JPH11139830A - ニッケル酸化物の製造方法、及びその方法により製造したニッケル酸化物を用いる電池 - Google Patents
ニッケル酸化物の製造方法、及びその方法により製造したニッケル酸化物を用いる電池Info
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- JPH11139830A JPH11139830A JP9323880A JP32388097A JPH11139830A JP H11139830 A JPH11139830 A JP H11139830A JP 9323880 A JP9323880 A JP 9323880A JP 32388097 A JP32388097 A JP 32388097A JP H11139830 A JPH11139830 A JP H11139830A
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Abstract
及びその電池の正極に含まれるニッケル酸化物の製造方
法を提供する。 【解決手段】 組成式がLiPNi1-YMYOZ(0.9<
P≦1.1、0≦Y≦0.5、1.9≦Z≦2.1、M
はニッケル以外の遷移元素あるいはIIIB族、IVB
族、VB族に属する元素から選ばれる1種類以上の元
素)で与えられる複酸化物から酸処理によりリチウムを
脱離してLiXNi1-YMYOZ(0≦X≦0.5)を製造
することを特徴とし、またリチウム脱離処理後の乾燥工
程を150℃以下で行うことを特徴とし、さらにこのニ
ッケル酸化物を含む正極6を使用した電池である。 【効果】 陽イオンを収納することができるニッケル酸
化物の製造方法を提供することができ、それにより放電
容量が大きくかつ安全性に優れる電池を実現することが
でき、携帯用の種々の電子機器の電源を始め、様々な分
野に利用できるという利点を有する。
Description
法、及びその方法により製造したニッケル酸化物を用い
る電池、さらに詳細には、放電容量が大きくかつ安全性
に優れる電池を提供する枝術に関するものである。
ンを吸蔵・放出しうる物質を活物質とする電池は、陽イ
オンの正極・負極への挿入・脱離反応によって、大放電
容量と充放電可逆性を両立させている。従来からこれら
の電池系には、二硫化チタンなどの硫化物正極と、リチ
ウム金属負極が提案されているが、これは電圧が2V程
度と低く、放電エネルギーが小さいという欠点があっ
た。この問題を解決するために、物質LiPNi1-YMY
OZ(0.9<P≦1.1、0≦Y≦0.5、1.9≦
Z≦2.1、Mはニッケル以外の遷移元素あるいはII
IB族、IVB族、VB族に属する元素から選ばれる1
種類以上の元素)を正極として含み、リチウムイオンを
吸蔵・放出しうる物質を負極として含む電池が開発され
ている。
も大きいという利点を有している。しかし、電池を構成
した時点でリチウムを吸蔵している負極材科を用いた場
合、LiPNi1-YMYOZから放出されるリチウムが加わ
ることにより、充電時や特に過充電時に、負極上に樹枝
状リチウムの析出が生じて、電池全体の安全性が低下す
る場合があるという問題点があった。即ち、環境温度が
高くなったり外圧により電池が変形するような場合に、
電池が発熱したり、極端な場合には発煙などが見られる
と言う安全性上の問題があった。
な現状の課題を解決し、放電容量が大きくかつ安全性に
優れる電池、及びその電池の正極に含まれるニッケル酸
化物の製造方法を提供することにある。
ために本発明によるニッケル酸化物の製造方法は、組成
式がLiPNi1-YMYOZ(0.9<P≦1.1、0≦Y
≦0.5、1.9≦Z≦2.1、Mはニッケル以外の遷
移元素あるいはIIIB族、IVB族、VB族に属する
元素から選ばれる1種類以上の元素)で与えられる複酸
化物から酸処理によりリチウムを脱離してLiXNi1-Y
