JP7357219B2 - 正極活物質及びそれを用いた二次電池 - Google Patents
正極活物質及びそれを用いた二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7357219B2 JP7357219B2 JP2019225135A JP2019225135A JP7357219B2 JP 7357219 B2 JP7357219 B2 JP 7357219B2 JP 2019225135 A JP2019225135 A JP 2019225135A JP 2019225135 A JP2019225135 A JP 2019225135A JP 7357219 B2 JP7357219 B2 JP 7357219B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- lithium
- active material
- electrode active
- secondary 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
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
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
図1は、本実施形態にかかる正極活物質10の断面図である。図1に示すように、正極活物質10は、粒子1及び被覆層2を備える。被覆層2は、粒子1を被覆している。被覆層2は、粒子1の表面全体を被覆していてもよく、粒子1の表面を部分的に被覆していてもよい。被覆層2は、膜状であってもよく、アイランド状であってもよい。被覆層2は、例えば、粒子1に直接接している。
Lix(NR4)3-xPO4 (2)
図2は、本開示の正極活物質を含む二次電池100を模式的に示す縦断面図である。図2に示すように、二次電池100は、円筒形の電池ケース、巻回式の電極群14及び図示しない非水電解質を備える円筒形電池である。電極群14は、電池ケース内に収容されており、非水電解質と接している。
図3は、図2に示す二次電池100の領域IIIにおける拡大断面図である。図3に示すように、正極11は、例えば、正極集電体30及び正極合材層31を有する。正極集電体30及び正極合材層31のそれぞれは、例えば、帯状である。正極集電体30は、例えば、互いに向かい合う1対の主面を有する。「主面」とは、正極集電体30の最も広い面積を有する面を意味する。正極合材層31は、例えば、正極集電体30上に形成されており、正極集電体30の表面に配置されている。正極集電体30は、例えば、正極合材層31に直接接している。図3に示すように、正極11では、2つの正極合材層31が、それぞれ、正極集電体30の1対の主面上に形成されていてもよい。ただし、正極11では、1つの正極合材層31が正極集電体30の一方の主面上に形成されているだけであってもよい。正極11において、正極リード19と接続している領域、及び負極12と対向していない領域からなる群より選ばれる少なくとも1つでは、正極集電体30の一方の主面上のみに正極合材層31が形成されていてもよい。
負極12は、負極集電体40を備えている。図3に示すように、放電状態の二次電池100において、負極12は、例えば、負極集電体40のみからなる。このとき、二次電池100は、高い体積エネルギー密度を確保しやすい。本開示において、放電状態とは、二次電池100の定格容量をCと定義したときに、0.05×C以下の充電状態(SOC:State of Charge)まで二次電池100の放電を行った状態を意味する。放電状態は、例えば、0.05Cの定電流で、二次電池100の下限電圧まで二次電池100を放電した状態を意味する。二次電池100の下限電圧は、例えば、2.5Vである。
セパレータ13は、例えば、イオン透過性及び絶縁性を有する。セパレータ13としては、例えば、多孔性シートが用いられる。セパレータ13としては、例えば、微多孔フィルム、織布及び不織布が挙げられる。セパレータ13の材料は、特に限定されず、高分子材料であってもよい。
非水電解質は、非水溶媒及びリチウム塩を含む。リチウム塩は、非水溶媒に溶解している。非水溶媒は、特に限定されず、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、鎖状エーテル、鎖状ニトリルなどを含む。環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、カルボン酸エステルなどは、酸化分解されやすい化合物である。本実施形態の正極活物質によれば、酸化分解されやすい化合物を含む非水溶媒を用いることができる。
本開示では、円筒形の電池ケースを備えた円筒形の二次電池100について説明している。ただし、本実施形態の二次電池100は、上記に限られない。二次電池100は、例えば、角形の電池ケースを備えた角形電池、アルミニウムを含むラミネートシートなどの外装体を備えたラミネート電池などであってもよい。ラミネート電池の外装体は、樹脂を含んでいてもよい。同様に、電極群14は、巻回型でなくてもよい。電極群14は、複数の正極と複数の負極とがセパレータを介して交互に積層された積層型の電極群であってもよい。
[二次電池の作製]
以下の手順で、図2に示す構造を有する二次電池を作製した。
まず、重量平均分子量100万のポリアクリル酸(和光純薬工業社製)を純水に溶解させ、水溶液を得た。水溶液に水酸化リチウムを加えることによって、ポリアクリル酸に含まれるカルボキシル基を中和した。次に、得られた溶液をエバポレーターによって濃縮した。真空乾燥機を用いて、得られた濃縮物を105℃で12時間乾燥させることによってポリアクリル酸リチウム(重合体P)を得た。
