JPH11297322A - Nonaqueous electrolyte secondary battery, and electrical device using the same - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery, and electrical device using the same

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JPH11297322A
JPH11297322A JP10095583A JP9558398A JPH11297322A JP H11297322 A JPH11297322 A JP H11297322A JP 10095583 A JP10095583 A JP 10095583A JP 9558398 A JP9558398 A JP 9558398A JP H11297322 A JPH11297322 A JP H11297322A
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lithium
manganese
battery
positive electrode
oxide
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勝憲 西村
Toshinori Dosono
利徳 堂園
Masahiro Kasai
昌弘 葛西
Shiyuuko Yamauchi
修子 山内
Akihiro Goto
明弘 後藤
Hisashi Ando
寿 安藤
Tadashi Muranaka
村中  廉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium secondary battery superior in a battery capacity holding characteristic by controlling manganese elution from lithium-manganese oxide. SOLUTION: This nonaqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode 1, containing lithium-manganese oxide of spinel structure comprising lithium and manganese and containing a conductive agent, a negative electrode 2, a main solvent comprising ethylene carbonate or propylene carbonate, and an electrolyte comprising an ethylmethyl carbonate mixture containing disolved lithium tetrafluoroborate. An average particle size of the lithium-manganese oxide in the positive electrode is 10-30 μm, its specific surface area is 1-5 m<2> /g, the quantity of the oxide carried in the positive electrode 1 is 20-30 mg/cm<2> , an average particle size for the conductive agent is 30 μm or less, and a weight composition ratio of the conductive agent with respect to lithium-manganese oxide is 5-15 wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は非水電解質二次電
池、特に、リチウム二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a lithium secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】リチウム二次電池を代表とする非水電解
質二次電池は、鉛蓄電池やニッケル・カドミニウム電池
よりも高いエネルギー密度が得られるため、近年ビデオ
カメラ、携帯用電話、ノート型パソコンなどのポータブ
ル電気機器に利用されている。
2. Description of the Related Art Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium secondary batteries have higher energy densities than lead-acid batteries and nickel-cadmium batteries, and have recently been used in video cameras, portable telephones, notebook computers, etc. It is used in portable electrical equipment.

【0003】リチウム二次電池の負極活物質には、リチ
ウム金属、リチウムイオンを吸蔵可能な炭素材料などが
挙げられ、また、正極活物質にはコバルト、ニッケルあ
るいはマンガンなどの遷移金属とリチウムとの複合酸化
物が利用されている。
The negative electrode active material of a lithium secondary battery includes lithium metal, a carbon material capable of storing lithium ions, and the like. The positive electrode active material includes a transition metal such as cobalt, nickel or manganese and lithium. Complex oxides are used.

【0004】特に、マンガンとリチウムからなる酸化物
では、スピネル型構造を有するLiMn24(特公昭5
8−34414号公報)が古くから知られている。この
正極活物質のサイクル寿命を向上させるために、アルニ
ミウム(特許2512241号公報)、鉄(特開平4−
160758号公報、特開平5−129019号公
報)、コバルト(特開平4−160758号公報、特開
平5−129019号公報)、ニッケル(特開平4−1
60758号公報、特開平5−129019号公報)、
クロム(特開平4−160758号公報)、銅(特開平
5−129019号公報)、亜鉛(特開平5−1290
19号公報)、マグネシウム(特開平5−129019
号公報)、ホウ素(特開平5−129019号公報)な
どの異種金属でマンガン原子の一部を置換したリチウム
−マンガン酸化物、酸素の一部をフッ素で置換したリチ
ウム−マンガン酸化物(191st meeting of the elec
trochemical society,Meeting abstract,97〜98
頁)が知られている。
[0004] In particular, oxides composed of manganese and lithium include LiMn 2 O 4 having a spinel structure (Japanese Patent Publication No.
8-34414) has been known for a long time. In order to improve the cycle life of this positive electrode active material, aluminum (Japanese Patent No. 2512241), iron (Japanese Patent Laid-Open No.
160758, JP-A-5-129019), cobalt (JP-A-4-160758, JP-A-5-129019), nickel (JP-A-4-1-1919)
No. 60758, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-129019),
Chromium (Japanese Patent Laid-Open No. 4-160758), Copper (Japanese Patent Laid-Open No. 5-129019), Zinc (Japanese Patent Laid-Open No. 5-1290)
No. 19), magnesium (Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-129019).
Lithium-manganese oxide in which a part of manganese atoms is substituted with a dissimilar metal such as boron (Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-129019), and lithium-manganese oxide in which a part of oxygen is substituted by fluorine (191st meeting) of the elec
trochemical society, Meeting abstract, 97-98
P.) Are known.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ポータブル電気機器の
普及に伴い、長時間の使用に耐え、負荷特性の優れたリ
チウム二次電池が望まれている。
With the spread of portable electrical equipment, there is a demand for a lithium secondary battery that can withstand long-time use and has excellent load characteristics.

【0006】また、一方では電池の材料コストを低減す
るための開発も進められており、小型民生用リチウム二
次電池に用いられていたコバルト酸リチウムを、廉価で
資源的に豊富なマンガンを利用したリチウム−マンガン
複合酸化物へ変えたリチウム二次電池が製品化されつつ
ある(Journal of Power Sources、第54巻、14
3〜145頁)。
[0006] On the other hand, development for reducing the material cost of batteries is also underway. Lithium cobaltate, which has been used in small consumer lithium secondary batteries, is replaced with inexpensive and resource-rich manganese. Lithium-manganese composite oxides are being commercialized (Journal of Power Sources, Vol. 54, No. 14).
3-145).

【0007】特に、材料コストは、電気自動車用や電力
貯蔵用の大型リチウム二次電池にとって、実用上重要な
開発課題となる。
[0007] In particular, material cost is a practically important development issue for large lithium secondary batteries for electric vehicles and power storage.

【0008】代表的なリチウムとマンガンの複合酸化物
は、スピネル型結晶構造をとるLiMn24である。こ
れを正極活物質に用いた場合、55℃程度の高温使用時
に3価のマンガンが電解液中へ溶出し、正極の容量密度
が低下する(Journal of Electrochemical Societ
y,vol 143,2204〜2211頁(1996)、
および、191st meeting of the electrochemical so
ciety,Meeting abstract 108頁)。
A typical composite oxide of lithium and manganese is LiMn 2 O 4 having a spinel type crystal structure. When this is used as a positive electrode active material, trivalent manganese elutes into the electrolytic solution when used at a high temperature of about 55 ° C., and the capacity density of the positive electrode decreases (Journal of Electrochemical Societe).
y, vol 143, 2204-2211 (1996),
And the 191st meeting of the electrochemical so
ciety, Meeting abstract, p. 108).

【0009】マンガン溶出の問題は、電池が高温環境に
曝され易い機器、例えばパソコン、電気自動車などが挙
げられる。本発明は、リチウム−マンガン酸化物からマ
ンガン溶出を抑制することにより、電池の容量保持特性
に優れたリチウム二次電池を提供することにある。
[0009] The problem of manganese elution is found in devices in which the battery is easily exposed to a high-temperature environment, such as personal computers and electric vehicles. An object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having excellent battery capacity retention characteristics by suppressing manganese elution from a lithium-manganese oxide.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、マンガン
溶出防止のための技術的課題に取り組んだ結果、化学組
成、結晶構造などを規定したスピネル型結晶系の一連の
リチウム−マンガン酸化物、正極導電剤の重量組成、電
解液組成を最適化することにより、マンガン溶出量を大
幅に抑制されることを発見した。すなわち、リチウム−
マンガン酸化物と導電剤を含む正極と、エチレンカーボ
ネートまたはプロピレンカーボネートからなる主溶媒
と、エチルメチルカーボネートの混合溶媒に四フッ化ホ
ウ酸リチウムを溶解させた電解液との組み合わせによっ
て、正極の熱安定性が向上し、電解液へのマンガンの溶
出反応が抑制された。
Means for Solving the Problems As a result of the present inventors working on a technical problem for preventing manganese elution, a series of spinel-type lithium-manganese oxides having a defined chemical composition, crystal structure, etc. By optimizing the composition of the positive electrode conductive agent by weight and the composition of the electrolytic solution, it was found that the amount of manganese eluted was significantly suppressed. That is, lithium-
The combination of a positive electrode containing manganese oxide and a conductive agent, a main solvent consisting of ethylene carbonate or propylene carbonate, and an electrolytic solution in which lithium tetrafluoroborate is dissolved in a mixed solvent of ethyl methyl carbonate makes the positive electrode thermally stable. The manganese elution reaction to the electrolytic solution was suppressed.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下に本発明の詳細を述べる。本
発明でマンガン溶出反応を抑制可能なスピネル型結晶構
造のリチウム−マンガン酸化物の条件は、マンガンに対
するリチウムのモル比率が化学量論値0.5よりも大き
く、望ましくは0.54〜0.61の高い値を持つことで
ある。これらの酸化物を化学組成式で表現すると、一般
式Li 1+XMn2-X4となる。ただし、X=0.05〜
0.14である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below. Book
Spinel-type crystal structure capable of suppressing manganese elution reaction by the invention
The conditions for lithium-manganese oxides are
The molar ratio of lithium to be stoichiometric is greater than 0.5
And preferably have a high value of 0.54 to 0.61
is there. When these oxides are represented by a chemical composition formula,
Formula Li 1 + XMn2-XOFourBecomes However, X = 0.05-
0.14.

【0012】この組成でマンガン溶出が抑制された原因
として、リチウム含有量の増加に伴いスピネル型結晶構
造が収縮し、イオン結合力が増大したためと考えられ
る。
It is considered that the reason why manganese elution was suppressed by this composition was that the spinel-type crystal structure shrunk with an increase in the lithium content and the ionic bonding force increased.

【0013】化学量論組成のLiMn24のa軸格子定
数(0.824nm、Solid StateIonics,66巻、
135〜142頁(1993年))と比較すると、上述の
リチウム−マンガン酸化物のa軸格子定数が0.821
0〜0.8235nmまで減少し、本発明のイオン結合
力が強くなり結晶が収縮した。
The a-axis lattice constant of LiMn 2 O 4 having a stoichiometric composition (0.824 nm, Solid State Ionics, vol. 66,
135-142 (1993)), the lithium-manganese oxide has an a-axis lattice constant of 0.821.
It decreased to 0-0.8235 nm, the ionic bonding force of the present invention became strong, and the crystal shrank.

【0014】しかしながら、マンガンに対するリチウム
のモル比率が大きくなりすぎると、充放電に寄与する3
価マンガンイオンが減少してしまう欠点が生じる。マン
ガンに対するリチウムのモル比率をLi/Mn比と表記
すると、本発明でのLi/Mn比の上限値を0.61に
制限することが望ましい。
However, if the molar ratio of lithium to manganese is too large, it contributes to charging and discharging.
There is a disadvantage that manganese ions are reduced. When the molar ratio of lithium to manganese is expressed as Li / Mn ratio, it is desirable to limit the upper limit of the Li / Mn ratio in the present invention to 0.61.

【0015】また、リチウム−マンガン酸化物の平均粒
径は大きすぎると、電極表面が粗くなる欠点がある。し
かし、逆に平均粒径が小さくなると、リチウム−マンガ
ン酸化物粉末の比表面積が大きくなり、酸化物と電解液
との反応面積が増大し、その結果マンガンの溶出量が増
加してしまう。リチウム−マンガン酸化物の平均粒径と
比表面積は、それぞれ10〜30μm、1〜5m2/g
の範囲にあることが好ましく、その場合マンガン溶出量
を低減することができた。
On the other hand, if the average particle size of the lithium-manganese oxide is too large, there is a disadvantage that the electrode surface becomes rough. However, when the average particle size is reduced, the specific surface area of the lithium-manganese oxide powder is increased, and the reaction area between the oxide and the electrolyte is increased. As a result, the elution amount of manganese is increased. The average particle size and specific surface area of the lithium-manganese oxide are 10 to 30 μm and 1 to 5 m 2 / g, respectively.
In this case, the amount of manganese eluted could be reduced.

【0016】本発明の電解液は、エチレンカーボネート
またはプロピレンカーボネートからなる主溶媒と、エチ
ルメチルカーボネートの混合液に、電解質として四フッ
化ホウ酸リチウムを添加した溶液であり、本発明のリチ
ウム−マンガン酸化物から電解液へのマンガン溶出防止
に効果が認められた。
The electrolytic solution of the present invention is a solution obtained by adding lithium tetrafluoroborate as an electrolyte to a mixed solution of a main solvent comprising ethylene carbonate or propylene carbonate and ethyl methyl carbonate. The effect of preventing the elution of manganese from the oxide to the electrolyte was confirmed.

【0017】本発明の正極の作動電位領域がLi金属参
照極基準で3〜4.3Vであるため、本発明の電解液に
用いた主溶媒(エチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート)は電気化学的に酸化されず、正極中のマンガ
ンイオンを電解液へ溶出させるとは考えられない。
Since the operating potential range of the positive electrode of the present invention is 3 to 4.3 V based on the Li metal reference electrode, the main solvent (ethylene carbonate, propylene carbonate) used in the electrolytic solution of the present invention is electrochemically oxidized. However, it is not considered that manganese ions in the positive electrode are eluted into the electrolytic solution.

