JPH10116616A - 非水電解質リチウム二次電池 - Google Patents
非水電解質リチウム二次電池Info
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- JPH10116616A JPH10116616A JP8269887A JP26988796A JPH10116616A JP H10116616 A JPH10116616 A JP H10116616A JP 8269887 A JP8269887 A JP 8269887A JP 26988796 A JP26988796 A JP 26988796A JP H10116616 A JPH10116616 A JP H10116616A
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- lithium secondary
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- 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
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で充放電特性に優れた電池特性をもち、
かつ安全で長寿命の非水電解質リチウム二次電池を低コ
ストで提供する。 【解決手段】 正極２あるいは負極１のいずれかに、組
成式がＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／
２）で表される化合物を主体とした電極活物質を用いた
非水電解質リチウム二次電池。
かつ安全で長寿命の非水電解質リチウム二次電池を低コ
ストで提供する。 【解決手段】 正極２あるいは負極１のいずれかに、組
成式がＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／
２）で表される化合物を主体とした電極活物質を用いた
非水電解質リチウム二次電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質リチウ
ム二次電池に関し、特に特定の電池活物質を使用するこ
とにより、優れた電池特性を実現した非水電解質リチウ
ム二次電池に関する。
ム二次電池に関し、特に特定の電池活物質を使用するこ
とにより、優れた電池特性を実現した非水電解質リチウ
ム二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子機器の小型軽量化、ポータブ
ル化に伴い、軽量で高容量の二次電池が求められるよう
になっており、その開発が進められている。その中で
も、リチウム二次電池は従来から使用されているニッケ
ル−カドミウム二次電池や鉛二次電池と比較して、軽量
で高エネルギ密度が得られ、かつカドミウム等の汚染物
質を含まない無公害の電池を実現できるため、活発に研
究が進められている。
ル化に伴い、軽量で高容量の二次電池が求められるよう
になっており、その開発が進められている。その中で
も、リチウム二次電池は従来から使用されているニッケ
ル−カドミウム二次電池や鉛二次電池と比較して、軽量
で高エネルギ密度が得られ、かつカドミウム等の汚染物
質を含まない無公害の電池を実現できるため、活発に研
究が進められている。
【０００３】リチウム二次電池の電池活物質、特に正極
活物質として実用化、あるいは実用化可能とされている
ものは、例としてリチウム含有遷移金属酸化物、例えば
ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2などがあげられる。これらの
構造は、酸素イオンが立方最密充填（ＣＣＰ）している
マトリックスの６配位サイトに、遷移金属イオンとリチ
ウムイオンが一層ずつに分かれて配置されている構造を
持っている。このため、含まれるリチウムイオンがその
リチウムの層内で比較的容易に移動することが可能であ
り、それによってリチウムを電気化学的に脱離および挿
入することが可能である。これらのリチウム含有遷移金
属酸化物がリチウム二次電池の正極材料として優れた特
性を持つ理由の一つは、このような構造的な利点にあ
る。
活物質として実用化、あるいは実用化可能とされている
ものは、例としてリチウム含有遷移金属酸化物、例えば
ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2などがあげられる。これらの
構造は、酸素イオンが立方最密充填（ＣＣＰ）している
マトリックスの６配位サイトに、遷移金属イオンとリチ
ウムイオンが一層ずつに分かれて配置されている構造を
持っている。このため、含まれるリチウムイオンがその
リチウムの層内で比較的容易に移動することが可能であ
り、それによってリチウムを電気化学的に脱離および挿
入することが可能である。これらのリチウム含有遷移金
属酸化物がリチウム二次電池の正極材料として優れた特
性を持つ理由の一つは、このような構造的な利点にあ
る。
【０００４】ただし、これらの物質に含まれるコバルト
やニッケル等はいずれも原料の供給が不安定であり、か
つ高価な原料となっているため、工業的にはコストの面
で問題を残している。これに対して、同様な組成式をも
つリチウム含有遷移金属酸化物にＬｉＦｅＯ2がある。
鉄は周知のとおり非常に安価な材料であり、工業的に非
常に魅力のある原料である。しかしながら、このＬｉＦ
ｅＯ2の構造は前述したＬｉＣｏＯ2等と異なり、酸素イ
オンのマトリックス中で鉄イオンとリチウムイオンが層
状に分離した配置をしていないことが知られている。
やニッケル等はいずれも原料の供給が不安定であり、か
つ高価な原料となっているため、工業的にはコストの面
で問題を残している。これに対して、同様な組成式をも
つリチウム含有遷移金属酸化物にＬｉＦｅＯ2がある。
鉄は周知のとおり非常に安価な材料であり、工業的に非
常に魅力のある原料である。しかしながら、このＬｉＦ
ｅＯ2の構造は前述したＬｉＣｏＯ2等と異なり、酸素イ
オンのマトリックス中で鉄イオンとリチウムイオンが層
状に分離した配置をしていないことが知られている。
【０００５】そのためＬi Ｆe Ｏ2 はリチウムが可逆的
に移動できるパス（経路）が存在せず、リチウム二次電
池の活物質としては使用できないと考えられてきた。た
だし、このような中でも、特開平５−６２６７９号公報
には、ＬｉＦｅＯ2 の中でもβ型といわれるものは他の
α型とγ型と比較して優れた電池特性を示すという報告
がなされている。この場合の電池特性とは、ＬｉＦｅＯ
2中に含まれるリチウムイオンを比較的高い電位領域
（リチウムメタルの示す電位を０Ｖとしたときで、３Ｖ
以上の電位領域）で脱離させることで充電し、その中に
再びリチウムを挿入することで放電するというものであ
る。
に移動できるパス（経路）が存在せず、リチウム二次電
池の活物質としては使用できないと考えられてきた。た
だし、このような中でも、特開平５−６２６７９号公報
には、ＬｉＦｅＯ2 の中でもβ型といわれるものは他の
α型とγ型と比較して優れた電池特性を示すという報告
がなされている。この場合の電池特性とは、ＬｉＦｅＯ
2中に含まれるリチウムイオンを比較的高い電位領域
（リチウムメタルの示す電位を０Ｖとしたときで、３Ｖ
以上の電位領域）で脱離させることで充電し、その中に
再びリチウムを挿入することで放電するというものであ
る。
【０００６】つまり、鉄イオンの価数変化は＋３価から
＋４価であると考えられる。しかし、たとえβ型が良好
な特性を示すとしても、あくまでも他のα型やγ型との
比較であって、他の金属系の活物質と比較した場合、容
量やサイクル寿命などの点で決して優れた特性を持つと
は言えないのが現状である。また、ＬｉＣｏＯ2のよう
な構造をもったＬｉＦｅＯ2を合成する試みも行なわれ
てはいるが、現段階においては、商業的実用化は非常に
困難であると思われる。
＋４価であると考えられる。しかし、たとえβ型が良好
な特性を示すとしても、あくまでも他のα型やγ型との
比較であって、他の金属系の活物質と比較した場合、容
量やサイクル寿命などの点で決して優れた特性を持つと
は言えないのが現状である。また、ＬｉＣｏＯ2のよう
な構造をもったＬｉＦｅＯ2を合成する試みも行なわれ
てはいるが、現段階においては、商業的実用化は非常に
困難であると思われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記現状の問
題点を改善するために提案されたもので、その目的は、
小型で充放電特性に優れた電池特性をもち、かつ安全で
長寿命の非水電解質リチウム二次電池を低コストで提供
することにある。
題点を改善するために提案されたもので、その目的は、
小型で充放電特性に優れた電池特性をもち、かつ安全で
長寿命の非水電解質リチウム二次電池を低コストで提供
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極あるいは
負極のいずれかに、組成式がＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦
５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表される化合物を主体とし
た電極活物質を用いた非水電解質リチウム二次電池を提
