JPH10144317A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH10144317A JPH10144317A JP8318737A JP31873796A JPH10144317A JP H10144317 A JPH10144317 A JP H10144317A JP 8318737 A JP8318737 A JP 8318737A JP 31873796 A JP31873796 A JP 31873796A JP H10144317 A JPH10144317 A JP H10144317A
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- 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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
ネシウム、カルシウム、チタン、ジルコニウム、バナジ
ウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステン、
マンガン、鉄、ロジウム、イリジウム、銅、亜鉛、アル
ミニウム、珪素、ゲルマニウム、鉛及びビスマスよりな
る群から選ばれた少なくとも一種の元素M1 と、ホウ
素、燐及び硫黄よりなる群から選ばれた少なくとも一種
の元素M2 との複合酸化物が、負極のリチウムイオン吸
蔵材として使用されている。 【効果】本発明電池は、負極のリチウムイオン吸蔵材と
して、錫と特定の元素M1 と特定の元素M2 との複合酸
化物を使用しているので、極めて優れた充放電サイクル
特性を発現する。
Description
に係わり、詳しくは充放電サイクル特性に優れたリチウ
ム二次電池を得ることを目的とした、負極に使用するリ
チウムイオン吸蔵材の改良に関する。
リチウム二次電池が、アルカリ水溶液を電解液として使
用するニッケル・カドミウム二次電池等のアルカリ二次
電池と異なり、水の分解電圧を考慮する必要がないため
に高電圧設計が可能であるなどの理由から、注目されて
いる。
は、当初、金属リチウムが考えられていた。この負極材
料を使用した場合、充電時にリチウム負極の表面にリチ
ウムが電析し、放電時に電析したリチウムがリチウムイ
オンとなって電解液中に溶出する。しかし、金属リチウ
ムを使用した場合は、樹枝状の電析リチウムの成長に因
り内部短絡が起こる虞れがある。そこで、実用電池で
は、このような問題が無い、充放電時にリチウムイオン
を電気化学的に吸蔵及び放出することが可能な炭素材料
が使用されている。
出することが可能な炭素材料の代表的なものとしては、
コークス系のものと黒鉛系のものとがあり、コークス系
の炭素材料は約200mAh/gの比容量を、また黒鉛
系の炭素材料は約370mAh/gの比容量を有してい
る。
する充電間隔の長期化の要請から、電池容量の一層の高
容量化が求められている。このため、炭素材料に比べて
比容量が大きいリチウムイオン吸蔵材として、Sn
O2 、SnO等の錫の酸化物が提案されている(特開平
7−122274号公報参照)。
ン吸蔵材として使用したリチウム二次電池には、錫の酸
化物の結晶構造が不安定なため、充放電サイクル特性が
極めて良くないという問題がある。
しては、充放電の繰り返しに伴う結晶構造の崩壊が起こ
りにくい、錫と、リチウム、ナトリウム、カリウム、マ
グネシウム、カルシウム、チタン、ジルコニウム、バナ
ジウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステ
ン、マンガン、鉄、ロジウム、イリジウム、銅、珪素、
ゲルマニウム又はビスマスとの複合酸化物が提案されて
いる(特開平6−338325号公報参照)。この複合
酸化物を使用した場合、先の錫の酸化物を使用した場合
に比べて、充放電サイクル特性をかなり改善することが
できる。
充分に安定ではないために、充放電サイクル時の膨張及
び収縮の繰り返しにより結晶構造が徐々に崩壊する。従
って、これを負極のリチウムイオン吸蔵材として使用し
たリチウム二次電池も、充放電サイクル特性が未だ充分
ではないという問題を有していた。
のであって、充放電サイクル特性に極めて優れたリチウ
ム二次電池を提供することを目的とする。
めの本発明に係るリチウム二次電池(以下、「本発明電
池」と称する。)は、錫と、リチウム、ナトリウム、カ
リウム、マグネシウム、カルシウム、チタン、ジルコニ
ウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タ
ングステン、マンガン、鉄、ロジウム、イリジウム、
銅、亜鉛、アルミニウム、珪素、ゲルマニウム、鉛及び
ビスマスよりなる群から選ばれた少なくとも一種の元素
M1 と、ホウ素、燐及び硫黄よりなる群から選ばれた少
なくとも一種の元素M2 との複合酸化物を、負極のリチ
ウムイオン吸蔵材として使用したものである。
造を有しており、充電時に、層間にリチウムイオンが侵
入し、放電時に、層間からリチウムイオンが放出され
る。
M1 X M2 y Oz (式中、xは0.9以上、2.1以
下、yは0.01以上、0.3以下、好ましくは0.0
5以上、0.2以下、zは1.5以上、10.0以下で
ある)で表されるものが挙げられる。
めて優れたリチウム二次電池を提供するために、充放電
サイクル時に結晶構造が崩壊しにくい、錫と特定の元素
との複合酸化物を負極のリチウムイオン吸蔵材として使
用した点にある。それゆえ、正極材料、電解液などの電
池を構成する他の材料については特に制限は無く、リチ
ウム二次電池用として従来使用され、或いは提案されて
いる種々の材料を使用することが可能である。
oO2 、LiNiO2 、LiFeO2 、LiMn2 O4
等の金属酸化物が例示される。
ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、1,2
−ジメトキシエタン、スルホラン、又は、これらの混合
溶媒に、LiPF6 、LiClO4 、LiCF3 SO3
などの電解質塩を0.7〜1.5モル/リットル溶かし
た溶液が例示される。
材として、錫と特定の元素との複合酸化物を使用してい
るので、極めて優れた充放電サイクル特性を発現する。
この理由は、本発明者らにおいても現在のところ定かで
ないが、錫と元素M1 と元素M2 との複合酸化物の結晶
構造が極めて安定なためと考えられる。
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。
oO2 と、導電剤としての炭素材料とを、重量比18:
1で混合し、この混合物95重量部と、ポリフッ化ビニ
リデン5重量部のNMP(N−メチル−2−ピロリド
ン)溶液とを混練してスラリーを調製し、このスラリー
を正極集電体としてのアルミニウム箔の両面にドクター
ブレード法により塗布し、150°Cで2時間真空乾燥
して、正極を作製した。
と、M1 原料(元素M1 を含有する化合物)と、五酸化
ホウ素(B2 O5 )、五酸化リン(P2 O5 )又は硫黄
(以上3つは元素M2を含有するM2 原料)との混合物
を、空気中にて900°Cで2時間焼成して複合酸化物
を得た。次いで、各複合酸化物90重量部と、導電剤と
しての炭素粉末5重量部と、ポリフッ化ビニリデン5重
量部のNMP溶液とを混練してスラリーを調製し、この
スラリーを負極集電体としての銅箔の両面にドクターブ
レード法により塗布し、150°Cで2時間真空乾燥し
て、負極を作製した。
1,2−ジメトキシエタンとの体積比1:1の混合溶媒
に、LiPF6 を1モル/リットル溶かして電解液を調
製した。
液を用いて、外径14mm、高さ50mmの円筒形のリ
チウム二次電池A1〜A23,B1〜B23,C1〜C
23,D1〜D23,E1〜E23,F1〜F23,G
1〜G23,H1〜H23,I1〜I23を作製した。
さらに、五酸化ホウ素、五酸化リン及び硫黄を含有しな
い複合酸化物を負極のリチウムイオン吸蔵材として使用
したこと以外は同様にして、電池J1〜J23を作製し
た。いずれの電池も、セパレータとしてポリプロピレン
製の微多孔膜を使用した。
式図であり、図示の電池BAは、正極1、負極2、これ
らを互いに離間するセパレータ3、正極リード4、負極
リード5、正極外部端子6、負極缶7などからなる。正
極1及び負極2は、非水電解液が注入されたセパレータ
3を介して渦巻き状に巻き取られた状態で負極缶7内に
収納されており、正極1は正極リード4を介して正極外
部端子6に、また負極2は負極リード5を介して負極缶
7に接続され、電池内部で生じた化学エキルギーを電気
エネルギーとして外部へ取り出し得るようになってい
る。
めに使用した複合酸化物を、また表5及び表6に、M1
原料、M2 原料、M1 原料と酸化第二錫とのM1 :Sn
の原子換算比(M1 /Sn;組成式SnM1 X M2 y O
z 中のxに相当する)、及び、M2 原料と酸化第二錫と
のM2 :Snの原子換算比(M2 /Sn;組成式SnM
1 X M2 y Oz 中のyに相当する)を、それぞれ示す。
ついて、室温にて、200mAで4.1Vまで充電した
後、200mAで2.75Vまで放電する工程を200
サイクル繰り返して、各電池の200サイクル目までの
1サイクル当たりの容量劣化率を、下式に基づき算出し
た。先の表5及び表6に、各電池の容量劣化率(%/サ
イクル)を示す。電池符号の下の数字が容量劣化率であ
る。
−200サイクル目の放電容量)/1サイクル目の放電
容量}÷充放電サイクル(199サイクル)×100
酸化物を負極のリチウムイオン吸蔵材として使用した電
池A1〜A23,B1〜B23,C1〜C23,D1〜
D23,E1〜E23,F1〜F23,G1〜G23,
H1〜H23,I1〜I23は、元素M2 を含有しない
複合酸化物を使用した電池J1〜J23に比べて、容量
劣化率が小さく、充放電サイクル特性に優れていること
が分かる。
ウム二次電池に適用する場合を例に挙げて説明したが、
電池の形状は特に限定されず、本発明は扁平形、角形な
ど種々の形状のリチウム二次電池に適用し得るものであ
る。
したが、本発明は固体電解質電池にも適用可能である。
蔵材として、錫と特定の元素M1 と特定の元素M2 との
複合酸化物を使用しているので、極めて優れた充放電サ
イクル特性を発現する。
断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】錫と、リチウム、ナトリウム、カリウム、
マグネシウム、カルシウム、チタン、ジルコニウム、バ
ナジウム、ニオブ、タンタル、モリブデン、タングステ
ン、マンガン、鉄、ロジウム、イリジウム、銅、亜鉛、
アルミニウム、珪素、ゲルマニウム、鉛及びビスマスよ
りなる群から選ばれた少なくとも一種の元素M1 と、ホ
ウ素、燐及び硫黄よりなる群から選ばれた少なくとも一
種の元素M2 との複合酸化物が、負極のリチウムイオン
吸蔵材として使用されていることを特徴とするリチウム
二次電池。 - 【請求項2】前記複合酸化物が、組成式SnM1 X M2
y Oz (式中、xは0.9以上、2.1以下、yは0.
01以上、0.3以下、zは1.5以上、10.0以下
である)で表される複合酸化物である請求項1記載のリ
チウム二次電池。 - 【請求項3】前記複合酸化物が、組成式SnM1 X M2
y Oz (式中、xは0.9以上、2.1以下、yは0.
05以上、0.2以下、zは1.5以上、10.0以下
である)で表される複合酸化物である請求項1記載のリ
チウム二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31873796A JP3316403B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31873796A JP3316403B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | リチウム二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10144317A true JPH10144317A (ja) | 1998-05-29 |
JP3316403B2 JP3316403B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31873796A Expired - Fee Related JP3316403B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3316403B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008078150A (ja) * | 1997-05-28 | 2008-04-03 | Agc Seimi Chemical Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
-
1996
- 1996-11-13 JP JP31873796A patent/JP3316403B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2008078150A (ja) * | 1997-05-28 | 2008-04-03 | Agc Seimi Chemical Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
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