JPH0224967A - 非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法 - Google Patents

非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法

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JPH0224967A
JPH0224967A JP63173400A JP17340088A JPH0224967A JP H0224967 A JPH0224967 A JP H0224967A JP 63173400 A JP63173400 A JP 63173400A JP 17340088 A JP17340088 A JP 17340088A JP H0224967 A JPH0224967 A JP H0224967A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負極にリチウムあるいはリチウム合金、電解
液に有機電解液を使用した非水電解液電池に間するもの
であり、電解二酸化マンガンを改良した正極活物質を使
用することにより、放電電圧が高くエネルギー密度が大
きく、充放電サイクル寿命の長い二次電池を提供するも
のである。
従来の技術 負極にリチウムあるいはリチウム合金、電解液に有機電
解液を使用した充放電可能な、いわゆる非水電解液二次
電池を得る試みは、さかんに行われており、正極活物質
としては、主に二硫化チタンや二硫化モリブデン等のカ
ルコゲン化合物が使用されてきた。[竹原 化学 37
 168 (1982)]しかし、正極にカルコゲン化
合物を使用した場合、放電電圧が低く、したがってエネ
ルギー密度は小さくなる。また、多くのカルコゲン化合
物は合成が困難で高価である。
これらの欠点を克服するために、正極活物質として各種
酸化物を使用することが検討され、その中でも電解二酸
化マンガンが、リチウムと組み合わせた場合、平均放電
電圧が2.8vと高いことや、工業的生産が可能で安価
なことから、二次電池への応用が期待されている。
発明が解決しようとする課題 ところが、有機電解液中の電解二酸化マンガンを充放電
する場合の反応は、二酸化マンガン結晶中へのリチウム
イオンの出入りであるため、充放電によって二酸化マン
ガンの体積は心服と収縮を繰り返し、次第に結晶tSa
が崩壊することや、二酸化マンガンの結晶と導電材との
接触が悪くなって、サイクル数の増大と共に放電容量が
減少するという問題点を有していた。  [G、Pis
toia J、 Electrochen、 Soc、
、1291861  (1982) ]よって電解二酸
化マンガンを使用した非水電解液電池に見られるこのよ
うなサイクル数の増大にともなう放電容量の減少という
欠点を取り除き、放電電圧が高く、放電容量が大きく、
エネルギー密度の大きい非水電解液二次電池を得ること
が課題とされていた。
課題を解決するための手段 本発明は、負極にリチウムあるいはリチウム合金を用い
た非水電解液二次電池において、正極活物質として電解
二酸化マンガン中に銀の微粒子を分散させたものを用い
たことを特徴とする。また、前記正極活物質の製造方法
として電解二酸化マンガンに15wt%以下の炭酸銀を
加え220℃以上350℃以下の温度で加熱することを
特徴とする。
作用 電解二酸化マンガンを非水電解液電池の活物質に使用す
る場合、結晶中に含まれている水分をある程度除去する
ために、一定の温度で加熱脱水する方法がとられている
。本発明は電解二酸化マンガンを加熱脱水する際、あら
かじめ電解二酸化マンガンに一定量の炭酸銀(A(12
CO3)を添加しておき、加熱によって炭酸銀が分解し
て銀の微粒子が生成し、これが二酸化マンガン中に分散
することを利用するものである。
ただし、炭酸銀の分解温度は218℃であるので、加熱
温度は220℃以上としなければならない。また、電解
二酸化マンガンは室温では含水のγ−型結晶楕構造あり
、加熱によって脱水するが、250℃以上ではγ−型と
β−型の結晶構造の混合物、350℃以上ではβ−型結
晶構造となる。電池の充放電を行なう場合はβ−型より
もγ−型結晶楕構造方が望ましいため、加熱温度は35
0℃以下とする必要がある。
本発明になる正極活物質は、電解二酸化マンガンからの
水分の離脱と、炭酸銀の分解が同時に起こる条件で合成
される。したがって、生成物は二酸化マンガン中に微細
な銀粉が分散した状態となっている。そのため、二酸化
マンガン結晶が充放電によって膨張収縮する場合におい
ても、結晶間に存在する銀のために、結晶間や導電剤と
の接触が良好な状態で保たれ、はとんどの二酸化マンガ
ンが反応に使われる。また、銀が二酸化マンガン結晶中
に入って、二酸化マンガンの結晶を充放電しない状態に
おいても、あらかじめ心服させておくので、充放電にお
けるリチウムの出入りに痒う体積変化を、電解二酸化マ
ンガン単独の場合よりも小さくするという効果がある。
実施例 以下に本発明を好適な実施例を用いて説明する。
[1,正極活物質の合成方法] 電解二酸化マンガン(γ−型結晶構造)粉末と、炭酸銀
粉末とを一定の割合で均等に混合し、ルツボに入れ電気
炉中で5時間加熱しな、混合比および加熱温度は第1表
に示す通りである。
第1表 なお、生成物中の二酸化マンガンの含有量nt%)は加
熱前の混合物に比べて、炭酸銀中のCOlが熱分解によ
って失われるため、第1表の値よりやや大きくなる。
[2,正極板の製法] 上記の正極活物質とアセチレンブラック(導電剤)とデ
ィスバージョンテフロンとを重量比で908.2となる
ように混合し、ペースト状とし、ニッケルリード線を取
り付けた 10■x 10nnのエキスバンドニッケル
グリッド上に塗布した。正極混合物の塗布量は極板1枚
当り約501′1gとした。これを加圧して均一な表面
とした後、200℃で20時間真空乾燥して余分の水を
脱水した。
[3,電池の試作と試験条PI−] 電池は正極板1枚と負極板1枚とで構成されている。負
極板は10nix 1011nのリチウム板にニッケル
リード線を圧着で取り付けたものである。セパレータと
しては微細孔を備えたポリプロピレンシートを使用し、
電解液としては2−メチルテトラヒドロフランに六フッ
化砒酸リチウム(LiAsF6)を1.5101/A’
溶解させた非水電解液を使用した。
この極板群をテフロンゲースに入れ、全体をセパラブル
フラスコ中、アルゴン雰囲気に密閉して、充放電試験を
行なった。充放電試験条件は以下の通りである。
温度=25℃±2℃ 電流: 充放電とも1.01^/ce l I  定電
流終始電圧:  (充電) 3.50V 、  (放電
) 2.OOV[4,充放電試験結果コ 活物質No、 1〜N016を用いた電池について、正
極活物質合成時の炭酸銀の添加量と、正極活物質1ki
l当つの放電容量との関係を第1図に示す。ただし、放
電容量はサイクル数で変化するので、以下全て10サイ
クル目の値を比較する。放電容量は炭酸銀添加量が5w
t%のとき最大となり、添加量を増すと減少する。炭酸
銀の添加量が15■t%以下であれば、無添加の場合に
比べて放電容量は大きくなる。
活物質No、2とNo、 7〜No、 10を用いた電
池について、炭酸銀をSwt%添加した場合の加熱温度
と放電容量との関係を第2図に示す。放電容量は300
℃加熱の場合に最大となり、加熱温度がこれより低くな
っても、高くなっても、小さくなる。この理由は、炭酸
銀の分解温度数218℃であるため、これ以下では二酸
化マンガン中への銀の侵入は無く、また、二酸化マンガ
ンは室温ではγ−型結晶槽遣であるが、加熱によって脱
水されて、250〜350℃の範囲ではγ/β−型結晶
楕遣に構造50〜450℃の範囲ではβ−型結晶構造と
なって350℃以上での加熱では、充放電に適さない結
晶構造となってしまう。したがって、正極活物質の加熱
温度は、220℃以上350’C以下の範囲が適してい
る。
活物質No、1(無添加)を用いた電池と、No、2(
炭酸銀Swt%添加)を用いた電池の、充放電サイクル
数による放電容量の変化を第3図に示す。炭酸銀を添加
しないと、放電容量のサイクル数によ、る減少は激しい
が、炭酸銀を添加した場合の放電容量変化は非常に小さ
い。
発明の効果 本発明による正極活物質を使用すれば、充放電反応にお
いて極板中に含まれる大部分の二酸化マンガンが反応に
関与するため、同じ重量の電解二酸化マンガンを単独で
使用した場合よりも放電容量は大きくなる。しかも放電
電圧は二酸化マンガン単独の場合同様、平均2.8vで
あるなめ、電池の放電エネルギー密度は極めて大きい。
また、銀が二酸化マンガンの結晶中に入るために、充放
電に伴う二酸化マンガン結晶の体積変化が体積変化が小
さく、結晶間の接触も良好な状態に保たれることによっ
て、サイクル数による放電容量の減少は小さく、サイク
ル寿命の極めて長い二次電池が得られる。
なお、実施例においては負極にリチウム、電解液に2−
メチルテトラヒドロフン−六フッ化砒酸リチウムを使用
したが、負極はリチウムを含む合金、例えばリチウム−
アルミニウム合金等も使用でき、また、電解液もリチウ
ムと直接反応しない各種有機電解液の使用も可能であり
、いずれの場合においても本発明の効果を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、正極活物質合成時の炭酸銀含有量と、その活
物質を使った電池の放電容量との関係を示す図。第2図
は、正極活物質合成時の加熱温度と、電池の放電容量と
の関係を示す図。第3図(よ、本発明による電池および
従来の電池の充放電サイクル数と放電容量の関係を示し
た図。 岸!、温厘(C)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、負極にリチウムあるいはリチウム合金を用いた非水
    電解液二次電池において、正極活物質として電解二酸化
    マンガン中に銀の微粒子を分散させたものを用いたこと
    を特徴とする非水電解液二次電池。 2、請求項1記載の非水電解液二次電池に用いる正極活
    物質の製造方法であって、電解二酸化マンガンに15w
    t%以下の炭酸銀を加え220℃以上350℃以下の温
    度で加熱することを特徴とする非水電解液二次電池用正
    極活物質の製造方法。
JP63173400A 1988-07-12 1988-07-12 非水電解液二次電池用正極活物質の製造方法 Expired - Lifetime JP2564175B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5435328A (en) * 1977-08-24 1979-03-15 Hitachi Ltd Positiveeelectrode material for nonaqueous electrolyte battery and method of manufacture thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5435328A (en) * 1977-08-24 1979-03-15 Hitachi Ltd Positiveeelectrode material for nonaqueous electrolyte battery and method of manufacture thereof

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