JPH04355057A - 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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- JPH04355057A JPH04355057A JP3127323A JP12732391A JPH04355057A JP H04355057 A JPH04355057 A JP H04355057A JP 3127323 A JP3127323 A JP 3127323A JP 12732391 A JP12732391 A JP 12732391A JP H04355057 A JPH04355057 A JP H04355057A
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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
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
。
関し、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,リチウム合金またはリチウム
化合物を負極とする非水電解液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、多くの研究が行わ
れている。
化合物を負極とする非水電解液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、優れた充放電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、優れた充放電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つである充放電サイクル特性を向上するため、LiC
oO2へのMn,Ni,Cr,Feなどの添加も試みら
れ、充放電サイクル特性の一層の向上が図られている。
1つである充放電サイクル特性を向上するため、LiC
oO2へのMn,Ni,Cr,Feなどの添加も試みら
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く、充放電サイクル特性
に優れた非水電解液二次電池を実現できるが、充電電圧
が4Vを越えるため、充電後の電池の高温保存特性が不
充分であるという問題があった。非水電解液二次電池の
高温保存については電池内部の微量水分や電解液溶媒の
分解が原因となり、電池内部抵抗の増大や充放電容量の
低下という問題を引き起こす。特に電池電圧が高くなる
ほどこれらの現象は顕著になり、また高温保存時におい
てより著しいものとなる。
いることにより放電容量が大きく、充放電サイクル特性
に優れた非水電解液二次電池を実現できるが、充電電圧
が4Vを越えるため、充電後の電池の高温保存特性が不
充分であるという問題があった。非水電解液二次電池の
高温保存については電池内部の微量水分や電解液溶媒の
分解が原因となり、電池内部抵抗の増大や充放電容量の
低下という問題を引き起こす。特に電池電圧が高くなる
ほどこれらの現象は顕著になり、また高温保存時におい
てより著しいものとなる。
【0008】電池内部へ持ち込まれる水分については、
電解液の蒸留処理を始めとする精製および正極活物質の
乾燥処理などにより電池内部への水分の持込みを抑える
努力がなされている。しかし、充放電を繰り返し行う必
要のある二次電池の場合、特に、充電電圧が4Vを越え
る場合にはこれら水分の除去などの前処理だけでは良好
な高温保存特性を得ることができない。
電解液の蒸留処理を始めとする精製および正極活物質の
乾燥処理などにより電池内部への水分の持込みを抑える
努力がなされている。しかし、充放電を繰り返し行う必
要のある二次電池の場合、特に、充電電圧が4Vを越え
る場合にはこれら水分の除去などの前処理だけでは良好
な高温保存特性を得ることができない。
【0009】正極活物質と電解液溶媒との反応や、この
反応により生成した物質と負極活物質との反応が起こり
やすくなり、電池の性能低下が生じると考えられる。
反応により生成した物質と負極活物質との反応が起こり
やすくなり、電池の性能低下が生じると考えられる。
【0010】本発明はこのような課題を解決するもので
、高温保存特性を向上した非水電解液二次電池を提供す
ることを目的とする。
、高温保存特性を向上した非水電解液二次電池を提供す
ることを目的とする。
【0011】
【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、LiCoO2で表わさ
れる複合酸化物を活物質とする正極、リチウムを吸蔵放
出することのできる負極および非水電解液を有し、前記
正極中に活性炭,シリカゲル,活性アルミナから選ばれ
る少なくとも1つを添加したものを用いる。
本発明の非水電解液二次電池は、LiCoO2で表わさ
