JPH07288141A - リチウム電池 - Google Patents

リチウム電池

Info

Publication number
JPH07288141A
JPH07288141A JP6102046A JP10204694A JPH07288141A JP H07288141 A JPH07288141 A JP H07288141A JP 6102046 A JP6102046 A JP 6102046A JP 10204694 A JP10204694 A JP 10204694A JP H07288141 A JPH07288141 A JP H07288141A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
active material
electrode active
positive electrode
composition formula
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
Application number
JP6102046A
Other languages
English (en)
Inventor
So Arai
創 荒井
Shigeto Okada
重人 岡田
Hideaki Otsuka
秀昭 大塚
Junichi Yamaki
準一 山木
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.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP6102046A priority Critical patent/JPH07288141A/ja
Publication of JPH07288141A publication Critical patent/JPH07288141A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電圧が高く、放電エネルギーが大きいリチウ
ム電池を提供する。 【構成】 組成式Li2MO3(Mはバナジウム、クロ
ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルの中から選ばれ
る一種類以上の元素)で与えられる複酸化物からリチウ
ムを脱離することにより得られる組成式Li2-xMO
3(0<X≦2)で与えられる複酸化物を正極活物質6
として含みむことを特徴とする。 【効果】 電圧が高く充放電エネルギーも大きいリチウ
ム電池を構成することができ、携帯用の種々の電子機器
の電源を始め、様々な分野に利用できるという利点を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリチウム電池、さらに詳
細には、充放電可能なリチウム二次電池に関し、特に電
圧が高く、放電エネルギーの大きい電池を提供する正極
活物質に関するものである。
【0002】
【従来の技術および問題点】リチウムなどのアルカリ金
属およびその化合物を負極活物質とする非水電解液電池
は、負極金属イオンの正極活物質へのインサーションも
しくはインターカレーション反応によって、その大放電
容量と充放電可逆性を両立させている。従来からリチウ
ムを負極活物質として用いる二次電池としては、二硫化
チタンなどの硫化物を正極活物質に用いた電池が提案さ
れているが、これらの電圧は2V程度と低いものであっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
に電圧が低く放電エネルギーも少ないといった現状の課
題を解決し、電圧が高く、放電エネルギーが大きいリチ
ウム電池を提供することにある。
【0004】
【問題点を解決するための手段】かかる目的を達成する
ために本発明リチウム電池では、組成式Li2MO3(M
はバナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッ
ケルの中から選ばれる一種類以上の元素)で与えられる
複酸化物からリチウムを脱離することにより得られる組
成式Li2-xMO3(0<X≦2)で与えられる複酸化
物、特に前記Mがバナジウムである組成式Li2VO3
与えられる複酸化物からリチウムを脱離することにより
得られる組成式Li2-xVO3(0<X≦2)で与えられ
る複酸化物を正極活物質として含み、リチウムまたはそ
の化合物を負極活物質とし、前記正極活物質および前記
負極活物質に対して化学的に安定でありかつリチウムイ
オンが前記正極活物質あるいは前記負極活物質と電気化
学反応をするための移動を行ない得る物質を電解質物質
としたことを特徴としている。
【0005】本発明をさらに詳しく説明する。
【0006】発明者は電圧が高く放電エネルギーが大き
いリチウム電池用材料を鋭意探索した結果、上述のよう
に組成式Li2MO3(Mはバナジウム、クロム、マンガ
ン、鉄、コバルト、ニッケルの中から選ばれる一種類以
上の元素)で与えられる複酸化物からリチウムを脱離す
ることにより得られる組成式Li2-xMO3(0<X≦
2)で与えられる複酸化物、特に前記Mがバナジウムで
ある組成式Li2VO3で与えられる複酸化物からリチウ
ムを脱離することにより得られる組成式Li2-xVO
3(0<X≦2)で与えられる複酸化物を正極活物質と
して用いることにより、従来のリチウム電池より放電電
圧が高く、放電ネルギーが大きいリチウム電池を構成で
きることを確かめ、その認識の下に本発明を完成した。
【0007】本発明のリチウム電池が従来技術に比べて
高電圧化が図られている理由は、次のように考えられ
る。通常リチウム電池は放電によってリチウムが正極内
に挿入され、同時に正極活物質の中心元素が還元され
(価数が下がり)、電圧が低下する。従って初期におけ
る価数(酸化数)の高い化合物ほど、還元されてもなお
価数が比較的高いため、高い電圧を有することが可能で
ある。本発明のリチウム電池では中心元素Mの4価/5
価を酸化還元対として有する正極材料を用いており、放
電が進行して還元されてもなお価数が4価と比較的高い
ため、例えば従来の二硫化チタン、二硫化モリブデン等
のように中心元素の3価/4価を酸化還元対として有す
る(還元されると3価になる)場合に比べて、高い電圧
を得ることができる。
【0008】また本発明の正極材料は酸化物正極材料で
あるため、硫化物などに比べ分子量が小さく、重量当た
りのエネルギー密度が高いという長所も有している。
【0009】また本発明で用いる正極材料は、組成式L
2MO3(Mはバナジウム、クロム、マンガン、鉄、コ
バルト、ニッケルの中から選ばれる一種類以上の元素)
で与えられる放電状態の複酸化物から、リチウムを脱離
することにより組成式Li2-xMO3(0<X≦2)で与
えられる充電状態の複酸化物を得ているため、可逆性に
優れているという長所も有している。
【0010】元素Mはリチウム脱離に伴い4価から5価
へ酸化されるため、4価および4価を越える酸化数を取
ることが必要であり、具体的にはバナジウム、クロム、
マンガン、鉄、コバルト、ニッケルの一種類以上が挙げ
られる。この中で酸化数4価および5価を取りやすい元
素という点で、特に好ましい元素Mとしてバナジウムが
挙げられる。
【0011】組成式Li2MO3(Mはバナジウム、クロ
ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルの中から選ばれ
る一種類以上の元素)で与えられる放電状態の複酸化物
を合成する原料としては、リチウムおよび元素Mの水酸
化物、炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、ハロゲン化合物、有機
酸塩、アルコキシド等の一種類以上を用いることができ
る。
【0012】合成法としては、Mの4価の化合物とリチ
ウムを含む化合物との反応、Mの4価を越える価数を持
つ化合物とMの4価未満の価数を持つ化合物とリチウム
を含む化合物との不均化反応、例えばMの3価および5
価の化合物とリチウムを含む化合物との反応等を用いる
ことができる。またMの4価を越える価数を持つ化合物
と、0価のリチウムを含む化合物との反応等を用いるこ
ともできる。またMの化合物の一種類以上にリチウム含
有化合物を用いることもできる。
【0013】実際に反応させる手法としては焼成法、酸
塩基反応法、酸化還元法等従来公知の各種反応法を用い
ることができる。また反応副生成物として生じるCO2
(二酸化炭素)、H2O(水)等は、固体として得られ
る試料Li2MO3を蒸発、乾燥させることによって除去
することができる。
【0014】リチウム脱離は化学的または電気化学的手
法により行なうことができる。化学的手法の場合は、沃
素、NO2PF6等のリチウム脱離が可能な程度に強い酸
化力を持つ酸化剤と、組成式Li2MO3(Mはバナジウ
ム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルの中か
ら選ばれる一種類以上の元素)で与えられる放電状態の
複酸化物を、アセトニトリル、テトラヒドロフラン等の
溶媒中で反応させる等の手法を用いることができる。電
気化学的手法の場合には、組成式Li2MO3(Mはバナ
ジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルの
中から選ばれる一種類以上の元素)で与えられる放電状
態の複酸化物を正極材料として電池を構成し、その後充
電を行ない、正極材料を酸化して同時にリチウムを脱離
する等の手法を用いることができる。
【0015】この正極活物質を用いて正極を形成するに
は、前記複酸化物粉末とポリテトラフルオロエチレンの
ごとき結着剤粉末との混合物をステンレス等の支持体上
に圧着成形する、あるいは、かかる混合物粉末に導電性
を付与するためアセチレンブラックのような導電性粉末
を混合し、これにさらにポリテトラフルオロエチレンの
ような結着剤粉末を所要に応じて加え、この混合物を金
属容器にいれる、あるいは前述の混合物をステンレスな
どの支持体に圧着成形する、あるいは前述の混合物を有
機溶剤等の溶媒中に分散してスラリー状にして金属基板
上に塗布する、等の手段によって形成される。
【0016】負極活物質であるリチウムは一般のリチウ
ム電池のそれと同様にシート上にして、またそのシート
をニッケル、ステンレス等の導電体網に圧着して負極と
して形成される。また、負極活物質としては、リチウム
以外にリチウム−アルミニウム合金等のリチウム合金を
用いることができる。さらに炭素など、いわゆるロッキ
ングチェア電池(リチウムイオン電池)用の負極を用い
ることもでき、本発明の場合、充電反応により正極から
供給されるリチウムイオンを電気化学的に挿入し、炭素
−リチウム負極などとすることもできる。
【0017】電解液としては、例えばジメトキシエタ
ン、2−メチルテトラヒドロフラン、エチレンカーボネ
ート、メチルホルメート、ジメチルスルホキシド、プロ
ピレンカーボネート、アセトニトリル、ブチロラクト
ン、ジメチルホルムアミド、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、スルホラン、エチルメチルカーボ
ネート等の有機溶媒に、LiAsF6、LiBF4、Li
PF6、LiAlCl4、LiClO4等のルイス酸を溶
解した非水電解質溶媒、あるいは固体電解質等が使用で
きる。
【0018】さらにセパレータ、電池ケース等の構造材
料等の他の要素についても従来公知の各種材料が使用で
き、特に制限はない。
【0019】
【実施例】以下実施例によって本発明の方法をさらに具
体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら制限され
るものではない。なお、実施例において電池の作成およ
び測定はアルゴン雰囲気下のドライボックス内で行なっ
た。
【0020】
【実施例1】図1は本発明による電池の具体例であるコ
イン型電池の断面図であり、図中1は封口板、2はガス
ケット、3は正極ケース、4は負極、5はセパレータ、
6は正極合剤ペレットを示す。
【0021】正極活物質には、LiOH・H2OとVO2
を2:1のモル比で混合し、アルゴン雰囲気下、650
℃で12時間焼成して得た粉末を100℃で真空乾燥す
ることにより得たLi2VO3を用いた。
【0022】このLi2VO3を粉砕して粉末とし、導電
剤(アセチレンブラック)、結着剤(ポリテトラフルオ
ロエチレン)とともに混合の上、ロール成形し、正極合
剤ペレット6(厚さ0.5mm、直径15mm)とし
た。
【0023】次にステンレス製の封口板1上に金属リチ
ウムの負極4を加圧配置したものをポリプロピレン製ガ
スケット2の凹部に挿入し、負極4の上にポリプロピレ
ン製で微孔性のセパレータ5、正極合剤ペレット6をこ
の順序に配置し、電解液としてプロピレンカーボネート
とジメトキシエタンの等容積混合溶媒にLiPF6を溶
解させた1規定溶液を適量注入して含浸させた後に、ス
テンレス製の正極ケース3を被せてかしめることによ
り、厚さ2mm、直径23mmのコイン型電池を作製し
た。
【0024】このようにして作製したLi2VO3を正極
活物質とする電池を、0.1mA/cm2の電流密度
で、4.5Vまで充電しその後2.0Vまで放電させた
際の充放電特性を表に示す。高電圧で大容量放電が可能
であり、高エネルギー密度電池として利用できる利点を
有している。
【0025】またこの電池を、0.1mA/cm2の充
放電電流密度で3.0V−4.5Vの電圧範囲規制で充
放電させた際の1回目の放電容量、および10回目の放
電容量を表に示す。これから明らかなように、サイクル
による容量低下が少ないことがわかる。
【0026】実施例ではMがバナジウムに相当するLi
2VO3の場合について示したが、この元素Mに限定され
るものではなく、組成式Li2MO3(Mはバナジウム、
クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルの中から選
ばれる一種類以上の元素)で与えられる複酸化物からリ
チウムを脱離することにより得られる組成式Li2-x
3(0<X≦2)で与えられる複酸化物を正極活物質
として用いる場合は同様な効果が生じることはいうまで
もない。
【0027】
【比較例】比較例では、正極活物質にTiS2を用いる
他は、実施例と同様にして作製したリチウム電池を用い
て、充放電特性の検討を行なった。この電池を2.0V
まで放電させた際の充放電特性を表に示す。この電池と
比較すると、本発明の実施例で作製した電池は、電圧が
高く、また放電エネルギーが大きいことがわかる。
【0028】
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電圧が高く充放電エネルギーも大きいリチウム電池を構
成することができ、携帯用の種々の電子機器の電源を始
め、様々な分野に利用できるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるコイン型電池の構成例
を示す断面図。
【符号の説明】
1 封口板 2 ガスケット 3 正極ケース 4 負極 5 セパレータ 6 正極合剤ペレット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山木 準一 東京都千代田区内幸町1丁目1番6号 日 本電信電話株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】組成式Li2MO3(Mはバナジウム、クロ
    ム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケルの中から選ばれ
    る一種類以上の元素)で与えられる複酸化物からリチウ
    ムを脱離することにより得られる組成式Li2-xMO
    3(0<X≦2)で与えられる複酸化物を正極活物質と
    して含み、リチウムまたはその化合物を負極活物質と
    し、前記正極活物質および前記負極活物質に対して化学
    的に安定でありかつリチウムイオンが前記正極活物質あ
    るいは前記負極活物質と電気化学反応をするための移動
    を行ない得る物質を電解質物質としたことを特徴とする
    リチウム電池。
  2. 【請求項2】前記Mがバナジウムであることを特徴とす
    る請求項1記載のリチウム電池。
JP6102046A 1994-04-15 1994-04-15 リチウム電池 Pending JPH07288141A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6102046A JPH07288141A (ja) 1994-04-15 1994-04-15 リチウム電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6102046A JPH07288141A (ja) 1994-04-15 1994-04-15 リチウム電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH07288141A true JPH07288141A (ja) 1995-10-31

Family

ID=14316834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6102046A Pending JPH07288141A (ja) 1994-04-15 1994-04-15 リチウム電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH07288141A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tarascon et al. Li Metal‐Free Rechargeable Batteries Based on Li1+ x Mn2 O 4 Cathodes (0≤ x≤ 1) and Carbon Anodes
JP2005044801A (ja) リチウム二次電池用正極活物質、その製造方法及びそれを含むリチウム二次電池
KR20040052463A (ko) 양극 재료 및 그것을 사용한 전지
KR20040111488A (ko) 비수성 전해질 2차 전지용 양극 활성 물질 및 이의 제조방법
JPH06283207A (ja) 非水電解質電池
JP3244227B2 (ja) 非水電解液二次電池
JPH07335261A (ja) リチウム二次電池
JPH06119926A (ja) 非水電解質電池
JPH09245787A (ja) リチウム二次電池用正極活物質
US20170018774A1 (en) Metal Cyanometallates
JP3546566B2 (ja) 非水電解液二次電池
US8137842B2 (en) Battery cathodes
JPH09259879A (ja) リチウム電池用正極活物質の製造方法
JP2005322550A (ja) 非水電解質二次電池
JPH08287914A (ja) リチウム電池
JP2001297750A (ja) リチウム二次電池用発電要素およびそれを用いたリチウム二次電池
JP2004284845A (ja) リチウムニッケル銅酸化物及びその製造方法並びに非水電解質二次電池
JP2019053846A (ja) リチウム二次電池用正極活物質の製造方法
JPH10321228A (ja) リチウム電池用正極活物質とその製造方法、及びそれを用いるリチウム電池
JP3625630B2 (ja) コバルト酸化物正極材料の製造方法、及びその方法により製造したコバルト酸化物正極材料を用いる電池
JPH06111822A (ja) リチウム電池
JP6366908B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質、その製造方法およびそれを含むリチウム二次電池
JPH06215800A (ja) リチウム電池
JP3301026B2 (ja) リチウム電池
JPH0935711A (ja) リチウム二次電池