JPH04206479A - 非水電解液二次電池の充電方法 - Google Patents
非水電解液二次電池の充電方法Info
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- JPH04206479A JPH04206479A JP2338061A JP33806190A JPH04206479A JP H04206479 A JPH04206479 A JP H04206479A JP 2338061 A JP2338061 A JP 2338061A JP 33806190 A JP33806190 A JP 33806190A JP H04206479 A JPH04206479 A JP H04206479A
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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)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (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。
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、リチウム二次電池の安全性および充放電サイ
クル特性の向上に関するものである。
クル特性の向上に関するものである。
従来の技術
近年、AV機器などエレクトロニクス機器のポータプル
化、コードレス化に伴い、その駆動用電源として、小形
、軽量であり、しかも高エネルギー密度のリチウム二次
電池への期待が大きい。
化、コードレス化に伴い、その駆動用電源として、小形
、軽量であり、しかも高エネルギー密度のリチウム二次
電池への期待が大きい。
しかし、実用化するためには、まだいくつかの課題か残
されている。そのひとつとして、安全性の向上が挙げら
れる。
されている。そのひとつとして、安全性の向上が挙げら
れる。
たとえば、金属リチウムを負極材料に用いた場合、放電
によりリチウムが負極から電解液中にイオンとして溶解
し、充電により再び負極上に析出する。その析出形態は
、電解液の組成および充電条件により異なるが、主に針
状となり、これが負極から離脱して、あるいはセパレー
タを貫通して、正極と接触し内部短絡および発火か発生
する原因となる。
によりリチウムが負極から電解液中にイオンとして溶解
し、充電により再び負極上に析出する。その析出形態は
、電解液の組成および充電条件により異なるが、主に針
状となり、これが負極から離脱して、あるいはセパレー
タを貫通して、正極と接触し内部短絡および発火か発生
する原因となる。
そこで、負極材料としては、充電によりリチウムイオン
がインターカレートして層間化合物を生成し、放電によ
りリチウムイオンがデインターカレートする炭素質を用
いることが提案された。
がインターカレートして層間化合物を生成し、放電によ
りリチウムイオンがデインターカレートする炭素質を用
いることが提案された。
一方、正極材料としては、L i CoO2あるいはL
iMn2O4を、これ単独あるいはコノ〈ルトおよびマ
ンガンの一部をコバルト、マンガン、鉄およびニッケル
よりなる群から選んだ少なくとも一つと置換したあらか
じめリチウムを含有した遷移金属複合酸化物を用いるこ
とか提案きれた。
iMn2O4を、これ単独あるいはコノ〈ルトおよびマ
ンガンの一部をコバルト、マンガン、鉄およびニッケル
よりなる群から選んだ少なくとも一つと置換したあらか
じめリチウムを含有した遷移金属複合酸化物を用いるこ
とか提案きれた。
発明か解決しようとする課題
以上のように、正極材料にリチウムを含有した遷移金属
複合酸化物を、負極材料に炭素質を用いた場合、小形、
軽量であり、しかも高電圧、高エネルギー密度のリチウ
ム二次電池か提供できる。
複合酸化物を、負極材料に炭素質を用いた場合、小形、
軽量であり、しかも高電圧、高エネルギー密度のリチウ
ム二次電池か提供できる。
この場合、充電時には、正極から放出されたリチウムイ
オンが負極にインターカレートされ層間化合物を生成す
る。しかし、急速充電時には、リチウムイオンか完全に
はインターカレートされず、一部員極上に針状リチウム
として析出する現象か見られた。したかって、これか負
極から離脱して集電不能となりサイクルに伴う容量低下
の原因となると同時に、セパレータを貫通して正極と接
触し内部短絡および発火が発生する原因となる−0 本発明は、このような課題を解決するもので、安全性お
よび充放電サイクル特性に優れたリチウム二次電池を提
供することを目的とするものである。
オンが負極にインターカレートされ層間化合物を生成す
る。しかし、急速充電時には、リチウムイオンか完全に
はインターカレートされず、一部員極上に針状リチウム
として析出する現象か見られた。したかって、これか負
極から離脱して集電不能となりサイクルに伴う容量低下
の原因となると同時に、セパレータを貫通して正極と接
触し内部短絡および発火が発生する原因となる−0 本発明は、このような課題を解決するもので、安全性お
よび充放電サイクル特性に優れたリチウム二次電池を提
供することを目的とするものである。
これらの課題を解決するために本発明は、正極材料にリ
チウムを含有した遷移金属複合酸化物を、負極材料に電
気化学的にリチウムをインターカレーション/デインタ
ーカレーションしうる炭素質を用いた非水電解液二次電
池を充電する際、充電電流を正負極が対向する部分の電
流密度として3 m A / ad以下に規制して、充
電方法を上記電流密度以下に規制した定電流充電、ある
いは最大電流を上記電流密度以下に抑制した定電圧充電
とするものである。
チウムを含有した遷移金属複合酸化物を、負極材料に電
気化学的にリチウムをインターカレーション/デインタ
ーカレーションしうる炭素質を用いた非水電解液二次電
池を充電する際、充電電流を正負極が対向する部分の電
流密度として3 m A / ad以下に規制して、充
電方法を上記電流密度以下に規制した定電流充電、ある
いは最大電流を上記電流密度以下に抑制した定電圧充電
とするものである。
道り」
本発明により、急速充電時に一部負極上に針状リチウム
として析出する現象が見られず、サイクルに伴う容量低
下、あるいは内部短絡および発火の発生という課題を解
決することとなる。
として析出する現象が見られず、サイクルに伴う容量低
下、あるいは内部短絡および発火の発生という課題を解
決することとなる。
実施例
以下、本発明の実施例について図面を参照し説明する。
始めに、円筒形リチウム二次電池の構成断面図を第1図
に示す。
に示す。
正極板1は、L i 2 CO3およびC0CO3を混
合して空気中900℃で焼成したLiCoO2を活物質
とし、導電剤、増粘剤および結着剤を混練し、ペースト
状とした合剤を、アルミニウム箔を芯材とし、その両面
に塗着、乾燥し圧延したものであり、正極リード板4を
芯材にスポット溶接する。負極板2はフリュードコーク
スをアルゴン雰囲気下、種々の温度で熱処理した球状黒
鉛を活物質とし、これに増粘剤および結着剤を混練し、
ペースト状とした合剤を、銅箔を芯材とし、その両面に
塗着、乾燥し圧延したものであり、負極リード板5を芯
材にスポット溶接する。セパレータ3はポリプロピレン
からなる多孔性フィルムを正負極板より幅を広く裁断し
たものである。正負極板の相互間にこれにセパレータを
介在させ全体を渦巻き状に巻回し電極体を構成する。
合して空気中900℃で焼成したLiCoO2を活物質
とし、導電剤、増粘剤および結着剤を混練し、ペースト
状とした合剤を、アルミニウム箔を芯材とし、その両面
に塗着、乾燥し圧延したものであり、正極リード板4を
芯材にスポット溶接する。負極板2はフリュードコーク
スをアルゴン雰囲気下、種々の温度で熱処理した球状黒
鉛を活物質とし、これに増粘剤および結着剤を混練し、
ペースト状とした合剤を、銅箔を芯材とし、その両面に
塗着、乾燥し圧延したものであり、負極リード板5を芯
材にスポット溶接する。セパレータ3はポリプロピレン
からなる多孔性フィルムを正負極板より幅を広く裁断し
たものである。正負極板の相互間にこれにセパレータを
介在させ全体を渦巻き状に巻回し電極体を構成する。
次に、上記電極体の上下部を温風で加熱し、セパレータ
3を熱収縮させる。下部絶縁リング6を装着し、ケース
7に収容して負極リード板5をケース7にスポット溶接
する。上部絶縁リング8を装着しケース7の上部に溝入
れした後、非水電解液を注入する。非水電解液は、プロ
ピレンカーホネート、エチレンカーホネートを体積比で
11に混合し、過塩素酸リチウムを1M溶解させた。あ
らかめガスケットか組みこまれた組立利口板9と正極リ
ード板4をスポット溶接した後、ケース7に装着しカン
メ封口する。これにより電池の組み立てを完了する。
3を熱収縮させる。下部絶縁リング6を装着し、ケース
7に収容して負極リード板5をケース7にスポット溶接
する。上部絶縁リング8を装着しケース7の上部に溝入
れした後、非水電解液を注入する。非水電解液は、プロ
ピレンカーホネート、エチレンカーホネートを体積比で
11に混合し、過塩素酸リチウムを1M溶解させた。あ
らかめガスケットか組みこまれた組立利口板9と正極リ
ード板4をスポット溶接した後、ケース7に装着しカン
メ封口する。これにより電池の組み立てを完了する。
フリュードコークスをアルゴン雰囲気下、種々の温度で
熱処理した球状黒鉛について、粉末X線広角回折法から
002面の面間隔を求め、熱処理温度と層間距離の関係
を第2図にまとめた。
熱処理した球状黒鉛について、粉末X線広角回折法から
002面の面間隔を求め、熱処理温度と層間距離の関係
を第2図にまとめた。
第2図から、炭素質は、原材料の物性および熱処理条件
により、層構造の状態(層間距離、層間数)か変化し、
これはインターカレーション/デインターカレーション
か進行する難易度と密接な関係があると考えられる。
により、層構造の状態(層間距離、層間数)か変化し、
これはインターカレーション/デインターカレーション
か進行する難易度と密接な関係があると考えられる。
急速充電時には、リチウムイオンが完全にはインターカ
レートされず、一部負極上に針状リチウムとして析出す
る現象か見られたか、これは負極にインターカレートさ
れたリチウムイオンが層間内部に充分拡散できず、層間
周辺部に蓄積するためと考えられる。
レートされず、一部負極上に針状リチウムとして析出す
る現象か見られたか、これは負極にインターカレートさ
れたリチウムイオンが層間内部に充分拡散できず、層間
周辺部に蓄積するためと考えられる。
実施例1
電池を構成し、定電流充放電した。充電電流は正負極が
対向する部分の電流密度で規制し、上限電圧は4.1v
とした。放電電流は0.5mA/dで一定とし、下限電
圧は3.0■とした。充電電流か0.5mA/cd時の
充放電サイクル特性、20サイクル時で一部負極上に針
状リチウムとして析出する現象が見られた充電レート特
性を第3図に示す。
対向する部分の電流密度で規制し、上限電圧は4.1v
とした。放電電流は0.5mA/dで一定とし、下限電
圧は3.0■とした。充電電流か0.5mA/cd時の
充放電サイクル特性、20サイクル時で一部負極上に針
状リチウムとして析出する現象が見られた充電レート特
性を第3図に示す。
第3図から明らかなように、粉末X線広角回折法による
002面の面間隔が3.42A以下で゛ は、層構造が
発達し、しかも層構造を破壊せずインターカレーション
/ティンターカレーションが容易に進行するため充放電
サイクル特性は向上する。
002面の面間隔が3.42A以下で゛ は、層構造が
発達し、しかも層構造を破壊せずインターカレーション
/ティンターカレーションが容易に進行するため充放電
サイクル特性は向上する。
しかし、充電電流を正負極が対向する部分の電流密度と
して3 m A / ad以上とした場合、サイクルの
進行に伴って、著しい容量低下か見られた。
して3 m A / ad以上とした場合、サイクルの
進行に伴って、著しい容量低下か見られた。
20サイクル時で電池を分解して負極を観察すると、正
負極が対向する部分のほぼ全域に針状リチウムとして析
出する現象か見られた。これか負極から離脱して集電不
能となりサイクルに伴う容量低下の原因となると同時に
、セパレータを貫通して正極と接触し内部短絡および発
火が発生する原因となると考えられる。一方、充電電流
を正負極か対向する部分の電流密度として3 m A
/ ci以下とした場合、サイクルの進行に伴い、容量
低下がほとんど見られず、20サイクル時で電池を分解
し負極を観察したが、一部負極上に針状リチウムとして
析出する現象は見られなかった。
負極が対向する部分のほぼ全域に針状リチウムとして析
出する現象か見られた。これか負極から離脱して集電不
能となりサイクルに伴う容量低下の原因となると同時に
、セパレータを貫通して正極と接触し内部短絡および発
火が発生する原因となると考えられる。一方、充電電流
を正負極か対向する部分の電流密度として3 m A
/ ci以下とした場合、サイクルの進行に伴い、容量
低下がほとんど見られず、20サイクル時で電池を分解
し負極を観察したが、一部負極上に針状リチウムとして
析出する現象は見られなかった。
実施例2
電池を構成し、定電圧充電・定電流放電した。
最大電流は正負極が対向する部分の電流密度で抑制し、
印加電圧は4,1■とした。放電電流は0.5mA/a
n?で一定とし、下限電圧は3.OVとした。最大電流
が1.5rnA/a/時の充放電サイクル特性、20サ
イクル時で一部負極上に針状リチウムとして析出する現
象か見られた最大レート特性を第4図に示す。
印加電圧は4,1■とした。放電電流は0.5mA/a
n?で一定とし、下限電圧は3.OVとした。最大電流
が1.5rnA/a/時の充放電サイクル特性、20サ
イクル時で一部負極上に針状リチウムとして析出する現
象か見られた最大レート特性を第4図に示す。
第3図と同様に第4図から明らかなように、粉末X線広
角回折法による002面の面間隔が34、2 A以下で
は、充放電サイクル特性は向上する。しかし、最大電流
を正負極が対向する部分の電流密度として3 m A
/ cr1以上とした場合、サイクルの進行に伴い、著
しい容量低下が見られ、20サイクル時で電池を分解し
負極を観察すると、正負極が対向する部分のほぼ全域に
針状リチウムとして析出する現象が見られた。これが負
極から離脱して集電不能となりサイクルに伴う容量低下
の原因となると同時に、セパレータを貫通して正極と接
触し内部短絡および発火が発生する原因となると考えら
れる。一方、最大電流を正負極が対向する部分の電流密
度として3 m A / ad以下とした場合、サイク
ルの進行に伴い、容量低下がほとんど見られず、20サ
イクル時で電池を分解し負極を観察したが、一部負極上
に針状リチウムとして析出する現象は見られなかった。
角回折法による002面の面間隔が34、2 A以下で
は、充放電サイクル特性は向上する。しかし、最大電流
を正負極が対向する部分の電流密度として3 m A
/ cr1以上とした場合、サイクルの進行に伴い、著
しい容量低下が見られ、20サイクル時で電池を分解し
負極を観察すると、正負極が対向する部分のほぼ全域に
針状リチウムとして析出する現象が見られた。これが負
極から離脱して集電不能となりサイクルに伴う容量低下
の原因となると同時に、セパレータを貫通して正極と接
触し内部短絡および発火が発生する原因となると考えら
れる。一方、最大電流を正負極が対向する部分の電流密
度として3 m A / ad以下とした場合、サイク
ルの進行に伴い、容量低下がほとんど見られず、20サ
イクル時で電池を分解し負極を観察したが、一部負極上
に針状リチウムとして析出する現象は見られなかった。
なお、ヘンゼンなとの炭化水素を触媒担体上に堆積成長
させた気相成長炭素繊維を用いた場合においても、粉末
X線広角回折法による002面の面間隔が3.42A以
下では同様であることかわかった。
させた気相成長炭素繊維を用いた場合においても、粉末
X線広角回折法による002面の面間隔が3.42A以
下では同様であることかわかった。
発明の効果
以上のように本発明によれば、サイクルに伴う充放電容
量の低下も小さく、内部短絡および発火が発生しないと
いう効果が得られ、安全性および充放電サイクル特性に
優れたリチウム二次電池を提供できる。
量の低下も小さく、内部短絡および発火が発生しないと
いう効果が得られ、安全性および充放電サイクル特性に
優れたリチウム二次電池を提供できる。
第1図は円筒形リチウム二次電池の構成断面図、第2図
は球状黒鉛の熱処理温度と層間距離の関係を示す図、第
3図は定電流充電時の充放電サ ”イクル特性および充
電レート特性図、第4図は定電圧充電時の充放電サイク
ル特性および最大レート特性を示す図である。 1・・・正極板、2・・・負極板、3・・・セパレータ
、4・・・正極リード板、5・・・負極リード板、6・
・・下部絶縁リング、7・・・ケース、8・・・上部絶
縁リング、9・・・組立封口板。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名f−−−
正頃不1 2−9痔砒 5−−τへ′L−夕 に −下辞虻佳1)ニア7 1−−ノ丁−人 B、−−z@キ)邑キVリソゲ 第2図 手番 処 丁! 」ム 度(・こ) 第 3 図 1 間 距 畑 (へ) 第 4 図 1 間1か− (、A 1
は球状黒鉛の熱処理温度と層間距離の関係を示す図、第
3図は定電流充電時の充放電サ ”イクル特性および充
電レート特性図、第4図は定電圧充電時の充放電サイク
ル特性および最大レート特性を示す図である。 1・・・正極板、2・・・負極板、3・・・セパレータ
、4・・・正極リード板、5・・・負極リード板、6・
・・下部絶縁リング、7・・・ケース、8・・・上部絶
縁リング、9・・・組立封口板。 代理人の氏名 弁理士 小鍜治 明 ほか2名f−−−
正頃不1 2−9痔砒 5−−τへ′L−夕 に −下辞虻佳1)ニア7 1−−ノ丁−人 B、−−z@キ)邑キVリソゲ 第2図 手番 処 丁! 」ム 度(・こ) 第 3 図 1 間 距 畑 (へ) 第 4 図 1 間1か− (、A 1
Claims (4)
- (1)正極材料にリチウムを含有した遷移金属複合酸化
物を、負極材料に電気化学的にリチウムをインターカレ
ーション/デインターカレーションしうる炭素質を用い
た非水電解液二次電池を充電する際、充電電流を正負極
が対向する部分の電流密度として3mA/cm^2以下
に規制したことを特徴とする非水電解液二次電池の充電
方法。 - (2)充電電流を上記電流密度以下に規制した定電流充
電、あるいは最大電流を上記電流密度以下に抑制した定
電圧充電であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の非水電解液二次電池の充電方法。 - (3)上記正極材料は、LiCoO_2あるいはLiM
n_2O_4を、これ単独あるいはコバルトおよびマン
ガンの一部をコバルト、マンガン、鉄およびニッケルよ
りなる群から選んだ少なくとも一つと置換したあらかじ
めリチウムを含有した遷移金属複合酸化物であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の非水電解液二次
電池の充電方法。 - (4)上記負極材料は、電気化学的にリチウムをインタ
ーカレーション/デインターカレーションしうる炭素質
であり、粉末X線広角回折法による002面の面間隔が
3.42A以下であることを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の非水電解液二次電池の充電方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2338061A JP2890839B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 非水電解液二次電池の充電方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2338061A JP2890839B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 非水電解液二次電池の充電方法 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10159057A Division JP3127887B2 (ja) | 1998-06-08 | 1998-06-08 | 非水電解液二次電池の充電方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04206479A true JPH04206479A (ja) | 1992-07-28 |
JP2890839B2 JP2890839B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=18314548
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2338061A Expired - Lifetime JP2890839B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 非水電解液二次電池の充電方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2890839B2 (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998008263A1 (fr) * | 1996-08-22 | 1998-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cellule secondaire a ions lithium et sa cathode |
US6506520B1 (en) | 1998-12-02 | 2003-01-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
US6605386B1 (en) | 1998-12-02 | 2003-08-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
US6653019B1 (en) | 1998-06-03 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
US6821675B1 (en) | 1998-06-03 | 2004-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-Aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
US6824920B1 (en) | 1997-06-03 | 2004-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2338061A patent/JP2890839B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998008263A1 (fr) * | 1996-08-22 | 1998-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Cellule secondaire a ions lithium et sa cathode |
US6627352B1 (en) | 1996-08-22 | 2003-09-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Lithium ion secondary battery and its negative electrode |
US6824920B1 (en) | 1997-06-03 | 2004-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
US6653019B1 (en) | 1998-06-03 | 2003-11-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
US6821675B1 (en) | 1998-06-03 | 2004-11-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-Aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
US6506520B1 (en) | 1998-12-02 | 2003-01-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
US6605386B1 (en) | 1998-12-02 | 2003-08-12 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery comprising composite particles |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2890839B2 (ja) | 1999-05-17 |
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