JP5142452B2 - 非水電解質二次電池の充放電制御方法 - Google Patents
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Description
n系複合酸化物のみを用いた場合には、十分な高温保存特性が得られなかった。
5、0<y≦0.5、及びz≧0を満足する。)で表わされるものであることが好ましい。
LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、
LiAsF6、LiClO4、Li2B10Cl10、Li2B12Cl12など及びそれらの混合物が例示される。
(実施例1)
〔正極の作製〕
正極活物質として、LiNi0.4Co0.3Mn0.3O2粉末とLiMn2O4粉末を、重量比(リチウム遷移金属複合酸化物:リチウムマンガン複合酸化物)で7:3の比率となるように混合し、この混合粉末に導電剤としての人造黒鉛を重量比(混合粉末:人造黒鉛)で9:1となるように混合し、正極合剤を作製した。この正極合剤を、5重量%ポリフッ化ビニリデン(PVdF)を結着剤として含むN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液に、固形分重量比(正極合剤:結着剤)で95:5となるように混合してスラリーを調製した。このスラリーを厚み20μmのアルミニウム箔の両面にドクターブレード法により塗布し、150℃で2時間真空乾燥して、正極とした。
結着剤であるPVdFをMNPに溶解してNMP溶液とし、これに黒鉛粉末(IA/IB比=0.22)を、PVdFとの重量比(黒鉛粉末:PVdF)が85:15となるように混合してスラリーを調製した。このスラリーを厚み20μmの銅箔の両面にドクターブレード法により塗布し、負極を作製した。
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比1:1で混合した溶媒に、LiPF6を1モル/リットルとなるように溶解して電解液を作製した。
セパレータであるイオン透過性のポリプロピレン微多孔膜を数周巻いた後、負極と正極がセパレータを介して対向するようにスパイラル状に多数回巻き取り、電極体を作製した。この電極体を電池缶に挿入した後、上記電解液を注入し、封止して、1200mAhの電池を作製した。
電池の容量確認は、1C(1200mA)定電流−定電圧(2.5時間cut−off)で4.2Vまで充電した後、放電終止電圧を2.0Vに設定し、1Cで2.0Vまで放電したときの放電容量を定格容量とした。
定格容量の半分の容量を満充電状態から放電した充電状態をSOC50%とした。−15℃に保持した恒温槽内に、SOC50%から1〜10Cにて10秒間放電した。放電終止電圧を2Vに設定し、終止電圧に達したときの電流値を最大出力電流とした。
電池の定格容量を確認した後、45℃に保持した恒温槽内にて、1C定電流−定電圧で4.2Vまで充電した後、放電終止電圧を2.0Vに設定し、1Cで2.0Vまで放電するパターンを繰り返した。容量維持率は、サイクル後の放電容量をサイクル初期(1サイクル目)の放電容量で割って算出した。
放電終止電圧を2.5Vとする以外は、実施例1と同様にして各試験を行い、結果を表1及び表2に示した。
放電終止電圧を2.75Vとする以外は、実施例1と同様にして各試験を行い、結果を表1及び表2に示した。
放電終止電圧を3.0Vとする以外は、実施例1と同様にして各試験を行い、結果を表1及び表2に示した。
正極活物質としてLiMn2O4のみを用いる以外は、比較例1と同様に放電終止電圧を3.0Vに設定してサイクル試験を行い、結果を表1に示した。
放電終止電圧を2.0Vに設定する以外は、比較例2と同様にしてサイクル試験を行い、結果を表1に示した。
放電終止電圧を1.8Vに設定する以外は、比較例1と同様にしてサイクル試験を行い、結果を表1に示した。
リチウム遷移金属複合酸化物とリチウムマンガン複合酸化物の混合比率の影響を調べるため、表3に示すようにリチウム遷移金属複合酸化物とリチウムマンガン複合酸化物の混合比率を変えて正極を作製した。作製方法としては、実施例1と同様に行い、実施例1と同様にして各電池を作製した。
サイクル特性が向上していることがわかる。従って、混合比としては、9:1〜2:8の範囲が好ましく、さらに好ましくは9:1〜4:6の範囲であり、さらに好ましくは9:1〜6:4の範囲である。
Claims (6)
- 遷移金属として少なくともNi、Mn及びCoを含有するリチウム遷移金属複合酸化物の粉末とリチウムマンガン複合酸化物の粉末との混合粉末を正極活物質として含む正極と、リチウムの吸蔵・放出が可能な黒鉛材料を負極活物質とする負極とを備える非水電解質二次電池の充放電を制御する方法であって、
前記リチウム遷移金属複合酸化物が、化学式:LiaMnxNiyCozO2(a、x、y及びzは、0≦a≦1.2、x+y+z=1、0<x≦0.5、0<y≦0.5、及びz>0を満足する。)で表わされ、
前記非水電解質二次電池の放電終止電圧が2V以上2.5V以下となるように放電を制御することを特徴とする非水電解質二次電池の充放電制御方法。 - 前記非水電解質二次電池またはこれを素電池として組み合わせた組電池を使用する機器内、あるいは前記二次電池または組電池内に組み込まれた制御回路により、前記二次電池または組電池を構成する各素電池の放電を制御す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の充放電制御方法。
- 前記リチウム遷移金属複合酸化物が、B、Mg、Al、Ti、V、Fe、Co、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、及びInからなるグループより選ばれる少なくとも1種の元素をさらに含有することを特徴とする請求項1または2に記載の非水電解質二次電池の充放電制御方法。
- 前記リチウム遷移金属複合酸化物とリチウムマンガン複合酸化物の混合比率は、重量比(リチウム遷移金属複合酸化物:リチウムマンガン複合酸化物)で、9:1〜6:4の範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池の充放電制御方法。
- 前記リチウムマンガン複合酸化物がスピネル構造を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池の充放電制御方法。
- 前記黒鉛材料が、芯材となる第1の黒鉛材料の表面の少なくとも一部を、この第1の黒鉛材料よりも結晶性の低い第2の炭素材料で被覆した低結晶性炭素被覆黒鉛であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池の充放電制御方法。
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