MYOZ(0≦X≦0.5)を製造することを特徴とし、
またリチウム脱離処理後の乾燥工程を150℃以下で行
うことを特徴としている。
造したニッケル酸化物を含む正極を有し陽イオンを吸蔵
・放出しうる物質を含む負極を有し前記陽イオンが前記
正極および前記負極と電気化学反応をするための移動を
行い得る物質を電解質物質として有することを特徴とし
ており、また負極に含まれる前記陽イオンを吸蔵・放出
しうる物質が、組成式Li1+QARN(−0.2≦Q≦
2.0、0.1≦R≦0.5、Aは遷移元素から選ばれ
る1種類以上の元素)で表されるリチウム含有遷移元素
窒化物であることを特徴としている。
発明者は、放電容量が大きくかつ安全性に優れる電池を
構成する正極に含まれるニッケル酸化物の製造方法を鋭
意探索した結果、前記のニッケル酸化物の製造方法、及
びその方法により製造したニッケル酸化物を用いる電池
により、従来よりも放電容量が大きく安全性に優れるニ
ッケル酸化物正極、および電池を経済的な方法で実現で
きることを確かめ、その認識の下に本発明を完成した。
物を用いる正極によって、従来の正極に比べて安全性に
優れる電池を構成できる理由として、以下のようなもの
が考えられる。即ち、LiXNi1-YMYOZにおけるXを
0.5以下とすることにより、電池を構成した時点でリ
チウムを吸蔵している負極材料を用いた場合、LiXN
i1-YMYOZから放出されるリチウム量が少なく、負極
上にリチウムの析出が生じ難くなり、充電時や特に過充
電時における電池全体の安全性を向上させることができ
る。X値が0.5を上回る場合、電池の安定性は低くな
る。X値が小さいほど、多量のリチウムを吸蔵している
負極材料を用いても安全性の低下が少ない。しかし、正
極、負極材科ともに入っているリチウムが少ない場合に
は、容量が低下するという問題点がある。従って、電池
を構成した時点で負極材料に吸蔵されているリチウム量
に対応した分のリチウムが欠損したLiXNi1-YMYOZ
とすることが好ましい。
移元素あるいはIIIB族、IVB族、VB族に属する
元素Mで置換することは必ずしも必要ではないが、これ
により正極活物質の安定性、リチウム挿入・脱離量、リ
チウムの拡散性等を向上させることができ、結果として
これを含む電池の安全性、容量特性、レイト特性などを
向上させることができる。具体的にMとして好ましい元
素として、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、
鉄、コバルト、銅、ジルコニウム、ニオブ、モリブデ
ン、タングステン、アルミニウム、ガリウム、インジウ
ム、珪素、ゲルマニウム、錫、鉛、リン、アンチモン、
ビスマスの一種類以上が挙げられる。
量特性が低下するので、元素Mの置換量に相当するYは
0≦Y≦0.5を満たす必要があり、好ましくは0≦Y
≦0.3である。0.5<Yである場合は、充放電容量
が少なくなるという問題点が生じる。
LiPNi1-YMYOZ(0.9<P≦1.1、0≦Y≦
0.5、1.9≦Z≦2.1、Mはニッケル以外の遷移
元素あるいはIIIB族、IVB族、VB族に属する元
素から選ばれる1種類以上の元素)で与えられる複酸化
物からリチウムを脱離して製造することができる。
NO2PF6、NOPF6、NO2BF4、NOBF4、Mo
F3等の酸化剤を用いる方法が知られていたが、X値が
0.5を上回るLiXNi1-YMYOZが得られるため、そ
の方法により製造したニッケル酸化物を含む正極を用い
た電池の安定性は低くなるという問題点があった。しか
もこれらの酸化剤の反応性が高いため安全に大量処理す
ることが困難で、またこれらの酸化剤が高価であり、か
つ大気中の水分との反応を避けるため反応雰囲気を不活
性雰囲気にする必要があるため、経済的にも実際的な方
法ではなかった。これに対して、本発明の酸処理によっ
て不均化反応を利用するリチウム脱離方法は、Xを0.
5以下にすることができる上、簡便でしかも経済的であ
るため、優れた方法である。酸処理における化学反応
は、以下のように示される。
−w)Li{(P−2w)/(1−w)}Ni1-YMYO
Z+(2w)Li++(w)Ni2++(2w)H2O
とすればLiXNi1-YMYOZとなることが分かる。但
し、0.9<P≦1.1、0≦X≦0.5を満たすもの
とする。
ものではなく、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、フッ酸、臭
酸、あるいは酢酸等の有機酸等を用いることができる。
但し余り酸強度が強い場合には、リチウム脱離反応のみ
ならず、LiXNi1-YMYOZのマトリクスが破壊される
副反応が起こる可能性があるので、酸強度としては30
N以下、望ましくは15N以下である。また余り酸強度
が弱い場合は、リチウム脱離反応に時間がかかるために
経済的ではなく、酸強度としては0.001N以上、望
ましくは0.01N以上である。
て検討したところ、150℃を越える温度で行うと活物
質が劣化して、容量特性が劣化することが判明した。こ
の機構については明らかではないが、150℃を越える
温度で活物質の結晶構造が乱れる、表面にリチウムイオ
ンを通しにくい皮膜ができる、等の原因が考えられる。
従って優れた容量特性を得るには、乾燥工程の温度を1
50℃以下とすることが必要であり、望ましくは100
℃以下である。但し、全く乾燥工程を経ない場合は、リ
チウム脱離処理時に用いた溶媒などが活物質表面に残
り、電池特性に悪影響を及ぼす可能性があるため、15
0℃以下の温度、望ましくは100℃以下の温度で乾燥
することが好ましい。特に真空乾燥は好適である。
酸化物を用いて電池正極を形成するには、前記複酸化物
粉末とポリテトラフルオロエチレンのごとき結着剤粉末
との混合物をステンレス等の支持体上に圧着成形する、
或いは、かかる混合物粉末に導電性を付与するためアセ
チレンブラックのような導電性粉末を混合し、これにさ
らにポリテトラフルオロエチレンのような結着剤粉末を
所要に応じて加え、この混合物を金属容器にいれる、あ
るいはステンレスなどの支持体に圧着成形する、あるい
は有機溶剤等の溶媒中に分散してスラリー状にして金属
基板上に塗布する、等の手段によって形成される。
酸化物を正極に用いる電池では、負極に含まれる陽イオ
ンを吸蔵・放出しうる物質として、リチウム・ナトリウ
ム等の金属シートを用いる場合は、一般のリチウム電池
の負極と同様に、シートをニッケル、ステンレス等の導
電体網に圧着して負極として形成される。またリチウム
−アルミニウム合金等の合金を用いることができる。さ
らにいわゆるロッキングチェア電池(イオン電池)用の
負極を用いることもできる。本発明の場合、特に、負極
に含まれる陽イオンを吸蔵・放出しうる物質として、組
成式Li1+QARN(−0.2≦Q≦2.0、0.1≦R
≦0.5、Aは遷移元素から選ばれる1種類以上の元
素)で表されるリチウム含有遷移元素窒化物を用いるこ
とが好適である。このLi1+QARNは、電位が卑であり
かつ吸蔵・放出しうる陽イオン量が多く、またサイクル
性に優れ、高エネルギー密度用の負極材料として好適で
あるが、電池を構成した時点でリチウムを吸蔵している
ため、正極から放出されるリチウムによりリチウムの樹
枝状析出が生じ、充電時や特に過充電時に、電池全体の
安全性が低下する場合があるという問題点があった。し
かし本発明で示すように、LiXNi1-YMYOZにおける
Xを0.5以下とすることにより、負極上にリチウムの
析出が生じ難くなり、電池全体の安全性を向上させるこ
とができる。このように充放電を繰り返し行うことで、
本発明の電池を二次電池として用いることができるが、
一次電池としても用いることができることはいうまでも
ない。
ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、2−メチルテト
ラヒドロフラン、エチレンカーボネート、プロピレンカ
ーポネート、メチルホルメート、ジメチルスルホキシ
ド、アセトニトリル、ブチロラクトン、ジメチルホルム
アミド、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、スルホラン、エチルメチルカーボネート等の有機溶
媒に、陽イオンを解離しやすい電解質、例えばリチウム
イオンを解離しやすいLiAsF6、LiBF4、LiP
F6、LiAlCl4、LiClO4等のルイス酸を溶解
した非水電解質溶液、或いは固体電解質等が使用でき
る。また負極として水の還元を起こさない電位のものを
用いれば、水溶液系電池とすることも可能である。この
場合の電解液としては、陽イオンを解離しやすい化合物
を水に溶解させたもの等を用いることができる。
料等の他の要素についても従来公知の各種材料が使用で
き、特に制限はない。
説明したが、本発明の製造方法により製造したニッケル
酸化物は、リチウムイオンの他に、プロトン、ナトリウ
ムイオン等の陽イオンを収納することができるため、リ
チウム電池以外の電池正極として機能することができ
る。さらに、リチウムイオンを始めとする陽イオンを選
択的に収納するために、一種の分子ふるいとして用いる
ことができ、海水中の陽イオンの回収などに応用するこ
とができる。
の製造方法、およびその方法により製造したニッケル酸
化物を用いる電池をさらに具体的に説明するが、本発明
はこれらによりなんら制限されるものではない。なお、
実施例において電池の作製及び測定はアルゴン雰囲気下
のドライボックス内で行った。
方法によって得られたニッケル酸化物を正極に用いる電
池の一具体例であるコイン型電池の断面図であり、図中
1は封口板、2はガスケット、3は正極ケース、4は負
極、5はセパレータ、6は正極合剤ペレットを示す。
て製造した。まず水酸化リチウム−水和物2モルと硝酸
ニッケル六水和物1モルを混合し、大気中で700℃で
10時間熱処理することにより、LiNiO2とそれ以
外のリチウム化合物との混合物を得た。次にこの混合物
に25℃、1リットルの水を加えて混合物を洗浄し、L
iNiO2以外のリチウム化合物を水溶液中に溶かし、
濾過によって除去することにより、LiNiO2を得
た。次にこのLiNiO2を1.2N硫酸水溶液中で処
理した。この時のH2SO4:LiNiO2のモル比は
2.5:1.0であった。処理後の酸水溶液を濾過し
て、残った粉末を25℃で真空乾燥することによってL
i0.1NiO2を得た。この試料をaとする。試料aのX
線回折図を図2に示す。
(アセチレンブラック)、結着剤(ポリテトラフルオロ
エチレン)と共に混合の上、ロール成形し、正極合剤ペ
レット6とした。
ウムの負極4を加圧配置したものをポリプロピレン製ガ
スケット2の凹部に挿入し、負極4の上にポリプロピレ
ン製で微孔性のセパレータ5、正極合剤ペレット6をこ
の順序に配置し、電解液としてエチレンカーボネートと
ジメチルカーボネートの等容積混合溶媒にLiPF6を
溶解させた1規定溶液を適量注入して含浸させた後に、
ステンレス製の正極ケース3を被せてかしめることによ
り、コイン型電池を作製した。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で3.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、3.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。容量が大きく、高エネルギー密度電池として利用
できる利点を有している。その放充電図を図3に示す。
り得たニッケル酸化物の試料bを用いる他は、実施例1
と同様にして電池を作製した。まず水酸化リチウム−水
和物1モルと硝酸ニッケル六水和物1モルを混合し、大
気中で700℃で10時間熱処理することにより、Li
0.95NiO2を得た。次にこれを1.2N硫酸水溶液中
で処理した。この時のH2SO4:Li0.95NiO2のモ
ル比は2.5:1.0であった。処理後の酸水溶液を濾
過して、残った粉末を25℃で真空乾燥することによっ
てLi0.2NiO2を得た。この試料をbとする。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で3.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、3.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。容量が大きく、高エネルギー密度電池として利用
できる利点を有している。
り得たニッケル酸化物の試料cを用いる他は、実施例1
と同様にして電池を作製した。まず水酸化リチウム−水
和物2モルと硝酸ニッケル六水和物0.9モルと硝酸コ
バルト六水和物0.1モルを混合し、大気中で700℃
で10時間熱処理することにより、LiNi0.9Co0 .1
O2とそれ以外のリチウム化合物との混合物を得た。次
にこの混合物に25℃、1リットルの水を加えて混合物
を洗浄し、LiNi0.9Co0.1O2以外のリチウム化合
物を水溶液中に溶かし、濾過によって除去することによ
り、LiNi0. 9Co0.1O2を得た。次にこのLiNi
0.9Co0.1O2を1.2N硫酸水溶液中で処理した。こ
の時のH2SO4:LiNi0.9Co0.1O2のモル比は
2.5:1.0であった。処理後の酸水溶液を濾過し
て、残った粉未を25℃で真空乾燥することによってL
i0.2Ni0.9Co0.1O2を得た。この試料をcとする。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で3.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、3.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。容量が大きく、高エネルギー密度電池として利用
できる利点を有している。
り得たニッケル酸化物の試料dを用いる他は、実施例1
と同様にして電池を作製した。まず水酸化リチウム−水
和物2モルと硝酸ニッケル六水和物0.9モルと硝酸マ
ンガン六水和物0.1モルを混合し、大気中で700℃
で10時間熱処理することにより、LiNi0.9Mn0 .1
O2とそれ以外のリチウム化合物との混合物を得た。次
にこの混合物に25℃、1リットルの水を加えて混合物
を洗浄し、LiNi0.9Mn0.1O2以外のリチウム化合
物を水溶液中に溶かし、濾過によって除去することによ
り、LiNi0. 9Mn0.1O2を得た。次にこのLiNi
0.9Mn0.1O2を1.2N硫酸水溶液中で処理した。こ
の時のH2SO4:LiNi0.9Mn0.1O2のモル比は
2.5:1.0であった。処理後の酸水溶液を濾過し
て、残った粉末を25℃で真空乾燥することによってL
i0.2Ni0.9Mn0.1O2を得た。この試料をdとする。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で3.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、3.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。容量が大きく、高エネルギー密度電池として利用
できる利点を有している。
り得たニッケル酸化物の試料fを用いる他は、実施例1
と同様にして電池を作製した。まず水酸化リチウム−水
和物2モルと硝酸ニッケル六水和物1モルを混合し、大
気中で700℃で10時間熱処理することにより、Li
NiO2とそれ以外のリチウム化合物との混合物を得
た。次にこの混合物に25℃、1リットルの水を加えて
混合物を洗浄し、LiNiO2以外のリチウム化合物を
水溶液中に溶かし、濾過によって除去することにより、
LiNiO2を得た。次にこのLiNiO2を1.2N硝
酸水溶液中で処理した。この時のHNO3:LiNiO2
のモル比は5:1であった。処理後の酸水溶液を濾過し
て、残った粉未を25℃で真空乾燥することによってL
i0.2NiO2を得た。この試料をfとする。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で3.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、3.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。容量が大きく、高エネルギー密度電池として利用
できる利点を有している。
り得たニッケル酸化物の試料gを用いる他は、、実施例
1と同様にして電池を作製した。まず水酸化リチウム−
水和物2モルと硝酸ニッケル六水和物1モルを混合し、
大気中で700℃で10時間熱処理することにより、L
iNiO2とそれ以外のリチウム化合物との混合物を得
た。次にこの混合物に25℃、1リットルの水を加えて
混合物を洗浄し、LiNiO2以外のリチウム化合物を
水溶液中に溶かし、濾過によって除去することにより、
LiNiO2を得た。次にこのLiNiO2を1.2N硫
酸水溶液中で処理した。この時のH2SO4:LiNiO
2のモル比は2.5:1.0であった。処理後の酸水溶
液を濾過して、残った粉末を100℃で真空乾燥するこ
とによってLi0.1NiO2を得た。この試料をgとす
る。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で3.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、3.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。容量が大きく、高エネルギー密度電池として利用
できる利点を有している。
り得たニッケル酸化物の試料hを用いる他は、実施例1
と同様にして電池を作製した。まず水酸化リチウム−水
和物2モルと硝酸ニッケル六水和物1モルを混合し、大
気中で700℃で10時間熱処理することにより、Li
NiO2とそれ以外のリチウム化合物との混合物を得
た。次にこの混合物に25℃、1リットルの水を加えて
混合物を洗浄し、LiNiO2以外のリチウム化合物を
水溶液中に溶かし、濾過によって除去することにより、
LiNiO2を得た。次にこのLiNiO2を1.2N硫
酸水溶液中で処理した。この時のH2SO4:LiNiO
2のモル比は2.5:1.0であった。処理後の酸水溶
液を濾過して、残った粉末を140℃で真空乾燥するこ
とによってLi0.1NiO2を得た。この試料をhとす
