JPH04282561A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JPH04282561A JPH04282561A JP3044738A JP4473891A JPH04282561A JP H04282561 A JPH04282561 A JP H04282561A JP 3044738 A JP3044738 A JP 3044738A JP 4473891 A JP4473891 A JP 4473891A JP H04282561 A JPH04282561 A JP H04282561A
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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)
- 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
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は非水電解液二次電池に関
し、特に正極を改良した非水電解液二次電池に関する。
し、特に正極を改良した非水電解液二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】リチウムまたはリチウム化合物を負極と
する非水電解質二次電池は高電圧で高エネルギー密度と
なることが期待され、多くの研究が行なわれている。
する非水電解質二次電池は高電圧で高エネルギー密度と
なることが期待され、多くの研究が行なわれている。
【0003】特に、これら電池の正極活物質としてMn
O2やTiS2がよく検討されている。これらの正極活
物質はLiに対する電位が3V程度であるが、最近、L
iMn2O4およびLiCoO2がLiに対して4V以
上の電位を示す正極活物質として注目されている。
O2やTiS2がよく検討されている。これらの正極活
物質はLiに対する電位が3V程度であるが、最近、L
iMn2O4およびLiCoO2がLiに対して4V以
上の電位を示す正極活物質として注目されている。
【0004】すなわち、電池の高エネルギー密度を得る
手段として容量の拡大とともに電池電圧を高める努力が
なされている。
手段として容量の拡大とともに電池電圧を高める努力が
なされている。
【0005】このうち、LiCoO2は、その放電容量
が大きく、優れたサイクル特性を有する可能性があるこ
とから正極活物質として有望と考えられている。
が大きく、優れたサイクル特性を有する可能性があるこ
とから正極活物質として有望と考えられている。
【0006】さらに、二次電池として重要な必要特性の
1つであるサイクル特性を向上するため、LiCoO2
を骨格とする式LiyCo1−xMexO2(Me:M
n、Ni、Cr、 0≦X≦0.5であり、0.85
≦X≦1.15)である正極活物質を用いる改良がなさ
れ、充放電サイクル特性の一層の向上が図られている。
1つであるサイクル特性を向上するため、LiCoO2
を骨格とする式LiyCo1−xMexO2(Me:M
n、Ni、Cr、 0≦X≦0.5であり、0.85
≦X≦1.15)である正極活物質を用いる改良がなさ
れ、充放電サイクル特性の一層の向上が図られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の正極活物質を用
いることにより放電容量が大きな非水電解液二次電池を
実現できるが、充放電に伴って放電容量の低下が起こり
、サイクル特性が不充分であるという問題があった。
いることにより放電容量が大きな非水電解液二次電池を
実現できるが、充放電に伴って放電容量の低下が起こり
、サイクル特性が不充分であるという問題があった。
【0008】このような充放電を繰り返した場合の放電
容量の低下が起こる原因の1つとしては、上記の正極活
物質などのリチウムを挿入、脱離することのできる化合
物においても、深い充放電を繰り返すと活物質の微細化
が起こり、その結果、電極が崩れてしまうことが考えら
れる。そこで、正極にフッ素樹脂、ポリオレフィンなど
の結着剤が用いられている。しかしながら、この場合に
おいてもリチウムの挿入、脱離に伴う電極の膨張、収縮
の結果、活物質保持の不良や集電不良が生じ充分なサイ
クル特性が得られないという欠点を有している。
容量の低下が起こる原因の1つとしては、上記の正極活
物質などのリチウムを挿入、脱離することのできる化合
物においても、深い充放電を繰り返すと活物質の微細化
が起こり、その結果、電極が崩れてしまうことが考えら
れる。そこで、正極にフッ素樹脂、ポリオレフィンなど
の結着剤が用いられている。しかしながら、この場合に
おいてもリチウムの挿入、脱離に伴う電極の膨張、収縮
の結果、活物質保持の不良や集電不良が生じ充分なサイ
クル特性が得られないという欠点を有している。
【0009】本発明はこのような問題を解決し、充放電
サイクル特性の優れた非水電解質二次電池を提供するこ
とを目的とする。
サイクル特性の優れた非水電解質二次電池を提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
本発明の非水電解液二次電池は、リチウム、リチウム合
金またはリチウム化合物を負極、LiyCo1−xMe
xO2(Me:Mn、Ni、Cr、0≦X≦0.5、0
.85≦Y≦1.15)で表わされる複合酸化物を活物
質とする正極および非水電解液を有し、前記正極中に繊
維状黒鉛を含むものである。
本発明の非水電解液二次電池は、リチウム、リチウム合
金またはリチウム化合物を負極、LiyCo1−xMe
xO2(Me:Mn、Ni、Cr、0≦X≦0.5、0
.85≦Y≦1.15)で表わされる複合酸化物を活物
質とする正極および非水電解液を有し、前記正極中に繊
維状黒鉛を含むものである。
【0011】また、正極中の繊維状黒鉛の含有量は0.
