JPH0521066A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
- Publication number
- JPH0521066A JPH0521066A JP3198665A JP19866591A JPH0521066A JP H0521066 A JPH0521066 A JP H0521066A JP 3198665 A JP3198665 A JP 3198665A JP 19866591 A JP19866591 A JP 19866591A JP H0521066 A JPH0521066 A JP H0521066A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- positive electrode
- active material
- lithium secondary
- amorphous
- 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.)
- Pending
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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】
【目的】 充放電サイクルの初期の段階から充放電効率
の高いリチウム二次電池を提供すること。 【構成】 正極活物質がアモルファスＬｉＣｏＯ2 であ
ることを特徴とする。 【効果】 アモルファスＬｉＣｏＯ2 を正極活物質とし
たリチウム二次電池は、結晶性ＬｉＣｏＯ2 を正極活物
質としたリチウム二次電池に比べて初期から高い充放電
効率を示す。その結果、本発明は、初期に無駄な充電を
せず、初期から大きいエネルギー密度を持った４Ｖ系リ
チウム二次電池を提供することができる。
の高いリチウム二次電池を提供すること。 【構成】 正極活物質がアモルファスＬｉＣｏＯ2 であ
ることを特徴とする。 【効果】 アモルファスＬｉＣｏＯ2 を正極活物質とし
たリチウム二次電池は、結晶性ＬｉＣｏＯ2 を正極活物
質としたリチウム二次電池に比べて初期から高い充放電
効率を示す。その結果、本発明は、初期に無駄な充電を
せず、初期から大きいエネルギー密度を持った４Ｖ系リ
チウム二次電池を提供することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はリチウム二次電池に関す
るもので、さらに詳しくはその正極に関するものであ
る。
るもので、さらに詳しくはその正極に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】リチウムを負極活物質として用いるリチ
ウム電池は、高電圧、高エネルギー密度及び高信頼性を
有する特徴から広く一般に用いられるようになってきた
が、これらは一次電池であり、二次電池として使用する
ことはできない。最近では二次電池の研究も盛んに行な
われ、一部でＭｏＳ2 を正極活物質として用いたものが
実用化された。しかし、この二次電池は電圧も低く、エ
ネルギー密度も小さいもので、十分な特性を持ったもの
であるとはいえない。そのほかにもＭｎＯ2 やＶ2 Ｏ5
を用いたコイン型電池が発表されているが、これらの特
性も十分なものとはいえない。
ウム電池は、高電圧、高エネルギー密度及び高信頼性を
有する特徴から広く一般に用いられるようになってきた
が、これらは一次電池であり、二次電池として使用する
ことはできない。最近では二次電池の研究も盛んに行な
われ、一部でＭｏＳ2 を正極活物質として用いたものが
実用化された。しかし、この二次電池は電圧も低く、エ
ネルギー密度も小さいもので、十分な特性を持ったもの
であるとはいえない。そのほかにもＭｎＯ2 やＶ2 Ｏ5
を用いたコイン型電池が発表されているが、これらの特
性も十分なものとはいえない。
【０００３】最近、リチウム電池の一つの特徴である高
電圧を有した電池として、動作電圧が４Ｖ前後である電
池が発表され注目を集めている。動作電圧が４Ｖ前後を
示す正極活物質としてはＫ．Ｍｉｚｕｓｈｉｍａらによ
ってＭａｔ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌｌ．，Ｖｏｌ．１５，ｐ
ｐ．７８３，１９８０．の中で報告されたＬｉＣｏＯ2
が知られている。
電圧を有した電池として、動作電圧が４Ｖ前後である電
池が発表され注目を集めている。動作電圧が４Ｖ前後を
示す正極活物質としてはＫ．Ｍｉｚｕｓｈｉｍａらによ
ってＭａｔ．Ｒｅｓ．Ｂｕｌｌ．，Ｖｏｌ．１５，ｐ
ｐ．７８３，１９８０．の中で報告されたＬｉＣｏＯ2
が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らはＬ
ｉＣｏＯ2 について鋭意研究を行なったところ、Ｍｉｚ
ｕｓｈｉｍａらの方法に従い合成した結晶性のＬｉＣｏ
Ｏ2 には初期の充放電効率が低いという問題点があるこ
とがわかった。
ｉＣｏＯ2 について鋭意研究を行なったところ、Ｍｉｚ
ｕｓｈｉｍａらの方法に従い合成した結晶性のＬｉＣｏ
Ｏ2 には初期の充放電効率が低いという問題点があるこ
とがわかった。
【０００５】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは、充放電初期から充
放電効率の高いリチウム二次電池を提供することにあ
る。
であって、その目的とするところは、充放電初期から充
放電効率の高いリチウム二次電池を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、アモルファスＬｉＣｏＯ2 を活物質とし
た正極を具備することを特徴とするものである。
に、本発明は、アモルファスＬｉＣｏＯ2 を活物質とし
た正極を具備することを特徴とするものである。
【０００７】
【作 用】結晶性のＬｉＣｏＯ2 は１サイクル目の充放
電効率が９０％程度と低く、その後徐々に向上して５サ
イクル目付近で９９％前後となり安定する。なぜこのよ
うに初期の充放電効率が低いのか、その原因について調
査したところ、ＬｉＣｏＯ2 は充放電時にＬｉ0.8 Ｃｏ
Ｏ2 付近で格子定数が不連続に変化し結晶系が変化する
ことがわかった。このことから初期の効率が低い部分で
は充電時の結晶系が変化するときに不可逆な変化が起こ
り、放電容量が減少したものと考えられ、結晶中で不可
逆な変化が起こる理由は、結晶中に結晶性が低く不規則
に歪んだ部分があるため、あるいは結晶子が大きいため
に変化の絶対値が大きく結晶が壊れてしまうためと考え
られる。
電効率が９０％程度と低く、その後徐々に向上して５サ
イクル目付近で９９％前後となり安定する。なぜこのよ
うに初期の充放電効率が低いのか、その原因について調
査したところ、ＬｉＣｏＯ2 は充放電時にＬｉ0.8 Ｃｏ
Ｏ2 付近で格子定数が不連続に変化し結晶系が変化する
ことがわかった。このことから初期の効率が低い部分で
は充電時の結晶系が変化するときに不可逆な変化が起こ
り、放電容量が減少したものと考えられ、結晶中で不可
逆な変化が起こる理由は、結晶中に結晶性が低く不規則
に歪んだ部分があるため、あるいは結晶子が大きいため
に変化の絶対値が大きく結晶が壊れてしまうためと考え
られる。
【０００８】そこでＬｉＣｏＯ2 をアモルファス化し、
正極活物質として用いて充放電試験を行なったところ、
充放電効率が向上した。これはアモルファス化すること
により結晶子が小さくなり結晶の柔軟性が向上したため
と考えられる。
正極活物質として用いて充放電試験を行なったところ、
充放電効率が向上した。これはアモルファス化すること
により結晶子が小さくなり結晶の柔軟性が向上したため
と考えられる。
【０００９】
【実施例】以下本発明の詳細について実施例に基づき説
明する。アモルファスＬｉＣｏＯ2 の調製にあたって
は、市販特級試薬の炭酸リチウム３７ｇと炭酸コバルト
１１９ｇとをボールミルで粉砕しながら十分混合し、混
合物をアルミナに入れ空気中６５０℃で５時間仮焼成し
た後、９５０℃で２０時間焼成した。焼成後生成物を双
ローラー法により急冷してアモルファスＬｉＣｏＯ2 を
得た。得られたアモルファスＬｉＣｏＯ2 は粉砕したの
ち正極活物質として用いた。アモルファス化しているこ
とはＸ線回折により確認した。比較のために、上記と同
様にして焼成したものを室温まで徐冷後、粉砕して結晶
性ＬｉＣｏＯ2 を得た。得られたＬｉＣｏＯ2 のＸ線回
折パターンはＪＣＰＤＳカードに示されたＬｉＣｏＯ2
の回折パターンと同様であり、結晶性ＬｉＣｏＯ2 が得
られていることが確認された。
明する。アモルファスＬｉＣｏＯ2 の調製にあたって
は、市販特級試薬の炭酸リチウム３７ｇと炭酸コバルト
１１９ｇとをボールミルで粉砕しながら十分混合し、混
合物をアルミナに入れ空気中６５０℃で５時間仮焼成し
た後、９５０℃で２０時間焼成した。焼成後生成物を双
ローラー法により急冷してアモルファスＬｉＣｏＯ2 を
得た。得られたアモルファスＬｉＣｏＯ2 は粉砕したの
ち正極活物質として用いた。アモルファス化しているこ
とはＸ線回折により確認した。比較のために、上記と同
様にして焼成したものを室温まで徐冷後、粉砕して結晶
性ＬｉＣｏＯ2 を得た。得られたＬｉＣｏＯ2 のＸ線回
折パターンはＪＣＰＤＳカードに示されたＬｉＣｏＯ2
の回折パターンと同様であり、結晶性ＬｉＣｏＯ2 が得
られていることが確認された。
【００１０】このようにして得られたアモルファスＬｉ
ＣｏＯ2 及び結晶性ＬｉＣｏＯ2 を用いて次のようにし
てコイン型電池を試作した。正極活物質とアセチレンブ
ラック及びポリテトラフルオロエチレン粉末とを重量比
８５：１０：５で混合し、イソプロピルアルコールを加
えて十分混練した。これをローラープレスにより厚み
０．８ｍｍのシート状に成形した。次にこれを１６ｍｍ
の円形に打ち抜き減圧下２００℃で１５時間熱処理し正
極を得た。正極は集電体の付いた正極缶に圧接して用い
た。負極は厚み０．３ｍｍのリチウム箔を直径１５ｍｍ
の円形に打ち抜き、集電体を介して負極缶に圧着して用
いた。電解質にはγ−ブチロラクトンに１ｍｏｌ／ｌの
ＬｉＢＦ4 を溶解したものを用い、セパレータにはポリ
プロピレン製微孔薄膜を用いた。
ＣｏＯ2 及び結晶性ＬｉＣｏＯ2 を用いて次のようにし
てコイン型電池を試作した。正極活物質とアセチレンブ
ラック及びポリテトラフルオロエチレン粉末とを重量比
８５：１０：５で混合し、イソプロピルアルコールを加
えて十分混練した。これをローラープレスにより厚み
０．８ｍｍのシート状に成形した。次にこれを１６ｍｍ
の円形に打ち抜き減圧下２００℃で１５時間熱処理し正
極を得た。正極は集電体の付いた正極缶に圧接して用い
た。負極は厚み０．３ｍｍのリチウム箔を直径１５ｍｍ
の円形に打ち抜き、集電体を介して負極缶に圧着して用
いた。電解質にはγ−ブチロラクトンに１ｍｏｌ／ｌの
ＬｉＢＦ4 を溶解したものを用い、セパレータにはポリ
プロピレン製微孔薄膜を用いた。
【００１１】上記正極、負極、電解質及びセパレータを
用いて直径２０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍのコイン型のリチ
ウム電池を作製した。正極活物質にアモルファスＬｉＣ
ｏＯ2 を用いたものを電池Ａ、結晶性ＬｉＣｏＯ2 を用
いたものを電池Ｂとした。このようにして作製した電池
Ａ及びＢを用いて充放電試験を行った。試験条件は、充
電電流３ｍＡ、充電終止電圧４．５Ｖ、放電電流３ｍ
Ａ、放電終止電圧３．０Ｖとした。この試験で得られた
初期のサイクル数に対する充放電効率の変化を図１に示
す。充放電効率は次式により求めた。 充放電効率（％）＝〔放電時間(hrs) ／充電時間(hrs)
〕×１００
用いて直径２０ｍｍ、厚さ１．６ｍｍのコイン型のリチ
ウム電池を作製した。正極活物質にアモルファスＬｉＣ
ｏＯ2 を用いたものを電池Ａ、結晶性ＬｉＣｏＯ2 を用
いたものを電池Ｂとした。このようにして作製した電池
Ａ及びＢを用いて充放電試験を行った。試験条件は、充
電電流３ｍＡ、充電終止電圧４．５Ｖ、放電電流３ｍ
Ａ、放電終止電圧３．０Ｖとした。この試験で得られた
初期のサイクル数に対する充放電効率の変化を図１に示
す。充放電効率は次式により求めた。 充放電効率（％）＝〔放電時間(hrs) ／充電時間(hrs)
〕×１００
【００１２】図１より本発明によるアモルファスＬｉＣ
ｏＯ2 を用いた電池Ａは１サイクル目から充放電効率が
９８％と高く、２サイクル目以降は９９％以上の効率を
示し、結晶性ＬｉＣｏＯ2 を用いた電池Ｂよりも優れて
いることが判った。
ｏＯ2 を用いた電池Ａは１サイクル目から充放電効率が
９８％と高く、２サイクル目以降は９９％以上の効率を
示し、結晶性ＬｉＣｏＯ2 を用いた電池Ｂよりも優れて
いることが判った。
【００１３】なお、本発明は上記実施例に記載された活
物質の製造方法、正極、負極、電解質、セパレータ及び
電池形状などに限定されるものではなく、アモルファス
ＬｉＣｏＯ2 の製法としてはエアークエンチ法や冷水中
で急冷する方法なども適用可能である。また負極に有機
焼成体を用いるものや電解質、セパレータの代わりに固
体電解質を用いるものなどにも適用可能である。
物質の製造方法、正極、負極、電解質、セパレータ及び
電池形状などに限定されるものではなく、アモルファス
ＬｉＣｏＯ2 の製法としてはエアークエンチ法や冷水中
で急冷する方法なども適用可能である。また負極に有機
焼成体を用いるものや電解質、セパレータの代わりに固
体電解質を用いるものなどにも適用可能である。
【００１４】
【発明の効果】上述した如く、アモルファスＬｉＣｏＯ
2 を正極活物質とした電池は、結晶性ＬｉＣｏＯ2 を正
極活物質とした電池に比べて初期から高い充放電効率を
示す。その結果、本発明によるアモルファスＬｉＣｏＯ
2 を用いたリチウム二次電池は、初期に無駄な充電を必
要とせず、且つ初期から大きいエネルギー密度を持った
４Ｖ系リチウム二次電池を提供することができる。
2 を正極活物質とした電池は、結晶性ＬｉＣｏＯ2 を正
極活物質とした電池に比べて初期から高い充放電効率を
示す。その結果、本発明によるアモルファスＬｉＣｏＯ
2 を用いたリチウム二次電池は、初期に無駄な充電を必
要とせず、且つ初期から大きいエネルギー密度を持った
４Ｖ系リチウム二次電池を提供することができる。
【図１】本発明電池Ａと従来電池Ｂの充放電サイクル数
に対する充放電効率を示す特性図である。
に対する充放電効率を示す特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 正極活物質がアモルファスＬｉＣｏＯ2
であることを特徴とするリチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3198665A JPH0521066A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3198665A JPH0521066A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521066A true JPH0521066A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=16395011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3198665A Pending JPH0521066A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521066A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10149822A (ja) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
| KR20170038787A (ko) | 2014-07-31 | 2017-04-07 | 소니 주식회사 | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 |
| KR20170039648A (ko) | 2014-07-31 | 2017-04-11 | 소니 주식회사 | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP3198665A patent/JPH0521066A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10149822A (ja) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
| KR20170038787A (ko) | 2014-07-31 | 2017-04-07 | 소니 주식회사 | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 |
| KR20170039648A (ko) | 2014-07-31 | 2017-04-11 | 소니 주식회사 | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 |
| US10559810B2 (en) | 2014-07-31 | 2020-02-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Positive electrode active material, positive electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system |
| US10665856B2 (en) | 2014-07-31 | 2020-05-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Positive electrode active material, positive electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system |
| KR20200105550A (ko) | 2014-07-31 | 2020-09-07 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 |
| KR20200105545A (ko) | 2014-07-31 | 2020-09-07 | 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 |
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