【0018】また、第2溶媒のエチルメチルカーボネー
トは、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)の解離を
促進し、BF4~アニオンが正極表面に特異吸着層を形成
し、そのBF4~アニオン層がマンガン溶出の保護膜とし
て機能していると考えられる。また、四フッ化ホウ酸リ
チウムを電解質に用いた場合、本発明の電解液の電気伝
導度は5〜10mS/cmと高いだけでなく、正極上で
電解液が酸化分解されにくくなる特徴がある。
Further, ethyl methyl carbonate in the second solvent is to promote the dissociation of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4), BF 4 ~ anion forms specific adsorption layer on the surface of the positive electrode, the BF 4 ~ anion It is considered that the layer functions as a protective film for elution of manganese. Further, when lithium tetrafluoroborate is used for the electrolyte, the electrolyte of the present invention not only has a high electric conductivity of 5 to 10 mS / cm, but also has a characteristic that the electrolyte is hardly oxidized and decomposed on the positive electrode. .

【0019】本発明において、マンガン溶出の抑制効果
があった電解液組成は、エチレンカーボネートまたはプ
ロピレンカーボネートからなる主溶媒と、エチルメチル
カーボネートとの体積比が1:0.3〜1:0.7の範囲
であった。
In the present invention, the composition of the electrolytic solution having the effect of suppressing the elution of manganese is such that the volume ratio of the main solvent consisting of ethylene carbonate or propylene carbonate to ethyl methyl carbonate is 1: 0.3 to 1: 0.7. Was in the range.

【0020】正極に用いる導電剤は、リチウム−マンガ
ン酸化物の電気抵抗が高いので、正極合剤内部での導電
性を補うために必要である。また、正極合剤の単位体積
当たりの放電容量密度を高めるために、リチウム−マン
ガン酸化物に対する重量組成比を可能な限り小さくする
必要がある。
The conductive agent used for the positive electrode is necessary to supplement the conductivity inside the positive electrode mixture because the lithium-manganese oxide has a high electric resistance. Further, in order to increase the discharge capacity density per unit volume of the positive electrode mixture, it is necessary to reduce the weight composition ratio to the lithium-manganese oxide as much as possible.

【0021】そのためには、導電剤の粒径をリチウム−
マンガン酸化物よりも小さくし、リチウム−マンガン酸
化物表面に導電剤を均一に分散して、少量の導電剤によ
ってリチウム−マンガン酸化物粒子間の電子伝導性を確
保する必要がある。導電剤に用いることができる炭素粉
末は、天然黒鉛、人造黒鉛、炭素繊維、気相成長法炭素
繊維、ピッチ系炭素質材料などを挙げることができる。
For this purpose, the particle size of the conductive agent is set to lithium-
It is necessary to make the conductive material smaller than the manganese oxide, uniformly disperse the conductive agent on the surface of the lithium-manganese oxide, and secure the electron conductivity between the lithium-manganese oxide particles with a small amount of the conductive agent. Examples of the carbon powder that can be used for the conductive agent include natural graphite, artificial graphite, carbon fiber, vapor grown carbon fiber, and pitch-based carbonaceous material.

【0022】アルミニウム箔製集電体に塗布するリチウ
ム−マンガン酸化物重量は、できるだけ多いほど集電体
の体積が相対的に減少し、電池に充填可能なリチウム−
マンガン酸化物が増加する。即ち、電池のエネルギー密
度が増加することになる。
As much as possible, the volume of the lithium-manganese oxide applied to the aluminum foil current collector is relatively reduced as the volume of the current collector is reduced.
Manganese oxide increases. That is, the energy density of the battery increases.

【0023】しかし、リチウム−マンガン酸化物重量が
大きくなりすぎると、正極合剤内部でのリチウムイオン
拡散速度が低下し、正極の充放電反応が阻害されると云
う問題が生じる。
However, when the weight of the lithium-manganese oxide is too large, there is a problem that the lithium ion diffusion rate in the positive electrode mixture is reduced and the charge / discharge reaction of the positive electrode is hindered.

【0024】本発明により、正極集電体の片面の1cm
2当たりのリチウム−マンガン酸化物の担持量が20〜
30mg/cm2の範囲にあるとき、高い電池エネルギ
ー密度を維持しながら、マンガンの溶出を抑制すること
が可能となった。
According to the present invention, 1 cm on one side of the positive electrode current collector
The amount of lithium-manganese oxide carried per 2 is 20 to
When it is in the range of 30 mg / cm 2 , manganese elution can be suppressed while maintaining a high battery energy density.

【0025】導電剤の重量はリチウム−マンガン酸化物
に対して5〜15%で十分であり、かつ、導電剤の平均
粒径が30μm以下であれば、正極中のリチウム−マン
ガン酸化物の充填量を高めて、酸化物からのマンガンイ
オンの溶出防止も可能になることが分かった。
If the weight of the conductive agent is sufficient to be 5 to 15% with respect to the lithium-manganese oxide and the average particle size of the conductive agent is 30 μm or less, the filling of the lithium-manganese oxide in the positive electrode is sufficient. It was found that by increasing the amount, the elution of manganese ions from the oxide could be prevented.

【0026】リチウム−マンガン酸化物から溶出したマ
ンガンイオンは、電解液へ溶解したものと、溶出後に負
極表面で還元析出したものがある。特に、正極からのマ
ンガンイオンの溶出は、正極の充放電により酸化還元さ
れる3価のマンガンイオンを減少させ、電池の容量低下
を招く。負極に析出したマンガンは、負極へのリチウム
イオンの吸蔵・放出反応の阻害物質となり、電池容量低
下の一因となる。
The manganese ions eluted from the lithium-manganese oxide include those dissolved in the electrolytic solution and those reduced and precipitated on the negative electrode surface after the elution. In particular, elution of manganese ions from the positive electrode reduces trivalent manganese ions that are oxidized and reduced by charging and discharging the positive electrode, resulting in a reduction in battery capacity. Manganese deposited on the negative electrode becomes a substance inhibiting the reaction of inserting and extracting lithium ions to and from the negative electrode, which causes a reduction in battery capacity.

【0027】本発明によって、正極から溶出したマンガ
ン量を、正極に残存するマンガン全量に対して5%以下
まで減少させることが可能になった。その結果、マンガ
ン溶出に起因する電池容量の低下率が低減され、電池の
長寿命化が可能になる。
According to the present invention, the amount of manganese eluted from the positive electrode can be reduced to 5% or less of the total amount of manganese remaining on the positive electrode. As a result, the rate of decrease in battery capacity due to manganese elution is reduced, and battery life can be extended.

【0028】本発明のリチウム−マンガン酸化物、導電
剤および電解液を組み合わせたことによって、正極から
マンガンイオンの溶出を防止し、非水電解質二次電池の
容量低下を低減することが可能になる。
By combining the lithium-manganese oxide, the conductive agent and the electrolytic solution of the present invention, elution of manganese ions from the positive electrode can be prevented and a decrease in capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be reduced. .

【0029】[0029]

【実施例】本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail based on embodiments.

【0030】〔実施例 1〕本実施例で使用したリチウ
ム−マンガン酸化物は、電解MnO2とLi2CO3また
はLiNO3の混合物を、大気中900℃の熱処理によ
ってLi/Mn比の異なるリチウム−マンガン酸化物を
合成した。
Example 1 The lithium-manganese oxide used in this example was prepared by mixing a mixture of electrolytic MnO 2 and Li 2 CO 3 or LiNO 3 by heat treatment at 900 ° C. in the air. -Manganese oxide was synthesized.

【0031】合成した酸化物粉末は、平均粒径20μ
m、窒素吸着法によって測定した比表面積が1m2
g、マンガンに対するリチウムのモル比が異なる5種類
のリチウム−マンガン酸化物である。本実施例のリチウ
ム−マンガン酸化物のLi/Mn比は、0.54、0.5
6、0.58、0.61、0.63の5種類である。これ
らの酸化物をM1、M2、M3、M4、M5と表記す
る。
The synthesized oxide powder has an average particle size of 20 μm.
m, specific surface area measured by nitrogen adsorption method is 1 m 2 /
g, five types of lithium-manganese oxides having different molar ratios of lithium to manganese. The Li / Mn ratio of the lithium-manganese oxide of this example was 0.54, 0.5.
6, 0.58, 0.61 and 0.63. These oxides are denoted as M1, M2, M3, M4, M5.

【0032】X線源としてCuKαを用いて、各粉末の
X線回折パターンを測定した。いずれの粉末において
も、回折角2θ値で17、36、38、44、48付近
にスピネル型結晶に典型的な回折ピークが現れたので、
上記5種類の酸化物がスピネル結晶構造であることが確
認された。
Using CuKα as an X-ray source, the X-ray diffraction pattern of each powder was measured. In any of the powders, a diffraction peak typical of a spinel crystal appeared at around 17, 36, 38, 44, and 48 at a diffraction angle 2θ value.
It was confirmed that the above five types of oxides had a spinel crystal structure.

【0033】また、上記酸化物M1〜M5のa軸格子定
数は、それぞれ0.8238、0.8233、0.822
5、0.8215、0.8210nmであった。
The a-axis lattice constants of the oxides M1 to M5 are 0.8238, 0.8233, and 0.822, respectively.
5, 0.8215 and 0.8210 nm.

【0034】正極は以下で述べる手順で作製した。酸化
物M1と天然黒鉛、ポリフッ化ビニリデンの1−メチル
−2−ピロリドン溶液を添加し、十分に混練したものを
正極スラリとした。リチウム−マンガン酸化物、天然黒
鉛、ポリフッ化ビニリデンの混合比は、重量比で90:
6:4とした。
The positive electrode was manufactured according to the procedure described below. A positive electrode slurry was prepared by adding the oxide M1, natural graphite, and a 1-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride and kneading the mixture. The mixing ratio of lithium-manganese oxide, natural graphite, and polyvinylidene fluoride is 90:
6: 4.

【0035】このスラリをドクターブレード法によっ
て、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる正極集電体
の表面に塗布した。正極塗布面の寸法は、幅54mm×
長さ47mmである。集電体の片面当たりの酸化物の塗
布重量は、20±1mg/cm2であった。これを10
0℃で2時間乾燥して正極を作製した。
This slurry was applied to the surface of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm by a doctor blade method. The dimensions of the positive electrode application surface are 54 mm wide x
The length is 47 mm. The coating weight of the oxide on one side of the current collector was 20 ± 1 mg / cm 2 . This is 10
It dried at 0 degreeC for 2 hours, and produced the positive electrode.

【0036】また、酸化物M2、M3、M4、M5を用
いて、上記と同様な方法で4種類の正極を作製した。
Also, four kinds of positive electrodes were prepared in the same manner as described above using the oxides M2, M3, M4, and M5.

【0037】本実施例の5種類の正極中に含有される酸
化物の重量は、全て10.0±0.2gであった。この測
定値は、後述するマンガン溶出率の計算に用いた。
The weight of the oxide contained in the five kinds of positive electrodes of this example was 10.0 ± 0.2 g in all cases. This measured value was used for calculation of the manganese elution rate described later.

【0038】次に、負極は以下の方法で作製した。平均
粒径5μmの天然黒鉛粉末とポリフッ化ビニリデンを、
重量比9:1で混合し、有機溶媒として1−メチル−2
−ピロリドンを添加し、十分に混練して負極スラリを調
製した。このスラリを、ドクターブレード法によって、
厚さ18μmの銅箔からなる負極集電体の表面に塗布し
た。負極塗布面の寸法は、幅56mm×長さ51mmで
ある。これを100℃で2時間乾燥して負極を作製し
た。
Next, the negative electrode was produced by the following method. Natural graphite powder with an average particle size of 5 μm and polyvinylidene fluoride
The mixture was mixed at a weight ratio of 9: 1, and 1-methyl-2 was used as an organic solvent.
-Pyrrolidone was added and kneaded well to prepare a negative electrode slurry. This slurry is made by the doctor blade method.
It was applied to the surface of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 18 μm. The dimensions of the negative electrode application surface are 56 mm in width × 51 mm in length. This was dried at 100 ° C. for 2 hours to produce a negative electrode.

【0039】酸化物M1を用いた正極、負極および厚さ
25μmのポリエチレン製セパレータを組み合わせて、
高さ65mm×直径18mmの円筒型電池1を組み立て
た。この電池をB1と表わす。
Combining a positive electrode using the oxide M1, a negative electrode, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm,
A cylindrical battery 1 having a height of 65 mm and a diameter of 18 mm was assembled. This battery is designated as B1.

【0040】図1に作製した円筒型電池の断面図を示
す。正極1と負極2は、ポリエチレン製セパレータ3を
介して渦巻き状に巻き取られた状態で電池缶4に収納さ
れている。ポリエチレン製セパレータ3は、その細孔内
部に非水電解液を含有しており、リチウムイオンの移動
を可能にしている。
FIG. 1 shows a sectional view of the manufactured cylindrical battery. The positive electrode 1 and the negative electrode 2 are housed in a battery can 4 in a state of being spirally wound via a polyethylene separator 3. The polyethylene separator 3 contains a non-aqueous electrolyte inside the pores thereof, and allows lithium ions to move.

【0041】本実施例で用いた電解液組成は、エチレン
カーボネートとエチルメチルカーボネートの混合溶媒
に、1モル/リットル相当の四フッ化ホウ酸リチウム
(LiBF4)を溶かした非水電解液である。エチレン
カーボネートとエチルメチルカーボネートの体積比は
1:1とした。この電解液をS1と表記する。
The composition of the electrolyte used in this example is a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving 1 mol / liter of lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) in a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate. . The volume ratio between ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate was 1: 1. This electrolyte is referred to as S1.

