JPH11154509A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池

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JPH11154509A
JPH11154509A JP9337959A JP33795997A JPH11154509A JP H11154509 A JPH11154509 A JP H11154509A JP 9337959 A JP9337959 A JP 9337959A JP 33795997 A JP33795997 A JP 33795997A JP H11154509 A JPH11154509 A JP H11154509A
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JP
Japan
Prior art keywords
electrode plate
positive electrode
diffraction peak
secondary battery
face
Prior art date
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Pending
Application number
JP9337959A
Other languages
English (en)
Inventor
Mikito Nagata
幹人 永田
Taku Aoki
卓 青木
Kazuhiro Nakamitsu
和弘 中満
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
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Publication date
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    • 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

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 優れた高率放電特性とサイクル特性を有する
非水電解質二次電池を提供する。 【解決手段】 本発明になる非水電解質二次電池は、Li
CoO2を活物質とする正極板であって、かつCuKαを線源
とするX線回折によって測定される2θ=18.5±0.5度の
(003)面の回折ピーク強度(I003)と、2θ=44.5±1.0度
の(104)面の回折ピーク強度(I104)との強度比(I003/
I104)が2以上5未満である正極板を備えてなることを
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、非水電解質二次電
池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子機器の急激な小形軽量化に伴い、そ
の電源である電池に対して小形で軽量かつ高エネルギー
密度、更に繰り返し充放電が可能な二次電池開発への要
求が高まっている。また、大気汚染や二酸化炭素の増加
等の環境問題により、電気自動車の早期実用化が望まれ
ており、高効率、高出力、高エネルギー密度、軽量等の
特徴を有する優れた二次電池の開発が要望されている。
【0003】これらの要求を満たす二次電池として、非
水電解質を使用した二次電池が実用化されている。この
電池は、従来の水溶液電解液を使用した電池の数倍のエ
ネルギー密度を有している。その例として、非水電解質
二次電池の正極にコバルト複合酸化物、ニッケル複合酸
化物又はスピネル型リチウムマンガン酸化物を用い、負
極にリチウムが吸蔵・放出可能な炭素材料などを用いた
非水電解質二次電池が実用化されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この非水電解質二次電
池の正極活物質にコバルト複合酸化物を用いた非水電解
質二次電池では、特に安定した高い充放電特性を有して
いる。しかしながら、サイクルの経過に伴い充放電過程
における分極が増大し、容量が低下するという問題があ
った。また、パルス放電を行うデジタル送受信装置や大
きな電流を必要とするパーソナルコンピューターの急激
な普及により、これらの駆動電源である電池に対して、
高率放電特性の向上が望まれている。すなわち、このよ
うな機器に上記電池を使用した場合には、機器の駆動時
間が短くなるばかりでなく、電池の寿命も短くなってし
まうといった問題が生じている。
【0005】そこで、本発明の目的とするところは、上
記問題点を解決するためになされたものであり、サイク
ル特性及び高率放電特性との両者に優れた非水電解質二
次電池を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明になる非水電解質
二次電池は、LiCoO2を活物質とする正極板であって、か
つCuKαを線源とするX線回折によって測定される2θ=1
8.5±0.5度の(003)面の回折ピーク強度(I003)と、2θ
=44.5±1.0度の(104)面の回折ピーク強度(I104)との
強度比(I003/I104)が2以上5未満である正極板を備
えてなることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下に、好適な一実施の形態を用
いて本発明を説明する。
【0008】[実施例1]図1は、本発明になる非水電解
質二次電池の断面説明図である。
【0009】図において、1は非水電解質二次電池、2
は電極群、3は正極、4は負極、5はセパレータ、6は
電池ケースである。非水電解液電池1の構成は、正極板
3、負極板4、セパレータ5からなる扁平状の巻回電極
群2及び電解液がニッケルめっきを施した鉄製の電池ケ
ース6に収納された電池である。ここで、11は正極リー
ド、10は正極端子、8は電解液注液孔密封栓である。
【0010】正極集電体と正極リード11とを、負極集
電体と負極リード(図示せず)とを接続し、電池蓋7と
電池ケース6とをレーザーにより封口し、注液孔より電
解液を真空注液して密封したものである。
【0011】正極板3は次のように作製した。平均粒径
6μmの LiCoO2を86重量部と、導電剤のアセチレンブ
ラック(デンカブラック)5重量部と、結着剤のポリフ
ッ化ビニリデン9重量部とを混合し、N-メチル-2-ピロ
リドンを適宜加えてペースト状にし、厚さ20ミクロンの
アルミニウム箔に片面厚さが100μm になるよう両面に
塗布した後、乾燥させ、圧延をおこなった。そして、切
断することにより厚さが0.16mm で幅が30mmの帯
状正極板3を作製した。
【0012】圧延はローラ式圧延機を使用し、CuKαを
線源とするX線回折によって測定される2θ=18.5±0.5
度の(003)面の回折ピーク強度(I003)と、2θ=44.5±
1.0度の(104)面の回折ピーク強度(I104)との強度比
(I003/I104)が1.8となるように圧延をおこない正極板
3とした。
【0013】負極板4は次のように作製した。平均粒径
25μmの鱗片状人造黒鉛(LONZA KS25)と平均粒径20μm
の球状黒鉛(大阪ガス製MCMB)とを重量比で1:3 に混合
した黒鉛混合物86重量部と結着剤のポリフッ化ビニリ
デン14部とを混合し、N-メチル-2-ピロリドンを適宜
加えてペースト状にし、厚さ14μmの銅板に片面厚さが1
00μm になるよう両面に塗布した後、乾燥、圧延した。
そして、切断することにより厚さが0.22mmで幅が31mmの
帯状負極板4を作製した。
【0014】セパレーター5は、厚さ25μm、幅29mm、
空孔率40%、平均貫通孔径0.01μm、破断強度0.7kg
のポリエチレン微多孔膜を用いた。そして、正極板3と
負極板4とをこのセパレーター5を介して扁平状に巻回
して電極群2を作製した。
【0015】電解液には、1M LiPF6 /エチレンカーボネ
ート+ジエチルカーボネートDEC (1:1) を用いた。この
電池をAとし、20個作製した。
【0016】[実施例2]正極板3は次のように作製し
た。平均粒径6μmのLiCoO2を86重量部と、導電剤のア
セチレンブラック(デンカブラック)5重量部と、結着
剤のポリフッ化ビニリデン9重量部とを混合し、N-メチ
ル-2-ピロリドンを適宜加えてペースト状にし、厚さ20
ミクロンのアルミニウム箔に片面厚さが100μm になる
よう両面に塗布した後、乾燥した。そのあと、ローラー
式圧延機を使用し、CuKαを線源とするX線回折によって
測定される2θ=18.5±0.5度の(003)面の回折ピーク強
度(I003)と、2θ=44.5±1.0度の(104)面の回折ピーク
強度(I104)との強度比(I003/I104)が、3.1,4.8,6.
3,8.8になるように圧延をおこない、正極板3とした。
【0017】上記正極板3を用いる他は、実施例1と同
様に電池を各20個作製した。この各電池をそれぞれ電
池B,C,D,Eとした。
【0018】以上のようにして作製した電池について、
充電電流0.4A、設定電圧4.1Vの条件で3時間充電をおこ
なった後、0.16Aで放電したときの放電容量は約800m
Ahであった。
【0019】これらの電池のうち各10個を、25℃にお
いて、充電電流0.4A,設定電圧4.1V、放電終止電圧2.75V
とし、放電電流がそれぞれ0.16A(0.2C),0.8A(1C),1.6A
(2C)のときの放電特性を調べた。
【0020】本実施例にかかる電池A〜Eの各率放電特性
結果を表1及び図2に示す。なお、表1、図2は各10
個の平均値を示した。
【0021】また、つぎにそれぞれの電池A〜E、多の各
10個を25℃で、充電終止電圧4.1V,放電終止電圧3.0V
とし,0.8Aで充放電を繰り返し、寿命試験をおこなっ
た。300サイクル後の放電容量と保持率との関係を表
2に示す。なお、表2の値は各10個の平均値を示し
た。
【0022】これらの結果から、CuKαを線源とするX線
回折によって測定される2θ=18.5±0.5度の(003)面の
回折ピーク強度(I003)と、2θ=44.5±1.0度の(104)面
の回折ピーク強度(I104)との強度比(I003/I104)が
5以上の電池は、極板自身の003面の配向が強くなるた
め、イオンの拡散を妨げ、高率放電性が劣っていると考
えられる。また、ピーク強度比が2未満の電池Aでは、
充放電に伴う活物質の膨潤・収縮により、極板内の導電
ネットワークが崩壊する等によりサイクル性能が劣った
ものと考えられる。
【0023】これらの結果から、2θ=18.5±0.5度の(0
03)面の回折ピーク強度(I003)と、2θ=44.5±1.0度の
(104)面の回折ピーク強度(I104)との強度比(I003/I1
04)が2以上5未満の範囲であることが望ましい。より
好ましくは、2.5〜3.5の範囲が望ましい。
【0024】なお、上記実施例では角形リチウム二次電
池を示したが、電池の形状にとらわれることなくボタン
形、円筒形またはペーパー形電池等に本発明を適用して
もよい。また、エネルギー密度が最も高い金属リチウム
又はその合金を用いた非水電解質二次電池にも適用可能
である。
【0025】加えて、本発明において、負極のホスト物
質はリチウムイオンを吸蔵、放出できるものであればい
かなるものでもかまわない。たとえば、グラファイト、
コークス、カーボン、アモルファスカーボン、SnO、
SnO2、Sn1−xMxO(M=Hg,P,B,S
i,Ge又はSb、ただし0≦X<1)、Sn1−xM
xO2(M=Hg,P,B,Si,Ge又はSb、ただ
し0≦X<1)、Sn3O2(OH)2、Sn3−xM
xO2(OH)2(M=Mg,P,B,Si,Ge,S
b,As又はMn、ただし0≦X<3)、LiSiO
2、SiO2、SiO、SiO2−x(0≦X<1)、S
i1−xMxO(M=Hg,P,B,Si,Ge又はS
b、ただし0≦X<1)、Si1−xMxO2(M=H
g,P,B,Si,Ge又はSb、ただし0≦X<
1)、Si1−xMxO2ーy(M=Hg,P,B,S
i,Ge又はSb、ただし0≦X<1、0≦y<1)又
はLiSnO2の中から選ばれる1種又は2種以上であ
ることを例示することができる。このように、負極の容
量が大きいものを用い、本発明を適用することによって
より高容量かつ電池特性に優れた非水電解質二次電池を
提供することができる。
【0026】さらに、本発明になる非水電解質二次電池
においては、その構成として正極、負極及び隔離体と非
水電解液との組み合わせ、正極、負極、隔離体としての
有機又は無機固体電解質及び非水電解液との組み合わ
せ、あるいは正極、負極、隔離体、有機又は無機固体電
解質及び非水電解液との組み合わせであっても構わない
し、特に限定されるものでもない。また、隔離体とは、
セパレータあるいは有機バインダーによって決着された
無機固体粉末などを意味しており、いずれも公知のもの
の使用が可能である。また、非水電解液も公知のものの
使用が可能であることはいうまでもない。加えて、正極
合剤層又は/及び負極合剤層の上面に有機固体電解質
(特に、PANやPEOなど)を形成させた構成であっ
ても構わない。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように本発明は、正極活物質
にLiCoO2を用いた極板の配向を最適化することにより、
高率放電特性とサイクル特性との両者に優れた非水電解
質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる非水電解質二次電池の断面説明
図である。
【図2】300サイクル後の容量と保持率との関係を示
す図である。
【符号の説明】
1 非水電解質二次電池 2 電極群 3 正極 4 負極 5 セパレータ 6 電池ケース 7 電池蓋 8 電解液注液孔密封栓 10 正極端子 11 正極リード
【表1】
【表2】

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 LiCoO2を活物質とする正極板であって、
    かつCuKαを線源とするX線回折によって測定される2θ
    =18.5±0.5度の(003)面の回折ピーク強度(I003)と、2
    θ=44.5±1.0度の(104)面の回折ピーク強度(I104)と
    の強度比(I003/I104)が2以上5未満である正極板を
    備えてなることを特徴とする非水電解質二次電池。
JP9337959A 1997-11-21 1997-11-21 非水電解質二次電池 Pending JPH11154509A (ja)

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