る。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で3.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、3.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。容量が大きく、高エネルギー密度電池として利用
できる利点を有している。
iO2で表されるニッケル酸化物の試料aを正極に用
い、Li2.6Co0.4Nで表されるリチウム含有遷移元素
窒化物を含む負極を用いる他は、実施例1と同様にして
電池を作製した。負極は次のようにして作製した。まず
Li2.6Co0.4Nと、導電剤の黒鉛と、結着剤のポリビ
ニリデンフルオライドを混合し、N−メチル2ピロリド
ンに分散させてスラリーを作製し、集電体の銅箔基板に
塗布し、負極電極シートを作製した。その後、これを円
形に打ち抜き、図1に示すステンレス製の封口板1上
に、スポット溶接して、負極4として、コイン型電池を
作製した。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で2.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、2.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。容量が大きく、高エネルギー密度電池として利用
できる利点を有している。次にこの電池を充電し、電圧
が5Vに至ってから10時間充電を続けた。その後、こ
の電池を100℃まで加熱したが、電池の外形に変化は
なかった。従って電池が満充電状態にある際にも激しい
発熱やガスの放出がなく、安全性が高い電池を実現でき
ることが明らかである。
Y、Z、Mを有する組成式がLiXNi1-YMYOZ(0≦
X≦0.5、0≦Y≦0.5、1.9≦Z≦2.1、M
はニッケル以外の遷移元素あるいはIIIB族、IVB
族、VB族に属する元素から選ばれる1種類以上の元
素)で与えられるニッケル酸化物の製造方法、及びその
方法により製造したニッケル酸化物を用いる電池の具体
例について示したが、実施例に示した以外の数値のX、
Y、Z、Mの場合であっても、組成式がLiPNi1-YM
YOZ(0.9<P≦1.1、0≦Y≦0.5、1.9≦
Z≦2.1、Mはニッケル以外の遷移元素あるいはII
IB族、IVB族、VB族に属する元素から選ばれる1
種類以上の元素)で与えられる複酸化物から酸処理によ
りリチウムを脱離して前記LiXNi1-YMYOZ(0≦X
≦0.5)を製造することを特徴とするニッケル酸化物
の製造方法であり、またリチウム脱離処理後の乾燥工程
を150℃以下で行うことを特徴とし、その方法により
製造したニッケル酸化物を正極に用いて電池を構成する
場合は、同様の効果を生じることはいうまでもない。
り得たニッケル酸化物の試料iを用いる他は、実施例1
と同様にして電池を作製した。まず水酸化リチウム−水
和物2モルと硝酸ニッケル六水和物1モルを混合し、大
気l中で700℃で10時間熱処理することにより、L
iNiO2とそれ以外のリチウム化合物との混合物を得
た。次にこの混合物に25℃、1リットルの水を加えて
混合物を洗浄し、LiNiO2以外のリチウム化合物を
水溶液中に溶かし、濾過によって除去することにより、
LiNiO2を得た。次にこのLiNiO2を1.2N硫
酸水溶液中で処理した。この時のH2SO4:LiNiO
2のモル比は2.5:1.0であった。処理後の酸水溶
液を濾過して、残った粉末を160℃で真空乾燥するこ
とによってLi0.1NiO2を得た。この試料をiとす
る。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で3.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、3.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。この電池と比較すると、実施例の電池の方が容量
が大きいことが分かる。
り得たニッケル酸化物の試料jを用いる他は、実施例8
と同様にして電池を作製した。まず水酸化リチウム−水
和物2モルと硝酸ニッケル六水和物1モルを混合し、大
気中で700℃で10時間熱処理することにより、Li
NiO2とそれ以外のリチウム化合物との混合物を得
た。次にこの混合物に25℃、1リットルの水を加えて
混合物を洗浄し、LiNiO2以外のリチウム化合物を
水溶液中に溶かし、濾過によって除去することにより、
LiNiO2を得た。この試料をjとする。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で4.3
Vまで充電した後2.0Vまで放電した際の正極1gあ
たりの1回目の放電容量と、4.3Vまでの充電、2.
0Vまでの放電を繰り返した際の、正極1gあたりの5
0回目の放電容量を表に示す。
てから10時間充電を続けた。その後、この電池を10
0℃まで加熱したところ、電池からガスが噴出し、ガス
ケットが外れる現象が、見られた。この電池と比較する
と、本発明の実施例で製造した電池は、安全性が高いこ
とが分かる。
り得たニッケル酸化物の試料kを用いる他は、実施例8
と同様にして電池を作製した。まず水酸化リチウム−水
和物2モルと硝酸ニッケル六水和物1モルを混合し、大
気中で700℃で10時間熱処理することにより、Li
NiO2とそれ以外のリチウム化合物との混合物を得
た。次にこの混合物に25℃、1リットルの水を加えて
混合物を洗浄し、LiNiO2以外のリチウム化合物を
水溶液中に溶かし、濾過によって除去することにより、
LiNiO2を得た。次にこのLiNiO2をアルゴン雰
囲気中でNOPF6アセトニトリル溶液中で処理した。
この時のNOPF6:LiNiO2のモル比は2:1であ
った。処理後の溶液を濾過して、残った粉末をアセトニ
トリルで数回洗浄し、25℃で真空乾燥することによっ
てLi0.6NiO2を得た。この試料をkとする。
て含む電池を、0.1mA/cm2の電流密度で2.0
Vまで放電した際の正極1gあたりの1回目の放電容量
と、4.3Vまでの充電、2.0Vまでの放電を繰り返
した際の、正極1gあたりの50回目の放電容量を表に
示す。
てから10時間充電を続けた。その後、この電池を10
0℃まで加熱したところ、電池からガスが噴出し、ガス
ケットが外れる現象が見られた。この電池と比較する
と、本発明の実施例で製造した電池は、安全性が高いこ
とが分かる。
陽イオンを収納することができるニッケル酸化物の製造
方法を提供することができ、それにより放電容量が大き
くかつ安全性に優れる電池を実現することができ、携帯
用の種々の電子機器の電源を始め、様々な分野に利用で
きるという利点を有する。
を示す断面図。
線回折図。
Claims (4)
- 【請求項1】組成式がLiPNi1-YMYOZ(0.9<
P≦1.1、0≦Y≦0.5、1.9≦Z≦2.1、M
はニッケル以外の遷移元素あるいはIIIB族、IVB
族、VB族に属する元素から選ばれる1種類以上の元
素)で与えられる複酸化物から酸処理によりリチウムを
脱離してLiXNi1-YMYOZ(0≦X≦0.5)を製造
することを特徴とするニッケル酸化物の製造方法。 - 【請求項2】前記LiXNi1-YMYOZの製造において、
リチウム脱離処理後の乾燥工程を150℃以下で行うこ
とを特徴とする請求項1記載のニッケル酸化物の製造方
法。 - 【請求項3】組成式がLiPNi1-YMYOZ(0.9<P
≦1.1、0≦Y≦0.5、1.9≦Z≦2.1、Mは
ニッケル以外の遷移元素あるいはIIIB族、IVB
族、VB族に属する元素から選ばれる1種類以上の元
素)で与えられる複酸化物から酸処理によりリチウムを
脱離して形成したLiXNi1-YMYOZ(0≦X≦0.
5)を正極活物質として含む正極を有し、陽イオンを吸
蔵・放出しうる物質を含む負極を有し、前記陽イオンが
前記正極および前記負極と電気化学反応をするための移
動を行い得る物質を電解質物質として有することを特徴
とする電池。 - 【請求項4】負極に含まれる前記陽イオンを吸蔵・放出
しうる物質が、組成式Li1+QARN(−0.2≦Q≦
2.0、0.1≦R≦0.5、Aは遷移元素から選ばれ
る1種類以上の元素)で表されるリチウム含有遷移元素
窒化物であることを特徴とする請求項3記載の電池。
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- 1997-11-10 JP JP32388097A patent/JP3625629B2/ja not_active Expired - Fee Related
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