JPH07296850A - 非水電解液リチウム二次電池 - Google Patents

非水電解液リチウム二次電池

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JPH07296850A
JPH07296850A JP6091296A JP9129694A JPH07296850A JP H07296850 A JPH07296850 A JP H07296850A JP 6091296 A JP6091296 A JP 6091296A JP 9129694 A JP9129694 A JP 9129694A JP H07296850 A JPH07296850 A JP H07296850A
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JP
Japan
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secondary battery
active material
negative electrode
positive
negative
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Application number
JP6091296A
Other languages
English (en)
Inventor
Emi Asaka
えみ 浅香
Tatsuo Mori
辰男 森
Koichi Chikayama
浩一 近山
Nobuharu Koshiba
信晴 小柴
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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】 【目的】 充放電サイクル寿命特性や高温保存特性に優
れた非水電解液リチウム二次電池を提供するものであ
る。 【構成】 Li2MnO3、またはLiMnO2を活物質
として用いた正極4と、リチウムを吸蔵したNb25
活物質として用いた負極5とからなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、正、負極に遷移金属酸
化物を用いる非水電解液リチウム二次電池に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】非水電解液リチウム二次電池の正極活物
質としては、五酸化バナジウムやマンガン酸化物、コバ
ルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガンスピネ
ルなど、数多くの物質が検討されており、電池として適
当な充放電サイクル寿命、電圧、容量が得られ、実用段
階に入っているものもある。
【0003】一方、負極としてはリチウム金属やリチウ
ム合金が検討されている。しかしながら、これらの負極
を用いた場合には、負極板上にリチウムがデンドライト
状に析出したり微細化することによって寿命が著しく短
縮される傾向にあった。その後、リチウムを吸蔵・放出
する炭素材料を用いた負極が登場し、電池の充放電サイ
クル特性が大幅に向上している。
【0004】これに対して特開平02−49364号公
報には負極に遷移金属酸化物を用いる試みがなされてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電池では充放電サイクル寿命特性、高温保存特性が充分
ではなかった。
【0006】本発明は、このような課題を解決するもの
であり、正、負極に遷移金属酸化物を用いる非水電解液
リチウム二次電池において、充放電サイクル寿命特性等
を向上させることができる組み合わせの正、負極を提供
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解液二次
電池は、Li2MnO3、またはLiMnO2を活物質と
して用いた正極と、リチウムを吸蔵したNb25を活物
質として用いた負極とを組み合わせたものである。
【0008】
【作用】Li2MnO3は二酸化マンガンとリチウム塩と
の混合物を加熱処理することにより得ることができ、リ
チウム基準で3V級の電圧を有し、1molあたり0.
3〜1.0電子の容量を得ることができ、充放電時の可
逆性に優れ、安価に製造できることが特徴である。また
負極に用いるNb25はリチウム基準で1.5V前後の
電位を有し、理論的には1mol当たり2電子相当の容
量を得ることができる。したがって、このLi2MnO3
を用いた正極とNb25を用いた負極を組み合わせるこ
とにより、1.5V前後の電圧を得ることになる。
【0009】負極に用いるNb25にはTT型やT型、
H型などの結晶があるが、好ましくは900℃以上の熱
処理で得られるH型が良い。
【0010】また、電解液としてはプロピレンカーボネ
ート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレ
ンカーボネート(BC)などの高粘度溶媒に、1,2−
ジメトキシエタン(DME)、1,2−ジエトキシエタ
ン(DEE)、ジエチルカーボネート(DEC)などの
低粘度溶媒を混合した混合溶媒に、溶質としてLiCl
4、LiBF4、LiCF3SO3、LiPF6、LiN
(CF3SO22などを溶解して用いると良い。
【0011】電池特性には充放電特性のほか、保存特性
や耐過充電特性、耐過放電特性などがあるが、これらを
考慮して電解液を選定する必要がある。充放電特性や保
存特性の向上のためには、LiPF6やLiN(CF3
22を溶質として用いると良い。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照にしなが
ら説明する。
【0013】(実施例1)二酸化マンガンと水酸化リチ
ウムを1:2のモル比で混合した後、空気中にて400
℃で15時間加熱処理することによって、Li2MnO3
を得た。 得られたLi2MnO3の活物質粉末と、導電
剤としてカーボンブラック、結着剤としてフッ素樹脂デ
ィスパージョンを88:6:6の重量比で混合して正極
合剤とし、この正極合剤を2ton/cm2で直径16
mmのペレットに加圧成型した後、水分1%以下のドラ
イ雰囲気中、250℃で24時間乾燥して正極とした。
【0014】負極は水酸化ニオブNb(OH)5を90
0℃で6時間加熱処理し、結晶構造がH型のNb25
末を得た。得られたNb25粉末に、導電剤としてカー
ボンブラック、結着剤としてフッ素樹脂ディスパージョ
ンを85:8:7の重量比で混合して負極合剤とし、こ
の負極合剤を2ton/cm2で直径16mmのペレッ
トに加圧成型した後、水分1%以下のドライ雰囲気中、
250℃で乾燥して負極とした。
【0015】図1に前記正極と負極を用いて組み立てた
コイン型リチウム二次電池の断面図を示す。1,2はそ
れぞれステンレス鋼製の正,負極のケースであり、3は
ポリプロピレン製の絶縁パッキングである。4はLi2
MnO3からなる正極であり、5はリチウムを吸蔵させ
たNb25からなる負極である。リチウム金属を負極ケ
ースにあらかじめ圧着し、ついで前記負極を接触させて
電解液を注入するとリチウムがNb25と反応し、リチ
ウムがNb25に吸蔵される。6はポリプロピレン製の
不織布からなるセパレータである。電解液はプロピレン
カーボネートと1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒に
LiClO4、LiBF4、LiCF3SO3、LiP
6、LiN(CF3SO22の各溶質を溶解したものを
用いた。電池寸法は、直径20.0mm、厚さ2.0m
mであった。
【0016】このようにして本発明の電池A、B、C、
D、Eを得た。 (実施例2)オキシ水酸化マンガン(γ−MnOOH)
と水酸化リチウムを1:1のモル比で混合した後、窒素
気流中で450℃15時間加熱処理することによってL
iMnOを得た。得られたLiMnO2の活物質粉末
と、導電剤としてカーボンブラック、結着剤としてフッ
素樹脂ディスパージョンを88:6:6の重量比で混合
して正極合剤とし、この正極合剤を2ton/cm2
直径16mmのペレットに加圧成型した後水分1%以下
のドライ雰囲気中250℃で24時間乾燥して正極とし
た。
【0017】負極及び電池構成は実施例1と同様とし
た。また、電解液も同様とし、溶質としてLiCl
4、LiBF4、LiCF3SO3、LiPF6、LiN
(CF3SO22を用いたものをそれぞれ本発明の電池
F、G、H、I、Jとした。
【0018】実施例1の結果について図2、3、4に示
す。図2は電流2mAでの放電特性であるが、電圧変化
は2Vから1Vの範囲で20mAhの容量が得られ、そ
の中でも電池A、D、Eが特に良好であった。
【0019】図3は電流2mAで電圧2.4Vから1V
の間で充放電させたときの充放電サイクル寿命特性であ
る。図3に示したように、電池A、D、Eは100サイ
クル以上の寿命を示した。
【0020】図4は放電特性及び充放電サイクル特性の
良好であった電池A、D、Eについて、60℃の高温雰
囲気下で20日間保存した後、室温中で電流2mAで電
圧2.4Vまで充電し、電流2mAで電圧1Vまで放電
したときの放電特性を示す。電池E、Dは充電による容
量回復性が高く、特に電池Eが高かった。一方、電池A
は劣化が大きかった。これらの結果から放電特性、充放
電サイクル特性及び高温保存特性のすべてに良好なもの
は溶質としてLiN(CF3SO22、またはLiPF6
を用いたものであり、特にLiN(CF3SO22を用
いたものが優れていた。
【0021】次に、実施例2の結果について図5、6、
7に示す。図5は電流2mAでの放電特性であるが、電
圧変化は2Vから1Vの範囲で20mAhの容量が得ら
れ、電池F、I、Jが特に良好であった。
【0022】図6は電流2mAで電圧2.4Vから1V
の間で充放電させたときの充放電サイクル寿命特性であ
る。
【0023】図7は放電特性及び充放電サイクル特性の
良好であった電池F、I、Jについて、60℃の高温雰
囲気下で20日間保存した後、室温中で電流2mAで電
圧2.4Vまで充電し、電流2mAで電圧1Vまで放電
したときの放電特性を示す。電池I、Jは充電による容
量回復性が高く、特に電池Jが高かった。一方、電池F
は劣化が大きかった。これらの結果から放電特性、充放
電サイクル特性及び高温保存特性のすべてに良好なもの
は溶質としてLiN(CF3SO22、またはLiPF6
を用いたものであり、特にLiN(CF3SO22を用
いたものが優れていた。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明の非水電解液二次
電池は、Li2MnO3、またはLiMnO2を活物質と
して用いた正極と、リチウムを吸蔵したNb25を活物
質として用いた負極とからなり、特にLiPF6、また
はLiN(CF3SO22を溶質とする非水電解液を用
いたものは、放電特性、充放電サイクル寿命特性および
高温保存特性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコイン型リチウム二次電池の断面図
【図2】正極活物質にLi2MnO3を用いた本発明のリ
チウム二次電池の放電特性図
【図3】同電池の充放電サイクル寿命の特性図
【図4】同電池の高温保存後の放電特性図
【図5】正極活物質にLiMnO2を用いた本発明のリ
チウム二次電池の放電特性図
【図6】同電池の充放電サイクル寿命の特性図
【図7】同電池の高温保存後の放電特性図
【符号の説明】
1 正極ケース 2 負極ケース 3 絶縁パッキング 4 正極 5 負極 6 セパレータ
フロントページの続き (72)発明者 小柴 信晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リチウムを吸蔵したNb25を活物質とし
    て用いた負極と、Li 2MnO3を活物質として用いた正
    極と、非水電解液とからなる非水電解液リチウム二次電
    池。
  2. 【請求項2】非水電解液の溶質としてLiPF6、また
    はLiN(CF3SO22を用いる請求項1記載の非水
    電解液リチウム二次電池。
  3. 【請求項3】リチウムを吸蔵したNb25を活物質とし
    て用いた負極と、LiMnO2を活物質として用いた正
    極と、非水電解液とからなる非水電解液リチウム二次電
    池。
  4. 【請求項4】非水電解液の溶質としてLiPF6、また
    はLiN(CF3SO22を用いる請求項3記載の非水
    電解液リチウム二次電池。
JP6091296A 1994-04-28 1994-04-28 非水電解液リチウム二次電池 Pending JPH07296850A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011125482A1 (ja) * 2010-03-31 2011-10-13 ナミックス株式会社 リチウムイオン二次電池
WO2011129066A1 (ja) * 2010-04-16 2011-10-20 株式会社豊田自動織機 リチウムイオン二次電池
CN104201376A (zh) * 2014-09-19 2014-12-10 中物院成都科学技术发展中心 可控激活富锂锰基正极材料中Li2MnO3组分的方法
WO2023117491A1 (en) * 2021-12-23 2023-06-29 Skeleton Technologies GmbH Energy storage cells with fast charge and discharge capabilites

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JP2011216235A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Namics Corp リチウムイオン二次電池
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