JPH0636767A - 非水電解液電池およびその活物質の製造法 - Google Patents
非水電解液電池およびその活物質の製造法Info
- Publication number
- JPH0636767A JPH0636767A JP4193759A JP19375992A JPH0636767A JP H0636767 A JPH0636767 A JP H0636767A JP 4193759 A JP4193759 A JP 4193759A JP 19375992 A JP19375992 A JP 19375992A JP H0636767 A JPH0636767 A JP H0636767A
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- Japan
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- manganese dioxide
- active material
- aqueous electrolyte
- mixing
- mixing step
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
-
- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の非水電解液電池の正極合剤の混合法で
は、二酸化マンガン粉末と炭素材粉末間で十分な接触が
得られず二酸化マンガンの利用率が低下していた。この
ため正極合剤の混合法を改良して二酸化マンガンの利用
率を上げることを目的とする。 【構成】 二酸化マンガン１と炭素材２を気相分散混合
機で混合する。この場合、第一の混合工程での回転数
は、第二の混合工程での回転数より遅い条件で混合する
製造工程を採用することで炭素材を強固かつ均一に二酸
化マンガン表面に吸着固定でき、電池活物質として使用
した時、放電利用率の向上が図れる。
は、二酸化マンガン粉末と炭素材粉末間で十分な接触が
得られず二酸化マンガンの利用率が低下していた。この
ため正極合剤の混合法を改良して二酸化マンガンの利用
率を上げることを目的とする。 【構成】 二酸化マンガン１と炭素材２を気相分散混合
機で混合する。この場合、第一の混合工程での回転数
は、第二の混合工程での回転数より遅い条件で混合する
製造工程を採用することで炭素材を強固かつ均一に二酸
化マンガン表面に吸着固定でき、電池活物質として使用
した時、放電利用率の向上が図れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液電池および
その活物質の製造法、特に二酸化マンガン等の金属酸化
物と炭素材からなる正極活物質の製造法に関するもので
ある。
その活物質の製造法、特に二酸化マンガン等の金属酸化
物と炭素材からなる正極活物質の製造法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来より、一方の活物質として二酸化マ
ンガン等の金属酸化物と炭素材の混合物を使用する電
池、例えば二酸化マンガンを主活物質とするリチウム電
池は、導電剤として炭素材粉末を、また結着剤としてフ
ッ素樹脂を混合して正極合剤を構成している。
ンガン等の金属酸化物と炭素材の混合物を使用する電
池、例えば二酸化マンガンを主活物質とするリチウム電
池は、導電剤として炭素材粉末を、また結着剤としてフ
ッ素樹脂を混合して正極合剤を構成している。
【０００３】導電材が必要な理由は、二酸化マンガン単
独では比導電率が１０-4〜１０-3ｓ／cmのオーダーで非
常に低い値をしめすからである。従って個々の二酸化マ
ンガン粒子に電子導電性を与えて充分な還元反応を促進
させるには、正極合剤の非導電率が１０0〜１０1ｓ／cm
のオーダーであることが好ましく、このために導電材と
してしばしば炭素材の微粉末が用いられている。従来は
二酸化マンガン粉末と炭素材粉末を単純に水を加えてス
ラリー状として混合機で混合攪拌して正極合剤とする方
法や、あるいは特開昭６１−２１４３６２号公報記載の
ように二酸化マンガンと導電材の一つである黒鉛粒子に
各々相反する正電荷を帯電させ、二酸化マンガン粒子表
面に静電吸着作用により黒鉛層を形成し、正極合剤とす
る方法が提案されていた。
独では比導電率が１０-4〜１０-3ｓ／cmのオーダーで非
常に低い値をしめすからである。従って個々の二酸化マ
ンガン粒子に電子導電性を与えて充分な還元反応を促進
させるには、正極合剤の非導電率が１０0〜１０1ｓ／cm
のオーダーであることが好ましく、このために導電材と
してしばしば炭素材の微粉末が用いられている。従来は
二酸化マンガン粉末と炭素材粉末を単純に水を加えてス
ラリー状として混合機で混合攪拌して正極合剤とする方
法や、あるいは特開昭６１−２１４３６２号公報記載の
ように二酸化マンガンと導電材の一つである黒鉛粒子に
各々相反する正電荷を帯電させ、二酸化マンガン粒子表
面に静電吸着作用により黒鉛層を形成し、正極合剤とす
る方法が提案されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では、異なる二種の粉体を単に混合する
だけで両者を均一に分散させることは困難であり、この
場合、二酸化マンガン粉末と炭素粉末間で互いの接触が
十分に得られない。これらの接触頻度が低下すると、電
子伝導のネットワーク形成が低下し、電気化学的な還元
反応に関与しない二酸化マンガンが多く残存し、電極全
体としての二酸化マンガンの利用率が低下する問題があ
った。
うな従来の構成では、異なる二種の粉体を単に混合する
だけで両者を均一に分散させることは困難であり、この
場合、二酸化マンガン粉末と炭素粉末間で互いの接触が
十分に得られない。これらの接触頻度が低下すると、電
子伝導のネットワーク形成が低下し、電気化学的な還元
反応に関与しない二酸化マンガンが多く残存し、電極全
体としての二酸化マンガンの利用率が低下する問題があ
った。
【０００５】このような二酸化マンガン粒子と炭素材粒
子との間で十分な接触が得られない主な理由は、炭素材
同志が凝集して二次粒子を形成することによる。これ
は、従来の単に機械的な攪拌による混合法では、混合回
転数が低いことや回転配向性の点から粒子間同志による
衝突や接触の頻度が少なくなり、接触摩擦による二種粉
体間の帯電吸着作用が損われ、分散性が低下することに
起因していた。
子との間で十分な接触が得られない主な理由は、炭素材
同志が凝集して二次粒子を形成することによる。これ
は、従来の単に機械的な攪拌による混合法では、混合回
転数が低いことや回転配向性の点から粒子間同志による
衝突や接触の頻度が少なくなり、接触摩擦による二種粉
体間の帯電吸着作用が損われ、分散性が低下することに
起因していた。
【０００６】本発明はこのような問題点を解決するもの
で、二酸化マンガン粒子表面上で炭素材を均一に分散さ
せて、適切な伝導ネットワークを築くことができる製造
法を見出し、非水電解液電池の電極反応が十分行えるこ
とを目的とするものである。
で、二酸化マンガン粒子表面上で炭素材を均一に分散さ
せて、適切な伝導ネットワークを築くことができる製造
法を見出し、非水電解液電池の電極反応が十分行えるこ
とを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】具体的には二酸化マンガ
ンと炭素材を気相分散混合機で混合分散させることによ
り解決するものである。詳しくは第一の気相分散混合機
での回転数を第二の気相分散混合機における回転数より
遅くした条件で混合分散させることにより二酸化マンガ
ン表面に強固かつ均一に炭素材を固定することができる
ものである。
ンと炭素材を気相分散混合機で混合分散させることによ
り解決するものである。詳しくは第一の気相分散混合機
での回転数を第二の気相分散混合機における回転数より
遅くした条件で混合分散させることにより二酸化マンガ
ン表面に強固かつ均一に炭素材を固定することができる
ものである。
【０００８】
【作用】この構成により、図１のモデル図に示すように
二酸化マンガン粒子１と炭素材粒子２は良好に固定され
る。このような正極二酸化マンガンを不活性雰囲気の乾
燥状態で比導電率を測定すると、１０1ｓ／cm以上の値
を示す。
二酸化マンガン粒子１と炭素材粒子２は良好に固定され
る。このような正極二酸化マンガンを不活性雰囲気の乾
燥状態で比導電率を測定すると、１０1ｓ／cm以上の値
を示す。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例について説明する。
【００１０】まず、二酸化マンガンと炭素材であるカー
ボンブラックを二酸化マンガン重量に対して炭素材を１
重量％の比率で混合し、回転数１５００r.p.mで回転す
る気相分散用混合機に投入して３分間運転し、次いで炭
素材を二酸化マンガン重量に対して、３重量％になるよ
うに追加し、これを別の高速回転が可能な気相分散用混
合機に投入し、回転数６０００r.p.mで２分間混合し、
正極合剤としてのカーボンブラック付き二酸化マンガン
を得た。
ボンブラックを二酸化マンガン重量に対して炭素材を１
重量％の比率で混合し、回転数１５００r.p.mで回転す
る気相分散用混合機に投入して３分間運転し、次いで炭
素材を二酸化マンガン重量に対して、３重量％になるよ
うに追加し、これを別の高速回転が可能な気相分散用混
合機に投入し、回転数６０００r.p.mで２分間混合し、
正極合剤としてのカーボンブラック付き二酸化マンガン
を得た。
【００１１】次に、この正極合剤を用いて２／３Ａサイ
ズの二酸化マンガンリチウム電池（ＣＲ１２３Ａ）をそ
れぞれ１００個構成し、１ｋＨｚの交流インピーダンス
を測定した結果では０．２〜０．３Ω、前述した従来の
技術で得られた正極合剤を用いた電池のインピーダンス
は０．８〜１．２Ωであり、電池の初期インピーダンス
特性を大幅に改善することが可能となる。図２は、この
リチウム電池を１Ａの定電流連続放電試験を行った結果
を示す。図中Ａは本発明品、Ｂは従来技術で得られたも
のを示す。図２からわかるように放電電圧，利用率とも
に上昇している。なおこの実施例では炭素材としてカー
ボンブラックを使用したものを示したが、カーボンブラ
ック以外に、スス，木炭，ピッチ，石油コークスなどの
無定形炭素材、あるいは黒鉛を使用しても同様の結果が
あることを発明者等は、実験で見出している。また第一
の混合工程の回転数を第二の混合工程での回転数より速
くした場合、全く効果がなく、従来品と同程度の結果で
あった。
ズの二酸化マンガンリチウム電池（ＣＲ１２３Ａ）をそ
れぞれ１００個構成し、１ｋＨｚの交流インピーダンス
を測定した結果では０．２〜０．３Ω、前述した従来の
技術で得られた正極合剤を用いた電池のインピーダンス
は０．８〜１．２Ωであり、電池の初期インピーダンス
特性を大幅に改善することが可能となる。図２は、この
リチウム電池を１Ａの定電流連続放電試験を行った結果
を示す。図中Ａは本発明品、Ｂは従来技術で得られたも
のを示す。図２からわかるように放電電圧，利用率とも
に上昇している。なおこの実施例では炭素材としてカー
ボンブラックを使用したものを示したが、カーボンブラ
ック以外に、スス，木炭，ピッチ，石油コークスなどの
無定形炭素材、あるいは黒鉛を使用しても同様の結果が
あることを発明者等は、実験で見出している。また第一
の混合工程の回転数を第二の混合工程での回転数より速
くした場合、全く効果がなく、従来品と同程度の結果で
あった。
【００１２】これは本発明で得る正極合剤は、まず高速
気流中での低回転数で混合することにより二酸化マンガ
ン粒子上に炭素材を均一に固定化させる。次いで、これ
を再び気相中でさらに炭素材を加えて分散させながら６
０００ｒ.ｐ.ｍで高速回転させることにより、各々の粉
体は互いに強い衝突と接触摩擦を受けることになり、二
酸化マンガン粒子表面上に秩序よく並んでいた炭素材は
追加した炭素粒子によってその表面により強固に島状に
打ち込み固定されることになる。このようにしてえられ
た炭素材付き二酸化マンガンは、例えばコイン形リチウ
ム電池の正極合剤であるペレットを機械的に成形する時
のように外力が加わっても容易に炭素が剥離することは
なく、あるいは金属多孔体からなる芯体に正極合剤をロ
ーラーで加圧しながら塗着するような極板を製造し、こ
の極板を他方の活物質とセパレータを介して渦巻状に巻
回して電極群を構成する工程からなる渦巻電極を備えた
非水電解液電池に適用することにより、電池特性の安定
化、強負荷放電特性の向上などが得られるものである。
気流中での低回転数で混合することにより二酸化マンガ
ン粒子上に炭素材を均一に固定化させる。次いで、これ
を再び気相中でさらに炭素材を加えて分散させながら６
０００ｒ.ｐ.ｍで高速回転させることにより、各々の粉
体は互いに強い衝突と接触摩擦を受けることになり、二
酸化マンガン粒子表面上に秩序よく並んでいた炭素材は
追加した炭素粒子によってその表面により強固に島状に
打ち込み固定されることになる。このようにしてえられ
た炭素材付き二酸化マンガンは、例えばコイン形リチウ
ム電池の正極合剤であるペレットを機械的に成形する時
のように外力が加わっても容易に炭素が剥離することは
なく、あるいは金属多孔体からなる芯体に正極合剤をロ
ーラーで加圧しながら塗着するような極板を製造し、こ
の極板を他方の活物質とセパレータを介して渦巻状に巻
回して電極群を構成する工程からなる渦巻電極を備えた
非水電解液電池に適用することにより、電池特性の安定
化、強負荷放電特性の向上などが得られるものである。
【００１３】
【発明の効果】以上のように本発明の非水電解液電池お
よびその活物質の製造法は、炭素材が二酸化マンガン粒
子上で第一の混合工程より第二の混合工程の回転数を速
くすることにより島状に均一に固定化され、電子伝導の
ネットワーク形成を高め、電池電極としての二酸化マン
ガンの利用率を高めることができ、性能の優れた電池を
提供できる。
よびその活物質の製造法は、炭素材が二酸化マンガン粒
子上で第一の混合工程より第二の混合工程の回転数を速
くすることにより島状に均一に固定化され、電子伝導の
ネットワーク形成を高め、電池電極としての二酸化マン
ガンの利用率を高めることができ、性能の優れた電池を
提供できる。
【図１】本発明の正極合剤のモデルの断面図
【図２】本発明電池と比較電池との放電特性比較図
１ 二酸化マンガン ２ カ−ボンブラック
Claims (3)
- 【請求項１】活物質と導電材である炭素材を予め、気相
分散混合機で混合する第一の混合工程と、更に炭素材を
加え気相分散混合機で混合する第二の混合工程により活
物質と導電材を混合分散させることを特徴とする非水電
解液電池用活物質の製造法。 - 【請求項２】第一の混合工程における回転数は第二の混
合工程における回転数より遅くしたことを特徴とする請
求項１記載の非水電解液電池用活物質の製造法。 - 【請求項３】二酸化マンガンを活物質とする正極と、リ
チウムもしくはリチウムを主体とする合金を活物質とす
る負極と、非水電解液とを備えた非水電解液電池であっ
て、活物質と導電材である炭素材を予め、気相分散混合
機で混合する第一の混合工程と、更に炭素材を加え気相
分散混合機で混合する第二の混合工程により活物質と導
電材を混合させ、所定の形態に加工した正極合剤を使用
した非水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193759A JPH0636767A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 非水電解液電池およびその活物質の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4193759A JPH0636767A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 非水電解液電池およびその活物質の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0636767A true JPH0636767A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16313339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4193759A Pending JPH0636767A (ja) | 1992-07-21 | 1992-07-21 | 非水電解液電池およびその活物質の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636767A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005279806A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Alps Engineering Co Ltd | ブラスト加工装置 |
| JP2010180099A (ja) * | 2009-02-05 | 2010-08-19 | Hosokawa Micron Corp | 複合酸化物粉体の製造方法 |
| WO2015037174A1 (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | マンガン乾電池用正極の製造方法、マンガン乾電池用正極、およびマンガン乾電池の製造方法 |
-
1992
- 1992-07-21 JP JP4193759A patent/JPH0636767A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005279806A (ja) * | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Alps Engineering Co Ltd | ブラスト加工装置 |
| JP2010180099A (ja) * | 2009-02-05 | 2010-08-19 | Hosokawa Micron Corp | 複合酸化物粉体の製造方法 |
| WO2015037174A1 (ja) * | 2013-09-11 | 2015-03-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | マンガン乾電池用正極の製造方法、マンガン乾電池用正極、およびマンガン乾電池の製造方法 |
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