JPH11312521A - 非水電解質電池用正極活物質材料および非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池用正極活物質材料および非水電解質電池Info
- Publication number
- JPH11312521A JPH11312521A JP10134485A JP13448598A JPH11312521A JP H11312521 A JPH11312521 A JP H11312521A JP 10134485 A JP10134485 A JP 10134485A JP 13448598 A JP13448598 A JP 13448598A JP H11312521 A JPH11312521 A JP H11312521A
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- Japan
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- active material
- positive electrode
- battery
- electrode active
- electrolyte battery
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造が容易で、低コスト化の可能な正極活物
質材料を提供する。 【解決手段】 化学式Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦２、Ｍ
はＮｉ，ＣｏおよびＭｎの中から選択される１種以上の
金属元素）で表される金属硫酸塩を正極活物質材料とす
る。その結晶状態は、アモルファスであるのが好まし
く、このような状態にすることで充放電過程において結
晶構造にかかるストレスを低減させることができ、より
均一な充放電反応を起こすことができる。
質材料を提供する。 【解決手段】 化学式Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦２、Ｍ
はＮｉ，ＣｏおよびＭｎの中から選択される１種以上の
金属元素）で表される金属硫酸塩を正極活物質材料とす
る。その結晶状態は、アモルファスであるのが好まし
く、このような状態にすることで充放電過程において結
晶構造にかかるストレスを低減させることができ、より
均一な充放電反応を起こすことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低コスト化かつ高容
量化可能な非水電解質電池用正極活物質材料およびこれ
を用いた水電解質電池に関する。
量化可能な非水電解質電池用正極活物質材料およびこれ
を用いた水電解質電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ポータブル電子機器の発達にとも
ない、高性能電池の開発が望まれている。負極に炭素材
料を、正極に層状構造を有する複合酸化物であるコバル
ト酸リチウムを用いたリチウムイオン電池は、作動電圧
が高く、エネルギー密度が高い非水電解質電池として実
用化されている。しかし、コバルト酸リチウムは資源的
に乏しくかつ高価なため、その代替物質としてリチウム
含有マンガン複合酸化物あるいはニッケル酸リチウムが
提案されている。しかし、それらの活物質にしても、そ
の合成方法として、金属塩どうしを混合したのち高温に
て固相焼成をおこなうものがほとんどであり、設備面や
製造手順の煩雑さから、安価な原材料を用いることによ
るコストダウンの効果を十分に得ることができていない
のが実状である。
ない、高性能電池の開発が望まれている。負極に炭素材
料を、正極に層状構造を有する複合酸化物であるコバル
ト酸リチウムを用いたリチウムイオン電池は、作動電圧
が高く、エネルギー密度が高い非水電解質電池として実
用化されている。しかし、コバルト酸リチウムは資源的
に乏しくかつ高価なため、その代替物質としてリチウム
含有マンガン複合酸化物あるいはニッケル酸リチウムが
提案されている。しかし、それらの活物質にしても、そ
の合成方法として、金属塩どうしを混合したのち高温に
て固相焼成をおこなうものがほとんどであり、設備面や
製造手順の煩雑さから、安価な原材料を用いることによ
るコストダウンの効果を十分に得ることができていない
のが実状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】以上に鑑み、本発明
は、製造が簡単で、製造コストを低減して安価な活物質
の提供を可能にすることのできる新規な活物質材料とこ
れを用いた電池を提供することを目的とする。
は、製造が簡単で、製造コストを低減して安価な活物質
の提供を可能にすることのできる新規な活物質材料とこ
れを用いた電池を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質電池
用正極活物質材料は、化学式Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦
２、ＭはＮｉ，ＣｏおよびＭｎの中から選択される１種
以上の金属元素）で表される化合物であることを特徴と
する。
用正極活物質材料は、化学式Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦
２、ＭはＮｉ，ＣｏおよびＭｎの中から選択される１種
以上の金属元素）で表される化合物であることを特徴と
する。
【０００５】また、本発明の非水電解質電池は、化学式
Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦２、ＭはＮｉ，ＣｏおよびＭ
ｎの中から選択される１種以上の金属元素）で表される
化合物を正極活物質として備えることを特徴とする。
Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦２、ＭはＮｉ，ＣｏおよびＭ
ｎの中から選択される１種以上の金属元素）で表される
化合物を正極活物質として備えることを特徴とする。
【０００６】上記化合物の結晶状態は、例えば、単結
晶、多結晶、アモルファス等種々の状態を取りうるが、
好ましくは、アモルファスとなっているのが好ましい。
そして、アモルファスとすることによって、充放電時
に、より均一な電位挙動を示すようになる。
晶、多結晶、アモルファス等種々の状態を取りうるが、
好ましくは、アモルファスとなっているのが好ましい。
そして、アモルファスとすることによって、充放電時
に、より均一な電位挙動を示すようになる。
【０００７】また、上記化合物は、水和物あるいは無水
物のいずれであっても良い。
物のいずれであっても良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の非水電解質電池用正極活
物質材料は、化学式Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦２、Ｍは
Ｎｉ，ＣｏおよびＭｎの中から選択される１種以上の金
属元素）で表される化合物であることを特徴とし、この
正極活物質材料が単独で、または、他の活物質材料と混
合されて正極活物質として用いられる。
物質材料は、化学式Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦２、Ｍは
Ｎｉ，ＣｏおよびＭｎの中から選択される１種以上の金
属元素）で表される化合物であることを特徴とし、この
正極活物質材料が単独で、または、他の活物質材料と混
合されて正極活物質として用いられる。
【０００９】この材料を用いて非水電解質電池を作製す
る場合には、例えば、本発明の活物質材料粉末に導電材
を添加し、さらにこれに結着材と溶媒とを添加してペー
スト状にし、これを集電体基板に塗布後、乾燥すること
によって正極を作製し、これを負極と組み合わせること
によって作製される。
る場合には、例えば、本発明の活物質材料粉末に導電材
を添加し、さらにこれに結着材と溶媒とを添加してペー
スト状にし、これを集電体基板に塗布後、乾燥すること
によって正極を作製し、これを負極と組み合わせること
によって作製される。
【００１０】負極活物質としては、例えばリチウム非水
電解質電池の場合、金属リチウム、リチウム合金、リチ
ウムを可逆的に吸蔵・放出することが可能な層状金属化
合物やカーボン等を用いることができる。
電解質電池の場合、金属リチウム、リチウム合金、リチ
ウムを可逆的に吸蔵・放出することが可能な層状金属化
合物やカーボン等を用いることができる。
【００１１】また、非水電解質電池の電解質としては、
例えばリチウム塩を溶解した有機溶媒からなる電解液を
用いることもできるし、固体電解質を用いることもでき
る。
例えばリチウム塩を溶解した有機溶媒からなる電解液を
用いることもできるし、固体電解質を用いることもでき
る。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を好適な実施例を用いて説明す
る。
る。
【００１３】［実施例１］活物質としてのＮｉＳＯ4・
６Ｈ2Ｏと、導電材としてアセチレンブラック５ｗｔ
％、結着剤として二フッ化ポリビニリデン５ｗｔ％とｎ
−メチル−２−ピロリドール３ｗｔ％の混合液とをドラ
イルームで混合して、ペースト状にしてから集電体のア
ルミニウム網に塗布した後、８０℃で乾燥して、本実施
例の電池に用いる、２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさの正極
板を製作した。
６Ｈ2Ｏと、導電材としてアセチレンブラック５ｗｔ
％、結着剤として二フッ化ポリビニリデン５ｗｔ％とｎ
−メチル−２−ピロリドール３ｗｔ％の混合液とをドラ
イルームで混合して、ペースト状にしてから集電体のア
ルミニウム網に塗布した後、８０℃で乾燥して、本実施
例の電池に用いる、２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさの正極
板を製作した。
【００１４】上記のようにして製作した正極板１枚と対
極に同じ大きさのリチウム金属板２枚と、電解液に、１
