JPH097597A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
- Publication number
- JPH097597A JPH097597A JP7155911A JP15591195A JPH097597A JP H097597 A JPH097597 A JP H097597A JP 7155911 A JP7155911 A JP 7155911A JP 15591195 A JP15591195 A JP 15591195A JP H097597 A JPH097597 A JP H097597A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- capacity
- lithium
- battery
- nonaqueous electrolyte
- 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
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Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 負極に用いる黒鉛材料のリチウム吸蔵能力を
理論値である３７２ｍＡｈ／ｇに近づけ、電池の容量を
大きくする。 【構成】 充放電に対して可逆性を有する正極と非水電
解液と黒鉛材料を主構成材料とする負極とを備え、前記
黒鉛材料は細孔を有していて、その細孔は細孔半径が５
０オングストローム以下のものの占める容積が細孔容積
全体の６０％以上を占めるものである。
理論値である３７２ｍＡｈ／ｇに近づけ、電池の容量を
大きくする。 【構成】 充放電に対して可逆性を有する正極と非水電
解液と黒鉛材料を主構成材料とする負極とを備え、前記
黒鉛材料は細孔を有していて、その細孔は細孔半径が５
０オングストローム以下のものの占める容積が細孔容積
全体の６０％以上を占めるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高エネルギー密度を有す
る非水電解液二次電池に関するものである。
る非水電解液二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】リチウムまたはリチウム化合物を負極と
する非水電解液二次電池は高電圧で高エネルギー密度が
期待され、盛んに研究がなされている。
する非水電解液二次電池は高電圧で高エネルギー密度が
期待され、盛んに研究がなされている。
【０００３】これまでに、非水電解液二次電池の正極活
物質としてＶ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ5、ＭｎＯ2、ＴｉＳ2などが
知られている。近年、より高エネルギー密度を有する４
ボルト級の非水電解液二次電池の正極活物質としてＬｉ
Ｍｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＦｅＯ2な
どが注目されている。特に、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ
2やＬｉＦｅＯ2は低コストであることや、原料供給が安
定しており、大容量の非水電解液二次電池の活物質とし
て活発な研究が行われている。
物質としてＶ2Ｏ5、Ｃｒ2Ｏ5、ＭｎＯ2、ＴｉＳ2などが
知られている。近年、より高エネルギー密度を有する４
ボルト級の非水電解液二次電池の正極活物質としてＬｉ
Ｍｎ2Ｏ4、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＦｅＯ2な
どが注目されている。特に、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ
2やＬｉＦｅＯ2は低コストであることや、原料供給が安
定しており、大容量の非水電解液二次電池の活物質とし
て活発な研究が行われている。
【０００４】一方、負極活物質としては安全性やレート
特性などの点から金属リチウムに代わり、炭素材料が注
目を集めている。特に、黒鉛化度の進んだ黒鉛粉末は、
高容量で、放電電位が金属リチウムに比べ約０．１Ｖ貴
であり、より高エネルギー密度を有する電池を開発する
ことができるため、盛んに研究がなされている。
特性などの点から金属リチウムに代わり、炭素材料が注
目を集めている。特に、黒鉛化度の進んだ黒鉛粉末は、
高容量で、放電電位が金属リチウムに比べ約０．１Ｖ貴
であり、より高エネルギー密度を有する電池を開発する
ことができるため、盛んに研究がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】負極に天然黒鉛や人造
黒鉛、気相成長グラファイト、メソカーボンマイクロビ
ーズなどの黒鉛材料を用いる非水電解液二次電池におい
て、電池のエネルギー密度をより大きいものにするため
には負極材料のリチウム吸蔵能力を可能なかぎり大きく
する必要がある。ところが黒鉛材料のリチウム吸蔵能力
の限界（理論容量）は３７２ｍＡｈ／ｇといわれてい
る。実際に種々の黒鉛材料のリチウム吸蔵能力を確認す
ると３００ｍＡｈ／ｇ〜３２０ｍＡｈ／ｇのものが多
く、電池容量をさらに大きくするためには、黒鉛材料の
リチウム吸蔵能力を３７２ｍＡｈ／ｇに近づける必要が
ある。
黒鉛、気相成長グラファイト、メソカーボンマイクロビ
ーズなどの黒鉛材料を用いる非水電解液二次電池におい
て、電池のエネルギー密度をより大きいものにするため
には負極材料のリチウム吸蔵能力を可能なかぎり大きく
する必要がある。ところが黒鉛材料のリチウム吸蔵能力
の限界（理論容量）は３７２ｍＡｈ／ｇといわれてい
る。実際に種々の黒鉛材料のリチウム吸蔵能力を確認す
ると３００ｍＡｈ／ｇ〜３２０ｍＡｈ／ｇのものが多
く、電池容量をさらに大きくするためには、黒鉛材料の
リチウム吸蔵能力を３７２ｍＡｈ／ｇに近づける必要が
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は黒鉛材料の細孔分布を制御すること
により、黒鉛材料のリチウム吸蔵能力を限界値に近い値
まで引き上げるものである。具体的には、細孔を有する
黒鉛材料で５０オングストローム以下の半径を有する細
孔が細孔容積全体の６０％以上占める負極を用いること
である。
るために、本発明は黒鉛材料の細孔分布を制御すること
により、黒鉛材料のリチウム吸蔵能力を限界値に近い値
まで引き上げるものである。具体的には、細孔を有する
黒鉛材料で５０オングストローム以下の半径を有する細
孔が細孔容積全体の６０％以上占める負極を用いること
である。
【０００７】
【作用】本発明では半径５０オングストローム以下の非
常に細かい細孔が細孔容積全体の大部分を占めるため、
これまで反応に関与していなかった部分にまでリチウム
が到達するようになり、その結果として黒鉛の理論容量
に近いリチウム吸蔵能力を有する材料が得られて電池の
エネルギー密度を１０％〜２０％増大させることができ
る。
常に細かい細孔が細孔容積全体の大部分を占めるため、
これまで反応に関与していなかった部分にまでリチウム
が到達するようになり、その結果として黒鉛の理論容量
に近いリチウム吸蔵能力を有する材料が得られて電池の
エネルギー密度を１０％〜２０％増大させることができ
る。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。
明する。
【０００９】（実施例１）本実施例では黒鉛材料のリチ
ウム吸蔵能力の大きさを比較するために、対極にはリチ
ウム金属を用い、コイン型の電池で評価を行った。試験
極は以下に示すような方法により作成した。
ウム吸蔵能力の大きさを比較するために、対極にはリチ
ウム金属を用い、コイン型の電池で評価を行った。試験
極は以下に示すような方法により作成した。
【００１０】まず、黒鉛粉末に増粘剤と水を加え十分に
混合後、アクリル系結着剤を加え、さらに混合した。こ
れをニッケルの金属箔の片面に塗布し、乾燥することに
より試験負極とした。黒鉛材料には細孔分布の異なる７
種類の材料を用いた。
混合後、アクリル系結着剤を加え、さらに混合した。こ
れをニッケルの金属箔の片面に塗布し、乾燥することに
より試験負極とした。黒鉛材料には細孔分布の異なる７
種類の材料を用いた。
【００１１】そして、図１に示すように試験極である正
極１の上に直径１８．５ｍｍの多孔性ポリプロピレン製
セパレータ３を配し、さらに、その上にリチウム金属を
用いた負極４を配置した。非水電解液として、１モル／
リットルの六フッ化リン酸リチウムを溶解したエチレン
カーボネートとジエチルカーボネートの等比体積混合溶
液を注入し、封口板５で密閉して電池とした。
極１の上に直径１８．５ｍｍの多孔性ポリプロピレン製
セパレータ３を配し、さらに、その上にリチウム金属を
用いた負極４を配置した。非水電解液として、１モル／
リットルの六フッ化リン酸リチウムを溶解したエチレン
カーボネートとジエチルカーボネートの等比体積混合溶
液を注入し、封口板５で密閉して電池とした。
【００１２】ついで、作成した電池を用いて充放電電流
１ｍＡ、充放電電圧範囲１．５Ｖ〜０Ｖで充放電試験を
行い、その充放電容量を測定した。
１ｍＡ、充放電電圧範囲１．５Ｖ〜０Ｖで充放電試験を
行い、その充放電容量を測定した。
【００１３】図２に７種類の黒鉛材料について全細孔容
積内において細孔半径５０オングストローム以下の細孔
容積が占める割合と黒鉛材料のリチウム吸蔵量の関係を
示した。図からわかるように５０オングストローム以下
の割合が４０％を越えるあたりから急激にリチウム吸蔵
量が増大し６０％以上で黒鉛材料の理論容量に近い値を
とる。したがってこの値が６０％を越えるものを電池の
負極材料に用いることにより、非常にエネルギー密度の
大きな電池を得ることができる。
積内において細孔半径５０オングストローム以下の細孔
容積が占める割合と黒鉛材料のリチウム吸蔵量の関係を
示した。図からわかるように５０オングストローム以下
の割合が４０％を越えるあたりから急激にリチウム吸蔵
量が増大し６０％以上で黒鉛材料の理論容量に近い値を
とる。したがってこの値が６０％を越えるものを電池の
負極材料に用いることにより、非常にエネルギー密度の
大きな電池を得ることができる。
【００１４】以上本実施例では、非水電解液としてエチ
レンカーボネートとジエチルカーボネートの等積混合溶
媒に１モル／リットルの六フッ化リン酸リチウムを溶解
した系を用いた場合について説明したが、溶媒としては
この他に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネ
ート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
エチルメチルカーボネートなどのカーボネート類、ガン
マーブチロラクトン、酢酸メチルなどのエステル類を単
独あるいはこれらから選ばれる１つ以上を混合して用
い、溶質として過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウ
ム、六フッ化リン酸リチウムを用いた場合でも、同様の
結果を得た。
レンカーボネートとジエチルカーボネートの等積混合溶
媒に１モル／リットルの六フッ化リン酸リチウムを溶解
した系を用いた場合について説明したが、溶媒としては
この他に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネ
ート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
エチルメチルカーボネートなどのカーボネート類、ガン
マーブチロラクトン、酢酸メチルなどのエステル類を単
独あるいはこれらから選ばれる１つ以上を混合して用
い、溶質として過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウ
ム、六フッ化リン酸リチウムを用いた場合でも、同様の
結果を得た。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、黒鉛材料が細孔を有して
いて、その細孔は細孔半径が５０オングストローム以下
のものが占める容積が細孔容積全体の６０％以上を占め
ることにより、負極のリチウム吸蔵能力を増大させるこ
とができ、電池容量を大きくすることができる。
いて、その細孔は細孔半径が５０オングストローム以下
のものが占める容積が細孔容積全体の６０％以上を占め
ることにより、負極のリチウム吸蔵能力を増大させるこ
とができ、電池容量を大きくすることができる。
【図１】本発明の非水電解液二次電池の縦断面図
【図２】細孔分布と黒鉛材料のリチウム吸蔵量の関係を
示した図
示した図
１ 正極 ２ ケース ３ セパレータ ４ 負極 ５ 封口板 ６ ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 雅規 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 守田 彰克 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 (1)
- 【請求項１】充放電に対して可逆性を有する正極と非水
電解液と黒鉛材料を主構成材料とする負極とを備え、前
記黒鉛材料は細孔を有していて、その細孔は細孔半径が
５０オングストローム以下のものの占める容積が細孔容
積全体の６０％以上を占める非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7155911A JPH097597A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7155911A JPH097597A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH097597A true JPH097597A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=15616213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7155911A Pending JPH097597A (ja) | 1995-06-22 | 1995-06-22 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH097597A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100431459B1 (ko) * | 2002-01-11 | 2004-05-12 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 2차 전지용 음극 조성물 및 이를 포함하는 리튬 2차전지 |
| US20110193014A1 (en) * | 2004-01-05 | 2011-08-11 | Showa Denko K.K. | Negative electrode material for lithium battery, and lithium battery |
| US8329342B2 (en) | 2008-07-11 | 2012-12-11 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Anode material for lithium secondary batteries and lithium secondary batteries |
| WO2019239947A1 (ja) | 2018-06-15 | 2019-12-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池 |
-
1995
- 1995-06-22 JP JP7155911A patent/JPH097597A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100431459B1 (ko) * | 2002-01-11 | 2004-05-12 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 2차 전지용 음극 조성물 및 이를 포함하는 리튬 2차전지 |
| US20110193014A1 (en) * | 2004-01-05 | 2011-08-11 | Showa Denko K.K. | Negative electrode material for lithium battery, and lithium battery |
| US8388922B2 (en) * | 2004-01-05 | 2013-03-05 | Showa Denko K.K. | Negative electrode material for lithium battery, and lithium battery |
| US8329342B2 (en) | 2008-07-11 | 2012-12-11 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Anode material for lithium secondary batteries and lithium secondary batteries |
| WO2019239947A1 (ja) | 2018-06-15 | 2019-12-19 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| US11990622B2 (en) | 2018-06-15 | 2024-05-21 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
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