JP4959648B2 - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Description
LiH2PO4+MnC2O4・2H2O→LiMnPO4+2CO2+1/2H2+H2O …(反応式1)
LiMnPO4/C(デキストリン)
2.675gのLiH2PO4(アルドリッチ製)と4.373gのMnC2O4・2H2O(高純度化学製)と0.826gのデキストリン(和光純薬製)を、ジルコニア製ポットにジルコニア製粉砕用ボールを投入し、遊星型ボールミル(フリッチェ製)を用いて、回転数は3レベルで30分間混合した。その混合粉体をアルミナ製ルツボに投入して、0.3L/minのアルゴン流下で、400℃で10時間仮焼成を行った。一度、メノウ乳鉢で解砕し、再度アルミナ製ルツボへ投入して、0.3L/minのアルゴン流下で、700℃で10時間本焼成を行った後、得られた粉体をメノウ乳鉢で解砕し、45μmのメッシュの篩で粒度調整を行い、目的の材料を得た。
LiMn0.96Ti0.03PO4/C(デキストリン)
2.684gのLiH2PO4(アルドリッチ製)と4.295gのMnC2O4・2H2O(関東化学製)と0.213gチタニウムテトライソプロポキシド(関東化学製)と0.823gのデキストリン(関東化学製)を原料として、実施例1と同様の手法で合成,評価を行った。その結果を表1及び表2にまとめた。ここで、4.3Vまでの利用容量はマンガンの含率に依存するが、実容量も比較するために、利用容量電効率は、[実施例1]と同じく100%を170.9mAh/gとして算出した。
LiMn0.95Ti0.05PO4/C(デキストリン)
2.680gのLiH2PO4(アルドリッチ製)と4.252gのMnC2O4・2H2O(関東化学製)と0.350gチタニウムテトライソプロポキシド(関東化学製)と0.826gのデキストリン(関東化学製)を原料として、実施例1と同様の手法で合成,評価を行った。その結果を表1及び表2にまとめた。
LiMn0.80Co0.15Ti0.05PO4/C(デキストリン)
MnSO4・5H2OとCoSO4・7H2Oを各々0.85M,0.15Mを200mlのイオン交換水に溶解した。さらに、還元剤としてNH2NH2H2Oを1.13g、錯化剤として(NH4)SO40.86gを添加した。その溶液を室温で攪拌させながら、12gのNaOHを150mlのイオン交換水に溶かしたNaOH水溶液を4ml/minの滴下速度で加え、沈殿物を得た。この際、両溶液とも窒素でバブリングを行った。不活性雰囲気下で得られた沈殿物をイオン交換水で洗浄し、ろ過した。使用したイオン交換水はすべて、窒素でバブリング処理したものを用いた。得られた試料を90度で12時間、不活性雰囲気下で乾燥し、前駆体を得た。上記手法で得られた前駆体2.310gを用いて、[実施例1]と同じ手法でLiH2PO4を2.684g、チタニウムテトライソプロキシドを0.355g混合し、さらにデキストリンを0.826g加えて混合し、Ar/H2(2%H2混合)雰囲気下で700℃で12時間焼成し、目的の材料を得た。その結果を表1及び2にまとめた。
LiMn0.80Ni0.15Ti0.05PO4/C(デキストリン)
[実施例4]と同じ手法で、CoSO4・7H2Oの代わりにNiSO4・6H2Oを用いて、目的の前駆体を得た。上記手法で得られた前駆体2.315gを所定量とLiH2PO4を2.675g、チタニウムテトライソプロキシドを0.351g混合し、さらにデキストリンを0.826g加えて混合し、[実施例1]と同じ方法で合成と評価を行った。その結果を表1及び表2にまとめた。
LiMn0.95Zr0.05PO4/C(デキストリン)
2.675gのLiH2PO4(アルドリッチ製)と4.250gのMnC2O4・2H2O(関東化学製)と0.154gZrO2(関東化学製)と0.825gのデキストリン(関東化学製)を原料として、実施例1と同様の手法で合成,評価を行った。その結果を表1及び表2にまとめた。
LiMnPO4/C(セルロース)
2.675gのLiH2PO4(アルドリッチ製)と4.373gのMnC2O4・2H2O(関東化学製)と0.827gのセルロース(和光純薬製)を原料として、実施例1と同様の手法で合成,評価を行った。その結果を表1及び表2にまとめた。
LiMnPO4/C(KB)
2.676gのLiH2PO4(アルドリッチ製)と4.375gのMnC2O4・2H2O(関東化学製)と0.221gのケッチェンブラック(ライオン製EC600)を原料として、実施例1と同様の手法で合成,評価を行った。その結果を表1及び表2にまとめた。
LiMn0.50Co0.45Ti0.05PO4/C(デキストリン)
