JPH10116632A - 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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- JPH10116632A JPH10116632A JP8289344A JP28934496A JPH10116632A JP H10116632 A JPH10116632 A JP H10116632A JP 8289344 A JP8289344 A JP 8289344A JP 28934496 A JP28934496 A JP 28934496A JP H10116632 A JPH10116632 A JP H10116632A
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
提供する。 【解決手段】 本発明になる非水電解質二次電池は、リ
チウムイオンを吸蔵放出するホスト物質と、1.0m2
/g以上の表面積をもつ無機固体電解質を有する電極を
備えてなることを特徴とする。
Description
池に関するものである。
の電源である電池に対して小形で軽量かつ高エネルギー
密度、更に繰り返し充放電が可能な二次電池開発への要
求が高まっている。また、大気汚染や二酸化炭素の増加
等の環境問題により、電気自動車の早期実用化が望まれ
ており、高効率、高出力、高エネルギー密度、軽量等の
特徴を有する優れた二次電池の開発が要望されている。
水電解質を使用した二次電池が実用化されている。この
電池は、従来の水溶液電解液を使用した電池の数倍のエ
ネルギー密度を有している。その例として、非水電解質
二次電池の正極にコバルト複合酸化物、ニッケル複合酸
化物又はスピネル型リチウムマンガン酸化物を用い、負
極にリチウムが吸蔵・放出可能なLi−Al合金や炭素
材料など種々のものを用いた長寿命な4V級非水電解質
二次電池があげられる。
が進むにつれ、電池の安全性が大きく問題視されてきて
いる。たとえば、電池が高温状態におかれると、非水電
解液と電極活物質又は活物質とが化学反応を起こし、発
熱現象をもたらす場合がある。
電解液と電極とが接触させなければよいが、これでは電
池として作用しなくなってしまう。
解液と電極活物質との接触を必要最小限にまで少なく
し、従来に比べてより安全性の向上された非水電解質二
次電池を提供することを目的とする。
二次電池は、リチウムイオンを吸蔵放出するホスト物質
又は活物質と、1.0m2/g以上の表面積をもつ無機
固体電解質とを備えてなる電極を有することを特徴とす
る。
は、リチウムイオンを吸蔵放出するホスト物質又は活物
質と、1.0m2/g以上の表面積をもつ無機固体電解
質と、電解液を吸収して膨潤するPAN、PEO等の高
分子固体電解質とを備えてなる電極を有することを特徴
とする。
は、前記無機固体電解質が、ペロブスカイト型の無機固
体電解質であることを特徴とする。
機固体電解質が、ランタンリチウムチタンペロブスカイ
トであることを特徴とする。
も熱安定性が著しく優れ、かつ表面や孔内に電解液を保
持できる、3次元網目状もしくは綿状等又は/及び多孔
性の1.0m2/g以上の表面積をもつ無機固体電解質
を有することにより、電極中の電解液量を低減して電解
液と電極活物質との接触を必要最小限にまで少なくでき
る。この結果、従来に比べて高温下での安全性が極めて
向上する。
を吸収して膨潤するPAN(ポリアクリロニトリル)、
PEO(ポリエチレンオキシド)等の高分子固体電解質
とを有する場合、無機固体電解質のみを用いた場合に比
べ、充放電にともなう活物質粒子の膨張、収縮に対し、
スムーズに追随してホスト物質又は活物質と電解液との
接触を保持する効果がある。
チウムチタンペロブスカイト等のペロブスカイト型と特
定することにより、熱安定性及びイオン導電性がともに
向上され、よりすぐれた特性を有する非水電解質二次電
池を提供することができる。
電池においては、その構成として正極、負極及びセパレ
ータと非水電解液との組み合わせ、あるいは正極、負極
及びセパレータとしての有機又は無機固体電解質と非水
電解液との組み合わせであっても構わない。
するが、本発明の趣旨を越えない限り、以下の実施例に
限定されるものでないことはいうまでもない。
ルミニウム箔であり、それに活物質としてリチウムコバ
ルト複合酸化物が保持されたものである。正極板は、結
着剤であるポリフッ化ビニリデン6重量部と導電剤であ
るアセチレンブラック3重量部とを活物質91重量部と
ともに混合して溶媒であるNMPを適宜加えてペースト
状に調製した後、集電体材料の両面に、片面当たり2.
22g/100cm2(正極活物質のみの重量)となる
ように塗布、乾燥した。そして、厚さ180μmにプレ
スし、矩形状のリードを残して幅54mmに切断するこ
とによって製作した。
なる集電体の両面に、活物質としての黒鉛92重量部と
結着剤としてのポリフッ化ビニリデン8重量部とを混合
し溶媒であるNMPを適宜加えてペースト状に調製した
ものを両面に、片面当たり2.25g/100cm
2(負極活物質のみの重量)となるように塗布、乾燥し
た。
のリードを残して幅56mmに切断することによって製
作した。
厚み10μmの銅箔からなる集電体の両面に、リチウム
(イオン)を吸蔵放出可能なホスト物質としての黒鉛8
2重量部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン8重量
部と無機固体電解質(表面積を0.8(負極板B),
1.0(負極板C),8.0(負極板D),14(負極
板E)m2/gのLa0.55Li0.35TiO3を用いた。)
10重量部とを混合し溶媒であるNMPを適宜加えてペ
ースト状に調製したものを両面に、片面当たり2.25
g/100cm2(負極活物質のみの重量)となるよう
に塗布、乾燥した。 そして、厚さ220μmに圧延
し、矩形状のリードを残して幅56mmに切断すること
によって製作した。
の銅箔からなる集電体の両面に、活物質としての黒鉛8
2重量部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン8重量
部と無機固体電解質(表面積を1.0m2/gのLa
0.55Li0.35TiO3を用いた。)5重量部と電解液を
吸収して膨潤する高分子固体電解質(ここでは、ポリア
クリロニトリルを用いた。)5重量部とを混合し溶媒で
あるNMPを適宜加えてペースト状に調製したものを両
面に、片面当たり2.25g/100cm2(負極活物
質のみの重量)となるように塗布、乾燥した。そして、
厚さ220μmに圧延し、矩形状のリードを残して幅5
6mmに切断することによって製作した。
のポリエチレン微多孔膜である。
エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=2:3
(体積比)の混合液を用いた。
解斜視図である。
極群、3は正極板、4は負極板、5はセパレータ、6は
電池ケース、7はケース蓋、8は安全弁、10は正極端
子、11は正極リードである。
極板4、セパレータ5及び非水系の電解液からなる渦巻
き状の電極群2が電池ケース6に収納された角形リチウ
ム二次電池である。電池ケース6は、厚さ0.3mm、
内寸33.1×46.5×7.5mmの鉄製本体の表面
に厚さ5μmのニッケルメッキを施したものであり、側
部上部には電解液注入用の孔100が設けられている。
0を設けたケース蓋7の端子10と正極リード11を介
して接続されている。負極板4は電池ケース6の内壁と
接触により接続されている。そして、この電池は、ケー
ス6に蓋7をレーザー溶接して封口される。
になる負極板(B〜F)を用い、電解液を各電極、セパ
レータが十分湿潤し、電極群外にフリーな電解液が存在
しない量を真空注液して孔を封じ、設計容量900mA
hの電池(B〜F)をそれぞれ5個、計25個作製し
た。また、上記同様の構成で、正極板Aと負極板Aとを
用い、前記同様に設計容量900mAhの電池Aを5個
作製した。ただし、電解液量を25mlとした。
ぞれにおいて、0.5Cの電流で3時間、4.1Vまで
定電流定電圧充電を行って満充電状態とした。そして、
各電池を1Cで2.75Vまで放電させた。この結果を
図2に示す。
m2/g以上のものについては良好な放電が示された
が、0.8m2/gのものでは放電容量が劣っているの
がわかった。
個ずつを0.5Cの電流で3時間、4.1Vまで定電流
定電圧充電を行って満充電状態とした。そして、それぞ
れの電池を直径2.5mmの釘で貫通し、強制的に内部
短絡を起こさせた。
煙がみられ、それとともに電池表面温度が上昇し、30
0℃以上に上昇した。ところが、本発明になる電池C,
D,Eではすべてにおいて白煙を生じなかった。ただ
し、電池表面の温度の上昇は見られたが、120℃以下
という、従来に比して低い温度であった。すなわち、本
発明になる、無機固体電解質を有する負極を備えた電池
では、従来電池に比べて安全性がより向上されることが
わかった。
C,Fについて、サイクル寿命試験を行った。その結果
を図3に示す。
電池Cでは、300サイクル後に急激な容量低下がみら
れたが、高分子固体電解質をも有する負極を備えた電池
Fでは500サイクルまで急激な容量低下を起こすこと
なく充放電を繰り返しており、しかも従来電池よりも容
量低下が少ないことが明らかとなった。
体電解質を有する電極を用いることによって、従来電池
と同等、あるいはそれ以上の寿命性能を有する非水電解
質二次電池を提供することができる。加えて、本実施例
では負極への適用を開示しているが、正極、負極の両方
への適用、正極のみへの適用も可能であり、同様の効果
を奏する。実施例では、負極ペーストに添加され、負極
が固体電解質を有する構成としているが、これに限るも
のでないことはいうまでもない。
リチウムコバルト複合酸化物を用いる場合を説明した
が、リチウムコバルト系複合酸化物、リチウムニッケル
又はリチウムニッケル系複合酸化物、二硫化チタンをは
じめとしてマンガン系、たとえばスピネル型リチウムマ
ンガン酸化物あるいは五酸化バナジウムおよび三酸化モ
リブデンなどの種々のものを用いることができる。
及びリチウムイオン)を吸蔵放出する負極のホスト物質
に黒鉛を用いる場合を説明したが、低結晶性の炭素材料
においても同様な効果が得られるし、活物質としてのL
iSiO2、LiSnO2などの酸化物であってもよい。
加えて、前記の実施例に係る電池は角形であるが、円筒
形、コイン形またはペーパー形等形状はどんなものであ
ってもよい。
のではない。従来リチウム電池に用いられているもので
あれば本発明と同様の効果が得られる。例えば溶媒とし
ては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホランなどの高誘電率溶
媒に1,2−ジメトキシエタン、ジメチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、メチルフォルメートなどの低粘度溶媒を混合したも
のが用いることができる。
チウムイオンを吸蔵放出するホスト物質又は活物質と、
1.0m2/g以上の表面積をもつ無機固体電解質とを
備えてなる電極を有することを特徴とする。
は、リチウムイオンを吸蔵放出するホスト物質又は活物
質と、1.0m2/g以上の表面積をもつ無機固体電解
質と、電解液を吸収して膨潤するPAN、PEO等の高
分子固体電解質とを備えてなる電極を有することを特徴
とする。
は、前記無機固体電解質がペロブスカイト型の無機固体
電解質であることを特徴とする。
機固体電解質が、ランタンリチウムチタンペロブスカイ
トであることを特徴とする。
触を必要最小限にまで少なくできるので、従来に比べ、
極めて安全性の向上された非水電解質二次電池を提供す
ることができる。また、無機固体電解質に加え、高分子
固体電解質を有する電極を用いることによって、従来電
池と同等、それ以上の寿命性能を有する非水電解質二次
電池を提供することができる。
い。
視図である。
る。
試験結果を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 リチウムイオンを吸蔵放出するホスト物
質又は活物質と、1.0m2/g以上の表面積をもつ無
機固体電解質とを備えてなる電極を有することを特徴と
する非水電解質二次電池。 - 【請求項2】 リチウムイオンを吸蔵放出するホスト物
質又は活物質と、1.0m2/g以上の表面積をもつ無
機固体電解質と、電解液を吸収して膨潤する高分子固体
電解質とを備えてなる電極を有することを特徴とする非
水電解質二次電池。 - 【請求項3】 前記無機固体電解質がペロブスカイト型
の無機固体電解質であることを特徴とする請求項1又は
2記載の非水電解質二次電池。 - 【請求項4】 前記無機固体電解質がランタンリチウム
チタンペロブスカイトであることを特徴とする請求項3
記載の非水電解質二次電池。
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|---|---|---|---|
| JP28934496A JP3838284B2 (ja) | 1996-10-11 | 1996-10-11 | 非水電解質二次電池 |
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|---|---|
| JPH10116632A true JPH10116632A (ja) | 1998-05-06 |
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-
1996
- 1996-10-11 JP JP28934496A patent/JP3838284B2/ja not_active Expired - Fee Related
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