JPH0831421A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池

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JPH0831421A
JPH0831421A JP6186374A JP18637494A JPH0831421A JP H0831421 A JPH0831421 A JP H0831421A JP 6186374 A JP6186374 A JP 6186374A JP 18637494 A JP18637494 A JP 18637494A JP H0831421 A JPH0831421 A JP H0831421A
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JP
Japan
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aqueous electrolyte
powder
positive electrode
secondary battery
electrolyte secondary
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Pending
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JP6186374A
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English (en)
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Yuji Yamamoto
祐司 山本
Yoshihiro Shoji
良浩 小路
Koji Nishio
晃治 西尾
Toshihiko Saito
俊彦 斎藤
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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

Abstract

(57)【要約】 【構成】正極活物質として、LiMnO2 結晶相を有す
るMg含有Li・Mn複合酸化物が使用されている。 【効果】Mgを含有するため充電時にLiMnO2 結晶
相からMnが溶出しにくく、このため充放電サイクル特
性に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解質二次電池に
係わり、詳しくは充放電サイクル特性に優れた非水電解
質二次電池を得ることを目的とした正極活物質の改良に
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
リチウム二次電池などの非水電解質二次電池の正極活物
質として、LiNiO2 及びLiCoO2 が、4V級の
高電圧を取り出すことが可能であるなどの理由から注目
を集めている。
【0003】しかしながら、LiNiO2 及びLiCo
2 は、それらの出発原料たるNi化合物及びCo化合
物が高価であるため、原料コストが高くつく。そこで、
これらLiNiO2 及びLiCoO2 に代わるものとし
て、比較的安価なMn化合物を出発原料として作製する
ことができるLiMnO2 などのLi・Mn複合酸化物
を非水電解質二次電池の正極活物質として用いることが
提案されている。
【0004】しかしながら、Li・Mn複合酸化物を正
極活物質として使用した非水電解質二次電池には、充放
電サイクル初期の放電容量はかなり大きいものの、充放
電を繰り返すと短サイクル裡に放電容量が低下してしま
うという問題がある。これは、充電時にMnが電解質中
に溶出して、Li・Mn複合酸化物の結晶構造が崩壊す
るからである。
【0005】本発明は、この問題を解決するべくなされ
たものであって、その目的とするところは、充放電サイ
クル特性に優れた、Li・Mn複合酸化物を正極活物質
とする非水電解質二次電池を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水電解質二次電池(以下、「本発明電
池」と称する。)は、正極活物質として、LiMnO2
結晶相を有するMg含有Li・Mn複合酸化物が使用さ
れてなる。
【0007】Mg含有Li・Mn複合酸化物は、例え
ば、MgがLiMnO2 結晶相中に固溶した固溶体であ
ってもよく、またLiMnO2 結晶相と、MgMn2
4 、Mg6 MnO8 及びMg2 MnO4 の各結晶相の少
なくとも1種との複合体であってもよい。
【0008】Mg含有Li・Mn複合酸化物のMgとM
nとの好適な含有比(Mg/Mn)は、原子比で0.0
2〜0.25である。Mg/Mn含有比が0.02未満
の場合は、充放電サイクル特性を十分に改善することが
できず、一方同含有比が0.25を越えた場合は、放電
容量が極端に低下するので、いずれの場合にも、放電容
量特性及び充放電サイクル特性のバランスに優れた、実
用性の高い非水電解質電池を得ることが困難になるから
である。
【0009】本発明におけるMg含有Li・Mn複合酸
化物は、例えば、リチウム原料と、マグネシウム原料
と、マンガン原料との混合物を、非酸化性雰囲気(真
空、窒素ガス、不活性ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭
素ガス、水素ガスなどの酸素を含まない雰囲気)中にて
焼成することにより得られる。
【0010】上記リチウム原料としては、リチウム、リ
チウムの水酸化物、水酸化物水和物、炭酸塩、硝酸塩、
酸化物、過酸化物及びこれらの混合物が例示される。
【0011】上記マグネシウム原料としては、マグネシ
ウム、マグネシウムの水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、酸化
物及びこれらの混合物が例示される。
【0012】上記マンガン原料としては、マンガン、マ
ンガンの水酸化物、炭酸塩、硝酸塩、酸化物(MnO、
Mn2 3 、MnO2 、Mn3 4 )及びこれらの混合
物が例示される。
【0013】焼成温度は、400〜1350°Cが適当
である。焼成温度が400°C未満ではLiMnO2
晶相が生成せず、一方焼成温度が1350°Cを越える
とLiが昇華してしまうので、LiMnO2 結晶相が生
成しにくくなるからである。
【0014】
【作用】正極活物質として、Mgを含有するLi・Mn
複合酸化物が使用されているので、充電時にLiMnO
2 結晶相中のMnが電解質中に溶出しにくくなり、Li
・Mn複合酸化物の結晶構造の崩壊が起こりにくくな
る。このため、充放電サイクルの進行に伴う放電容量の
低下が小さくなる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【0016】(実施例1)扁平型の非水電解液二次電池
(本発明電池BA1)を組み立てた。
【0017】〔正極〕LiOH(水酸化リチウム)粉末
と、MgO(酸化マグネシウム)粉末と、Mn2
3 (三二酸化マンガン)粉末とをLi:Mg:Mnの原
子比1.00:0.01:1.00で混合し、真空中に
て700°Cで6時間焼成し、粉砕して、Mg含有Li
MnO2 粉末を作製した。このMg含有LiMnO2
末について、CuKα線を線源に用いたX線回折測定を
行い、得られたX線回折図をJCPDSカードと照合し
て、この粉末がLiMnO2 結晶相を有することを確認
した。この粉末は、LiMnO2 結晶相中にMgが固溶
した構造の複合酸化物であると考えられる。
【0018】正極活物質としてのこのMg含有Li・M
n複合酸化物粉末と、導電剤としてのアセチレンブラッ
クと、結着剤としてのフッ素樹脂粉末とを、重量比9
0:6:4で混合し、次いでこの混合物を2トン/cm
2 の成形圧で円板状に加圧成形した後、真空中で250
°Cで熱処理して正極を作製した。
【0019】〔負極〕所定の厚みのリチウム圧延板から
円板を打ち抜いて負極を作製した。
【0020】〔非水電解液〕プロピレンカーボネートと
1,2−ジメトメキシエタンとの等体積混合溶媒にヘキ
サフルオロリン酸リチウムを1モル/リットルの割合で
溶かして非水電解液を調製した。
【0021】〔電池の組立〕以上の正負両極及び非水電
解液を用いて扁平型の本発明電池BA1(外径:24m
m、厚さ:3.0mm)を組み立てた。なお、セパレー
タとしては、ポリプロピレン製の多孔膜を使用し、これ
に先の非水電解液を含浸させた。
【0022】図1は作製した本発明電池BA1を模式的
に示す断面図であり、図示の本発明電池BA1は、正極
1、負極2、これら両電極1,2を互いに離間するセパ
レータ3、正極缶4、負極缶5、正極集電体6、負極集
電体7及びポリプロピレン製の絶縁パッキング8などか
らなる。
【0023】正極1及び負極2は、非水電解液を含浸し
たセパレータ3を介して対向して正負両極缶4、5が形
成する電池ケース内に収納されており、正極1は正極集
電体6を介して正極缶4に、また負極2は負極集電体7
を介して負極缶5に接続され、電池内部で生じた化学エ
ネルギーを正極缶4及び負極缶5の両端子から電気エネ
ルギーとして外部へ取り出し得るようになっている。
【0024】(実施例2)LiOH粉末と、MgO粉末
と、Mn2 3 粉末とをLi:Mg:Mnの原子比1.
00:0.02:1.00で混合し、真空中にて700
°Cで6時間焼成し、粉砕して、Mg含有LiMnO2
粉末を作製した。正極活物質粉末として、このMg含有
LiMnO2 粉末を用いたこと以外は実施例1と同様に
して、本発明電池BA2を組み立てた。
【0025】(実施例3)LiOH粉末と、MgO粉末
と、Mn2 3 粉末とをLi:Mg:Mnの原子比1.
00:0.05:1.00で混合し、真空中にて700
°Cで6時間焼成し、粉砕して、Mg含有LiMnO2
粉末を作製した。正極活物質粉末として、この粉末を用
いたこと以外は実施例1と同様にして、本発明電池BA
3を組み立てた。
【0026】(実施例4)LiOH粉末と、MgO粉末
と、Mn2 3 粉末とをLi:Mg:Mnの原子比1.
00:0.10:1.00で混合し、真空中にて700
°Cで6時間焼成し、粉砕して、Mg含有LiMnO2
粉末を作製した。正極活物質粉末として、この粉末を用
いたこと以外は実施例1と同様にして、本発明電池BA
4を組み立てた。
【0027】(実施例5)LiOH粉末と、MgO粉末
と、Mn2 3 粉末とをLi:Mg:Mnの原子比1.
00:0.25:1.00で混合し、真空中にて700
°Cで6時間焼成し、粉砕して、Mg含有LiMnO2
粉末を作製した。正極活物質粉末として、この粉末を用
いたこと以外は実施例1と同様にして、本発明電池BA
5を組み立てた。
【0028】(実施例6)LiOH粉末と、MgO粉末
と、Mn2 3 粉末とをLi:Mg:Mnの原子比1.
00:0.50:1.00で混合し、真空中にて700
°Cで6時間焼成し、粉砕して、Mg含有LiMnO2
粉末を作製した。正極活物質粉末として、この粉末を用
いたこと以外は実施例1と同様にして、本発明電池BA
6を組み立てた。
【0029】(比較例)LiOH粉末と、Mn2 3
末とをLi:Mnの原子比1.00:1.00で混合
し、真空中にて700°Cで6時間焼成し、粉砕して、
Mgを含有しないLiMnO2 粉末を作製した。正極活
物質粉末として、このMgを含有しないLiMnO2
末を用いたこと以外は実施例1と同様にして、比較電池
BC1を組み立てた。
【0030】実施例1〜6及び比較例で使用した正極活
物質粉末のXRD解析結果を表1に纏めて示す。
【0031】
【表1】
【0032】〔充放電サイクル試験〕3mAで4.5V
まで充電した後、3mAで2.1Vまで放電する工程を
1サイクルとする充放電サイクル試験を行い、各電池の
充放電サイクル特性を調べた。結果を図2に示す。図2
は、各電池の充放電サイクル特性を、縦軸に各サイクル
における放電容量(mAh)を、また横軸にサイクル
(回)をとって示したグラフである。
【0033】図2に示すように、正極活物質粉末として
Mg含有LiMnO2 粉末を使用した本発明電池BA1
〜BA6は、正極活物質粉末としてMgを含有しないL
iMnO2 を使用した比較電池BC1と比べて、充放電
サイクルの繰り返しに伴う放電容量の低下が小さく、充
放電サイクル特性に優れている。これは、化学的に不安
定なLiMnO2 の結晶構造が、Mgの固溶、或いは、
MgMn2 4 、Mg6 MnO8 、Mg2 MnO4 など
との複合化により安定化し、その結果充電時のLiMn
2 結晶相からのMnの溶出が抑制されたためと考えら
れる。
【0034】また、図2より、放電容量特性及び充放電
サイクル特性のバランスに優れた、実用性の高い電池を
得るためには、MgとMnとの含有比(Mg/Mn)が
原子比で0.02〜0.25の範囲内にあるMg含有L
iMnO2 を正極活物質として使用する必要があること
が分かる。
【0035】叙上の実施例では、本発明を扁平角型の非
水電解液電池に適用する場合を例に挙げて説明したが、
電池の形状は特に限定されず、本発明は、円筒型、角型
など種々の形状の非水電解液電池に適用し得るものであ
り、また固体電解質電池にも適用し得るものである。
【0036】
【発明の効果】正極活物質たるLi・Mn複合酸化物が
Mgを含有するため、充電時にLiMnO2 結晶相から
Mnが溶出しにくく、このため充放電サイクル特性に優
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で作製した扁平型の非水電解液二次電池
の断面図である。
【図2】実施例で作製した本発明電池及び比較電池の充
放電サイクル特性を示すグラフである。
【符号の説明】
BA1 扁平型の非水電解液二次電池(本発明電池) 1 正極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極活物質として、LiMnO2 結晶相を
    有するMg含有Li・Mn複合酸化物が使用されている
    ことを特徴とする非水電解質二次電池。
  2. 【請求項2】前記Mg含有Li・Mn複合酸化物は、M
    gMn2 4 、Mg6 MnO8 及びMg2 MnO4 の各
    結晶相のうちの少なくとも1つの結晶相を有するもので
    ある請求項1記載の非水電解質二次電池。
  3. 【請求項3】前記Mg含有Li・Mn複合酸化物は、そ
    のMgとMnとの含有比(Mg/Mn)が原子比で0.
    02〜0.25の範囲内にあるものである請求項1又は
    2記載の非水電解質二次電池。
JP6186374A 1994-07-15 1994-07-15 非水電解質二次電池 Pending JPH0831421A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000060678A1 (fr) * 1999-03-30 2000-10-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Materiau d'electrode pour cellule d'electrolyse secondaire non aqueuse et cellule d'electrolyse secondaire non aqueuse dans laquelle ledit materiau est utilise
JP2002241132A (ja) * 2001-02-14 2002-08-28 Mitsubishi Chemicals Corp スラリー及びリチウム遷移金属複合酸化物の製造方法、並びにリチウム二次電池

Cited By (3)

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WO2000060678A1 (fr) * 1999-03-30 2000-10-12 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Materiau d'electrode pour cellule d'electrolyse secondaire non aqueuse et cellule d'electrolyse secondaire non aqueuse dans laquelle ledit materiau est utilise
US6582853B1 (en) 1999-03-30 2003-06-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Electrode material for non-aqueous electrolyte secondary cell and non-aqueous electrolyte secondary cell using the same
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