MnSO4・5H2OとCoSO4・7H2Oを各々0.53M,0.47Mを200mlのイオン交換水に溶解し、[実施例4]と同じ手法で前駆体を合成した。前駆体2.350gに、2.684gLiH2PO4と0.350gのチタニウムテトライソプロポキシドを混合し、さらにデキストリンを0.830gを加えて混合し、[実施例1]と同じ方法で合成と評価を行った。その結果を表1及び表2にまとめた。
ここで、Dhklは、(hkl)面に垂直方向の結晶子の大きさ、Kは、定数、λは、X線の波長、βは、回折線半値幅、θは、回折角である。
Claims (8)
- リチウムを吸蔵放出する正極と、リチウムを吸蔵放出する負極と、が電解質を介して形成される非水電解質二次電池において、
前記正極が、正極活物質を有し、
前記正極活物質が、Li1-yMn1-αPzO4(−0.05<α<0.05,−0.05≦y<1,0.99≦z≦1.03)組成で表される材料の原料粉と、デキストリンとを混合し、不活性雰囲気下で炭化させることで得られる複合材料であって、
前記複合材料の粉末X線回折法で得られる35°付近の(131)回折線の強度に対する20°付近の(011)回折線の強度の比が、0.7以上0.8以下であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 前記複合材料の粉末X線回折法で得られる平均半値幅が、0.16以上0.18以下であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記複合材料の炭素含有率が、3wt%以上7wt%以下であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- リチウムを吸蔵放出する正極と、リチウムを吸蔵放出する負極と、が電解質を介して形成される非水電解質二次電池において、
前記正極が、正極活物質と導電助剤を有する正極合剤と、正極集電体とを有し、
前記正極活物質が、Li1-yMn1-αPzO4(−0.05<α<0.05,−0.05≦y<11,0.99≦z≦1.03)組成で表される材料の原料粉と、デキストリンとを混合し、不活性雰囲気下で炭化させることで得られる複合材料であって、
前記複合材料の粉末X線回折法で得られる平均半値幅が、0.16以上0.18以下であって、
粉末X線回折法で得られる35°付近の(131)回折線の強度に対する20°付近の(011)回折線の強度の比が、0.7以上0.8以下であり、
前記導電助剤が、炭素材料であって、
前記正極合剤の炭素含有量が、5wt%以上10wt%以下であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - リチウムを吸蔵放出する正極と、リチウムを吸蔵放出する負極と、が電解質を介して形成される非水電解質二次電池において、
前記正極が、正極活物質を有し、
前記正極活物質が、
Li1-y[Mn1-xMx]PzO4(0<x≦0.3,−0.05≦y<1,0.99≦z≦1.03で、MはLi,Mg,Ti,Co,Ni,Zr,Nb,Mo,Wのうち少なくとも1つ以上含む)で表される材料の原料粉と、デキストリンとを混合し、不活性雰囲気下で炭化させることで得られる複合材料であって、
前記複合材料の粉末X線回折法で得られる平均半値幅が、0.16以上0.18以下であり、
35°付近の(131)回折線の強度に対する20°付近の(011)回折線の強度の比が、0.7以上1.0以下であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 前記正極活物質が、Li1-y[Mn1-x1-x2M1x1M2x2]PzO4(0<x1+x2≦0.3,0<x1≦0.25,0<x2≦0.05,−0.05≦y<1,0.99≦z≦1.03で、M1はCo,Niのうち少なくとも一つ、M2はMg,Ti,Zr,Nb,Mo,Wのうち少なくとも一つを含む)で表される材料の原料粉と、デキストリンとを混合し、不活性雰囲気下で炭化させることで得られる複合材料であることを特徴とする請求項5に記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極活物質の炭素含有率が、3wt%以上7wt%以下であることを特徴とする請求項5に記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極活物質のFe含有量が、100ppm以下であることを特徴とする請求項5に記載の非水電解質二次電池。
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