JP6897228B2 - 活物質、電極及びリチウムイオン二次電池 - Google Patents
活物質、電極及びリチウムイオン二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6897228B2 JP6897228B2 JP2017064870A JP2017064870A JP6897228B2 JP 6897228 B2 JP6897228 B2 JP 6897228B2 JP 2017064870 A JP2017064870 A JP 2017064870A JP 2017064870 A JP2017064870 A JP 2017064870A JP 6897228 B2 JP6897228 B2 JP 6897228B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- positive electrode
- lithium
- electrode active
- coating layer
- 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
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims description 96
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 90
- 239000011149 active material Substances 0.000 title claims description 33
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 63
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 39
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 22
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 11
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 1
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 62
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 19
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 16
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 15
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 10
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 9
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 description 9
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 6
- 239000000075 oxide glass Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 5
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 5
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 4
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 4
- 238000007600 charging Methods 0.000 description 4
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 4
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 4
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 4
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 4
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002995 LiNi0.8Co0.15Al0.05O2 Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 3
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 3
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001780 ECTFE Polymers 0.000 description 2
- 229910009178 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 229920002493 poly(chlorotrifluoroethylene) Polymers 0.000 description 2
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 2
- 239000005023 polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) polymer Substances 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OQMIRQSWHKCKNJ-UHFFFAOYSA-N 1,1-difluoroethene;1,1,2,3,3,3-hexafluoroprop-1-ene Chemical group FC(F)=C.FC(F)=C(F)C(F)(F)F OQMIRQSWHKCKNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RXACTIULCNJUNO-UHFFFAOYSA-N 1,1-difluoroethene;1,1,2,3,3-pentafluoroprop-1-ene Chemical group FC(F)=C.FC(F)C(F)=C(F)F RXACTIULCNJUNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- COVXBJIKNGVTNV-UHFFFAOYSA-N 1-chloro-1,2,2-trifluoroethene;1,1-difluoroethene Chemical group FC(F)=C.FC(F)=C(F)Cl COVXBJIKNGVTNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910009515 Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013188 LiBOB Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013275 LiMPO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004066 NOB-MINI Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N [Li].[Mn] Chemical compound [Li].[Mn] KLARSDUHONHPRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- IZJSTXINDUKPRP-UHFFFAOYSA-N aluminum lead Chemical compound [Al].[Pb] IZJSTXINDUKPRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000001766 barrel sputter deposition Methods 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 description 1
- 238000010280 constant potential charging Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- HEPLMSKRHVKCAQ-UHFFFAOYSA-N lead nickel Chemical compound [Ni].[Pb] HEPLMSKRHVKCAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- DMEJJWCBIYKVSB-UHFFFAOYSA-N lithium vanadium Chemical compound [Li].[V] DMEJJWCBIYKVSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- 229910003455 mixed metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021470 non-graphitizable carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 239000010450 olivine Substances 0.000 description 1