Ｍの過塩素酸リチウムを含む、エチレンカーボネートと
ジエチルカーボネートとの混合溶媒５０ｍｌを用いて本
発明に係る実施例の電池Ａを製作した。
極に同じ大きさのリチウム金属板２枚と、電解液に、１
Ｍの過塩素酸リチウムを含む、エチレンカーボネートと
ジエチルカーボネートとの混合溶媒５０ｍｌを用いて本
発明に係る実施例の電池Ａを製作した。
【００１５】［実施例２］活物質として無水ＮｉＳＯ4
を用いた以外は、実施例１とまったく同様にして、本発
明に係る実施例の電池Ｂを作製した。
を用いた以外は、実施例１とまったく同様にして、本発
明に係る実施例の電池Ｂを作製した。
【００１６】［実施例３］活物質としてＮｉ0.5Ｃｏ0.5
ＳＯ4・６Ｈ2Ｏ を用いた以外は、実施例１とまったく
同様にして、本発明に係る実施例の電池Ｃを作製した。
ＳＯ4・６Ｈ2Ｏ を用いた以外は、実施例１とまったく
同様にして、本発明に係る実施例の電池Ｃを作製した。
【００１７】［実施例４］活物質としてＭｎ（ＳＯ4）2
を用いた以外は、実施例１とまったく同様にして、本発
明に係る実施例の電池Ｄを作製した。
を用いた以外は、実施例１とまったく同様にして、本発
明に係る実施例の電池Ｄを作製した。
【００１８】［実施例５］活物質としてアモルファス相
の無水ＮｉＳＯ4を用いた以外は、実施例１とまったく
同様にして、本発明に係る実施例の電池Ｅを作製した。
の無水ＮｉＳＯ4を用いた以外は、実施例１とまったく
同様にして、本発明に係る実施例の電池Ｅを作製した。
【００１９】［従来例１］比較のため、正極活物質とし
てＬｉＮｉＯ2を用いる以外は実施例１とまったく同様
にして、従来の電池Ｆを作製した。
てＬｉＮｉＯ2を用いる以外は実施例１とまったく同様
にして、従来の電池Ｆを作製した。
【００２０】［従来例２］比較のため、正極活物質とし
てＬｉＭｎ2Ｏ4を用いる以外は実施例１とまったく同様
にして、従来の電池Ｇを作製した。
てＬｉＭｎ2Ｏ4を用いる以外は実施例１とまったく同様
にして、従来の電池Ｇを作製した。
【００２１】［電池評価試験］これらの電池を２５℃、
０．１ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で４．２Ｖまで充電した
後、同じ電流密度で１．５Ｖまで放電をおこなった。
０．１ｍＡ／ｃｍ2の電流密度で４．２Ｖまで充電した
後、同じ電流密度で１．５Ｖまで放電をおこなった。
【００２２】本発明による正極活物質を備えた電池Ａの
１〜２サイクル目の充放電特性を図１に、同様に電池Ｂ
について図２に、電池Ｃについて図３に、電池Ｄについ
て図４に、電池Ｅについて図５に示す。また、従来電池
ＦおよびＧの１サイクル目の充放電特性を、それぞれ図
６および図７に示す。
１〜２サイクル目の充放電特性を図１に、同様に電池Ｂ
について図２に、電池Ｃについて図３に、電池Ｄについ
て図４に、電池Ｅについて図５に示す。また、従来電池
ＦおよびＧの１サイクル目の充放電特性を、それぞれ図
６および図７に示す。
【００２３】［評価結果］図１〜図５において、１サイ
クル目の充電時にはほとんど充電がなされていない。一
方、それにつづく１サイクル目の放電時には、電池Ａ〜
Ｃおよび電池Ｅは非常に平坦なプラトーをもって、３０
０ｍＡｈ／ｇ以上もの高容量を示した。電池Ｄにおいて
も、１５０ｍＡｈ／ｇ以上と、図７における従来電池Ｇ
よりも高容量を示した。そして、２サイクル目において
は、電池Ａ〜Ｅいずれの場合においても、充電電気量お
よび放電容量は１５０〜２００ｍＡｈ／ｇを示してい
る。これは、現在実用化されているリチウムイオン電池
で主に用いられているコバルト酸リチウムの性能を上回
り、従来の電池Ｆに用いた、高容量の活物質とされるニ
ッケル酸リチウムとほぼ同等の性能であるといえる。そ
の後は、いずれの電池も、再充電が可能であった。した
がって、これらで用いた活物質は、１サイクル目の放電
過程を経て、再充電可能な相へと変化するものと考えら
れる。
クル目の充電時にはほとんど充電がなされていない。一
方、それにつづく１サイクル目の放電時には、電池Ａ〜
Ｃおよび電池Ｅは非常に平坦なプラトーをもって、３０
０ｍＡｈ／ｇ以上もの高容量を示した。電池Ｄにおいて
も、１５０ｍＡｈ／ｇ以上と、図７における従来電池Ｇ
よりも高容量を示した。そして、２サイクル目において
は、電池Ａ〜Ｅいずれの場合においても、充電電気量お
よび放電容量は１５０〜２００ｍＡｈ／ｇを示してい
る。これは、現在実用化されているリチウムイオン電池
で主に用いられているコバルト酸リチウムの性能を上回
り、従来の電池Ｆに用いた、高容量の活物質とされるニ
ッケル酸リチウムとほぼ同等の性能であるといえる。そ
の後は、いずれの電池も、再充電が可能であった。した
がって、これらで用いた活物質は、１サイクル目の放電
過程を経て、再充電可能な相へと変化するものと考えら
れる。
【００２４】電池Ｂと電池Ｅとを比較すると、それらの
充放電時における電位変化は、電池Ｅの方がより滑らか
である。これは、活物質をアモルファス化することによ
って、充放電過程において結晶構造にかかるストレスを
低減させることができ、より均一な充放電反応を起こす