5%〜20重量%であることが望ましい。
5%〜20重量%であることが望ましい。
【0012】
【作用】この構成により、本発明の非水電解液二次電池
は、充放電サイクル特性の優れた4.0V級の非水電解
液二次電池となる。すなわち、正極中に導電剤として繊
維状黒鉛を添加することにより、電極の膨張時において
も充分な集電が得られ、少ないサイクル数で充放電容量
が低下することがなくなることとなる。
は、充放電サイクル特性の優れた4.0V級の非水電解
液二次電池となる。すなわち、正極中に導電剤として繊
維状黒鉛を添加することにより、電極の膨張時において
も充分な集電が得られ、少ないサイクル数で充放電容量
が低下することがなくなることとなる。
【0013】
【実施例】以下本発明の一実施例の非水電解液二次電池
について図面を基にして説明する。
について図面を基にして説明する。
【0014】(実施例1)電池の製造を次のようにして
行なう。
行なう。
【0015】正極中の導電剤として繊維径と繊維長さの
比率が1:20(アスペクト比20)、1:75(アス
ペクト比75)、1:200(アスペクト比200)の
3種類の繊維状黒鉛を用いて構成したものについて説明
する。なお、用いた繊維状黒鉛の平均繊維径はすべて0
.1μmである。LiyCo1−xMexO2(Me:
Mn、Ni、Cr、0≦X≦0.5であり、0.85≦
Y≦1.15)で表わされる複合酸化物を用いる。
比率が1:20(アスペクト比20)、1:75(アス
ペクト比75)、1:200(アスペクト比200)の
3種類の繊維状黒鉛を用いて構成したものについて説明
する。なお、用いた繊維状黒鉛の平均繊維径はすべて0
.1μmである。LiyCo1−xMexO2(Me:
Mn、Ni、Cr、0≦X≦0.5であり、0.85≦
Y≦1.15)で表わされる複合酸化物を用いる。
【0016】正極活物質としてLiCo0.9Ni0.
1O2 100gに導電剤として上記繊維状黒鉛3.
0gを混合し、さらに、結着剤としてのポリ4弗化エチ
レン樹脂5.0gを混合して正極合剤とした。正極合剤
0.1グラムを直径17.5mmに1トン/cm2でプ
レス成型して、正極とした。図1において、成型した正
極1をケース2に置く。正極1の上にセパレータ3とし
ての多孔性ポリプロピレンフィルムを置いた。リチウム
、リチウム合金またはリチウム化合物を用いる負極4と
して直径17.5mm厚さ0.3mmのリチウム板を、
ポリプロピレン製ガスケット5を付けた封口板6に圧着
した。非水電解液として、1モル/lの過塩素酸リチウ
ムを溶解したプロピレンカーボネート溶液を用い、これ
をセパレータ3上および負極4上に加えた。その後電池
を封口した。上記のようにして得られた電池の充放電サ
イクル試験を行なった。
1O2 100gに導電剤として上記繊維状黒鉛3.
