JP6236865B2 - リチウムイオン二次電池用正極活物質 - Google Patents
リチウムイオン二次電池用正極活物質 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6236865B2 JP6236865B2 JP2013103369A JP2013103369A JP6236865B2 JP 6236865 B2 JP6236865 B2 JP 6236865B2 JP 2013103369 A JP2013103369 A JP 2013103369A JP 2013103369 A JP2013103369 A JP 2013103369A JP 6236865 B2 JP6236865 B2 JP 6236865B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lithium
- active material
- positive electrode
- electrode active
- battery
- 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
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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
正極活物質層または負極活物質層は活物質を含み、必要に応じて、導電助剤、バインダ、電解質(ポリマーマトリックス、イオン伝導性ポリマー、電解液など)、イオン伝導性を高めるためのリチウム塩などのその他の添加剤をさらに含む。
正極活物質層は、正極活物質として比表面積が0.4〜0.6m2/gであるリチウムニッケル複合酸化物の表面にリチウムマンガン複合酸化物が添着している添着粒子を含む。
負極活物質層は、負極活物質を含む。負極活物質としては、例えば、グラファイト(黒鉛)、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料、リチウムチタン複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物、金属材料、リチウム合金系負極材料などが挙げられる。
集電体を構成する材料に特に制限はないが、好適には金属が用いられる。
電解質層を構成する電解質は、リチウムイオンのキャリヤーとしての機能を有する。電解質としては、かような機能を発揮できるものであれば特に制限されないが、液体電解質またはポリマー電解質が用いられる。
シール部31は、図2に示す双極型電池10bに特有の部材であり、電解質層17の漏れを防止する目的で単電池層19の外周部に配置されている。このほかにも、電池内で隣り合う集電体同士が接触したり、積層電極の端部の僅かな不ぞろいなどによる短絡が起こったりするのを防止することもできる。図2に示す形態において、シール部31は、隣接する2つの単電池層19を構成するそれぞれの集電体11で挟持され、電解質層17の基材であるセパレータの外周縁部を貫通するように、単電池層19の外周部に配置されている。シール部31の構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂、ゴム、ポリイミドなどが挙げられる。なかでも、耐蝕性、耐薬品性、製膜性、経済性などの観点からは、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
集電板(25、27)を構成する材料は、特に制限されず、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料が用いられうる。集電板の構成材料としては、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼(SUS)、これらの合金等の金属材料が好ましい。軽量、耐食性、高導電性の観点から、より好ましくはアルミニウム、銅であり、特に好ましくはアルミニウムである。なお、正極集電板25と負極集電板27とでは、同一の材料が用いられてもよいし、異なる材料が用いられてもよい。また、図2に示すように最外層集電体(11a、11b)を延長することにより集電板としてもよいし、別途準備したタブを最外層集電体に接続してもよい。
また、図示は省略するが、集電体11と集電板(25、27)との間を正極リードや負極リードを介して電気的に接続してもよい。正極および負極リードの構成材料としては、公知のリチウムイオン二次電池において用いられる材料が同様に採用されうる。なお、外装から取り出された部分は、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品(例えば、自動車部品、特に電子機器等)に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆することが好ましい。
電池外装材29としては、公知の金属缶ケースを用いることができるほか、発電要素を覆うことができる、アルミニウムを含むラミネートフィルムを用いた袋状のケースが用いられうる。該ラミネートフィルムには、例えば、PP、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる3層構造のラミネートフィルム等を用いることができるが、これらに何ら制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、EV、HEV用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。
図3は、二次電池の代表的な実施形態である扁平なリチウムイオン二次電池の外観を表した斜視図である。
・正極の作製
正極活物質となる添着粒子の原料として、比表面積が0.48m2/gであるニッケル酸リチウムと、マンガン酸リチウムとを、ニッケル酸リチウム:マンガン酸リチウム=10:90(重量比)の量で準備した。この添着粒子の原料と、バインダとしてPVdF(ポリフッ化ビニリデン)と、導電助剤としてカーボン粉末とをそれぞれ93:3:4(重量比)となるようにNMP(N−メチル−2−ピロリドン)に分散させ混合し、粘度を調整して正極スラリーを作製した。アルミニウム箔に前記正極スラリーを、ダイコーターを用いて塗布し乾燥し、その後ロールプレス機にて所望の膜厚になるようにプレスし、正極を得た。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で18at%であった。
負極活物質として天然黒鉛、バインダとしてPVdF(ポリフッ化ビニリデン)、および導電助剤としてアセチレンブラックをそれぞれ93:6:1(重量比)でNMPに分散させて、粘度を調整して負極スラリーを作製した。銅箔に前記負極スラリーを、ダイコーターを用いて塗布し乾燥し、その後ロールプレス機にて所望の膜厚になるようにプレスし、負極を得た。
セパレータとして、ポリプロピレン製微多孔質膜(厚さ25μm)を準備した。また、電解液として、1M LiPF6/(EC:DEC)(EC:DEC=1:1 体積比)を準備した。
ニッケル酸リチウムとマンガン酸リチウムとの比を20:80(重量比)としたこと以外は、実施例1−1と同様の方法で試験用セルを作製した。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、16at%であった。
ニッケル酸リチウムとマンガン酸リチウムとの比を30:70(重量比)としたこと以外は、実施例1−1と同様の方法で試験用セルを作製した。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、14at%であった。
ニッケル酸リチウムとマンガン酸リチウムとの比を40:60(重量比)としたこと以外は、実施例1−1と同様の方法で試験用セルを作製した。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、12at%であった。
上記実施例1−1〜1−4の試験用セルを用いて、サイクル特性の試験を行った。サイクル特性は、25℃で0.2C/4.2V、CC/CV充電を7時間行い、次いで、10分間の休止後、0.2C CC放電で2.5Vまで放電を行った。その後、55℃で1C/4.2V CC/CV充電(0.015Cカット)、1C CC放電(2.5V電圧カット)のサイクルを繰り返し、1サイクル目の放電容量に対する300サイクル目における放電容量の値を容量維持率として算出した。結果を下記表1に示す。
実施例1−2と同様にして、試験用セルを作製した(セルNo.A)。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、18at%であった。
比表面積が0.66m2/gであるニッケル酸リチウムを用いたこと以外は、実施例2−1と同様の方法で試験用セルを作製した(セルNo.B)。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、11at%であった。
比表面積が0.52m2/gであるニッケル酸リチウムを用いたこと以外は、実施例2−1と同様の方法で試験用セルを作製した(セルNo.C)。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、14at%であった。
比表面積が0.26m2/gであるニッケル酸リチウムを用いたこと以外は、実施例2−1と同様の方法で試験用セルを作製した(セルNo.D)。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、29at%であった。
比表面積が0.23m2/gであるニッケル酸リチウムを用いたこと以外は、実施例2−1と同様の方法で試験用セルを作製した(セルNo.E)。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、33at%であった。
比表面積が0.38m2/gであるニッケル酸リチウムを用いたこと以外は、実施例2−1と同様の方法で試験用セルを作製した(セルNo.F)。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、20at%であった。
比表面積が0.24m2/gであるニッケル酸リチウムを用いたこと以外は、実施例2−1と同様の方法で試験用セルを作製した(セルNo.G)。なお、ニッケル酸リチウムに対するマンガン酸リチウムの添着量は、添着粒子中のマンガンの量で、26at%であった。
実施例1−2のサイクル特性評価後の試験用セルを解体し、オージェ電子分光分析によりニッケル酸リチウムの表面を分析した。その結果、ニッケル酸リチウムの表面上にマンガン酸リチウムが添着されていることを確認した。また、マンガン酸リチウムの表面上には、ニッケル酸リチウムは検出されなかった。
試験用セル(単独)および実施例1−2の試験用セルにおいて、サイクル特性評価前後のセルをそれぞれ解体し、X線吸収分光法によりニッケル酸リチウムの価数変化を調べた。得られたスペクトルを図5に示す。
11 正極集電体、
12 負極集電体、
13 正極活物質層、
15 負極活物質層、
17 電解質層、
19 単電池層、
21、57 発電要素、
25 正極集電板、
27 負極集電板、
29、52 電池外装材、
31 シール部、
58 正極タブ、
59 負極タブ。
Claims (3)
- 比表面積が0.45〜0.55m2/gであるニッケル酸リチウム(LiNiO2)の表面にマンガン酸リチウムが添着している添着粒子を含む、リチウムイオン二次電池用正極活物質。
- 前記添着粒子は、前記ニッケル酸リチウム(LiNiO2)と前記マンガン酸リチウムとを混合することにより形成される、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質。
- 請求項1または2に記載のリチウムイオン二次電池用正極活物質を含む、リチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013103369A JP6236865B2 (ja) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | リチウムイオン二次電池用正極活物質 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013103369A JP6236865B2 (ja) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | リチウムイオン二次電池用正極活物質 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014225359A JP2014225359A (ja) | 2014-12-04 |
JP6236865B2 true JP6236865B2 (ja) | 2017-11-29 |
Family
ID=52123898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013103369A Active JP6236865B2 (ja) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | リチウムイオン二次電池用正極活物質 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6236865B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113224271B (zh) * | 2020-01-21 | 2022-04-22 | 宁德新能源科技有限公司 | 正极材料和包含所述正极材料的电化学装置及电子装置 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3024636B2 (ja) * | 1998-08-27 | 2000-03-21 | 日本電気株式会社 | 非水電解液二次電池 |