れる複合酸化物を活物質とする正極、リチウムを吸蔵放
出することのできる負極および非水電解液を有し、前記
正極中に活性炭,シリカゲル,活性アルミナから選ばれ
る少なくとも1つを添加したものを用いる。
【0012】また、上記の添加量が1gのLiCoO2
に対して0.002gから0.5gであることが好まし
い。
に対して0.002gから0.5gであることが好まし
い。
【0013】
【作用】この構成により、本発明の非水電解液二次電池
は非水電解液二次電池内部における吸着剤の働きは明確
ではないが、その作用としては、電池内部の微量に残る
水およびアルカリを吸着する可能性を挙げることができ
る。
は非水電解液二次電池内部における吸着剤の働きは明確
ではないが、その作用としては、電池内部の微量に残る
水およびアルカリを吸着する可能性を挙げることができ
る。
【0014】正極中に活性炭,シリカゲル,活性アルミ
ナから選ばれる少なくとも1つを添加することにより、
電池内部の水および正極活物質LiCoO2中に残留す
る可能性があるLiOHなどのアルカリを減少させるこ
とが可能で、水および残留アルカリが原因と考えられる
高温保存による電池性能の低下を軽減できるものと思わ
れる。
ナから選ばれる少なくとも1つを添加することにより、
電池内部の水および正極活物質LiCoO2中に残留す
る可能性があるLiOHなどのアルカリを減少させるこ
とが可能で、水および残留アルカリが原因と考えられる
高温保存による電池性能の低下を軽減できるものと思わ
れる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の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。
【0016】(実施例1)電池の製造は次のようにして
行う。
行う。
【0017】正極活物質としてLiCoO2100gに
導電剤としてアセチレンブラック3.0gを混合し、さ
らに、活性炭3gを添加,混合し、さらに、結着剤とし
てのポリ四弗化エチレン樹脂4.0gを混合して正極合
剤とした。正極合剤0.1g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。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6を付けた
封口板5に圧着した。
導電剤としてアセチレンブラック3.0gを混合し、さ
らに、活性炭3gを添加,混合し、さらに、結着剤とし
てのポリ四弗化エチレン樹脂4.0gを混合して正極合
剤とした。正極合剤0.1g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。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6を付けた
封口板5に圧着した。
【0018】非水電解液として、プロピレンカーボネー
ト溶液に1モル/1の過塩素酸リチウムを溶解したもの
を用いた。このようにして得た非水電解液をセパレータ
3上および負極4上に加えた。その後ケース2の上縁部
をかしめて電池を封口した。
ト溶液に1モル/1の過塩素酸リチウムを溶解したもの
を用いた。このようにして得た非水電解液をセパレータ
3上および負極4上に加えた。その後ケース2の上縁部
をかしめて電池を封口した。
【0019】さらに、正極1に添加する活性炭の添加量
についても検討を行い、その添加量範囲は(表1)に示
した。
についても検討を行い、その添加量範囲は(表1)に示
した。
【0020】比較のため、活性炭を添加しない正極につ
いて上記と同様な方法で電池を製造した。
いて上記と同様な方法で電池を製造した。
【0021】電池の高温保存試験を次の方法で行う。す
なわち、上記の方法で得られた電池について、20℃に
おいて1mAの定電流で4.2Vまで充電し、ついで3
Vまで放電した。この充電および放電を10サイクル行
った後、11サイクル目の充電が終わった後、60℃で
4週間保存した。保存後20℃に戻し、同じ条件で放電
した。ここで、容量維持率は次のように定義した。
なわち、上記の方法で得られた電池について、20℃に
おいて1mAの定電流で4.2Vまで充電し、ついで3
Vまで放電した。この充電および放電を10サイクル行
った後、11サイクル目の充電が終わった後、60℃で
4週間保存した。保存後20℃に戻し、同じ条件で放電
した。ここで、容量維持率は次のように定義した。
【0022】
容量維持率=100×11サイクル目の放電電気量/1
0サイクル目の放電電気量 また、保存終了後に充電を行い、その後放電容量を評価
した。ここで、容量回復率を次のように定義した。
0サイクル目の放電電気量 また、保存終了後に充電を行い、その後放電容量を評価
した。ここで、容量回復率を次のように定義した。
【0023】
容量回復率=100×12サイクル目の放電電気量/1
0サイクル目の放電電気量 上記各電池の60℃4週間保存にともなう電池内部抵抗
