JPH06103976A - 非水系電解質電池 - Google Patents

非水系電解質電池

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JPH06103976A
JPH06103976A JP4118118A JP11811892A JPH06103976A JP H06103976 A JPH06103976 A JP H06103976A JP 4118118 A JP4118118 A JP 4118118A JP 11811892 A JP11811892 A JP 11811892A JP H06103976 A JPH06103976 A JP H06103976A
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JP
Japan
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lithium
positive electrode
composite oxide
battery
surface area
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Application number
JP4118118A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kurokawa
宏史 黒河
Sanehiro Furukawa
修弘 古川
Koji Nishio
晃治 西尾
Toshiyuki Noma
俊之 能間
Yuji Yamamoto
祐司 山本
Mayumi Uehara
真弓 上原
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06103976A publication Critical patent/JPH06103976A/ja
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    • 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
    • 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

Abstract

(57)【要約】 【構成】負極材料として、リチウム金属又はリチウムを
吸蔵放出可能な物質が使用され、正極活物質として、組
成式LiX CoOy (0<x≦1.3、1.8≦y≦
2.2)で表されるリチウム・コバルト複合酸化物が使
用されてなる非水系電解質電池において、前記リチウム
・コバルト複合酸化物としてBET法による比表面積が
0.5〜10.0m2 /gであるものが使用されてな
る。 【効果】正極におけるリチウムの吸蔵放出可能な量が多
いので、電池容量が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非水系電解質電池に係
わり、詳しくは正極活物質としてリチウム・コバルト複
合酸化物を使用した非水系電解質電池の当該リチウム・
コバルト複合酸化物の改良に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
非水系電解質電池の正極活物質の一つとして、組成式L
X CoOy (0<x≦1.3、1.8≦y≦2.2)
で表されるリチウム・コバルト複合酸化物が使用されて
いるが、この系の電池には放電容量が未だ充分でないと
いう問題があった。
【0003】そこで、この理由について鋭意研究したと
ころ、電池の放電容量と、リチウム・コバルト複合酸化
物の比表面積との間に、密接な関係が存在することを見
出した。
【0004】本発明は、かかる知見に基づきなされたも
のであって、その目的とするところは、リチウム・コバ
ルト複合酸化物粉末を正極活物質として使用してなる放
電容量の大きい非水系電解質電池を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水系電解質電池(以下、「本発明電
池」と称する。)は、負極材料として、リチウム金属又
はリチウムを吸蔵放出可能な物質が使用され、正極活物
質として、組成式LiX CoOy (0<x≦1.3、
1.8≦y≦2.2)で表されるリチウム・コバルト複
合酸化物が使用されてなる非水系電解質電池において、
前記リチウム・コバルト複合酸化物のBET法による比
表面積が0.5〜10.0m2 /gであることを特徴と
する。
【0006】上記BET(Brunauer-Emmett-Teller) 法
とは、吸着等温線上で単分子層吸着量を求め、吸着分子
の断面積から表面積を決定して比表面積を算出する方法
である。
【0007】本発明電池においてリチウム・コバルト複
合酸化物の比表面積が0.5〜10.0m2 /g、好ま
しくは1.0〜6.0m2 /gに限定されるのは、後述
する実施例に示すように、比表面積がこの範囲にあるも
のが大きな放電容量(たとえば電流密度1mA/cm2
での放電容量は145mAh/gにも達する)を有する
からである。
【0008】比表面積が大きくなるほど単位重量当たり
の反応面積も大きくなるので、大きな放電容量が得られ
ると思われがちであるにもかかわらず、何故比表面積が
10.0m2 /gを越えた場合に放電容量が小さくなる