【0042】正極1は正極リード5と連結され、電池蓋
6の底面から正極外部端子7へ電気的に接続している。
また、負極2は負極リード7と連結され、負極リード7
は電池缶4の底面に溶接されている。このような構成
で、電池の電気化学的エネルギーは、電池蓋6と電池缶
4とより外部取り出し、あるいは再充電が可能になって
いる。
The positive electrode 1 is connected to a positive electrode lead 5 and is electrically connected from the bottom surface of the battery cover 6 to a positive electrode external terminal 7.
Further, the negative electrode 2 is connected to the negative electrode lead 7,
Are welded to the bottom surface of the battery can 4. With such a configuration, the electrochemical energy of the battery can be taken out from the battery lid 6 and the battery can 4 or recharged.

【0043】同様に、酸化物M2、M3、M4、M5を
含有する正極、負極および厚さ25μmのポリエチレン
製セパレータを組み合わせて、同一形状の円筒型電池を
製作した。これらの電池をそれぞれB2、B3、B4、
B5と表記する。電池の本数は各正極活物質につき10
本、総数50本とした。使用した電解液はS1であり、
注液量は約4mlである。
Similarly, a cylindrical battery having the same shape was manufactured by combining a positive electrode containing the oxides M2, M3, M4, and M5, a negative electrode, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm. These batteries are referred to as B2, B3, B4,
Notated as B5. The number of batteries is 10 for each positive electrode active material.
And a total of 50. The electrolyte used was S1,
The injection volume is about 4 ml.

【0044】本実施例で作製した電池B1〜B5の定格
容量は、正極活物質の充填量から計算して、0.90A
hと求められた。これらの電池を充電電流0.45A、
4.2Vの定電流−定電圧で5時間充電した後、放電電
流0.45Aにて2.8Vまで放電させた。この充放電サ
イクルを3回行い、放電容量の平均値を求めた。これを
初期容量とし表1にまとめて示す。本発明の電池B1〜
B5の初期容量は定格容量と等しく、0.90Ahであ
った。
The rated capacities of the batteries B1 to B5 produced in this example were 0.90 A, calculated from the filling amount of the positive electrode active material.
h. These batteries have a charging current of 0.45 A,
After charging for 5 hours at a constant current-constant voltage of 4.2 V, the battery was discharged to 2.8 V at a discharge current of 0.45 A. This charge / discharge cycle was performed three times, and the average value of the discharge capacity was determined. The initial capacity is shown in Table 1 collectively. Batteries B1 of the present invention
The initial capacity of B5 was equal to the rated capacity and was 0.90 Ah.

【0045】[0045]

【表1】 [Table 1]

【0046】〔実施例 2〕実施例1の酸化物粉末M3
を用いた正極、負極および厚さ25μmのポリエチレン
製セパレータを組み合わせて、高さ65mm×直径18
mmの円筒型電池を組み立てた。作製した電池の本数は
20本とした。これらの電池の10本に、エチレンカー
ボネートとエチルメチルカーボネートの体積比が1:
0.3の電解液を約4ml注入した。ここで用いた電解
液をS6、電池をB6と表記する。
Example 2 Oxide powder M3 of Example 1
Combination of a positive electrode, a negative electrode and a 25 μm-thick polyethylene separator using
mm cylindrical battery was assembled. The number of manufactured batteries was set to 20. In 10 of these batteries, the volume ratio of ethylene carbonate to ethyl methyl carbonate was 1:
About 4 ml of 0.3 electrolyte was injected. The electrolyte used here is referred to as S6, and the battery is referred to as B6.

【0047】さらに、残り10本の電池にエチレンカー
ボネートとエチルメチルカーボネートの体積比が1:
0.7とした電解液を約4ml注入した。電解質の種類
と濃度は電解液S6と同一仕様である。ここで用いた電
解液をS7、電池をB7と表記する。
Further, the remaining 10 batteries had a volume ratio of ethylene carbonate to ethyl methyl carbonate of 1:
Approximately 4 ml of the electrolytic solution adjusted to 0.7 was injected. The type and concentration of the electrolyte are the same as those of the electrolyte S6. The electrolyte used here is referred to as S7, and the battery is referred to as B7.

【0048】本実施例で作製した2種類の電池の定格容
量は、正極活物質の充填量から0.90Ahである。こ
れらの電池の初期容量を実施例1と同じ条件で測定した
結果、電池B6、B7の初期容量は定格容量と等しく、
0.90Ahであった。
The rated capacity of the two types of batteries manufactured in this example is 0.90 Ah based on the filling amount of the positive electrode active material. As a result of measuring the initial capacities of these batteries under the same conditions as in Example 1, the initial capacities of the batteries B6 and B7 were equal to the rated capacities,
It was 0.90 Ah.

【0049】〔比較例 1〕実施例1で作製した正極M
3と負極および厚さ25μmのポリエチレン製セパレー
タを組み合わせて、高さ65mm×直径18mmの円筒
型電池を組み立てた。作製した電池の本数は20本とし
た。これらの電池の内10本に、体積比1:0.1のエ
チレンカーボネートとエチルメチルカーボネートにLi
BF4を溶解させた電解液を約4ml注入した。ここで
用いた電解液をS8、電池をB8と表記する。
Comparative Example 1 Positive electrode M produced in Example 1
3, a negative electrode and a 25 μm-thick polyethylene separator were combined to assemble a cylindrical battery having a height of 65 mm and a diameter of 18 mm. The number of manufactured batteries was set to 20. In 10 of these batteries, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 1: 0.1
About 4 ml of an electrolytic solution in which BF 4 was dissolved was injected. The electrolyte used here is referred to as S8, and the battery is referred to as B8.

【0050】さらに、10本の電池に体積比1:0.9
のエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートに
LiBF4を溶解させた電解液を約4ml注入した。電
解質の種類と濃度は電解液S6と同一仕様である。ここ
で用いた電解液をS9、電池をB9と表記する。
Further, the volume ratio of 1: 0.9 to ten batteries was
About 4 ml of an electrolyte obtained by dissolving LiBF 4 in ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate was injected. The type and concentration of the electrolyte are the same as those of the electrolyte S6. The electrolyte used here is referred to as S9, and the battery is referred to as B9.

【0051】本比較例で作製した2種類の電池の定格容
量は、正極活物質の充填量から0.90Ahである。こ
れらの電池の初期容量を、実施例1と同じ方法で測定し
た。本比較例の電池B9の初期容量は定格容量通り0.
90Ahとなったが、電池B8の初期容量は定格容量よ
りも低く、0.75Ahであった。この容量低下の理由
は、エチルメチルカーボネートが減少することによる電
解液の抵抗増大である。
The rated capacity of the two types of batteries manufactured in this comparative example is 0.90 Ah based on the filling amount of the positive electrode active material. The initial capacities of these batteries were measured in the same manner as in Example 1. The initial capacity of the battery B9 of this comparative example was 0.1% according to the rated capacity.
Although the battery capacity was 90 Ah, the initial capacity of the battery B8 was lower than the rated capacity and was 0.75 Ah. The reason for this capacity decrease is an increase in the resistance of the electrolyte due to the decrease in ethyl methyl carbonate.

【0052】〔比較例 2〕本比較例で使用したリチウ
ム−マンガン酸化物は、電解MnO2とLi2CO3また
はLiNO3の混合物を大気中900℃の熱処理によっ
て、マンガンに対するリチウムのモル比の異なるリチウ
ム−マンガン酸化物を合成した。
Comparative Example 2 The lithium-manganese oxide used in this comparative example was prepared by subjecting a mixture of electrolytic MnO 2 and Li 2 CO 3 or LiNO 3 to heat treatment at 900 ° C. in the air to obtain a molar ratio of lithium to manganese. Different lithium-manganese oxides were synthesized.

【0053】合成した酸化物粉末は、平均粒径20μ
m、窒素吸着法によって測定した比表面積が1m2
g、Li/Mn比が0.51であった。この酸化物をM
10と表記する。X線源としてCuKαを用いて、各粉
末のX線回折パターンを測定した。
The synthesized oxide powder has an average particle size of 20 μm.
m, specific surface area measured by nitrogen adsorption method is 1 m 2 /
g and Li / Mn ratio were 0.51. This oxide is
Notated as 10. The X-ray diffraction pattern of each powder was measured using CuKα as the X-ray source.

【0054】いずれの粉末も、回折角2θ値で17、3
6、38、44、48付近にスピネル型結晶に典型的な
回折ピークが現れたので、本比較例の酸化物がスピネル
結晶構造であることが確認された。本比較例の正極中に
含有される酸化物の重量は、全て10.0±0.2gであ
った。この測定値は、後述するマンガン溶出率の計算に
用いた。
Each powder had a diffraction angle 2θ value of 17, 3
Since diffraction peaks typical of spinel-type crystals appeared around 6, 38, 44, and 48, it was confirmed that the oxide of this comparative example had a spinel crystal structure. The weight of the oxide contained in the positive electrode of this comparative example was 10.0 ± 0.2 g in all cases. This measured value was used for calculation of the manganese elution rate described later.

【0055】酸化物M10を用い、実施例1と同様にし
て正極スラリを作製した。リチウム−マンガン酸化物、
天然黒鉛、ポリフッ化ビニリデンの混合比は、重量比で
90:6:4とした。このスラリをドクターブレード法
によって、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる正極
集電体の表面に塗布し、これを100℃で2時間乾燥し
て正極を作製した。集電体の片面当たりの酸化物の塗布
重量は、20±1mg/cm2であった。
Using the oxide M10, a positive electrode slurry was prepared in the same manner as in Example 1. Lithium-manganese oxide,
The mixing ratio of natural graphite and polyvinylidene fluoride was 90: 6: 4 by weight. The slurry was applied to the surface of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm by a doctor blade method, and dried at 100 ° C. for 2 hours to produce a positive electrode. The coating weight of the oxide on one side of the current collector was 20 ± 1 mg / cm 2 .

【0056】次に、負極は実施例1と同じ手順で作製し
たものを使用した。酸化物M10を用いた正極、負極お
よび厚さ25μmのポリエチレン製セパレータを組み合
わせて、高さ65mm×直径18mmの円筒型電池を1
0本組み立てた。この電池をB10と表わす。
Next, a negative electrode produced in the same procedure as in Example 1 was used. By combining a positive electrode, a negative electrode using the oxide M10, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm, a cylindrical battery having a height of 65 mm and a diameter of 18 mm was obtained.
0 were assembled. This battery is designated as B10.

【0057】本比較例で用いた電解液は、実施例1で用
いた組成の電解液S1である。本比較例で作製した電池
B10の定格容量は0.90Ahであった。また、実施
例1の方法で測定した初期容量も0.90Ahであっ
た。
The electrolytic solution used in this comparative example is the electrolytic solution S1 having the composition used in Example 1. The rated capacity of the battery B10 manufactured in this comparative example was 0.90 Ah. The initial capacity measured by the method of Example 1 was 0.90 Ah.

【0058】実施例1,2および比較例1,2の電池B
〜B10について、実施例1に記述した初期容量測定
後、充電電流0.45A、4.2Vの定電流−定電圧で5
時間充電した後、充電状態で60℃の恒温槽内に放置し
た。30日放置後に、電池を室温に戻し、放電電流0.
45Aにて2.8Vまで放電させた。
Batteries B of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2
For B10 to B10, after measuring the initial capacity described in Example 1, the charging current was 0.45 A, the constant current of 4.2 V was 5 at a constant current-constant voltage.
After charging for an hour, the battery was left in a charged state at 60 ° C. in a constant temperature bath. After standing for 30 days, the battery was returned to room temperature, and the discharge current was reduced to 0.
The battery was discharged to 2.8 V at 45 A.

【0059】さらに充電電流0.45A、4.2Vの定電
流−定電圧で5時間充電した後、放電電流0.45Aに
て2.8Vまで放電させて、電池の放電容量を測定し
た。初期容量に対する放置試験後に得た放電容量の比率
を求めて、電池の容量回復率を計算した。
Further, the battery was charged at a constant current-constant voltage of 0.45 A and 4.2 V for 5 hours, then discharged to 2.8 V at a discharge current of 0.45 A, and the discharge capacity of the battery was measured. The ratio of the discharge capacity obtained after the standing test to the initial capacity was determined, and the capacity recovery rate of the battery was calculated.

【0060】次いで、電池を解体し、電極群、電池缶を
別々のジメトキシエタンへ数日間浸漬し、電解液中に溶
解したマンガンイオンを抽出した。誘導プラズマ発光分
析法により、各ジメトキシエタン溶液中に溶解したマン
ガンイオンを定量した。
Next, the battery was disassembled, and the electrode group and the battery can were immersed in separate dimethoxyethane for several days to extract manganese ions dissolved in the electrolytic solution. Manganese ions dissolved in each dimethoxyethane solution were quantified by induction plasma emission analysis.

【0061】さらに、電極群から負極を取り出し、塩酸
中に浸漬して負極表面に析出したマンガンを塩酸へ溶解
させた。誘導プラズマ発光分析法により、この塩酸溶液
中に溶解したマンガンイオンを定量した。
Further, the negative electrode was taken out of the electrode group, immersed in hydrochloric acid, and manganese deposited on the negative electrode surface was dissolved in hydrochloric acid. Manganese ions dissolved in the hydrochloric acid solution were quantified by induction plasma emission analysis.

【0062】電解液と負極に存在するマンガン量の和
を、電池組み立て時の正極重量から計算したマンガン量
で割り付け、電池B1〜B10のマンガン溶出率を求め
た。
The sum of the amount of manganese present in the electrolyte and the amount of manganese present in the negative electrode was divided by the amount of manganese calculated from the weight of the positive electrode at the time of assembling the battery, and the manganese elution rate of batteries B1 to B10 was determined.