の変化を示す図2において、内部抵抗は電池電圧をバイ
アス電圧とし、1.0kHzにおいて振幅100mVの
条件で20℃において測定した。
0サイクル目の放電電気量 上記各電池の60℃4週間保存にともなう電池内部抵抗
の変化を示す図2において、内部抵抗は電池電圧をバイ
アス電圧とし、1.0kHzにおいて振幅100mVの
条件で20℃において測定した。
【0024】活性炭を添加しない電池では、保存直後か
ら急激な電池内部抵抗の増加が認められ、4週間後には
30Ω以上になる。一方、実施例の電池においては、電
池内部抵抗の増加は小さいものである。
ら急激な電池内部抵抗の増加が認められ、4週間後には
30Ω以上になる。一方、実施例の電池においては、電
池内部抵抗の増加は小さいものである。
【0025】また、(表1)には、各電池の正極合剤1
g当りの初期放電容量および4週間後の容量維持率,容
量回復率を示す。
g当りの初期放電容量および4週間後の容量維持率,容
量回復率を示す。
【0026】
【表1】
【0027】活性炭を添加しない電池では、60℃4週
間保存にともない非常に大きな容量低下を示す。一方、
活性炭を添加した電池では容量維持率および容量回復率
が高い。しかし、電池の初期容量はLiCoO2に対す
る活性炭の添加重量比が0.05を越えると急激に減少
している。
間保存にともない非常に大きな容量低下を示す。一方、
活性炭を添加した電池では容量維持率および容量回復率
が高い。しかし、電池の初期容量はLiCoO2に対す
る活性炭の添加重量比が0.05を越えると急激に減少
している。
【0028】したがって、特に容量維持率が80%以上
で、容量回復率が85%以上であった活性炭の添加重量
比0.002〜0.05の範囲が望ましいことがわかっ
た。
で、容量回復率が85%以上であった活性炭の添加重量
比0.002〜0.05の範囲が望ましいことがわかっ
た。
【0029】このように正極への活性炭の添加は高温保
存にともなう容量低下を抑制する効果がある。
存にともなう容量低下を抑制する効果がある。
【0030】(実施例2)つぎに、シリカゲルについて
の検討を行った。
の検討を行った。
【0031】電池の製造および高温保存試験は実施例1
と同様に行った。上記各電池の60℃4週間保存にとも
なう電池内部抵抗の変化を示す図3において、シリカゲ
ルを添加しない電池では、保存直後から急激な電池内部
抵抗の増加が認められ、4週間後には30Ω以上になる
。一方、実施例の電池においては、電池内部抵抗の増加
は小さいものである。
と同様に行った。上記各電池の60℃4週間保存にとも
なう電池内部抵抗の変化を示す図3において、シリカゲ
ルを添加しない電池では、保存直後から急激な電池内部
抵抗の増加が認められ、4週間後には30Ω以上になる
。一方、実施例の電池においては、電池内部抵抗の増加
は小さいものである。
【0032】また、表2には、各電池の正極合剤1g当
りの初期放電容量および4週間後の容量維持率,容量回
復率を示す。
りの初期放電容量および4週間後の容量維持率,容量回
復率を示す。
【0033】
【表2】
【0034】シリカゲルを添加しない電池では、60℃
4週間保存にともない非常に大きな容量低下を示す。一
方、シリカゲルを添加した電池では容量維持率および容
量回復率が高い。しかし、電池の初期容量はLiCoO
2に対するシリカゲルの添加重量比が0.05を越える
と急激に減少している。
4週間保存にともない非常に大きな容量低下を示す。一
方、シリカゲルを添加した電池では容量維持率および容
量回復率が高い。しかし、電池の初期容量はLiCoO
2に対するシリカゲルの添加重量比が0.05を越える
と急激に減少している。
【0035】したがって、特に容量維持率が80%以上
で、容量回復率が85%以上であったシリカゲルの添加
重量比0.002〜0.05の範囲が望ましいことがわ
かった。
で、容量回復率が85%以上であったシリカゲルの添加
重量比0.002〜0.05の範囲が望ましいことがわ
かった。
【0036】このように正極へのシリカゲルの添加は高
温保存にともなう容量低下を抑制する効果がある。
温保存にともなう容量低下を抑制する効果がある。
【0037】また、活性アルミナを用いた場合にも同様
の効果が認められた。検討した中では高温保存特性への
効果はシリカゲルの場合に最も顕著であった。
の効果が認められた。検討した中では高温保存特性への
効果はシリカゲルの場合に最も顕著であった。
【0038】以上のように、LiCoO2で表わされる
複合酸化物を正極活物質とする非水電解液電池において
、正極中に活性炭,シリカゲル,活性アルミナから選ば
れる少なくとも1つを添加することにより、高温保存特
性に優れた非水電解液二次電池を得ることができる。
複合酸化物を正極活物質とする非水電解液電池において
、正極中に活性炭,シリカゲル,活性アルミナから選ば
れる少なくとも1つを添加することにより、高温保存特
性に優れた非水電解液二次電池を得ることができる。
【0039】さらに、これらの吸着剤を混合して添加し
た場合にも同様の効果が認められた。
た場合にも同様の効果が認められた。
【0040】以上の実施例では、電解液として1モル/
1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、溶質として六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を用いた電解液が良好であっ
た。しかしながら、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使用した場合には、高温保存特
性は悪く、電解液中にルイス酸を添加することによる高
温保存特性の向上は認められなかった。実施例では正極
は4V以上の電圧となるため、エーテル類は酸化される
ためと考えている。
1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、溶質として六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を用いた電解液が良好であっ
た。しかしながら、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使用した場合には、高温保存特
性は悪く、電解液中にルイス酸を添加することによる高
温保存特性の向上は認められなかった。実施例では正極
は4V以上の電圧となるため、エーテル類は酸化される
ためと考えている。
【0041】
【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、リチウムを吸蔵放
出できる負極、LiCoO2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
に活性炭,シリカゲル,活性アルミナから選ばれる少な
くとも1つを添加したものを用いることにより高温保存
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、リチウムを吸蔵放
出できる負極、LiCoO2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
に活性炭,シリカゲル,活性アルミナから選ばれる少な
くとも1つを添加したものを用いることにより高温保存
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】本発明の実施例の非水電解液二次電池の縦断面
図
図
【図2】同実施例1の電池の60℃保存にともなう電池
内部抵抗の変化を示したグラフ
内部抵抗の変化を示したグラフ
【図3】同実施例2の電池の60℃保存にともなう電池
内部抵抗の変化を示したグラフ
内部抵抗の変化を示したグラフ
1 正極
2 ケース
3 セパレータ
4 負極
5 封口板
6 ガスケット
Claims (2)
- 【請求項1】LiCoO2で表される複合酸化物を活物
質とする正極、リチウムを吸蔵放出することのできる負
極および非水電解液を有し、前記正極中に活性炭,シリ
カゲル,活性アルミナから選ばれる少なくとも1つを添
加した非水電解液二次電池。 - 【請求項2】活性炭,シノカゲル,活性アルミナの添加
量が1gのLiCoO2に対して0.002gから0.
05gである請求項1記載の非水電解液二次電池。
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---|---|---|---|
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JP12732391A JP3223523B2 (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 非水電解液二次電池 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=14957092
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JP12732391A Expired - Fee Related JP3223523B2 (ja) | 1991-05-30 | 1991-05-30 | 非水電解液二次電池 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101084076B1 (ko) | 2010-05-06 | 2011-11-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
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1991
- 1991-05-30 JP JP12732391A patent/JP3223523B2/ja not_active Expired - Fee Related
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