JPH0729603A - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Non-aqueous electrolyte secondary batteryInfo
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- JPH0729603A JPH0729603A JP5174380A JP17438093A JPH0729603A JP H0729603 A JPH0729603 A JP H0729603A JP 5174380 A JP5174380 A JP 5174380A JP 17438093 A JP17438093 A JP 17438093A JP H0729603 A JPH0729603 A JP H0729603A
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、放電性能と充放電のサ
イクル性能が改良されたリチウムイオン系非水二次電池
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion non-aqueous secondary battery having improved discharge performance and charge / discharge cycle performance.
【0002】[0002]
【従来の技術】リチウムを含む軽金属合金あるいはリチ
ウムイオンを吸蔵、放出する物質を負極活物質とする非
水電解質型の二次電池は、高電圧、高エネルギー密度を
有する実用上のメリットから活発に研究されている。こ
れら二次電池の正極活物質としてはLiのインタ−カレ
−ションを利用する層状化合物としてLiMn2 O4 、
Li2 MnO3 、LiCoO2 、LiCo0.5 Ni0.5
O2 、LiNiO2 、MoS2 等が一般に用いられてき
た。これらのなかでも特に特開昭55−136131で
開示されるLiCoO2 はLiに対し3.5V以上の高
い放電電位を与え、且つ高容量を有する点で有用であ
る。しかし、充放電を繰り返すと結晶構造が徐々に壊
れ、特にLi吸蔵のための充電の深度を深くしたときに
はこの影響が顕著となり、性能の劣化が進行する。した
がって、充放電のサイクル性においては他の正極材料と
同様に電位と容量の安定化のための改良が必要とされ
る。そこで充放電特性とサイクル性の改善のために、上
記組成にさらに多価遷移金属などを添加した複合酸化物
を用いる方法が、特開平4−61760、特開平4−1
62357、特開平3−2013568、特開平4−2
67053などに開示されている。しかしながらこれら
の方法では電位の安定化などサイクル性に対する改善効
果はあるものの、一方で容量や放電電位といった電池の
初期性能の低下を代償として被ることがしばしば問題と
なった。2. Description of the Related Art Non-aqueous electrolyte type secondary batteries, which use a light metal alloy containing lithium or a material that absorbs and releases lithium ions as a negative electrode active material, are actively used due to their practical advantages of high voltage and high energy density. Being researched. As the positive electrode active material of these secondary batteries, LiMn 2 O 4 as a layered compound utilizing intercalation of Li,
Li 2 MnO 3 , LiCoO 2 , LiCo 0.5 Ni 0.5
O 2 , LiNiO 2 , MoS 2, etc. have been commonly used. Among these, LiCoO 2 disclosed in JP-A-55-136131 is particularly useful in that it gives a high discharge potential of 3.5 V or more to Li and has a high capacity. However, when charge and discharge are repeated, the crystal structure gradually breaks down, and particularly when the depth of charge for occluding Li is deepened, this effect becomes remarkable and the performance deteriorates. Therefore, in terms of charge / discharge cycle characteristics, improvement in potential and capacity stabilization is required as in the case of other positive electrode materials. Therefore, in order to improve charge / discharge characteristics and cycleability, a method using a composite oxide in which a polyvalent transition metal or the like is further added to the above composition is disclosed in JP-A-4-61760 and JP-A-4-1-1.
62357, JP-A-3-2013568, and JP-A-4-4-2.
67053 and the like. However, these methods have the effect of improving the cycleability such as stabilization of the potential, but on the other hand, it often becomes a problem that the initial performance of the battery such as the capacity and the discharge potential is deteriorated.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上述の
ような問題を解決し、正極活物質の充放電特性とサイク
ル性能に優れたリチウムイオン非水電解質二次電池を提
供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in charge / discharge characteristics and cycle performance of a positive electrode active material. .
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、正極、
負極及び非水電解質からなる非水電池において、正極と
して化学式、Lix My Gez Op (MはCo,Mn,
Niから選ばれる1種以上の遷移金属元素、0.9≦x
≦1.3、0.2≦y≦2.0、0.01≦z≦0.
2、2.0≦p≦4.5)で示される複合酸化物を活物
質とすることを特徴とするリチウムイオン型非水電解質
二次電池によって達成された。The object of the present invention is to provide a positive electrode,
In a non-aqueous battery comprising a negative electrode and a non-aqueous electrolyte, the positive electrode has a chemical formula of Lix My Gez Op (M is Co, Mn,
One or more transition metal elements selected from Ni, 0.9 ≦ x
≦ 1.3, 0.2 ≦ y ≦ 2.0, 0.01 ≦ z ≦ 0.
2, 2.0 ≦ p ≦ 4.5), which is achieved by a lithium ion type non-aqueous electrolyte secondary battery using an active material of a composite oxide.
【0005】本発明で用いる正極活物質は、LiMO2
もしくはLiM2 O4 (MはCo、Mn,Niから選ば
れる遷移金属)を基本組成とし、これに微量ド−パント
としてGe化合物が添加されること特徴とする。Geは
Co,Ni,Mnなどの遷移金属にほぼ近い原子半径
(1.23Å)を有し、LiMO2 の構造中の金属と容
易に置き変わってGeO2 による部分的網目構造を形成
すると考えられる。この網目構造は、Liの拡散に有利
なソフトな場を作ることで容量の安定化とサイクル性の
向上に寄与すると考えられる。The positive electrode active material used in the present invention is LiMO 2
Alternatively, LiM 2 O 4 (M is a transition metal selected from Co, Mn, and Ni) is used as a basic composition, and a Ge compound is added to this as a trace amount dopant. Ge has an atomic radius (1.23Å) almost similar to that of transition metals such as Co, Ni, and Mn, and is considered to easily replace the metal in the structure of LiMO 2 to form a partial network structure by GeO 2. . It is considered that this network structure contributes to stabilization of capacity and improvement of cycleability by creating a soft field that is advantageous for diffusion of Li.
【0006】電池性能改善にド−パントとして有効なG
eの添加濃度は、以下の範囲に限られる。すなわち、L
ix My Gez Op で示される構造(MはCo,Mn,
Niから選ばれる1種以上の遷移金属元素)において、
0.9≦x≦1.3、0.8≦y≦2.0、0.01≦
z≦0.2、2.0≦p≦4.5の範囲である。zが
0.2を越える添加分率では、容量の減少をきたすため
に、電池性能に有効でない。これらの範囲中、さらにサ
イクル性向上に望ましいGeの添加範囲は、0.01≦
z≦0.1である。GeはLiCoO2 ,LiNi
O2 ,LiMn2 O4 を基本構造とする正極に添加する
ことでサイクル性の向上に寄与するが、性能向上が特に
顕著なのはLiCoO2 への添加であり、したがって本
発明の好ましい活物質の組成は、LixCoy Gez O
である。G effective as a dopant for improving battery performance
The addition concentration of e is limited to the following range. That is, L
structure represented by ix My Gez Op (M is Co, Mn,
One or more transition metal elements selected from Ni),
0.9 ≦ x ≦ 1.3, 0.8 ≦ y ≦ 2.0, 0.01 ≦
The ranges are z ≦ 0.2 and 2.0 ≦ p ≦ 4.5. The addition fraction of z exceeding 0.2 is not effective for the battery performance because the capacity is reduced. Among these ranges, the range of addition of Ge which is desirable for further improving the cycle property is 0.01 ≦
z ≦ 0.1. Ge is LiCoO 2 , LiNi
Although the addition of O 2 and LiMn 2 O 4 to the positive electrode having a basic structure contributes to the improvement of the cycle property, the performance improvement is particularly remarkable in the addition to LiCoO 2 , and therefore, the composition of the preferred active material of the present invention. Is LixCoy Gez O
Is.
【0007】本発明の正極活物質は主として、平均粒径
0.01ミクロン以上5.0ミクロン以下の一次粒子が
集合して成る平均粒径0.1ミクロン以上15ミクロン
以下の二次粒子からなることが好ましく、更に好ましく
は平均粒径0.1ミクロン以上2.5ミクロン以下の一
次粒子が集合して成る平均粒径1ミクロン以上9.5ミ
クロン以下の一次粒子集合体からなることが好ましく、
特に好ましくは、平均粒径0.1ミクロン以上2.5ミ
クロン以下の一次粒子が集合して成る平均粒径3.5ミ
クロン以上9.5ミクロン以下の一次粒子集合体からな
ることが好ましい。更に、上記一次粒子集合体において
全体積の80%以上が粒径1ミクロン以上15ミクロン
以下であることが好ましく、更に好ましくは全体積の8
5%以上であり、更に好ましく全体積の90%以上であ
る。ここでいう平均粒径とは、最頻度点を示すモード径
のことであり、一次粒子においては電子顕微鏡写真より
目視で観察した値の平均値であり、一次粒子集合体にお
いての粒度分布測定装置により測定された値である。The positive electrode active material of the present invention is mainly composed of secondary particles having an average particle diameter of 0.1 micron or more and 15 micron or less, which is an aggregate of primary particles having an average particle diameter of 0.01 micron or more and 5.0 micron or less. More preferably, it is preferably composed of primary particle aggregates having an average particle diameter of 1 micron or more and 9.5 micron or less, which is an aggregate of primary particles having an average particle diameter of 0.1 micron or more and 2.5 micron or less,
Particularly preferably, it is preferable to be composed of primary particle aggregates having an average particle diameter of 3.5 to 9.5 microns, which is an aggregate of primary particles having an average particle diameter of 0.1 to 2.5 microns. Further, in the above-mentioned primary particle aggregate, 80% or more of the total volume preferably has a particle size of 1 micron or more and 15 microns or less, and more preferably 8% of the total volume.
It is 5% or more, more preferably 90% or more of the total volume. The average particle size referred to here is a mode diameter indicating the most frequent point, and is an average value of values visually observed from an electron micrograph in a primary particle, and a particle size distribution measuring device in a primary particle aggregate. It is the value measured by.
【0008】また、正極中の活物質の比表面積は0.1
m2/gより大きく25m2/g以下であることが好まし
く、さらに好ましくは1.0m2/gより大きく25m2/
g以下であり、特に好ましくは3.0m2/gより大きく
25m2/g以下である。The specific surface area of the active material in the positive electrode is 0.1.
m 2 / is preferably g or less larger than 25 m 2 / g, more preferably greater than 1.0m 2 / g 25m 2 /
g or less, particularly preferably more than 3.0 m 2 / g and 25 m 2 / g or less.
【0009】本発明の負極にはリチウムイオンを吸蔵、
放出可能な活物質が用いられる。これらは、アルカリ金
属またはその合金、または、炭素質材料、または、Li
p MOr (ここでMは、その少なくとも一種がTi、
V、Mn、Co、Fe、Nb、Moを含む遷移金属、p
=0〜3.1、r =1.6〜4.1)で表されるリチウ
ム含有遷移金属酸化物であることが好ましく、アルカリ
金属またはその合金としては、Li金属、Li−Al合
金、Li−Mg合金、Li−Al−Ni合金、Li−A
l−Mn合金であり、中でもLi金属、Li−Al合金
を用いることが有効である。炭素質材料としてはグラフ
ァイト、天然黒鉛、人造黒鉛などを用いることができ
る。The negative electrode of the present invention stores lithium ions,
A releasable active material is used. These are alkali metals or their alloys, carbonaceous materials, or Li
p MOr (where M is at least one of Ti,
Transition metals including V, Mn, Co, Fe, Nb, Mo, p
= 0 to 3.1, r = 1.6 to 4.1) is preferable, and the lithium-containing transition metal oxide represented by the formula (1) is preferable. As the alkali metal or its alloy, Li metal, Li-Al alloy, Li -Mg alloy, Li-Al-Ni alloy, Li-A
It is an l-Mn alloy, and it is effective to use a Li metal or a Li-Al alloy among them. As the carbonaceous material, graphite, natural graphite, artificial graphite or the like can be used.
【0010】負極として用いる好ましいリチウム含有遷
移金属酸化物として、Lip M1q1M2q2 Mnqn Or
(ここでMは少なくとも1種はTi、V、Mn、Co、
Ni、Feを含む該遷移金属 p=0〜3.1、q1 +
q2 +・・・+qn =1、n=1〜10、r=1.6〜
4.1)があげられる。負極に用いるさらに最も好まし
いリチウム含有遷移金属酸化物としては、Lip Coq
V1-q Or 、Lip Niq V1-q Or (ここでp=0.
3〜2.2、q=0.02〜0.7、r=1.5〜2.
5)があげられる。またもっとも好ましいリチウム含有
遷移金属酸化物として、Lip CoVO4 やLip Ni
VO4 (ここでp=0.3〜2.2)があげられる。上
記のリチウム含有遷移金属酸化物に次いで好ましい負極
材料は、リチウムの析出の少ない点で有利な炭素質材料
である。A preferred lithium-containing transition metal oxide used as the negative electrode is Lip M 1 q1 M 2 q2 Mnqn Or
(Here, M is at least one of Ti, V, Mn, Co,
The transition metal containing Ni and Fe p = 0 to 3.1, q1 +
q2 + ... + qn = 1, n = 1 to 10, r = 1.6 to
4.1). The most preferable lithium-containing transition metal oxide used for the negative electrode is Lip Coq.
V 1 -q Or, Lip Niq V 1 -q Or (where p = 0.
3 to 2.2, q = 0.02 to 0.7, r = 1.5 to 2.
5) can be given. The most preferable lithium-containing transition metal oxides are Lip CoVO 4 and Lip Ni.
VO 4 (here, p = 0.3 to 2.2) can be mentioned. The second preferred negative electrode material next to the above-mentioned lithium-containing transition metal oxide is a carbonaceous material which is advantageous in that it causes less precipitation of lithium.
【0011】本発明では正極活物質と負極活物質の組成
式が異なることが好ましい。本発明で用いる正極活物質
と負極活物質はそれぞれの標準酸化還元電位が異なる化
合物を組み合わせることで達成できる。従って、特開平
1−120,765で記載されているような「正極と負
極が区別できない無極性」になる活物質を組み合わせた
二次電池とは本質的に異なる。本発明の正極活物質の形
状は、リチウム化合物と遷移金属化合物を混合、焼成す
ることにより合成する方法、または焼成後に水、メタノ
ール等で洗浄する方法で得られる。In the present invention, it is preferable that the positive electrode active material and the negative electrode active material have different composition formulas. The positive electrode active material and the negative electrode active material used in the present invention can be achieved by combining compounds having different standard redox potentials. Therefore, it is essentially different from the secondary battery as described in JP-A-1-120,765, in which an active material in which "a positive electrode and a negative electrode are indistinguishable" is combined. The shape of the positive electrode active material of the present invention can be obtained by a method of synthesizing by mixing and firing a lithium compound and a transition metal compound, or a method of washing with water, methanol or the like after firing.
【0012】本発明で用いる正極活物質は、Li,C
o,Mn,Ni,そしてGeの各酸化物もしくは炭酸塩
の粉体を原料とし、これらを選択し均一混合後、大気下
で溶融焼成する通常の方法によって合成される。典型的
な原料はLi2 CO3 ,CoCO3 ,MnO2 ,NiC
O3 ,そしてGeO2 である。焼成温度は400℃〜1
500℃の範囲であり、好ましくは700℃〜1000
℃の範囲である。さらに好ましくは750℃〜900℃
の範囲である。The positive electrode active material used in the present invention is Li, C
Powders of oxides or carbonates of o, Mn, Ni, and Ge are used as raw materials, which are selected and uniformly mixed, and then synthesized by a usual method of melting and firing in the atmosphere. Typical raw materials are Li 2 CO 3 , CoCO 3 , MnO 2 and NiC.
O 3 and GeO 2 . The firing temperature is 400 ° C to 1
It is in the range of 500 ° C, preferably 700 ° C to 1000
It is in the range of ° C. More preferably 750 ° C to 900 ° C
Is the range.
【0013】本発明の正極活物質や負極活物質は、リチ
ウム化合物と遷移金属化合物を混合、焼成する方法以外
に溶液反応によっても合成することができるが、特に、
焼成法が好ましい。焼成温度は400℃〜1500℃の
範囲が用いられ、好ましくは700℃〜1000℃であ
り,かつ、焼成時間としては4〜48時間が好ましく、
更に好ましくは6〜20時間であり,特に好ましくは6
〜15時間である。本発明で用いられる焼成のガス雰囲
気は、特に限定しないが、正極活物質では空気中あるい
は酸素の割合が多いガス中(例えば、約30%以上)、
負極活物質では空気中あるいは酸素の割合が少ないガス
(例えば、約10%以下)あるいは不活性ガス(窒素ガ
ス、アルゴンガス)中が好ましい。本発明の正極活物質
の形状は、リチウム化合物と遷移金属化合物を混合、焼
成することにより合成する方法、または焼成後に水、メ
タノール等で洗浄する方法で得られる。The positive electrode active material and the negative electrode active material of the present invention can be synthesized by a solution reaction in addition to the method of mixing and firing a lithium compound and a transition metal compound.
The firing method is preferred. The firing temperature is in the range of 400 ° C to 1500 ° C, preferably 700 ° C to 1000 ° C, and the firing time is preferably 4 to 48 hours,
It is more preferably 6 to 20 hours, particularly preferably 6 hours.
~ 15 hours. The firing gas atmosphere used in the present invention is not particularly limited, but the positive electrode active material is in air or in a gas containing a large proportion of oxygen (for example, about 30% or more),
The negative electrode active material is preferably in the air or a gas having a low oxygen content (for example, about 10% or less) or an inert gas (nitrogen gas, argon gas). The shape of the positive electrode active material of the present invention can be obtained by a method of synthesizing by mixing and firing a lithium compound and a transition metal compound, or a method of washing with water, methanol or the like after firing.
【0014】本発明の正極活物質や負極活物質は、以下
に記載されるリチウム化合物、遷移金属化合物の混合物
を焼成することにより合成することが好ましい。例え
ば、リチウム化合物としては、酸素化合物、酸素酸塩や
ハロゲン化物があげられる。遷移金属化合物としては、
1価〜6価の遷移金属酸化物、同遷移金属塩、同遷移金
属錯塩が用いられる。The positive electrode active material and the negative electrode active material of the present invention are preferably synthesized by firing a mixture of a lithium compound and a transition metal compound described below. Examples of the lithium compound include oxygen compounds, oxyacid salts and halides. As the transition metal compound,
A monovalent to hexavalent transition metal oxide, the same transition metal salt, or the same transition metal complex salt is used.
【0015】活物質の合成で用いられる好ましいリチウ
ム化合物としては、水酸化リチウム、酸化リチウム、炭
酸リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、亜硫酸リチ
ウム、燐酸リチウム、四ほう酸リチウム、塩素酸リチウ
ム、過塩素酸リチウム、チオシアン酸リチウム、蟻酸リ
チウム、酢酸リチウム、蓚酸リチウム、クエン酸リチウ
ム、乳酸リチウム、酒石酸リチウム、ピルビン酸リチウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、四ほう素
酸リチウム、六弗化燐酸リチウム、弗化リチウム、塩化
リチウム、臭化リチウム、沃化リチウムがあげられる。Preferred lithium compounds used in the synthesis of the active material include lithium hydroxide, lithium oxide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium sulfate, lithium sulfite, lithium phosphate, lithium tetraborate, lithium chlorate and lithium perchlorate. , Lithium thiocyanate, lithium formate, lithium acetate, lithium oxalate, lithium citrate, lithium lactate, lithium tartrate, lithium pyruvate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium tetraborate, lithium hexafluorophosphate, lithium fluoride, Examples thereof include lithium chloride, lithium bromide and lithium iodide.
【0016】また、好ましい遷移金属化合物としてはT
iO2 (ルチルまたはアナタ−ゼ型)、チタン酸リチウ
ム、アセチルアセトナトチタニル、四塩化チタン、四沃
化チタン、蓚酸チタニルアンモニウム、VOd (d=2
〜2.5 d=2.5の化合物は五酸化バナジウム)、
VOd のリチウム化合物、水酸化バナジウム、メタバナ
ジン酸アンモニウム、オルトバナジン酸アンモニウム、
ピロバナジン酸アンモニウム、オキソ硫酸バナジウム、
オキシ三塩化バナジウム、四塩化バナジウム、クロム酸
リチウム、クロム酸アンモニウム、クロム酸コバルト、
クロムアセチルアセトナート、MnO2 、Mn2 O3 、
水酸化マンガン、炭酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マ
ンガン、硫酸マンガンアンモニウム、亜硫酸マンガン、
燐酸マンガン、ほう酸マンガン、塩素酸マンガン、過塩
素酸マンガン、チオシアン酸マンガン、蟻酸マンガン、
酢酸マンガン、蓚酸マンガン、クエン酸マンガン、乳酸
マンガン、酒石酸マンガン、ステアリン酸マンガン、弗
化マンガン、塩化マンガン臭化マンガン、沃化マンガ
ン、マンガンアセチルアセトナート、酸化鉄(2、3
価)、四三酸化鉄、水酸化鉄(2、3価)、塩化鉄
(2、3価)、臭化鉄(2、3価)、沃化鉄(2、3
価)、硫酸鉄(2、3価)、硫酸鉄アンモニウム(2、
3価)、硝酸鉄(2、3価)燐酸鉄(2、3価)、過塩
素酸鉄、塩素酸鉄、酢酸鉄(2、3価)、クエン酸鉄
(2、3価)、クエン酸鉄アンモニウム(2、3価、蓚
酸鉄(2、3価)、蓚酸鉄アンモニウム(2、3価)、
CoO、Co2 O3Co3 O4 、LiCoO2 、炭酸コ
バルト、塩基性炭酸コバルト、水酸化コバルト、硫酸コ
バルト、硝酸コバルト、亜硫酸コバルト、過塩素酸コバ
ルト、チオシアン酸コバルト、蓚酸コバルト、酢酸コバ
ルト、弗化コバルト、塩化コバルト、臭化コバルト、沃
化コバルト、ヘキサアンミンコバルト錯塩(塩として、
硫酸、硝酸、過塩素酸、チオシアン酸、蓚酸、酢酸、弗
素、塩素、臭素、沃素、)酸化ニッケル、水酸化ニッケ
ル、炭酸ニッケル、塩基性炭酸ニッケル、硫酸ニッケル
硝酸ニッケル、弗化ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッ
ケル、沃化ニッケル、蟻酸ニッケル、酢酸ニッケル、ニ
ッケルアセチルアセトナート、酸化銅(1、2価、水酸
化銅、硫酸銅、硝酸銅、燐酸銅、弗化銅、塩化銅、塩化
アンモニウム銅、臭化銅、沃化銅、蟻酸銅、酢酸銅、蓚
酸銅、くえん酸銅、オキシ塩化ニオブ、五塩化ニオブ、
五沃化ニオブ、一酸化ニオブ、二酸化ニオブ、三酸化ニ
オブ、五酸化ニオブ、蓚酸ニオブ、ニオブメトキシド、
ニオブエトキシド、ニオブプロポキシド、ニオブブトキ
シド、ニオブ酸リチウム、MoO3 、MoO2 、LiM
o2O4 、五塩化モリブデン、モリブデン酸アンモニウ
ム、モリブデン酸リチウム、モリブド燐酸アンモニウ
ム、酸化モリブデンアセチルアセトナート、WO2 、W
O3 、タングステン酸、タングステン酸アンモニウム、
タングスト燐酸アンモニウムがあげられる。A preferred transition metal compound is T
iO 2 (rutile or anatase type), lithium titanate, acetylacetonato titanyl, titanium tetrachloride, titanium tetraiodide, titanyl ammonium oxalate, VOd (d = 2)
~ 2.5 d = 2.5 compound is vanadium pentoxide),
VOd lithium compound, vanadium hydroxide, ammonium metavanadate, ammonium orthovanadate,
Ammonium pyrovanadate, vanadium oxosulfate,
Vanadium oxytrichloride, vanadium tetrachloride, lithium chromate, ammonium chromate, cobalt chromate,
Chromium acetylacetonate, MnO 2 , Mn 2 O 3 ,
Manganese hydroxide, manganese carbonate, manganese nitrate, manganese sulfate, ammonium manganese sulfate, manganese sulfite,
Manganese phosphate, manganese borate, manganese chlorate, manganese perchlorate, manganese thiocyanate, manganese formate,
Manganese acetate, manganese oxalate, manganese citrate, manganese lactate, manganese tartrate, manganese stearate, manganese fluoride, manganese chloride manganese bromide, manganese iodide, manganese acetylacetonate, iron oxide (2, 3
Valence), iron trioxide, iron hydroxide (2,3 valence), iron chloride (2,3 valence), iron bromide (2,3 valence), iron iodide (2,3 valence)
Value), iron sulfate (2,3 value), ammonium iron sulfate (2,3)
Trivalent), iron nitrate (2,3 valent) iron phosphate (2,3 valent), iron perchlorate, iron chlorate, iron acetate (2,3 valent), iron citrate (2,3 valent), citric acid Ammonium iron oxide (2,3 valent, iron oxalate (2,3 valent), ammonium iron oxalate (2,3 valent),
CoO, Co 2 O 3 Co 3 O 4 , LiCoO 2 , cobalt carbonate, basic cobalt carbonate, cobalt hydroxide, cobalt sulfate, cobalt nitrate, cobalt sulfite, cobalt perchlorate, cobalt thiocyanate, cobalt oxalate, cobalt acetate, Cobalt fluoride, cobalt chloride, cobalt bromide, cobalt iodide, hexaamminecobalt complex salt (as salts,
Sulfuric acid, nitric acid, perchloric acid, thiocyanic acid, oxalic acid, acetic acid, fluorine, chlorine, bromine, iodine, nickel oxide, nickel hydroxide, nickel carbonate, basic nickel carbonate, nickel sulfate nickel nitrate nitrate, nickel fluoride, nickel chloride , Nickel bromide, nickel iodide, nickel formate, nickel acetate, nickel acetylacetonate, copper oxide (1, 2 valent, copper hydroxide, copper sulfate, copper nitrate, copper phosphate, copper fluoride, copper chloride, ammonium chloride) Copper, copper bromide, copper iodide, copper formate, copper acetate, copper oxalate, copper citrate, niobium oxychloride, niobium pentachloride,
Niobium pentaiodide, niobium monoxide, niobium dioxide, niobium trioxide, niobium pentoxide, niobium oxalate, niobium methoxide,
Niobium ethoxide, niobium propoxide, niobium butoxide, lithium niobate, MoO 3 , MoO 2 , LiM
o 2 O 4 , molybdenum pentachloride, ammonium molybdate, lithium molybdate, ammonium molybdophosphate, molybdenum acetylacetonate oxide, WO 2 , W
O 3 , tungstic acid, ammonium tungstate,
Tungsto ammonium phosphate can be used.
【0017】本発明で正極活物質の合成に用いられる特
に好ましい遷移金属化合物としては、MnO2 、Mn2
O3 、水酸化マンガン、炭酸マンガン、硝酸マンガン、
硫酸マンガンアンモニウム、酢酸マンガン、蓚酸マンガ
ン、クエン酸マンガン、CoO、Co2 O3 、Co3 O
4 、LiCoO2 、炭酸コバルト、塩基性炭酸コバル
ト、水酸化コバルト、蓚酸コバルト、酢酸コバルト、酸
化ニッケル、水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、塩基性炭
酸ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、酢酸ニッケ
ル、があげられる。Particularly preferred transition metal compounds used for synthesizing the positive electrode active material in the present invention are MnO 2 and Mn 2
O 3 , manganese hydroxide, manganese carbonate, manganese nitrate,
Ammonium manganese sulfate, manganese acetate, manganese oxalate, manganese citrate, CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O
4 , LiCoO 2 , cobalt carbonate, basic cobalt carbonate, cobalt hydroxide, cobalt oxalate, cobalt acetate, nickel oxide, nickel hydroxide, nickel carbonate, basic nickel carbonate, nickel sulfate, nickel nitrate, nickel acetate. .
【0018】このなかでも特に好ましいリチウム化合物
と遷移金属化合物の組合せとして、水酸化リチウム、炭
酸リチウム、酢酸リチウムと、MnO2 、Mn2 O3 、
水酸化マンガン、炭酸マンガン、硝酸マンガン、Co
O、Co2 O3 、Co3 O4 、LiCoO2 、炭酸コバ
ルト、塩基性炭酸コバルト、水酸化コバルト、硫酸コバ
ルト、硝酸コバルト、酸化ニッケル、水酸化ニッケル、
炭酸ニッケル、塩基性炭酸ニッケル、硫酸ニッケル、硝
酸ニッケル、酢酸ニッケルがあげられる。Among these, particularly preferred combinations of lithium compounds and transition metal compounds are lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium acetate, MnO 2 , Mn 2 O 3 ,
Manganese hydroxide, manganese carbonate, manganese nitrate, Co
O, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 , LiCoO 2 , cobalt carbonate, basic cobalt carbonate, cobalt hydroxide, cobalt sulfate, cobalt nitrate, nickel oxide, nickel hydroxide,
Examples thereof include nickel carbonate, basic nickel carbonate, nickel sulfate, nickel nitrate, and nickel acetate.
【0019】本発明の正極活物質の合成に用いられる好
ましいGe原料としては、たとえば金属Ge,Ge
O2 ,Ge(OH)2,GeS2 ,Ge(OH)4,Ge
(NH)2,Li4 GeO4 が用いられる。特に好ましい
のはGeO2 である。これらは上記のリチウム化合物と
遷移金属化合物に添加混合して焼成し、合成に用いられ
る。Examples of a preferable Ge raw material used for synthesizing the positive electrode active material of the present invention include metal Ge and Ge.
O 2 , Ge (OH) 2 , GeS 2 , Ge (OH) 4 , Ge
(NH) 2 , Li 4 GeO 4 is used. Particularly preferred is GeO 2 . These are used for synthesis by adding and mixing the above lithium compound and transition metal compound and firing.
【0020】本発明で用いる負極活物質は、遷移金属酸
化物および/またはリチウム含有遷移金属酸化物の負極
活物質前駆体にリチウムイオンを化学的に挿入すること
により得ることができる。例えば、リチウム金属、リチ
ウム合金やブチルリチウムなどと反応させる方法や電気
化学的にリチウムイオンを挿入することが好ましい。本
発明では、負極活物質前駆体である遷移金属酸化物に電
気化学的にリチウムイオンを挿入することが特に好まし
い。なかでも、負極活物質前駆体であるリチウム含有遷
移金属酸化物に電気化学的にリチウムイオンを挿入する
ことが最も好ましい。電気化学的にリチウムイオンを挿
入する方法として、正極活物質としてリチウム含有遷移
金属酸化物(本発明で言う負極活物質前駆体のこと)、
負極活物質として、リチウム金属、リチウム塩を含む非
水電解質からなる酸化還元系(例えば開放系(電解)ま
たは密閉系(電池))を放電することにより得ることが
できる。また、別の実施態様例として、正極活物質とし
てリチウム含有遷移金属酸化物、負極活物質として、正
極活物質と異なる組成式を持つ負極活物質前駆体、リチ
ウム塩を含む非水電解質からなる酸化還元系(例えば開
放系(電解)または密閉系(電池))を充電することに
より得る方法が最も好ましい。The negative electrode active material used in the present invention can be obtained by chemically inserting lithium ions into a negative electrode active material precursor of a transition metal oxide and / or a lithium-containing transition metal oxide. For example, a method of reacting with lithium metal, a lithium alloy, butyl lithium, or the like, or electrochemically inserting lithium ions is preferable. In the present invention, it is particularly preferable to electrochemically insert lithium ions into the transition metal oxide that is the negative electrode active material precursor. Above all, it is most preferable to electrochemically insert lithium ions into the lithium-containing transition metal oxide that is the precursor of the negative electrode active material. As a method for electrochemically inserting lithium ions, a lithium-containing transition metal oxide (referred to as a negative electrode active material precursor in the present invention) as a positive electrode active material,
The negative electrode active material can be obtained by discharging a redox system (for example, an open system (electrolysis) or a closed system (battery)) made of a non-aqueous electrolyte containing lithium metal and a lithium salt. Further, as another embodiment example, a lithium-containing transition metal oxide as a positive electrode active material, a negative electrode active material precursor having a composition formula different from that of the positive electrode active material as a negative electrode active material, and an oxidation composed of a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt. Most preferred is the method obtained by charging a reducing system (eg open system (electrolysis) or closed system (batteries)).
【0021】リチウムイオンの挿入量は、特に限定され
ないが、負極活物質前駆体1g当り27〜1340mA
h(1〜50mモル相当)が好ましい。特に、40〜1
070mAh(1.5〜40mモル相当)が好ましい。
また、54〜938mAh(2〜35mモル相当)が最
も好ましい。充放電サイクルのカットーオフ電圧は、使
用する正極活物質や負極活物質の種類や組合せによって
変わるので一義的には決められないが、放電電圧を高く
でき、サイクル性を実質的に維持できる電圧、正極につ
いてはLiに対して4.5〜4.0Vの充電電圧が好ま
しい。The amount of lithium ions inserted is not particularly limited, but is 27 to 1340 mA per 1 g of the negative electrode active material precursor.
h (corresponding to 1 to 50 mmol) is preferable. Especially 40 to 1
070 mAh (corresponding to 1.5 to 40 mmol) is preferable.
Further, 54 to 938 mAh (corresponding to 2 to 35 mmol) is most preferable. The cut-off voltage of the charge / discharge cycle cannot be uniquely determined because it changes depending on the type and combination of the positive electrode active material and the negative electrode active material used, but the discharge voltage can be increased and the cycleability can be substantially maintained. For, a charging voltage of 4.5 to 4.0 V with respect to Li is preferable.
【0022】本発明の方法で焼成されて得られた化合物
の構造は、X線結晶回折スペクトルをもとに解析し、そ
の化学式は、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析
法、簡便法として、焼成前後の粉体の重量差をもとにし
て算定した。The structure of the compound obtained by firing by the method of the present invention was analyzed based on the X-ray crystal diffraction spectrum, and its chemical formula was as follows: Inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopy It was calculated based on the weight difference of the powder before and after firing.
【0023】以下に本発明に用いる正極活物質の好まし
い具体例を示す。 1. Li1.05Co1.0 Ge0.03O2.09 2. Li1.1 Co1.0 Ge0.03O2.11 3. Li0.95Co1.0 Ge0.03O2.04 4. Li1.05Co0.95Ge0.03O2.00 5. Li1.05Co0.95Ge0.05O2.05 6. Li1.05Co1.0 Ge0.08O2.19 7. Li1.05Co1.0 Ge0.15O2.33 8. Li1.05Ni1.0 Ge0.03O2.09 9. Li1.05Ni1.0 Ge0.06O2.15 10.Li1.00Mn2.0 Ge0.03O4.06 11.Li1.00Mn2.0 Ge0.06O4.12 Preferred specific examples of the positive electrode active material used in the present invention are shown below. 1. Li 1.05 Co 1.0 Ge 0.03 O 2.09 2. Li 1.1 Co 1.0 Ge 0.03 O 2.11 3. Li 0.95 Co 1.0 Ge 0.03 O 2.04 4. Li 1.05 Co 0.95 Ge 0.03 O 2.00 5. Li 1.05 Co 0.95 Ge 0.05 O 2.05 6. Li 1.05 Co 1.0 Ge 0.08 O 2.19 7. Li 1.05 Co 1.0 Ge 0.15 O 2.33 8. Li 1.05 Ni 1.0 Ge 0.03 O 2.09 9. Li 1.05 Ni 1.0 Ge 0.06 O 2.15 10. Li 1.00 Mn 2.0 Ge 0.03 O 4.06 11. Li 1.00 Mn 2.0 Ge 0.06 O 4.12
【0024】本発明に併せて用いることができる負極活
物質としては、リチウム金属、リチウム合金(Al、A
l−Mn(米国特許第4,820,599)、Al−M
g(特開昭57−98977)、Al−Sn(特開昭6
3−6,742)、Al−In、Al−Cd(特開平1
−144,573)などやリチウムイオンまたはリチウ
ム金属を吸蔵・放出できる焼成炭素質化合物(例えば、
特開昭58−209、864、同61−214,41
7、同62−88,269、同62−216,170、
同63−13,282、同63−24,555、同63
−121,247、 同63−121,257、同63−
155,568、同63−276,873、 同63−3
14,821、特開平1−204,361、同1−22
1,859、 同1−274,360など)があげられ
る。上記リチウム金属やリチウム合金の併用目的は、リ
チウムイオンを電池内で挿入させるためのものであり、
電池反応として、リチウム金属などの溶解・析出反応を
利用するものではない。As the negative electrode active material which can be used in combination with the present invention, lithium metal and lithium alloy (Al, A
1-Mn (US Pat. No. 4,820,599), Al-M
g (JP-A-57-98977), Al-Sn (JP-A-Sho 6)
3-6, 742), Al-In, Al-Cd (Japanese Unexamined Patent Publication No.
-144,573) or the like, or a calcined carbonaceous compound capable of inserting and extracting lithium ions or lithium metal (for example,
JP-A-58-209,864, 61-214,41
7, the same 62-88, 269, the same 62-216, 170,
63-13, 282, 63-24, 555, 63
-121,247, 63-121,257, 63-
155, 568, 63-276, 873, 63-3
14,821, JP-A-1-204,361, and 1-22.
1, 859, 1-259, 360, etc.). The purpose of the combined use of the lithium metal and lithium alloy is to insert lithium ions in the battery,
The battery reaction does not utilize the dissolution / precipitation reaction of lithium metal or the like.
【0025】電極合剤には、導電剤や結着剤やフィラー
などを添加することができる。導電剤は、構成された電
池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であ
れば何でもよい。通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒
鉛、土状黒鉛など)、人工黒鉛、カ−ボンブラック、ア
セチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金
属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀(特開昭63−1
48,554)など)粉、金属繊維あるいはポリフェニ
レン誘導体(特開昭59−20,971)などの導電性
材料を1種またはこれらの混合物として含ませることが
できる。黒鉛とアセチレンブラックの併用がとくに好ま
しい。その添加量は、特に限定されないが、1〜50重
量%が好ましく、特に2〜30重量%が好ましい。カー
ボンや黒鉛では、2〜15重量%が特に好ましい。A conductive agent, a binder, a filler and the like can be added to the electrode mixture. The conductive agent may be any electron-conductive material that does not cause a chemical change in the constructed battery. Usually, natural graphite (scaly graphite, flake graphite, earthy graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fibers and metals (copper, nickel, aluminum, silver (JP-A-63) -1
48, 554), powders, metal fibers, or polyphenylene derivatives (Japanese Patent Laid-Open No. 59-20971) can be included as one kind or a mixture thereof. The combined use of graphite and acetylene black is particularly preferred. The amount added is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight, and particularly preferably 2 to 30% by weight. For carbon and graphite, 2 to 15% by weight is particularly preferable.
【0026】結着剤には、通常、でんぷん、ポリビニル
アルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシ
プロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセル
ロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、
テトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエ
ンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ス
チレンブタジエンゴム、 ポリブタジエン、フッ素ゴム、
ポリエチレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂、ゴ
ム弾性を有するポリマーなどが1種またはこれらの混合
物として用いられる。また、多糖類のようにリチウムと
反応するような官能基を含む化合物を用いるときは、例
えば、イソシアネート基のような化合物を添加してその
官能基を失活させることが好ましい。その結着剤の添加
量は、特に限定されないが、1〜50重量%が好まし
く、特に2〜30重量%が好ましい。フィラーは、構成
された電池において、化学変化を起こさない繊維状材料
であれば何でも用いることができる。通常、ポリプロピ
レン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラ
ス、炭素などの繊維が用いられる。フィラーの添加量は
特に限定されないが、0〜30重量%が好ましい。The binder is usually starch, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinylpyrrolidone,
Tetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, polybutadiene, fluororubber,
Polysaccharides such as polyethylene oxide, thermoplastic resins, polymers having rubber elasticity and the like are used alone or as a mixture thereof. When a compound containing a functional group that reacts with lithium, such as a polysaccharide, is used, it is preferable to add a compound such as an isocyanate group to deactivate the functional group. The amount of the binder added is not particularly limited, but is preferably 1 to 50% by weight, and particularly preferably 2 to 30% by weight. As the filler, any fibrous material that does not cause a chemical change in the constructed battery can be used. Generally, olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, fibers such as glass and carbon are used. The amount of the filler added is not particularly limited, but is preferably 0 to 30% by weight.
【0027】電解質としては、有機溶媒として、プロピ
レンカ−ボネ−ト、エチレンカ−ボネ−ト、ブチレンカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、 γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジメチルスルフォキシド、1,3−ジオキソラン、
ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、
アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチ
ル、リン酸トリエステル(特開昭60−23,97
3)、トリメトキシメタン(特開昭61−4,17
0)、ジオキソラン誘導体(特開昭62−15,77
1、同62−22,372、同62−108,474)、
スルホラン(特開昭62−31,959)、3−メチル
−2−オキサゾリジノン(特開昭62−44,96
1)、プロピレンカ−ボネ−ト誘導体(特開昭62−2
90,069、同62−290,071)、テトラヒド
ロフラン誘導体(特開昭63−32,872)、ジエチ
ルエ−テル(特開昭63−62,166)、1,3−プ
ロパンサルトン(特開昭63−102,173)などの
非プロトン性有機溶媒の少なくとも1種以上を混合した
溶媒とその溶媒に溶けるリチウム塩、例えば、LiCl
O4 、LiBF6 、LiPF6 、LiCF3 SO3 、L
iCF 3 CO2 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiB
10Cl10(特開昭57−74,974)、低級脂肪族カ
ルボン酸リチウム(特開昭60−41,773)、Li
AlCl4 、LiCl、LiBr、LiI(特開昭60
−247,265)、クロロボランリチウム(特開昭6
1−165,957)、四フェニルホウ酸リチウム(特
開昭61−214,376)などの1種以上の塩から構
成されている。なかでも、プロピレンカ−ボネ−トある
いはエチレンカボートと1,2−ジメトキシエタンおよ
び/あるいはジエチルカーボネートの混合液にLiCF
3 SO3 ,LiClO4 、LiBF4 および/あるいは
LiPF6 を含む電解質が好ましい。これら電解質を電
池内に添加する量は、特に限定されないが、正極活物質
や負極活物質の量や電池のサイズによって必要量用いる
ことができる。溶媒の体積比率は、特に限定されない
が、プロピレンカ−ボネ−トあるいはエチレンカボート
対1,2−ジメトキシエタンおよび/あるいはジエチル
カーボネートの混合液の場合、0.4/0.6〜0.6
/0.4(1,2−ジメトキシエタンとジエチルカーボ
ネートを両用するときの混合比率は0.4/0.6〜
0.6/0.4)が好ましい。支持電解質の濃度は、特
に限定されないが、電解液1リットル当たり0.2〜3
モルが好ましい。As the electrolyte, propylene is used as an organic solvent.
Len carbonate, ethylene carbonate, butylene car
Carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate
, Γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane
Amine, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran
Amine, dimethyl sulfoxide, 1,3-dioxolane,
Formamide, dimethylformamide, dioxolane,
Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate
And phosphoric acid triester (JP-A-60-23,97)
3), trimethoxymethane (JP-A-61-4,17)
0), a dioxolane derivative (JP-A-62-15,77).
1, 62-222, 372, 62-108, 474),
Sulfolane (JP-A-62-31959), 3-methyl
-2-Oxazolidinone (JP-A-62-44,96)
1), a propylene carbonate derivative (JP-A-62-2)
90,069, 62-290,071), tetrahydr
Rofuran derivative (JP-A-63-32,872), diet
Luether (JP-A-63-62,166), 1,3-type
Such as LOPAN SALTON (JP-A-63-102,173)
Mixed with at least one aprotic organic solvent
Solvents and lithium salts that are soluble in the solvent, such as LiCl
OFour, LiBF6, LiPF6, LiCF3SO3, L
iCF 3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiB
TenClTen(JP-A-57-74,974), lower aliphatic carbs
Lithium rubonate (JP-A-60-41,773), Li
AlClFour, LiCl, LiBr, LiI (JP-A-60
247,265), lithium chloroborane (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-242242).
1-165,957), lithium tetraphenylborate (special
Consists of one or more salts such as Kai 61-214, 376)
Is made. Among them, there is propylene carbonate
And ethylene capote and 1,2-dimethoxyethane and
And / or LiCF in a mixture of diethyl carbonate
3SO3, LiClOFour, LiBFFourAnd / or
LiPF6An electrolyte containing is preferred. Charge these electrolytes
The amount added to the pond is not particularly limited, but the positive electrode active material
Use the required amount depending on the amount of negative electrode active material and battery size
be able to. The volume ratio of the solvent is not particularly limited
But propylene carbonate or ethylene carbonate
1,2-dimethoxyethane and / or diethyl
0.4 / 0.6-0.6 for carbonate mixture
/0.4 (1,2-dimethoxyethane and diethyl carbo
The mixing ratio when using both nates is 0.4 / 0.6-
0.6 / 0.4) is preferable. The concentration of supporting electrolyte is
But not limited to 0.2 to 3 per liter of electrolyte
Molar is preferred.
【0028】また、電解液の他に次の様な固体電解質も
用いることができる。固体電解質としては、無機固体電
解質と有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質に
は、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく
知られている。なかでも、Li3 N、LiI、Li5 N
I2 、Li3 N−LiI−LiOH、LiSiO4 、L
iSiO4 −LiI−LiOH(特開昭49−81,8
99)、xLi3 PO 4 −(1−x)Li4 SiO
4 (特開昭59−60,866)、Li2 SiS3(特
開昭60−501,731)、硫化リン化合物(特開昭
62−82,665)などが有効である。有機固体電解
質では、ポリエチレンオキサイド誘導体か該誘導体を含
むポリマ−(特開昭63−135,447)、ポリプロ
ピレンオキサイド誘導体か該誘導体を含むポリマ−、イ
オン解離基を含むポリマ−(特開昭62−254,30
2、同62−254,303、同63−193,95
4)、イオン解離基を含むポリマ−と上記非プロトン性
電解液の混合物(米国特許第4,792,504、同
4,830,939、特開昭62−22,375、同6
2−22,376、同63−22,375、同63−2
2,776、特開平1−95,117)、リン酸エステ
ルポリマ−(特開昭61−256,573)が有効であ
る。さらに、ポリアクリロニトリルを電解液に添加する
方法もある(特開昭62−278,774)。また、無
機と有機固体電解質を併用する方法(特開昭60−1,
768)も知られている。In addition to the electrolytic solution, the following solid electrolyte is also used.
Can be used. As the solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte is used.
It is divided into degrading and organic solid electrolyte. For inorganic solid electrolyte
Is often Li nitride, halide, oxyacid salt, etc.
Are known. Above all, Li3N, LiI, LiFiveN
I2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiOFour, L
iSiOFour-LiI-LiOH (JP-A-49-81,8
99), xLi3PO Four-(1-x) LiFourSiO
Four(JP-A-59-60,866), Li2SiS3(Special
KAISHO 60-501,731), phosphorus sulfide compounds
62-82, 665) and the like are effective. Organic solid electrolysis
In terms of quality, polyethylene oxide derivatives or those containing
Polymer (Japanese Patent Laid-Open No. 63-135,447), Polypro
A pyrene oxide derivative or a polymer containing the derivative,
Polymers containing an on-dissociative group (JP-A-62-254,30)
2, ibid. 62-254, 303, ibid. 63-193, 95
4), a polymer containing an ionic dissociative group and the above aprotic
Mixtures of electrolytes (US Pat. No. 4,792,504;
4,830,939, JP-A-62-22,375 and 6
2-22, 376, 63-2, 375, 63-2
2,776, JP-A-1-95,117), phosphate ester
Rupolymer (Japanese Patent Laid-Open No. 61-256,573) is effective.
It In addition, add polyacrylonitrile to the electrolyte
There is also a method (JP-A-62-278,774). Also, nothing
Of using a machine with an organic solid electrolyte (JP-A-60-1,
768) is also known.
【0029】セパレ−タ−としては、大きなイオン透過
度を持ち、所定の機械的強度を持ち、絶縁性の薄膜が用
いられる。耐有機溶剤性と疎水性からポリプレピレンな
どのオレフィン系ポリマーあるいはガラス繊維あるいは
ポリエチレンなどからつくられたシートや不織布が用い
られる。セパレーターの孔径は、一般に電池用として用
いられる範囲が用いられる。例えば、0.01〜10μ
mが用いられる。セパレターの厚みは、一般に電池用の
範囲で用いられる。例えば、5〜300μmが用いられ
る。As the separator, an insulating thin film having a large ion permeability and a predetermined mechanical strength is used. A sheet or non-woven fabric made of olefin polymer such as polypropylene or glass fiber or polyethylene is used because of its resistance to organic solvent and hydrophobicity. The pore size of the separator is in the range generally used for batteries. For example, 0.01 to 10 μ
m is used. The thickness of the separator is generally within the range for batteries. For example, 5 to 300 μm is used.
【0030】また、放電や充放電特性を改良する目的
で、以下で示す化合物を電解質に添加することが知られ
ている。例えば、ピリジン(特開昭49−108,52
5)、トリエチルフォスファイト(特開昭47−4,3
76)、トリエタノ−ルアミン(特開昭52−72,4
25)、環状エ−テル(特開昭57−152,68
4)、エチレンジアミン(特開昭58−87,77
7)、n−グライム(特開昭58−87,778)、ヘ
キサリン酸トリアミド(特開昭58−87,779)、
ニトロベンゼン誘導体(特開昭58−214,28
1)、硫黄(特開昭59−8,280)、キノンイミン
染料(特開昭59−68,184)、N−置換オキサゾ
リジノンとN,N’−置換イミダゾリジノン(特開昭5
9−154,778)、エチレングリコ−ルジアルキル
エ−テル(特開昭59−205,167)、四級アンモ
ニウム塩(特開昭60−30,065)、ポリエチレン
グリコ−ル(特開昭60−41,773)、ピロ−ル
(特開昭60−79,677)、2−メトキシエタノ−
ル(特開昭60−89,075)、AlCl3 (特開昭
61−88,466)、導電性ポリマ−電極活物質のモ
ノマ−(特開昭61−161,673)、トリエチレン
ホスホルアミド(特開昭61−208,758)、トリ
アルキルホスフィン(特開昭62−80,976)、モ
ルフォリン(特開昭62−80,977)、カルボニル
基を持つアリ−ル化合物(特開昭62−86,67
3)、ヘキサメチルホスホリックトリアミドと4−アル
キルモルフォリン(特開昭62−217,575)、二
環性の三級アミン(特開昭62−217,578)、オ
イル(特開昭62−287,580)、四級ホスホニウ
ム塩(特開昭63−121,268)、三級スルホニウ
ム塩(特開昭63−121,269)などが挙げられ
る。It is also known to add the following compounds to the electrolyte for the purpose of improving discharge and charge / discharge characteristics. For example, pyridine (JP-A-49-108,52)
5), triethylphosphite (JP-A-47-4,3)
76), triethanolamine (JP-A-52-72,4).
25), cyclic ether (JP-A-57-152,68)
4), ethylenediamine (JP-A-58-87,77)
7), n-glyme (JP-A-58-87,778), hexaphosphoric acid triamide (JP-A-58-87,779),
Nitrobenzene derivative (JP-A-58-214, 28)
1), sulfur (JP-A-59-8,280), quinoneimine dye (JP-A-59-68,184), N-substituted oxazolidinone and N, N'-substituted imidazolidinone (JP-A-5-280).
9-154,778), ethylene glycol dialkyl ether (JP-A-59-205,167), quaternary ammonium salt (JP-A-60-30,065), polyethylene glycol (JP-A-60-41). , 773), pyrrole (JP-A-60-79,677), 2-methoxyethanol-
(JP-A-60-89,075), AlCl3 (JP-A-61-88,466), conductive polymer-monomer of electrode active material (JP-A-61-161,673), triethylenephosphoramide. (JP 61-208,758), trialkylphosphine (JP 62-80,976), morpholine (JP 62-80,977), aryl compound having a carbonyl group (JP 62-86, 67
3), hexamethylphosphoric triamide and 4-alkylmorpholine (JP 62-217,575), bicyclic tertiary amine (JP 62-217,578), oil (JP 62 -287,580), a quaternary phosphonium salt (JP-A-63-121268), a tertiary sulfonium salt (JP-A-63-121269), and the like.
【0031】また、電解液を不燃性にするために含ハロ
ゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化塩化エチレンを
電解液に含ませることができる。(特開昭48−36,
632) また、高温保存に適性をもたせるために電解
液に炭酸ガスを含ませることができる。(特開昭59−
134,567)Further, in order to make the electrolytic solution nonflammable, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride chloride can be contained in the electrolytic solution. (JP-A-48-36,
632) Further, carbon dioxide gas can be included in the electrolytic solution in order to have suitability for high temperature storage. (JP-A-59-
134,567)
【0032】また、正極や負極の合剤には電解液あるい
は電解質を含ませることができる。例えば、前記イオン
導電性ポリマ−やニトロメタン(特開昭48−36,6
33)、電解液(特開昭57−124,870)を含ま
せる方法が知られている。The mixture of the positive electrode and the negative electrode may contain an electrolytic solution or an electrolyte. For example, the ion conductive polymer or nitromethane (Japanese Patent Laid-Open No. 48-36,6).
33), a method of adding an electrolytic solution (JP-A-57-124,870) is known.
【0033】また、正極活物質の表面を改質することが
できる。例えば、金属酸化物の表面をエステル化剤によ
り処理(特開昭55−163,779)したり、キレ−
ト化剤で処理(特開昭55−163,780)、導電性
高分子(特開昭58−163,188、同59−14,
274)、ポリエチレンオキサイドなど(特開昭60−
97,561)により処理することが挙げられる。ま
た、負極活物質の表面を改質することもできる。例え
ば、イオン導電性ポリマ−やポリアセチレン層を設ける
(特開昭58−111,276)、あるいはLiCl
(特開昭58−142,771)などにより処理するこ
とが挙げられる。Further, the surface of the positive electrode active material can be modified. For example, the surface of the metal oxide may be treated with an esterifying agent (JP-A-55-163,779),
Treatment with a photocatalyst (JP-A-55-163,780), conductive polymers (JP-A-58-163,188, 59-14).
274), polyethylene oxide, etc. (JP-A-60-
97, 561). Also, the surface of the negative electrode active material can be modified. For example, an ion conductive polymer or polyacetylene layer is provided (JP-A-58-111276), or LiCl
(JP-A-58-142,771) and the like.
【0034】電極活物質の集電体としては、構成された
電池において化学変化を起こさない電子伝導体であれば
何でもよい。例えば、正極には、材料としてステンレス
鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、焼成炭素などの
他に、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、
ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの、負極に
は、材料としてステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、
アルミニウム、焼成炭素などの他に、銅やステンレス鋼
の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理
させたもの)、Al−Cd合金などが用いられる。これ
らの材料の表面を酸化することも用いられる。形状は、
フォイルの他、フィルム、シート、ネット、パンチされ
たもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体な
どが用いられる。厚みは、特に限定されないが、1〜5
00μmのものが用いられる。The collector of the electrode active material may be any electron conductor as long as it does not undergo a chemical change in the constructed battery. For example, for the positive electrode, in addition to stainless steel, nickel, aluminum, titanium, calcined carbon, etc. as the material, carbon on the surface of aluminum or stainless steel,
Those treated with nickel, titanium or silver, and the negative electrode are made of stainless steel, nickel, copper, titanium,
In addition to aluminum and calcined carbon, copper, stainless steel whose surface is treated with carbon, nickel, titanium, or silver), an Al-Cd alloy, or the like is used. It is also used to oxidize the surface of these materials. The shape is
In addition to the foil, a film, a sheet, a net, a punched product, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group and the like are used. The thickness is not particularly limited, but is 1 to 5
Those having a diameter of 00 μm are used.
【0035】電池の形状はコイン、ボタン、シ−ト、シ
リンダ−、角などいずれにも適用できる。コインやボタ
ンでは、正極活物質や負極活物質の合剤はペレットの形
状にプレスされて用いられる。そのペレットの厚みや直
径は電池の大きさにより決められる。また、シ−ト、シ
リンダ−、角では、正極活物質や負極活物質の合剤は、
集電体の上にコート、乾燥、脱水、プレスされて用いら
れる。そのコート厚み、長さや巾は、電池の大きさによ
り決められるが、コートの厚みは、ドライ後の圧縮され
た状態で、1〜2000μmが特に好ましい。ペレット
やシートの乾燥または脱水方法としては、一般に用いら
れている方法で良いが、特に真空、赤外線、遠赤外線、
電子線、低湿風などを単独あるいは組み合わせて実施す
ることができる。温度は、80〜350℃が好ましい。
特に、100〜250℃が好ましい。ペレットやシート
のプレス法は、一般に用いられる方法で良いが、特に、
金型プレス法やカレンダープレス法が好ましい。プレス
圧は、特に限定されないが0.2〜3t/cm2 が好まし
い。カレンダープレス法のプレス速度は、1〜50m/
minが好ましい。プレス温度は、室温〜200℃が好
ましい。該合剤シ−トは、巻いたり、折ったりして缶に
挿入し、缶とシートを電気的に接続し、電解液を注入
し、封口板を用いて電池缶を形成する。このとき、安全
弁を封口板として用いることができる。缶やリード板
は、電気伝導性をもつ金属や合金を用いることができ
る。例えば、鉄、ニッケル、チタン、クロム、モリブデ
ン、銅、アルミニウムなどの金属またはそれらの合金が
用いられる。封口用シール剤は、アスファルトなどの従
来から知られている化合物や混合物を用いることができ
る。The shape of the battery can be any of coins, buttons, sheets, cylinders, corners and the like. In coins and buttons, the mixture of the positive electrode active material and the negative electrode active material is used after being pressed into a pellet shape. The thickness and diameter of the pellet are determined by the size of the battery. In the sheets, cylinders, and corners, the mixture of the positive electrode active material and the negative electrode active material is
It is used after being coated, dried, dehydrated and pressed on the current collector. The coat thickness, length and width are determined by the size of the battery, but the coat thickness in the compressed state after drying is particularly preferably 1 to 2000 μm. As a method for drying or dehydrating the pellets or sheets, a commonly used method may be used, but in particular vacuum, infrared rays, far infrared rays,
Electron beams, low-humidity air, etc. can be used alone or in combination. The temperature is preferably 80 to 350 ° C.
Particularly, 100 to 250 ° C. is preferable. The pellet or sheet pressing method may be a generally used method, but in particular,
A die pressing method and a calendar pressing method are preferable. The pressing pressure is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 3 t / cm 2 . The press speed of the calendar press method is 1 to 50 m /
min is preferred. The pressing temperature is preferably room temperature to 200 ° C. The mixture sheet is rolled or folded and inserted into a can, the can and the sheet are electrically connected, an electrolytic solution is injected, and a sealing plate is used to form a battery can. At this time, the safety valve can be used as a sealing plate. For the can and the lead plate, a metal or alloy having electrical conductivity can be used. For example, metals such as iron, nickel, titanium, chromium, molybdenum, copper and aluminum or alloys thereof are used. As the sealing agent for sealing, a conventionally known compound or mixture such as asphalt can be used.
【0036】[0036]
【実施例】以下に実施例をあげ、本発明をさらに詳しく
説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発明は実施
例に限定されるものではない。The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the examples as long as the gist of the invention is not exceeded.
【0037】 実施例1(電極合剤、コイン電池の作製と充放電試験) 正極材料は、正極活物質を102重量%、導電剤として
鱗片状黒鉛を12重量%、結着剤として、テトラフルオ
ロエチレンを6重量%の混合比で混合して調製した正極
合剤を圧縮成形して正極ペレット(13mmΦ、0.0
6g)を作製し、これをドライボックス(露点−40〜
−70℃の乾燥空気)中で遠赤外線ヒータ−上で2時間
以上充分脱水乾燥して用いた。負極材料には、リチウム
/アルミニウム合金(厚さ0.7mm,15mmΦ,
0.066g)を用いた。集電体には80μm厚のSU
S316のネットを用い、これをコイン電池用の正・負
極缶にそれぞれ溶接した。電解質として1mol/リッ
トル LiPF6 を含むエチレンカ−ボネ−トとジエチ
レンカーボネートの等容量混合液を250μl用い、こ
れを微孔性のポリプロピレンシートとポリプロピレン不
織布からなるセパレ−タ−に含浸させた。集電体上に正
極、負極材料をセットし、正極と負極の間にセパレ−タ
−を挿入して、ドライボックス中でかしめ機を使って正
極、負極缶を結合し、コイン型リチウムイオン電池を作
製した。このリチウムイオン電池を用い、1.0mA/
cm2 の定電流密度にて、充放電試験を行なった。試験は
すべて充電から開始した。充放電のサイクル性は、充電
のカットオフ電圧を4.5V、放電のカットオフ電圧を
3.0Vとして、4.5V−3.0V間をサイクルさせ
て評価した。Example 1 (Production of electrode mixture, coin battery and charge / discharge test) The positive electrode material was 102% by weight of the positive electrode active material, 12% by weight of flake graphite as a conductive agent, and tetrafluorocarbon as a binder. A positive electrode mixture prepared by mixing ethylene at a mixing ratio of 6% by weight was compression-molded to form a positive electrode pellet (13 mmΦ, 0.0
6 g) was prepared, and this was put in a dry box (dew point -40 to 40).
It was used after being thoroughly dehydrated and dried for 2 hours or more on a far-infrared heater in (-70 ° C dry air). The negative electrode material is a lithium / aluminum alloy (thickness 0.7 mm, 15 mmΦ,
0.066 g) was used. 80 μm thick SU for the current collector
Using the net of S316, this was welded to positive and negative electrode cans for coin batteries, respectively. As an electrolyte, 250 μl of an equal volume mixture of ethylene carbonate containing 1 mol / liter LiPF 6 and diethylene carbonate was used, and this was impregnated into a separator made of a microporous polypropylene sheet and a polypropylene nonwoven fabric. Coin type lithium ion battery with positive and negative electrode materials set on the current collector, a separator inserted between the positive and negative electrodes, and the positive and negative electrode cans joined together using a caulking machine in a dry box. Was produced. Using this lithium-ion battery, 1.0 mA /
A charge / discharge test was performed at a constant current density of cm 2 . All tests started with charging. The charge / discharge cycle property was evaluated by setting a charge cutoff voltage of 4.5 V and a discharge cutoff voltage of 3.0 V, and cycling between 4.5 V and 3.0 V.
【0038】(活物質の調製)比較サンプル1 炭酸リ
チウムと炭酸コバルトをリチウムとコバルトの原子比が
1.2:1.0になるように混合し、空気中、800℃
で10時間焼成後、3℃/minで冷却し、Li1.2 C
oO2.1 を得た。比較サンプルを上記の方法で正極ペレ
ットとしてコイン型電池に組みこみ、充放電試験を実施
した。本発明のサンプルおよびGe含量の異なる比較サ
ンプルとして、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、二酸化
ゲルマニウム(GeO2 )とをリチウム:コバルト:ゲ
ルマニウムの3元素の原子比が下記の組成比となるよう
に自動乳鉢で混合し、空気中、800℃で10時間焼成
したのち後、3℃/minで冷却して、Geを含む正極
用の複合酸化物を合成した。(Preparation of Active Material) Comparative Sample 1 Lithium carbonate and cobalt carbonate were mixed so that the atomic ratio of lithium and cobalt was 1.2: 1.0, and the mixture was heated to 800 ° C. in air.
After baking at 10 ° C for 10 hours, cooling at 3 ° C / min, Li 1.2 C
I got oO 2.1 . The comparative sample was assembled into a coin-type battery as a positive electrode pellet by the above method, and a charge / discharge test was carried out. As samples of the present invention and comparative samples having different Ge contents, lithium carbonate, sodium carbonate, and germanium dioxide (GeO 2 ) were mixed in an automatic mortar so that the atomic ratio of the three elements lithium: cobalt: germanium would be the following composition ratio. After mixing and firing in air at 800 ° C. for 10 hours, the mixture was cooled at 3 ° C./min to synthesize a Ge-containing composite oxide for a positive electrode.
【0039】正極活物質組成 比較1 Li1.2 Co1.0 O2.1 本発明1 Li1.05Co1.0 Ge0.03O2.09 本発明2 Li1.1 Co1.0 Ge0.03O2.11 本発明3 Li0.95Co1.0 Ge0.03O2.04 本発明4 Li1.05Co0.95Ge0.03O2.00 本発明5 Li1.05Co0.95Ge0.05O2.05 本発明6 Li1.05Co1.0 Ge0.08O2.19 本発明7 Li1.05Co1.0 Ge0.15O2.33 比較2 Li1.05Co1.0 Ge0.25O2.53 比較3 Li1.05Co1.0 Ge0.30O2.63 以上のサンプルの充放電特性とサイクル性能を評価した
結果を、表1に整理した。ここで合成活物質の組成はI
CPをもとに算出した。この結果から明らかなように、
LiCoO2 の組成の活物質に、Geを添加したサンプ
ルでは放電電位が向上しかつ放電電位のサイクル性(容
量維持率)が向上することで、充放電性能が改善された
ことがわかる。性能改善に好ましいGeの添加量は3〜
5モル%の領域であり、比較2、3に示すようにGe添
加量が20%を越える範囲では、電池容量の低下を来た
すために、本発明の目的を満足できない。Composition of Positive Electrode Active Material Comparison 1 Li 1.2 Co 1.0 O 2.1 Invention 1 Li 1.05 Co 1.0 Ge 0.03 O 2.09 Invention 2 Li 1.1 Co 1.0 Ge 0.03 O 2.11 Invention 3 Li 0.95 Co 1.0 Ge 0.03 O 2.04 Invention 4 Li 1.05 Co 0.95 Ge 0.03 O 2.00 Invention 5 Li 1.05 Co 0.95 Ge 0.05 O 2.05 Invention 6 Li 1.05 Co 1.0 Ge 0.08 O 2.19 Invention 7 Li 1.05 Co 1.0 Ge 0.15 O 2.33 Comparison 2 Li 1.05 Co 1.0 Ge 0.25 O 2.53 Comparison 3 Li 1.05 Co 1.0 Ge 0.30 O 2.63 Table 1 summarizes the results of evaluation of charge / discharge characteristics and cycle performance of the above samples. Here, the composition of the synthetic active material is I
Calculated based on CP. As is clear from this result,
It can be seen that in the sample in which Ge is added to the active material having the composition of LiCoO 2, the discharge potential is improved and the cycle property (capacity retention rate) of the discharge potential is improved, so that the charge / discharge performance is improved. The preferable addition amount of Ge for performance improvement is 3 to
It is in the region of 5 mol%, and as shown in Comparative Examples 2 and 3, in the range where the Ge addition amount exceeds 20%, the battery capacity decreases, and the object of the present invention cannot be satisfied.
【0040】 実施例2(複合遷移金属酸化物の負極との併用) 実施例−1で用いた負極材料(Li/Al)に替えて、
リチウム含有遷移金属化合物として、LiCoVO4 を
82重量%、導電剤として鱗片状黒鉛を12重量%、結
着剤としてポリフッ化ビニリデンを6重量%の混合比で
混合した合剤を圧縮成型した負極ペレット(13mm
Φ,0.060g)をドライボックス中遠赤線ヒ−タ−
にて十分乾燥させたものを、共通の負極として用いた以
外は、実施例1と同様にしてコインセルを作製し、それ
らの充放電性能とサイクル性を評価した。Example 2 (Combination of Composite Transition Metal Oxide with Negative Electrode) Instead of the negative electrode material (Li / Al) used in Example-1,
82% by weight of LiCoVO 4 as a lithium-containing transition metal compound, 12% by weight of scaly graphite as a conductive agent, and 6% by weight of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed in a mixture ratio, and a negative electrode pellet was compression-molded. (13 mm
Φ, 0.060g) in the dry box middle far-red line heater
A coin cell was produced in the same manner as in Example 1 except that the one sufficiently dried in 1. was used as a common negative electrode, and the charge / discharge performance and cycleability thereof were evaluated.
【0041】その結果、全体として放電容量のサイクル
性はLi/Alを負極に用いた場合に劣るものの、Ge
の添加効果については表1の結果と同様なサイクル性改
善(電位と容量の安定化)の傾向が比較サンプルに対し
て得られ、本発明の組成による正極活物質の優位性が確
認された。As a result, although the cycleability of the discharge capacity as a whole is inferior to the case where Li / Al is used for the negative electrode, Ge
Regarding the effect of addition of the above, the same tendency of cycle property improvement (stabilization of potential and capacity) as the result of Table 1 was obtained for the comparative sample, and the superiority of the positive electrode active material by the composition of the present invention was confirmed.
【0042】実施例3 実施例1で合成に用いた炭酸コ
バルトに替えて、二酸化マンガンあるいは炭酸ニッケル
を合成原料に用いて、500℃〜900℃、6〜10時
間の焼成条件下で下記の組成による複合酸化物の各種を
調製した。 正極活物質組成 比較4 Li1.05Ni1.0 O2.02 比較5 Li1.05Mn2.0 O4.02 本発明8 Li1.05Ni1.0 Ge0.03O2.09 本発明9 Li1.05Ni1.0 Ge0.06O2.15 本発明10 Li1.00Mn2.0 Ge0.03O4.06 本発明11 Li1.00Mn2.0 Ge0.06O4.12 Example 3 Manganese dioxide or nickel carbonate was used as a synthetic raw material in place of the cobalt carbonate used in the synthesis in Example 1, and the following composition was obtained under firing conditions of 500 ° C. to 900 ° C. for 6 to 10 hours. Various composite oxides according to Positive Electrode Active Material Composition Comparison 4 Li 1.05 Ni 1.0 O 2.02 Comparison 5 Li 1.05 Mn 2.0 O 4.02 Invention 8 Li 1.05 Ni 1.0 Ge 0.03 O 2.09 Invention 9 Li 1.05 Ni 1.0 Ge 0.06 O 2.15 Invention 10 Li 1.00 Mn 2.0 Ge 0.03 O 4.06 Invention 11 Li 1.00 Mn 2.0 Ge 0.06 O 4.12
【0043】上記の活物質のペレットを正極とし、実施
例−1と同様にして負極にLi/Alを用いて作ったコ
イン電池の充放電特性を評価した。その結果、比較サン
プル4,5はCoを遷移金属とする上記の比較サンプル
1に対して低い初期放電容量を与えたものの、Geを用
いる本発明のサンプル8〜11では比較サンプル4、5
に対していずれもサイクル性の向上が、特に放電容量の
安定化において、確認された。The pellets of the above active material were used as the positive electrode, and the charge / discharge characteristics of the coin battery prepared by using Li / Al for the negative electrode in the same manner as in Example 1 were evaluated. As a result, the comparative samples 4 and 5 gave a low initial discharge capacity to the comparative sample 1 having Co as a transition metal, but the comparative samples 4 and 5 of the present invention samples 8 to 11 using Ge.
On the other hand, in all cases, the improvement of the cycle property was confirmed especially in the stabilization of the discharge capacity.
【0044】 表1 放電容量 放電平均電圧 50サイクル後 50サイクル後の mAh V vs.Li/Al の容量維持率(%) 電位維持率(%) 比較1 9.0 3.90 67.7 96.0 本発明1 9.0 4.02 75.0 99.2 本発明2 8.9 4.01 72.0 99.0 本発明3 9.0 4.02 75.0 99.0 本発明4 8.8 4.02 74.0 99.2 本発明5 8.2 4.00 75.0 97.0 本発明6 8.0 3.95 72.0 97.0 比較2 6.8 3.90 70.0 96.5 比較3 6.5 3.90 71.0 96.5Table 1 Discharge capacity Average discharge voltage After 50 cycles After 50 cycles mAh V vs. Li / Al capacity retention rate (%) Potential retention rate (%) Comparison 1 9.0 3.90 67.7 96. 0 Present invention 1 9.0 4.02 75.0 99.2 Present invention 2 8.9 4.01 72.0 99.0 Present invention 3 9.0 4.02 75.0 99.0 Present invention 48 4.8 4.02 74.0 99.2 Invention 5 8.2 4.00 75.0 97.0 Invention 6 8.0 3.95 72.0 97.0 Comparison 2 6.8 3.90 70 .0 96.5 Comparison 3 6.5 3.90 71.0 96.5
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明の正極活物質を用いることによ
り、充放電サイクル特性が改良された非水電池を得るこ
とができた。By using the positive electrode active material of the present invention, a non-aqueous battery having improved charge / discharge cycle characteristics can be obtained.
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成5年10月22日[Submission date] October 22, 1993
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0008[Correction target item name] 0008
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0008】また、正極中の活物質の比表面積は0.1
m2/gより大きく25m2/g以下であることが好まし
く、さらに好ましくは0.1m2/gより大きく5m2/g
以下であり、特に好ましくは0.1m2/gより大きく3
m2/g以下である。The specific surface area of the active material in the positive electrode is 0.1.
Preferably m 2 / g or less larger than 25 m 2 / g, more preferably greater than 0.1m 2 / g 5m 2 / g
Or less, particularly preferably greater than 0.1 m 2 / g and 3
m 2 / g or less.
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0045[Name of item to be corrected] 0045
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0045】[0045]
【発明の効果】本発明の正極活物質を用いることによ
り、充放電サイクル特性が改良された非水電解質二次電
池を得ることができた。By using the positive electrode active material of the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery having improved charge / discharge cycle characteristics can be obtained.
Claims (6)
電池において、正極として化学式、Lix My Gez O
p (MはCo,Mn,Niから選ばれる1種以上の遷移
金属元素、0.9≦x≦1.3、0.8≦y≦2.0、
0.01≦z≦0.2、2.0≦p≦4.5)で示され
る複合酸化物を活物質とすることを特徴とするリチウム
イオン型非水電解質二次電池。1. A non-aqueous battery comprising a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte, wherein the positive electrode has the chemical formula Lix My Ge O.
p (M is one or more transition metal elements selected from Co, Mn, and Ni, 0.9 ≦ x ≦ 1.3, 0.8 ≦ y ≦ 2.0,
0.01 ≦ z ≦ 0.2, 2.0 ≦ p ≦ 4.5) as the active material, a lithium ion type non-aqueous electrolyte secondary battery.
り、0.9≦x≦1.3、0.8≦y≦1.0、0.0
1≦z≦0.2、2.0≦p≦2.2、であることを特
徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池2. In the chemical formula of the composite oxide, M is Co, and 0.9 ≦ x ≦ 1.3, 0.8 ≦ y ≦ 1.0, 0.0
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein 1 ≦ z ≦ 0.2 and 2.0 ≦ p ≦ 2.2.
2.5μm以下であることを特徴とする請求項1に記載
の非水電解質二次電池3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the composite oxide active material of the positive electrode has an average particle size of 2.5 μm or less.
化物を活物質として用いることを特徴とする請求項1に
記載の非水電解質二次電池4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein a composite oxide containing Li, Co, V is used as an active material for the negative electrode.
物質を用いることを特徴とする請求項1に記載の非水電
解質二次電池5. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein an active material containing a carbonaceous material as a main component is used as the negative electrode.
エチレンカ−ボネ−ト、ジエチルカ−ボネ−ト、プロピ
オン酸メチルから選ばれる溶媒の混合物と支持塩からな
ることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電
池6. The non-aqueous electrolyte is propylene carbonate,
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, comprising a mixture of a solvent selected from ethylene carbonate, diethyl carbonate, and methyl propionate and a supporting salt.
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