JPH06243869A - 非水系二次電池 - Google Patents

非水系二次電池

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JPH06243869A
JPH06243869A JP5047315A JP4731593A JPH06243869A JP H06243869 A JPH06243869 A JP H06243869A JP 5047315 A JP5047315 A JP 5047315A JP 4731593 A JP4731593 A JP 4731593A JP H06243869 A JPH06243869 A JP H06243869A
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JP
Japan
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positive electrode
battery
secondary battery
oxide
carbonate
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Pending
Application number
JP5047315A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Noma
俊之 能間
Hiroshi Kurokawa
宏史 黒河
Mayumi Uehara
真弓 上原
Koji Nishio
晃治 西尾
Toshihiko Saito
俊彦 斎藤
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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    • 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

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】負極にリチウムイオンを吸蔵放出可能な材料又
は金属リチウムが使用されてなる非水系二次電池におい
て、正極材料として、Li2 CuO2 とLix Ni1-y
Coy w (0<x<1.3、0≦y≦0.5、1.8
≦w≦2.2)との酸化物複合体が使用されてなる。 【効果】充放電時に正極材料の結晶構造の崩壊が起こり
にくいためサイクル特性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非水系二次電池に係わ
り、詳しくはサイクル特性の向上を目的とした正極材料
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】近年、
リチウム二次電池等の非水系二次電池が、ニッケル・カ
ドミウム二次電池等の水系二次電池と異なり水の分解電
圧を考慮する必要がないため高電圧設計が可能であるな
どの理由から、脚光を浴びつつある。
【0003】而して、従来の非水系二次電池の正極材料
としては、LiNiO2 、LiCoO2 、LiNia
1-a 2 (0<a<1)などが使用されている。
【0004】しかしながら、この従来の非水系二次電池
には、充放電を繰り返すうちに正極材料の結晶構造が急
激に崩壊することに起因して、容量が短サイクル裡に低
下してしまうという問題があった。
【0005】本発明は、この問題を解決するべくなされ
たものであって、その目的とするところは、サイクル特
性に優れた非水系二次電池を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水系二次電池(以下、「本発明電池」
と称する。)は、負極にリチウムイオンを吸蔵放出可能
な材料又は金属リチウムが使用されてなる非水系二次電
池において、正極材料として、Li2 CuO2とLix
Ni1-y Coy w (0<x<1.3、0≦y≦0.
5、1.8≦w≦2.2)との酸化物複合体が使用され
てなる。
【0007】本発明が改良せんとする電池(対象電池)
は、負極に金属リチウム、又はリチウム合金、コーク
ス、黒鉛などのリチウムイオンを吸蔵放出可能な材料が
使用されてなる非水系二次電池である。
【0008】本発明では、上記対象電池の正極材料とし
てLi2 CuO2 とLix Ni1-yCoy w との酸化
物複合体が使用される。
【0009】この酸化物複合体は、たとえばリチウムの
水酸化物、酸化物、炭酸塩又は硝酸塩と、銅の水酸化
物、酸化物、炭酸塩又は硝酸塩と、ニッケルの水酸化
物、酸化物、炭酸塩又は硝酸塩と、コバルトの水酸化
物、酸化物、炭酸塩又は硝酸塩とを所定の割合で混合し
てなる混合物を焼成することにより得られる。
【0010】酸化物複合体中のLi2 CuO2 成分は、
リチウムイオン吸蔵放出能を有するものではなく、酸化
物複合体の結晶構造の補強部材として機能して充放電時
の複合体結晶構造の崩壊を抑制する成分である。リチウ
ムイオンの吸蔵放出は、酸化物複合体中のLix Ni
1-y Coy w 成分により行われる。
【0011】酸化物複合体のLi2 CuO2 成分の好適
な含有量は、Lix Ni1-y Coyw 成分100モル
部に対して、5〜30モル部である。Li2 CuO2
分の含有割合が、5モル部未満の場合は結晶構造の補強
効果が充分でないためサイクル特性向上効果が充分に発
現されず、また30モル部を越えた場合はリチウムイオ
ン吸蔵放出能を有しないLi2 CuO2 が過多となるた
め容量の低下を招く。
【0012】本発明電池は、上述した如く、負極にリチ
ウムイオンを吸蔵放出可能な材料又は金属リチウムが使
用されてなる非水系二次電池の正極材料として、Lix
Ni1-y Coy w の充放電時の結晶構造の崩壊を特定
の酸化物複合体を使用することにより抑制した点に最大
の特徴を有する。それゆえ、本発明電池を構成する電解
液等の他の部材については特に制限されず、非水系二次
電池用として従来使用され、或いは提案されている種々
の材料を制限無く使用することが可能である。
【0013】たとえば、電解液としては、プロピレンカ
ーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネ
ートなどの有機溶媒や、これらとジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタ
ン、1,2−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタ
ンなどの低沸点溶媒との混合溶媒に、LiPF6 、Li
ClO4 、LiCF3 SO3 などの電解液溶質を0.7
〜1.5M(モル/リットル)、就中1Mの割合で溶か
した溶液が例示される。
【0014】
【作用】本発明電池においては、正極材料として特定の
酸化物複合体が使用されているので、充放電時に正極材
料の結晶構造の崩壊が起こりにくい。
【0015】
【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。
【0016】(実施例)扁平型のリチウム二次電池(本
発明電池)を作製した。
【0017】〔正極の作製〕水酸化リチウムと、水酸化
ニッケルと、酸化コバルトと、酸化銅とを、Li:N
i:Co:Cu原子比12:9:1:1で混合した後、
800°Cで20時間焼成した後、石川式らいかい乳鉢
で粉砕して正極材料を得た。
【0018】図1は得られた正極材料のX線回折図(線
源:CuKα)であり、同図より、LiNi0.9 Co
0.1 2 とLi2 CuO2 との酸化物複合体であること
が分かる。なお、図中、○符号を附したピークがLi2
CuO2 のピークを示し、また▲符号を附したピークが
LiNi0.9 Co0.1 2 のピークを示す。
【0019】次いで、上記正極材料(粉末)と、導電剤
としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのフッ素
樹脂粉末とを、重量比率90:6:4の割合で混合して
正極合剤を得た。この正極合剤を成形圧2トン/cm2
で加圧成形した後、250°Cで加熱処理して、直径2
0mmの円板状の正極を作製した。なお、正極集電体と
して、ステンレス鋼板(SUS304)を使用した。
【0020】〔負極の作製〕リチウム圧延板を所定寸法
に打ち抜いて、金属リチウムからなる円板状の負極を作
製した。なお、負極集電体として、ステンレス鋼板(S
US304)を使用した。
【0021】〔電解液の調製〕プロピレンカーボネート
(PC)と1,2−ジメトキシエタン(DME)との等
体積混合溶媒に、LiClO4 (過塩素酸リチウム)を
1M(モル/リットル)の割合で溶かして非水系電解液
を調製した。
【0022】〔電池の作製〕以上の正負両極及び非水系
電解液を用いて扁平型の本発明電池BA1(電池寸法:
直径24mm、厚み:3.0mm)を作製した。セパレ
ータとしては、ポリプロピレン製の微多孔膜(ポリプラ
スチックス社製、商品名「セルガード3401」)を使
用し、これに先に述べた非水系電解液を含浸させた。
【0023】図2は作製した本発明電池BA1を模式的
に示す断面図であり、同図に示す本発明電池BA1は、
正極1、負極2、これら両電極1,2を互いに離間する
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。
【0024】正極1及び負極2は、非水系電解液を含浸
したセパレータ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。
【0025】(比較例)正極の作製において、水酸化リ
チウムと、水酸化ニッケルと、酸化コバルトとを、L
i:Ni:Co原子比10:9:1で混合した後、80
0°Cで20時間焼成し、粉砕して得たLiNi0.9
0.1 2 を正極材料として使用したこと以外は実施例
と同様にして、比較電池BC1を作製した。
【0026】(サイクル特性)本発明電池BA1及び比
較電池BC1について、室温(25°C)下、3mAで
充電終止電圧4.2Vまで充電した後、3mAで放電終
止電圧2.75Vまで放電する工程を1サイクルとする
サイクル試験を行い、両電池のサイクル特性を評価し
た。結果を図3に示す。
【0027】図3は、両電池のサイクル特性を、縦軸に
放電容量(mAh)を、また横軸にサイクル数(回)を
とって示したグラフであり、同図に示すように本発明電
池BA1は、比較電池BC1に比し、正極材料の結晶構
造の崩壊が殆ど起こらないためサイクルの経過に伴う放
電容量の低下が緩やかであり、サイクル特性に優れるこ
とが分かる。
【0028】叙上の実施例では、本発明を扁平型の非水
系二次電池に適用する場合を例に挙げて説明したが、電
池の形状は特に限定されず、円筒型、角型など種々の形
状の非水系二次電池に適用し得るものである。また、リ
チウム原料及びニッケル原料としてそれらの水酸化物を
使用するとともに、コバルト原料及び銅原料としてそれ
らの酸化物を使用する場合を一例として説明したが、先
に示した他の材料を使用してなる酸化物複合体を正極材
料として使用した場合においても本発明電池BA1と同
様の優れたサイクル特性を有する非水系二次電池が得ら
れる。
【0029】
【発明の効果】本発明電池は、充放電時に正極材料の結
晶構造の崩壊が起こりにくいためサイクル特性に優れる
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】実施例で作製した正極材料のX線回折図であ
る。
【図2】扁平型の本発明電池の断面図である。
【図3】実施例及び比較例で作製した各電池のサイクル
特性を示すグラフである。
【符号の説明】
BA1 本発明電池 1 正極 2 負極 3 セパレータ
フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 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 斎藤 俊彦 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】負極にリチウムイオンを吸蔵放出可能な材
    料又は金属リチウムが使用されてなる非水系二次電池に
    おいて、正極材料として、Li2 CuO2 とLix Ni
    1-yCoy w (0<x<1.3、0≦y≦0.5、
    1.8≦w≦2.2)との酸化物複合体が使用されてい
    ることを特徴とする非水系二次電池。
  2. 【請求項2】前記酸化物複合体が、リチウムの水酸化
    物、酸化物、炭酸塩又は硝酸塩と、銅の水酸化物、酸化
    物、炭酸塩又は硝酸塩と、ニッケルの水酸化物、酸化
    物、炭酸塩又は硝酸塩と、コバルトの水酸化物、酸化
    物、炭酸塩又は硝酸塩との混合物を焼成してなるもので
    ある請求項1記載の非水系二次電池。
JP5047315A 1993-02-12 1993-02-12 非水系二次電池 Pending JPH06243869A (ja)

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