まず、Li1.2Ni0.133Co0.133Mn0.533O2で表されるリチウム複合酸化物でできた粒子を準備した。比較例1及び2では、この粒子を正極活物質として用いた。比較例3では、比較例1及び2で用いた粒子をポリアクリル酸リチウムによって被覆した。実施例1から17では、比較例1及び2で用いた粒子をリン酸トリアンモニウム及びポリアクリル酸リチウムによって被覆した。粒子の被覆は、次の方法によって行った。まず、ポリアクリル酸リチウムに対するリン酸トリアンモニウムの重量比が表1に示す値に調節されるように、ポリアクリル酸リチウム及びリン酸トリアンモニウムを混合した。次に、得られた混合物を純水に溶解させ、水溶液を得た。次に、得られた正極活物質において、リチウム複合酸化物の重量に対する被覆層の重量の比率Aが表1に示す値に調節されるように、上記の水溶液とリチウム複合酸化物の粒子とをメノウ乳鉢に加え、これらを混錬した。このとき、水溶液に含まれる水が蒸発し、リン酸トリアンモニウム及びポリアクリル酸リチウムが析出した。これにより、リチウム複合酸化物の粒子がリン酸アンモニウム化合物及びポリアクリル酸リチウムによって被覆された。得られた粒子を真空下105℃で12時間乾燥させることによって正極活物質を得た。
上記(2)で得た正極活物質と、導電材としてのアセチレンブラックと、結着材としてのポリフッ化ビニリデンとを100:3:1の質量比で混合した。得られた混合物に、分散媒としてN-メチル-2-ピロリドンを適量加えた。混合物及び分散媒を撹拌することによって、正極合材スラリーを調製した。
厚さ12μmの電解銅箔を所定のサイズに切断することによって負極を作製した。
まず、表1に示す非水溶媒及びリチウム塩を準備した。非水溶媒は、2種類の化合物の混合物であった。表1には、非水溶媒における2種類の化合物の体積比も示されている。次に、リチウム塩を非水溶媒に溶解させることによって、液状の非水電解質を得た。非水電解質におけるリチウム塩の濃度は、1.0mol/Lであった。表1に示す非水溶媒及びリチウム塩は、以下のとおりである。
・非水溶媒
(a)FEC:フルオロエチレンカーボネート
(b)DMC:ジメチルカーボネート
(c)MA:メチルアセテート
・リチウム塩
(d)LiPF6:リチウムヘキサフルオロホスフェート
(e)LiFSI:リチウムビススルホニルイミド
不活性ガス雰囲気下で、セパレータを介して、上記(3)で得られた正極と、上記(4)で得られた負極とを積層した。セパレータとしては、ポリエチレン製の微多孔フィルムを用いた。詳細には、正極、セパレータ、負極及びセパレータをこの順番で積層した。得られた積層体を渦巻状に巻回することによって電極群を作製した。得られた電極群を袋状の外装体に収容した。外装体は、Al層を備えるラミネートシートから構成されていた。次に、外装体に非水電解質を注入し、外装体を封止した。これにより、比較例1から3及び実施例1から17の二次電池を得た。
得られた二次電池について、下記の手順で充放電試験を行うことによって、二次電池の放電容量及びサイクル特性を評価した。
(充電)
まず、電極の面積1平方センチメートル当たり10mAの電流で定電流充電を行った。定電流充電は、二次電池の電池電圧が4.7Vに達するまで行った。次に、4.7Vの電圧で定電圧充電を行った。定電圧充電は、電極の面積1平方センチメートル当たりの電流値が1mAに達するまで行った。
(放電)
電極の面積1平方センチメートル当たり10mAの電流で定電流放電を行った。定電流放電は、二次電池の電池電圧が2.5Vに達するまで行った。
表2に示す値の重量平均分子量を有するポリアクリル酸リチウムを用いたことを除いて、実施例12と同じ方法によって、実施例18から20の二次電池を作製した。得られた二次電池について、上述の充放電試験を行うことによって、二次電池の放電容量及びサイクル特性を評価した。結果を表2に示す。
2 被覆層
10 正極活物質
11 正極
12 負極
13 セパレータ
14 電極群
15 ケース本体
16 封口体
17,18 絶縁板
19 正極リード
20 負極リード
21 段部
22 フィルタ
23 下弁体
24 絶縁部材
25 上弁体
26 キャップ
27 ガスケット
30 正極集電体
31 正極合材層
40 負極集電体
100 二次電池
Claims (10)
- 前記重合体がポリアクリル酸リチウムである、請求項1に記載の正極活物質。
- 前記リチウム複合酸化物の重量に対する前記被覆層の重量の比率が0.3wt%以上2.0wt%以下である、請求項1又は2に記載の正極活物質。
- 前記重合体の重量に対する前記リン酸アンモニウム化合物の重量の割合が1/9以上9/1以下である、請求項1から3のいずれか1項に記載の正極活物質。
- 前記リチウム複合酸化物は、ニッケル、コバルト及びマンガンからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、請求項1から4のいずれか1項に記載の正極活物質。
- 前記リチウム複合酸化物は、空間群R-3m又はC2/mに属する結晶構造を有する、請求項1から5のいずれか1項に記載の正極活物質。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載の正極活物質を含む正極と、
リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極活物質を含む負極と、
非水溶媒と前記非水溶媒に溶解したリチウム塩とを含む非水電解質と、
を備えた、二次電池。 - 正極集電体と請求項1から6のいずれか1項に記載の正極活物質を含む正極合材層とを有する正極と、
負極集電体を有する負極と、
非水溶媒と前記非水溶媒に溶解したリチウム塩とを含む非水電解質と、
を備え、
充電時に前記負極集電体上にリチウム金属が析出し、放電時に前記リチウム金属が前記非水電解質に溶解する、二次電池。 - 前記リチウム塩は、LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2、リチウムビスオキサレートボレート、リチウムジフルオロオキサレートボレートからなる群より選ばれる少なくとも1つを含む、請求項7又は8に記載の二次電池。
- 前記非水電解質における前記リチウム塩の濃度は、0.5mol/L以上3.5mol/L以下である、請求項7から9のいずれか1項に記載の二次電池。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/848,823 US20200381714A1 (en) | 2019-05-30 | 2020-04-14 | Cathode active material and secondary battery using same |
CN202010468508.XA CN112018343A (zh) | 2019-05-30 | 2020-05-28 | 正极活性物质和使用该正极活性物质的二次电池 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019101763 | 2019-05-30 | ||
JP2019101763 | 2019-05-30 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020198292A JP2020198292A (ja) | 2020-12-10 |
JP7357219B2 true JP7357219B2 (ja) | 2023-10-06 |
Family
ID=73649276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019225135A Active JP7357219B2 (ja) | 2019-05-30 | 2019-12-13 | 正極活物質及びそれを用いた二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7357219B2 (ja) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009076433A (ja) | 2007-08-30 | 2009-04-09 | Sony Corp | 負極およびその製造方法、ならびに二次電池およびその製造方法 |
JP2011511402A (ja) | 2008-02-04 | 2011-04-07 | ティアックス エルエルシー | リチウム電池の正極材料の環境安定性を向上させる方法 |
JP2012038680A (ja) | 2010-08-11 | 2012-02-23 | Mitsubishi Chemicals Corp | リチウム二次電池用正極活物質材料及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池 |
JP2012094407A (ja) | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Dainippon Printing Co Ltd | 非水電解液二次電池用活物質、非水電解液二次電池用電極板、及び非水電解液二次電池、並びに電池パック |
JP2015144119A (ja) | 2013-12-24 | 2015-08-06 | 日亜化学工業株式会社 | 非水電解液二次電池用正極活物質及びその製造方法 |
JP2017010883A (ja) | 2015-06-25 | 2017-01-12 | 三洋化成工業株式会社 | 非水系二次電池活物質被覆用樹脂、非水系二次電池用被覆活物質及び非水系二次電池用被覆活物質の製造方法 |
JP2017152358A (ja) | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 信越化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用負極活物質、非水電解質二次電池、及び非水電解質二次電池用負極材の製造方法 |
JP2020198296A (ja) | 2019-05-30 | 2020-12-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 正極活物質及びそれを用いた二次電池 |
-
2019
- 2019-12-13 JP JP2019225135A patent/JP7357219B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009076433A (ja) | 2007-08-30 | 2009-04-09 | Sony Corp | 負極およびその製造方法、ならびに二次電池およびその製造方法 |
JP2011511402A (ja) | 2008-02-04 | 2011-04-07 | ティアックス エルエルシー | リチウム電池の正極材料の環境安定性を向上させる方法 |
JP2012038680A (ja) | 2010-08-11 | 2012-02-23 | Mitsubishi Chemicals Corp | リチウム二次電池用正極活物質材料及びその製造方法、並びにそれを用いたリチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池 |
