JPH10270020A - リチウム電池用負極活物質およびリチウム電池 - Google Patents
リチウム電池用負極活物質およびリチウム電池Info
- Publication number
- JPH10270020A JPH10270020A JP9108042A JP10804297A JPH10270020A JP H10270020 A JPH10270020 A JP H10270020A JP 9108042 A JP9108042 A JP 9108042A JP 10804297 A JP10804297 A JP 10804297A JP H10270020 A JPH10270020 A JP H10270020A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- active material
- negative electrode
- lithium battery
- electrode active
- lithium
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- 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
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-
- Y—GENERAL 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
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可逆性及び放電率が特に優れたリチウム電池
用負極活物質を提供する。 【解決手段】 本発明は、式Li２＋２ｘMg１−ｘSn３O８
(0≦x≦1)で表されるラムスデライト型構造の活物質を
開示するものである。この活物質は、稜を共有すること
により互いに結合して無限二重鎖を形成する(SnMg)O６
型八面体構造を含む。これらの二重鎖は、隣接する鎖と
それらの頂点で連結して三次元骨格を形成することによ
り、隣接する二重鎖間にリチウムイオンを収容する空の
(2×1)トンネルを備える。
用負極活物質を提供する。 【解決手段】 本発明は、式Li２＋２ｘMg１−ｘSn３O８
(0≦x≦1)で表されるラムスデライト型構造の活物質を
開示するものである。この活物質は、稜を共有すること
により互いに結合して無限二重鎖を形成する(SnMg)O６
型八面体構造を含む。これらの二重鎖は、隣接する鎖と
それらの頂点で連結して三次元骨格を形成することによ
り、隣接する二重鎖間にリチウムイオンを収容する空の
(2×1)トンネルを備える。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池に関
する。
する。
【従来の技術】リチウムを負極活物質として使用する非
水電解液電池は、一次電池として、メモリバックアップ
やカメラなどの電源用に広く使用されてきた。しかしな
がら、最近では、大電流出力電池を必要とする小型電子
通信機器の著しい進歩に伴って、繰り返し充電可能で、
かつ高エネルギー密度を有する二次電池が強く求められ
ている。従って、負極活物質として種々の層間挿入型炭
素材料を使用するリチウムイオン電池が開発されてき
た。こうした炭素材料、より具体的には黒鉛が、実際に
商品化されたリチウムイオン電池の中で広く使用されて
いる。
水電解液電池は、一次電池として、メモリバックアップ
やカメラなどの電源用に広く使用されてきた。しかしな
がら、最近では、大電流出力電池を必要とする小型電子
通信機器の著しい進歩に伴って、繰り返し充電可能で、
かつ高エネルギー密度を有する二次電池が強く求められ
ている。従って、負極活物質として種々の層間挿入型炭
素材料を使用するリチウムイオン電池が開発されてき
た。こうした炭素材料、より具体的には黒鉛が、実際に
商品化されたリチウムイオン電池の中で広く使用されて
いる。
【発明が解決しようとする課題】この黒鉛は、層状構造
が存在するために良好な可逆性を示すが、エネルギー密
度は360mAh/g未満に制限される。つい最近では、無定形
の酸化スズまたはシリカ酸化物を基材とするその他の有
望なアノード材料が、高密度エネルギーを有するリチウ
ムイオン電池用の可能性のある負極活物質として報告さ
れた。これに関しては、こうした材料の構造特性が分か
っていないため、これらの材料の中でリチウムがどのよ
うに脱離され挿入されるかを理解するのは困難である
（特開平7-12274号(1993年出願)、特開平7-20138号(199
5年出願)、特開平7-288123号(1994年出願)）。
が存在するために良好な可逆性を示すが、エネルギー密
度は360mAh/g未満に制限される。つい最近では、無定形
の酸化スズまたはシリカ酸化物を基材とするその他の有
望なアノード材料が、高密度エネルギーを有するリチウ
ムイオン電池用の可能性のある負極活物質として報告さ
れた。これに関しては、こうした材料の構造特性が分か
っていないため、これらの材料の中でリチウムがどのよ
うに脱離され挿入されるかを理解するのは困難である
（特開平7-12274号(1993年出願)、特開平7-20138号(199
5年出願)、特開平7-288123号(1994年出願)）。
【課題を解決するための手段】本発明は、リチウム二次
電池用負極活物質として使用可能な、式Li２＋２ｘMg１
−ｘSn３O８(0≦x≦1)で表される活物質に関するもので
ある。本発明によれば、Li２＋２ｘMg１−ｘSn３O８(0
≦x≦1)材料はラムスデライト型構造を呈し、(MgSn)O６
型八面体構造を含むとともに、該八面体構造は稜を共有
することにより互いに結合して無限二重鎖を形成する。
これらの二重鎖は、隣接する鎖とそれらの頂点で連結し
て三次元骨格を形成することによって、隣接する二重鎖
間にリチウムイオンを可逆的に収容できる空の(2×1)ト
ンネルを備える。
電池用負極活物質として使用可能な、式Li２＋２ｘMg１
−ｘSn３O８(0≦x≦1)で表される活物質に関するもので
ある。本発明によれば、Li２＋２ｘMg１−ｘSn３O８(0
≦x≦1)材料はラムスデライト型構造を呈し、(MgSn)O６
型八面体構造を含むとともに、該八面体構造は稜を共有
することにより互いに結合して無限二重鎖を形成する。
これらの二重鎖は、隣接する鎖とそれらの頂点で連結し
て三次元骨格を形成することによって、隣接する二重鎖
間にリチウムイオンを可逆的に収容できる空の(2×1)ト
ンネルを備える。
【発明の実施の形態】本発明者が行った実験を基に添付
の図面を参照して本発明を説明するが、これに限定され
るものではない。Mg(NO３)２6H２O、SnO２および過剰の
Li２CO３を使用した固相反応によって、本発明のLi２Mg
Sn３O８を調製した。先ず、この混合物を粉砕してペレ
ット化し、次に、白金るつぼに入れ、加熱によるリチウ
ムの損失を防ぐために徐々に室温から約600℃まで加熱
した。その後、この混合物を2、3時間の間に900℃まで
更に加熱して900℃とした。得られたサンプルを冷却し
て粉砕し、次に、1150℃で加熱した。得られた物質は、
2個の空隙を有する一般式Li２Q２MgSn３O８(Qは空隙を
表す)で表すことが可能である。この式からマグネシウ
ムを減らしてリチウムを増やすと、式Li２＋２ｘMg１−
ｘSn３O８(0≦x≦1)が導かれる。得られた物質は、ラム
スデライト型構造を呈し、(Mg,Sn)O６型八面体構造を含
むとともに、該八面体構造は稜を共有することにより互
いに結合して無限二重鎖を形成する。これらの二重鎖
は、隣接する鎖とそれらの頂点で連結して三次元骨格を
形成することによって、図１に示すように、隣接する二
重鎖間にリチウムが入り込める(2×1)トンネルを構築す
る。この物質はまた、その構造特性に起因して良好なリ
チウムイオン伝導性を呈する。Mgが存在することによっ
てこの物質の導電性が改良されたが、これは多くの酸化
物正極および負極活物質の場合と同じであった。次に、
この物質に関する電気化学的試験を行った。活物質76
%、電子伝導に寄与するアセチレンブラック10%、および
PVDFバインダーとNMP溶剤との混合物14%を混合し、粘稠
ペーストにした。次に、このペーストをステンレスメッ
シュの電流コレクタに塗布し、オーブン中で80℃におい
て1時間乾燥させて電極を製作した。続いて、この電極
を加圧するとともに250℃において減圧下で加熱し、電
極中に残存するであろう水分子を除去した。試験は、電
解液としてLiClO４+(2EC+2DMC+DEC)を使用するタイプの
ガラスセル(glass cell)で充電率0.1Cにおいて実施し
た。この物質は良好な電気化学的性能を示し、Li/Li+に
対する電位は低く、エネルギー密度は180mAh/gと高かっ
た。
の図面を参照して本発明を説明するが、これに限定され
るものではない。Mg(NO３)２6H２O、SnO２および過剰の
Li２CO３を使用した固相反応によって、本発明のLi２Mg
Sn３O８を調製した。先ず、この混合物を粉砕してペレ
ット化し、次に、白金るつぼに入れ、加熱によるリチウ
ムの損失を防ぐために徐々に室温から約600℃まで加熱
した。その後、この混合物を2、3時間の間に900℃まで
更に加熱して900℃とした。得られたサンプルを冷却し
て粉砕し、次に、1150℃で加熱した。得られた物質は、
2個の空隙を有する一般式Li２Q２MgSn３O８(Qは空隙を
表す)で表すことが可能である。この式からマグネシウ
ムを減らしてリチウムを増やすと、式Li２＋２ｘMg１−
ｘSn３O８(0≦x≦1)が導かれる。得られた物質は、ラム
スデライト型構造を呈し、(Mg,Sn)O６型八面体構造を含
むとともに、該八面体構造は稜を共有することにより互
いに結合して無限二重鎖を形成する。これらの二重鎖
は、隣接する鎖とそれらの頂点で連結して三次元骨格を
形成することによって、図１に示すように、隣接する二
重鎖間にリチウムが入り込める(2×1)トンネルを構築す
る。この物質はまた、その構造特性に起因して良好なリ
チウムイオン伝導性を呈する。Mgが存在することによっ
てこの物質の導電性が改良されたが、これは多くの酸化
物正極および負極活物質の場合と同じであった。次に、
この物質に関する電気化学的試験を行った。活物質76
%、電子伝導に寄与するアセチレンブラック10%、および
PVDFバインダーとNMP溶剤との混合物14%を混合し、粘稠
ペーストにした。次に、このペーストをステンレスメッ
シュの電流コレクタに塗布し、オーブン中で80℃におい
て1時間乾燥させて電極を製作した。続いて、この電極
を加圧するとともに250℃において減圧下で加熱し、電
極中に残存するであろう水分子を除去した。試験は、電
解液としてLiClO４+(2EC+2DMC+DEC)を使用するタイプの
ガラスセル(glass cell)で充電率0.1Cにおいて実施し
た。この物質は良好な電気化学的性能を示し、Li/Li+に
対する電位は低く、エネルギー密度は180mAh/gと高かっ
た。
【発明の効果】本発明は、非常に大容量のリチウム二次
電池システムにおいて負極活物質として使用可能な酸化
スズを基材とする新しい活物質に関するものである。こ
の物質は可逆的にリチウムを収容しうる大きな2×1チャ
ネルを呈するラムスデライト型構造を有するため、繰り
返し可逆性が強く、しかも放電率が高いリチウム二次電
池の負極活物質としての利用価値大である。
電池システムにおいて負極活物質として使用可能な酸化
スズを基材とする新しい活物質に関するものである。こ
の物質は可逆的にリチウムを収容しうる大きな2×1チャ
ネルを呈するラムスデライト型構造を有するため、繰り
返し可逆性が強く、しかも放電率が高いリチウム二次電
池の負極活物質としての利用価値大である。
【図１】本発明にかかる物質のトンネル型ラムスデライ
ト構造を(100)面上へ投影した投影図である。
ト構造を(100)面上へ投影した投影図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 ラムスデライト型構造を有し、式Li２＋
２ｘMg１−ｘSn３O８(0≦x≦1)で表されることを特徴と
するリチウム電池用負極活物質。 - 【請求項２】 前記ラムスデライト型構造が(Mg,Sn)O６
型八面体構造を含むとともに、該(Mg,Sn)O６型八面体構
造は稜を共有することにより互いに結合して無限二重鎖
を形成し、更に該無限二重鎖は隣接する鎖とそれらの頂
点で連結して三次元骨格を形成することによって、隣接
する該無限二重鎖間にリチウムが入り込める(2×1)トン
ネルを備えることを特徴とする請求項１記載のリチウム
電池用負極活物質。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の活物質を有
することを特徴とするリチウム二次電池用負極。 - 【請求項４】 請求項３記載の負極と、電解液と、LiMn
２O４、Li１−ｘMn１．５Ni０．５O４、LiCoO２、LiMnO
２又はLiNiO２である正極活物質とを備えたリチウム電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9108042A JPH10270020A (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | リチウム電池用負極活物質およびリチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9108042A JPH10270020A (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | リチウム電池用負極活物質およびリチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270020A true JPH10270020A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=14474477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9108042A Pending JPH10270020A (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | リチウム電池用負極活物質およびリチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270020A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014141456A1 (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | 株式会社 日立製作所 | 固体電解質及びそれを用いた全固体型イオン二次電池 |
| WO2015037270A1 (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | 株式会社日立製作所 | 固体電解質及びそれを用いた全固体型イオン二次電池 |
| JP2016119257A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 株式会社日立製作所 | 固体電解質、それを用いた全固体電池及び固体電解質の製造方法 |
-
1997
- 1997-03-19 JP JP9108042A patent/JPH10270020A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014141456A1 (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | 株式会社 日立製作所 | 固体電解質及びそれを用いた全固体型イオン二次電池 |
| CN105027345A (zh) * | 2013-03-15 | 2015-11-04 | 株式会社日立制作所 | 固体电解质和使用其的全固体型离子二次电池 |
| JPWO2014141456A1 (ja) * | 2013-03-15 | 2017-02-16 | 株式会社日立製作所 | 固体電解質及びそれを用いた全固体型イオン二次電池 |
| WO2015037270A1 (ja) * | 2013-09-13 | 2015-03-19 | 株式会社日立製作所 | 固体電解質及びそれを用いた全固体型イオン二次電池 |
| JP2016119257A (ja) * | 2014-12-22 | 2016-06-30 | 株式会社日立製作所 | 固体電解質、それを用いた全固体電池及び固体電解質の製造方法 |
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