0gを混合し、さらに、結着剤としてのポリ4弗化エチ
レン樹脂5.0gを混合して正極合剤とした。正極合剤
0.1グラムを直径17.5mmに1トン/cm2でプ
レス成型して、正極とした。図1において、成型した正
極1をケース2に置く。正極1の上にセパレータ3とし
ての多孔性ポリプロピレンフィルムを置いた。リチウム
、リチウム合金またはリチウム化合物を用いる負極4と
して直径17.5mm厚さ0.3mmのリチウム板を、
ポリプロピレン製ガスケット5を付けた封口板6に圧着
した。非水電解液として、1モル/lの過塩素酸リチウ
ムを溶解したプロピレンカーボネート溶液を用い、これ
をセパレータ3上および負極4上に加えた。その後電池
を封口した。上記のようにして得られた電池の充放電サ
イクル試験を行なった。
【0017】なお従来例として、導電剤として繊維状黒
鉛ではなくアセチレンブラックを添加した正極を用いた
電池も上記と同様の方法で作製した。
鉛ではなくアセチレンブラックを添加した正極を用いた
電池も上記と同様の方法で作製した。
【0018】以上のように導電剤の異なる4種類の電池
の充放電サイクル特性の比較を行なった。なお本実施例
における充放電サイクル試験は、充放電電流0.5mA
、電圧範囲が4.2Vから3.0Vの間で定電流充放電
することで行なった。
の充放電サイクル特性の比較を行なった。なお本実施例
における充放電サイクル試験は、充放電電流0.5mA
、電圧範囲が4.2Vから3.0Vの間で定電流充放電
することで行なった。
【0019】(表1)に初期放電容量ならびに初期放電
容量に対する100サイクル目の放電容量の容量維持率
を示す。サンプル数nはそれぞれ50個とした。
容量に対する100サイクル目の放電容量の容量維持率
を示す。サンプル数nはそれぞれ50個とした。
【0020】ここでの放電容量は正極活物質1g当りに
換算している。
換算している。
【0021】
【表1】
【0022】(表1)に示すように、導電剤としてアセ
チレンブラックを添加した正極を用いた従来例の電池は
、100サイクル後の放電容量維持率が70%程度まで
低下する。一方、導電剤として繊維状黒鉛を含む正極を
用いた本実施例の電池は、いずれも従来例の電池と比較
し放電容量が大きく向上し、また100サイクル後の放
電容量維持率が85%以上とサイクル特性も大幅に向上
している。このような電池の放電容量の向上は、導電剤
としてアセチレンブラックを添加した場合には正極中の
電子伝導性が小さく、すなわち集電がまだ不十分であっ
たものが、導電剤として繊維状黒鉛を含有させることで
充分な集電が得られるようになったためと考えられる。 また、正極中に繊維状黒鉛を含有させることで充放電時
の電極の膨張においても充分な集電が得られる。その結
果、少ないサイクル数で充放電容量が低下することがな
くなると考えられる。
チレンブラックを添加した正極を用いた従来例の電池は
、100サイクル後の放電容量維持率が70%程度まで
低下する。一方、導電剤として繊維状黒鉛を含む正極を
用いた本実施例の電池は、いずれも従来例の電池と比較
し放電容量が大きく向上し、また100サイクル後の放
電容量維持率が85%以上とサイクル特性も大幅に向上
している。このような電池の放電容量の向上は、導電剤
としてアセチレンブラックを添加した場合には正極中の
電子伝導性が小さく、すなわち集電がまだ不十分であっ
たものが、導電剤として繊維状黒鉛を含有させることで
充分な集電が得られるようになったためと考えられる。 また、正極中に繊維状黒鉛を含有させることで充放電時
の電極の膨張においても充分な集電が得られる。その結
果、少ないサイクル数で充放電容量が低下することがな