ことができたものと考えられる。また、この構造安定化
の作用によって、寿命性能の向上も期待できる。
充放電時における電位変化は、電池Ｅの方がより滑らか
である。これは、活物質をアモルファス化することによ
って、充放電過程において結晶構造にかかるストレスを
低減させることができ、より均一な充放電反応を起こす
ことができたものと考えられる。また、この構造安定化
の作用によって、寿命性能の向上も期待できる。
【００２５】
【発明の効果】本発明は、ある種の金属硫酸塩が正極活
物質として大きな容量を有することを見出すことによっ
て成されたものであり、金属硫酸塩が安価で入手が容易
な材料であるために、本発明によれば、安価で高性能を
有する非水電解質電池用正極活物質材料が提供される。
また、これを正極活物質として用いれば、高容量で安価
な非水電解質電池の製造が可能となる。
物質として大きな容量を有することを見出すことによっ
て成されたものであり、金属硫酸塩が安価で入手が容易
な材料であるために、本発明によれば、安価で高性能を
有する非水電解質電池用正極活物質材料が提供される。
また、これを正極活物質として用いれば、高容量で安価
な非水電解質電池の製造が可能となる。
【図１】 電池Ａの１〜２サイクル目の充放電特性を示
した図である。
した図である。
【図２】 電池Ｂの１〜２サイクル目の充放電特性を示
した図である。
した図である。
【図３】 電池Ｃの１〜２サイクル目の充放電特性を示
した図である。
した図である。
【図４】 電池Ｄの１〜２サイクル目の充放電特性を示
した図である。
した図である。
【図５】 電池Ｅの１〜２サイクル目の充放電特性を示
した図である。
した図である。
【図６】 電池Ｆの１サイクル目の充放電特性を示した
図である。
図である。
【図７】 電池Ｇの１サイクル目の充放電特性を示した
図である。
図である。
Claims (3)
- 【請求項１】 化学式Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦２、Ｍ
はＮｉ，ＣｏおよびＭｎの中から選択される１種以上の
金属元素）で表される化合物であることを特徴とする非
水電解質電池用正極活物質材料。 - 【請求項２】 化学式Ｍ（ＳＯ4）ｎ（１≦ｎ≦２、Ｍ
はＮｉ，ＣｏおよびＭｎの中から選択される１種以上の
金属元素）で表される化合物を正極活物質として備える
ことを特徴とする非水電解質電池 - 【請求項３】 上記正極活物質の結晶状態がアモルファ
スであることを特徴とする請求項２記載の非水電解質電
池
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10134485A JPH11312521A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 非水電解質電池用正極活物質材料および非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10134485A JPH11312521A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 非水電解質電池用正極活物質材料および非水電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11312521A true JPH11312521A (ja) | 1999-11-09 |
Family
ID=15129439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10134485A Pending JPH11312521A (ja) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | 非水電解質電池用正極活物質材料および非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11312521A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100424646B1 (ko) * | 2001-06-14 | 2004-03-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전지용 활물질 및 그 제조방법 |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP10134485A patent/JPH11312521A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100424646B1 (ko) * | 2001-06-14 | 2004-03-31 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전지용 활물질 및 그 제조방법 |
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