JPH0850895A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池Info
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- JPH0850895A JPH0850895A JP6204552A JP20455294A JPH0850895A JP H0850895 A JPH0850895 A JP H0850895A JP 6204552 A JP6204552 A JP 6204552A JP 20455294 A JP20455294 A JP 20455294A JP H0850895 A JPH0850895 A JP H0850895A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
イクル特性に優れる非水電解質二次電池。 【構成】正極が、Lix M1 O2 (M1 はCo、Ni及
びFeの一種以上の遷移元素で、0<x≦1.3。)で
表され、放電時に結晶格子が収縮し、充電時に結晶格子
が膨張するR【外1】 m型結晶構造を有する部分と、Liy M2 2 O4 (M2
はMn及びTiの一種以上の遷移元素で、0<y≦
2。)で表され、放電時に結晶格子が膨張し、充電時に
結晶格子が収縮するFd3m型結晶構造を有する部分と
が非結晶部分を介して複合化されてなる複合粒子を、正
極活物質とする、正極と、リチウムイオンを可逆的に吸
蔵及び放出することが可能な負極とを備える、非水電解
質二次電池。
Description
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。
非水電解質二次電池が、エネルギー密度が高い、水の分
解電圧を考慮する必要が無いために高電圧化が可能であ
る、などの利点を有することから、注目されている。
きく分けて、スピネル型リチウム含有マンガン酸化物L
ir Mn2 O4 (0≦r≦2)、リチウム含有コバルト
酸化物Li1-s CoO2 (0≦s≦1)などの如く結晶
構造中にリチウムイオンが進入・脱離することによって
充放電を行うインターカレーション型の活物質と、カー
ボンなどの如く表面にリチウムイオンを吸着・脱離する
ことによって充放電を行う表面吸着型の活物質とがあ
る。このうちインターカレーション型の活物質は、表面
吸着型の活物質に比べて容量が大きいことから、非水電
解質二次電池の正極活物質として有用であると考えられ
ている。
活物質を用いた場合は、充放電時のリチウムイオンの結
晶格子内への進入・脱離に伴い、結晶格子が伸長・収縮
し、これに伴って活物質粒子が膨張・収縮するため、充
放電を繰り返すうちに、活物質粒子と、導電剤粒子や結
着剤粒子との接触が不十分となる。その結果、正極の導
電性が低下して活物質の利用率が低下したり、活物質が
集電体から剥離したりするという問題が生じる。すなわ
ち、インターカレーション型の活物質を用いた非水電解
質二次電池は、高容量であるという利点を有する反面、
充放電サイクル特性が良くないという欠点を有してい
た。
次電池として、放電時に結晶格子が膨張し、充電時に結
晶格子が収縮するインターカレーション型の活物質と、
放電時に結晶格子が収縮し、充電時に結晶格子が膨張す
るインターカレーション型の活物質とを混合してなる混
合粉末を、正極活物質として使用したものが提案されて
いる(特開平5−82131号公報参照)。
は、充放電時の結晶格子の膨張・収縮性に関して相反し
た性質を有する二種の活物質が正極活物質として使用さ
れているため、充放電時の正極の体積変化に起因する電
極強度の低下はかなりの程度抑制されるものの、正極活
物質がそれら二種の活物質の単なる混合物に過ぎないた
めに、ミクロ的な個々の活物質粒子の形状変化や劣化は
殆ど抑制されない。すなわち、この従来の非水電解質二
次電池には、さらなる改良の余地が有ることが分かっ
た。
号公報に開示された非水電解質二次電池を改良したもの
であり、充放電時の正極の体積変化が小さく、しかも充
放電を繰り返した際の正極の活物質粒子の形状変化、大
きさの変化、劣化などが小さいために、充放電サイクル
における正極活物質の利用率の低下が小さい、充放電サ
イクル特性に極めて優れた非水電解質二次電池を提供す
ることを目的とする。
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、正極と、リチウムイオンを可逆的
に吸蔵及び放出することが可能な負極とを備える非水電
解質二次電池において、前記正極が、Lix M1 O
2 (M1 はCo、Ni及びFeよりなる群から選ばれた
少なくとも一種の遷移元素であり、且つ0<x≦1.
3。)で表され、放電時に結晶格子が収縮し、充電時に
結晶格子が膨張するR
Mn及びTiよりなる群から選ばれた少なくとも一種の
遷移元素であり、且つ0<y≦2。)で表され、放電時
に結晶格子が膨張し、充電時に結晶格子が収縮するFd
3m型結晶構造を有する部分とが非晶質部分を介して複
合化されてなる複合粒子を、正極活物質とするものであ
る。
は、LiCoz Ni1-z O2 (0≦z≦1)で表される
部分と、LiMn2 O4 で表される部分とが非晶質部分
を介して複合化されたものが挙げられる。この複合化粒
子は、例えばLiCoz Ni1-z O2 (0≦z≦1)と
LiMn2 O4 とのモル比2:1の混合物を空気中にて
焼成することにより得ることができる。
が結晶格子の中に進入すると結晶格子が収縮し、充電時
にリチウムイオンが結晶格子から脱離すると結晶格子が
膨張する。一方、Fd3m型結晶構造を有する部分は、
放電時にリチウムイオンが結晶格子の中に進入すると結
晶格子が膨張し、充電時にリチウムイオンが結晶格子か
ら脱離すると結晶格子が収縮する。このように正極の活
物質粒子内の2種の部分が、充放電時の膨張・収縮性に
関して相反した性質を有するために、充放電時に一方の
部分の膨張と他方の部分の収縮とが互いに打ち消し合う
ことになり、正極の体積変化が抑制される。
制されるので、充放電時の体積変化を粉末全体で抑制さ
れる場合(特開平5−82131号公報に開示の技術)
と異なり、個々の活物質粒子の形状変化、大きさの変
化、劣化などが生じにくい。これは、活物質粒子内の上
記した2種の部分が静電的に互いに作用し合って、該活
物質粒子の結晶構造を安定化させるためではないかと推
察される。
正極の強度が低下しにくくなる。すなわち、正極活物質
と導電剤との密着性、正極と集電体との密着性などが充
放電サイクルの長期にわたって良好に保たれる。その結
果、充放電サイクルが進行しても正極の導電性が低下し
にくくなり、それゆえ正極活物質の利用率が低下しにく
くなる。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
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。
3:2で混合し、空気中にて900°Cで20時間熱処
理して、LiCoO2 を作製した。また、Li2 CO3
とMn2 O3 とを、モル比1:2で混合し、空気中にて
850°Cで20時間熱処理して、LiMn2 O4 を作
製した。次いで、このようにして得たLiCoO2 とL
iMn2 O4 とを、モル比2:1で混合し、空気中にて
800°Cで2時間熱処理して、各粒子が複合粒子から
なる正極活物質粉末を作製した。
lectron microscope) にて観察したところ、R
る部分とが認められ、またこれら2つの部分の接合部分
が非晶質の部分であることが認められた。
としての炭素粉末10重量部と、結着剤としてのポリテ
トラフルオロエチレン10重量部とを混合し、加圧成形
して、正極を作製した。
テトラフルオロエチレン5重量部とを混合し、加圧成形
して、負極を作製した。
LiPF6 を1モル/リットル溶かして非水電解液を調
製した。
を用いて扁平型の本発明電池A(直径:20mm;厚
さ:1.6mm)を組み立てた。なお、セパレータとし
てイオン透過性のポリプロピレン製の微多孔膜を用い
た。
からなる正極活物質粉末に代えて、LiCoO2粉末を
使用したこと以外は実施例と同様にして、比較電池B1
を組み立てた。
からなる正極活物質粉末に代えて、LiMn2 O4 粉末
を使用したこと以外は実施例と同様にして、比較電池B
2を組み立てた。
からなる正極活物質粉末に代えて、LiCoO2粉末と
LiMn2 O4 粉末とをモル比2:1で混合して得た混
合粉末を使用したこと以外は実施例と同様にして、比較
電池B3を組み立てた。
池A及び比較電池B1〜B3について、1mAで4.1
Vまで充電した後、1mAで3V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1に示す。
量(mAh)を、また横軸にサイクル数(回)をとって
示したグラフである。図1に示すように、本発明電池A
は、比較電池B1〜B3に比べて、充放電サイクル特性
に優れている。
解液電池に適用する場合を例にして説明したが、電池の
形状に特に制限はなく、本発明は円筒型、角型等、種々
の形状の非水電解質二次電池に適用し得るものであり、
また固体電解質二次電池にも適用し得るものである。
た性質を有する2つの部分を有する活物質粒子からなる
粉末が正極活物質として使用されているので、充放電時
に正極の体積変化が起こりにくく、また充放電サイクル
が進行しても正極の導電性が低下しにくい。このため、
本発明電池は、正極活物質の利用率が低下しにくく、充
放電サイクル特性に優れる。
放電サイクル特性を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】正極と、リチウムイオンを可逆的に吸蔵及
び放出することが可能な負極とを備える非水電解質二次
電池において、前記正極が、Lix M1 O2 (M1 はC
o、Ni及びFeよりなる群から選ばれた少なくとも一
種の遷移元素であり、且つ0<x≦1.3。)で表さ
れ、放電時に結晶格子が収縮し、充電時に結晶格子が膨
張するR 【外1】 m型結晶構造を有する部分と、Liy M2 2O4 (M2 は
Mn及びTiよりなる群から選ばれた少なくとも一種の
遷移元素であり、且つ0<y≦2。)で表され、放電時
に結晶格子が膨張し、充電時に結晶格子が収縮するFd
3m型結晶構造を有する部分とが非晶質部分を介して複
合化されてなる複合粒子を、正極活物質とするものであ
ることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 【請求項2】前記複合粒子は、LiCoz Ni1-z O2
(0≦z≦1)で表される部分と、LiMn2 O4 で表
される部分とが非晶質部分を介して複合化されたもので
ある請求項1記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項3】前記複合粒子は、LiCoz Ni1-z O2
(0≦z≦1)とLiMn2 O4 とのモル比2:1の混
合物を空気中にて焼成して得たものである請求項2記載
の非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20455294A JP3291400B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20455294A JP3291400B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 非水電解質二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0850895A true JPH0850895A (ja) | 1996-02-20 |
JP3291400B2 JP3291400B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=16492387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20455294A Expired - Lifetime JP3291400B2 (ja) | 1994-08-05 | 1994-08-05 | 非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3291400B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10149822A (ja) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
JP2001351626A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Matsushita Battery Industrial Co Ltd | 非水電解液二次電池及びその正極活物質の製造方法 |
WO2017145894A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 富士フイルム株式会社 | 二次電池用電極活物質、固体電解質組成物、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池、並びに、二次電池用電極活物質、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法 |
-
1994
- 1994-08-05 JP JP20455294A patent/JP3291400B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH10149822A (ja) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
JP2001351626A (ja) * | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Matsushita Battery Industrial Co Ltd | 非水電解液二次電池及びその正極活物質の製造方法 |
WO2017145894A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 富士フイルム株式会社 | 二次電池用電極活物質、固体電解質組成物、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池、並びに、二次電池用電極活物質、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法 |
JPWO2017145894A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2018-11-22 | 富士フイルム株式会社 | 二次電池用電極活物質、固体電解質組成物、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池、並びに、二次電池用電極活物質、全固体二次電池用電極シートおよび全固体二次電池の製造方法 |
US11050057B2 (en) | 2016-02-24 | 2021-06-29 | Fujifilm Corporation | Electrode active material for secondary battery, solid electrolyte composition, electrode sheet for all-solid state secondary battery, all-solid state secondary battery and methods for manufacturing electrode active material for secondary battery, electrode sheet for all-solid state secondary battery, and all-solid state secondary battery |
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Publication number | Publication date |
---|---|
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