JPH10188988A - リチウム電池 - Google Patents

リチウム電池

Info

Publication number
JPH10188988A
JPH10188988A JP9342331A JP34233197A JPH10188988A JP H10188988 A JPH10188988 A JP H10188988A JP 9342331 A JP9342331 A JP 9342331A JP 34233197 A JP34233197 A JP 34233197A JP H10188988 A JPH10188988 A JP H10188988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound
battery
lithium
positive electrode
active material
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
Application number
JP9342331A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Maruta
順一 丸田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Priority to JP9342331A priority Critical patent/JPH10188988A/ja
Publication of JPH10188988A publication Critical patent/JPH10188988A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ニッケル酸リチウムはニッケル化合物とリチウ
ム化合物とを混合して、高温で焼成する方法が一般的な
合成法であるが、このようにして得られた正極活物質を
有する電池は、充放電サイクル特性や容量などに問題を
有している。また、高温合成が可能な設備が必要であ
り、出発物質によっては製造工程が繁雑になるため、コ
スト面でも問題がある。 【解決手段】化学式HxLiyNiO2(0<x≦1,0
≦y<1,0.25≦(x+y)≦2)で表される化合
物を正極活物質とし、前記化合物のニッケルの平均酸化
数が、電池の充放電によって2.0〜3.75の範囲内
で推移することを特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ポータブル電子機器の発達にとも
ない、高性能電池の開発が望まれている。負極に炭素材
料を、正極に層状構造を有する複合酸化物であるコバル
ト酸リチウムを用いたリチウムイオン電池は、作動電圧
が高く、エネルギー密度が高い非水溶液電池として実用
化されている。しかし、コバルト酸リチウムは資源的に
乏しくかつ高価なため、その代替物質としてリチウム含
有マンガン複合酸化物あるいはニッケル酸リチウムが提
案されている。リチウム含有マンガン複合酸化物の場
合、理論容量密度が低く、しかも充放電サイクルにとも
なって、容量減少が大きくなるという課題がある。
【0003】一方、ニッケル酸リチウム(リチウム含有
ニッケル酸化物)は、実用化されているコバルト酸リチ
ウムと同じ結晶構造の層状化合物であり、エッジを共有
しているNiO6八面体の層間にリチウムが挿入されて
いるものである。その製造方法は、ニッケル源としてN
i(NO3)2,Ni(OH)2,NiCO3,NiOおよびN
iOOHなどを、リチウム源としてLiOH,LiNO
3,Li2CO3およびLi22などを使用し、両者を混合
したのち酸素気流中、約600℃〜900℃の熱処理を
おこなうのが一般的である。
【0004】しかしながら、Solid State
Ionics,44,87,1990やChem.Ex
press,7,689,1992あるいは第33回電
池討論会講演要旨集P.21(1992)で報告されて
いるように、その構造は、岩塩形構造に類似しており、
ニッケルとリチウムイオンとが容易に置換されて、不斉
構造が生じるため容量が低下するという課題がある。
【0005】また、ニッケル原料としてオキシ水酸化ニ
ッケルを利用する試みがあり、特開昭63−19760
号に記載されている。同号によれば、20〜75%のコ
バルトを含むオキシ水酸化ニッケルをリチウム電池用活
物質として用いることが提案されているが、その放電特
性はあまり良好ではない。特開平6−31045号で
は、放電特性の向上をはかるため、3価のニッケルイオ
ンを含む水酸化物または酸化物をリチウム塩と混合した
後、加熱処理することが提案されている。これによる
と、2価の水酸化ニッケル(Ni(OH)2)を分散した
水酸化ナトリウム溶液に次亜塩素酸ナトリウム水溶液、
塩素含有水溶液や臭素含有水溶液を反応させてオキシ水
酸化ニッケルを製作し、このオキシ水酸化ニッケル含む
水酸化物または酸化物を硝酸リチウムと混合した後、加
圧・成形・乾燥して600℃〜800℃の空気中で加熱
する。そして、これを再度粉砕成形して700℃〜90
0℃の空気中で加熱焼結し、ニッケル酸リチウムを製造
している。
【0006】ところが、これらの方法によるニッケル酸
リチウムは、純粋なものを製造することが困難であり、
なんといっても充放電特性の電圧が多段階、例えば4段
階に変化し、さらに高率放電性能も低下するという大き
な欠点があった。また、これらの方法によってニッケル
酸リチウムを合成するには、出発原料であるオキシ水酸
化ニッケルを合成する工程が必要であり、製造工程が煩
雑になるため、コスト面で問題がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、ニッ
ケル酸リチウムはニッケル化合物とリチウム化合物とを
混合して、高温で焼成する方法が一般的な合成法である
が、このようにして得られた正極活物質を有する電池
は、充放電サイクル特性や容量などに問題を有してい
る。また、高温合成が可能な設備が必要であり、出発物
質によっては製造工程が繁雑になるため、コスト面でも
問題がある。
【0008】したがって、高温合成法とは異なり、低コ
ストで簡略化された低温合成プロセスによって得られる
新規な正極活物質を有する、電池の提案が望まれてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明になる電池は、化
学式HxLiyNiO2(0<x≦1,0≦y<1,0.
25≦(x+y)≦2)で表される化合物を正極活物質
とし、前記化合物のニッケルの平均酸化数が、電池の充
放電によって2.0〜3.75の範囲内で推移すること
を特徴とするリチウム電池であり、前記化合物中のニッ
ケルの、モル百分率で0%以上20%未満、もしくは7
5%より多く90%以下をコバルトで置換したことを特
徴とし、前記化合物の、CuKα線による粉末X線回折
パターンにおいて、(003)面の回折ピークの半値幅
が2θ=0.3度以上であることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、従来の高温合成によっ
て得られるリチウム複合金属酸化物を正極活物質とする
リチウム電池ではなく、化学式HxLiyNiO2(0<
x≦1,0≦y<1,0.25≦(x+y)≦2)で表
される化合物を正極活物質とし、前記化合物のニッケル
の平均酸化数が、電池の充放電によって2.0〜3.7
5の範囲内で推移することを特徴とするリチウム電池で
あり、従来のリチウム電池よりも、より高い放電容量が
得られ、より低コストで簡略化された低温合成プロセス
によって得られる正極活物質を用いることができる。
【0011】また、前記化合物中のニッケルの、モル百
分率で0%以上20%未満、もしくは75%より多く9
0%以下をコバルトで置換することにより、リチウムイ
オンの拡散が容易となり、前記化合物の生成反応を促進
するとともに、サイクル特性が良好で放電特性も非常に
均一なものとすることができる。
【0012】加えて、前記化合物の、CuKα線による
粉末X線回折パターンにおいて、(003)面の回折ピ
ークの半値幅が2θ=0.3度以上とすることによっ
て、放電特性をさらに均一にできる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を好適な実施例を用いて説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0014】[実施例1]粒子径5〜50μの水酸化ニ
ッケル粉末を、80℃,4.5Mの水酸化ナトリウム水
溶液中においてペルオキソ二硫酸カリウムで処理するこ
とによって、本発明による電池に用いるオキシ水酸化ニ
ッケル正極活物質Aを得た。
【0015】[実施例2]粒子径5〜50μのNi0.95
Co0.05(OH)2粉末を、80℃,4.5Mの水酸化
リチウム中でアノード酸化することにより、本発明によ
る電池に用いるH0.75Li0.25Ni0.95Co0.052
極活物質Bを得た。
【0016】[比較検討]実施例1および2において得
た本発明による電池に用いる正極活物質AおよびBの粉
末X線回折図形(CuKα)を第1図に示す。X線回折
の条件は、出力電圧が50kV、出力電流が200m
A、スキャンスピードが4゜/minとした。
【0017】A,Bの回折図形は両者とも、(003)
面の回折ピークの半値幅が2θ=0.3度以上のブロー
ドなものであることがわかる。
【0018】[電池評価試験]電池の作製は次のように
した。すなわち、活物質としてのリチウム含有金属酸化
物(実施例1、2で得られたもの及び従来法により得ら
れたもの(後述))、導電材としてアセチレンブラック
5wt%、結着剤として二フッ化ポリビニリデン5wt
%・n−メチル−2−ピロリドール3wt%の混合液と
をドライルームで混合して、ペースト状にしてから集電
体のアルミニウム網に塗布した後、100℃で乾燥し
て、大きさが25mm×25mmの正極板を製作した。
【0019】この正極板1枚と対極に同じ大きさのリチ
ウム金属板2枚と、電解液に1Mの過塩素酸リチウムを
含むエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの
混合溶媒100mlを用いて試験電池を製作した。正極
の電位測定には、金属リチウムの基準電極を用いた。
【0020】これらの電池を25℃、0.5mA/cm
2の電流密度で4.2Vまで充電した後、同じ電流密度
で2Vまで放電をおこなった。
【0021】本発明による、正極活物質AおよびBを有
する電池の放電特性(両者とも放電から開始)を第2図
に示す。比較用の従来例として、オキシ水酸化ニッケル
と炭酸リチウムとを混合し、酸素雰囲気750℃で熱処
理して得たニッケル酸リチウムを用い、同様な方法で製
作した従来正極板Cの場合のものも合わせて示す。
【0022】[評価結果]第2図より、正極板Aと、1
サイクル目の正極板Bの放電容量は、従来正極板Cの放
電容量とほぼ等しく、電池平均電圧は、C,A,Bの順
で高い。一方、2サイクル以降の正極板Bの充放電容量
は、1サイクル目の放電容量を大幅に上回っている。こ
れは、放電開始前に活物質中に含まれるリチウムイオン
と、1サイクル目の放電によって活物質中に挿入される
リチウムイオンとが充放電過程に関与していることを示
している。また、活物質中に水素イオンが含まれると平
衡電位が貴にシフトし、測定を行った電位の範囲におい
て、コバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムなどの、
プロトンを含まない正極活物質では利用することのでき
なかった、金属Μの平均酸化数が2.0〜3.0の領域
を使用することが可能になったことも、放電容量が増加
した原因の一つであると考えられる。
【0023】
【発明の効果】本発明になる電池は、化学式HxLiy
iO2(0<x≦1,0≦y<1,0.25≦(x+
y)≦2)で表される化合物を正極活物質とし、前記化
合物のニッケルの平均酸化数が、電池の充放電によって
2.0〜3.75の範囲内で推移することを特徴とする
リチウム電池であり、前記化合物中のニッケルの、モル
百分率で0%以上20%未満、もしくは75%より多く
90%以下をコバルトで置換したことを特徴とし、前記
化合物の、CuKα線による粉末X線回折パターンにお
いて、(003)面の回折ピークの半値幅が2θ=0.
3度以上であることを特徴とする。
【0024】以上述べたように、本発明による電池で
は、従来正極活物質を用いた電池に比べて、放電容量が
同等かよりすぐれている。加えて、低コストでかつ簡略
化された低温合成プロセスによって得られる正極活物質
を用いることができ、活物質の高温処理工程も必要とし
ないので、安価で、簡便な製造方法を提供できる。
【0025】それゆえに本発明の工業的価値は極めて大
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電池に用いる正極活物質Aおよび
Bの粉末X線回折図形(CuKα)である。
【図2】本発明による正極板A、Bおよび従来正極板C
の放電特性を比較した図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学式HxLiyNiO2(0<x≦1,
    0≦y<1,0.25≦(x+y)≦2)で表される化
    合物を正極活物質とし、前記化合物のニッケルの平均酸
    化数が、電池の充放電によって2.0〜3.75の範囲
    内で推移することを特徴とするリチウム電池。
  2. 【請求項2】 前記化合物中のニッケルの、モル百分率
    で0%以上20%未満、もしくは75%より多く90%
    以下をコバルトで置換したことを特徴とする請求項1記
    載のリチウム電池。
  3. 【請求項3】 前記化合物の、CuKα線による粉末X
    線回折パターンにおいて、(003)面の回折ピークの
    半値幅が2θ=0.3度以上であることを特徴とする請
    求項1又は2記載のリチウム電池。
JP9342331A 1996-11-08 1997-11-07 リチウム電池 Pending JPH10188988A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9342331A JPH10188988A (ja) 1996-11-08 1997-11-07 リチウム電池

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8-312894 1996-11-08
JP31289496 1996-11-08
JP9342331A JPH10188988A (ja) 1996-11-08 1997-11-07 リチウム電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10188988A true JPH10188988A (ja) 1998-07-21

Family

ID=26567369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9342331A Pending JPH10188988A (ja) 1996-11-08 1997-11-07 リチウム電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10188988A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006123531A1 (ja) * 2005-04-28 2006-11-23 Gs Yuasa Corporation プロトン含有型ニッケル系遷移金属酸化物を使用して正極を製造する方法
JP2007134218A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Kansai Electric Power Co Inc:The 非水電解質二次電池
JP2008010157A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Gs Yuasa Corporation:Kk 非水電解質二次電池用正極活物質およびその製造方法、ならびにそれを備えた非水電解質二次電池
JP2008226752A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Gs Yuasa Corporation:Kk 非水電解質二次電池

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006123531A1 (ja) * 2005-04-28 2006-11-23 Gs Yuasa Corporation プロトン含有型ニッケル系遷移金属酸化物を使用して正極を製造する方法
JP2007134218A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Kansai Electric Power Co Inc:The 非水電解質二次電池
JP2008010157A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Gs Yuasa Corporation:Kk 非水電解質二次電池用正極活物質およびその製造方法、ならびにそれを備えた非水電解質二次電池
JP2008226752A (ja) * 2007-03-15 2008-09-25 Gs Yuasa Corporation:Kk 非水電解質二次電池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4973825B2 (ja) 非水電解質二次電池用正極活物質の製造法、非水電解質二次電池
JP4063350B2 (ja) ゾル−ゲル法を利用した複合酸化物の製造方法
KR100326455B1 (ko) 리튬 이차 전지용 양극 활물질 및 그 제조 방법
KR100723973B1 (ko) 열적 안정성이 우수하고 용량이 높은 코어쉘 구조를 가지는리튬이차전지용 양극 활물질, 그 제조 방법 및 그를사용한 리튬이차전지
US6335119B1 (en) Lithium battery and method of producing positive electrode active material therefor
JP3974420B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質の製造方法
JP2001035492A (ja) リチウム二次電池用正極活物質及びその製造方法
KR20140073856A (ko) 양극 활물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지
JPH08306360A (ja) 非水系電池用正極活物質の製造方法
KR20240011822A (ko) 표면 코팅된 양극재 및 이의 제조 방법, 리튬 이온 배터리
JP3974396B2 (ja) リチウム二次電池用正極活物質の製造方法
JP4318270B2 (ja) リチウム二次電池の製造方法
US6074784A (en) Lithium battery
KR20080088177A (ko) 리튬 이차전지용 스피넬형 양극 활물질 및 그 제조방법
JPH1032005A (ja) ニッケル酸リチウム正極活物質およびその製造方法ならびに前記活物質を備えたリチウム電池
JPH10106566A (ja) リチウム二次電池用正極活物質の製造法
JPH11213999A (ja) リチウム電池用正極活物質、これを備えたリチウム電池、及びリチウム電池用正極活物質の製造方法
JP2001332259A (ja) ニッケル含有酸化物電極材料の製造方法及びその電極材料を用いる電池
JPH10316432A (ja) オキシ水酸化ニッケルの製造方法および非水電解質電池
JPH10188988A (ja) リチウム電池
JP2007053116A (ja) 非水電解質電池
JPH10270025A (ja) 非水電解質電池用正極活物質の製造方法およびその正極活物質を備えた電池
JP2000154022A (ja) 新規リチウムマンガン複合酸化物及びその製造方法並びにその用途
JP3611133B2 (ja) 非水系電池用正極活物質の製造方法
JPH10326619A (ja) 非水電解質電池用正極活物質の製造方法およびその正極活物質を備えた電池