【0063】表1に各電池の容量回復率とマンガン溶出
率をまとめて示す。容量回復率が85%以上、マンガン
溶出率が5%未満である電池は、電池B1〜B7であっ
た。しかし、エチルメチルカーボネート組成が低い電池
B8、エチルメチルカーボネート組成が高い電池B9、
および、Li/Mn比が0.54未満の正極を用いた電
池B10では、初期容量、マンガン溶出率、容量回復率
のいずれかで欠点がみられた。
Table 1 summarizes the capacity recovery rate and manganese elution rate of each battery. Batteries having a capacity recovery rate of 85% or more and a manganese elution rate of less than 5% were batteries B1 to B7. However, battery B8 having a low ethyl methyl carbonate composition, battery B9 having a high ethyl methyl carbonate composition,
In the battery B10 using the positive electrode having a Li / Mn ratio of less than 0.54, defects were found in any of the initial capacity, the manganese elution rate, and the capacity recovery rate.

【0064】〔実施例 3〕本実施例で使用したリチウ
ム−マンガン酸化物は、実施例1のM3と同一仕様であ
る。この酸化物を用いた正極は、実施例1と同様な手順
で作製した。酸化物M3と天然黒鉛、ポリフッ化ビニリ
デンの1−メチル−2−ピロリドン溶液を添加し、十分
に混練したものを正極スラリーとした。リチウム−マン
ガン酸化物、天然黒鉛、ポリフッ化ビニリデンの混合比
は、重量比で91.2:4.8:4とした。このスラリー
をドクターブレード法によって、厚さ20μmのアルミ
ニウム箔からなる正極集電体の表面に塗布した。これを
100℃で2時間乾燥して正極を作製した。本実施例の
集電体片面当たりの酸化物の塗布重量は20±1mg/
cm2、正極中に含有される酸化物M3の重量は全て1
0.1±0.2gであった。
[Embodiment 3] The lithium-manganese oxide used in this embodiment has the same specifications as M3 of the embodiment 1. A positive electrode using this oxide was produced in the same procedure as in Example 1. A 1-methyl-2-pyrrolidone solution of the oxide M3, natural graphite, and polyvinylidene fluoride was added and kneaded sufficiently to obtain a positive electrode slurry. The mixing ratio of lithium-manganese oxide, natural graphite, and polyvinylidene fluoride was 91.2: 4.8: 4 by weight. This slurry was applied to the surface of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm by a doctor blade method. This was dried at 100 ° C. for 2 hours to produce a positive electrode. The coating weight of the oxide per one side of the current collector of this example was 20 ± 1 mg /
cm 2 , the weight of the oxide M3 contained in the positive electrode was 1
It was 0.1 ± 0.2 g.

【0065】負極は実施例1と同じ手順で作製したもの
を使用した。酸化物M3を用いた正極、負極および厚さ
25μmのポリエチレン製セパレータを組み合わせて、
高さ65mm×直径18mmの円筒型電池を10本組み
立てた。この電池をB11と表わす。本実施例で用いた
電解液組成は、実施例1で用いた組成の電解液S1であ
る。本実施例で作製した電池B11の定格容量、初期容
量共に0.91Ahであった。
As the negative electrode, one prepared in the same procedure as in Example 1 was used. Combining a positive electrode using the oxide M3, a negative electrode and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm,
Ten cylindrical batteries having a height of 65 mm and a diameter of 18 mm were assembled. This battery is designated as B11. The electrolytic solution composition used in this example is the electrolytic solution S1 having the composition used in Example 1. Both the rated capacity and the initial capacity of the battery B11 manufactured in this example were 0.91 Ah.

【0066】〔実施例 4〕本実施例で使用したリチウ
ム−マンガン酸化物は、実施例1のM3と同一仕様であ
る。この酸化物を用いた正極は、実施例1と同様な手順
で作製した。酸化物M3と天然黒鉛、ポリフッ化ビニリ
デンの1−メチル−2−ピロリドン溶液を添加し、十分
に混練したものを正極スラリーとした。リチウム−マン
ガン酸化物、天然黒鉛、ポリフッ化ビニリデンの混合比
は、重量比で83:13:4とした。
Embodiment 4 The lithium-manganese oxide used in the present embodiment has the same specifications as M3 of the embodiment 1. A positive electrode using this oxide was produced in the same procedure as in Example 1. A 1-methyl-2-pyrrolidone solution of the oxide M3, natural graphite, and polyvinylidene fluoride was added and kneaded sufficiently to obtain a positive electrode slurry. The mixing ratio of lithium-manganese oxide, natural graphite, and polyvinylidene fluoride was 83: 13: 4 by weight.

【0067】このスラリーを、ドクターブレード法によ
って、厚さ20μmのアルミニウム箔からなる正極集電
体の表面に塗布した。塗布厚さは実施例1の場合よりも
1.08倍と大きくし、集電体の片面当たりの酸化物の
塗布重量を20±1mg/cm2になるように塗布重量
を調整し、これを100℃で2時間乾燥して正極を作製
した。
This slurry was applied to the surface of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm by a doctor blade method. The coating thickness was set to be 1.08 times larger than that of Example 1, and the coating weight of the oxide per one side of the current collector was adjusted to be 20 ± 1 mg / cm 2. It dried at 100 degreeC for 2 hours, and produced the positive electrode.

【0068】本実施例では正極活物質の組成が小さいた
め、正極中に含有される酸化物M3の重量は実施例1、
3の場合よりも減少し、全て9.2±0.2gとなった。
In this embodiment, since the composition of the positive electrode active material was small, the weight of the oxide M3 contained in the positive electrode was
3 and all decreased to 9.2 ± 0.2 g.

【0069】負極は実施例1と同じ手順で作製したもの
を使用した。酸化物M3を用いた正極、負極および厚さ
25μmのポリエチレン製セパレータを組み合わせて、
高さ65mm×直径18mmの円筒型電池を10本組み
立てた。この電池をB12と表わす。本実施例で用いた
電解液組成は、実施例1で用いた組成の電解液S1であ
る。本実施例で作製した電池B12の定格容量、初期容
量共に0.81Ahであった。
The negative electrode used was the same as that prepared in Example 1. Combining a positive electrode using the oxide M3, a negative electrode and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm,
Ten cylindrical batteries having a height of 65 mm and a diameter of 18 mm were assembled. This battery is designated as B12. The electrolytic solution composition used in this example is the electrolytic solution S1 having the composition used in Example 1. Both the rated capacity and the initial capacity of the battery B12 produced in this example were 0.81 Ah.

【0070】〔実施例 5〕実施例1で使用したリチウ
ム−マンガン酸化物M3を用いて、実施例1と同一仕様
の正極を作製した。本実施例では、集電体の片面当たり
の酸化物の塗布重量は30±1mg/cm2、正極中に
含有される酸化物M3の重量は全て10.5±0.2gと
した。
Example 5 A positive electrode having the same specifications as in Example 1 was produced using the lithium-manganese oxide M3 used in Example 1. In this example, the coating weight of the oxide per one side of the current collector was 30 ± 1 mg / cm 2 , and the weight of the oxide M3 contained in the positive electrode was all 10.5 ± 0.2 g.

【0071】本実施例で使用した負極は、実施例1と同
じ手順で作製したものである。酸化物M3を用いた正
極、負極および厚さ25μmのポリエチレン製セパレー
タを組み合わせて、高さ65mm×直径18mmの円筒
型電池を10本組み立てた。この電池をB13と表わ
す。本実施例で用いた電解液組成は、実施例1で用いた
組成の電解液S1である。
The negative electrode used in this example was manufactured in the same procedure as in Example 1. By combining a positive electrode, a negative electrode using the oxide M3, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm, ten cylindrical batteries having a height of 65 mm and a diameter of 18 mm were assembled. This battery is designated as B13. The electrolytic solution composition used in this example is the electrolytic solution S1 having the composition used in Example 1.

【0072】本実施例では正極合剤厚さの増加に伴い、
正極活物質が増加し、本実施例で作製した電池B13の
定格容量は0.93Ahとなった。
In this embodiment, as the thickness of the positive electrode mixture increases,
The positive electrode active material increased, and the rated capacity of the battery B13 produced in this example was 0.93 Ah.

【0073】実施例3、4、5の3種類の電池B11、
B12、B13、総数30本について、実施例1に従っ
て各電池の初期容量を測定した後、充電電流0.45
A、4.2Vの定電流−定電圧で5時間充電した後、充
電状態で60℃の恒温槽内に放置した。30日放置後
に、電池を室温に戻し、放電電流0.45Aにて2.8V
まで放電させた。
The three types of batteries B11 of Examples 3, 4, and 5
After measuring the initial capacity of each of the batteries B12 and B13 in total of 30 batteries according to Example 1, the charging current was 0.45.
A: After charging for 5 hours at a constant current-constant voltage of 4.2 V, the battery was left in a charged state at 60 ° C. in a constant temperature bath. After leaving for 30 days, the battery is returned to room temperature, and the discharge current is 2.8 V at 0.45 A.
Discharged until

【0074】さらに充電電流0.45A、4.2Vの定電
流−定電圧で5時間充電した後、放電電流0.45Aに
て2.8Vまで放電させて、電池の放電容量を測定し
た。
Further, the battery was charged at a constant current-constant voltage of 0.45 A and 4.2 V for 5 hours, then discharged at a discharge current of 0.45 A to 2.8 V, and the discharge capacity of the battery was measured.

【0075】初期容量に対する放置試験後に得た放電容
量の比率を求めて、電池の容量回復率を計算した。
The ratio of the discharge capacity obtained after the standing test to the initial capacity was determined, and the capacity recovery rate of the battery was calculated.

【0076】次いで各電池を解体し、電極群、電池缶を
別々のジメトキシエタンへ数日間浸漬し、電解液中に溶
解したマンガンイオンを抽出した。誘導プラズマ発光分
析法により、ジメトキシエタン溶液中に溶解したマンガ
ンイオンを定量した。
Next, each battery was disassembled, and the electrode group and the battery can were immersed in separate dimethoxyethane for several days to extract manganese ions dissolved in the electrolyte. Manganese ions dissolved in the dimethoxyethane solution were quantified by induction plasma emission analysis.

【0077】さらに、電極群から負極を取りだし、塩酸
中に浸漬させて負極表面に析出したマンガンを塩酸へ溶
解させた。誘導プラズマ発光分析法により、この塩酸溶
液中に溶解したマンガンイオンを定量した。電解液と負
極に存在するマンガン量の和を、電池組立て時の正極重
量から計算したマンガン量で割付け、マンガン溶出率を
求めた。
Further, the negative electrode was taken out from the electrode group and immersed in hydrochloric acid to dissolve manganese deposited on the surface of the negative electrode in hydrochloric acid. Manganese ions dissolved in the hydrochloric acid solution were quantified by induction plasma emission analysis. The sum of the amount of manganese present in the electrolyte and the amount of manganese present in the negative electrode was assigned by the amount of manganese calculated from the weight of the positive electrode at the time of battery assembly, and the manganese elution rate was determined.

【0078】表1に本発明の電池B11、B12、B1
3の容量回復率とマンガン溶出率を示す。これらの電池
の容量回復率は85%以上、マンガン溶出率は5%未満
となり、本発明によって電池保存特性の向上とマンガン
溶出の抑制が可能になった。
Table 1 shows the batteries B11, B12, and B1 of the present invention.
3 shows a capacity recovery rate and a manganese elution rate. The capacity recovery rate of these batteries was 85% or more, and the manganese elution rate was less than 5%. The present invention made it possible to improve battery storage characteristics and suppress manganese elution.

【0079】以上の実施例では、負極に黒鉛材料を用い
たが、本質的に負極の種類と電解液、電解質の種類と存
在状態に依存しない。従って、負極活物質は天然黒鉛に
限らず、人造黒鉛、炭素繊維、気相成長法炭素繊維、ピ
ッチ系炭素質材料、ニードルコークス、石油コークス、
ポリアクリロニトリル系炭素繊維、カーボンブラックの
などの炭素質材料、あるいは5員環または6員環の環式
炭化水素または環式含酸素有機化合物を熱分解によって
合成した非晶質炭素材料、あるいはポリアセン、ポリパ
ラフェニレン、ポリアニリン、ポリアセチレンからなる
導電性高分子材料、あるいはSnO、GeO2、SnS
iO3、SnSi0.51.5、SnSi0.7Al0. 10.3
0.23.5、SnSi0.5Al0.30.30.54.15と表記
される14族または15族元素の酸化物、あるいはイン
ジウム酸化物、あるいは亜鉛酸化物、あるいはLi3
eN2、あるいはFe2Si3、FeSi、FeSi2、M
2Siで表記されるケイ化物などを使用できる。
In the above embodiments, the graphite material was used for the negative electrode. However, it does not depend essentially on the type of the negative electrode, the electrolytic solution, the type of the electrolyte and the state of existence. Therefore, the negative electrode active material is not limited to natural graphite, artificial graphite, carbon fiber, vapor grown carbon fiber, pitch-based carbonaceous material, needle coke, petroleum coke,
Polyacrylonitrile-based carbon fiber, carbonaceous material such as carbon black, or amorphous carbon material synthesized by thermal decomposition of a 5- or 6-membered cyclic hydrocarbon or cyclic oxygen-containing organic compound, or polyacene; Conductive polymer material composed of polyparaphenylene, polyaniline, polyacetylene, or SnO, GeO 2 , SnS
iO 3, SnSi 0.5 O 1.5, SnSi 0.7 Al 0. 1 B 0.3 P
An oxide of a Group 14 or Group 15 element represented by 0.2 O 3.5 , SnSi 0.5 Al 0.3 B 0.3 P 0.5 O 4.15 , indium oxide, zinc oxide, or Li 3 F
eN 2 , or Fe 2 Si 3 , FeSi, FeSi 2 , M
A silicide represented by g 2 Si can be used.

【0080】また、リチウムあるいはリチウムと合金化
する金属、即ちアルミニウム、スズ、ケイ素、インジウ
ム、ガリウム、マグネシウムも負極に使用できる。これ
らの負極活物質群から選択した物質を含有する負極と実
施例1記載の正極とを組合せても、本発明の電池の容量
回復率は85%以上、マンガン溶出率は5%未満とな
り、電池保存特性の向上とマンガン溶出の抑制が可能に
なった。
Also, lithium or a metal alloying with lithium, ie, aluminum, tin, silicon, indium, gallium, and magnesium can be used for the negative electrode. Even when a negative electrode containing a material selected from these negative electrode active material groups and the positive electrode described in Example 1 were combined, the battery of the present invention had a capacity recovery rate of 85% or more and a manganese elution rate of less than 5%. It has become possible to improve storage characteristics and suppress manganese elution.

【0081】また、エチレンオキシド、アクリロニトリ
ル、フッ化ビニリデン、メタクリル酸メチル、ヘキサフ
ルオロプロピレンの高分子内に保持させたフィルムを作
製し、プレス機を用いてそのフィルムを介して正極と負
極を一体化して、実施例1記載の電解液S1を含浸させ
た電池も作製可能である。この場合も、本発明の電池の
容量回復率は85%以上、マンガン溶出率は5%未満と
なり、本発明によって電池保存特性の向上とマンガン溶
出の抑制が可能になった。
Further, a film held in a polymer of ethylene oxide, acrylonitrile, vinylidene fluoride, methyl methacrylate, and hexafluoropropylene was prepared, and the positive electrode and the negative electrode were integrated through the film using a press machine. A battery impregnated with the electrolytic solution S1 described in Example 1 can also be manufactured. Also in this case, the capacity recovery rate of the battery of the present invention was 85% or more and the manganese elution rate was less than 5%, and the present invention made it possible to improve the battery storage characteristics and suppress the manganese elution.

【0082】〔実施例 6〕実施例1の酸化物M1〜M
5を用いて、実施例と同じ方法で5種類の正極を作製し
た。各正極のリチウム−マンガン酸化物、天然黒鉛、ポ
リフッ化ビニリデンの混合比は、重量比で90:6:4
とした。また、アルミニウム箔製集電体の片面当たりの
酸化物の塗布重量は20±1mg/cm2、正極中に含
有される酸化物の重量は全て8.9±0.2gであった。
[Embodiment 6] The oxides M1 to M of the embodiment 1
Using No. 5, five types of positive electrodes were produced in the same manner as in the example. The mixing ratio of lithium-manganese oxide, natural graphite, and polyvinylidene fluoride of each positive electrode was 90: 6: 4 by weight.
And The coating weight of the oxide on one side of the aluminum foil current collector was 20 ± 1 mg / cm 2 , and the weight of the oxide contained in the positive electrode was 8.9 ± 0.2 g in all cases.

【0083】また、負極は以下の方法で作製した。平均
粒径5μmの非晶質炭素粉末(呉羽化学製)とポリフッ
化ビニリデンを、重量比9:1で混合し、有機溶媒とし
て1−メチル−2−ピロリドンを添加して、十分に混練
して負極スラリを調製した。これをドクターブレード法
によって、厚さ18μmの銅箔からなる負極集電体の表
面に塗布した。負極塗布面の寸法は、幅56mm×長さ
51mmである。これを100℃で2時間乾燥して負極
を作製した。
The negative electrode was manufactured by the following method. An amorphous carbon powder having an average particle size of 5 μm (made by Kureha Chemical) and polyvinylidene fluoride are mixed at a weight ratio of 9: 1, 1-methyl-2-pyrrolidone is added as an organic solvent, and the mixture is sufficiently kneaded. A negative electrode slurry was prepared. This was applied to the surface of a negative electrode current collector made of a copper foil having a thickness of 18 μm by a doctor blade method. The dimensions of the negative electrode application surface are 56 mm in width × 51 mm in length. This was dried at 100 ° C. for 2 hours to produce a negative electrode.

【0084】酸化物M1を用いた正極、負極および厚さ
25μmのポリエチレン製セパレータを組み合わせて、
高さ65mm×直径18mmの円筒型電池を組み立て
た。この電池をB14と表わす。同様に、酸化物M2〜
M5を含有する正極、負極および厚さ25μmのポリエ
チレン製セパレータを組合せて、同一形状の円筒型電池
1を製作した。これらの電池をそれぞれB15、B1
6、B17、B18と表記する。電池の本数は各正極に
つき10本、総数50本とした。
Combining a positive electrode using the oxide M1, a negative electrode, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm,
A cylindrical battery having a height of 65 mm and a diameter of 18 mm was assembled. This battery is designated as B14. Similarly, oxide M2
A cylindrical battery 1 having the same shape was manufactured by combining a positive electrode, a negative electrode containing M5, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm. These batteries are designated B15 and B1 respectively.
6, B17 and B18. The number of batteries was 10 for each positive electrode, and the total number was 50.

【0085】本実施例で作製した電池B14〜B18の
定格容量と初期容量は、共に0.80Ahであった。
The rated capacity and the initial capacity of the batteries B14 to B18 produced in this example were both 0.80 Ah.

【0086】上記の5種類の電池50本に、それぞれ電
解液を約4ml注入した。本実施例で用いた電解液組成
は、プロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネー
トの混合溶媒に、1モル/リットル相当のLiBF4
溶かした非水電解液である。プロピレンカーボネートと
エチルメチルカーボネートの体積比は1:1とした。こ
の電解液をS14と表記する。
About 50 ml of the electrolyte was injected into each of the 50 batteries of the above five types. The composition of the electrolytic solution used in this example is a non-aqueous electrolytic solution obtained by dissolving LiBF 4 equivalent to 1 mol / liter in a mixed solvent of propylene carbonate and ethyl methyl carbonate. The volume ratio of propylene carbonate to ethyl methyl carbonate was 1: 1. This electrolyte is referred to as S14.

【0087】〔実施例 7〕実施例1の正極活物質M3
を含有する正極、実施例7の負極、および、厚さ25μ
mのポリエチレン製セパレータを組み合わせて、高さ6
5mm×直径18mmの円筒型電池を組立てた。作製し
た電池の本数は20本とした。
Example 7 The positive electrode active material M3 of Example 1
, A negative electrode of Example 7, and a thickness of 25 μm.
m with a polyethylene separator of height 6
A cylindrical battery of 5 mm × 18 mm in diameter was assembled. The number of manufactured batteries was set to 20.

【0088】これらの電池の内10本に、プロピレンカ
ーボネートとエチルメチルカーボネートの体積比が1:
0.3とした混合溶媒に1モル/リットル相当のLiB
4を溶かした非水電解液を約4ml注入した。ここで
用いた電解液をS19、電池をB19と表記する。
In 10 of these batteries, the volume ratio of propylene carbonate to ethyl methyl carbonate was 1:
LiB equivalent to 1 mol / l in a mixed solvent of 0.3
About 4 ml of a non-aqueous electrolyte in which F 4 was dissolved was injected. The electrolyte used here is referred to as S19, and the battery is referred to as B19.

【0089】さらに、残り10本の電池に体積比1:
0.7のプロピレンカーボネートとエチルメチルカーボ
ネートにLiBF4を溶解させた電解液を約4ml注入
した。電解質の種類と濃度は電解液S19と同じであ
る。ここで用いた電解液をS20、電池をB20と表記
する。
Further, the remaining 10 batteries have a volume ratio of 1:
About 4 ml of an electrolyte obtained by dissolving LiBF 4 in 0.7 propylene carbonate and ethyl methyl carbonate was injected. The type and concentration of the electrolyte are the same as the electrolyte S19. The electrolyte used here is denoted as S20, and the battery is denoted as B20.

【0090】本実施例で作製した2種類の電池の定格容
量は、正極活物質の充填量から0.80Ahである。こ
れらの電池の初期容量を実施例1と同じ条件で測定した
結果、電池B6、B7の初期容量は定格容量と等しく
0.80Ahであった。
The rated capacity of the two types of batteries manufactured in this example is 0.80 Ah based on the filling amount of the positive electrode active material. The initial capacities of these batteries were measured under the same conditions as in Example 1. As a result, the initial capacities of batteries B6 and B7 were equal to the rated capacities and were 0.80 Ah.

【0091】〔比較例 3〕実施例1の正極活物質M3
を含有する正極、実施例7の負極および厚さ25μmの
ポリエチレン製セパレータを組合せて、高さ65mm×
直径18mmの円筒型電池を組立てた。製作した電池の
本数は20本とした。これらの電池の内10本に、体積
比1:0.1のプロピレンカーボネートとエチルメチル
カーボネートにLiBF4を溶解させた電解液を約4m
l注入した。ここで用いた電解液をS21、電池をB2
1と表記する。
[Comparative Example 3] The positive electrode active material M3 of Example 1
, A negative electrode of Example 7, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm, and a height of 65 mm ×
A cylindrical battery having a diameter of 18 mm was assembled. The number of manufactured batteries was 20. An electrolytic solution obtained by dissolving LiBF 4 in propylene carbonate and ethyl methyl carbonate in a volume ratio of 1: 0.1 was added to about 10 m of these batteries for about 4 m.
1 was injected. The electrolyte used here was S21 and the battery was B2
Notated as 1.

【0092】さらに、10本の電池に体積比1:0.9
のプロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネート
にLiBF4を溶解させた電解液を約4ml注入した。
電解質の種類と濃度は電解液S21と同じである。ここ
で用いた電解液をS22、電池をB22と表記する。
Further, the volume ratio of 1: 0.9 to 10 batteries was
About 4 ml of an electrolytic solution obtained by dissolving LiBF 4 in propylene carbonate and ethyl methyl carbonate was injected.
The type and concentration of the electrolyte are the same as those of the electrolytic solution S21. The electrolyte used here is referred to as S22, and the battery is referred to as B22.

【0093】本比較例で作製した2種類の電池の定格容
量は、正極活物質の充填量から0.80Ahである。こ
れらの電池の初期容量を実施例1と同じ方法で測定し
た。本比較例の電池B22の初期容量は定格容量通りの
値となったが、電池B21の初期容量は定格容量よりも
低く、0.59Ahであった。この容量低下の理由は、
エチルメチルカーボネートが減少することによる電解液
の抵抗増大である。
The rated capacity of the two types of batteries manufactured in this comparative example is 0.80 Ah based on the filling amount of the positive electrode active material. The initial capacities of these batteries were measured in the same manner as in Example 1. The initial capacity of the battery B22 of this comparative example was a value according to the rated capacity, but the initial capacity of the battery B21 was lower than the rated capacity and was 0.59 Ah. The reason for this decrease is
This is an increase in the resistance of the electrolyte due to a decrease in ethyl methyl carbonate.

【0094】〔比較例 4〕本比較例で使用したリチウ
ム−マンガン酸化物は、電解MnO2とLi2CO3を所
定量混合して大気中900℃の熱処理によって、マンガ
ンに対するリチウムのモル比の異なるリチウム−マンガ
ン酸化物を合成した。合成した酸化物粉末は、平均粒径
20μm、窒素吸着法によって測定した比表面積が1m
2/g、Li/Mn比が0.51であった。この酸化物を
M10と表記する。X線源としてCuKαを用いて、各
粉末のX線回折パターンを測定した。いずれの粉末にお
いても、回折角2θ値で17、36、38、44、48
付近にスピネル型結晶に典型的な回折ピークが現れたの
で、本比較例の酸化物がスピネル結晶構造であることが
確認された。
Comparative Example 4 The lithium-manganese oxide used in this comparative example was prepared by mixing a predetermined amount of electrolytic MnO 2 and Li 2 CO 3 and heat-treating the mixture at 900 ° C. in the atmosphere to obtain a molar ratio of lithium to manganese. Different lithium-manganese oxides were synthesized. The synthesized oxide powder has an average particle diameter of 20 μm and a specific surface area of 1 m as measured by a nitrogen adsorption method.
The 2 / g and Li / Mn ratio were 0.51. This oxide is denoted as M10. The X-ray diffraction pattern of each powder was measured using CuKα as the X-ray source. In any of the powders, the diffraction angle 2θ value is 17, 36, 38, 44, 48.
Since a diffraction peak typical of a spinel-type crystal appeared in the vicinity, it was confirmed that the oxide of this comparative example had a spinel crystal structure.

【0095】本比較例の正極中に含有される酸化物の重
量は、全て8.9±0.2gであった。この測定値は、後
述するマンガン溶出率の計算に用いた。
The weight of the oxide contained in the positive electrode of this comparative example was 8.9 ± 0.2 g in all cases. This measured value was used for calculation of the manganese elution rate described later.