JP2003123753A (ja) * | 2001-10-10 | 2003-04-25 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水系二次電池用正極活物質およびそれを用いた非水系二次電池 |
JP2004006094A (ja) * | 2002-05-31 | 2004-01-08 | Nec Corp | 非水電解液二次電池 |
CN100438144C (zh) * | 2003-05-26 | 2008-11-26 | 日本电气株式会社 | 二次电池用正极活性材料,二次电池用正极,二次电池及制备二次电池用正极活性材料的方法 |
KR101052450B1 (ko) * | 2004-06-16 | 2011-07-28 | 에이지씨 세이미 케미칼 가부시키가이샤 | 리튬 2 차 전지용 정극 활물질 분말 |
JP5100024B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-12-19 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水電解質二次電池用の正極活物質及びそれを用いた非水電解質二次電池 |
JP5137414B2 (ja) * | 2007-02-20 | 2013-02-06 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水電解液二次電池用正極活物質およびその製造方法、ならびに、該正極活物質を用いた非水電解液二次電池 |
JP5232631B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2013-07-10 | 株式会社東芝 | 非水電解質電池 |
-
2013
- 2013-05-15 JP JP2013103369A patent/JP6236865B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2014225359A (ja) | 2014-12-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101689496B1 (ko) | 비수 전해액계 이차 전지 | |
CN111758176B (zh) | 负极活性物质的预掺杂方法、负极的制造方法、以及蓄电装置的制造方法 | |
CN106415896B (zh) | 电器件 | |
WO2015104933A1 (ja) | 非水電解質二次電池の製造方法 | |
JP5957947B2 (ja) | 双極型電極およびこれを用いた双極型リチウムイオン二次電池 | |
CN105934847B (zh) | 电器件 | |
KR20120019459A (ko) | 쌍극형 2차 전지 | |
US20180294514A1 (en) | Lithium ion secondary battery and method for manufacturing the same | |
JP5418088B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用集電体 | |
JP7102831B2 (ja) | 正極及びリチウムイオン二次電池 | |
JP2014225326A (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP2013127845A (ja) | 電気デバイス | |
CN105934840B (zh) | 电器件 | |
CN105934845B (zh) | 电器件 | |
CN111183537B (zh) | 负极活性物质的预掺杂方法、以及电气设备用电极及电气设备的制造方法 | |
JP5768483B2 (ja) | 電気デバイスに用いられる電極 | |
JP2019021418A (ja) | 非水電解質二次電池の制御装置および制御方法、当該制御装置を有する非水電解質二次電池システム、並びに非水電解質二次電池の製造方法 | |
JP2011029122A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2018174032A (ja) | 非水電解液二次電池 | |
JP6102442B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2019169346A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP6236865B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用正極活物質 | |
CN111213277B (zh) | 非水电解液二次电池 | |
JP6015330B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用正極およびその製造方法 | |
JP2014086179A (ja) | リチウムイオン二次電池用正極 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160328 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170113 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170117 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170315 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170523 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170613 |
|
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: 20171003 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20171016 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6236865 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |