JPH10106544A - Manufacture of electrode of lithium battery - Google Patents
Manufacture of electrode of lithium batteryInfo
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- JPH10106544A JPH10106544A JP8262198A JP26219896A JPH10106544A JP H10106544 A JPH10106544 A JP H10106544A JP 8262198 A JP8262198 A JP 8262198A JP 26219896 A JP26219896 A JP 26219896A JP H10106544 A JPH10106544 A JP H10106544A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池の電
極の製造方法に関し、一部又は全部がアモルファス化し
た遷移金属酸化物により正極活物質を構成することによ
り、高いエネルギー密度を得たリチウム電池の電極の製
造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an electrode of a lithium battery, and more particularly to a lithium battery having a high energy density obtained by forming a positive electrode active material from a partially or entirely amorphous transition metal oxide. And a method of manufacturing the electrode.
【0002】[0002]
【従来の技術】図1はスパイラル型のリチウム電池を示
す断面図である。このリチウム電池においては、シート
状の正極(正極活物質)3及び負極4がセパレータ5を
挟んで対向配置され、これらがスパイラル状に巻かれて
電池ケース7内に装入されている。この電池ケース7の
外側にはジャケット6が配設されている。また、電池ケ
ース7の底部には負極端子2が設けられており、上部に
はベントダイアグラム8、ベントスパイク9及び正極キ
ャップ1が配設されている。2. Description of the Related Art FIG. 1 is a sectional view showing a spiral lithium battery. In this lithium battery, a sheet-like positive electrode (positive electrode active material) 3 and a negative electrode 4 are opposed to each other with a separator 5 interposed therebetween, and these are spirally wound and placed in a battery case 7. A jacket 6 is provided outside the battery case 7. A negative terminal 2 is provided at the bottom of the battery case 7, and a vent diagram 8, a vent spike 9 and the positive electrode cap 1 are provided at the top.
【0003】このように構成されるリチウム電池の正極
活物質として、本願出願人は既に、LiCoO2及びL
iNiO2等の7A族又は8A族の遷移金属の酸化物に
より構成され、この酸化物の少なくとも一部がアモルフ
ァス構造を有するものを提案した(特開平8−7800
2号公報)。そして、7A族又は8A族の遷移金属の酸
化物をアモルファス化する方法としては、前記先行出願
において以下の方法を提案した。即ち、例えば、7A族
又は8A族の遷移金属の酸化物と、5A族又は6A族の
遷移金属の酸化物(例えば、V2O5及びCr3O8)とを
混合し加熱して溶融した後、急冷する方法(溶融急冷
法)がある。また、Liと遷移金属との複合酸化物又は
Li酸化物と遷移金属酸化物との混合物を加熱して溶融
した後、急冷することによりアモルファス化することが
できる。更に、遷移金属又は遷移金属酸化物を原料と
し、酸素雰囲気中でスパッタ、蒸着、イオンプレーティ
ングなどで薄膜形成することによりアモルファス化する
ことも可能である(薄膜形成法)。更にまた、Li有機
物と遷移金属有機物とを原料とし、ゾル又はゲル化した
後、焼成するゾル−ゲル法によりアモルファス化するこ
とも可能である(ゾル−ゲル法)。As a positive electrode active material for a lithium battery having such a structure, the present applicant has already disclosed LiCoO 2 and L
is constituted by a Group 7A or 8A Group oxide of a transition metal such as iNiO 2, at least some have proposed one having an amorphous structure (JP-A of the oxide 8-7800
No. 2). As a method for amorphizing the oxide of a transition metal of Group 7A or Group 8A, the following method was proposed in the above-mentioned prior application. That is, for example, an oxide of a transition metal of Group 7A or 8A and an oxide of a transition metal of Group 5A or 6A (for example, V 2 O 5 and Cr 3 O 8 ) are mixed and melted by heating. Then, there is a method of quenching (melting quenching method). In addition, a composite oxide of Li and a transition metal or a mixture of a Li oxide and a transition metal oxide is heated and melted, and then rapidly cooled to be amorphous. Further, a transition metal or a transition metal oxide can be used as a raw material to form an amorphous state by forming a thin film by sputtering, vapor deposition, ion plating or the like in an oxygen atmosphere (thin film forming method). Furthermore, it is also possible to use a Li organic material and a transition metal organic material as raw materials, to form a sol or a gel, and then to make the material amorphous by a sol-gel method of firing (sol-gel method).
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この従来のリ
チウム電池の電極の製造方法においては、以下に示す欠
点がある。However, this conventional method for manufacturing an electrode of a lithium battery has the following disadvantages.
【0005】先ず、溶融急冷法は、具体的には、50m
ol%のV2O3粉末と50mol%のCoO粉末とをメ
ノウ乳鉢にて混合し、この混合粉末を石英管に真空封入
した後、この石英管を加熱炉にて900℃の温度に加熱
し、粉末を溶融させて母体複合酸化物を得る。次に、液
体急冷装置の石英ノズルに前記複合酸化物を装入し、高
周波溶融装置により加熱し溶融した後、Arガスをキャ
リアガスにして融液を水冷銅ロール上へ噴出し、前記融
液を水冷銅ロールにより急冷固化させることによりアモ
ルファス化した急冷薄帯を得る。溶融急冷法はこのよう
にしてアモルファス化した遷移金属酸化物を得てこれを
所定の電極形状に成形し、正極活物質とするので、アモ
ルファス化の工程が複雑であるという問題点がある。[0005] First, the melt quenching method, specifically, 50 m
% of V 2 O 3 powder and 50 mol% of CoO powder were mixed in an agate mortar, and the mixed powder was vacuum-sealed in a quartz tube. The quartz tube was heated to 900 ° C. in a heating furnace. Then, the powder is melted to obtain a base composite oxide. Next, the composite oxide was charged into a quartz nozzle of a liquid quenching device, heated and melted by a high-frequency melting device, and then the melt was jetted onto a water-cooled copper roll using Ar gas as a carrier gas, and the melt was discharged. Is rapidly quenched and solidified with a water-cooled copper roll to obtain an amorphous quenched ribbon. Since the melt quenching method obtains the transition metal oxide which has been made amorphous in this way and shapes it into a predetermined electrode shape to be used as a positive electrode active material, there is a problem that the step of making amorphous is complicated.
【0006】また、薄膜形成法は遷移金属又は遷移金属
酸化物を原料として酸素雰囲気中でスパッタ、蒸着、イ
オンプレーティングなどで薄膜を形成する方法であり、
製造装置が特殊で高価であるので、製造コストが高いと
いう問題点がある。[0006] The thin film forming method is a method of forming a thin film by sputtering, vapor deposition, ion plating or the like in an oxygen atmosphere using a transition metal or a transition metal oxide as a raw material.
Since the manufacturing apparatus is special and expensive, there is a problem that the manufacturing cost is high.
【0007】更に、ゾル−ゲル法は原料が高価であるば
かりでなく、加水分解工程等の各工程での水分の制御が
必要である等、製造工程が煩雑であるという欠点があ
る。Furthermore, the sol-gel method has the disadvantage that not only is the raw material expensive, but the production process is complicated, for example, it is necessary to control the water in each step such as the hydrolysis step.
【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、エネルギー密度が高い正極活物質を簡素な
工程で製造でき、製造コストを低減できるリチウム電池
の電極の製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method of manufacturing a lithium battery electrode which can manufacture a positive electrode active material having a high energy density in a simple process and reduce the manufacturing cost. With the goal.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本願請求項1の発明に係
るリチウム電池の電極の製造方法は、周期律表の7A族
又は8A族の遷移金属とLiとの複合酸化物を原料と
し、メカニカルアロイング法により少なくとも一部がア
モルファス化した遷移金属酸化物を得る工程と、この遷
移金属酸化物から所定の形状の電極を形成する工程とを
有することを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode for a lithium battery, comprising using a composite oxide of a transition metal belonging to Group 7A or 8A in the periodic table and Li as a raw material, The method is characterized by comprising a step of obtaining a transition metal oxide at least partially amorphous by an alloying method, and a step of forming an electrode having a predetermined shape from the transition metal oxide.
【0010】本願請求項2の発明に係るリチウム電池の
電極の製造方法は、周期律表の7A族又は8A族の遷移
金属の酸化物とLi酸化物との混合物を原料とし、メカ
ニカルアロイング法により少なくとも一部がアモルファ
ス化した遷移金属酸化物を得る工程と、この遷移金属酸
化物から所定の形状の電極を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode for a lithium battery, comprising the steps of: using a mixture of an oxide of a transition metal belonging to Group 7A or 8A of the periodic table and a Li oxide as a raw material; And a step of forming an electrode having a predetermined shape from the transition metal oxide.
【0011】本願請求項3又は4の発明に係るリチウム
電池の電極の製造方法は、周期律表の7A族又は8A族
の遷移金属とLi酸化物又は金属Liとの混合物を原料
とし、大気中又は酸化性雰囲気中にてメカニカルアロイ
ング法により少なくとも一部がアモルファス化した遷移
金属酸化物を得る工程と、この遷移金属酸化物から所定
の形状の電極を形成する工程とを有することを特徴とす
る。なお、撹拌時間は10時間以上必要であり、好まし
くは100〜480時間である。The method for producing an electrode of a lithium battery according to the invention of claim 3 or 4 of the present invention is a method for producing a mixture of a transition metal of Group 7A or 8A of the periodic table and a Li oxide or metal Li as a raw material. Or a step of obtaining a transition metal oxide at least partially amorphized by a mechanical alloying method in an oxidizing atmosphere, and a step of forming an electrode of a predetermined shape from the transition metal oxide. I do. The stirring time is required to be 10 hours or more, and is preferably 100 to 480 hours.
【0012】本願請求項5の発明に係るリチウム電池の
電極の製造方法は、周期律表の7A族又は8A族の遷移
金属とLiとの結晶質複合酸化物を原料とし、この原料
に電子ビーム、レーザビーム又はプラズマ炎を照射する
ことにより溶融凝固させて少なくとも一部がアモルファ
ス化した遷移金属酸化物を得る工程と、この遷移金属酸
化物から所定の形状の電極を形成する工程とを有するこ
とを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode for a lithium battery, wherein a raw material is a crystalline composite oxide of Li and a transition metal of Group 7A or 8A in the periodic table and Li is used as an electron beam. Irradiating a laser beam or a plasma flame to obtain a transition metal oxide which is melt-solidified and at least partially amorphized; and forming an electrode of a predetermined shape from the transition metal oxide. It is characterized by.
【0013】本願請求項6の発明に係るリチウム電池の
電極の製造方法は、周期律表の7A族又は8A族の遷移
金属を含む結晶質遷移金属酸化物を原料とし、この原料
に電子ビーム、レーザビーム又はプラズマ炎を照射する
ことにより溶融凝固させて少なくとも一部がアモルファ
ス化した遷移金属酸化物を得る工程と、この遷移金属酸
化物から所定の形状の電極を形成する工程を有すること
を特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an electrode for a lithium battery, comprising the steps of using a crystalline transition metal oxide containing a transition metal of Group 7A or 8A of the periodic table as a raw material, and using an electron beam, It is characterized by comprising a step of obtaining a transition metal oxide that is at least partially amorphized by irradiating a laser beam or a plasma flame and solidifying it, and a step of forming an electrode of a predetermined shape from the transition metal oxide. And
【0014】本願請求項1乃至4に係る発明において
は、遷移金属とLiとの複合酸化物、遷移金属酸化物と
Li酸化物との混合物、遷移金属とLi酸化物との混合
物又は遷移金属と金属Liとの混合物を原料とし、この
原料をメカニカルアロイング法により高エネルギー撹拌
する。なお、遷移金属とLi酸化物との混合物及び遷移
金属と金属Liとの混合物を原料とする場合は、大気中
又は酸化性雰囲気中でメカニカルアロイング処理する。
これにより、少なくとも一部がアモルファス化した遷移
金属酸化物が得られる。本発明によれば、このメカニカ
ルアロイング処理という極めて簡素な工程でアモルファ
ス化した遷移金属酸化物を得ることができる。In the invention according to claims 1 to 4 of the present application, a composite oxide of a transition metal and Li, a mixture of a transition metal oxide and a Li oxide, a mixture of a transition metal and a Li oxide, or A mixture with metal Li is used as a raw material, and this raw material is stirred with high energy by a mechanical alloying method. When a mixture of a transition metal and a Li oxide or a mixture of a transition metal and a metal Li is used as a raw material, a mechanical alloying treatment is performed in the air or an oxidizing atmosphere.
As a result, a transition metal oxide that is at least partially amorphous is obtained. According to the present invention, an amorphous transition metal oxide can be obtained by an extremely simple process of the mechanical alloying process.
【0015】また、本願請求項5に係る発明のように、
遷移金属とLiとの結晶質複合酸化物を原料とし、これ
に電子ビーム、レーザビーム又はプラズマ炎を照射する
ことによっても、短時間の処理で、アモルファス化した
遷移金属酸化物を高作業能率で得ることができる。Further, as in the invention according to claim 5 of the present application,
By using a crystalline composite oxide of a transition metal and Li as a raw material and irradiating it with an electron beam, a laser beam or a plasma flame, the transition metal oxide that has become amorphous can be produced with high working efficiency in a short time. Obtainable.
【0016】更に、本願請求項6に係る発明のように、
結晶質遷移金属酸化物に電子ビーム、レーザビーム又は
プラズマ炎を照射することによっても、アモルファス化
した遷移金属酸化物を短時間の処理で容易に得ることが
できる。Furthermore, as in the invention according to claim 6 of the present application,
By irradiating the crystalline transition metal oxide with an electron beam, a laser beam, or a plasma flame, an amorphous transition metal oxide can be easily obtained in a short time.
【0017】本発明によれば、このようにして得られた
アモルファス遷移金属酸化物により、エネルギー密度が
極めて高いリチウム電池を低コストで製造することがで
きる。According to the present invention, a lithium battery having an extremely high energy density can be manufactured at low cost by using the thus obtained amorphous transition metal oxide.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
具体的に説明する。リチウム電池の電極に使用する正極
活物質として、高酸化力の7A族又は8A族の遷移金属
酸化物を使用する。従来、7A族又は8A族の遷移金属
により構成された正極活物質は結晶化しており、層構造
を有している。本発明においては、アモルファス化した
7A族又は8A族の遷移金属酸化物を使用することによ
り、リチウム電池のより一層の高エネルギー化を実現す
るものである。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be specifically described. As a positive electrode active material used for an electrode of a lithium battery, a 7A or 8A group transition metal oxide having high oxidizing power is used. Conventionally, a positive electrode active material composed of a 7A or 8A transition metal has been crystallized and has a layered structure. In the present invention, the use of an amorphous transition metal oxide of a Group 7A or Group 8A realizes higher energy of a lithium battery.
【0019】正極活物質としてLiCoO2を使用した
場合について、アモルファス化によりエネルギー密度が
向上する理由を説明する。The reason why the energy density is improved by amorphization when LiCoO 2 is used as the positive electrode active material will be described.
【0020】正極活物質としてLiCoO2を使用した
場合、下記化学式1に示す反応が起こる。When LiCoO 2 is used as a positive electrode active material, a reaction represented by the following chemical formula 1 occurs.
【0021】[0021]
【化1】 CoO2+Li++e- ← → LiCoO2 この反応は、Coのみに着目した場合に、下記化学式2
のように表すことができる。[Image Omitted] CoO 2 + Li + + e − ← → LiCoO 2 This reaction, when focusing only on Co, has the following chemical formula 2.
Can be expressed as
【0022】[0022]
【化2】 Co4+ ← → Co3+ [ Formula 2] Co 4+ ← → Co 3+
【0023】理論的には、CoO2 -の1分子に対してL
i+の1イオンが結合する。しかし、正極活物質が結晶
性LiCoO2であるとすると、その層状構造からLi+
イオンが2次元的にしか移動できない。結晶性LiCo
O2では、層状構造の層間距離及び方向性によりLi+イ
オンの拡散が律速される。また、ある量(約50%)以
上のLi+イオンを取り出すと、その層状構造が破壊し
Li+イオンの出入れが不可となる。このため、従来は
リチウム電池のエネルギー密度を向上させることが困難
であった。[0023] In theory, CoO 2 - L with respect to one molecule of
One ion of i + binds. However, if the positive electrode active material is crystalline LiCoO 2 , Li +
Ions can only move two-dimensionally. Crystalline LiCo
In O 2 , diffusion of Li + ions is rate-limited by the interlayer distance and directionality of the layered structure. Also, when taking out a certain amount (about 50%) or more of Li + ions, the layered structure is impossible is output in of destroyed Li + ions. For this reason, it was conventionally difficult to improve the energy density of the lithium battery.
【0024】そこで、本発明においては、正極活物質を
アモルファス化することにより、短範囲的にはLiCo
O2分子の結合を保持したままで網目構造を形成させ
る。これにより、以下に示す効果を得ることができる。 CoO2分子間の距離が拡大し、結晶格子が乱れて疎
な構造になることによりLi+イオンの入り込むサイト
が大幅に増加する。 Li+イオン移動経路の等方性が確保できる。 組織が均質で粒界がないため、Li+イオンの移動を
阻害するものがない。Therefore, in the present invention, by making the positive electrode active material amorphous, LiCo
A network structure is formed while maintaining the bonding of O 2 molecules. As a result, the following effects can be obtained. Since the distance between CoO 2 molecules is increased and the crystal lattice is disturbed to form a sparse structure, the number of sites into which Li + ions enter is greatly increased. The isotropy of the Li + ion movement path can be ensured. Since the structure is homogeneous and there are no grain boundaries, there is nothing that hinders the movement of Li + ions.
【0025】これらの効果により、リチウム電池のエネ
ルギー密度が向上する。更に、本発明においては、以下
に示す効果もある。 正極活物質をアモルファス構造とすることにより、成
形性が向上すると共に、薄膜化が容易になる。 化学組成の選択の幅が広範囲になり、Liを過剰に加
えてより一層の高エネルギー密度化を図ることも可能に
なる。With these effects, the energy density of the lithium battery is improved. Further, the present invention has the following effects. When the positive electrode active material has an amorphous structure, the moldability is improved and the thinning is facilitated. The range of choice of chemical composition is widened, and it is possible to further increase the energy density by adding Li in excess.
【0026】なお、Co以外の7A族又は8A族の遷移
金属の酸化物の場合も、アモルファス構造とすることに
より、上述の効果を得ることができる。The above-mentioned effects can be obtained also in the case of an oxide of a transition metal of Group 7A or Group 8A other than Co, by adopting an amorphous structure.
【0027】而して、本実施例においては、遷移金属と
Liとの複合酸化物又は遷移金属酸化物とLi酸化物と
の混合物をメカニカルアロイング法により高エネルギー
で混合撹拌することにより、アモルファス化した遷移金
属酸化物を得る。また、遷移金属とLi酸化物との混合
物を大気又は酸化性雰囲気中で、メカニカルアロイング
処理することによりアモルファス化した遷移金属酸化物
を得る。又は、遷移金属とLiとの結晶質複合酸化物を
焼成し、これに電子ビーム、レーザビーム又はプラズマ
炎を照射することにより、アモルファス化した遷移金属
酸化物を得ることもできる。また、結晶質遷移金属酸化
物を焼成し、これに電子ビームを照射しても、アモルフ
ァス化した遷移金属酸化物を得ることができる。これら
の方法は、いずれも工程が簡素であり、また、電子ビー
ム、レーザビーム又はプラズマ炎の照射は短時間で足り
るので、処理も迅速に行うことができる。In the present embodiment, the composite oxide of the transition metal and Li or the mixture of the transition metal oxide and the Li oxide is mixed and stirred with high energy by a mechanical alloying method. To obtain a transition metal oxide. Further, a transition metal oxide which is made amorphous by subjecting a mixture of a transition metal and a Li oxide to mechanical alloying treatment in the air or an oxidizing atmosphere is obtained. Alternatively, an amorphous transition metal oxide can be obtained by baking a crystalline composite oxide of a transition metal and Li and irradiating it with an electron beam, a laser beam, or a plasma flame. Further, even when the crystalline transition metal oxide is fired and irradiated with an electron beam, an amorphous transition metal oxide can be obtained. In each of these methods, the steps are simple, and irradiation with an electron beam, a laser beam, or a plasma flame is sufficient in a short time, so that the processing can be performed quickly.
【0028】このようにしてアモルファス化された7A
族又は8A族の遷移金属の酸化物を所定の電極形状に成
形し、正極活物質として使用することにより、エネルギ
ー密度が著しく向上したリチウム電池を製造することが
できる。The amorphous 7A thus obtained
By molding an oxide of a Group 5A or Group 8A transition metal into a predetermined electrode shape and using it as a positive electrode active material, a lithium battery with significantly improved energy density can be manufactured.
【0029】[0029]
【実施例】次に、本発明に係るリチウム電池の電極を製
造し、その特性を調べた結果について説明する。Next, the results of the manufacture of the lithium battery electrode according to the present invention and the examination of its characteristics will be described.
【0030】実施例1 LiCoO2をボールミル用SiO2容器に投入し、Si
O2製のボールを入れてふたをした。SiO2容器中にて
LiCoO2を高エネルギー撹拌し、メカニカルアロイ
ング化して、粉末試料を作製した。なお、撹拌時間は1
50時間である。作製した試料をX線回折法により調べ
たところ、アモルファス化していることが確認できた。 Example 1 LiCoO 2 was charged into an SiO 2 container for a ball mill, and Si
An O 2 ball was placed and capped. LiCoO 2 was stirred with high energy in a SiO 2 container and mechanically alloyed to prepare a powder sample. The stirring time is 1
50 hours. When the prepared sample was examined by an X-ray diffraction method, it was confirmed that the sample was amorphous.
【0031】次に、この粉末にCB(カーボンブラッ
ク)及びフッ素樹脂パウダーを混合し、所定の形状に成
形して正極とした。また負極に炭素、電解液にPC(ポ
リピレンカーボネート)+LiClO4(1mol/リット
ル)を用いて、図1に示すスパイラル型のリチウム電池
を組み立てた。Next, CB (carbon black) and a fluororesin powder were mixed with the powder, and molded into a predetermined shape to obtain a positive electrode. A spiral lithium battery shown in FIG. 1 was assembled using carbon as the negative electrode and PC (polypyrene carbonate) + LiClO 4 (1 mol / liter) as the electrolyte.
【0032】また、前記LiCoO2に替えて、LiN
iO2、LiMnO2、LiFeO2及びLiMn2O4を
使用して、同様にスパイラル型リチウム電池を組み立て
た。この電池のサイズは直径が18mm、長さが65m
mであり、重量が40gである。In place of LiCoO 2 , LiN
iO using 2, LiMnO 2, LiFeO 2 and LiMn 2 O 4, was assembled in the same manner as a spiral type lithium battery. The size of this battery is 18mm in diameter and 65m in length
m and the weight is 40 g.
【0033】これらの電池の充放電特性を調べた結果を
下記表1にまとめて示す。The results of examining the charge / discharge characteristics of these batteries are summarized in Table 1 below.
【0034】[0034]
【表1】 [Table 1]
【0035】この表1から明らかなように、本実施例の
電池はエネルギー密度が300〜318Wh/リットルであ
り、特開平8−78002号公報に開示されたリチウム
電池と同様にエネルギー密度が高いものであった。As is clear from Table 1, the battery of this embodiment has an energy density of 300 to 318 Wh / liter, and has a high energy density similarly to the lithium battery disclosed in JP-A-8-78002. Met.
【0036】実施例2 Li2OとCoOをモル比でLi/Co=1となるよう
に夫々秤量し、ボールミル用SiO2容器に投入した。
SiO2製のボールにより高エネルギーを与えて混合撹
拌した。メカニカルアロイング化した混合物をX線回折
法により調べたところ、アモルファス化していることが
確認できた。実施例1と同様の方法により、スパイラル
型のリチウム電池を組み立てた。 Example 2 Li 2 O and CoO were each weighed so that the molar ratio of Li / Co = 1, and charged into a SiO 2 container for a ball mill.
High energy was given by a ball made of SiO 2 and mixed and stirred. When the mechanically alloyed mixture was examined by an X-ray diffraction method, it was confirmed that the mixture had become amorphous. A spiral type lithium battery was assembled in the same manner as in Example 1.
【0037】また、前記Co酸化物に替えて、Ni酸化
物、Mn酸化物及びFe酸化物を使用して、同様にスパ
イラル型リチウム電池を組み立てた。これらの電池の充
放電特性を調べた結果を下記表2にまとめて示す。A spiral type lithium battery was similarly assembled using Ni oxide, Mn oxide and Fe oxide instead of the Co oxide. The results of examining the charge / discharge characteristics of these batteries are summarized in Table 2 below.
【0038】[0038]
【表2】 [Table 2]
【0039】この表2から明らかなように、本実施例の
電池はエネルギー密度が310〜325Wh/リットルであ
り、特開平8−78002号公報に開示されたリチウム
電池と同様にエネルギー密度が高いものであった。As is clear from Table 2, the battery of this embodiment has an energy density of 310 to 325 Wh / liter, and has a high energy density like the lithium battery disclosed in JP-A-8-78002. Met.
【0040】実施例3 Li2Oと金属Coをモル比でLi/Co=1となるよ
うに夫々秤量し、ボールミル用SiO2容器に投入し
た。SiO2製のボールにより大気中にて高エネルギー
撹拌した。メカニカルアロイング化した混合物をX線回
折法により調べたところ、アモルファス化していること
が確認できた。メカニカルアロイング化した混合物は実
施例1と同様の方法により、スパイラル型のリチウム電
池を組み立てた。 Example 3 Li 2 O and metal Co were weighed so that the molar ratio of Li / Co = 1, and charged into a ball mill SiO 2 container. The mixture was stirred with high energy in the air using a ball made of SiO 2 . When the mechanically alloyed mixture was examined by an X-ray diffraction method, it was confirmed that the mixture had become amorphous. The mechanically alloyed mixture was assembled into a spiral lithium battery in the same manner as in Example 1.
【0041】また、容器内を大気から酸素雰囲気に替え
て、高エネルギー撹拌した。この混合物を用いスパイラ
ル型のリチウム電池を組み立てた。Further, the inside of the container was changed from the atmosphere to an oxygen atmosphere, and high energy stirring was performed. Using this mixture, a spiral lithium battery was assembled.
【0042】更に、前記金属Coに替えて、Ni、Mn
及びFeを正極材として使用して、同様にスパイラル型
リチウム電池を組み立てた。これらの電池の充放電特性
を調べた結果を下記表3にまとめて示す。Further, instead of the metal Co, Ni, Mn
Similarly, a spiral type lithium battery was assembled using Fe and Fe as the positive electrode material. The results of examining the charge / discharge characteristics of these batteries are summarized in Table 3 below.
【0043】[0043]
【表3】 [Table 3]
【0044】この表3から明らかなように、本実施例の
電池はエネルギー密度が303〜335Wh/リットルであ
り、特開平8−78002号公報に開示されたリチウム
電池と同様にエネルギー密度が高いものであった。As is apparent from Table 3, the battery of this embodiment has an energy density of 303 to 335 Wh / liter, and has a high energy density like the lithium battery disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78002. Met.
【0045】実施例4 金属Liと金属Coをモル比でLi/Co=1となるよ
うに夫々秤量し、ボールミル用SiO2容器に投入し
た。SiO2製のボールにより大気中にて高エネルギー
撹拌した。メカニカルアロイング化した混合物をX線回
折法により調べたところ、アモルファス化していること
が確認できた。メカニカルアロイング化した混合物は実
施例1と同様の方法により、スパイラル型のリチウム電
池を組み立てた。 Example 4 Metal Li and metal Co were weighed so that the molar ratio of Li / Co = 1, and then charged into an SiO 2 container for a ball mill. The mixture was stirred with high energy in the air using a ball made of SiO 2 . When the mechanically alloyed mixture was examined by an X-ray diffraction method, it was confirmed that the mixture had become amorphous. The mechanically alloyed mixture was assembled into a spiral lithium battery in the same manner as in Example 1.
【0046】また、容器内を大気から酸素雰囲気に替え
て、高エネルギー撹拌した。この混合物を用いスパイラ
ル型のリチウム電池を組み立てた。Further, the inside of the vessel was changed from the atmosphere to an oxygen atmosphere, and high-energy stirring was performed. Using this mixture, a spiral lithium battery was assembled.
【0047】更に、前記金属Coに替えて、Ni、Mn
及びFeを正極材として使用して、同様にスパイラル型
リチウム電池を組み立てた。これらの電池の充放電特性
を調べた結果を下記表4にまとめて示す。Further, in place of the metal Co, Ni, Mn
Similarly, a spiral type lithium battery was assembled using Fe and Fe as the positive electrode material. The results of examining the charge / discharge characteristics of these batteries are summarized in Table 4 below.
【0048】[0048]
【表4】 [Table 4]
【0049】この表4から明らかなように、本実施例の
電池はエネルギー密度が310〜336Wh/リットルであ
り、特開平8−78002号公報に開示されたリチウム
電池と同様にエネルギー密度が高いものであった。As is apparent from Table 4, the battery of this embodiment has an energy density of 310 to 336 Wh / liter, and has a high energy density like the lithium battery disclosed in JP-A-8-78002. Met.
【0050】実施例5 LiCoO2を厚さ0.1mm〜2mmの薄い焼成固化
物を銅製板上に設置した。この焼成固化物に電子ビー
ム、レーザビーム又はプラズマ炎を短時間照射し、溶融
凝固した。この凝固物をX線回折法により調べたとこ
ろ、分析値に一部ピークは残るもの以外はブロードであ
り、試料の一部はアモルファス化していることが確認で
きた。 Example 5 A thin fired solidified product of LiCoO 2 having a thickness of 0.1 mm to 2 mm was placed on a copper plate. The fired and solidified product was irradiated with an electron beam, a laser beam or a plasma flame for a short time to be melt-solidified. When this coagulated product was examined by an X-ray diffraction method, it was confirmed that the sample was broad except that some peaks remained in the analysis value, and it was confirmed that a part of the sample was amorphous.
【0051】次いで、この凝固物を粉砕し、実施例1と
同様の方法よりスパイラル型のリチウム電池を組み立て
た。Next, the solidified product was pulverized, and a spiral lithium battery was assembled in the same manner as in Example 1.
【0052】また、前記LiCoO2に替えて、LiN
iO2、LiMnO2、LiFeO2、Co酸化物、Ni
酸化物、Mn酸化物及びFe酸化物を使用して、同様な
方法でスパイラル型リチウム電池を組み立てた。これら
の電池の充放電特性を調べた結果を下記表5にまとめて
示す。なお、LiCoO2とCo酸化物等のように中心
元素が同じものは同様の特性を示したのでCo系として
包含して示す。In place of the above LiCoO 2 , LiN
iO 2, LiMnO 2, LiFeO 2 , Co oxides, Ni
A spiral lithium battery was assembled in the same manner using an oxide, a Mn oxide, and an Fe oxide. The results of examining the charge / discharge characteristics of these batteries are summarized in Table 5 below. It should be noted that those having the same central element such as LiCoO 2 and Co oxide have the same characteristics, and thus are shown as including Co.
【0053】[0053]
【表5】 [Table 5]
【0054】この表5から明らかなように、本実施例の
電池のエネルギー密度は電子ビームの場合310〜32
0Wh/リットル、レーザビームの場合305〜320Wh
/リットル及びプラズマ炎の場合300〜312Wh/リットル
であり、特開平8−78002号公報に開示されたリチ
ウム電池と同様にエネルギー密度が高いものであった。As is clear from Table 5, the energy density of the battery of this embodiment is 310 to 32 in the case of the electron beam.
0 Wh / liter, 305-320 Wh for laser beam
/ Liter and 300 to 312 Wh / liter in the case of a plasma flame, and had a high energy density as in the lithium battery disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-78002.
【0055】実施例6 LiCoO2を板状に焼結させた固体をスリットが設け
られた定盤の上に設置した。この定盤の直下には冷却用
の水槽を装着した。次に、この板状焼結体をレーザビー
ム又はプラズマ炎により切断した。この際、アシストガ
スに酸素を用い、切断時に生じたドロスが水槽内に滴下
し、冷却できるように条件を設定した。その後、水槽内
に集まったドロスを回収し、真空乾燥し、更に粉末化し
て実施例1と同様の方法よりスパイラル型のリチウム電
池を組み立てた。 Example 6 A solid obtained by sintering LiCoO 2 into a plate was placed on a platen provided with slits. A water tank for cooling was mounted directly below the surface plate. Next, this plate-shaped sintered body was cut by a laser beam or a plasma flame. At this time, oxygen was used as the assist gas, and conditions were set so that dross generated during cutting was dropped into the water tank and cooled. Thereafter, the dross collected in the water tank was collected, dried in a vacuum, and further pulverized, and a spiral lithium battery was assembled in the same manner as in Example 1.
【0056】また、前記LiCoO2に替えて、LiN
iO2、LiMnO2、LiFeO2、Co酸化物、Ni
酸化物、Mn酸化物及びFe酸化物を使用して、同様な
方法でスパイラル型リチウム電池を組み立てた。これら
の電池の充放電特性を調べた結果を下記表7にまとめて
示す。なお、LiCoO2とCo酸化物等のように中心
元素が同じものは同様の特性を示したのでCo系として
包含して示す。In place of the above LiCoO 2 , LiN
iO 2, LiMnO 2, LiFeO 2 , Co oxides, Ni
A spiral lithium battery was assembled in the same manner using an oxide, a Mn oxide, and an Fe oxide. The results of examining the charge / discharge characteristics of these batteries are summarized in Table 7 below. It should be noted that those having the same central element such as LiCoO 2 and Co oxide have the same characteristics, and thus are shown as including Co.
【0057】[0057]
【表6】 [Table 6]
【0058】この表6から明らかなように、本実施例の
電池のエネルギー密度はレーザビーム切断の場合310
〜330Wh/リットル、プラズマ炎切断の場合303〜3
25Wh/リットルであり、特開平8−78002号公報に
開示されたリチウム電池と同様にエネルギー密度が高い
ものであった。As is clear from Table 6, the energy density of the battery of this embodiment was 310 when the laser beam was cut.
~ 330Wh / liter, plasma flame cutting 303 ~ 3
The energy density was 25 Wh / liter, and the energy density was high as in the lithium battery disclosed in JP-A-8-78002.
【0059】本実施例の方法によれば、遷移金属とLi
との複合酸化物、遷移金属酸化物とLi酸化物との混合
物、酸化性雰囲気の中での遷移金属とLi酸化物との混
合物、又は酸化性雰囲気の中での遷移金属と金属Liと
の混合物を原料とし、高エネルギー撹拌するメカニカル
アロイング法により、極めて簡素な工程でアモルファス
化することができた。また、遷移金属とLiとの結晶質
複合酸化物若しくは結晶質遷移金属酸化物を焼成し、こ
れを電子ビーム、レーザビーム又はプラズマ炎の照射を
短時間行うことにより、アモルファス化することができ
た。このため、工程が著しく簡素となった。According to the method of this embodiment, the transition metal and Li
, A mixture of a transition metal oxide and a Li oxide, a mixture of a transition metal and a Li oxide in an oxidizing atmosphere, or a mixture of a transition metal and a metal Li in an oxidizing atmosphere. By using the mixture as a raw material and mechanically agitating with high energy stirring, it was possible to form amorphous by an extremely simple process. In addition, a crystalline composite oxide or a crystalline transition metal oxide of transition metal and Li was calcined, and this was irradiated with an electron beam, a laser beam, or a plasma flame for a short time, thereby being able to be made amorphous. . For this reason, the process is significantly simplified.
【0060】[0060]
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るリチウ
ム電池の電極の製造方法は、メカニカルアロイング法又
は電子ビーム照射法、レーザビーム照射法若しくはプラ
ズマ炎照射法により、アモルファス化するので、極めて
簡素な工程で短時間で高能率にアモルファス化した遷移
金属酸化物からなる正極活物質を得ることができ、エネ
ルギー密度が高いリチウム電池の製造コストを著しく低
減することができる。As described above, the method of manufacturing an electrode of a lithium battery according to the present invention is made amorphous by a mechanical alloying method, an electron beam irradiation method, a laser beam irradiation method, or a plasma flame irradiation method. A positive electrode active material composed of a transition metal oxide that has been highly efficiently amorphousized can be obtained in a short time in a simple process, and the manufacturing cost of a lithium battery having a high energy density can be significantly reduced.
【図1】 リチウム電池の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a lithium battery.
1・・・正極キャップ、2・・・負極端子、3・・・正
極、4・・・負極、5・・・セパレータ、6・・・ジャ
ケット、7・・・電池ケース、8・・・ベントダイアグ
ラム、9・・・ベントスパイクDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Positive electrode cap, 2 ... Negative electrode terminal, 3 ... Positive electrode, 4 ... Negative electrode, 5 ... Separator, 6 ... Jacket, 7 ... Battery case, 8 ... Vent Diagram, 9 ... vent spike
Claims (6)
れた少なくとも1種の遷移金属とLiとの複合酸化物を
原料とし、メカニカルアロイング法により少なくとも一
部がアモルファス化した遷移金属酸化物を得る工程と、
この遷移金属酸化物から所定の形状の電極を形成する工
程とを有することを特徴とするリチウム電池の電極の製
造方法。1. A transition metal oxide obtained by using a composite oxide of at least one transition metal selected from Group 7A and 8A of the periodic table and Li as a raw material and at least partially amorphizing by a mechanical alloying method. Obtaining a thing;
Forming an electrode of a predetermined shape from the transition metal oxide.
れた少なくとも1種の遷移金属の酸化物とLi酸化物と
の混合物を原料とし、メカニカルアロイング法により少
なくとも一部がアモルファス化した遷移金属酸化物を得
る工程と、この遷移金属酸化物から所定の形状の電極を
形成する工程とを有することを特徴とするリチウム電池
の電極の製造方法。2. A mixture of an oxide of at least one transition metal selected from Groups 7A and 8A of the Periodic Table and a Li oxide as a raw material, at least a portion of which is made amorphous by a mechanical alloying method. A method for manufacturing an electrode for a lithium battery, comprising: a step of obtaining a transition metal oxide; and a step of forming an electrode having a predetermined shape from the transition metal oxide.
れた少なくとも1種の遷移金属とLi酸化物との混合物
を原料とし、大気中又は酸化性雰囲気中にてメカニカル
アロイング法により少なくとも一部がアモルファス化し
た遷移金属酸化物を得る工程と、この遷移金属酸化物か
ら所定の形状の電極を形成する工程とを有することを特
徴とするリチウム電池の電極の製造方法。3. A mixture of at least one transition metal selected from Group 7A and Group 8A of the periodic table and a Li oxide as a raw material, which is obtained by a mechanical alloying method in the air or an oxidizing atmosphere. A method for producing an electrode for a lithium battery, comprising: a step of obtaining a transition metal oxide partially amorphousized; and a step of forming an electrode having a predetermined shape from the transition metal oxide.
れた少なくとも1種の遷移金属と金属Liとの混合物を
原料とし、大気中又は酸化性雰囲気中にてメカニカルア
ロイング法により少なくとも一部がアモルファス化した
遷移金属酸化物を得る工程と、この遷移金属酸化物から
所定の形状の電極を形成する工程とを有することを特徴
とするリチウム電池の電極の製造方法。4. A mixture of at least one transition metal selected from Groups 7A and 8A of the periodic table and metal Li as a raw material, and at least one metal alloy is formed by mechanical alloying in air or an oxidizing atmosphere. A method for producing an electrode for a lithium battery, comprising: a step of obtaining a transition metal oxide in which a portion is made amorphous; and a step of forming an electrode having a predetermined shape from the transition metal oxide.
れた少なくとも1種の遷移金属とLiとの結晶質複合酸
化物を原料とし、この原料に電子ビーム、レーザビーム
又はプラズマ炎を照射することにより溶融凝固させて少
なくとも一部がアモルファス化した遷移金属酸化物を得
る工程と、この遷移金属酸化物から所定の形状の電極を
形成する工程とを有することを特徴とするリチウム電池
の電極の製造方法。5. A crystalline composite oxide of Li and at least one transition metal selected from Group 7A and Group 8A of the periodic table as a raw material, and the raw material is irradiated with an electron beam, a laser beam, or a plasma flame. Electrode of a lithium battery, comprising: a step of obtaining a transition metal oxide at least partially amorphous by being melted and solidified by performing the method; and a step of forming an electrode having a predetermined shape from the transition metal oxide. Manufacturing method.
れた少なくとも1種の遷移金属を含む結晶質遷移金属酸
化物を原料とし、この原料に電子ビーム、レーザビーム
又はプラズマ炎を照射することにより溶融凝固させて少
なくとも一部がアモルファス化した遷移金属酸化物を得
る工程と、この遷移金属酸化物から所定の形状の電極を
形成する工程とを有することを特徴とするリチウム電池
の電極の製造方法。6. A crystalline transition metal oxide containing at least one transition metal selected from Groups 7A and 8A of the periodic table is used as a raw material, and the raw material is irradiated with an electron beam, a laser beam, or a plasma flame. A step of obtaining a transition metal oxide at least partially amorphized by melt-solidification, and a step of forming an electrode of a predetermined shape from the transition metal oxide. Production method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8262198A JPH10106544A (en) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | Manufacture of electrode of lithium battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8262198A JPH10106544A (en) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | Manufacture of electrode of lithium battery |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10106544A true JPH10106544A (en) | 1998-04-24 |
Family
ID=17372452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8262198A Pending JPH10106544A (en) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | Manufacture of electrode of lithium battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10106544A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10149822A (en) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2005276612A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, its manufacturing method, battery using it, and manufacturing method of battery |
JP2012009231A (en) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Toyota Motor Corp | Positive electrode for lithium secondary battery and use thereof |
-
1996
- 1996-10-02 JP JP8262198A patent/JPH10106544A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10149822A (en) * | 1996-11-20 | 1998-06-02 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2005276612A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Sanyo Electric Co Ltd | Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, its manufacturing method, battery using it, and manufacturing method of battery |
JP2012009231A (en) * | 2010-06-23 | 2012-01-12 | Toyota Motor Corp | Positive electrode for lithium secondary battery and use thereof |
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