のかについては、本発明者らにおいても必ずしも明らか
ではないが、比表面積が10.0m2 /gを越えて大き
くなり過ぎると、リチウム・コバルト複合酸化物と電解
液とが反応して電解液の分解が始まるためと推察され
る。
【0009】本発明におけるリチウム・コバルト複合酸
化物は、たとえば、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭
酸コバルト(CoCO3 )とを、所定のモル比で混合し
た後、空気中にて450〜900°Cで加熱処理するこ
とにより得られるが、本発明におけるリチウム・コバル
ト複合酸化物は、さらにその比表面積が0.5〜10.
0m2 /gの範囲内となるように粉砕したものである。
【0010】なお、リチウム原料として使用し得るリチ
ウム化合物としては、上記した炭酸リチウムの他、硝酸
リチウム、リン酸リチウムなどが、またコバルト原料と
して使用し得るコバルト化合物としては、上記した炭酸
コバルトの他、硝酸コバルト、シュウ酸コバルトなどが
挙げられる。
【0011】本発明における正極は、このようにして得
たBET法による比表面積が特定の範囲内にあるリチウ
ム・コバルト複合酸化物を正極活物質とし、たとえばこ
れをアセチレンブラック、カーボンブラック等の導電剤
及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフ
ッ化ビニリデン(PVdF)等の結着剤と、通常、重量
比80〜90:5〜15:4〜15の比率で混合して正
極合剤とした後、所定の圧力(通常、0.5〜2.5ト
ン/cm2 )で加圧成型することにより作製される。
【0012】本発明電池における負極は、リチウム金属
又はリチウムを吸蔵放出可能な物質を使用して作製され
る。リチウム金属を使用する場合は、圧延、打ち抜きな
どにより円板状等の適宜の形状に加工する。
【0013】リチウムを吸蔵放出可能な物質としては、
リチウム合金や、黒鉛、コークス等の炭素材料が例示さ
れる。炭素材料などの粉末物質を使用する場合は、これ
と結着剤及び必要に応じて導電剤とを、通常、重量%比
80〜90:6〜15:4〜10程度の比率で混合して
負極合剤とした後、所定の圧力(通常、0.5〜2.5
トン/cm2 )で加圧成型して負極を作製する。
【0014】本発明電池は、上述の如く、正極活物質と
して、特定範囲内の比表面積を有するリチウム・コバル
ト複合酸化物を使用した点に特徴を有する。それゆえ、
非水系電解質、セパレータ(液体電解質を使用する場
合)などの電池を構成する他の部材については、従来非
水系電解質電池用として実用され、或いは提案されてい
る種々の材料を使用することが可能である。
【0015】
【作用】本発明電池においては、特定範囲内の比表面積
を有するリチウム・コバルト複合酸化物が正極活物質と
して使用されているので、電解質の分解が起こりにくく
なるとともに、正極におけるリチウムの吸蔵放出量が多
くなる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【0017】(実施例1) 〔正極の作製〕炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コ
バルト(CoCO3 )とを、モル比1:2で混合した
後、空気中において850°Cで20時間加熱処理し
て、組成式LiCoO2 で表されるリチウム・コバルト
複合酸化物を得た。このリチウム・コバルト複合酸化物
を石川式らいかい乳鉢で0.5時間粉砕してBET法に
よる比表面積0.5m2 /gのリチウム・コバルト複合
酸化物粉末を得た。なお、比表面積の測定には、島津−
マイクロメリテックス社製の比表面積測定装置2200
型(容量法、液体窒素の沸点における窒素吸着法)を使
用した。次いで、このリチウム・コバルト複合酸化物粉
末と、導電剤としてのアセチレンブラック及び結着剤と
してのフッ素樹脂粉末とを、重量比90:6:4の比率
で混合して、正極合剤を得た。このようにして得た正極
合剤を、2トン/cm2 の圧力で直径20mmの円板状
に加圧成型し、得られた成型物を250°Cで2時間加
熱処理して正極を作製した。
【0018】〔負極の作製〕圧延、打ち抜きにより、直
径20mmのリチウム金属からなる円板状の負極を作製
した。
【0019】〔非水系電解液の調製〕プロピレンカーボ
ネートと1,2−ジメトキシエタンとの体積比1:1の
混合溶媒に、過塩素酸リチウム(LiClO4 )を1モ
ル/リットル溶かして非水系電解液を調製した。
【0020】〔非水系電解質電池の作製〕上記正負両
極、非水系電解液の他、正極缶、負極缶などを使用し
て、本発明に係る扁平型の非水系電解質電池BA1(電
池寸法は直径:24mm、厚さ:3mm)を作製した。
なお、セパレータとしては、ポリプロピレン製の微孔性
薄膜を使用し、これに上記した非水系電解液を含浸させ
た。
【0021】図1は作製した電池BA1の断面図であ
り、同図に示す電池BA1は、正極1、負極2、セパレ
ータ3、正極缶4、負極缶5、正極集電体6、負極集電
体7及びポリプロピレン製の絶縁パッキング8などから
なる。正極1及び負極2は、セパレータ3を介して対向
して正負両極缶4、5が形成する電池ケース内に収容さ
れており、正極1は正極集電体6を介して正極缶4に、
また負極2は負極集電体7を介して負極缶5に接続さ