供するものである。
負極のいずれかに、組成式がＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦
５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表される化合物を主体とし
た電極活物質を用いた非水電解質リチウム二次電池を提
供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。本発明のリチウム二次電池においては、上
述のように、正極あるいは負極のいずれかに、組成式が
ＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で
表される化合物を主体とした電極活物質を用いることを
特徴としている。この活物質を用いる電極の作動電位
が、リチウム金属が非水電解質中で示す電位に対して、
３Ｖから０．５Ｖの間であることを特徴としている。こ
の組成式から明らかなように、この物質中で鉄の価数
は、そのほとんどが３価である。この状態が最も価数の
高い状態として使用されるため、充放電時の電極の作動
電位は３Ｖから０．５Ｖの範囲となる。
に説明する。本発明のリチウム二次電池においては、上
述のように、正極あるいは負極のいずれかに、組成式が
ＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で
表される化合物を主体とした電極活物質を用いることを
特徴としている。この活物質を用いる電極の作動電位
が、リチウム金属が非水電解質中で示す電位に対して、
３Ｖから０．５Ｖの間であることを特徴としている。こ
の組成式から明らかなように、この物質中で鉄の価数
は、そのほとんどが３価である。この状態が最も価数の
高い状態として使用されるため、充放電時の電極の作動
電位は３Ｖから０．５Ｖの範囲となる。
【００１０】つまり、この物質の電池活物質としての反
応は３価と、２価あるいはそれ以下の価数との間の酸化
還元反応によるものであると考えられ、前述したような
鉄の４価が関係した反応ではない。鉄が４価まで酸化す
る反応を利用する場合、電極電位は４．５Ｖから５Ｖ近
くまで上昇することが報告されており、用いる電解液の
電気化学的安定性に問題が出てくる。
応は３価と、２価あるいはそれ以下の価数との間の酸化
還元反応によるものであると考えられ、前述したような
鉄の４価が関係した反応ではない。鉄が４価まで酸化す
る反応を利用する場合、電極電位は４．５Ｖから５Ｖ近
くまで上昇することが報告されており、用いる電解液の
電気化学的安定性に問題が出てくる。
【００１１】さらに、４価の鉄を含む化合物自体の構造
的、化学的安定性にも問題がある。それに対し、鉄の３
価の状態を最高酸化数として使用するような電位領域で
充放電する場合は、上記のような電解液や活物質自体の
安定性には問題が生じないと思われる。ただし、上述し
たように、α型のＬｉＦｅＯ2 やα型のＦｅ2 Ｏ3 に代
表されるように、これら鉄酸化物系の化合物は、リチウ
ムが可逆的に内部を移動できる経路（パス）やリチウム
が可逆的に脱挿入できる位置（サイト）がないとされて
おり、電極活物質への応用は難しいとされてきたが、発
明者らは、物質へのリチウムの挿入量を限定することに
より、可逆的なリチウムの脱挿入が可能であることを見
いだした。
的、化学的安定性にも問題がある。それに対し、鉄の３
価の状態を最高酸化数として使用するような電位領域で
充放電する場合は、上記のような電解液や活物質自体の
安定性には問題が生じないと思われる。ただし、上述し
たように、α型のＬｉＦｅＯ2 やα型のＦｅ2 Ｏ3 に代
表されるように、これら鉄酸化物系の化合物は、リチウ
ムが可逆的に内部を移動できる経路（パス）やリチウム
が可逆的に脱挿入できる位置（サイト）がないとされて
おり、電極活物質への応用は難しいとされてきたが、発
明者らは、物質へのリチウムの挿入量を限定することに
より、可逆的なリチウムの脱挿入が可能であることを見
いだした。
【００１２】リチウムの挿入量を限定することは、鉄が
不可逆な状態まで還元することを防ぐためであり、その
限度は、活物質量に含まれる鉄原子の物質量をＭ（ｍｏ
ｌ）、リチウム挿入量をＳ（ｍｏｌ）とすると、Ｓ≦
１．５Ｍと表される。
不可逆な状態まで還元することを防ぐためであり、その
限度は、活物質量に含まれる鉄原子の物質量をＭ（ｍｏ
ｌ）、リチウム挿入量をＳ（ｍｏｌ）とすると、Ｓ≦
１．５Ｍと表される。
【００１３】ここで、Ｓ＞１．５Ｍであると可逆的なリ
チウム脱挿入が不可能となり、サイクル寿命が著しく悪
化する。このような組成式ＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦
５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表される化合物を主体とす
る電極活物質の反応機構については未だ明確であるとは
必ずしも言えないが、所謂トポケミカルな反応ではな
く、別の構造への変化、あるいは非晶質化を伴った反応
機構であることがＸ線回折法などの分析により解ってい
る。
チウム脱挿入が不可能となり、サイクル寿命が著しく悪
化する。このような組成式ＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦
５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表される化合物を主体とす
る電極活物質の反応機構については未だ明確であるとは
必ずしも言えないが、所謂トポケミカルな反応ではな
く、別の構造への変化、あるいは非晶質化を伴った反応
機構であることがＸ線回折法などの分析により解ってい
る。
【００１４】本発明で正極活物質として使用する組成式
ＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で
表される化合物は公知の方法により製造することができ
る。例えば、ＬｉＦｅＯ2は、α−Ｆｅ2 Ｏ3とＬｉ2 Ｃ
Ｏ3とを所定比で混合した後、大気中で焼成することに
より好ましく製造することができる。ただしこれは、こ
れらの化合物の製造方法を限定するものではない。
ＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で
表される化合物は公知の方法により製造することができ
る。例えば、ＬｉＦｅＯ2は、α−Ｆｅ2 Ｏ3とＬｉ2 Ｃ
Ｏ3とを所定比で混合した後、大気中で焼成することに
より好ましく製造することができる。ただしこれは、こ
れらの化合物の製造方法を限定するものではない。
【００１５】なお、このようにＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ
≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表される化合物を使用し
て電極剤を構成するに際しては、公知の導電剤や結着剤
等を添加することができる。本発明において、組成式Ｌ
ｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表
される化合物を正極として使用する場合の負極は、リチ
ウムを可逆的に放出できる材料で、本発明の材料より電
極電位が卑な材料を使用して構成する。このような化合
物には、リチウム金属や他の金属とリチウムとの合金な
どが挙げられる。また、本発明の化合物を負極として使
用する場合の正極は、リチウムを可逆的に放出できる材
料で、本発明の材料より電極電位が貴な材料を使用して
構成する。このような化合物にはＬｉｘＭＯ2(Ｍ＝Ｃ、
Ｎｉ、Ｍｎなど）やスピネル構造であるＬｉＭｎ2 Ｏ4
のようなある種のリチウム遷移金属複合酸化物が挙げら
れる。
≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表される化合物を使用し
て電極剤を構成するに際しては、公知の導電剤や結着剤
等を添加することができる。本発明において、組成式Ｌ
ｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表
される化合物を正極として使用する場合の負極は、リチ
ウムを可逆的に放出できる材料で、本発明の材料より電
極電位が卑な材料を使用して構成する。このような化合
物には、リチウム金属や他の金属とリチウムとの合金な
どが挙げられる。また、本発明の化合物を負極として使
用する場合の正極は、リチウムを可逆的に放出できる材
料で、本発明の材料より電極電位が貴な材料を使用して
構成する。このような化合物にはＬｉｘＭＯ2(Ｍ＝Ｃ、
Ｎｉ、Ｍｎなど）やスピネル構造であるＬｉＭｎ2 Ｏ4
のようなある種のリチウム遷移金属複合酸化物が挙げら
れる。
【００１６】本発明において、非水電解液は従来の非水
系リチウム二次電池と同様のものを使用することができ
る。すなわち、非水電解液の非水溶媒としては、例えば
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチ
レンカーボネート、ビニレンカーボネート、γーブチロ
ラクトン、スルホラン、１、２ージメトキシエタン、１
・２−ジエトキシエタン、２−メチルテトラヒドロフラ
ン、３−メチルー１、３ージオキソラン、プロピオン酸
メチル、酪酸メチル、ジメチルカーボネート、ジェチル
カーボネート、ジプロピルカーボネート等を使用するこ
とができる。特に、電圧に安定な点からプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ビニレンカーボネート等の環状カーボネート類、又
はジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプ
ロピルカーボネート等の鎖状カーボネートを使用するこ
とが好ましい。また、このような非水溶媒は、１種また
は２種以上を組み合わせて使用することができる。
系リチウム二次電池と同様のものを使用することができ
る。すなわち、非水電解液の非水溶媒としては、例えば
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチ
レンカーボネート、ビニレンカーボネート、γーブチロ
ラクトン、スルホラン、１、２ージメトキシエタン、１
・２−ジエトキシエタン、２−メチルテトラヒドロフラ
ン、３−メチルー１、３ージオキソラン、プロピオン酸
メチル、酪酸メチル、ジメチルカーボネート、ジェチル
カーボネート、ジプロピルカーボネート等を使用するこ
とができる。特に、電圧に安定な点からプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ビニレンカーボネート等の環状カーボネート類、又
はジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプ
ロピルカーボネート等の鎖状カーボネートを使用するこ
とが好ましい。また、このような非水溶媒は、１種また
は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００１７】また非水溶媒に溶解させる電解質として
は、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、
ＬｉＢＦ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2 ）2
等を使用でき、このうち特にＬｉＰＦ6やＬｉＢＦ4を使
用することが好ましい。本発明の電池は、電池形状につ
いては特に限定されることはない。円筒型、角型、コイ
ン型、ボタン型等の種々の形状にすることができる。
は、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＰＦ6、
ＬｉＢＦ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2 ）2
等を使用でき、このうち特にＬｉＰＦ6やＬｉＢＦ4を使
用することが好ましい。本発明の電池は、電池形状につ
いては特に限定されることはない。円筒型、角型、コイ
ン型、ボタン型等の種々の形状にすることができる。
【００１８】また本発明のリチウム二次電池は、組成式
がＬｉｘＦｅＯｙ（Ｏ≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）
で表される化合物を電極の活物質として使用するが、こ
の正極活物質は工業的に容易に得られ、また、主たる構
成元素が鉄であるため安価に得られるので、優れた経済
性を有する。また、従来の金属酸化物による活物質に比
べ容量が大きく、容量密度の大きな二次電池を得ること
が可能となる。
がＬｉｘＦｅＯｙ（Ｏ≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）
で表される化合物を電極の活物質として使用するが、こ
の正極活物質は工業的に容易に得られ、また、主たる構
成元素が鉄であるため安価に得られるので、優れた経済
性を有する。また、従来の金属酸化物による活物質に比
べ容量が大きく、容量密度の大きな二次電池を得ること
が可能となる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 （１）電極活物質の合成 α−酸化鉄（α−Ｆｅ2 Ｏ3 ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2
ＣＯ3)とを、それぞれの物質量（モル数）が１：１の比
で十分に混合した後、大気中９５０℃で２０時間焼成し
て電極活物質α−ＬｉＦｅＯ2を調製した。この粉末Ｘ
線回折（ＸＲＤ）パターンを図１に示し、これを電極活
物質Ａとする。
る。 （１）電極活物質の合成 α−酸化鉄（α−Ｆｅ2 Ｏ3 ）と炭酸リチウム（Ｌｉ2
ＣＯ3)とを、それぞれの物質量（モル数）が１：１の比
で十分に混合した後、大気中９５０℃で２０時間焼成し
て電極活物質α−ＬｉＦｅＯ2を調製した。この粉末Ｘ
線回折（ＸＲＤ）パターンを図１に示し、これを電極活
物質Ａとする。
【００２０】（２）電極活物質の合成 市販のα−酸化鉄（α−Ｆｅ2 Ｏ3)を大気中８００℃で
５時間焼成して電極活物質α−Ｆｅ2 Ｏ3 を得た。この
粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンを図２に示し、これを
電極活物質Ｂとする。
５時間焼成して電極活物質α−Ｆｅ2 Ｏ3 を得た。この
粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンを図２に示し、これを
電極活物質Ｂとする。
【００２１】（３）電極板の作製 上記電極活物質ＡおよびＢをそれぞれ８０重量％、導電
剤としてカーボンブラック15重量％、結着剤としてフッ
素樹脂粉末５重量％を加え、乳鉢で十分混合し、その混
合物を直径１６ｍｍの円盤上ＳＵＳ（ステンレス）網上
にディスク状に加圧成型し、電極板を得た。これらをそ
れぞれ、電極板ＡおよびＢとする。
剤としてカーボンブラック15重量％、結着剤としてフッ
素樹脂粉末５重量％を加え、乳鉢で十分混合し、その混
合物を直径１６ｍｍの円盤上ＳＵＳ（ステンレス）網上
にディスク状に加圧成型し、電極板を得た。これらをそ
れぞれ、電極板ＡおよびＢとする。
【００２２】（４）リチウム二次電池の作製 次いで図３に示すコイン型電池（外径２０．０ｍｍ、厚
さ２．５ｍｍ）を作製した。この電池は負極１と、正極
２とをセパレータ３を介してそれぞれ負極電池缶４及び
正極電池缶５に収納し、封口ガスケット６をかしめるこ
とにより作製したものである。ここで、セパレータ３と
してはポリプロピレン不織布を用意し、一方、電解液と
して、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボ
ネート（ＤＭＣ）との混合溶媒（ＥＣ：ＤＭＣ＝１：１
（体積比））に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）
を溶液１リットルに対して電解質を１ｍｏｌの割合で溶
解させたものを調整し、これをポリプロピレン不織布か
らなるセパレータ３に含浸させて使用した。
さ２．５ｍｍ）を作製した。この電池は負極１と、正極
２とをセパレータ３を介してそれぞれ負極電池缶４及び
正極電池缶５に収納し、封口ガスケット６をかしめるこ
とにより作製したものである。ここで、セパレータ３と
してはポリプロピレン不織布を用意し、一方、電解液と
して、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボ
ネート（ＤＭＣ）との混合溶媒（ＥＣ：ＤＭＣ＝１：１
（体積比））に六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）
を溶液１リットルに対して電解質を１ｍｏｌの割合で溶
解させたものを調整し、これをポリプロピレン不織布か
らなるセパレータ３に含浸させて使用した。
【００２３】実施例１ ここで、負極１として、リチウム圧延板を打ち抜いたも
のを使用し、正極２として、上記の電極板Ａを使用した
ものを実施例１の電池とする。
のを使用し、正極２として、上記の電極板Ａを使用した
ものを実施例１の電池とする。
【００２４】実施例２ また、正極２として、上記の電極板Ｂを使用すること以
外は実施例１と同様の構成としたものを実施例２の電池
とする。
外は実施例１と同様の構成としたものを実施例２の電池
とする。
【００２５】実施例３ また、正極２として、スピネル構造のＬｉＭｎ2 Ｏ4 と
導電助剤であるグラファイト粉末およびフッ素樹脂粉末
を重量比で９２：５：３の比率で混合し、これを上記電
極板の作製と同様に、直径１６ｍｍのＳＵＳ（ステンレ
ス）網上にディスク状に加圧成形し、正極板としたもの
を使用し、負極１として、上記電極板Ａを用いた電池を
実施例３の電池とする。
導電助剤であるグラファイト粉末およびフッ素樹脂粉末
を重量比で９２：５：３の比率で混合し、これを上記電
極板の作製と同様に、直径１６ｍｍのＳＵＳ（ステンレ
ス）網上にディスク状に加圧成形し、正極板としたもの
を使用し、負極１として、上記電極板Ａを用いた電池を
実施例３の電池とする。
【００２６】実施例４ また、負極１として、上記電極板Ｂを用いたこと以外は
実施例３と同様の構成としたものを実施例４の電池とす
る。
実施例３と同様の構成としたものを実施例４の電池とす
る。
【００２７】電池特性試験結果 実施例１から４で得られた電池の充放電特性を、定電流
（０．５ｍＡ／ｃｍ2)で充放電させるという充放電サイ
クルを繰り返すことにより測定した。まず、実施例１の
電池の充放電曲線を図４に示す。この図から、実施例１
の電池は１．１Ｖ付近に平坦で長い作動電圧を持ち、さ
らに充電も可能であることがわかる。この１．１Ｖ付近
の作動電圧は、一回目の放電の際には見られないもので
あり、初回の充放電によって活物質の構造に変化が生じ
て２回目以降に現れるものである。また図５に実施例２
の電池の充放電曲線を示す。
（０．５ｍＡ／ｃｍ2)で充放電させるという充放電サイ
クルを繰り返すことにより測定した。まず、実施例１の
電池の充放電曲線を図４に示す。この図から、実施例１
の電池は１．１Ｖ付近に平坦で長い作動電圧を持ち、さ
らに充電も可能であることがわかる。この１．１Ｖ付近
の作動電圧は、一回目の放電の際には見られないもので
あり、初回の充放電によって活物質の構造に変化が生じ
て２回目以降に現れるものである。また図５に実施例２
の電池の充放電曲線を示す。
【００２８】放電初期の電圧変化は若干異なるものの、
その他の挙動は実施例１のものと酷似している。これ
は、実施例１と実施例２とでは活物質自体は全く異なる
が、鉄の酸化物であることは共通であり、鉄の酸化数も
等しいことに関係がある。今回の我々の発明による充放
電はその物質の構造等にはあまり影響されず、その組成
が鉄の酸化物であり、鉄の酸化数が３であることが重要
である。したがって、今回の発明は、電極活物質の構造
では限定されない。
その他の挙動は実施例１のものと酷似している。これ
は、実施例１と実施例２とでは活物質自体は全く異なる
が、鉄の酸化物であることは共通であり、鉄の酸化数も
等しいことに関係がある。今回の我々の発明による充放
電はその物質の構造等にはあまり影響されず、その組成
が鉄の酸化物であり、鉄の酸化数が３であることが重要
である。したがって、今回の発明は、電極活物質の構造
では限定されない。
【００２９】次に、実施例３の電池の充放電特性を図６
に示す。このように本発明の電極活物質よりも貴な電位
を持ち、放出可能なリチウムを含む活物質と組み合わせ
れば、本発明の電極活物質を負極として用いることがで
きる。
に示す。このように本発明の電極活物質よりも貴な電位
を持ち、放出可能なリチウムを含む活物質と組み合わせ
れば、本発明の電極活物質を負極として用いることがで
きる。
【００３０】図７は実施例４の電池の充放電特性を図７
に示し、実施例３の図６に示した充放電特性と同等の特
性が得られていることが分かる。
に示し、実施例３の図６に示した充放電特性と同等の特
性が得られていることが分かる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、電池特性および経済性
の両面に優れた非水電解質リチウム二次電池を得ること
ができる。
の両面に優れた非水電解質リチウム二次電池を得ること
ができる。
【図１】実施の形態で得られた電極活物質Ａの粉末Ｘ線
回折（ＸＲＤ）パターンである。
回折（ＸＲＤ）パターンである。
【図２】実施の形態で得られた電極活物質Ｂの粉末Ｘ線
回折（ＸＲＤ）パターンである。
回折（ＸＲＤ）パターンである。
【図３】実施例で作製した非水電解質リチウム二次電池
の断面図である。
の断面図である。
【図４】実施例１の非水電解質リチウム二次電池の充放
電特性図である。
電特性図である。
【図５】実施例２の非水電解質リチウム二次電池の充放
電特性図である。
電特性図である。
【図６】実施例３の非水電解質リチウム二次電池の充放
電特性図である。
電特性図である。
【図７】実施例４の非水電解質リチウム二次電池の充放
電特性図である。
電特性図である。
１…負極、２…正極、３…セパレータ、４…負極電池
缶、５…正極電池缶、６…封口ガスケット
缶、５…正極電池缶、６…封口ガスケット
Claims (7)
- 【請求項１】 正極あるいは負極のいずれかに、組成式
がＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、ｙ＝１．５＋ｘ／２）
で表される化合物を主体とした電極活物質を用いること
を特徴とする非水電解質リチウム二次電池。 - 【請求項２】 組成式がＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、
ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表される化合物を主体とした活
物質を用いる電極の作動電位が、リチウム金属が非水電
解液中で示す電位に対して、３Ｖから０．５Ｖの間であ
ることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質リチウ
ム二次電池。 - 【請求項３】 毎回のリチウム挿入反応における挿入量
Ｓ（ｍｏｌ）は、活物質に含まれる鉄原子の物質量をＭ
（ｍｏｌ）として、Ｓ≦１．５Ｍであることを特徴とす
る請求項２に記載の非水電解質リチウム二次電池。 - 【請求項４】 組成式がＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、
ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表される化合物を主体とした正
極活物質を用い、負極にはリチウム金属、あるいはリチ
ウム合金などリチウムを可逆的に放出することが可能な
材料を用いることを特徴とする請求項３記載の非水電解
質リチウム二次電池。 - 【請求項５】 組成式がＬｉｘＦｅＯｙ（０≦ｘ≦５、
ｙ＝１．５＋ｘ／２）で表される化合物を主体とした物
質を負極活物質として用い、正極にはリチウムイオンを
可逆的に出し入れすることが可能なリチウム遷移金属複
合酸化物を用いることを特徴とする請求項３に記載の非
水電解質リチウム二次電池。 - 【請求項６】 与えられた組成式がＬｉＦｅＯ2 である
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の非水
電解質リチウム二次電池。 - 【請求項７】 与えられた組成式がＦｅ2 Ｏ3 であるこ
とを特徴とする請求項４または請求項５に記載の非水電
解質リチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8269887A JPH10116616A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 非水電解質リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8269887A JPH10116616A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 非水電解質リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10116616A true JPH10116616A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=17478604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8269887A Pending JPH10116616A (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 非水電解質リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10116616A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012028264A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Toyota Motor Corp | 負極活物質、その製造方法および前記負極活物質を用いた二次電池 |
| JP2012028248A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Toyota Motor Corp | 二次電池負極およびそれを用いた二次電池 |
| JP2020053314A (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 株式会社豊田自動織機 | 複合粒子の製造方法 |
-
1996
- 1996-10-11 JP JP8269887A patent/JPH10116616A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012028264A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Toyota Motor Corp | 負極活物質、その製造方法および前記負極活物質を用いた二次電池 |
| JP2012028248A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Toyota Motor Corp | 二次電池負極およびそれを用いた二次電池 |
| JP2020053314A (ja) * | 2018-09-27 | 2020-04-02 | 株式会社豊田自動織機 | 複合粒子の製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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