JP2012094407A (ja) | 2010-10-27 | 2012-05-17 | Dainippon Printing Co Ltd | 非水電解液二次電池用活物質、非水電解液二次電池用電極板、及び非水電解液二次電池、並びに電池パック |
JP2015144119A (ja) | 2013-12-24 | 2015-08-06 | 日亜化学工業株式会社 | 非水電解液二次電池用正極活物質及びその製造方法 |
JP2017010883A (ja) | 2015-06-25 | 2017-01-12 | 三洋化成工業株式会社 | 非水系二次電池活物質被覆用樹脂、非水系二次電池用被覆活物質及び非水系二次電池用被覆活物質の製造方法 |
JP2017152358A (ja) | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 信越化学工業株式会社 | 非水電解質二次電池用負極活物質、非水電解質二次電池、及び非水電解質二次電池用負極材の製造方法 |
JP2020198296A (ja) | 2019-05-30 | 2020-12-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 正極活物質及びそれを用いた二次電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020198292A (ja) | 2020-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102583699B1 (ko) | 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법 | |
US20190319242A1 (en) | Separator for lithium metal based batteries | |
WO2017183696A1 (ja) | リチウム二次電池及びリチウム二次電池の製造方法 | |
JP2022529793A (ja) | リチウム二次電池用非水電解液およびこれを含むリチウム二次電池 | |
JP5446612B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
JP6052179B2 (ja) | リチウムイオン二次電池 | |
WO2019167581A1 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
WO2020202844A1 (ja) | リチウム二次電池 | |
US20180337424A1 (en) | Negative-electrode active material for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery | |
US10170760B2 (en) | Lithium ion secondary battery | |
US11791464B2 (en) | Cathode active material and secondary battery using same | |
JP7407377B2 (ja) | マグネシウムイオン二次電池、マグネシウムイオン二次電池用正極活物質及びマグネシウムイオン二次電池用正極 | |
US11894561B2 (en) | Secondary battery | |
JP7357219B2 (ja) | 正極活物質及びそれを用いた二次電池 | |
JP7417872B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
JP7407378B2 (ja) | 正極活物質及びそれを用いた二次電池 | |
US10559846B2 (en) | Negative-electrode active material for non-aqueous secondary battery and non-aqueous secondary battery | |
CN112018389B (zh) | 正极活性物质和使用该正极活性物质的二次电池 | |
US11594729B2 (en) | Cathode active material and secondary battery using same | |
US20200381714A1 (en) | Cathode active material and secondary battery using same | |
JP7466112B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
KR20190059483A (ko) | 리튬 이차 전지 | |
JP7462165B2 (ja) | 非水電解質二次電池 | |
KR20190087854A (ko) | 리튬 이차 전지 | |
KR20190031978A (ko) | 리튬 이차 전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221012 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230810 |
|
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: 20230829 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230908 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7357219 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |