JPH1131498A - リチウムイオン２次電池用電極 - Google Patents

リチウムイオン２次電池用電極

Info

Publication number
JPH1131498A
JPH1131498A JP9185471A JP18547197A JPH1131498A JP H1131498 A JPH1131498 A JP H1131498A JP 9185471 A JP9185471 A JP 9185471A JP 18547197 A JP18547197 A JP 18547197A JP H1131498 A JPH1131498 A JP H1131498A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
active material
electrode
surface area
specific surface
porosity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9185471A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3695067B2 (ja
Inventor
Keiichi Kohama
恵一 小浜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP18547197A priority Critical patent/JP3695067B2/ja
Publication of JPH1131498A publication Critical patent/JPH1131498A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3695067B2 publication Critical patent/JP3695067B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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】 容量を大きくでき、サイクル特性を向上させ
ることができるリチウムイオン２次電池用電極を提供す
る 【解決手段】 集電箔１４上に活物質１０及び導電化材
１２及び結着剤（図示せず）からなるペーストを塗布
し、電極を形成する際に、活物質１０の比表面積として
４ｍ2／ｇ以上のものを使用し、空隙１６の割合（空隙
率）が６０〜７０％となるように調整した。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン２
次電池に使用される電極の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、カムコーダ等で使用されてい
るリチウムイオン２次電池では、電池のエネルギ密度を
大きくするため、電極単位面積当たりの活物質重量をで
きる限り大きくするようにしている。例えば、電極の空
隙率で見ると４０％以下となっているものが多い。
【０００３】また、特開平８−１１１２４０号公報に
は、電池の内部短絡の発生を防止するために、電極の空
隙率を４０％以上とする技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、電極の空隙率に関する考察はなされている
が、これとＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4等の正極活物質
の比表面積との関係については十分な考察がなされてい
なかった。
【０００５】リチウムイオン２次電池用電極は、上記活
物質に炭素粉末等の導電化材を混合して作製されるが、
正極活物質の比表面積が大きい方が活物質と導電化材と
の界面における電子の移動が容易となるので、電極抵抗
を下げることができる。しかし、正極活物質の比表面積
とリチウムイオン２次電池の充放電容量のサイクル特性
との関係を調べると、例えば空隙率が約４０％の場合、
活物質の比表面積を大きくしていくとサイクル特性が低
下するという問題があった。これは、電極の充填密度を
大きくし、空隙率を減らしていくと、空隙率中に存在し
ている電解液の量が不足して電解液と活物質界面での抵
抗が大きくなるためと考えられる。
【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、容量を大きくでき、サイクル
特性を向上させることができるリチウムイオン２次電池
用電極を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、リチウムイオン２次電池用電極であっ
て、比表面積が４ｍ2／ｇ以上の活物質より形成され、
空隙率が６０〜７０％であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【０００９】図１には、リチウムイオン２次電池で用い
られる電極の断面図が示される。図１において、電極は
活物質１０と炭素粉末等の導電化材１２とを、適当な結
着剤（図示せず）とともに混合しペースト状とした上
で、集電箔１４上に塗布して形成される。この活物質１
０としては、例えば正極の場合にはＬｉＣｏＯ2、Ｌｉ
Ｍｎ2Ｏ4等がある。図１に示されるように電極を構成す
る各粒子の間には、空隙１６が存在し、そこに電解液が
保持されている。
【００１０】リチウムイオン２次電池の充放電反応の際
には、活物質１０のリチウムイオンが電解液中に出入り
し、それと同時に電子が導電化材１２を通して移動す
る。したがって、電極内の抵抗は、空隙１６内の電解液
と活物質１０の界面におけるリチウムイオンの移動のし
やすさ、及び活物質１０と導電化材１２の界面での電子
の動きやすさに大きく依存すると考えられる。このた
め、活物質１０の比表面積が大きい方が電極の抵抗を下
げることができる。ところが、前述したように、活物質
１０の比表面積を大きくした場合、それに対応させて空
隙１６の割合すなわち空隙率も大きくし、ここに含まれ
る電解液の量を増加させておかないと、電解液の不足か
ら電解液と活物質１０との界面での抵抗が大きくなり、
かえって電極抵抗が上昇してしまう。
【００１１】このため、本発明に係るリチウムイオン２
次電池用電極においては、活物質１０の比表面積を４ｍ
2／ｇ以上とし、同時に空隙率を６０〜７０％となるよ
うに調整した。なお、導電化材１２としては、粒径がサ
ブミクロンオーダのカーボンブラックを使用した。ま
た、活物質１０と導電化材１２を含む上記ペーストを集
電箔１４上に塗布、加熱乾燥した後にプレス工程により
プレスするが、このときの圧力を調整することにより、
空隙率を上記所定の範囲に調整した。
【００１２】以下、本発明に係るリチウムイオン２次電
池用電極の実施例を比較例とともに説明する。
【００１３】実施例１．比表面積４．５ｍ2／ｇのＬｉ
Ｍｎ2Ｏ4を活物質とし、カーボンブラックを導電化材と
して、結着剤ＰＶＤＦを５ｗｔ％溶かしたＮ−メチルピ
ロリドン（ＮＭＰ）溶液中に混入・混錬してペースト状
とした。このペーストをアルミ集電箔上に塗布した後、
加熱・乾燥した。その後、０．２ｔｏｎ／ｃｍ2、０．
３ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でそれぞれプレスし、空隙率と
して７０％と６０％の正極シートを作製した。
【００１４】実施例２．比表面積７．２ｍ2／ｇのＬｉ
Ｍｎ2Ｏ4を活物質とし、カーボンブラックを導電化材と
して、結着剤ＰＶＤＦを５ｗｔ％溶かしたＮＭＰ溶液中
に混入・混錬してペースト状とした。このペーストをア
ルミ集電箔上に塗布した後、加熱・乾燥した。その後、
０．２ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でプレスし、空隙率を６０
％に調整した正極シートを作製した。
【００１５】比較例１．比表面積４．５ｍ2／ｇのＬｉ
Ｍｎ2Ｏ4を活物質とし、カーボンブラックを導電化材と
して、結着剤ＰＶＤＦを５ｗｔ％溶かしたＮＭＰ溶液中
に混入・混錬することでペースト状とした。このペース
トをアルミ集電箔上に塗布した後、加熱・乾燥した。そ
の後、０．１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でプレスし、空隙率
を７５％に調整した正極シートを作製した。
【００１６】比較例２．比較例１と同様にして作製した
正極を、０．５ｔｏｎ／ｃｍ2、１ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力
でそれぞれプレスし、空隙率５０％、及び４０％の正極
シートを作製した。
【００１７】比較例３．活物質として、比表面積１．０
ｃｍ2／ｇ及び３．６ｃｍ2／ｇのものを用い、比較例１
と同様にアルミ集電箔上にペーストを塗布した後、加熱
・乾燥し、プレス圧力を調整して空隙率を６０％とした
正極シートを作製した。
【００１８】以上のようにして作製した各電極の充放電
容量を、３極式の定電流充放電で測定した。３極を構成
する対極及び参照極は、リチウム金属を使用した。ま
た、電解液は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチ
ルカーボネート（ＤＥＣ）を体積比２：８で混合した溶
媒１ｋｇに１ｍｏｌの過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌ
Ｏ4）を溶解させたものを用いた。このような電極を
３．５〜４．５Ｖの間で駆動させ、充放電容量の測定を
行った。
【００１９】図２には、空隙率６０％の場合の活物質の
比表面積と初期の放電容量との関係が示される。この測
定には、上述した実施例１、２及び比較例３の正極シー
トを使用した。図２からわかるように、活物質の比表面
積が大きくなるにしたがって、放電容量が大きくなるこ
とがわかる。また、図２には、電極の抵抗と活物質の比
表面積との関係も示されている。電極抵抗は、比表面積
の増加とともに低下している。
【００２０】図３には、空隙率６０％の場合の活物質の
比表面積と充放電サイクル特性との関係及び比表面積と
電極抵抗との関係が示される。この測定にも、上述した
実施例１、２及び比較例３の正極シートを使用した。図
３からわかるように、比表面積が大きくなるほど、１サ
イクル当たりの容量低下率が小さくなることがわかる。
すなわち、比表面積が大きいほどサイクル特性が向上し
ていることがわかる。
【００２１】このように、電極の比表面積が大きくなる
ほど、特に４ｍ2／ｇ以上の場合に、電極の初期容量及
びサイクル特性が向上している。これは、図２、３に示
されるように、電極の比表面積が大きいほどリチウムイ
オンが動きやすく、電極の内部抵抗が小さくなるためで
あると考えられる。
【００２２】次に、比表面積を一定値（４．５ｍ2／
ｇ）に固定し、空隙率を変えた場合の充放電サイクル特
性が図４に示される。この測定には、前述した実施例１
及び比較例１、２の正極シートを使用した。図４からわ
かるように、空隙率が６０〜７０％の場合に、１サイク
ル当たりの容量低下率が最も低くなることがわかった。
これは、電極の抵抗が活物質と電解液との界面及び活物
質と導電化材との界面の抵抗で決まるので、空隙率が小
さく、よく詰まっているほど活物質と導電化材との界面
抵抗は小さくなるが、活物質と電解液の界面抵抗は電解
液量に依存しており、活物質の比表面積に対応した電解
液量が確保されない場合には、その抵抗が上昇してしま
うからである。以上より、活物質と電解液との界面抵抗
及び活物質と導電化材との界面抵抗がバランスした空隙
率６０〜７０％で電極抵抗が最も小さくなり、このため
サイクル特性も向上していると考えられる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
活物質の比表面積を大きくし、この比表面積に対応した
値に空隙率を調整することより、容量を大きくでき、か
つサイクル特性を向上させることができるリチウムイオ
ン２次電池用電極を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 リチウムイオン２次電池用電極の断面図であ
る。
【図２】 空隙率が６０％の場合の比表面積と容量との
関係を示す図である。
【図３】 空隙率が６０％の場合の比表面積とサイクル
特性との関係を示す図である。
【図４】 空隙率とサイクル特性との関係を示す図であ
る。
【符号の説明】
１０ 活物質、１２ 導電化材、１４ 集電箔、１６
空隙。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 比表面積が４ｍ2／ｇ以上の活物質より
    形成され、空隙率が６０〜７０％であることを特徴とす
    るリチウムイオン２次電池用電極。
JP18547197A 1997-07-10 1997-07-10 リチウムイオン２次電池用電極 Expired - Fee Related JP3695067B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18547197A JP3695067B2 (ja) 1997-07-10 1997-07-10 リチウムイオン２次電池用電極

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18547197A JP3695067B2 (ja) 1997-07-10 1997-07-10 リチウムイオン２次電池用電極

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1131498A true JPH1131498A (ja) 1999-02-02
JP3695067B2 JP3695067B2 (ja) 2005-09-14

Family

ID=16171358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP18547197A Expired - Fee Related JP3695067B2 (ja) 1997-07-10 1997-07-10 リチウムイオン２次電池用電極

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3695067B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1184918A2 (en) * 2000-08-28 2002-03-06 Nissan Motor Co., Ltd. Rechargeable lithium ion battery
JP2002151055A (ja) * 2000-08-28 2002-05-24 Nissan Motor Co Ltd リチウムイオン二次電池
JP2006261041A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Nissan Motor Co Ltd 非水電解質電池および非水電解質電池用電極の製造方法
JP2012238606A (ja) * 2012-08-02 2012-12-06 Nissan Motor Co Ltd 非水電解質電池

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1184918A2 (en) * 2000-08-28 2002-03-06 Nissan Motor Co., Ltd. Rechargeable lithium ion battery
JP2002151055A (ja) * 2000-08-28 2002-05-24 Nissan Motor Co Ltd リチウムイオン二次電池
US7138208B2 (en) 2000-08-28 2006-11-21 Nissan Motor Co., Ltd. Rechargeable lithium ion battery
EP1184918A3 (en) * 2000-08-28 2007-04-04 Nissan Motor Co., Ltd. Rechargeable lithium ion battery
JP4626105B2 (ja) * 2000-08-28 2011-02-02 日産自動車株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2006261041A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Nissan Motor Co Ltd 非水電解質電池および非水電解質電池用電極の製造方法
JP2012238606A (ja) * 2012-08-02 2012-12-06 Nissan Motor Co Ltd 非水電解質電池

Also Published As

Publication number Publication date
JP3695067B2 (ja) 2005-09-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4502311B2 (ja) リチウム二次電池の製造方法
JP2971451B1 (ja) リチウム二次電池
JPWO2004095613A1 (ja) リチウムイオン二次電池電極用バインダー
JP3917754B2 (ja) リチウム電池
JP4984422B2 (ja) 二次電池用電極の製造方法
US20110236748A1 (en) Current collector for non-aqueous electrolyte secondary battery, electrode, non-aqueous electrolyte secondary battery, and method for producing the same
JP2000090982A (ja) 非水電解質二次電池
JPH11121012A (ja) 非水電解質電池
JP3579280B2 (ja) 非水電解液二次電池用負極およびこの負極を備えた非水電解液二次電池
JP4016464B2 (ja) ゲル電解質二次電池
JPH11111334A (ja) 非水二次電池
JP2001307735A (ja) リチウム二次電池
JP4780361B2 (ja) リチウム二次電池
JPH11288718A (ja) 非水溶媒二次電池
JP3981866B2 (ja) リチウム電池用正極の製造方法およびリチウム電池用正極
JPH1131498A (ja) リチウムイオン２次電池用電極
JPH09306546A (ja) 非水電解質二次電池用正極板及び非水電解質二次電池
JP2001250553A (ja) リチウム二次電池
JP4069988B2 (ja) リチウムイオン二次電池
JP2004296305A (ja) リチウムイオン２次電池
JP3407507B2 (ja) ポリマー電解質・リチウム電池
JPH11238500A (ja) 捲回式円筒形電池
JP2001015168A (ja) リチウム二次電池
JP2006344395A (ja) リチウム二次電池用正極及びその利用と製造
KR100571457B1 (ko) 가역 용량 확대를 위한 리튬 이온 전지의 부극 활물질 및그의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040401

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050118

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050318

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20050318

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050607

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050620

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080708

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090708

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090708

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100708

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110708

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110708

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120708

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130708

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees