JP6160602B2 - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Description
非水電解質二次電池は、これら小型の電子機器への利用に加えて、車両(EV,HV,PHV)や家庭用電源(HEMS)等の大電力が求められる用途への適用も検討されている。これらの用途に対しては、非水電解質二次電池の性能の向上だけでなく、非水電解質二次電池を組み合わせてなる組電池を形成することも進められている。
しかしながら、LFMPを用いたリチウムイオン二次電池では、負極において電解液(非水電解質)の分解が生じ、ガスが発生するという問題があった。
LFP及びLFMPよりなる正極活物質を使用する技術は、例えば、特許文献1〜5に記載されている。
また、特許文献4には、MnリッチのLFMPに、LiNi0.5Mn1.5O4(以下、LNMO)を混合した正極活物質を提供することが提案されている。
特許文献1〜3に記載の技術は、LFMPに混合されるLNMOの電池容量がLFMPの電池容量よりも小さく、結果として得られるリチウムイオン二次電池の電池容量を減少させるという問題があった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、負極におけるガスの発生が抑えられたリチウムイオン二次電池を提供することを課題とする。
[実施形態1]
本形態は、図1にその構成を概略断面図で示したコイン型のリチウムイオン二次電池1である。
第一の正極活物質は、LiFeβM1−βPO4(0<β≦0.4,M;Mn,Cr,Co,Cu,Ni,V,Mo,Ti,Zn,Al,Ga,B,Nbより選ばれる一種、又は二種以上)である。
体であり、その平均粒子径(D50)が15μm以下であることが好ましい。
本形態の正極活物質は、第一の正極活物質142と、第二の正極活物質143と、からなるものである。
本形態のリチウムイオン二次電池1は、上記の正極活物質を用いること以外の構成は、従来のリチウムイオン二次電池と同様とすることができる。
(正極)
正極14は、正極活物質、導電材及び結着材を混合して得られた正極合剤を正極集電体140に塗布して正極合剤層141が形成される。
非水電解質13は、支持塩が有機溶媒に溶解してなるものを用いる。
負極17は、負極活物質と結着剤とを混合して得られた負極合剤を負極集電体170の表面に塗布して負極合剤層171が形成される。
そして、負極活物質のLi/Li+の電位が2V以下となることで、正極活物質のLi/Li+の電位との差を十分に確保できる。つまり、本形態のリチウムイオン二次電池1は、リチウムイオン二次電池として十分な電池電圧(電池容量)を確保できる。
すなわち、負極活物質は、Li/Li+の電位が0.5〜2Vであることが好ましい。
また、BET比表面積が、30m2/gを超えて大きくなると、リチウムイオン二次電池1に含まれる水分がガスを発生させる。さらに、HFが生成し、生成したHFが正極活物質に含まれるMnを溶出させ、正極(正極活物質)の劣化(耐久性の低下)を生じさせる。
負極活物質(好ましくは、Tiを含有する負極活物質)のBET比表面積のより好ましい範囲は、5〜50m2/gである。
溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの有機溶媒、又は水などを挙げることができる。
正極ケース11と負極ケース16は絶縁性のシール材12を介して内蔵物を密封する。内蔵物は、非水電解質13,正極14,セパレータ15,負極17,保持部材18などである。
本形態のリチウムイオン二次電池1における下限電圧の制御は、図示されない制御手段(コントローラ)で行われる。
本形態のリチウムイオン二次電池2は、正極14及び負極17をラミネートケースよりなる電池ケース3に収容してなる。なお、本形態で特に限定されない構成は、実施形態1と同様とすることができる。本形態のリチウムイオン二次電池2の構成を、図8に斜視図で、図9に図8中のIX−IX線での断面図で、それぞれ示した。
正極14は、略方形状の正極集電体140の表面(両面)に、正極合剤層141を形成してなる。正極14は、方形状の一辺に、正極集電体140が露出した(正極合剤層141が形成されない)未塗布部142を有する。
負極17は、略方形状の負極集電体170の表面(両面)に、負極合剤層171を形成してなる。負極17は、方形状の一辺に、負極集電体170が露出した(負極合剤層171が形成されない)未塗布部172を有する。
負極17は、負極合剤層171が、正極14の正極合剤層141よりも広く形成される。負極17の負極合剤層171を正極合剤層141に重ねたときに、正極合剤層141を露出することなく完全に被覆できる大きさに形成されている。
セパレータ15は、負極合剤層171よりも広い面積で形成される。
電池ケース3(ラミネートケース)は、ラミネートフィルムから形成される。ラミネートフィルム30は、可塑性樹脂層301/金属箔302/可塑性樹脂層303をこの順で含む。電池ケース3は、予め所定の形状に曲成されたラミネートフィルム30を、熱や何らかの溶媒により可塑性樹脂層301,303を軟化させた状態で別のラミネートフィルムなどに押圧することにより接着される。
電池ケース3は、ラミネートフィルム30に、別のラミネートフィルム30を重ね合わせて形成される。ここで、別のラミネートフィルム30とは、接着(融着)されるラミネートフィルムを示すものである。すなわち、電池ケース3は、2枚以上のラミネートフィルムから形成する態様だけでなく、1枚のラミネートフィルムを折り返して形成する態様も含む。
る。これにより、電池ケース3内に大気(それに含まれる水分)が含まれることなく、蓄電要素(電極14,17の積層体)のみが封入される。
予め成形されたラミネートフィルム30は、図8〜図9に示したように、重ね合わされたときに別のラミネートフィルム30との間で封止部32を形成する平板部31と、平板部31の中央部に形成された正極14及び負極17を収容可能な槽状部33と、を有する。
一対のラミネートフィルム30,30は、図8〜図9に示したように、正極14及び負極17を収容可能な凹字状をなすように曲成(成形)されている。ラミネートフィルム30,30は、同一形状をなし、互いに対向した向きで重ね合わせたときに、平板部31,31が完全に重なり合う。
ラミネートフィルム30,30は、図8〜図9に示された形状に予め成形されている。この形状への成形は、従来公知の成形方法が用いられる。
本形態のリチウムイオン二次電池1は、正極14と負極17のそれぞれが、電極端子(正極端子34,負極端子37)に接続される。
正極端子34は、正極14の未塗布部142に電気的に接続されている。負極端子37は、負極17の未塗布部172に電気的に接続されている。本形態では、電極端子34,37のそれぞれには、電極14,17の未塗布部142,172が溶接(振動溶接)で接合されている。電極14,17の未塗布部142,172の幅方向の中央部が、電極端子34,37に接合される。
電極端子34,37はシート状(箔状)の金属よりなり、シーラント35は、シート状の電極端子34,37を被覆する樹脂よりなる。シーラント35は、電極端子34,37が平板部31と重なる部分を被覆する。電極端子34,37がシート状をなすことで、電池ケース3を貫通する部分で電極端子34,37が介在することによるラミネートフィルム30の変形の応力を低減できる。また、電極14,17の未塗布部142,172との溶接(振動溶接)を簡単に行うことができる。
つまり、本発明のリチウムイオン二次電池は、その形状には特に制限を受けるものではない。つまり、実施形態1のコイン型のリチウムイオン二次電池1,実施形態2のラミネートケース型の不定形のリチウムイオン二次電池2以外に、円筒型,角型等、種々の形状の電池とすることができる。
本形態は、複数のリチウムイオン二次電池1,2を組み合わせて形成された組電池システムである。
本形態の組電池システムは、複数のリチウムイオン二次電池1又は複数のリチウムイオン二次電池2を直列及び/又は並列に接続してなる。本形態の組電池システムは、複数のリチウムイオン二次電池1又は複数のリチウムイオン二次電池2を直列に接続した直列接続体を有する。
たとえば、直列接続体の下限電圧は、それぞれのリチウムイオン二次電池1,3の下限電圧の和とすることができる。この場合、(リチウムイオン二次電池1,3の下限電圧)×(リチウムイオン二次電池1,3の直列接続した個数)とすることができる。
本形態の組電池システムは、実施形態1,2のリチウムイオン二次電池1,3を組み合わせてなるものであり、同様の効果を発揮できる。
本発明を具体的に説明するための実施例として、正極活物質(第一の正極活物質)及びそれを用いたリチウムイオン二次電池を製造した。実施例では、上記の図1,8〜9に示したリチウムイオン二次電池を製造した。
正極活物質の原料として、Li源;Li2SO4,P源;(NH4)2HPO4,Co源;CoSO4・7H2O,Mn源;MnSO4・5H2O,Fe源;FeSO4・7H2O,C源;CMC(固形分;6%)を準備した。
準備した各化合物を、それぞれの原料を表1に示した組成となるように秤量し、湿式混合した。
その後、水熱合成(200℃,1時間),脱水処理を行った。
表2に示した正極活物質B1〜B3を準備した。準備した正極活物質B1〜B3は、いずれも平均粒径(D50)が2〜10μmであった。
正極活物質A1〜A5と、正極活物質B1〜B3と、のLiの拡散係数は上記の通りである。すなわち、正極活物質A1〜A5のLiイオンの拡散係数KAと、正極活物質B1〜B3のLiイオンの拡散係数KBと、が、log(KA/KB)≧6の関係を有する。
上記の正極活物質A1〜A5及び正極活物質B1〜B3を用いて、試験セル(コイン型ハーフセル又はラミネート型セル)を組み立て、評価を行った。
試験セル(コイン型ハーフセル)は、図1にその構成を示したコイン型のリチウムイオン二次電池1と同様の構成である。
負極(対極)には、金属リチウムを用いた。図1中の負極合剤層171に相当する。
試験セルは、組み立てられた後に、1/3C×2サイクルの充放電での活性化処理が行われた。
以上により、各試験例の試験セル(ハーフセル)が製造された。
各試験セルに対し、SOCを所定の値に調整する。所定の値とは、正極活物質A(A1〜A5)中のFeの割合(表1中の原子比)である。なお、正極活物質A3(Fe;0)及び正極活物質A5(Fe;100)の場合は、SOC50%を所定の値とした。
正極活物質A2と、正極活物質B2とを、表4に示した質量比となるようにして用い、試験セル(上記のコイン型ハーフセルと同様の構成)を組み立て、正極の電位変化(ΔV/Δt)を測定し、その結果を図10に示した。
正極活物質A2を、表5に示した一次粒子径を備えるように造粒し、正極活物質A2−1〜A2−3とした。そして、正極活物質試験A2−1〜A2−3を用いて試験セル(上記のコイン型ハーフセルと同様の構成)を組み立て、電池容量(正極容量)を測定した。
試験セルに対し、放電温度34℃において放電電流の大きさ(放電レート:Cレート)を0.1Cに設定した場合の正極容量を測定した。測定結果を表5にあわせて示した。
一次粒子径が100nm以下の正極活物質A1を、表6に示した粒子径(平均粒子径(D50))を備えるように造粒し、正極活物質A1−1〜A1−4とした。同様に、正極活物質B1を、表6に示した粒子径(平均粒子径(D50))を備えるように造粒(分級)し、正極活物質B1−1〜B1−2とした。なお、正極活物質A1−1〜A1−4及び正極活物質B1−1〜B1−2は、それぞれ粒径(二次粒子の平均粒子径(D50))が異なるのみであり、組成は同じである。また、正極活物質A1−4以外は、造粒体である。
正極活物質B1を、表7に示した正極活物質B4(LiMn2O4;スピネル構造)に変更した試験セル(上記のコイン型ハーフセルと同様の構成)を組み立て、正極の放電カーブを求めた。正極の放電カーブを図12に示した。
上記から、正極活物質Bが層状構造(層状岩塩構造)の活物質となることで、正極活物質Aとの混合が可能となる。
正極活物質試験A2と、正極活物質B1とを、表8に示した質量比となるようにして用い、試験セル(実セル)を組み立て、過充電とする安全性試験を行った。
正極は、正極活物質85質量部,アセチレンブラック10質量部,PVDF5質量部を混合して得られた正極合剤をアルミニウム箔よりなる正極集電体に塗布して正極合剤層を形成したものを用いた。正極活物質は、正極活物質A2及び正極活物質B1を表7に示した質量比で混合したものを用いた。
正極,負極を非水電解質とともにラミネート樹脂ケースに封入して、試験セル(試験例1〜10)が組み立てられた。
試験セルは、組み立てられた後に、0.2Cでの充放電を行った後に、ガス抜きを行った。その後、40℃×2日のエージング処理が行われた。
まず、試験セルをSOC100%まで満充電する。その後、4C−12Vの充電条件でCC−CV充電を行い、充電時の試験セル温度(表面温度)を測定した。測定された温度の最大到達温度を表7にあわせて示した。
[評価2]
次に、上記の正極活物質A2−2及び正極活物質B1,B4〜B5を用いて、試験セル(ラミネート型セル,フルセル)を組み立て、評価を行った。
試験セル(ラミネート型セル)は、図8〜9にその構成を示したラミネート型のリチウムイオン二次電池2と同様の構成である。
正極活物質は、上記した正極活物質A2−2及び正極活物質B1,B4〜B5を表9に示した質量比で混合したものを用いた。なお、正極活物質B5は、スピネル構造のLiNi0.5Mn1.5O4である。
負極活物質は、試験例51〜54では黒鉛を、試験例55〜58ではLi4Ti5O12(LTO)を用いた。
試験例55〜58の黒鉛は、BET比表面積が4m2/g,粒子径(D50)が16μmであった。
試験例55〜58のLTOは、BET比表面積が16m2/g,一次粒子径(平均粒径)が0.4μmであった。
以上により、各試験例の試験セル(ラミネート型セル)が製造された。
製造された各試験例の試験セル(ラミネート型セル)に対して、1/3C(0.33C)での充放電を行い、その電池容量を測定したところ、いずれも5Ahのセル容量であることが確認された。
各試験例の試験セルに対し、出力試験を施した。出力試験は、上記した[抵抗試験]と同様の手法で行われた。なお、各試験例の試験セル(ラミネート型セル)は、作動電圧より0.6V低い電圧を下限電圧に設定している。
まず、各試験セルのSOCを上記した所定の値(本試験ではSOC:20%)に調整する。
0.2/1/3/5/7Cのそれぞれの放電レート(放電電流)で放電を行い、10secでの電圧を測定する。
試験例55及び試験例56の放電電流と電圧の関係を図13に示した。
また、試験例51〜58において、7Cで放電した後の出力を求めた。この出力は、SOCが30%での出力に相当し、放電レート(放電電流)と、電圧値との積(I×V)から求められる。各試験例の出力を表9に合わせて示した。
その上で、試験例56の試験セルでは、放電電流の増加による電圧の変化割合(図13のグラフの傾きで示される電圧の減少割合)が試験例55のそれよりも小さくなっている。
図13に示されたように、試験例56の試験セルでは、試験例55の試験セルより、高放電領域(SOCが低い領域)で正極の抵抗(内部抵抗)を低減できる効果を発揮している。
試験例52の負極活物質(黒鉛)は、Li/Li+の電位がかなり低い活物質であり、正極活物質の電位との差がかなり広い。つまり、電池電圧が大きく(作動電圧が広く)なり、下限電圧をより低く設定できる。つまり、試験例52の試験セルは、放電後の電池電圧が設定された下限電圧を下回りにくく、出力値が高くなる。
試験例56の負極活物質(LTO)は、Liイオンの拡散係数が黒鉛よりも高い。つまり、素早くLiイオンが拡散することで、内部抵抗の影響が抑えられている。
11:正極ケース
12:シール材(ガスケット)
13:非水電解質
14:正極
140:正極集電体
141:正極合剤層
15:セパレータ
16:負極ケース
17:負極
170:負極集電体
171:負極合剤層
18:保持部材
3:電池ケース
30:ラミネートフォルム
31:平板部
32:封止部
33:槽状部
34:正極端子
35:シーラント
37:負極端子
Claims (9)
- リチウムイオンを吸蔵・放出可能なポリアニオン構造を有する第一の正極活物質(142)と、該第一の正極活物質(142)とは異なるリチウム拡散係数を有する第二の正極活物質(143)と、が混合した混合物のみからなる正極活物質を有するリチウムイオン二次電池(1,2)であって、
該正極活物質全体の質量を100%としたときに、該第二の正極活物質が20〜40%で含まれ、
該第一の正極活物質(142)は、LiFeβM1−βPO4(0<β≦0.4,M;Mn,Cr,Co,Cu,Ni,V,Mo,Ti,Zn,Al,Ga,B,Nbより選ばれる一種、又は二種以上)であり、
該第二の正極活物質(143)は、層状岩塩型構造を有し、
該第一の正極活物質(142)の単位質量あたりの放電容量と電位との関係を示す第一の放電カーブと、該第二の正極活物質(143)の単位質量あたりの放電容量と電位との関係を示す第二の放電カーブと、がそれぞれ別に測定され、該第一の放電カーブと該第二の放電カーブとを重ね合わせたときに少なくとも2カ所で交差し、少なくとも一つの放電カーブの交点が放電途中であり、
各該放電カーブは、該第一の正極活物質又は該第二の正極活物質のみを用いた正極と、金属リチウムよりなる対極と、から形成された電池セル電池を用いて放電を行い、各該正極活物質の単位質量あたりの放電容量([mAh/g])と正極の電位(正極活物質の電位[V])との関係を測定することで得られることを特徴とするリチウムイオン二次電池。 - 前記第一の正極活物質(142)は、粒径が100nm以下の一次粒子から造粒されてなる造粒体であり、その平均粒子径(D50)が15μm以下である請求項1記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記第二の正極活物質(143)は、LiyM’zO2(0.05<y<1.2,0.7<z≦1.1,M’;Ni,Mn,Fe,Cr,Co,Cu,V,Mo,Ti,Zn,Al,Ga,B,Nbより選ばれる一種以上)であり、平均粒子径(D50)が10μm以下である請求項1〜2のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 正極活物質全体の質量を100%としたときに、前記第二の正極活物質(143)は、40%以下で含まれる請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記第一の正極活物質(142)の電池容量(CA)は、前記第二の正極活物質(143)の電池容量(CB)以下(CA≦CB)である請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記第一の正極活物質(142)のLiイオンの拡散係数KAと、前記第二の正極活物質(143)のLiイオンの拡散係数KBと、が、log(KA/KB)≧6の関係を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- Li/Li+の電位が0.5〜2Vの負極活物質を有する請求項1〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記負極活物質は、スピネル型チタン酸リチウムである請求項7記載のリチウムイオン二次電池。
- 下限電圧が、作動電圧から0.5〜1.5(V)小さい電圧である請求項7〜8のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
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US8236452B2 (en) * | 2009-11-02 | 2012-08-07 | Nanotek Instruments, Inc. | Nano-structured anode compositions for lithium metal and lithium metal-air secondary batteries |
US8962188B2 (en) * | 2010-01-07 | 2015-02-24 | Nanotek Instruments, Inc. | Anode compositions for lithium secondary batteries |
US20120231341A1 (en) * | 2011-03-09 | 2012-09-13 | Jun-Sik Kim | Positive active material, and electrode and lithium battery containing the positive active material |
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KR101560862B1 (ko) * | 2012-08-02 | 2015-10-15 | 주식회사 엘지화학 | 출력 특성이 향상된 혼합 양극활물질 및 이를 포함하는 리튬이차전지 |
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