- 229910052609 olivine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229920002627 poly(phosphazenes) Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 238000003746 solid phase reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
すなわち、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
Li:Al:Ti:P=(1+x+y):x:(2−x):3 ・・・(1)
(但し、0≦x≦1、0<y≦4)
図1は、本実施形態にかかるリチウムイオン二次電池の断面模式図である。図1に示すリチウムイオン二次電池100は、積層体40、積層体40を密閉した状態で収容する外装体50、及び積層体40に接続された一対のリード60、62を備えている。リード60、62の端部は外装体50の外部にまで延びている。また図示されていないが、積層体40とともに電解液が、外装体50内に収容されている。
積層体40は、正極20と負極30とセパレータ10とを有する。正極20と負極30とは、セパレータ10を挟んで対向配置されている。図1では、外装体50内に積層体40が一つの場合を例示したが、複数積層されていてもよい。また積層体40に変えて捲回体を用いてもよい。
正極20は、正極集電体22と、正極活物質層24とを有する。正極活物質層24は、積層体40の最上面又は最下面以外は、正極集電体22の両面に配設される。積層体40の最上面又は最下面に配設される正極20は対向する負極30が無いため、正極活物質層24を設ける必要はない。
正極集電体22は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
図2は、本実施形態にかかる正極近傍の要部を拡大した断面模式図である。図2の断面は、正極20が延在する面に対して直交する任意の面である。図2に示すように、正極活物質層24は、正極活物質26と導電助剤28とバインダー(図視略)とを有する。正極活物質26と導電助剤28との間の空間Kには、電解液が含浸している。
図3は、本実施形態にかかる正極活物質26の断面模式図である。図3では、正極活物質26の断面を簡単のため円で図示しているが、正極活物質26の形状は任意の形状をとることができる。
Li:Al:Ti:P=(1+x+y):x:(2−x):3 ・・・(1)
(但し、0≦x≦1、0<y≦4)
導電助剤は、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。これらの中でも、カーボンブラック等の炭素材料が好ましい。正極活物質のみで十分な導電性を確保できる場合は、リチウムイオン二次電池100は導電助剤を含んでいなくてもよい。
バインダーは、活物質同士を結合すると共に、活物質と正極集電体22とを結合する。バインダーは、上述の結合が可能なものであればよく、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。
負極は、負極集電体32と負極活物質層34とを有する(図1参照)。負極活物質層34は、負極活物質を有し、必要に応じて負極バインダーと導電助剤とをさらに有する。
負極集電体32は、導電性の板材であればよく、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル箔の金属薄板を用いることができる。
〔負極活物質〕
負極活物質はリチウムイオンを吸蔵・放出可能な化合物であればよく、公知のリチウム二次電池用の負極活物質を使用できる。負極活物質としては、例えば、金属リチウム、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な黒鉛(天然黒鉛、人造黒鉛)、カーボンナノチューブ、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、アルミニウム、シリコン、スズ等のリチウムと化合することのできる金属、SiOx(0<x<2)、二酸化スズ等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)等を含む粒子が挙げられる。
導電助剤としては、例えば、カーボンブラック類等のカーボン粉末、カーボンナノチューブ、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属微粉、炭素材料及び金属微粉の混合物、ITO等の導電性酸化物が挙げられる。
負極に用いるバインダーは正極と同様のものを使用できる。またこの他に、バインダーとして、例えば、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂等を用いてもよい。
セパレータ10は、電気絶縁性の多孔質構造から形成されていればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの単層体、積層体や上記樹脂の混合物の延伸膜、或いはセルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも1種の構成材料からなる繊維不織布が挙げられる。
電解液には、リチウム塩を含む電解質溶液(電解質水溶液、有機溶媒を使用する電解質溶液) を使用することができる。ただし、電解質水溶液は電気化学的に分解電圧が低いため、充電時の耐用電圧が低く制限される。そのため、有機溶媒を使用する電解質溶液(非水電解質溶液)であることが好ましい。
外装体50は、その内部に積層体40及び電解液を密封する。外装体50は、電解液の外部への漏出や、外部からのリチウムイオン二次電池100内部への水分等の侵入等を抑止する。
リード60、62は、アルミ等の導電材料から形成されている。そして、公知の方法により、リード60、62を正極集電体22、負極集電体32にそれぞれ溶接し、正極20の正極活物質層24と負極30の負極活物質層34との間にセパレータ10を挟んだ状態で、電解液と共に外装体50内に挿入し、外装体50の入り口をシールする。
まず正極活物質26を作製する(図3参照)。正極活物質26のコア部26Cは、固相反応法等の公知の方法で作製できる。次いで、コア部26Cの表面を被覆層26Sで被覆する。
まず正極活物質を作製した。正極活物質のコア部としてLiNi0.8Co0.15Al0.05O2を50g準備した。
比較例1では、正極活物質に被覆層を設けなかった点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同じとしてリチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。
比較例2では、正極活物質の被覆層を結晶性の物質に変えた点が実施例1と異なる。具体的には、ホソカワミクロン株式会社製NOB―MINIを用いて、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2(粒径20μm、500g)に、 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3を3wt%の割合で加え複合化による被覆を行った。回転数1800rpmで20分の複合化処理を行うことで、表面被覆された正極活物質材料を得た。
比較例3及び4は、被覆層の組成を変えた点が比較例2と異なる。比較例3では、Li1.3Al0.3Ti1.3(PO4)3に変えてLi1.0Ti2.0(PO4)3を用い、比較例4では、Li1.3Al0.3Ti1.3(PO4)3に変えてLi2.0Al1.0Ti1.0(PO4)3を用いた。その他の条件は、実施例1と同じとしてリチウムイオン二次電池の電気特性を測定した。その結果を表1に示す。
実施例2〜5では、被覆層の組成及び膜厚を変更した点が実施例1と異なる。被覆層の組成は、成膜条件を、膜厚は製膜時間を変更することで変えた。
実施例6〜7及び比較例5〜8では、被覆層の組成を変更した点が実施例1と異なる。被覆層の組成は、成膜条件を変更することで変えた。
Claims (5)
- 電解液を含むリチウムイオン二次電池用の活物質であって、
コア部と、
前記コア部を被覆する被覆層と、を有し、
前記被覆層は、少なくともLi、Ti及びPを含有する非晶質複合酸化物であり、
前記コア部は、リチウムを含有し、かつ、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離および挿入、又は、リチウムイオンとリチウムイオンのカウンターアニオンとのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能な物質であり、
前記非晶質複合酸化物におけるこれらの元素の組成比が以下の一般式(1)の関係を満たす、活物質。
Li:Al:Ti:P=(1+x+y):x:(2−x):3 ・・・(1)
(但し、0≦x≦1、0.3≦y≦4) - 前記一般式(1)において、xが0<x≦1の範囲である、請求項1に記載の活物質。
- 前記被覆層の膜厚が、3nm以上30nm以下である、請求項1又は2に記載の活物質。
- 請求項1〜3のいずれか一項にかかる活物質を含む、電極。
- 請求項4にかかる電極と、前記電極に対向する対向電極とを備える、リチウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017064870A JP6897228B2 (ja) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | 活物質、電極及びリチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017064870A JP6897228B2 (ja) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | 活物質、電極及びリチウムイオン二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018170099A JP2018170099A (ja) | 2018-11-01 |
JP6897228B2 true JP6897228B2 (ja) | 2021-06-30 |
Family
ID=64019374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017064870A Active JP6897228B2 (ja) | 2017-03-29 | 2017-03-29 | 活物質、電極及びリチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6897228B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7017108B2 (ja) * | 2018-03-28 | 2022-02-08 | Tdk株式会社 | 活物質、電極及びリチウムイオン二次電池 |
JP7067491B2 (ja) * | 2019-01-09 | 2022-05-16 | トヨタ自動車株式会社 | 複合正極活物質 |
EP4123754A4 (en) * | 2020-03-18 | 2023-09-13 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | POSITIVE ELECTRODE MATERIAL AND BATTERY |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06251764A (ja) * | 1993-02-22 | 1994-09-09 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | リチウム二次電池 |
WO2007004590A1 (ja) * | 2005-07-01 | 2007-01-11 | National Institute For Materials Science | 全固体リチウム電池 |
JP4873925B2 (ja) * | 2005-10-28 | 2012-02-08 | 株式会社オハラ | リチウムイオン二次電池およびその製造方法 |
JP5110565B2 (ja) * | 2007-03-08 | 2012-12-26 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム二次電池、正極活物質被覆用粒子の製造方法およびリチウム二次電池の製造方法 |
JP6470914B2 (ja) * | 2013-05-07 | 2019-02-13 | Dowaホールディングス株式会社 | 正極活物質粉末およびその製造方法 |
JP6366300B2 (ja) * | 2014-03-04 | 2018-08-01 | Dowaホールディングス株式会社 | 全固体リチウムイオン二次電池およびその製造法 |
-
2017
- 2017-03-29 JP JP2017064870A patent/JP6897228B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018170099A (ja) | 2018-11-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10854876B2 (en) | Positive electrode active material and battery using positive electrode active material | |
WO2015111710A1 (ja) | 非水二次電池 | |
US20090123851A1 (en) | Positive-electrode active material for lithium-ion secondary battery, positive electrode, manufacturing method thereof, and lithium-ion secondary battery | |
EP3193396A1 (en) | Non-aqueous electrolyte battery, method for manufacturing same, and non-aqueous electrolyte battery system | |
JP2017022120A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP5664685B2 (ja) | 非水電解質溶液およびリチウムイオン二次電池 | |
JP6607188B2 (ja) | 正極及びそれを用いた二次電池 | |
CN110265629B (zh) | 负极及锂离子二次电池 | |
JP7322776B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2009043477A (ja) | 正極活物質、これを用いた正極および非水電解質電池 | |
JP6656370B2 (ja) | リチウムイオン二次電池および組電池 | |
JP6897228B2 (ja) | 活物質、電極及びリチウムイオン二次電池 | |
JP5742402B2 (ja) | リチウム二次電池及びその製造方法 | |
JP6981027B2 (ja) | リチウムイオン二次電池用負極活物質、負極及びリチウムイオン二次電池 | |
JP2019164965A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP7003775B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2018170142A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
US20220393167A1 (en) | Lithium ion secondary battery | |
WO2015046394A1 (ja) | 負極活物質、それを用いた負極、及びリチウムイオン二次電池 | |
JP7017108B2 (ja) | 活物質、電極及びリチウムイオン二次電池 | |
CN110265628B (zh) | 正极及锂离子二次电池 | |
JP2022181396A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP2022181365A (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP5573875B2 (ja) | 非水電解質溶液およびリチウムイオン二次電池 | |
WO2015037522A1 (ja) | 非水二次電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200204 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201006 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201020 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201127 |
|
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: 20210511 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210524 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6897228 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |