JPH10199529A - 非水電解液系二次電池 - Google Patents
非水電解液系二次電池Info
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- JPH10199529A JPH10199529A JP9003679A JP367997A JPH10199529A JP H10199529 A JPH10199529 A JP H10199529A JP 9003679 A JP9003679 A JP 9003679A JP 367997 A JP367997 A JP 367997A JP H10199529 A JPH10199529 A JP H10199529A
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- lithium
- crystallinity
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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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 正極活物質にリチウム−遷移金属複合酸化物
を用いた正極と、負極と、非水電解液とを備えた非水電
解液系二次電池において、低温状態で使用した場合にお
ける放電容量の低下を抑制する。 【構成】 正極活物質にリチウム−遷移金属複合酸化物
を用いた正極１と、負極２と、非水電解液とを備えた非
水電解液系二次電池において、正極に用いた上記の正極
活物質における表面層の結晶性が、この正極活物質にお
ける内部のバルクの結晶性よりも低い状態になるように
した。
を用いた正極と、負極と、非水電解液とを備えた非水電
解液系二次電池において、低温状態で使用した場合にお
ける放電容量の低下を抑制する。 【構成】 正極活物質にリチウム−遷移金属複合酸化物
を用いた正極１と、負極２と、非水電解液とを備えた非
水電解液系二次電池において、正極に用いた上記の正極
活物質における表面層の結晶性が、この正極活物質にお
ける内部のバルクの結晶性よりも低い状態になるように
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、正極活物質にリ
チウム−遷移金属複合酸化物を用いた正極と、負極と、
非水電解液とを備えた非水電解液系二次電池に係り、特
に、正極に使用する正極活物質を改良して、低温状態で
の放電特性を改善した非水電解液系二次電池に関するも
のである。
チウム−遷移金属複合酸化物を用いた正極と、負極と、
非水電解液とを備えた非水電解液系二次電池に係り、特
に、正極に使用する正極活物質を改良して、低温状態で
の放電特性を改善した非水電解液系二次電池に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高出力，高エネルギー密度の新型
二次電池の１つとして、電解質に非水電解液を用い、リ
チウムの酸化，還元を利用した高起電力の非水電解液系
二次電池が利用されるようになった。
二次電池の１つとして、電解質に非水電解液を用い、リ
チウムの酸化，還元を利用した高起電力の非水電解液系
二次電池が利用されるようになった。
【０００３】ここで、このような非水電解液系二次電池
においては、その正極における正極活物質として、一般
にリチウムの吸蔵，放出が可能なリチウム−遷移金属複
合酸化物が使用されており、特に、高電位で、充放電カ
ーブの平坦性が高い二次電池が得られるように、ＬｉＣ
ｏx Ｎｉ1-x Ｏ2 （０≦ｘ≦１）からなる正極活物質が
広く利用されていた。
においては、その正極における正極活物質として、一般
にリチウムの吸蔵，放出が可能なリチウム−遷移金属複
合酸化物が使用されており、特に、高電位で、充放電カ
ーブの平坦性が高い二次電池が得られるように、ＬｉＣ
ｏx Ｎｉ1-x Ｏ2 （０≦ｘ≦１）からなる正極活物質が
広く利用されていた。
【０００４】しかし、このようなリチウム−遷移金属複
合酸化物を正極活物質に使用した場合においても、この
非水電解液系二次電池を低温状態で使用すると、正極活
物質と非水電解液との界面でのリチウムの取り込み速度
や放出速度が低下し、また正極活物質内におけるリチウ
ムの拡散速度も低下し、さらに非水電解液の導電率も低
下して、全体としての反応速度が低下し、室温での放電
容量に対して低温状態での放電容量がかなり低下すると
いう問題があった。
合酸化物を正極活物質に使用した場合においても、この
非水電解液系二次電池を低温状態で使用すると、正極活
物質と非水電解液との界面でのリチウムの取り込み速度
や放出速度が低下し、また正極活物質内におけるリチウ
ムの拡散速度も低下し、さらに非水電解液の導電率も低
下して、全体としての反応速度が低下し、室温での放電
容量に対して低温状態での放電容量がかなり低下すると
いう問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、正極活物
質にリチウム−遷移金属複合酸化物を用いた正極と、負
極と、非水電解液とを備えた非水電解液系二次電池にお
ける上記のような問題を解決することを課題とするもの
であり、低温状態で使用した場合においても、室温での
放電容量に対して放電容量が低下するということが少な
い非水電解液系二次電池を提供するものである。
質にリチウム−遷移金属複合酸化物を用いた正極と、負
極と、非水電解液とを備えた非水電解液系二次電池にお
ける上記のような問題を解決することを課題とするもの
であり、低温状態で使用した場合においても、室温での
放電容量に対して放電容量が低下するということが少な
い非水電解液系二次電池を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明における非水電
解液系二次電池においては、上記のような課題を解決す
るため、正極活物質にリチウム−遷移金属複合酸化物を
用いた正極と、負極と、非水電解液とを備えた非水電解
液系二次電池において、正極に用いた上記の正極活物質
における表面層の結晶性が、この正極活物質における内
部のバルクの結晶性よりも低い状態になるようにしたの
である。
解液系二次電池においては、上記のような課題を解決す
るため、正極活物質にリチウム−遷移金属複合酸化物を
用いた正極と、負極と、非水電解液とを備えた非水電解
液系二次電池において、正極に用いた上記の正極活物質
における表面層の結晶性が、この正極活物質における内
部のバルクの結晶性よりも低い状態になるようにしたの
である。
【０００７】そして、この発明における非水電解液系二
次電池のように、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い
た正極活物質における表面層の結晶性が、この正極活物
質における内部のバルクの結晶性よりも低い状態になる
ようにすると、この結晶性の低い表面層と非水電解液と
の界面でのリチウムの取り込み速度や放出速度が、結晶
性の高い表面層に比べて向上されると共に、非水電解液
との界面での実質的な反応有効面積が増加し、これによ
り低温状態での充放電特性が改善され、低温状態での放
電容量の低下が抑制されるようになる。
次電池のように、リチウム−遷移金属複合酸化物を用い
た正極活物質における表面層の結晶性が、この正極活物
質における内部のバルクの結晶性よりも低い状態になる
ようにすると、この結晶性の低い表面層と非水電解液と
の界面でのリチウムの取り込み速度や放出速度が、結晶
性の高い表面層に比べて向上されると共に、非水電解液
との界面での実質的な反応有効面積が増加し、これによ
り低温状態での充放電特性が改善され、低温状態での放
電容量の低下が抑制されるようになる。
【０００８】ここで、この発明における非水電解液系二
次電池のように正極活物質に結晶性の低い表面層を設け
るにあたり、低温状態での放電容量の低下をより一層抑
制するためには、結晶性の低い表面層の厚みを１０〜１
００ｎｍの範囲にすることが好ましい。なお、この理由
については明確ではないが、結晶性の低い表面層の厚み
が１０ｎｍより薄いと、結晶性の低い表面層が均一に形
成されず、上記のような低温状態での充放電特性の改善
がうまく行なわれなくなる一方、結晶性の低い表面層の
厚みが１００ｎｍより大きくなると、表面層とバルクの
部分との界面の接合状態で悪くなったり、バルクの部分
が少なくなって、リチウムを十分に吸蔵することができ
なくなるためであると考えられる。
次電池のように正極活物質に結晶性の低い表面層を設け
るにあたり、低温状態での放電容量の低下をより一層抑
制するためには、結晶性の低い表面層の厚みを１０〜１
００ｎｍの範囲にすることが好ましい。なお、この理由
については明確ではないが、結晶性の低い表面層の厚み
が１０ｎｍより薄いと、結晶性の低い表面層が均一に形
成されず、上記のような低温状態での充放電特性の改善
がうまく行なわれなくなる一方、結晶性の低い表面層の
厚みが１００ｎｍより大きくなると、表面層とバルクの
部分との界面の接合状態で悪くなったり、バルクの部分
が少なくなって、リチウムを十分に吸蔵することができ
なくなるためであると考えられる。
【０００９】また、上記のように正極活物質に結晶性の
低い表面層を設けるにあたっては、例えば、正極活物質
に表面にレーザーやイオンビームを照射させて結晶性の
低い表面層を設けることもできるが、結晶性の低い表面
層を適当な厚みになるように簡単に設けるためには、正
極活物質を所定の温度まで加熱した後、これを冷却させ
るようにすることが好ましく、この場合、正極活物質の
加熱温度や加熱状態での放置時間や冷却速度を変化させ
ることによって、結晶性の低い表面層の厚みを簡単に調
整することができる。
低い表面層を設けるにあたっては、例えば、正極活物質
に表面にレーザーやイオンビームを照射させて結晶性の
低い表面層を設けることもできるが、結晶性の低い表面
層を適当な厚みになるように簡単に設けるためには、正
極活物質を所定の温度まで加熱した後、これを冷却させ
るようにすることが好ましく、この場合、正極活物質の
加熱温度や加熱状態での放置時間や冷却速度を変化させ
ることによって、結晶性の低い表面層の厚みを簡単に調
整することができる。
【００１０】ここで、この発明における非水電解液系二
次電池において、正極活物質に用いるリチウム−遷移金
属複合酸化物としては、従来より一般に使用されている
公知のリチウム−遷移金属複合酸化物を用いることがで
き、例えば、マンガン，コバルト，ニッケル，鉄，バナ
ジウム，ニオブの少なくとも１種を含むリチウム−遷移
金属複合酸化物等を使用することができ、特に、高電位
で、充放電カーブの平坦性が高い非水電解液系二次電池
が得られるようにするため、この正極活物質にＬｉＣｏ
x Ｎｉ1-x Ｏ2 （０≦ｘ≦１）で示されるものを使用す
ることが好ましい。
次電池において、正極活物質に用いるリチウム−遷移金
属複合酸化物としては、従来より一般に使用されている
公知のリチウム−遷移金属複合酸化物を用いることがで
き、例えば、マンガン，コバルト，ニッケル，鉄，バナ
ジウム，ニオブの少なくとも１種を含むリチウム−遷移
金属複合酸化物等を使用することができ、特に、高電位
で、充放電カーブの平坦性が高い非水電解液系二次電池
が得られるようにするため、この正極活物質にＬｉＣｏ
x Ｎｉ1-x Ｏ2 （０≦ｘ≦１）で示されるものを使用す
ることが好ましい。
【００１１】一方、この発明における非水電解液系二次
電池において、その負極に使用する負極活物質として
も、従来より使用されている公知の負極活物質を用いる
ことができ、例えば、金属リチウムやリチウム合金の他
に、リチウムイオンの吸蔵，放出が可能な黒鉛，コーク
ス，有機物焼成体等の炭素材料を用いることができる。
電池において、その負極に使用する負極活物質として
も、従来より使用されている公知の負極活物質を用いる
ことができ、例えば、金属リチウムやリチウム合金の他
に、リチウムイオンの吸蔵，放出が可能な黒鉛，コーク
ス，有機物焼成体等の炭素材料を用いることができる。
【００１２】また、この発明における非水電解液系二次
電池において使用する非水電解液も従来より使用されて
いる公知の非水電解液を使用することができ、その溶媒
としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレン
カーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボ
ネート等の環状炭酸エステルや、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、
エチルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネー
ト等の鎖状炭酸エステル等を１種又は複数混合させたも
のを用いることができる。なお、非水電解液系二次電池
の放電容量が低温状態で低下するのを抑制するために
は、この溶媒として、低粘度，低融点で導電性の高い上
記の鎖状炭酸エステルを溶媒中に２０ｖｏｌ％以上含有
させたものを用い、低温状態で非水電解液の導電率が低
下するのを抑制することが好ましい。
電池において使用する非水電解液も従来より使用されて
いる公知の非水電解液を使用することができ、その溶媒
としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレン
カーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボ
ネート等の環状炭酸エステルや、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、
エチルメチルカーボネート、エチルプロピルカーボネー
ト等の鎖状炭酸エステル等を１種又は複数混合させたも
のを用いることができる。なお、非水電解液系二次電池
の放電容量が低温状態で低下するのを抑制するために
は、この溶媒として、低粘度，低融点で導電性の高い上
記の鎖状炭酸エステルを溶媒中に２０ｖｏｌ％以上含有
させたものを用い、低温状態で非水電解液の導電率が低
下するのを抑制することが好ましい。
【００１３】また、この非水電解液において、上記の溶
媒に溶解させる溶質にも公知のものを使用することがで
き、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムＬ
ｉＣＦ3 ＳＯ3 ，ヘキサフルオロリン酸リチウムＬｉＰ
Ｆ6 ，過塩素酸リチウムＬｉＣｌＯ4 ，テトラフルオロ
ホウ酸リチウムＬｉＢＦ4 ，トリフルオロメタンスルホ
ン酸イミドリチウムＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 等のリチ
ウム化合物を用いることができる。
媒に溶解させる溶質にも公知のものを使用することがで
き、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムＬ
ｉＣＦ3 ＳＯ3 ，ヘキサフルオロリン酸リチウムＬｉＰ
Ｆ6 ，過塩素酸リチウムＬｉＣｌＯ4 ，テトラフルオロ
ホウ酸リチウムＬｉＢＦ4 ，トリフルオロメタンスルホ
ン酸イミドリチウムＬｉＮ（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 等のリチ
ウム化合物を用いることができる。
【００１４】
【実施例】以下、この発明における非水電解液系二次電
池について、実施例を挙げて具体的に説明すると共に、
この実施例における非水電解液系二次電池においては、
低温状態での放電容量の低下が少なくなっていることを
比較例を挙げて明らかにする。なお、この発明における
非水電解液系二次電池は下記の実施例に示したものに限
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できるものである。
池について、実施例を挙げて具体的に説明すると共に、
この実施例における非水電解液系二次電池においては、
低温状態での放電容量の低下が少なくなっていることを
比較例を挙げて明らかにする。なお、この発明における
非水電解液系二次電池は下記の実施例に示したものに限
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できるものである。
【００１５】（実施例１〜７及び比較例１）これらの実
施例１〜７及び比較例１における非水電解液系二次電池
においては、下記のようにして作製した正極と負極と非
水電解液とを用い、図１に示すようなＡＡサイズになっ
た円筒形のリチウム二次電池を作製した。
施例１〜７及び比較例１における非水電解液系二次電池
においては、下記のようにして作製した正極と負極と非
水電解液とを用い、図１に示すようなＡＡサイズになっ
た円筒形のリチウム二次電池を作製した。
【００１６】［正極の作製］正極を作製するにあたって
は、ＬｉＯＨとＮｉ（ＯＨ）2 とＣｏ（ＯＨ）2 とを用
い、ＬｉとＮｉとＣｏとがモル比でＬｉ：Ｎｉ：Ｃｏ＝
１：０．９：０．１の割合になるようにして、これらを
乳鉢中で混合した後、これを酸素雰囲気下において８５
０℃で２０時間熱処理し、その後、これを石川式らいか
い乳鉢で粉砕らいかいし、平均粒径が約５μｍになった
正極活物質ＬｉＮｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏ2を得た。
は、ＬｉＯＨとＮｉ（ＯＨ）2 とＣｏ（ＯＨ）2 とを用
い、ＬｉとＮｉとＣｏとがモル比でＬｉ：Ｎｉ：Ｃｏ＝
１：０．９：０．１の割合になるようにして、これらを
乳鉢中で混合した後、これを酸素雰囲気下において８５
０℃で２０時間熱処理し、その後、これを石川式らいか
い乳鉢で粉砕らいかいし、平均粒径が約５μｍになった
正極活物質ＬｉＮｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏ2を得た。
【００１７】次に、実施例１〜７においては、上記の正
極活物質を１０００℃まで昇温した炉内に導入し、この
炉内にそれぞれ所定時間放置させた後、１０℃／分以上
の冷却速度で冷却を行ない、正極活物質の表面にバルク
層と比較して結晶性が低下した所定厚みの表面層を形成
した。
極活物質を１０００℃まで昇温した炉内に導入し、この
炉内にそれぞれ所定時間放置させた後、１０℃／分以上
の冷却速度で冷却を行ない、正極活物質の表面にバルク
層と比較して結晶性が低下した所定厚みの表面層を形成
した。
【００１８】そして、上記のように処理した各正極活物
質において、結晶性が低下した表面層の厚みを、透過型
電子顕微鏡観察及び局所の電子線回折により測定し、そ
の結果を下記の表１に示した。
質において、結晶性が低下した表面層の厚みを、透過型
電子顕微鏡観察及び局所の電子線回折により測定し、そ
の結果を下記の表１に示した。
【００１９】一方、比較例１においては、正極活物質に
対して上記のような処理を行なわないで、そのまま用い
るようにし、正極活物質の表面に結晶性が低下した表面
層を設けないようにした。
対して上記のような処理を行なわないで、そのまま用い
るようにし、正極活物質の表面に結晶性が低下した表面
層を設けないようにした。
【００２０】そして、上記の各正極活物質に対して、そ
れぞれ導電剤である人工黒鉛粉末と、結着剤であるポリ
フッ化ビニリデンを溶解させた５重量％Ｎ−メチルピロ
リドン溶液とを加え、正極活物質と導電剤である人工黒
鉛粉末と結着剤であるポリフッ化ビニリデンとがそれぞ
れ９０：５：５の重量比になるようにし、これらを混練
して各スラリーを調整した。
れぞれ導電剤である人工黒鉛粉末と、結着剤であるポリ
フッ化ビニリデンを溶解させた５重量％Ｎ−メチルピロ
リドン溶液とを加え、正極活物質と導電剤である人工黒
鉛粉末と結着剤であるポリフッ化ビニリデンとがそれぞ
れ９０：５：５の重量比になるようにし、これらを混練
して各スラリーを調整した。
【００２１】そして、このように調整した各スラリーを
それぞれアルミニウム箔で構成された正極集電体の両面
にドクターブレード法により塗布し、これを１５０℃で
２時間真空下で熱処理して各正極を作製した。
それぞれアルミニウム箔で構成された正極集電体の両面
にドクターブレード法により塗布し、これを１５０℃で
２時間真空下で熱処理して各正極を作製した。
【００２２】［負極の作製］負極を作製するにあたって
は、天然黒鉛粉末９５重量部に対して、結着剤であるポ
リフッ化ビニリデンを５重量部添加させるように、この
ポリフッ化ビニリデンを溶解させた５重量％Ｎ−メチル
ピロリドン溶液を加え、これを混練してスラリーを調整
し、このスラリーを銅箔で構成された負極集電体の両面
に塗布し、これを１５０℃で２時間真空下で熱処理して
負極を作製した。
は、天然黒鉛粉末９５重量部に対して、結着剤であるポ
リフッ化ビニリデンを５重量部添加させるように、この
ポリフッ化ビニリデンを溶解させた５重量％Ｎ−メチル
ピロリドン溶液を加え、これを混練してスラリーを調整
し、このスラリーを銅箔で構成された負極集電体の両面
に塗布し、これを１５０℃で２時間真空下で熱処理して
負極を作製した。
【００２３】［非水電解液の作製］非水電解液を作製す
るにあたっては、その溶媒に、環状炭酸エステルである
エチレンカーボネートと、鎖状炭酸エステルであるジメ
チルカーボネートとを、体積比１：１の割合で混合させ
た混合溶媒を用い、この混合溶媒に６フッ化リン酸リチ
ウムＬｉＰＦ6 を１モル／ｌ溶解させて非水電解液を作
製した。
るにあたっては、その溶媒に、環状炭酸エステルである
エチレンカーボネートと、鎖状炭酸エステルであるジメ
チルカーボネートとを、体積比１：１の割合で混合させ
た混合溶媒を用い、この混合溶媒に６フッ化リン酸リチ
ウムＬｉＰＦ6 を１モル／ｌ溶解させて非水電解液を作
製した。
【００２４】［電池の作製］また、実施例１〜７及び比
較例１の各リチウム二次電池を作製するにあたっては、
図１に示すように、上記のようにして作製した各正極１
と負極２との間にそれぞれセパレータ３としてリチウム
イオン透過性のポリプロピレン製の微多孔膜を介在さ
せ、これらをスパイラル状に巻いて電池缶４内に収容さ
せた後、この電池缶４内に上記の非水電解液を注液して
封口し、正極１を正極リード５を介して正極蓋６に接続
させると共に、負極２を負極リード７を介して電池缶４
に接続させ、電池缶４と正極蓋６とを絶縁パッキン８に
より電気的に分離させた。
較例１の各リチウム二次電池を作製するにあたっては、
図１に示すように、上記のようにして作製した各正極１
と負極２との間にそれぞれセパレータ３としてリチウム
イオン透過性のポリプロピレン製の微多孔膜を介在さ
せ、これらをスパイラル状に巻いて電池缶４内に収容さ
せた後、この電池缶４内に上記の非水電解液を注液して
封口し、正極１を正極リード５を介して正極蓋６に接続
させると共に、負極２を負極リード７を介して電池缶４
に接続させ、電池缶４と正極蓋６とを絶縁パッキン８に
より電気的に分離させた。
【００２５】そして、上記のようにして作製した実施例
１〜７及び比較例１の各リチウム二次電池について、そ
れぞれ室温（２５℃）下において、充電電流４００ｍＡ
で充電終止電圧４．２Ｖまで充電させた後、放電電流４
００ｍＡで放電終止電圧２．７Ｖまで放電させて、室温
下における放電容量を求める一方、上記のように室温
（２５℃）下において、充電電流４００ｍＡで充電終止
電圧４．２Ｖまで充電させた後、これらをそれぞれ低温
（−２０℃）下で２４時間保存し、その後、放電電流４
００ｍＡで放電終止電圧２．７Ｖまで放電させて、低温
下での放電容量を求め、室温下での放電容量に対する低
温下での放電容量の割合を求め、その結果を下記の表１
に合わせて示した。
１〜７及び比較例１の各リチウム二次電池について、そ
れぞれ室温（２５℃）下において、充電電流４００ｍＡ
で充電終止電圧４．２Ｖまで充電させた後、放電電流４
００ｍＡで放電終止電圧２．７Ｖまで放電させて、室温
下における放電容量を求める一方、上記のように室温
（２５℃）下において、充電電流４００ｍＡで充電終止
電圧４．２Ｖまで充電させた後、これらをそれぞれ低温
（−２０℃）下で２４時間保存し、その後、放電電流４
００ｍＡで放電終止電圧２．７Ｖまで放電させて、低温
下での放電容量を求め、室温下での放電容量に対する低
温下での放電容量の割合を求め、その結果を下記の表１
に合わせて示した。
【００２６】
【表１】
【００２７】この結果から明らかなように、ＬｉＮｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏ2 からなる正極活物質の表面に結晶性の
低い表面層が形成された正極活物質を用いた実施例１〜
７の各リチウム二次電池は、結晶性の低い表面層を形成
していない正極活物質を用いた比較例１のリチウム二次
電池に比べて、いずれも低温下での放電特性が向上して
いた。
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏ2 からなる正極活物質の表面に結晶性の
低い表面層が形成された正極活物質を用いた実施例１〜
７の各リチウム二次電池は、結晶性の低い表面層を形成
していない正極活物質を用いた比較例１のリチウム二次
電池に比べて、いずれも低温下での放電特性が向上して
いた。
【００２８】また、上記の実施例１〜７のリチウム二次
電池を比較した場合、結晶性の低い表面層の厚みを１０
〜１００ｎｍの範囲にした実施例２〜５のリチウム二次
電池において低温下での放電特性がさらに向上してい
た。
電池を比較した場合、結晶性の低い表面層の厚みを１０
〜１００ｎｍの範囲にした実施例２〜５のリチウム二次
電池において低温下での放電特性がさらに向上してい
た。
【００２９】（実施例８〜３３）これらの実施例におい
ては、上記の実施例３の場合と同様に、正極活物質であ
るＬｉＮｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏ2 において結晶性の低い表面
層が５０ｎｍの厚みで形成されたものを用いるようにし
た。
ては、上記の実施例３の場合と同様に、正極活物質であ
るＬｉＮｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏ2 において結晶性の低い表面
層が５０ｎｍの厚みで形成されたものを用いるようにし
た。
【００３０】一方、非水電解液としては、下記の表２に
示すように、その溶媒に、環状炭酸エステルであるエチ
レンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート
（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）と、鎖状炭酸
エステルであるジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエ
チルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネー
ト（ＥＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）とを
同表に示す割合（ｖｏｌ％）で混合させるようにし、そ
れ以外については、上記の実施例３の場合と同様にして
各リチウム二次電池を作製した。
示すように、その溶媒に、環状炭酸エステルであるエチ
レンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート
（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）と、鎖状炭酸
エステルであるジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエ
チルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネー
ト（ＥＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ＤＰＣ）とを
同表に示す割合（ｖｏｌ％）で混合させるようにし、そ
れ以外については、上記の実施例３の場合と同様にして
各リチウム二次電池を作製した。
【００３１】そして、これらの各リチウム二次電池につ
いて、上記の場合と同様にして、室温下での放電容量に
対する低温下での放電容量の割合（％）を求め、その結
果を下記の表２に合わせて示した。
いて、上記の場合と同様にして、室温下での放電容量に
対する低温下での放電容量の割合（％）を求め、その結
果を下記の表２に合わせて示した。
【００３２】
【表２】
【００３３】この結果、非水電解液における溶媒とし
て、鎖状炭酸エステルであるジメチルカーボネート（Ｄ
ＭＣ）やジエチルカーボネート（ＤＥＣ）やエチルメチ
ルカーボネート（ＥＭＣ）やジプロピルカーボネート
（ＤＰＣ）が２０ｖｏｌ％以上含有された溶媒を使用し
た実施例のリチウム二次電池は、上記の鎖状炭酸エステ
ルの含有される割合が２０ｖｏｌ％より低いした溶媒を
使用した実施例のリチウム二次電池に比べて、何れも低
温下での放電特性がさらに向上していた。
て、鎖状炭酸エステルであるジメチルカーボネート（Ｄ
ＭＣ）やジエチルカーボネート（ＤＥＣ）やエチルメチ
ルカーボネート（ＥＭＣ）やジプロピルカーボネート
（ＤＰＣ）が２０ｖｏｌ％以上含有された溶媒を使用し
た実施例のリチウム二次電池は、上記の鎖状炭酸エステ
ルの含有される割合が２０ｖｏｌ％より低いした溶媒を
使用した実施例のリチウム二次電池に比べて、何れも低
温下での放電特性がさらに向上していた。
【００３４】なお、上記の各実施例においては、円筒形
のリチウム二次電池に適用する場合について説明した
が、電池の形状は特に制限されるものではなく、角形や
扁平形等の種々の形状のリチウム二次電池に適用し得る
ものであり、また正極活物質の表面に結晶性の低い表面
層を形成させる手段も、上記のような熱処理によるもの
に限定されるものではない。
のリチウム二次電池に適用する場合について説明した
が、電池の形状は特に制限されるものではなく、角形や
扁平形等の種々の形状のリチウム二次電池に適用し得る
ものであり、また正極活物質の表面に結晶性の低い表面
層を形成させる手段も、上記のような熱処理によるもの
に限定されるものではない。
【００３５】また、上記の各実施例においては、正極活
物質にＬｉＮｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏ2 を使用したが、正極活
物質に使用するリチウム−遷移金属複合酸化物の種類を
変更させた場合においても同様の結果が得られる。
物質にＬｉＮｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏ2 を使用したが、正極活
物質に使用するリチウム−遷移金属複合酸化物の種類を
変更させた場合においても同様の結果が得られる。
【００３６】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
非水電解液系二次電池においては、リチウム−遷移金属
複合酸化物を用いた正極活物質における表面層の結晶性
を、この正極活物質における内部のバルクの結晶性より
も低い状態になるようにしたため、この結晶性の低い表
面層と非水電解液との界面でのリチウムの取り込み速度
や放出速度が、結晶性の高い表面層に比べて向上される
と共に、非水電解液との界面での実質的な反応有効面積
が増加し、これにより低温状態での充放電特性が改善さ
れて放電容量の低下が少なくなり、低温状態でも十分な
放電容量が得られるようになった。
非水電解液系二次電池においては、リチウム−遷移金属
複合酸化物を用いた正極活物質における表面層の結晶性
を、この正極活物質における内部のバルクの結晶性より
も低い状態になるようにしたため、この結晶性の低い表
面層と非水電解液との界面でのリチウムの取り込み速度
や放出速度が、結晶性の高い表面層に比べて向上される
と共に、非水電解液との界面での実質的な反応有効面積
が増加し、これにより低温状態での充放電特性が改善さ
れて放電容量の低下が少なくなり、低温状態でも十分な
放電容量が得られるようになった。
【００３７】また、この発明における非水電解液系二次
電池において、特に、上記の正極活物質における結晶性
の低い表面層の厚みを１０〜１００ｎｍの範囲にした
り、非水電解液に使用する溶媒に鎖状炭酸エステルが２
０ｖｏｌ％以上含有されたものを使用すると、さらに低
温状態での放電容量を低下が少なくなり、低温状態でさ
らに高い放電容量が得られるようになった。
電池において、特に、上記の正極活物質における結晶性
の低い表面層の厚みを１０〜１００ｎｍの範囲にした
り、非水電解液に使用する溶媒に鎖状炭酸エステルが２
０ｖｏｌ％以上含有されたものを使用すると、さらに低
温状態での放電容量を低下が少なくなり、低温状態でさ
らに高い放電容量が得られるようになった。
【図１】この発明の実施例及び比較例における非水電解
液系二次電池の内部構造を示した断面説明図である。
液系二次電池の内部構造を示した断面説明図である。
１ 正極 ２ 負極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 正極活物質にリチウム−遷移金属複合酸
化物を用いた正極と、負極と、非水電解液とを備えた非
水電解液系二次電池において、正極に用いた上記の正極
活物質における表面層の結晶性が、この正極活物質にお
ける内部のバルクの結晶性よりも低い状態にあることを
特徴とする非水電解液系二次電池。 - 【請求項２】 請求項１に記載した非水電解液系二次電
池において、上記の正極活物質における結晶性の低い表
面層の厚みが１０〜１００ｎｍの範囲であることを特徴
とする非水電解液系二次電池。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載した非水電解液系
二次電池において、非水電解液に使用する溶媒の２０ｖ
ｏｌ％以上が鎖状炭酸エステルであることを特徴とする
非水電解液系二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9003679A JPH10199529A (ja) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | 非水電解液系二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9003679A JPH10199529A (ja) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | 非水電解液系二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10199529A true JPH10199529A (ja) | 1998-07-31 |
Family
ID=11564105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9003679A Pending JPH10199529A (ja) | 1997-01-13 | 1997-01-13 | 非水電解液系二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10199529A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033117A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| CN100341194C (zh) * | 2003-08-04 | 2007-10-03 | 三洋电机株式会社 | 圆筒形碱性蓄电池及圆筒形镍氢二次电池 |
| JP2008288213A (ja) * | 2008-07-14 | 2008-11-27 | Panasonic Corp | 非水電解質二次電池用正極活物質および非水電解質二次電池 |
-
1997
- 1997-01-13 JP JP9003679A patent/JPH10199529A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002033117A (ja) * | 2000-07-14 | 2002-01-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
| CN100341194C (zh) * | 2003-08-04 | 2007-10-03 | 三洋电机株式会社 | 圆筒形碱性蓄电池及圆筒形镍氢二次电池 |
| JP2008288213A (ja) * | 2008-07-14 | 2008-11-27 | Panasonic Corp | 非水電解質二次電池用正極活物質および非水電解質二次電池 |
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