【0096】酸化物M10を用いた正極は、実施例1と
同様な手順で作製した。酸化物と天然黒鉛、ポリフッ化
ビニリデンの1−メチル−2−ピロリドン溶液を添加
し、十分に混練したものを正極スラリとした。リチウム
−マンガン酸化物、天然黒鉛、ポリフッ化ビニリデンの
混合比は、重量比で90:6:4とした。このスラリを
ドクターブレード法によって、厚さ20μmのアルミニ
ウム箔からなる正極集電体の表面に塗布した。これを1
00℃で2時間乾燥して正極を作製した。集電体の片面
当たりの酸化物の塗布重量は、20±1mg/cm2
あった。
A positive electrode using the oxide M10 was manufactured in the same procedure as in Example 1. A positive electrode slurry was prepared by adding an oxide, natural graphite, and a 1-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride and kneading the mixture. The mixing ratio of lithium-manganese oxide, natural graphite, and polyvinylidene fluoride was 90: 6: 4 by weight. This slurry was applied to the surface of a positive electrode current collector made of an aluminum foil having a thickness of 20 μm by a doctor blade method. This one
It dried at 00 degreeC for 2 hours, and produced the positive electrode. The coating weight of the oxide on one side of the current collector was 20 ± 1 mg / cm 2 .

【0097】負極は実施例1と同じ手順で作製したもの
を使用した。酸化物M10を用いた正極、負極および厚
さ25μmのポリエチレン製セパレータを組合せて、高
さ65mm×直径18mmの円筒型電池を10本組立て
た。この電池をB23と表わす。本比較例で用いた電解
液組成は、実施例6で用いた同一組成の電解液S14で
ある。本比較例で作製した電池B23の定格容量は0.
80Ahであった。また、実施例1の方法で測定した初
期容量も0.80Ahであった。
As the negative electrode, a negative electrode produced in the same procedure as in Example 1 was used. By combining a positive electrode, a negative electrode using the oxide M10, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm, ten cylindrical batteries having a height of 65 mm and a diameter of 18 mm were assembled. This battery is designated as B23. The composition of the electrolytic solution used in this comparative example is the same as the electrolytic solution S14 used in Example 6. The rated capacity of the battery B23 produced in this comparative example was 0.3.
80 Ah. The initial capacity measured by the method of Example 1 was also 0.80 Ah.

【0098】実施例6,7および比較例2で作製したB
14〜B23の各電池を、実施例1と同じ方法で初期容
量を測定した。ただし、放電時の終止電圧は2.8Vか
ら2.5Vへ変更した。
B produced in Examples 6 and 7 and Comparative Example 2
The initial capacity of each of the batteries 14 to B23 was measured in the same manner as in Example 1. However, the end voltage at the time of discharging was changed from 2.8V to 2.5V.

【0099】次いで、充電電流0.45A、4.2Vの定
電流−定電圧で5時間充電した後、充電状態で60℃の
恒温槽内に放置した。30日放置後に、電池を室温に戻
し、放電電流0.45Aにて2.5Vまで放電させた。
Next, the battery was charged at a constant current-constant voltage of 0.45 A and 4.2 V for 5 hours, and then left in a charged state at 60 ° C. in a constant temperature bath. After being left for 30 days, the battery was returned to room temperature and discharged to 2.5 V at a discharge current of 0.45 A.

【0100】さらに充電電流0.45A、4.2Vの定電
流−定電圧で5時間充電した後、放電電流0.45Aに
て2.5Vまで放電させて、電池の放電容量を測定し
た。
Further, the battery was charged at a constant current-constant voltage of 0.45 A and 4.2 V for 5 hours, then discharged at a discharge current of 0.45 A to 2.5 V, and the discharge capacity of the battery was measured.

【0101】初期容量に対する放置試験後に得た放電容
量の比率を求めて、電池の容量回復率を計算した。
The ratio of the discharge capacity obtained after the standing test to the initial capacity was determined, and the capacity recovery rate of the battery was calculated.

【0102】次いで、各電池を解体し、電極群、電池缶
を別々のジメトキシエタン液へ数日間浸漬し、電解液中
に溶解したマンガンイオンを抽出した。誘導プラズマ発
光分析法により、ジメトキシエタン溶液中に溶解したマ
ンガンイオンを定量した。
Next, each battery was disassembled, and the electrode group and the battery can were immersed in separate dimethoxyethane solutions for several days to extract manganese ions dissolved in the electrolyte solution. Manganese ions dissolved in the dimethoxyethane solution were quantified by induction plasma emission analysis.

【0103】さらに、電極群から負極を取り出し、塩酸
中に浸漬させて負極表面に析出したマンガンを塩酸へ溶
解させた。誘導プラズマ発光分析法により、この塩酸溶
液中に溶解したマンガンイオンを定量した。電解液と負
極に存在するマンガン量の和を、電池組立て時の正極重
量から計算したマンガン量で割付け、マンガン溶出率を
求めた。
Further, the negative electrode was taken out from the electrode group, immersed in hydrochloric acid, and manganese deposited on the negative electrode surface was dissolved in hydrochloric acid. Manganese ions dissolved in the hydrochloric acid solution were quantified by induction plasma emission analysis. The sum of the amount of manganese present in the electrolyte and the amount of manganese present in the negative electrode was assigned by the amount of manganese calculated from the weight of the positive electrode at the time of battery assembly, and the manganese elution rate was determined.

【0104】表1に各電池の容量回復率とマンガン溶出
率を示す。容量回復率が85%以上、マンガン溶出率が
5%未満である電池は、本発明の電池B14〜B20で
あった。しかし、エチルメチルカーボネート組成が低い
電池B21、エチルメチルカーボネート組成が高い電池
B22、ならびにLi/Mn比が0.54未満の正極を
用いた電池B23では、初期容量、マンガン溶出率、容
量回復率のいずれかで欠点がみられた。
Table 1 shows the capacity recovery rate and manganese elution rate of each battery. Batteries having a capacity recovery rate of 85% or more and a manganese elution rate of less than 5% were batteries B14 to B20 of the present invention. However, in the battery B21 having a low ethyl methyl carbonate composition, the battery B22 having a high ethyl methyl carbonate composition, and the battery B23 using a positive electrode having a Li / Mn ratio of less than 0.54, the initial capacity, the manganese elution rate, and the capacity recovery rate were low. Some of them had drawbacks.

【0105】〔実施例 8〕図2は、実施例1のリチウ
ム−マンガン酸化物M3、実施例1の天然黒鉛、およ
び、実施例1の電解液を使用した角型リチウム二次電池
の一例である。
Example 8 FIG. 2 shows an example of a prismatic lithium secondary battery using the lithium-manganese oxide M3 of Example 1, the natural graphite of Example 1, and the electrolyte of Example 1. is there.

【0106】リチウム−マンガン酸化物M3、正極合
剤、負極合剤および電解液の組成、および電極作製手順
は実施例1と同じである。本実施例で作製した正極と負
極の合剤塗布面の形状は、高さ38mm×幅32mmの
短冊状である。
The composition of the lithium-manganese oxide M3, the positive electrode mixture, the negative electrode mixture and the electrolyte, and the procedure for preparing the electrodes are the same as those in Example 1. The shape of the mixture-applied surface of the positive electrode and the negative electrode produced in this example is a strip having a height of 38 mm and a width of 32 mm.

【0107】本発明の酸化物M3を含有する短冊状正極
1は、袋状に加工したセパレータ3の中に挿入し、短冊
状負極2と交互に積層した。各電極の上部に正極リード
5と負極リード7を溶接し、電池蓋6の底面の外部端子
11、12へ接続した。電池蓋6には、電池内部の圧力
を開放するための安全弁8を設置した。電池缶4と蓋6
をレーザー溶接した後、注液口10より電解液を導入
し、注液口10を溶接して電池を密閉化した。
The strip-shaped positive electrode 1 containing the oxide M3 of the present invention was inserted into a bag-shaped separator 3 and alternately laminated with the strip-shaped negative electrode 2. The positive electrode lead 5 and the negative electrode lead 7 were welded to the upper part of each electrode, and connected to the external terminals 11 and 12 on the bottom surface of the battery cover 6. The battery lid 6 was provided with a safety valve 8 for releasing the pressure inside the battery. Battery can 4 and lid 6
Was subjected to laser welding, an electrolyte was introduced from the injection port 10, and the injection port 10 was welded to seal the battery.

【0108】図3に、図2の角型リチウム二次電池8個
を搭載したノート型パソコン用電池パックの一例を示し
た。使用した角型リチウム二次電池8個を4直列−2並
列に接続して、図3に示した電池パック13を組立て
た。電池パック13の外寸法は、高さ34mm×幅14
0mm×奥行き58mmである。
FIG. 3 shows an example of a battery pack for a notebook personal computer on which the eight rectangular lithium secondary batteries shown in FIG. 2 are mounted. The eight prismatic lithium secondary batteries used were connected in four series-two parallel to assemble the battery pack 13 shown in FIG. The outer dimensions of the battery pack 13 are a height of 34 mm × a width of 14 mm.
It is 0 mm x 58 mm deep.

【0109】制御パネル14は各単電池15の充放電電
流を制御し、正極外部端子16、負極外部端子17、コ
モン端子18を用いて、機器または充電器へ接続する。
本発明の8個の電池を用いた電池パック13は、平均放
電15.2V、定格放電容量3.0Ah、放電エネルギー
46Wh、エネルギー密度167Wh/lであった。こ
の電池パックをP1と表記する。
The control panel 14 controls the charging / discharging current of each cell 15 and connects to a device or a charger using the positive external terminal 16, the negative external terminal 17, and the common terminal 18.
The battery pack 13 using the eight batteries of the present invention had an average discharge of 15.2 V, a rated discharge capacity of 3.0 Ah, a discharge energy of 46 Wh, and an energy density of 167 Wh / l. This battery pack is denoted as P1.

【0110】比較例2で使用した同種類の電極と電解液
を組合せて図2に示した角型リチウム二次電池4個を製
作した。同一仕様の電池8個を、4直列−2並列に接続
して図3に示した電池パック13を組立てた。この電池
パック13の平均放電、定格放電容量、放電エネルギ
ー、エネルギー密度はそれぞれ14.8V、3.0Ah、
44Wh、161Wh/lであった。この電池パックを
P2と表記する。
By combining the same type of electrode and electrolyte used in Comparative Example 2, four rectangular lithium secondary batteries shown in FIG. 2 were manufactured. A battery pack 13 shown in FIG. 3 was assembled by connecting eight batteries of the same specification in four series and two parallel. The average discharge, rated discharge capacity, discharge energy, and energy density of the battery pack 13 were 14.8 V, 3.0 Ah, respectively.
It was 44 Wh and 161 Wh / l. This battery pack is denoted as P2.

【0111】電池パックP1,P2を、充電電流1.5
A、16.8V定電流−定電圧の5時間充電を行い、充
電状態のまま電池パックP1,P2を60℃の恒温槽内
に放置した。30日経過後に、室温にて放電電流1.5
A、放電終止電圧11.2Vまで電池を放電させた。
The battery packs P1 and P2 are charged with a charging current of 1.5.
A, charging was performed at 16.8 V constant current-constant voltage for 5 hours, and the battery packs P1 and P2 were left in a 60 ° C. constant temperature bath in the charged state. After 30 days, discharge current 1.5 at room temperature
A, The battery was discharged to a discharge end voltage of 11.2 V.

【0112】次いで充電電流1.5Aにて16.8V定電
圧の5時間充電した後、放電電流1.5A、放電終止電
圧11.2Vまで電池を放電させ、電池の放電容量と容
量回復率を求めた。電池パックP1,P2の容量回復率
はそれぞれ、82%、51%となり、本発明の電池を用
いた電池パックP1の方が高温環境下での保存特性に優
れていることがわかった。
Next, the battery was charged at a charge current of 1.5 A at a constant voltage of 16.8 V for 5 hours, and then discharged to a discharge current of 1.5 A and a discharge end voltage of 11.2 V. I asked. The capacity recovery rates of the battery packs P1 and P2 were 82% and 51%, respectively, and it was found that the battery pack P1 using the battery of the present invention had better storage characteristics under a high-temperature environment.

【0113】図4は、本発明の組電池パック13をノー
ト型パソコンへ搭載した一例である。19はキーボード
部、20は液晶表示部である。本発明の電池を使用する
ことによって、高温環境下あるいは電池充電時での電池
保存特性を向上させることができる。
FIG. 4 shows an example in which the battery pack 13 of the present invention is mounted on a notebook computer. Reference numeral 19 denotes a keyboard unit, and reference numeral 20 denotes a liquid crystal display unit. By using the battery of the present invention, battery storage characteristics in a high-temperature environment or during battery charging can be improved.

【0114】〔実施例 9〕本実施例では、リチウム−
マンガン酸化物M3、実施例1の天然黒鉛と電解液を用
いて、図2に示した構成の角型リチウム二次電池を作製
した。電池の定格容量は250Whである。電池の高
さ、幅、奥行きはそれぞれ116mm、160mm、4
5mmとした。本実施例で作製した角型リチウム二次電
池は8個である。正極と負極の塗布面の寸法は、高さ1
00mm×幅150mm×電極厚さ0.6mmとした。
[Embodiment 9] In this embodiment, lithium-
Using the manganese oxide M3, the natural graphite of Example 1, and the electrolytic solution, a prismatic lithium secondary battery having the configuration shown in FIG. 2 was produced. The rated capacity of the battery is 250 Wh. The height, width, and depth of the battery are 116 mm, 160 mm, and 4 mm, respectively.
5 mm. The number of prismatic lithium secondary batteries manufactured in this example is eight. The dimensions of the coated surfaces of the positive and negative electrodes are height 1
The size was set to 00 mm × width 150 mm × electrode thickness 0.6 mm.

【0115】実施例1と同様に、同一仕様の合剤組成
で、正極と負極を作製した。本発明に使用した電解液
は、実施例1で用いた同一仕様の電解液S1を用いた。
電池の総容量は65Ah、平均作動電圧3.8V、放電
エネルギー250Whである。電極積層時に負極との接
触を回避するために、封筒状に加工したポリエチレン製
セパレーター3に正極1を挿入した。これと負極2を交
互に積層した電極群を電池缶4に挿入した。正極1は正
極リード5と連結され、電池蓋6の底面から正極外部端
子11へ電気的に接続した。また、負極2は負極リード
7と連結され、負極リード7は電池蓋6の底面から負極
外部端子12へ電気的に接続した。
In the same manner as in Example 1, a positive electrode and a negative electrode were produced with a mixture composition having the same specifications. As the electrolytic solution used in the present invention, the electrolytic solution S1 having the same specifications as used in Example 1 was used.
The total capacity of the battery is 65 Ah, the average operating voltage is 3.8 V, and the discharge energy is 250 Wh. In order to avoid contact with the negative electrode during electrode lamination, the positive electrode 1 was inserted into a polyethylene separator 3 processed into an envelope shape. An electrode group in which this and the negative electrode 2 were alternately laminated was inserted into the battery can 4. The positive electrode 1 was connected to the positive electrode lead 5, and was electrically connected to the positive electrode external terminal 11 from the bottom of the battery lid 6. Further, the negative electrode 2 was connected to the negative electrode lead 7, and the negative electrode lead 7 was electrically connected to the negative electrode external terminal 12 from the bottom surface of the battery cover 6.

【0116】電池蓋6と電池缶4をレーザー溶接した
後、非水電解液を電池蓋6の注液口10より真空注液
し、注液口10を密封した。電池内圧を開放するため
に、電池蓋6にAl箔製の破裂弁を備えた安全弁8を取
り付けた。この構成で、電気化学的エネルギーは正極外
部端子11と負極外部端子12より取出し、また、再充
電可能になっている。
After the battery lid 6 and the battery can 4 were laser-welded, a non-aqueous electrolyte was vacuum-injected from the inlet 10 of the battery lid 6 and the inlet 10 was sealed. In order to release the internal pressure of the battery, a safety valve 8 having a burst valve made of Al foil was attached to the battery lid 6. With this configuration, electrochemical energy can be extracted from the positive electrode external terminal 11 and the negative electrode external terminal 12 and can be recharged.

【0117】本実施例で製造した8個の250Whリチ
ウム二次電池を直列接続した2kWh組電池モジュール
を組立て、その組電池20個からなる組電池モジュール
21を電気自動車22へ搭載した。図5に電気自動車の
構成を示した。
A 2 kWh assembled battery module in which eight 250 Wh lithium secondary batteries manufactured in this example were connected in series was assembled, and an assembled battery module 21 including the 20 assembled batteries was mounted on an electric vehicle 22. FIG. 5 shows the configuration of the electric vehicle.

【0118】電気自動車の前面には、通常走行時に外気
がボンネットから車体へ流れ込むように、通風口23を
設けた。電気自動車のボンネット内部に組電池モジュー
ル21を設置した。
A ventilation port 23 is provided on the front of the electric vehicle so that outside air flows from the hood to the vehicle body during normal running. The assembled battery module 21 was installed inside the hood of the electric vehicle.

【0119】運転者がハンドル付き制御装置24を操作
することにより、変換機25を作動させて組電池モジュ
ール21からの出力を増減できる。変換機25から供給
される電力を利用して、モーター26と車輪27を駆動
させて電気自動車を走行させた。直射日光、路面からの
反射光による電気自動車内部や車体の温度上昇が起こっ
ても、本発明の電池は高温保存特性に優れており、電池
の容量低下が小さい。
When the driver operates the control device 24 with the steering wheel, the converter 25 is operated to increase or decrease the output from the battery module 21. The electric vehicle was driven by driving the motor 26 and the wheels 27 using the electric power supplied from the converter 25. Even when the temperature inside the electric vehicle or the body of the vehicle increases due to direct sunlight or light reflected from the road surface, the battery of the present invention has excellent high-temperature storage characteristics and a small decrease in battery capacity.

【0120】また、ガソリンエンジンと電池を併用した
ハイブリッドタイプの電気自動車に関しても、本発明の
電池を用いると同様な効果が得られる。
Further, the same effect can be obtained by using the battery of the present invention for a hybrid type electric vehicle using both a gasoline engine and a battery.

【0121】〔実施例 10〕図6は、実施例9で製造
した組電池または3〜5個の組電池のモジュールからな
る電源21を搭載した医療介護用車椅子28の一例であ
る。
[Embodiment 10] FIG. 6 shows an example of a wheelchair 28 for medical care provided with a power supply 21 composed of the assembled battery or the module of 3 to 5 assembled batteries manufactured in the ninth embodiment.

【0122】医療介護用車椅子28には、使用者が乗車
した状態でコントローラー29を操作して、背もたれシ
ート30および足掛けシート31に備えた駆動部を作動
させて角度を調節できる。この機能を利用して、使用者
が乗り降りするときは足掛けシート31を下へ倒してお
き、使用者が休む場合には背もたれシート30および足
掛けシート31を水平にする。
The angle can be adjusted by operating the controller 29 while the user is in the medical care wheelchair 28 by operating the controller provided on the backrest seat 30 and the footrest seat 31. By utilizing this function, the footrest sheet 31 is lowered when the user gets on and off, and the backrest seat 30 and the footrest sheet 31 are leveled when the user rests.

【0123】また、医療介護用車椅子28には移動用の
車輪27があるので、コントローラー29の操作によっ
て、使用者が目的位置まで移動することも可能である。
Since the wheelchair 28 for medical care has the wheels 27 for movement, it is possible for the user to move to the target position by operating the controller 29.

【0124】本実施例の医療介護用車椅子28は、高温
環境下でも電池の保存特性が優れているため、安定した
動作が保証される製品である。
The wheelchair 28 for medical and nursing care of this embodiment is a product in which stable operation is guaranteed because the battery has excellent storage characteristics even in a high-temperature environment.

【0125】本発明の組電池システムは、実施例6、7
および8記載のノート型パソコン、電気自動車、医療介
護用車椅子以外に、省電力型の電子機器、例えば、パー
ソナルコンピュータ、ペン入力パソコン、ノート型パソ
コン、ファックス、携帯電話、複写機、据置型テレビ、
ヘッドマウント型テレビ、液晶テレビ、ビデオ、ビデオ
カメラ、電子手帳、電卓、通信機能付き電子手帳、玩具
などに適用可能である。
The assembled battery system according to the present invention is applied to the sixth and seventh embodiments.
And 8, besides the notebook computer, electric vehicle, and wheelchair for medical care, power-saving electronic devices such as personal computers, pen-input computers, notebook computers, fax machines, mobile phones, copiers, stationary televisions,
The present invention can be applied to a head mounted television, a liquid crystal television, a video, a video camera, an electronic organizer, a calculator, an electronic organizer with a communication function, a toy, and the like.

【0126】さらに大電力・大容量の電源を必要とする
機器システム、例えば、大型電子計算機、電動工具、掃
除機、エアコン、バーチャルリアリティの機能などを持
ったゲーム機器、電動式自転車、医療介護用歩行補助
機、医療介護用移動式ベッド、エスカレータ、エレベー
タ、フォークリフト、ゴルフカート、非常用電源、ロー
ドコンディショナー、電力貯蔵システムなどの製品に搭
載することが可能であり、前記各実施例と同様な効果が
得られる。
Further, equipment systems that require a large power / capacity power supply, for example, a large-sized computer, a power tool, a vacuum cleaner, an air conditioner, a game device having a virtual reality function, an electric bicycle, a medical care use It can be installed in products such as walking aids, mobile beds for medical care, escalators, elevators, forklifts, golf carts, emergency power supplies, road conditioners, and power storage systems. Is obtained.

【0127】[0127]

【発明の効果】本発明によれば、リチウム−マンガン酸
化物からマンガン溶出を抑制したことにより、電池の容
量保持特性に優れたリチウム二次電池を得ることができ
る。
According to the present invention, a lithium secondary battery having excellent capacity retention characteristics can be obtained by suppressing the elution of manganese from the lithium-manganese oxide.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の円筒型リチウム二次電池の模式断面図
である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a cylindrical lithium secondary battery of the present invention.

【図2】本発明の角型リチウム二次電池の模式断面図で
ある。
FIG. 2 is a schematic sectional view of the prismatic lithium secondary battery of the present invention.

【図3】本発明の角型リチウム二次電池4個を組み込ん
だ電池パックの構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a battery pack incorporating four prismatic lithium secondary batteries of the present invention.

【図4】本発明の電池パックを搭載したノート型パソコ
ンの概略図である。
FIG. 4 is a schematic view of a notebook computer equipped with the battery pack of the present invention.

【図5】本発明の250Wh電池を用いた電気自動車の
模式図である。
FIG. 5 is a schematic view of an electric vehicle using a 250 Wh battery of the present invention.

【図6】本発明の250Wh電池を用いた医療介護用車
椅子の模式図である。
FIG. 6 is a schematic view of a wheelchair for medical care using a 250 Wh battery of the present invention.

【符号の説明】 1…正極、2…負極、3…ポリエチレン製セパレータ、
4…電池缶、5…正極リード、6…電池蓋、7…負極リ
ード、8…安全弁、9…ガスケット、10…注液口、1
1…正極外部端子、12…負極外部端子、13…電池パ
ック、14…制御パネル、15…単電池、16…正極外
部端子、17…負極外部端子、18…コモン端子、19
…キーボード部、20…液晶表示部、21…組電池モジ
ュール、22…電気自動車、23…通風口、24…制御
装置、25…変換機、26…モーター、27…車輪、2
8…医療介護用車椅子、29…コントローラー、30…
背もたれシート、31…足掛けシート。
[Description of Signs] 1 ... Positive electrode, 2 ... Negative electrode, 3 ... Polyethylene separator,
4 Battery can, 5 Positive electrode lead, 6 Battery cover, 7 Negative electrode lead, 8 Safety valve, 9 Gasket, 10 Liquid inlet, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... positive external terminal, 12 ... negative external terminal, 13 ... battery pack, 14 ... control panel, 15 ... unit cell, 16 ... positive external terminal, 17 ... negative external terminal, 18 ... common terminal, 19
... keyboard part, 20 ... liquid crystal display part, 21 ... assembled battery module, 22 ... electric vehicle, 23 ... vent, 24 ... control device, 25 ... converter, 26 ... motor, 27 ... wheel, 2
8 ... Medical care wheelchair, 29 ... Controller, 30 ...
Backrest seat, 31 ... footrest seat.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年7月30日[Submission date] July 30, 1999

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【請求項】 前記電解液が、エチレンオキシド、アク
リロニトリル、フッ化ビニリデン、メタクリル酸メチ
ル、ヘキサフルオロプロピレンから選ばれる高分子内に
保持されている請求項1,2または3に記載の非水電解
質二次電池。
Wherein said electrolytic solution, ethylene oxide, acrylonitrile, vinylidene fluoride, methyl methacrylate, a non-aqueous electrolyte according to claim 1, 2 or 3 is held in the polymer selected from hexafluoropropylene two Next battery.

【請求項】 リチウム、アルミニウム、スズ、ケイ
素、インジウム、ガリウム、マグネシウムより選ばれた
金属またはその合金、あるいは該金属または該合金とリ
チウムの合金からなる負極活物質の一種以上を含む請求
1〜4のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
5. A method according to claim 1, lithium, aluminum, tin, silicon, indium, gallium, selected metals or their alloys than magnesium, or one or more kinds of the negative electrode active material composed of the metal or alloy and lithium alloys 5. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of items 1 to 4 .

【請求項】 天然黒鉛,人造黒鉛,炭素繊維,気相成
長法炭素繊維,ピッチ系炭素質材料,ニードルコーク
ス,石油コークス,ポリアクリロニトリル系炭素繊維,
カーボンブラックの炭素質材料、5員環または6員環の
環式炭化水素,環式含酸素有機化合物を熱分解して合成
した非晶質炭素材料、ポリアセン,ポリパラフェニレ
ン,ポリアニリン,ポリアセチレンからなる導電性高分
子材料、SnO,GeO2,SnSiO3,SnSi0.5
1.5,SnSi0.7Al0.10.30 . 23.5,SnSi
0.5Al0.30.30.54.15と表記される14族または
15族元素の酸化物、インジウム酸化物、亜鉛酸化物、
Li3FeN2、Fe2Si3、FeSi、FeSi2、M
2Siで表されるケイ化物からなる負極活物質群より
選択された一種類以上を含む請求項1〜5のいずれかに
記載の非水電解質二次電池。
6. A natural graphite, artificial graphite, carbon fiber, vapor grown carbon fiber, pitch-based carbonaceous material, needle coke, petroleum coke, polyacrylonitrile-based carbon fiber,
A carbon black carbonaceous material, an amorphous carbon material synthesized by thermally decomposing a 5-membered or 6-membered cyclic hydrocarbon, a cyclic oxygen-containing organic compound, polyacene, polyparaphenylene, polyaniline, polyacetylene Conductive polymer material, SnO, GeO 2 , SnSiO 3 , SnSi 0.5
O 1.5, SnSi 0.7 Al 0.1 B 0.3 P 0. 2 O 3.5, SnSi
0.5 Al 0.3 B 0.3 P 0.5 O 4.15 Group 14 or Group 15 element oxide, indium oxide, zinc oxide,
Li 3 FeN 2 , Fe 2 Si 3 , FeSi, FeSi 2 , M
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 comprising one or more selected from the negative electrode active substance group consisting of silicides represented by g 2 Si.

【請求項】 請求項1〜のいずれかに記載の非水電
解質二次電池を複数個直列または/および並列に接続し
組電池としたことを特徴とする非水電解質二次電池。
7. The non-aqueous electrolyte secondary battery characterized in that the non-aqueous electrolyte secondary battery was each other in series or / and connected battery pack in parallel according to any one of claims 1-6.

【請求項】 請求項1〜のいずれかに記載の非水電
解質二次電池を一個以上搭載したことを特徴とする電気
装置。
8. The electrical device, characterized in that mounted one or more non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1-6.

【請求項】 請求項1〜のいずれかに記載の非水電
解質二次電池を複数個直列または/および並列に接続し
た組電池を搭載したことを特徴とする電気装置。
9. that a non-aqueous electrolyte secondary battery equipped with a battery pack connected each other in series or / and parallel electrical apparatus according to claim according to any of claims 1-6.

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、マンガン
溶出防止のための技術的課題に取り組んだ結果、化学組
成、結晶構造などを規定したスピネル型結晶系の一連の
リチウム−マンガン酸化物、正極導電剤の重量組成、電
解液組成を最適化することにより、マンガン溶出量を大
幅に抑制できることを発見した。すなわち、特定のリチ
ウム−マンガン酸化物と導電剤を含む正極と、エチレン
カーボネートまたはプロピレンカーボネートからなる主
溶媒と、エチルメチルカーボネートの混合溶媒に四フッ
化ホウ酸リチウムを溶解させた電解液との組み合わせに
よって、正極の熱安定性が向上し、電解液へのマンガン
の溶出反応が抑制された。
Means for Solving the Problems As a result of the present inventors working on technical problems for preventing manganese elution, a series of spinel-type lithium-manganese oxides having a defined chemical composition, crystal structure, etc. the weight composition of the positive electrode conductive agent, by optimizing the electrolyte composition was found Rukoto greatly suppressed manganese elution. That is, a specific lithium-manganese oxide and a positive electrode containing a conductive agent, a main solvent consisting of ethylene carbonate or propylene carbonate, and lithium tetrafluoroborate dissolved in a mixed solvent of ethyl methyl carbonate The combination with the electrolytic solution improved the thermal stability of the positive electrode, and suppressed the manganese elution reaction into the electrolytic solution.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0063[Correction target item name] 0063

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0063】表1に各電池の容量回復率とマンガン溶出
率をまとめて示す。容量回復率が85%以上、マンガン
溶出率が5%未満である電池は、電池B1〜B7であっ
た。しかし、エチルメチルカーボネート組成が低い電池
B8、および、Li/Mn比が0.54未満の正極を用
いた電池B10では、初期容量、マンガン溶出率、容量
回復率のいずれかで欠点がみられた。
Table 1 summarizes the capacity recovery rate and manganese elution rate of each battery. Batteries having a capacity recovery rate of 85% or more and a manganese elution rate of less than 5% were batteries B1 to B7. However, ethylmethyl carbonate composition is low battery B8, contact and, in the battery B10 Li / Mn ratio using the positive electrode of less than 0.54, the initial capacity, manganese dissolution rate, the drawback either of capacity recovery rate observed Was.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0084[Correction target item name]

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0084】酸化物M1を用いた正極、負極および厚さ
25μmのポリエチレン製セパレータを組み合わせて、
高さ65mm×直径18mmの円筒型電池を組み立て
た。この電池をB14と表わす。同様に、酸化物M2〜
M5を含有する正極、負極および厚さ25μmのポリエ
チレン製セパレータを組合せて、同一形状の円筒型電池
1を製作した。これらの電池をそれぞれB14、B1
5、B16、B17、B18と表記する。電池の本数は
各正極につき10本、総数50本とした。
Combining a positive electrode using the oxide M1, a negative electrode, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm,
A cylindrical battery having a height of 65 mm and a diameter of 18 mm was assembled. This battery is designated as B14. Similarly, oxide M2
A cylindrical battery 1 having the same shape was manufactured by combining a positive electrode, a negative electrode containing M5, and a polyethylene separator having a thickness of 25 μm. B14, B1
5, B16, B17, and B18. The number of batteries was 10 for each positive electrode, and the total number was 50.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0104[Correction target item name] 0104

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0104】表1に各電池の容量回復率とマンガン溶出
率を示す。容量回復率が85%以上、マンガン溶出率が
5%未満である電池は、本発明の電池B14〜B20で
あった。しかし、エチルメチルカーボネート組成が低い
電池B21ならびにLi/Mn比が0.54未満の正極
を用いた電池B23では、初期容量、マンガン溶出率、
容量回復率のいずれかで欠点がみられた。
Table 1 shows the capacity recovery rate and manganese elution rate of each battery. Batteries having a capacity recovery rate of 85% or more and a manganese elution rate of less than 5% were batteries B14 to B20 of the present invention. However, in the battery B23 Li / Mn ratio using the positive electrode of less than 0.54 ethyl methyl carbonate composition to the low battery B2 1 rabbi, initial capacity, manganese dissolution rate,
Disadvantages were seen in any of the capacity recovery rates.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // A61G 5/04 505 A61G 5/04 505 (72)発明者 山内 修子 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 後藤 明弘 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 安藤 寿 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 村中 廉 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // A61G 5/04 505 A61G 5/04 505 (72) Inventor Shuko Yamauchi 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Akihiro Goto 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor, Hisashi Ando 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 In Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Ren Muranaka 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture In Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムとマンガンからなるスピネル型
結晶構造のリチウムーマンガン酸化物と、導電剤を含む
正極と、負極と、エチレンカーボネートまたはプロピレ
ンカーボネートからなる主溶媒と、エチルメチルカーボ
ネートの混合液に四フッ化ホウ酸リチウムを溶解させた
電解液を含む非水電解質二次電池であり、前記正極中の
リチウム−マンガン酸化物から溶出して前記負極と電解
液に含まれるマンガン重量の和が正極中に含まれる全マ
ンガン重量の5%以下であることを特徴とする非水電解
質二次電池。
1. A mixed solution of a lithium-manganese oxide having a spinel crystal structure composed of lithium and manganese, a positive electrode containing a conductive agent, a negative electrode, a main solvent composed of ethylene carbonate or propylene carbonate, and ethyl methyl carbonate. A non-aqueous electrolyte secondary battery including an electrolytic solution in which lithium tetrafluoroborate is dissolved, wherein the sum of the weight of manganese contained in the negative electrode and the electrolytic solution eluted from the lithium-manganese oxide in the positive electrode is the positive electrode. A non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the content is 5% or less of the total weight of manganese contained therein.
【請求項2】 前記リチウム−マンガン酸化物中に含ま
れるリチウム/マンガンのモル比が0.54〜0.61で
あり、エチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネ
ートからなる主溶媒に対するエチルメチルカーボネート
の体積比が0.3〜0.7である請求項1に記載の非水電
解質二次電池。
2. The lithium / manganese oxide contained in the lithium-manganese oxide has a molar ratio of lithium / manganese of 0.54 to 0.61 and a volume ratio of ethyl methyl carbonate to a main solvent of ethylene carbonate or propylene carbonate of 0 to 0. 2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the number is from 0.3 to 0.7.
【請求項3】 前記リチウム−マンガン酸化物のa軸格
子定数が0.8210〜0.8235nmである請求項1
または2に記載の非水電解質二次電池。
3. The lithium-manganese oxide having an a-axis lattice constant of 0.8210 to 0.8235 nm.
Or the non-aqueous electrolyte secondary battery according to 2.
【請求項4】 前記リチウム−マンガン酸化物に対する
導電剤の重量組成比が5〜15%で、かつ、該導電剤の
平均粒径が30μm以下であり、リチウム−マンガン酸
化物が塗布された正極面の1cm2当たりのリチウム−
マンガン酸化物の担持量が20〜30mgである請求項
1、2または3に記載の非水電解質二次電池。
4. A positive electrode coated with a lithium-manganese oxide, wherein the weight composition ratio of the conductive agent to the lithium-manganese oxide is 5 to 15%, and the average particle size of the conductive agent is 30 μm or less. Lithium per cm 2 of surface-
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, 2 or 3, wherein the amount of manganese oxide carried is 20 to 30 mg.
【請求項5】 前記電解液が、エチレンオキシド、アク
リロニトリル、フッ化ビニリデン、メタクリル酸メチ
ル、ヘキサフルオロプロピレンから選ばれる高分子内に
保持されている請求項1〜4のいずれかに記載の非水電
解質二次電池。
5. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the electrolyte is held in a polymer selected from ethylene oxide, acrylonitrile, vinylidene fluoride, methyl methacrylate, and hexafluoropropylene. Rechargeable battery.
【請求項6】 リチウム、アルミニウム、スズ、ケイ
素、インジウム、ガリウム、マグネシウムより選ばれた
金属またはその合金、あるいは該金属または該合金とリ
チウムの合金からなる負極活物質の一種以上を含む請求
項1〜5のいずれかに記載の非水電解質二次電池。
6. A negative electrode active material comprising one or more metals selected from lithium, aluminum, tin, silicon, indium, gallium, and magnesium, or an alloy thereof, or an alloy of the metal or the alloy and lithium. 6. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 天然黒鉛,人造黒鉛,炭素繊維,気相成
長法炭素繊維,ピッチ系炭素質材料,ニードルコーク
ス,石油コークス,ポリアクリロニトリル系炭素繊維,
カーボンブラックの炭素質材料、5員環または6員環の
環式炭化水素,環式含酸素有機化合物を熱分解して合成
した非晶質炭素材料、ポリアセン,ポリパラフェニレ
ン,ポリアニリン,ポリアセチレンからなる導電性高分
子材料、SnO,GeO2,SnSiO3,SnSi0.5
1.5,SnSi0.7Al0.10.30. 23.5,SnSi
0.5Al0.30.30.54.15と表記される14族または
15族元素の酸化物、インジウム酸化物、亜鉛酸化物、
Li3FeN2、Fe2Si3、FeSi、FeSi2、M
2Siで表されるケイ化物からなる負極活物質群より
選択された一種類以上を含む請求項1〜5のいずれかに
記載の非水電解質二次電池。
7. Natural graphite, artificial graphite, carbon fiber, vapor grown carbon fiber, pitch-based carbonaceous material, needle coke, petroleum coke, polyacrylonitrile-based carbon fiber,
A carbon black carbonaceous material, an amorphous carbon material synthesized by thermally decomposing a 5-membered or 6-membered cyclic hydrocarbon, a cyclic oxygen-containing organic compound, polyacene, polyparaphenylene, polyaniline, polyacetylene Conductive polymer material, SnO, GeO 2 , SnSiO 3 , SnSi 0.5
O 1.5, SnSi 0.7 Al 0.1 B 0.3 P 0. 2 O 3.5, SnSi
0.5 Al 0.3 B 0.3 P 0.5 O 4.15 Group 14 or Group 15 element oxide, indium oxide, zinc oxide,
Li 3 FeN 2 , Fe 2 Si 3 , FeSi, FeSi 2 , M
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1 comprising one or more selected from the negative electrode active substance group consisting of silicides represented by g 2 Si.
【請求項8】 請求項1〜7のいずれかに記載の非水電
解質二次電池を複数個直列または/および並列に接続し
組電池としたことを特徴とする非水電解質二次電池。
8. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries according to claim 1 connected in series or / and in parallel to form an assembled battery.
【請求項9】 請求項1〜7のいずれかに記載の非水電
解質二次電池を一個以上搭載したことを特徴とする電気
装置。
9. An electric device comprising at least one non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1.
【請求項10】 請求項1〜7のいずれかに記載の非水
電解質二次電池を複数個直列または/および並列に接続
した組電池を搭載したことを特徴とする電気装置。
10. An electric device comprising an assembled battery in which a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries according to claim 1 are connected in series or / and in parallel.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1211747A2 (en) * 2000-12-04 2002-06-05 Shin-Kobe Electric Machinery Co. Ltd Non-aqueous electrolytic solution secondary battery
JP2012089411A (en) * 2010-10-21 2012-05-10 Nippon Zeon Co Ltd Cathode composition for lithium-ion secondary battery, cathode for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery
CN103151521A (en) * 2013-02-22 2013-06-12 中国科学院过程工程研究所 Positive electrode material of lithium ion battery and preparing method thereof
CN113661588A (en) * 2019-04-10 2021-11-16 松下知识产权经营株式会社 Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1211747A2 (en) * 2000-12-04 2002-06-05 Shin-Kobe Electric Machinery Co. Ltd Non-aqueous electrolytic solution secondary battery
EP1211747A3 (en) * 2000-12-04 2006-04-12 Shin-Kobe Electric Machinery Co. Ltd Non-aqueous electrolytic solution secondary battery
EP1650819A1 (en) * 2000-12-04 2006-04-26 Shin-Kobe Electric Machinery Co., Ltd. Non-aqueous electrolytic solution secondary battery
JP2012089411A (en) * 2010-10-21 2012-05-10 Nippon Zeon Co Ltd Cathode composition for lithium-ion secondary battery, cathode for lithium-ion secondary battery, and lithium-ion secondary battery
CN103151521A (en) * 2013-02-22 2013-06-12 中国科学院过程工程研究所 Positive electrode material of lithium ion battery and preparing method thereof
CN113661588A (en) * 2019-04-10 2021-11-16 松下知识产权经营株式会社 Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery

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