JP5366909B2 - リチウム二次電池用正極活物質およびこれを含むリチウム二次電池 - Google Patents
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Description
Lix1Vy1Md1O2+e1 ・・・(1)
(前記化学式(1)において、1≦x1≦2.5、0.5≦y1≦1.5、0≦d1≦0.5、0≦e1≦0.5であり、MはMg、Al、Cr、Mo、Ti、W、Zr、Si、Sc、Cu、Nb、Y、またはこれらの組み合わせである)
Lix2M’y2V2−y2O6−z2 ・・・(2)
(前記化学式(2)において、0≦x2≦1.2、0≦y2≦2、−2≦z2≦2であり、M´はMo、Mn、Co、Ni、またはこれらの組み合わせである)
Lix3Tiy3−Z3M”Z3O4−z4 ・・・(3)
(前記化学式(3)において、0.6≦x3≦2.5、1.2≦y3≦2.3、0≦z3≦0.5、0≦z4≦0.5であり、M”はV、Cr、Nb、Fe、Ni、Co、Mn、W、Al、Ga、またはこれらの組み合わせである)
LiCH3COOとCo(CH3COO)2(Co:Li=1:1モル比)をクエン酸が溶解したエチレングリコール水溶液混合液に添加し、この混合物を150℃で乾燥した後、空気中で700℃の温度で10時間熱処理を実施し、平均粒径が約200〜約300nmのナノLiCoO2粉末を製造した(Z.S.Peng.C.R.Wan、C.Y.Jiang、J.Power Sources 72(1998)215)。
ナノLiCoO2粉末の代わりに、1μmの粒径を有するLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2粉末を用いたことを除いては、前記実施例1と同じように実施して正極を製造した。このとき、炭素層の含有量は全体正極活物質重量に対して0.5重量%であった。また、組立体内においてLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2の平均サイズは約1μmであり、その含有量は75重量%であった。微細多孔性活性炭のサイズは<1μmであり、比表面積は1350m2/gであり、その含有量は25重量%であった。
平均粒径が10μmであるLiCoO2正極活物質85重量%、カーボンブラック導電材5重量%、およびポリビニリデンフルオライドバインダ10重量%をN−メチルピロリドン溶媒中で混合して正極活物質スラリーを製造した。この正極活物質スラリーをアルミニウム箔の電流集電体に塗布、乾燥、および圧延する通常の工程によって正極を製造した。
平均粒径が10μmであるLiCoO2と活性炭を9:1重量比で混合し、この混合物を正極活物質として用いた。この正極活物質85重量%、カーボンブラック導電材5重量%、およびポリビニリデンフルオライドバインダ10重量%をN−メチルピロリドン溶媒中で混合して正極活物質スラリーを製造した。この正極活物質スラリーをアルミニウム箔の電流集電体に塗布、乾燥、および圧延する通常の工程によって正極を製造した。
平均粒径が10μmであるLiCoO2と活性炭を8:2重量比で混合し、この混合物を正極活物質として用いたことを除いては、前記比較例2と同じように実施して正極を製造した。
前記実施例1で製造された約200nm〜約300nmの平均粒径を有するナノLiCoO2粉末と平均サイズが10μmである活性炭を9:1で混合し、この混合物を正極活物質として用いたことを除いては、前記比較例2と同じように実施して正極を製造した。
2 負極
3 正極
4 セパレータ
5 電池容器
6 封入部材
10 リチウム複合化合物
13 微細多孔性炭素系物質
15 炭素層
17 導電性物質
100 正極活物質
Claims (11)
- 微細多孔性炭素系物質とリチウム複合化合物とがバインダを使用して互いに凝集して組み立てられ、前記バインダを含む複合粒子;および
前記複合粒子の表面に形成され、前記微細多孔性炭素系物質と前記リチウム複合化合物とを保持する炭素層;
を含むリチウム二次電池用正極活物質。 - 前記多孔性炭素系物質は、活性炭、カーバイド由来炭素(CDC)、炭素ナノチューブ、炭素ナノ繊維、膨張炭素、膨張黒鉛、またはこれらの組み合わせである請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
- 前記微細多孔性炭素系物質の平均サイズは100nm〜10μmである請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
- 前記微細多孔性炭素系物質の比表面積は50m2/g〜3000m2/gである請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
- 前記リチウム複合化合物の平均サイズは100nm〜10μmである請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
- 前記リチウム複合化合物と前記微細多孔性炭素系物質の混合比率は99:1重量%〜70:30重量%である請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
- 前記複合粒子は導電性物質をさらに含む請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
- 前記導電性物質は、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノ繊維、気相成長炭素繊維(VGCF)、炭素粉体、黒鉛粉体、またはこれらの組み合わせである請求項7に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
- 前記導電性物質の含有量は前記複合粒子100重量部に対して1重量部〜5重量部である請求項7に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
- 前記リチウム複合化合物は、LiaA1−bXbD2(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5);LiaA1−bXbO2−cDc(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05);LiaE1−bXbO2−cDc(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05);LiaE2−bXbO4−cDc(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05);LiaNi1−b−cCobXcDα(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.5、0<α≦2);LiaNi1−b−cCobXcO2−αTα(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2);LiaNi1−b−cCobXcO2−αT2(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2);LiaNi1−b−cMnbXcDα(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α≦2);LiaNi1−b−cMnbXcO2−αTα(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2);LiaNi1−b−cMnbXcO2−αT2(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.5、0≦c≦0.05、0<α<2);LiaNibEcGdO2(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.9、0≦c≦0.5、0.001≦d≦0.1);LiaNibCocMndGeO2(0.90≦a≦1.8、0≦b≦0.9、0≦c≦0.5、0≦d≦0.5、0.001≦e≦0.1);LiaNiGbO2(0.90≦a≦1.8、0.001≦b≦0.1)LiaCoGbO2(0.90≦a≦1.8、0.001≦b≦0.1);LiaMnGbO2(0.90≦a≦1.8、0.001≦b≦0.1);LiaMn2GbO4(0.90≦a≦1.8、0.001≦b≦0.1);LiaMn1−gGgPO4(0.90≦a≦1.8、0≦g≦0.5);QO2;QS2;LiQS2;V2O5;LiV2O5;LiZO2;LiNiVO4;Li(3−f)J2(PO4)3(0≦f≦2);Li(3−f)Fe2(PO4)3(0≦f≦2);LiFePO4(前記式において、AはNi、Co、Mn、およびこれらの組み合わせからなる群より選択され、XはAl、Ni、Co、Mn、Cr、Fe、Mg、Sr、V、希土類元素、およびこれらの組み合わせからなる群より選択され、DはO、F、S、P、およびこれらの組み合わせからなる群より選択され、EはCo、Mn、およびこれらの組み合わせからなる群より選択され、TはF、S、P、およびこれらの組み合わせからなる群より選択され、GはAl、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、およびこれらの組み合わせからなる群より選択され、QはTi、Mo、Mn、およびこれらの組み合わせからなる群より選択され、ZはCr、V、Fe、Sc、Y、およびこれらの組み合わせからなる群より選択され、JはV、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される)、またはこれらの組み合わせからなる群より選択される請求項1に記載のリチウム二次電池用正極活物質。
- 負極活物質を含む負極;
請求項1〜10のうちのいずれか一項に記載の正極活物質を含む正極;および
非水電解質;
を含むリチウム二次電池。
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