れ、電池BA1内部で生じた化学エネルギーを正極缶4
及び負極缶5の両端子から電気エネルギーとして外部へ
取り出し得るようになっている。
【0022】(実施例2〜7)粉砕時間を、2、4、
8、12、16、24時間と変えて順に比表面積1、
2、4、6、8、10m2 /gのリチウム・コバルト複
合酸化物粉末を作製し、これらを比表面積0.5m2
gのリチウム・コバルト複合酸化物粉末に代えて使用し
たこと以外は、実施例1と同様にして、順に本発明電池
BA2〜BA7を作製した。
【0023】(比較例1〜3)粉砕時間を、0.1、3
6、48時間と変えて、順にBET法による比表面積
0.2、12、14m2 /gのリチウム・コバルト複合
酸化物粉末を作製し、これらを比表面積0.5m2 /g
のリチウム・コバルト複合酸化物粉末に代えて使用した
こと以外は、実施例1と同様にして、順に比較電池BC
1〜BA3を作製した。
【0024】(容量特性試験1)本発明電池BA1〜B
A7及び比較電池BC1〜BC3について、電流密度1
mA/cm2 で放電した場合の正極活物質1g当たりの
放電容量を調べた。結果を、図2に示す。
【0025】図2は、縦軸に正極活物質(リチウム・コ
バルト複合酸化物粉末)1g当たりの放電容量(mAh
/g)を、また横軸に使用した正極活物質の比表面積
(m2/g)をとって表したグラフである。
【0026】図2より、BET法による比表面積が0.
5〜10m2 /gのリチウム・コバルト複合酸化物粉末
を使用した本発明電池BA1〜BA7は、この範囲を外
れる比表面積のリチウム・コバルト複合酸化物粉末を使
用した比較電池BC1〜BC3に比し、放電容量が大き
いことが分かる。
【0027】(容量特性試験2)本発明電池BA1〜B
A7及び比較電池BC1〜BC3について、電流密度5
mA/cm2 で放電した場合の正極活物質1g当たりの
放電容量を調べた。結果を、図2と同様の座標グラフで
ある図3に示す。
【0028】図3より、BET法による比表面積が0.
5〜10m2 /gのリチウム・コバルト複合酸化物粉末
を使用した本発明電池BA1〜BA7は、110mAh
/g以上の大きな放電容量を有し、高率放電特性にも優
れていることが分かる。
【0029】表1に、以上の結果をまとめて示す。
【0030】
【表1】
【0031】叙上の実施例では本発明を扁平型電池に適
用する場合の具体例について説明したが、電池の形状に
特に制限はなく、本発明は円筒型、角型など、種々の形
状の非水系電解質電池に適用し得るものである。また、
非水系電解液を使用した電池について説明したが、本発
明電池における電解質は非水系電解液に限定されず、固
体電解質を使用することも可能である。固体電解質を使
用することにより、液漏れの心配のない、メンテナンス
フリーの信頼性の高い電池が得られる。
【0032】
【発明の効果】本発明電池は、正極におけるリチウムの
吸蔵放出可能な量が多いので、電池容量が大きいなど、
本発明は優れた特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】扁平型の本発明に係る非水系電解質電池の断面
図である。
【図2】電流密度1mA/cm2 で放電した際の正極活
物質として使用したリチウム・コバルト複合酸化物粉末
の比表面積と放電容量との関係を表すグラフである。
【図3】電流密度5mA/cm2 で放電した際の正極活
物質として使用したリチウム・コバルト複合酸化物粉末
の比表面積と放電容量との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
BA1 扁平型非水系電解質電池 1 正極 2 負極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月6日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0030
【補正方法】変更
【補正内容】
【0030】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 山本 祐司 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 上原 真弓 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三洋 電機株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】負極材料として、リチウム金属又はリチウ
    ムを吸蔵放出可能な物質が使用され、正極活物質とし
    て、組成式LiX CoOy (0<x≦1.3、1.8≦
    y≦2.2)で表されるリチウム・コバルト複合酸化物
    が使用されてなる非水系電解質電池において、前記リチ
    ウム・コバルト複合酸化物のBET法による比表面積が
    0.5〜10.0m2 /gであることを特徴とする非水
    系電解質電池。
  2. 【請求項2】前記比表面積が1.0〜6.0m2 /gで
    ある請求項1記載の非水系電解質電池。
JP4118118A 1992-04-09 1992-04-09 非水系電解質電池 Pending JPH06103976A (ja)

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