JPH0240861A - リチウムアノードを有する二次電池のカソード物質の製造方法及び該物質の使用 - Google Patents

リチウムアノードを有する二次電池のカソード物質の製造方法及び該物質の使用

Info

Publication number
JPH0240861A
JPH0240861A JP1148244A JP14824489A JPH0240861A JP H0240861 A JPH0240861 A JP H0240861A JP 1148244 A JP1148244 A JP 1148244A JP 14824489 A JP14824489 A JP 14824489A JP H0240861 A JPH0240861 A JP H0240861A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
mixture
cathode
electrode
air atmosphere
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.)
Granted
Application number
JP1148244A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2673009B2 (ja
Inventor
Andre Lecerf
アンドレ・ルセルフ
Michel Broussely
ミシエル・ブルスリ
Jean-Paul Gabano
ジヤンーポール・ガバノ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Original Assignee
SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA filed Critical SAFT Societe des Accumulateurs Fixes et de Traction SA
Publication of JPH0240861A publication Critical patent/JPH0240861A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2673009B2 publication Critical patent/JP2673009B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G51/00Compounds of cobalt
    • C01G51/40Cobaltates
    • C01G51/42Cobaltates containing alkali metals, e.g. LiCoO2
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • C01G53/40Nickelates
    • C01G53/42Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • H01M4/525Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50Solid solutions
    • C01P2002/52Solid solutions containing elements as dopants
    • C01P2002/54Solid solutions containing elements as dopants one element only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/74Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by peak-intensities or a ratio thereof only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

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】 本発明は、リチウムアノードを有する二次電池(g6n
I!rateur 5econdaire)のカソード
物質の製造方法及び該カソード物質の使用に係わる。
再充電可能な電気化学的リチウム電池の分野では、Mo
S 2、TiS2、v20.又はLiCoO2のような
カソード物質が知られている。これらの物質の比エネル
ギー(kg当たりエネルギー)は夫々的24114h/
kg、502阿h/kg、471Wh/kg及び688
Wh/kgである。
また、一般式L i y N i 2 □02及びLi
Ni1−xCoxO2で示される物質は極めて大きい比
エネルギーを有し得ることが知られている。
この種の物質の合成方法は幾つかの文献で提案されてい
る。
例えばJ、^mer、chem、soc 、73.24
52(1951)に発表されたり、D、Dyer、B、
S、Borie及びG、P、5nithの論文には、8
00℃で溶融したLiOH中に金属ニッケルを浸漬し、
これを酸素流で酸化することによってLiNiO2を形
成する方法が開示されている。該反応は24時間に及ぶ
また、Z、^norg、^l Ig、chem、285
,322(1956)に記載のN、Bronger、H
,Bocle及びW、KIelIlmの論文には、酸化
ニッケルNiOと酸化リチウムLi2Oとを乾燥酸素流
下750℃で反応させてLiNi0□を得る方法が記述
されている。
前記第1の合成法は生成物の収率が低い。
前記第2の方法は入手の困難な酸化リチウムLi2Oを
使用しなければならない。
そこで本発明は、先行技術の方法より簡単に実施できる
前記化合物の製造方法を提案する。
即ち本発明は、リチウムアノードを有する二次電池のカ
ソード物質を製造するための方法であって、前記物質が
式L i y N i 2 □02及びL+Ni1−x
CoxO2で示され、yを0.84〜1.22の範囲で
選択し、Xを0.09〜0.5の範囲で選択し、出発物
質として水酸化リチウム及び酸化ニッケル、更に場合に
よっては酸化コバルトをも粉末形態で且つ所望の化学量
論量比に従って混合し、これを空気雰囲気下約600℃
〜約800℃の温度で加熱することを特徴とする方法を
提供する。
操作を速めるために、前記混合物は最初空気雰囲気下で
加熱し、次いで再均質化処理し、その後再び空気雰囲気
下で加熱する。加熱温度は約600℃〜約800℃にし
、加熱時間は温度と物質の使用量とに応じて1時間〜数
時間にする。
この方法は操作が総て空気雰囲気下で行われ、純酸素雰
囲気は必要なく、−数的なマツフル炉を使用できる。
また、基本となる物質も入手が容易である。好ましくは
市販製品である水和水酸化リチウムLiOH,HzOを
使用する。
好ましい実施態様の1つでは、均質化を粉砕によって行
う。
本発明は、前記方法によって形成される物質の用途とし
て、再充電可能な電気化学的リチウム電池のカソードに
も係わる。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の非限定的実施例の
説明で明らかにされよう。
及ILLL 先ず、本発明のL i y N i 2−、O□タイプ
のカソード物質を下記の方法で製造する: 1モル即ち74.71HのNiOを1モル即ち41.9
6gの酸化リチウムLiOHH2Oと混合する。この混
合物をボールミルで1時間処理し、次いでシリコアルミ
ナ質(silico−alumineux)(耐火上)
の耐熱坩堝に入れる。この坩堝をマツフル炉内、空気雰
囲気下700℃で加熱する。1時間後に炉から坩堝を取
り出す。
混合物を再び1時間粉砕し、坩堝に入れ、空気雰囲気下
700℃で4時間加熱する。4時間たったら、物質の冷
却を速めるために、坩堝を炉から取り出す。
粉砕後に得られた固体を化学的分析及びX線回折検査に
かける。
化学的分析では、リチウム量とニッケル量とニッケルの
酸化数nとを測定した。LiNiO2相の実際のニッケ
ル酸化数nは正確には3ではない。この数はしばしば3
未満であり、これはNi′+と並んでNi”が少し存在
することを意味する。
得られた結果を下記の表Iに示す。
表  ■ 宍−」1 リチウム含量が計算値より少ないのは、加熱中に少し蒸
発するためである。このリチウム量の減少は出発リチウ
ム量をやや過剰にすれば補うことができる。
下記の表IIは、観察された格子間隔及びX線回折スペ
クトル強度をLiNi0□に関するJ、C,P、D、S
、インデックスNo、9−63の値と比較して示してい
る。
尚、 hklは物質の結晶面を規定するミラー指数である。
このX線回折スペクトルがら明らかなように、本発明の
方法によって形成した物質は本質的にLiNiO2から
なる相を有する。
次いで、このカソード物質の電気化学的特性を電気化学
分野で一般的に使用されている2つの方法、即ち周期的
電力測定(voltamp6rom!triecycl
ique)及び規定電流クーロメトリ−(coul。
matrie & courant impos4)に
よって分析した。ちなみに、これらの方法は下記の原理
に基づく。
どちらの方法でも、被検カソード物質は電極を形成すべ
く金属集電体上に配置する。、集電体は、本発明の物質
の酸化還元範囲に対応する被検電位範囲で電気化学的反
応に関与しない金属、特に酸化されない金属からなるも
のを選択する。
以下の説明では、前記金属としてアルミニウムを選択す
るが、他の金属例えばチタンを使用してもよい。
電極上での物質の配置は、電子の移動が物質と金属支持
体との間で正確に生起するように行う。
この電子の移動はグラファイトを添加すれば確実になる
。良好な機能を得るための条件の1つとして、物質を支
持体に十分に付着させるためには、結合剤の使用が不可
欠である。以下の実施例では、この結合剤としてカルボ
キシメチルセルロースを使用する。
このようにしてカソード物質を備えた電極を電気化学的
に調べるためには、この電極とりチウムアノードとの対
を形成する。これら2つの電極は、適当な電解媒質中に
浸漬し且つ隔離板により相互を電気的に絶縁して使用す
る。前記電解媒質は下記の特性を有していなければなら
ない。即ち、この媒質は非水性であり、アノード及びカ
ソード両電極に対して安定しており、リチウム塩を溶解
して十分なイオン伝導性(>to−3Ω” I c m
 −1>を発生させるようなものでなければならず、ま
た形成された電池の機能障害を生起させ得る酸化又は還
元二次反応を起こさないようなものでなければならない
。このような理由から、前記媒質は、耐酸化性を示す非
プロトン系の溶媒、例えばエステル、スルホン及びニト
リルの中から選択するのが適当である。
以下の実施例では、この溶媒として炭酸ジメチルを使用
する。
仏国特許第2378361号に記載のりチウムアノド電
池のように、複数の溶媒を組合わせて使用することも可
能である。
溶媒を組合わせて使用すれば、相補的性質の組合わせに
よって相乗効果が得られることもある。
溶質はりチウムアノード電池で一般的に使用されている
溶質から選択したリチウム塩であり、具体的には好まし
い順に、LiAsF、、LiBF、、LiC10,、L
iCF、SO,、LiPF、を用いる。これらの溶質は
単独で又は混合して使用し得る。
前述のごとく製造した化合物を用いて、下記の方法によ
り第1の電極を形成する: 本発明のLiNi0□を10%含み、グラファイトを8
9%、カルボキシメチルセルロースを1%含む(%は重
量%)混合物を0.5g形成する。この混合物を2,5
gの水に分散させる。
この組成物23.2gを10I12のアルミニウムプレ
ート上に配置する。45℃で水を蒸発させると、3.9
gの乾燥混合物が得られ葛。
この電極を、面積2.5cn2に相当する約120Bの
リチウム電極と対置させて、炭酸ジメチル(DMC)中
2MのLiAsF5溶液に浸漬する。
別のリチウム電極を前記溶液中に浸漬して前記カソード
の近傍に配置する。この電極の電位が、リチウム/カソ
ード物質対の起電力測定の基準として使用されることに
なる。これらの電極は溶液中で互いに離して配置するた
め、隔離板は不要である。
このようにして電池を形成したら、基準電極に基づいて
測定した調節電位をカソードに印加し、このカソードに
流れる酸化電流又は還元電流を記録する実験を行う。印
加電位は所与の端子の間で、30mV/分の速度で時間
の関数として直線的に変化する。
このようにして得た電流強度/電位のグラフを第1図に
示す、横座標にはリチウムからなる基準電極に対して測
定したカソードの電位E(単位:ボルト)をプロットし
、縦座標には前記カソードに流れる酸化電流i ox(
u^)及び還元電流i red(pA)をプロットした
。数値符号は対応サイクルの番号である。
このグラフから明らかなように、この被検カソードは下
記の反応式: %式% に従う可逆性を有する。
この物質の酸化範囲は3.5v〜4.5vであり、還元
範囲は4.2v〜3vである。
最初のサイクルで電極の形成を観察する。出発物質が還
元状態を有するため、前記方程式に従えば最初の電気化
学的反応は酸化である。第1サイクルの酸化電位はそれ
以降のサイクルの酸化電位より明らかに大きい。酸化ピ
ーク及び還元ピークの最大電流は夫々180.^及び2
70pAである。
このタイプの薄い電極は活物質量が少なく、物質が全部
同時に反応するとみなされるため、電流は物質の総量に
対して計算することができる。従って、最大比電流は夫
々下記の式で表わされる:j ox= 464n+^/
g及びj red=6921I^/g本発明のカソード
物質に関する次の実施例では、前記したものと同じタイ
プではあるが活物質含量がより高いカソード、即ち下記
の組成(重量%)LiNiO2: 30% グラフデイト二69% カルボキシメチルセルロース:1% の混合物を含むカソードを配置して再充電可能な実験用
電池を形成する。
先ず前記混合物0.5gを2.5gの水に分散させる。
この混合物をlea”のアルミニウム電極上に、14.
3Il1gの乾燥物質、即ち4.3蹟g又は4゜410
−’の活物質をデポジットするに十分な量で配置する。
この電極をリチウム電極と対置させて電解液中に配置し
、厚さ50ミクロンのポリプロピレンミクロ多孔質膜に
よって2つの電極を分離する。そのためにはこれら2つ
の電極を、電気化学反応に関与しない2つの絶縁された
プレートを介して前記隔離板にしっかり当接させておき
、このアセンブリを密閉容器内で炭酸ジメチル中2Mの
LiAsFa溶液からなる電解液51に浸漬する。電流
は電流出口を介して電極に通す。リチウムの量はカソー
ドの容量の500倍以上の容量に相当するほど多い。従
って、電池の電気的特性を制限することはない。
このようにして形成した電池を0.2mAの固定電流及
び所定範囲の電圧V、即ち充電最大電圧V IIIax
=4.25V、放電最小電圧Vmin=3Vt”充電/
放電サイクルにかける。
第2a図及び第2b図のグラフは、このサイクル(V、
/充電、VO/放電)の間に記録された前記電池の電圧
(単位:ボルト)■を活用電気量Qの関数として示して
いる。前記電気量は輸^h及びファラデー1モルで表さ
れている。数値符号は対応サイクルの番号である。
これらのグラフに基づいて計算すると、最大容量サイク
ル(サイクルNo、5)では0.77フアラデ一1モル
が交換されたことになる。従って、反応式は下記のよう
に表される: L!N!02;コLio、2sNi07 + 0.77
Li’ + 0.77e−放電時には還元反応が平均電
圧3.8vで生じる。
従って、カソード物質1kg当たりの放出比エネルギー
の計算値は803Wh/kHになる。
この値は、MoS、、Ti5z及びv20.のようなカ
ソード物質使用した場合の値を遥かに上回る。
次いで、本発明の物質の性能を公知の物質LiCoO2
と比較とした。そのために、LiCoO2を3.6mg
含む電極を本発明の電極と同じ方法で製造した。
テストは第2a図及び第2b図の曲線を記録した時とと
同じ条件で行った。その結果、第3a図及び第3b図に
示すような曲線が得られた。
この場合は最大ファラデー数/キルが0.44であるか
ら、平均電圧を3.95Vとすれば、比エネルギーの計
算値は4711+lh/kgとなる。この値は本発明の
物質を使用した場合に得られる値より著しく小さい XW± 本発明(’)LiNi1−xCox02タイプのカソー
ド物質の第2試料を下記の方法で製造する2 1モル即ち74.71gの10を0.05モル即ち8.
29gの酸化コバルトCO2O3及び1.10モル即ち
46.168のLiOHH2Oと混合する。これは、0
.91 N6、0.09 Co、I Liのモル比に相
当する。
この混合物を1時間粉砕し、坩堝に入れて空気雰囲気下
700℃で1時間加熱する。炉から出した混合物を更に
1時間粉砕し、坩堝に入れて空気雰囲気下フOO℃で加
熱する。4時間加熱したら、冷却を速めるために坩堝を
炉から取り出す。
粉砕した固体を化学的分析及びX線回折検査にかけた。
リチウム量と、錯滴定によるNi+Co=Hの総量と、
金属の酸化度とを測定した。結果を表 IIIに示す。
X線回折によって得られた格子間隔d及び回折線強度I
を表tVに示す。hklは物質の結晶面を規定するミラ
ー指数である。
X線回折グラフ(MoK)は第4図(曲線゛^)に示す
卓=千;卓云J 、 C、P 、 計六市へ−63に記
載の物質LiNi0□に関する前記値を表Vに示した。
バルトのモル比が0.91 Ni及び0.09 Coで
あったか本発明の物質に関して得られたグラフはLiN
i0.のグラフと極めて類似している。しかしながら、
回折線の位置及び強度には相違が見られる。
これは、通常は、固溶体が形成される時に生じる。
従って、LiNi0z中のニッケルの一部分がコバルト
で置換されたことになる。化学分析の結果、この物質は
式Lio、5Jio、*+Coo、osOzで表すこと
ができると判明した。これは、出発時のニッケル及びコ
らである。
犬iLユU− 本J?!明ノLiN1t−×CoxOzタイプのカソー
ド物質の第3試料を下記の方法で製造する: 0.75モル即ち56.03gの10と、0.125モ
ル即ち20.73.のCO2O3と、1モル即ち41.
96.のLiOHH,0とを混合する。これは、0.7
5 N6、0.25 Co、I Liのモル比に相当す
る。
合成操作は実施例IIと同じ条件で行った。
得られた固体の化学的分析結果を表Vtに示す。
第4図に示すX線回折スペクトル(曲線B)は結晶化状
態の悪い固体が得られたことを示している。
このような悪い結晶化状態にも拘わらず、このスペクト
ルはLio、5Jio、s+COo、osOzのスペク
トルに類似している。
下記の物質を用いて第2の電極を形成する。重量%で本
発明の物質LiN1o、s+Coo、osO□を10%
含み、且つグラファイトを89%、カルボキシメチルセ
ルロースを1%含む混合物を0.5g形成する。この混
合物を2.5gの水に分散させる。
この組成物31Bを1cII2のアルミニウムプレート
上に配置する。45℃で水を蒸発させると5.2mgの
乾燥物質が得られる。
この電極を炭酸ジメチル(DMC)中2MのLiAsF
5溶液に浸漬し、面積2.5c+*”に相当する約12
0mgのリチウム電極と対置させる。リチウムからなる
第3の電極を前記溶液中に浸漬して前記カソードの近傍
に配置する。この電極の電位がリチウム/カソード物質
対の起電力測定の基準として使用されることになる。こ
れらの電極は溶液中で互いに離して配置するため、隔離
板は必要ない。
このようにして電池を形成したら、前記基準電極に対し
て測定した調節電位をカソードに印加し、このカソード
に流れる酸化電流及び還元電流を記録する実験を行う、
印加電位は所与の端子の間で30s+V/分の速度で時
間の関数として直線的に変化する。
第5図はこのようにして得た電位強度のグラフを示して
いる。横座標には基準リチウム電極に対して測定したカ
ソードの電位Eをボルトでプロットし、縦座標にはカソ
ードを流れる酸化電流fox(−^)及び還元電流i 
red(u^)をプロットした。
このグラフから明らかなように、この被検カソードは下
記の反応式に従って可逆性を示すニLi旧0.91cO
11,6jo2   Li+−xNio、s+cOo、
os02+く− XLi”+Xe この物質の酸化範囲は3.5〜4.5vであり、還元範
囲は4.2〜3vである。
酸化ピーク及び還元ピークの最大電流は夫々6、edm
ax= 4901^及びi。Xmax= 440pAで
ある。
このタイプの薄い電極は活物質量が少なく、物質が全部
同時に反応するとみなされるため、電流は物質の総量に
対して計算できる。従って、この場合の最大比電流は夫
々 j還元= 942m^/g及びj酸化=846醜^/g
となる。
出発活物質はリチウムを含む還元状態にあるため、第1
サイクル(第5図のサイクルNo、l)では酸化が生じ
る。第1サイクルでの酸化電位は後続サイクルの酸化電
位より大きい。
本発明の前記第2電極と類似の、但し第4図の曲線Bに
対応する化合物LiN1o、tsCOo、zsOzを用
いて第3の電極を形成する。実験条件は前記第2電極の
場合と同じであり、乾燥混合物の質量は3.7mgであ
る。
この物質も第6図のグラフから明らかなように可逆性を
示す。しかしながら、最大還元電流は第5図に示した前
記実施例での最大還元電流より小さい。
比電流jIIla×は、j還元=270mへ/g及びj
酸化=486+aA/gのような値である。
酸化ピーク及び還元ピークの最大値の電位は前記実施例
の実験で得られたものと同じである。
夾ffi 式LiN!o、5coo、s02で示される本発明の物
質の第3試料を、実施例II及びIIIと同じ方法で製
造する。
次いで、この物質を用いて第4の電極を形成する。
実験条件は前記実施例と同じであり、乾燥混合物の質量
は5.8Bである。
この実験では、第7図のグラフに示すように、前記化合
物もやはり可逆的であることが判明したが、ピークの形
状及び位置は著しく異なっている。
最大比電流はより大きく、j還元= 862m^/g、
j酸化= 1207+++^/gであるが、サイクルを
通して急速に低下している。
ここで、先に実験した第2電極(第5図)と同じタイプ
のカソード電極を含む、但し活物質含量がより高い実験
用電池を形成する。成分の重量比は下記の通りである: LiN1o、=、Cos。sO□:      30%
グラファイト:69% カルボキシメチルセルロース:1% このカソード物質をアルミニウム支持体上に、面積1c
n+2当たり11.3mgの乾燥混合物を得るのに十分
な量、即ち3.4mgの量で配置する。
この電極をリチウム電極に対置させ、厚み50ミクロン
のポリプロピレンミクロ多孔質膜によって互いを分離す
る。これら2つの電極は、電気化学反応に関与しない2
つの絶縁されたプレートを介して前記隔離板にしっかり
当接させておく。
このアセンブリを密閉容器内でDMC中LiAsF、(
2M)溶液からなる電解液51に浸漬する。電流出口を
介して電極に電流を通す。
リチウムの量はカソードの容量の500倍以上の容量に
相当するほど多い。従って、電池の電気的特性を制限す
ることはない。
このようにして形成した電池を0.2m^の固定電流で
充電/放電サイクルにかける。前記電流はカソード物質
の量に比べて十分に大きい。比電流は約60−^/gで
ある。そのため、物質の動力学的性質を有効に調べるこ
とができる。
これらのサイクル中の電圧を記録する。第8a図及び第
8b図は充電及び放電の間の電圧VC(充電)及びV、
(放電)曲線を活用電気量Q(QはmAh及びファラデ
ー1モルで表す)の関数として示している。数値符号は
サイクルの順番を表す。
゛前記対の交換電気量及び起電力を測定すれば、前記曲
線から完全な電気化学的反応に使用されたファラデー数
を計算することができ、且つ前記対のエネルギー特性を
求めることができる。
前記計算によれば、この実験では0.44F1モルを交
換できたことになる(サイクルNO,20)。これは下
記の完全反応に対応する: LiN1o、s+Coo、os02←L!o、5aNi
o、s+co。、osot+0.44Li”+0.44
e−6 放電時には平均電圧3.7vで還元反応が生じる。
即ち、カソード物質1に、当たり446Wh/kgの比
エネルギーが放出される。
この物質の極めて有利な特徴は、活用電気量がサイクル
を通して安定していることにある。これは、この物質と
類似した先行技術の物質、例えば米国特許第7028.
169.へ号に記載のLiCo0□には見られなかった
ことである。
そこで、3.6餉gLニア)LiCo0□を含み電極L
i旧。!1COO,。、0□と全く類似した電極を形成
して同じ条件でテストした。得られた曲線を第9a図及
び第9b図に示す。
LiCoO2の場合には、サイクルNo、5の本発明の
物質と同じ容量がサイクルNo、5からサイクルNo、
20にかけてより急速に低下している。
第10図のグラフは本発明の物質の利点をより明確に示
している。このグラフの横座標は充電/放電サイクルの
数nを表し、縦座標は容量Cをファラデー1モルで表す
。曲線Fは先行技術の物質LiCoO2に対応し、曲線
Eは本発明の物質に対応する。
勿論、本発明は以上説明してきた実施例には限定されず
、特にリチウムは別の金属との合金にすることもできる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のL i y N i 2−y O□タ
イプのカソード物質の可逆性を立証する電流強度/電位
グラフ、第2a図及び第2b図は本発明の前記物質を用
いて形成した電池のサイクル中の電圧変化(充電電圧、
放電電圧)を活用電気量の関数として示すグラフ、第3
a図及び第3b図は先行技術の電池に関する第2a図及
び第2b図と類似のグラフ、第4図は本発明のLiNi
1−xCox02タイプの2つの物質に関するX線回折
を夫々^及びBで示すグラフ、第5図は本発明のカソー
ド物質(第4図の曲線^)LiNio、i+Coo、o
s02の可逆性を立証する電流強度/電位グラフ、第6
図は本発明の別のカソード物質(第4図の曲線B)Li
Nio、7sCoo、zsOzの可逆性を立証する第5
図と類似のグラフ、第7図は本発明の別の物質L 1N
io、5coo、iozの可逆性を立証する第5図及び
第6図と類似のグラフ、第8a図及び第8b図は本発明
の実験用電池のサイクル中の充電電圧曲線VC及び放電
電圧曲線VDを示すグラフ、第9a図及び第9b図は先
行技術の物質LiCo0□に関する第8a図及び第8b
図と類似のグラフ、第10図は本発明の物質L ;N;
0.91CO0,0902を用いた電池の容量変化(曲
線E)をサイクル数の関数として且つ先行技術の電池の
それ(曲線F)と比較して示すグラフである。 代理人弁理士 船  山    武 ム FIG、4 0.1 0.3 0.5

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リチウムアノードを有する電気化学的二次電池の
    カソード物質の製造方法であって、前記物質が式Li_
    yNi_2_−_yO_2及びLiNi_1_−_xC
    o_xO_2で示され、yを0.84〜1.22の範囲
    で選択し、xを0.09〜0.5の範囲で選択し、出発
    物質として水酸化リチウム及び酸化ニッケル、更に場合
    によっては酸化コバルトをも粉末形態で且つ所望の化学
    量論量比に従って混合し、これを空気雰囲気下約600
    ℃〜約800℃の温度で加熱することを特徴とする方法
  2. (2)加熱処理を、混合物の均質化という中間ステップ
    を挟んで、2つの連続的ステップで行うことを特徴とす
    る請求項1に記載の方法。
  3. (3)水和水酸化リチウムLiOH、H_2Oを使用す
    ることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。
  4. (4)リチウム又は別の金属とリチウムとの合金をベー
    スとするアノードと、エステル、スルホン及びニトリル
    から選択した溶媒又はこれら溶媒の混合物にLiAsF
    _6、LiBF_4、LiClO_4、LiCF_3S
    O_3、LiPF_6から選択した溶質又はこれら溶質
    の混合物を溶解したものからなる電解液とを含む電気化
    学的二次電池の正極における、請求項1から3のいずれ
    か一項に記載の方法で製造した物質の使用。
JP1148244A 1988-06-09 1989-06-09 リチウムアノードを有する二次電池のカソード物質の製造方法及び該物質の使用 Expired - Lifetime JP2673009B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8807698 1988-06-09
FR8807697 1988-06-09
FR8807697 1988-06-09
FR8807698 1988-06-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0240861A true JPH0240861A (ja) 1990-02-09
JP2673009B2 JP2673009B2 (ja) 1997-11-05

Family

ID=26226714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1148244A Expired - Lifetime JP2673009B2 (ja) 1988-06-09 1989-06-09 リチウムアノードを有する二次電池のカソード物質の製造方法及び該物質の使用

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4980080A (ja)
EP (1) EP0345707B1 (ja)
JP (1) JP2673009B2 (ja)
DE (1) DE68927688T2 (ja)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5393622A (en) * 1992-02-07 1995-02-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Process for production of positive electrode active material
EP0643430A1 (en) * 1993-07-15 1995-03-15 Sumitomo Chemical Company, Limited Cathode material for lithium secondary battery and method for producing lithiated nickel dioxide and lithium secondary battery
US5599642A (en) * 1993-05-31 1997-02-04 Hitachi Maxell, Ltd. Lithium secondary battery containing organic electrolyte, active material for cathode thereof, and method for manufacturing the active material
JPH09298061A (ja) * 1996-03-04 1997-11-18 Sharp Corp 非水系二次電池
JPH09298062A (ja) * 1996-03-04 1997-11-18 Sharp Corp 非水系二次電池
US6015637A (en) * 1996-09-30 2000-01-18 Sharp Kabushiki Kaisha Process of producing lithium nickel oxide and nonaqueous secondary battery using the same
US6344294B1 (en) 1998-10-27 2002-02-05 Sharp Kabushiki Kaisha Process for preparing a positive electrode active material for a nonaqueous secondary battery by forming an oxalate precipitate
US6379644B2 (en) 1998-10-02 2002-04-30 Sharp Kabushiki Kaisha Process for producing a positive electrode active material for a nonaqueous secondary battery and a nonaqueous secondary battery using the active material
JP2013530917A (ja) * 2010-06-25 2013-08-01 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア リチウム混合金属酸化物の製造方法とそのカソード材料としての使用法
WO2022114233A1 (ja) * 2020-11-30 2022-06-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 非水電解質二次電池
WO2022114231A1 (ja) * 2020-11-30 2022-06-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 非水電解質二次電池

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5160712A (en) * 1990-04-12 1992-11-03 Technology Finance Corporation (Prop.) Ltd Lithium transition metal oxide
US5180574A (en) * 1990-07-23 1993-01-19 Moli Energy (1990) Limited Hydrides of lithiated nickel dioxide and secondary cells prepared therefrom
US5264201A (en) * 1990-07-23 1993-11-23 Her Majesty The Queen In Right Of The Province Of British Columbia Lithiated nickel dioxide and secondary cells prepared therefrom
JPH05299092A (ja) * 1992-01-17 1993-11-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質リチウム二次電池及びその製造方法
US5154990A (en) * 1992-01-21 1992-10-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Rechargeable solid lithium ion electrochemical system
US5478671A (en) * 1992-04-24 1995-12-26 Fuji Photo Film Co., Ltd. Nonaqueous secondary battery
JPH0660887A (ja) * 1992-08-06 1994-03-04 Sanyo Electric Co Ltd 非水系電池
CN1034704C (zh) * 1993-03-03 1997-04-23 北京有色金属研究总院 二次电池的阴极及其制备法
JP2729176B2 (ja) * 1993-04-01 1998-03-18 富士化学工業株式会社 LiM3+O2 またはLiMn2 O4 の製造方法及び2次電池正極材用LiNi3+O2
JP3067531B2 (ja) * 1994-07-13 2000-07-17 松下電器産業株式会社 非水電解液二次電池の正極活物質およびそれを用いた電池
EP0714144B1 (en) * 1994-11-22 1999-09-15 Sumitomo Chemical Company Limited Cathode for lithium secondary battery and production method for the same
JP3606290B2 (ja) * 1995-04-28 2005-01-05 日本電池株式会社 非水系電池の正極活物質用コバルト含有ニッケル酸リチウムの製造方法
US5750288A (en) * 1995-10-03 1998-05-12 Rayovac Corporation Modified lithium nickel oxide compounds for electrochemical cathodes and cells
EP0806397B1 (en) * 1995-11-24 2002-03-27 Fuji Chemical Industry Co., Ltd. Lithium-nickel composite oxide, process for preparing the same, and positive active material for secondary battery
DE69706592T2 (de) * 1996-03-26 2002-05-29 Sharp Kk Verfahren zur Herstellung von positivelektrode-aktivem Material, sowie diese verwendende nichtwässerige Sekundärbatterie
JP3624539B2 (ja) * 1996-04-01 2005-03-02 日本電池株式会社 ニッケル酸リチウム正極板の製造方法およびリチウム電池
US6514640B1 (en) * 1996-04-23 2003-02-04 Board Of Regents, The University Of Texas System Cathode materials for secondary (rechargeable) lithium batteries
US6881520B1 (en) * 1996-06-14 2005-04-19 N.V. Umicore S.A. Electrode material for rechargeable batteries and process for the preparation thereof
US5955051A (en) * 1996-08-02 1999-09-21 Westaim Technologies Inc. Synthesis of lithium nickel cobalt dioxide
US6242134B1 (en) 1996-11-07 2001-06-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of producing positive active material for non-aqueous electrolyte secondary batteries
CN1095599C (zh) * 1997-01-17 2002-12-04 武汉大学 高性能锂离子电池正极材料LiMn2O4的制备方法
EP1017627B1 (de) 1997-02-19 2002-09-11 H.C. Starck GmbH Verfahren zur herstellung von lithium-übergangsmetallaten
KR100471975B1 (ko) * 1997-09-26 2005-05-17 삼성에스디아이 주식회사 리튬전지용양극활물질및이를사용하여제조한전지
HUP0100690A3 (en) * 1998-02-09 2005-03-29 Starck H C Gmbh Method for producing lithium-transition metal mixtures
JP3524762B2 (ja) * 1998-03-19 2004-05-10 三洋電機株式会社 リチウム二次電池
KR100274236B1 (ko) * 1998-05-13 2001-02-01 김순택 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그의 제조방법
US6045950A (en) * 1998-06-26 2000-04-04 Duracell Inc. Solvent for electrolytic solutions
JP2000188107A (ja) * 1998-12-24 2000-07-04 Sony Corp 正極材料およびそれを用いた二次電池
FR2790330B1 (fr) * 1999-02-25 2001-05-04 Cit Alcatel Electrode positive de generateur electrochimique rechargeable au lithium a collecteur de courant en aluminium
DE19924707A1 (de) * 1999-05-28 2000-11-30 Merck Patent Gmbh Verfahren zum Recycling von Kathodenmassen gebrauchter Lithiumbatterien
US6623886B2 (en) * 1999-12-29 2003-09-23 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Nickel-rich quaternary metal oxide materials as cathodes for lithium-ion and lithium-ion polymer batteries
US7381496B2 (en) * 2004-05-21 2008-06-03 Tiax Llc Lithium metal oxide materials and methods of synthesis and use
CN100353593C (zh) * 2004-11-11 2007-12-05 大同股份有限公司 以共沉法制备锂钴镍氧化物基正极材料
US7648693B2 (en) * 2005-04-13 2010-01-19 Lg Chem, Ltd. Ni-based lithium transition metal oxide
US20070298512A1 (en) 2005-04-13 2007-12-27 Lg Chem, Ltd. Material for lithium secondary battery of high performance
US20080032196A1 (en) 2005-04-13 2008-02-07 Lg Chem, Ltd. Method of preparing material for lithium secondary battery of high performance
US20070292761A1 (en) 2005-04-13 2007-12-20 Lg Chem, Ltd. Material for lithium secondary battery of high performance
WO2007000075A1 (fr) * 2005-06-27 2007-01-04 Shenzhen Bak Battery Co., Ltd Procédé de préparation d’hydroxyde nickeleux sphérique qui est dopé et d’oxydes métalliques multiples, et pile secondaire au lithium
CN102983322A (zh) 2006-05-10 2013-03-20 株式会社Lg化学 用于高性能锂二次电池的材料
WO2009098786A1 (ja) * 2008-02-08 2009-08-13 Mochigase Co., Ltd. 抗ウイルス材、環境型抗ウイルス材及び包装材料に収容した抗ウイルス材
US9028564B2 (en) 2012-03-21 2015-05-12 The Gillette Company Methods of making metal-doped nickel oxide active materials
US9570741B2 (en) 2012-03-21 2017-02-14 Duracell U.S. Operations, Inc. Metal-doped nickel oxide active materials
US8703336B2 (en) 2012-03-21 2014-04-22 The Gillette Company Metal-doped nickel oxide active materials
US9698419B1 (en) * 2013-03-15 2017-07-04 Nano One Materials Corp. Complexometric precursor formulation methodology for industrial production of fine and ultrafine powders and nanopowders of layered lithium mixed metal oxides for battery applications
CN103794785B (zh) * 2014-02-21 2016-06-08 太原工业学院 一种镧铁镍掺杂钴酸锂-碳复合正极材料的制备方法
CN112151789B (zh) 2019-06-28 2021-10-01 宁德时代新能源科技股份有限公司 一种正极材料及其制备方法和用途
JP7286800B2 (ja) 2020-01-10 2023-06-05 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池用正極活物質の製造方法、前記製造方法により製造された正極活物質を含むリチウム二次電池用正極、およびリチウム二次電池

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01294373A (ja) * 1988-05-23 1989-11-28 Sony Corp 非水電解液二次電池

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2545424A (en) * 1946-12-02 1951-03-13 Metalloy Corp Lithium cobaltite
DE3068002D1 (en) * 1979-04-05 1984-07-05 Atomic Energy Authority Uk Electrochemical cell and method of making ion conductors for said cell
US4721513A (en) * 1982-01-28 1988-01-26 The United States Of America Represented By The United States Department Of Energy Cathode preparation method for molten carbonate fuel cell
US4567031A (en) * 1983-12-27 1986-01-28 Combustion Engineering, Inc. Process for preparing mixed metal oxides
EP0205856B1 (en) * 1985-05-10 1991-07-17 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Secondary battery
US4770960A (en) * 1986-04-30 1988-09-13 Sony Corporation Organic electrolyte cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01294373A (ja) * 1988-05-23 1989-11-28 Sony Corp 非水電解液二次電池

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5393622A (en) * 1992-02-07 1995-02-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Process for production of positive electrode active material
US5599642A (en) * 1993-05-31 1997-02-04 Hitachi Maxell, Ltd. Lithium secondary battery containing organic electrolyte, active material for cathode thereof, and method for manufacturing the active material
EP0643430A1 (en) * 1993-07-15 1995-03-15 Sumitomo Chemical Company, Limited Cathode material for lithium secondary battery and method for producing lithiated nickel dioxide and lithium secondary battery
US5677086A (en) * 1993-07-15 1997-10-14 Sumitomo Chemical Company, Limited Cathode material for lithium secondary battery and method for producing lithiated nickel dioxide and lithium secondary battery
JPH09298061A (ja) * 1996-03-04 1997-11-18 Sharp Corp 非水系二次電池
JPH09298062A (ja) * 1996-03-04 1997-11-18 Sharp Corp 非水系二次電池
US6015637A (en) * 1996-09-30 2000-01-18 Sharp Kabushiki Kaisha Process of producing lithium nickel oxide and nonaqueous secondary battery using the same
US6379644B2 (en) 1998-10-02 2002-04-30 Sharp Kabushiki Kaisha Process for producing a positive electrode active material for a nonaqueous secondary battery and a nonaqueous secondary battery using the active material
US6344294B1 (en) 1998-10-27 2002-02-05 Sharp Kabushiki Kaisha Process for preparing a positive electrode active material for a nonaqueous secondary battery by forming an oxalate precipitate
JP2013530917A (ja) * 2010-06-25 2013-08-01 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア リチウム混合金属酸化物の製造方法とそのカソード材料としての使用法
WO2022114233A1 (ja) * 2020-11-30 2022-06-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 非水電解質二次電池
WO2022114231A1 (ja) * 2020-11-30 2022-06-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 非水電解質二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
US4980080A (en) 1990-12-25
EP0345707A1 (fr) 1989-12-13
JP2673009B2 (ja) 1997-11-05
EP0345707B1 (fr) 1997-01-22
DE68927688T2 (de) 1997-05-15
DE68927688D1 (de) 1997-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2673009B2 (ja) リチウムアノードを有する二次電池のカソード物質の製造方法及び該物質の使用
Wang et al. Spinel Li [Li1/3Ti5/3] O4 as an anode material for lithium ion batteries
Gao et al. Novel LiNi1− x Ti x/2Mg x/2 O 2 Compounds as Cathode Materials for Safer Lithium‐Ion Batteries
Tarascon et al. Li Metal‐Free Rechargeable Batteries Based on Li1+ x Mn2 O 4 Cathodes (0≤ x≤ 1) and Carbon Anodes
EP3145869B1 (en) Compositions containing doped nickelate compounds
Gaubicher et al. Li/β‐VOPO 4: A New 4 V System for Lithium Batteries
JP5073662B2 (ja) スピネル構造を有する、リチウムセル電池のためのニッケルおよびマンガンをベースとする高電圧正電極材料
US5425932A (en) Method for synthesis of high capacity Lix Mn2 O4 secondary battery electrode compounds
JP4790204B2 (ja) Li4Ti5O12,Li(4−α)ZαTi5O12,又はLi4ZβTi(5−β)O12を主成分とする粒子群,それらの粒子群の獲得方法、及び、電気化学装置に於けるそれらの粒子群の利用方法
US5882218A (en) Lithium manganese oxide insertion compounds and use in rechargeable batteries
Yang et al. Preparation and characterization of LiNiO2 synthesized from Ni (OH) 2 and LiOH· H2O
US5514490A (en) Secondary lithium battery using a new layered anode material
TW201225371A (en) Lithium ion batteries with supplemental lithium
WO2013028508A1 (en) High capacity lithium ion battery formation protocol and corresponding batteries
Morimoto et al. Mechanochemical synthesis and anode properties of SnO‐based amorphous materials
Dong et al. The effect of doping Mg2+ on the structure and electrochemical properties of Li3V2 (PO4) 3 cathode materials for lithium-ion batteries
Lou et al. Mg-doped Li1. 2Mn0. 54Ni0. 13Co0. 13O2 nano flakes with improved electrochemical performance for lithium-ion battery application
JP2015531143A (ja) ドープニッケル酸化合物
US20150207138A1 (en) Doped nickelate compounds
US6551746B1 (en) Rechargeable electrochemical cell of lithium ion or lithium alloy-type possessing metal oxide modified cathode structure with high first charge capacity
WO2013114102A1 (en) Sulfate electrodes
Morishita et al. Synthesis of anhydrous manganese vanadate powder by coprecipitation and its anodic performance for lithium secondary battery
Kazda et al. Electrochemical performance of Mo doped high voltage spinel cathode material for lithium-ion battery
JPH01294364A (ja) リチウム二次電池
Tovar et al. Investigation of lead tin fluorides as possible negative electrodes for Li-ion batteries