JP6078986B2 - リチウムイオン二次電池用負極活物質、それを用いたリチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池用負極活物質、それを用いたリチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6078986B2 JP6078986B2 JP2012120290A JP2012120290A JP6078986B2 JP 6078986 B2 JP6078986 B2 JP 6078986B2 JP 2012120290 A JP2012120290 A JP 2012120290A JP 2012120290 A JP2012120290 A JP 2012120290A JP 6078986 B2 JP6078986 B2 JP 6078986B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- strength
- active material
- compressive strength
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
炭化水素を原料として、コア粒子の温度を800℃以上にする熱CVD法で、圧縮強さが相対的に高い高強度層を、コア粒子上に形成する工程と、
高強度層を形成したコア粒子と、有機化合物とを混合して、これを有機化合物の炭化温度以上に加熱することで、高強度層よりも圧縮強さが低い低強度層を、高強度層上に形成する工程と、
を含むことを特徴とする方法に関する。
負極のコア粒子には、株式会社高純度化学研究所製の一酸化ケイ素(SiO)粒子を、メッシュ径20μmのふるいを通してから使用した。
正極活物質にはマンガン酸リチウムLiMn2O4を主成分として用い、導電助剤を混合した。集電箔はアルミニウムを用いた。そして、負極と同様に、活物質、導電助剤、バインダおよび溶剤を混合してアルミニウムの集電箔に塗布し、加熱乾燥して正極を作製した。
図3に示すように、充放電試験は、電池の電極体を収納している平面部を平坦な板で押さえて行った。図3では、セルが見えるように、押さえ板を開いた状態で図示している。
圧縮強さの高い炭素膜(以下、高強度炭素膜と表記)を3重量部、圧縮強さの低い炭素膜(以下、低強度炭素膜と表記)を10重量部、バインダをポリイミドとし、バインダ量を7重量部として電池を作製し、評価した。低強度炭素膜の原料はPETを用いた。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は86%であった。
実施例1において、バインダ量を10重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は88%であった。
実施例1において、バインダ量を15重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は87%であった。
実施例1において、バインダ量を22重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は84%であった。
高強度炭素膜を3重量部、低強度炭素膜を5重量部、バインダをポリイミドとし、バインダ量を15重量部として電池を作製し、評価した。低強度炭素膜の原料はPETを用いた。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は82%であった。
実施例5において、低強度炭素膜を15重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は89%であった。
高強度炭素膜を3重量部、低強度炭素膜を10重量部、バインダをポリアミドイミドとし、バインダ量を10重量部として電池を作製し、評価した。低強度炭素膜の原料はPETを用いた。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は87%であった。
実施例7において、高強度炭素膜を10重量部、バインダ量を15重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は90%であった。
実施例7において、高強度炭素膜を10重量部、低強度炭素膜を10重量部、バインダ量を22重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は85%であった。
高強度炭素膜を3重量部、低強度炭素膜を10重量部、バインダをポリイミドとし、バインダ量を15重量部として電池を作製し、評価した。低強度炭素膜はクエン酸から作製した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は88%であった。
高強度炭素を3重量部、低強度炭素膜を10重量部、バインダをポリイミドとし、バインダ量を3重量部として電池を作製し、評価した。低強度炭素膜の原料はPETを用いた。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は55%であった。
参考例1において、バインダ量を5重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は72%であった。
参考例1において、バインダ量を25重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は71%であった。
高強度炭素膜を10重量部、低強度炭素膜は形成せず、バインダをポリイミド、バインダ量を15重量部として電池を作製し、評価した。この電池は、初回充放電後にセル表面にしわが発生した。
高強度炭素膜を3重量部、低強度炭素膜を2.5重量部、バインダをポリイミド、バインダ量を15重量部として電池を作製し、評価した。この電池は、初回充放電後にセル表面にしわが発生した。
高強度炭素膜は形成せず、低強度炭素膜を10重量部、バインダをポリイミド、バインダ量を15重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は56%であった。
高強度炭素膜を15重量部、低強度炭素膜を10重量部、バインダをポリアミドイミド、バインダ量を15重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は49%であった。
高強度炭素膜を3重量部、低強度炭素膜を10重量部、バインダをポリアミドイミド、バインダ量を25重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は77%であった。
高強度炭素膜を3重量部、低強度炭素膜を10重量部、バインダをポリフッ化ビニリデン、バインダ量を10重量部として電池を作製し、評価した。初回充放電後のセル表面は平坦で、150サイクル後の放電容量維持率は44%であった。
2 コア粒子
3 圧縮強さの高い層
4 圧縮強さの低い層
Claims (15)
- 繰り返しリチウムの吸蔵と放出が可能なコア粒子と、コア粒子表面上に導電性の被覆膜を備え、
この導電性被覆膜は、非晶質を含む炭素により構成された膜であり、
この導電性被覆膜の圧縮強さが、相対的にコア粒子の表面に近い側で高く、コア粒子の表面から遠い側の少なくとも一部でそれよりも低く、
前記コア粒子を構成する材料が、ケイ素、スズ、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、銀、カドミウム、インジウム、アンチモン、鉛およびビスマス、並びにこれらの元素を含む化合物からなる群より選ばれること
を特徴とするリチウムイオン二次電池用負極活物質。 - 前記導電性被覆膜が、少なくとも、
圧縮強さが相対的に高い高強度層を、コア粒子表面上に有し、
この高強度層よりも圧縮強さが低い低強度層を、高強度層上に有することを特徴とする請求項1に記載の負極活物質。 - 前記導電性被覆膜が、さらに、
低強度層よりも圧縮強さが高い層を、低強度層よりもコア粒子の表面から遠い側、負極活物質の表面に近い側に有することを特徴とする請求項2に記載の負極活物質。 - 繰り返しリチウムの吸蔵と放出が可能なコア粒子と、コア粒子表面上に導電性の被覆膜を備え、
前記導電性被覆膜が、少なくとも、
圧縮強さが相対的に高い高強度層を、コア粒子表面上に有し、
この高強度層よりも圧縮強さが低い低強度層を、高強度層上に有し、
さらに、低強度層よりも圧縮強さが高い層を、低強度層よりもコア粒子の表面から遠い側、負極活物質の表面に近い側に有し、
前記コア粒子を構成する材料が、ケイ素、スズ、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、銀、カドミウム、インジウム、アンチモン、鉛およびビスマス、並びにこれらの元素を含む化合物からなる群より選ばれること
を特徴とする負極活物質。 - 前記導電性被覆膜の高強度層の割合が、導電性被覆膜の高強度層とコア粒子の重量全体100重量部に対して、3重量部以上10重量部以下であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の負極活物質。
- 前記導電性被覆膜の低強度層の割合が、導電性被覆膜の低強度層と高強度層とコア粒子の重量全体100重量部に対して、5重量部以上15重量部以下であることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の負極活物質。
- 前記導電性被覆膜が、コア粒子の表面に近い側から負極活物質の表面側に向かって、圧縮強さが高強度から低強度に連続的に変化している部分を有することを特徴とする請求項1に記載の負極活物質。
- 前記導電性被覆膜のコア粒子表面上の、圧縮強さがビッカース硬度として250以上である、圧縮強さの高い領域の割合が、導電性被覆膜の圧縮強さの高い領域とコア粒子の重量全体100重量部に対して、3重量部以上10重量部以下であることを特徴とする請求項7に記載の負極活物質。
- 前記導電性被覆膜の、圧縮強さがビッカース硬度として100以下である、圧縮強さの低い領域の割合が、導電性被覆膜の圧縮強さの低い領域と、コア粒子表面上の圧縮強さの高い領域と、コア粒子の重量全体100重量部に対して、5重量部以上15重量部以下であることを特徴とする請求項7または8に記載の負極活物質。
- 繰り返しリチウムの吸蔵と放出が可能なコア粒子と、コア粒子表面上に導電性の被覆膜を備えるリチウムイオン二次電池用負極活物質の製造方法であって、
炭化水素を原料として、コア粒子の温度を800℃以上にする熱CVD法で、圧縮強さが相対的に高い高強度層を、コア粒子上に形成する工程と、
高強度層を形成したコア粒子と、有機化合物とを混合して、これを有機化合物の炭化温度以上に加熱することで、高強度層よりも圧縮強さが低い低強度層を、高強度層上に形成する工程と、
を含み、
前記コア粒子を構成する材料が、
ケイ素、ゲルマニウムおよび銀、並びに
ケイ素、スズ、アルミニウム、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、銀、カドミウム、インジウム、アンチモン、鉛およびビスマスから選ばれる元素を含む化合物
からなる群より選ばれること
を特徴とする方法。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の負極活物質と、バインダとを含むリチウムイオン二次電池用負極。
- 前記バインダの割合が、活物質とバインダの総量100重量部に対して、8重量部以上22重量部以下であることを特徴とする請求項11に記載の負極。
- 前記バインダの圧縮強さが、前記負極活物質の導電性被覆膜の相対的に圧縮強さの低い領域、または低強度層の圧縮強さよりも高いことを特徴とする請求項11または12に記載の負極。
- 前記バインダが、ポリイミドまたはポリアミドイミドの少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の負極。
- 請求項11〜14のいずれか1項に記載の負極を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012120290A JP6078986B2 (ja) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | リチウムイオン二次電池用負極活物質、それを用いたリチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012120290A JP6078986B2 (ja) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | リチウムイオン二次電池用負極活物質、それを用いたリチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013246989A JP2013246989A (ja) | 2013-12-09 |
JP6078986B2 true JP6078986B2 (ja) | 2017-02-15 |
Family
ID=49846603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012120290A Active JP6078986B2 (ja) | 2012-05-25 | 2012-05-25 | リチウムイオン二次電池用負極活物質、それを用いたリチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6078986B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6301142B2 (ja) * | 2014-01-31 | 2018-03-28 | 信越化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用負極材及び非水電解質二次電池用負極材の製造方法並びに非水電解質二次電池 |
KR20170042615A (ko) * | 2014-08-12 | 2017-04-19 | 더 리젠츠 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 | Li/S 전지용 황화리튬-산화그래핀 복합 재료 |
JP2017168406A (ja) * | 2016-03-18 | 2017-09-21 | 信越化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池負極活物質、負極及び電池の製造方法 |
KR101969484B1 (ko) | 2016-03-24 | 2019-04-16 | 주식회사 엘지화학 | 음극활물질, 이의 제조 방법, 및 이를 포함하는 리튬 이차전지 |
JP6413007B2 (ja) * | 2017-12-04 | 2018-10-24 | 信越化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用負極材の製造方法 |
US20200280055A1 (en) * | 2019-02-28 | 2020-09-03 | Nanotek Instruments, Inc. | Process for producing particulates of graphene/carbon-encapsulated alkali metal, electrodes, and alkali metal battery |
KR20240048354A (ko) * | 2022-10-06 | 2024-04-15 | 에스케이온 주식회사 | 이차 전지용 음극 활물질 및 이를 포함하는 이차 전지 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4103285B2 (ja) * | 1999-01-14 | 2008-06-18 | 日立化成工業株式会社 | リチウム電池及びその製造方法 |
JP4080110B2 (ja) * | 1999-07-09 | 2008-04-23 | ソニー株式会社 | 非水電解質電池 |
JP4997674B2 (ja) * | 2001-09-03 | 2012-08-08 | 日本電気株式会社 | 二次電池用負極および二次電池 |
KR100776912B1 (ko) * | 2003-06-25 | 2007-11-15 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차 전지용 고용량 부극재 |
JP3992708B2 (ja) * | 2003-10-31 | 2007-10-17 | 日立マクセル株式会社 | 非水二次電池の電極材料およびその製造方法、並びにそれを用いた非水二次電池 |
KR100814618B1 (ko) * | 2005-10-27 | 2008-03-18 | 주식회사 엘지화학 | 이차 전지용 전극활물질 |
KR100789093B1 (ko) * | 2005-10-27 | 2007-12-26 | 주식회사 엘지화학 | 이차 전지용 고용량 전극활물질 |
KR100814617B1 (ko) * | 2005-10-27 | 2008-03-18 | 주식회사 엘지화학 | 이차 전지용 전극활물질 |
JP2008091249A (ja) * | 2006-10-03 | 2008-04-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
CN102150307B (zh) * | 2008-07-17 | 2014-03-12 | 中央电气工业株式会社 | 混合碳材料和非水系二次电池用负极 |
JP5898628B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2016-04-06 | 日本コークス工業株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極材料及びその製造方法 |
JP5933252B2 (ja) * | 2011-12-26 | 2016-06-08 | 日立マクセル株式会社 | 非水二次電池 |
-
2012
- 2012-05-25 JP JP2012120290A patent/JP6078986B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013246989A (ja) | 2013-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6078986B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極活物質、それを用いたリチウムイオン二次電池用負極およびリチウムイオン二次電池 | |
CN108292779B (zh) | 锂离子二次电池 | |
JP5219339B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
WO2012132060A1 (ja) | 二次電池および電解液 | |
US20120321940A1 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
JP2003217574A (ja) | 二次電池用負極およびそれを用いた二次電池 | |
WO2008072460A1 (ja) | 非水電解質二次電池用負極とその製造方法およびそれを用いた非水電解質二次電池 | |
JP4589047B2 (ja) | 非水電解質二次電池用負極およびその製造方法ならびに非水電解質二次電池 | |
WO2014119375A1 (ja) | 二次電池用負極およびその製造方法、それを用いた二次電池 | |
JP2011096638A (ja) | 二次電池 | |
JP2008041307A (ja) | 負極及び二次電池 | |
JP2010073571A (ja) | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 | |
JP2008192594A (ja) | 非水電解質二次電池用負極とその製造方法およびそれを用いた非水電解質二次電池 | |
JP2011096637A (ja) | 二次電池 | |
WO2008072430A1 (ja) | 非水電解質二次電池用負極とその製造方法およびそれを用いた非水電解質二次電池 | |
JP5920217B2 (ja) | 二次電池 | |
WO2016194733A1 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP5867398B2 (ja) | 二次電池 | |
WO2008044449A1 (fr) | Électrode négative pour batterie secondaire à électrolyte non aqueuse, procédé de production correspondant et batterie citée utilisant l'électrode | |
JP2019129009A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2005197080A (ja) | 二次電池用負極およびそれを用いた二次電池 | |
JP5326340B2 (ja) | 二次電池用負極、二次電池および電子機器 | |
CN110998949B (zh) | 层叠结构件及其制造方法和辊压装置 | |
JP2007227219A (ja) | 非水電解質二次電池用負極板およびその製造方法 | |
JP6744216B2 (ja) | リチウムイオン電池の負極の製造方法、並びにリチウムイオン電池の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150408 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20160125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160209 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160404 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160823 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20161020 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161220 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170102 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6078986 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |