JP5674357B2 - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Description
(1)チタン酸リチウムの低い導電性(導電率:10-13S/cm)により、リチウムイオンがチタ ン酸リチウムに挿入する際の抵抗が増大して過電圧が発生し、これにより電解液の分解電位に 局所的に到達して電解液を還元分解し分解ガスが発生する。
(2)チタン酸リチウムを含んだ活物質層中の構成粒子に化学吸着した微量水分が徐々に電解質塩と 反応して分解ガスが発生する。
(1)正電極: 正極集電体11として厚さ15μmのシート状のアルミニウム箔を用い、このアルミニウム箔の両面に正極活物質12として戸田工業(株)製のリチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)を塗布し、その後、130℃で8h乾燥させて正電極1aを作成した。
(2)負電極: 負極集電体13として厚さ15μmのシート状のアルミニウム箔を用いる点は正電極1aと同様であるが、チタン酸リチウムの低い導電率(10-13S/cm)を補うため、石原産業(株)製のカーボンコーティングしたチタン酸リチウム(チタン酸リチウムに対するカーボンの重量%が1.2〜1.5となるように、チタン酸リチウムの表面をカーボンコーティングしたもの)を負極活物質14として用いた。このように負極活物質(チタン酸リチウム)14の表面をカーボンコーティングすることにより、急速充電容量を増大させることができる(図6、図7参照)。
(3)プレス密度: 正極活物質(リチウムニッケル複合酸化物)12のプレス密度を一定(本例では、3.0g/cc)としたのに対し、負極活物質(チタン酸リチウム)14のプレス密度を表1に示すように変化(1.3〜1.8g/cc)させた。
(4)容量比: 電池容量は、1100mAhとし、正極に対する負極の容量比を0.8とした。
(5)電解液DL: 有機溶剤としてエチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とを体積比で3:7に混合した混合溶媒に、リチウム塩としてLiPF6を1.0モル/リットル溶解したものを使用した。
(6)二次電池: 上記正電極1a、負電極1bを、セパレータ1cを介して交互に積層した内部電極対1を作成し、各シート状電極1a,1bの端部を集約して、対応する各電極端子3a,3b上に配置し、超音波溶接等により一体に溶接接続した。そして、両電極端子3a,3bを、対向配置した一対のラミネート外装体2(図1、図2等参照)の相対する二辺から外に引き出した状態で、上下のラミネート外装体2周縁のヒートシール部20をヒートシールしてラミネート外装体2の内部に上記電解液DLと共に内部電極対1を密封状態に収容しリチウムイオン二次電池10を作成した。
(1)リチウム塩混合比: 電解液DL中のリチウム塩として、LiPF6とLiBF4とを混合したものを用いた。ここで、LiPF6は、LiBF4に比し、相対的に導電性が高く水との反応性も高い。従って、負極活物質14中の水分との反応によるガスの発生を抑制するためには、疎水性リチウム塩(本例では、LiBF4)の比率を相対的に高めることが好ましく、一方、リチウムイオンの導電性を高めるためには、良導電性リチウム塩(本例では、LiPF6)の比率を高めることが好ましい。そして、LiPF6とLiBF4との混合比率(体積比)を所定の範囲とすることにより負極活物質14中の微量水分との反応を抑制しつつ導電性を維持し、急速充電容量がさらに増大することが本発明者らの研究により判明した。
Claims (6)
- リチウムニッケル複合酸化物又はコバルト酸リチウムを正極活物質として用いたシート状正電極と、チタン酸リチウムを負極活物質として用いたシート状負電極とをセパレータを介して交互に積層した内部電極対と、当該内部電極対を電解液と共に密封状態に収容する外装体とを備えたリチウムイオン二次電池であって、
前記負極容量は、前記正極容量よりも小さく設定されていると共に、前記負極活物質のプレス密度は、1.4〜1.7g/ccであることを特徴とするリチウムイオン二次電池。 - 前記電解液中のリチウム塩として、LiPF 6 とLiBF 4 とを体積比で9:1〜3:7に混合したものを用いることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記負極活物質は、チタン酸リチウムに対するカーボンの重量比が1.2〜1.5%となるように、チタン酸リチウムの表面がカーボンコーティングされていることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記シート状正電極は、アルミニウム製の正極集電体に正極活物質としてリチウムニッケル複合酸化物が塗布されて形成されていると共に、正極と負極との容量比を0.5〜0.9とすることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記外装体は、可撓性を有するラミネートフィルムにて形成されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記リチウムイオン二次電池は、容量が500mAh以上の大容量二次電池であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
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