JPH08180874A - リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池

Info

Publication number
JPH08180874A
JPH08180874A JP6335904A JP33590494A JPH08180874A JP H08180874 A JPH08180874 A JP H08180874A JP 6335904 A JP6335904 A JP 6335904A JP 33590494 A JP33590494 A JP 33590494A JP H08180874 A JPH08180874 A JP H08180874A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
secondary battery
negative electrode
lithium secondary
active material
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
JP6335904A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiko Kato
雅彦 加藤
Akihiko Murakami
彰彦 村上
Shinji Taniguchi
真司 谷口
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.)
Aichi Steel Corp
Original Assignee
Aichi Steel 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 Aichi Steel Corp filed Critical Aichi Steel Corp
Priority to JP6335904A priority Critical patent/JPH08180874A/ja
Publication of JPH08180874A publication Critical patent/JPH08180874A/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

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電平均電位が高く,かつ安全性に優れたリ
チウム二次電池を提供すること。 【構成】 正極2と,負極3と,両者間に介設したセパ
レータ4と,非水電解液5とを有するリチウム二次電池
10において,正極活物質は,Lix Tiy 4(ここ
に,0<x≦2,0<y≦3),もしくはLia Tib
c 4 (ここに,0<a≦2,0<b≦3,0<c≦
3)で表される物質であると共に,上記Mは,Mn,F
e,Cr,Ni,Co,Mg,Bのうちから選択される
少なくとも一種の元素である。一方,負極活物質は,L
z Fe2 3 (ここに,0<z≦6)で表される物質
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,リチウムを吸蔵・放出
できる正極及び負極を用いたリチウム二次電池に関す
る。
【0002】
【従来技術】種々の二次電池のうち,特にリチウム二次
電池は,電圧が高いうえ,高いエネルギー密度を有して
いる。そのため,多くの分野において有望な二次電池と
して期待されている。従来のリチウム二次電池として
は,正極活物質にLiCoO2 ,LiNiO2,LiM
2 4 等の金属酸化物を,負極活物質にリチウム金
属,リチウム合金,もしくはリチウムイオンを吸蔵・放
出可能な炭素体を用いたものがある(例えば特開昭63
−114065号)。
【0003】
【解決しようとする課題】しかしながら,上記従来のリ
チウム二次電池においては,次の問題がある。即ち,負
極活物質としてリチウム金属,リチウム合金,もしくは
リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素体を用いた場合
には,充放電中にリチウム金属が樹枝状に成長する。そ
のため,内部ショートを引き起こす可能性がある。
【0004】この不具合を解決するために,正極活物質
量を少なくして,過充電を防止する方法がある。しか
し,この方法により得られた電池は,放電容量が低くな
ってしまう。またリチウム金属が樹枝状に成長するのを
防止するために,酸化物負極活物質を用いる方法がある
が,この方法では放電電位が低くなるという問題があ
る。本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてなされたも
ので,放電平均電位が高く,かつ安全性に優れたリチウ
ム二次電池を提供することにある。
【0005】
【課題の解決手段】本発明は,正極と,負極と,両者間
に介設したセパレータと,非水電解液とを有するリチウ
ム二次電池において,正極活物質は,Lix Tiy 4
(ここに,0<x≦2,0<y≦3),もしくはLia
Tib c 4 (ここに,0<a≦2,0<b≦3,0
<c≦3)で表される物質であると共に,上記Mは,M
n,Fe,Cr,Ni,Co,Mg,Bのうちから選択
される少なくとも一種の元素であって,一方,負極活物
質は,Liz Fe2 3 (ここに,0<z≦6)で表さ
れる物質であることを特徴とするリチウム二次電池にあ
る。
【0006】本発明において最も注目すべきことは,正
極活物質は,上記Lix Tiy 4,もしくは上記Li
a Tib c 4 で表される物質であり,一方負極活物
質は,上記Liz Fe2 3 で表される物質であること
にある。
【0007】また,上記Mに用いる元素は,1種類であ
る場合に限らず,2種類以上とすることもできる。この
場合,Mを構成する元素の総和量の割合が,上記組成式
Lia Tib c 4 におけるcとなる。即ち,例えば
Mが2種類(M1,M2とする)の元素よりなる場合に
おいては,上記組成式Lia Tib c 4 は,Li a
Tib (M1d M2e c 4 (ここに,d+e=1)
により表される。その他,Mが3種以上の元素よりなる
場合においても,同様である。
【0008】また,上記組成式Lix Tiy 4 におい
て,xが2を越える場合においては,複合酸化物が安定
的に得られなくなり,サイクル特性が悪くなるという問
題がある。また,yが3を越える場合には,安定したス
ピネル構造が得られなくなり,電池容量が低下するとい
う問題があり,2.5以下が好ましい。
【0009】また,上記組成式Lia Tib c 4
おいて,aが2を越える場合には,上記xの場合と同様
に,複合酸化物が安定的に得られなくなり,サイクル特
性が悪くなるという問題がある。また,bが3を越える
場合には,上記yの場合と同様に,安定したスピネル構
造が得られなくなり,電池容量が低下するという問題が
あり,2.5以下が好ましい。また,cが3を越える場
合には,上記bの場合と同様に,安定したスピネル構造
が得られなくなり,電池容量が低下するという問題があ
り,2.5以下が好ましい。
【0010】一方,上記Liz Fe2 3 において,z
が6を越える場合には,サイクル特性が悪くなるという
問題がある。
【0011】また,上記セパレータとしては,ポリプロ
ピレンの多孔質フィルム等がある。そして,上記セパレ
ータに含浸させる非水電解液としては,非水溶媒に適量
の電解質を溶解したものがある。上記非水溶媒として
は,エチレンカーボネート,ジエチルカーボネート,プ
ロピレンカーボネート,ブチレンカーボネート,テトラ
ヒドロフラン,2−メチルテトラヒドロフラン,ジメト
キシエタン,ジオキソラン及びγ−ブチロラフトンから
選ばれた1種又は2種以上の溶媒が好適である。また,
上記電解質としては,LiPF6 ,LiClO4 ,Li
BF4 ,LiAsF6 等がある。
【0012】
【作用および効果】本発明のリチウム二次電池において
は,正極活物質と負極活物質とは,それぞれ上記特定の
組成により表される金属酸化物を用いている。そのた
め,従来のように,電極にリチウムが樹枝状に析出する
ということがない。それ故,内部ショート等の危険が極
めて少なく,安全性が高い。また,リチウムが樹枝状に
析出しないため,活物質の量を減らす必要がない。それ
故,高い放電特性を発揮する。
【0013】従って,本発明によれば,放電平均電位が
高く,かつ安全性に優れたリチウム二次電池を提供する
ことができる。
【0014】
【実施例】
実施例 本発明の実施例にかかるリチウム二次電池につき,図
1,図2を用いて説明する。本例のリチウム二次電池1
0は,図1に示すごとく,正極2と,負極3と,両者間
に介設されるセパレータ4と,非水電解液5とを有す
る。また,正極活物質は,Li1 Ti2 4 を用い,一
方,負極活物質は,LizFe2 3 (ここに,0<z
≦6)で表される物質を用いた。
【0015】また,上記リチウム二次電池10は,以下
の手順により作製した。まず,ステンレス鋼製のネット
からなる正極集電体22をスポット溶接した正極ケース
25と,同じくステンレス鋼製のネットからなる負極集
電体32をスポット溶接した負極ケース35を準備す
る。上記正極ケース25及び負極ケース35は,共にス
テンレス鋼製の板を絞り加工したものであり,それぞれ
正極端子及び負極端子を兼ねるものである。
【0016】次いで,上記負極集電体32に圧着成形さ
せる負極3を以下の手順により作製する。まず,α−F
2 3 と,導電剤としての黒鉛粉末と,結着剤として
のポリテトラフルオロエチレン粉末とを,重量比65:
30:5の割合になるよう混合して負極合剤とする。次
いで,この負極合剤を,上記負極集電体32に圧着成形
した後,以下のようにリチウムを電気化学的にドープす
る。
【0017】即ち,まずエチレンカーボネート及びジエ
チルカーボネートの体積比1:1からなる混合溶媒に,
LiPF6 を1モル/リットル溶解した電解液を調整し
た。次いで,該電解液に上記圧着成形した負極合剤を浸
漬し,対極にリチウム金属を用いて1mAの常電流を流
す。これにより,上記α−Fe2 3 の負極合剤中にリ
チウムをドープし,Liz Fe2 3 (ここに,0<z
≦6)化合物からなる負極活物質を有する負極3を得
る。
【0018】次いで,上記正極集電体22に圧着成形さ
せる正極2を以下の手順により作製する。まず,二酸化
チタンと炭酸リチウムとからなる出発原料を,生成物の
Lix Ti2 4 におけるxが1となるような組成に調
合し,十分に粉砕混合する。その後,空気中において温
度950℃で24時間焼成し,組成Li1 Ti2 4
正極活物質を得る。
【0019】次いで,上記正極活物質と,導電剤として
の黒鉛粉末と,結着剤としてのポリテトラフルオロエチ
レン粉末とを,重量比65:30:5の割合になるよう
調合して正極合剤とする。次いで,この正極合剤を,上
記正極集電体22に対して圧着成形し,さらに温度40
0℃で2時間減圧加熱乾燥することよって,正極2を得
る。
【0020】次いで,正極2と負極3との間に後述する
非水電解液5を含浸させたセパレータ4を介設すると共
に,ポリプロピレンを主体とするガスケット6を介して
上記正極ケース25と負極ケース35とを組み合わせ
る。そして,正極ケース25の開口縁部を内側に折り曲
げてかしめることにより,内容物を密封,閉止する。こ
れにより,外径20mm,厚さ2.5mmのコイン型の
リチウム二次電池10を得る。
【0021】なお,上記非水電解液5としては,エチレ
ンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比1:
1の割合で混合した非水溶媒に,LiPF6 を1モル/
リットル溶解させたものを用いた。また,上記セパレー
タ4としては,ポリプロピレンの多孔質フィルムを用い
た。
【0022】次に,本例のリチウム二次電池10の充放
電試験結果について説明する。充放電試験の条件として
は,室温において,1mAの定電流による充電と,1m
Aの定電流による放電を繰り返した。また充電上限電圧
は4.1V(図2,A),放電下限電圧は2.5V(図
2,C)とした。
【0023】試験の結果得られた充放電特性を図2に示
す。図2より知られるごとく,本例のリチウム二次電池
10は,4V級の充放電特性を有する。即ち,図2に示
すごとく,放電開始時の電位(図2,B)と,放電終了
時の電位(図2,C)との平均値,即ち放電平均電位が
3.5Vという高い値を示した。また,図2に示すごと
く,優れた再現性が得られた。
【0024】次に,表1に示すように,別の正極活物質
についても同様な条件により充放電特性を調査した。そ
の結果調査した全ての活物質について高い放電電位と優
れた再現性を得られることが確認できた。
【0025】
【表1】
【0026】次に本例の作用効果につき説明する。本発
明のリチウム二次電池10においては,正極活物質と負
極活物質とは,それぞれ上記特定の組成式により表され
る金属酸化物を用いている。そのため,従来のように,
電極にリチウムが樹枝状に析出するということがない。
それ故,内部ショート発生等の危険が極めて少ない。
【0027】また,リチウムが樹枝状に析出しないた
め,活物質の量を減らす必要がない。それ故,4V級の
高い充放電特性を発揮する。従って,本例によれば,放
電平均電位が高く,かつ安全性に優れたリチウム二次電
池を提供することができる。
【0028】尚,本例においては,正極活物質としてL
1 Ti2 4 を用いたが,上述のごとく,Lix Ti
y 4 (ここに,0<x≦2,0<y≦3),もしくは
Lia Tib c 4 (ここに,0<a≦2,0<b≦
3,0<c≦3)で表される物質であると共に,上記M
は,Mn,Fe,Cr,Ni,Co,Mg,Bのうちか
ら選択される少なくとも一種の元素である酸化物を正極
活物質として用いることができる。この場合も,本例と
同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のリチウム二次電池の断面図。
【図2】実施例のリチウム二次電池にかかる充放電特性
の説明図。
【符号の説明】
10...リチウム二次電池, 2...正極, 22...正極集電体, 25...正極ケース, 3...負極, 32...負極集電体, 35...負極ケース, 4...セパレータ, 5...非水電解液, 6...ガスケット,
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 10/40 Z

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極と,負極と,両者間に介設したセパ
    レータと,非水電解液とを有するリチウム二次電池にお
    いて,正極活物質は,Lix Tiy 4 (ここに,0<
    x≦2,0<y≦3),もしくはLia Tib c 4
    (ここに,0<a≦2,0<b≦3,0<c≦3)で表
    される物質であると共に,上記Mは,Mn,Fe,C
    r,Ni,Co,Mg,Bのうちから選択される少なく
    とも一種の元素であって,一方,負極活物質は,Liz
    Fe2 3 (ここに,0<z≦6)で表される物質であ
    ることを特徴とするリチウム二次電池。
JP6335904A 1994-12-24 1994-12-24 リチウム二次電池 Pending JPH08180874A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6335904A JPH08180874A (ja) 1994-12-24 1994-12-24 リチウム二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6335904A JPH08180874A (ja) 1994-12-24 1994-12-24 リチウム二次電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08180874A true JPH08180874A (ja) 1996-07-12

Family

ID=18293676

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6335904A Pending JPH08180874A (ja) 1994-12-24 1994-12-24 リチウム二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08180874A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000090933A (ja) * 1998-07-13 2000-03-31 Ngk Insulators Ltd リチウム二次電池
WO2002041417A1 (en) * 2000-11-15 2002-05-23 Xoliox S.A. Mesoporous electrodes for electrochemical devices and their production
US6720112B2 (en) 2001-10-02 2004-04-13 Valence Technology, Inc. Lithium cell based on lithiated transition metal titanates

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000090933A (ja) * 1998-07-13 2000-03-31 Ngk Insulators Ltd リチウム二次電池
WO2002041417A1 (en) * 2000-11-15 2002-05-23 Xoliox S.A. Mesoporous electrodes for electrochemical devices and their production
US6720112B2 (en) 2001-10-02 2004-04-13 Valence Technology, Inc. Lithium cell based on lithiated transition metal titanates

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100794051B1 (ko) 리튬 이차 전지
US6534216B1 (en) Positive electrode for non-aqueous electrolyte cell and manufacturing method of the same
EP1193782B1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary cells
JP3187929B2 (ja) リチウム二次電池
JP2000077071A (ja) 非水電解液二次電池
EP0752728A2 (en) Negative electrode material for use in lithium secondary batteries, its manufacture, and lithium secondary batteries incorporating this material
JPH09330720A (ja) リチウム電池
US6667131B1 (en) Electrochemical cell
JPH09147863A (ja) 非水電解質電池
JP3768046B2 (ja) リチウム二次電池
US20140234719A1 (en) High capacity lithium-ion electrochemical cells and methods of making same
JP3625679B2 (ja) リチウム二次電池
JP2007134274A (ja) 電極材料及び電極並びにリチウムイオン電池
JPH0864246A (ja) 密閉型の非水電解液二次電池
JPH08180875A (ja) リチウム二次電池
JPH08171936A (ja) リチウム二次電池
JP3268924B2 (ja) 非水電解質電池
JP3229531B2 (ja) 非水電解液二次電池
JPH0935714A (ja) リチウム二次電池
JPH08180874A (ja) リチウム二次電池
JP3615416B2 (ja) リチウム二次電池
JP3331824B2 (ja) 非水電解液二次電池
JPH1140155A (ja) 非水電解質二次電池用負極材料
JPH1064542A (ja) 非水電解液二次電池
JPH09237624A (ja) リチウム電池