くなると考えられる。
【0023】さらに、アスペクト比の異なる繊維状黒鉛
を導電剤として含有した場合について着目すると、アス
ペクト比20の繊維状黒鉛を用いた場合、100サイク
ル目での容量維持率は89%であり、充放電サイクル特
性の向上効果がみられた。また、アスペクト比75と2
00の場合には、100サイクル目での容量維持率は9
3%と同等な効果が得られた。以上のことより、アスペ
クト比20以上の繊維状黒鉛を用いることが好ましいと
考えられる。
を導電剤として含有した場合について着目すると、アス
ペクト比20の繊維状黒鉛を用いた場合、100サイク
ル目での容量維持率は89%であり、充放電サイクル特
性の向上効果がみられた。また、アスペクト比75と2
00の場合には、100サイクル目での容量維持率は9
3%と同等な効果が得られた。以上のことより、アスペ
クト比20以上の繊維状黒鉛を用いることが好ましいと
考えられる。
【0024】(実施例2)さらに、正極への繊維状黒鉛
の添加量について検討した。LiyCo1−xMexO
2(Me:Mn、Ni、Co、Cr、0≦X≦0.5で
あり、0.85≦Y≦1.15)である複合酸化物を用
いる正極活物質としては、LiCo0.9Mn0.1O
2 を用いた。
の添加量について検討した。LiyCo1−xMexO
2(Me:Mn、Ni、Co、Cr、0≦X≦0.5で
あり、0.85≦Y≦1.15)である複合酸化物を用
いる正極活物質としては、LiCo0.9Mn0.1O
2 を用いた。
【0025】正極中の導電剤として繊維径と繊維長さの
比率が、1:75(アスペクト比75)の繊維状黒鉛を
用いて構成したものについて説明する。
比率が、1:75(アスペクト比75)の繊維状黒鉛を
用いて構成したものについて説明する。
【0026】本実施例での正極合剤および電池構成方法
は実施例1と同様に行なった。(表2)に繊維状黒鉛の
添加量(電極中の含有量)とこれらの正極を用いた電池
の充放電サイクル試験での初期容量および100サイク
ルにおける容量維持率を示す。
は実施例1と同様に行なった。(表2)に繊維状黒鉛の
添加量(電極中の含有量)とこれらの正極を用いた電池
の充放電サイクル試験での初期容量および100サイク
ルにおける容量維持率を示す。
【0027】
【表2】
【0028】結果から正極への繊維状黒鉛の添加量が0
.5wt%より少ない場合には初期放電容量が小さく、
充放電に伴う容量維持率も低い。一方、繊維状黒鉛の添
加量が20wt%より大きな場合には充放電に伴う容量
維持率は高いが初期放電容量が小さいものとなる。
.5wt%より少ない場合には初期放電容量が小さく、
充放電に伴う容量維持率も低い。一方、繊維状黒鉛の添
加量が20wt%より大きな場合には充放電に伴う容量
維持率は高いが初期放電容量が小さいものとなる。
【0029】したがって、正極への繊維状黒鉛の添加量
は、0.5〜20wt%の範囲が望ましい。
は、0.5〜20wt%の範囲が望ましい。
【0030】また、アスペクト比が20およびアスペク
ト比が200の繊維状黒鉛を用いて構成した電池におい
ても同様に繊維状黒鉛の添加量が0.5〜20wt%の
範囲でサイクル特性を向上させる効果が認められた。
ト比が200の繊維状黒鉛を用いて構成した電池におい
ても同様に繊維状黒鉛の添加量が0.5〜20wt%の
範囲でサイクル特性を向上させる効果が認められた。
【0031】また、正極活物質としてLiCoO2、L
iCo0.5Ni0.5O2、LiCo0.5Mn0.
5O2、LiCo0.5Cr0.5O2を用いた場合に
も同じ効果が認められた。
iCo0.5Ni0.5O2、LiCo0.5Mn0.
5O2、LiCo0.5Cr0.5O2を用いた場合に
も同じ効果が認められた。
【0032】以上のように正極中に導電剤として繊維状
黒鉛を添加することにより、電極の膨張時においても充
分な集電が得られる。その結果、比較的少ないサイクル
数で充放電容量が低下することがなくなり、安定した充
放電サイクル特性を有する4.0V級の非水電解液二次
電池を得ることができる。
黒鉛を添加することにより、電極の膨張時においても充
分な集電が得られる。その結果、比較的少ないサイクル
数で充放電容量が低下することがなくなり、安定した充
放電サイクル特性を有する4.0V級の非水電解液二次
電池を得ることができる。
【0033】以上の実施例では、電解液として1モル/
lの過塩素酸リチウムを溶解したプロピレンカーボネー
ト溶液を用いた場合の結果であるが、電解液としてこれ
以外に、溶質として過塩素酸リチウム、6フッ化燐酸リ
チウムやトリフロロメタンスルフォン酸リチウム、ホウ
フッ化リチウム、溶媒としてプロピレンカーボネート、
エチレンカーボネートなどのカーボネート類、ガンマー
ブチロラクトン、酢酸メチルなどのエステル類およびジ
メトキシエタンやテトラヒドロフランなどのエーテル類
を用いた電解液を用いた場合にも同様の効果が得られる
ことを確認した。
lの過塩素酸リチウムを溶解したプロピレンカーボネー
ト溶液を用いた場合の結果であるが、電解液としてこれ
以外に、溶質として過塩素酸リチウム、6フッ化燐酸リ
チウムやトリフロロメタンスルフォン酸リチウム、ホウ
フッ化リチウム、溶媒としてプロピレンカーボネート、
エチレンカーボネートなどのカーボネート類、ガンマー
ブチロラクトン、酢酸メチルなどのエステル類およびジ
メトキシエタンやテトラヒドロフランなどのエーテル類
を用いた電解液を用いた場合にも同様の効果が得られる
ことを確認した。
【0034】
【発明の効果】以上の実施例の説明で明らかなように本
発明の非水電解液二次電池によれば、リチウム、リチウ
ム合金またはリチウム化合物を負極、LiyCo1−x
MexO2(Me:Mn、Ni、Cr0≦X≦0.5、
0.85≦Y≦1.15)で表わされる複合酸化物を活
物質とする正極および非水電解液を有し、前記正極中に
繊維状黒鉛を含むものを用いることにより、充放電サイ
クル特性が良好な非水電解液二次電池を得ることができ
、産業上の意義は大きい。
発明の非水電解液二次電池によれば、リチウム、リチウ
ム合金またはリチウム化合物を負極、LiyCo1−x
MexO2(Me:Mn、Ni、Cr0≦X≦0.5、
0.85≦Y≦1.15)で表わされる複合酸化物を活
物質とする正極および非水電解液を有し、前記正極中に
繊維状黒鉛を含むものを用いることにより、充放電サイ
クル特性が良好な非水電解液二次電池を得ることができ
、産業上の意義は大きい。
【図1】本発明の一実施例の非水電解液二次電池の縦断
面図
面図
【符号の説明】
1 正極
2 ケ−ス
3 セパレ−タ
4 負極
5 ガスケット
6 封口板
Claims (2)
- 【請求項1】リチウム、リチウム合金またはリチウム化
合物を負極、LiyCo1−xMexO2(Me:Mn
、Ni、Cr、0≦X≦0.5であり、0.85≦Y≦
1.15)で表わされる複合酸化物を活物質とする正極
および非水電解液を有し、前記正極中に繊維状黒鉛を含
む非水電解質二次電池。 - 【請求項2】正極中の繊維状黒鉛の含有量が0.5〜2
0重量%である請求項1記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3044738A JPH04282561A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3044738A JPH04282561A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04282561A true JPH04282561A (ja) | 1992-10-07 |
Family
ID=12699789
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3044738A Pending JPH04282561A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04282561A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002507313A (ja) * | 1997-06-27 | 2002-03-05 | エルジー・ケミカル・リミテッド | リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62256371A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Sony Corp | 有機電解質一次電池 |
JPS63210028A (ja) * | 1987-02-25 | 1988-08-31 | Hitachi Maxell Ltd | リチウムマンガン酸化物固溶体の合成法 |
JPS63211564A (ja) * | 1987-02-25 | 1988-09-02 | Hitachi Maxell Ltd | リチウム電池 |
JPH0294363A (ja) * | 1988-09-30 | 1990-04-05 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 非水電解液二次電池用正極 |
-
1991
- 1991-03-11 JP JP3044738A patent/JPH04282561A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62256371A (ja) * | 1986-04-30 | 1987-11-09 | Sony Corp | 有機電解質一次電池 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002507313A (ja) * | 1997-06-27 | 2002-03-05 | エルジー・ケミカル・リミテッド | リチウムイオン二次電池及びその製造方法 |
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