JPH1145718A - 非水電解質電池用電極 - Google Patents
非水電解質電池用電極Info
- Publication number
- JPH1145718A JPH1145718A JP10161508A JP16150898A JPH1145718A JP H1145718 A JPH1145718 A JP H1145718A JP 10161508 A JP10161508 A JP 10161508A JP 16150898 A JP16150898 A JP 16150898A JP H1145718 A JPH1145718 A JP H1145718A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- composite oxide
- electrode
- lithium composite
- particle size
- lithium
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 55
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000004438 BET method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 54
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 53
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- 239000011149 active material Substances 0.000 claims description 25
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 12
- 150000002642 lithium compounds Chemical class 0.000 abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 229910014241 Mz O2 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 34
- -1 basic metal salt Chemical class 0.000 description 17
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 14
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 12
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052728 basic metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 150000002641 lithium Chemical class 0.000 description 5
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 4
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 4
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910015915 LiNi0.8Co0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 3
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N Ammonium bicarbonate Chemical compound [NH4+].OC([O-])=O ATRRKUHOCOJYRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N chlorobenzene Chemical compound ClC1=CC=CC=C1 MVPPADPHJFYWMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 1,4-Dioxane Chemical compound C1COCCO1 RYHBNJHYFVUHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTTPXKJBFFKCEK-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-4-heptanone Chemical compound CC(C)CC(=O)CC(C)C PTTPXKJBFFKCEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910000013 Ammonium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910018871 CoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002943 EPDM rubber Polymers 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002153 Hydroxypropyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 229920007479 Kynar® 741 Polymers 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008163 Li1+x Mn2-x O4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N [Co].[Ni].[Li] Chemical compound [Co].[Ni].[Li] PFYQFCKUASLJLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 235000012538 ammonium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 1
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003818 basic metals Chemical group 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 235000019241 carbon black Nutrition 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002134 carbon nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000003660 carbonate based solvent Substances 0.000 description 1
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000006231 channel black Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N cobalt lithium Chemical compound [Li].[Co] CKFRRHLHAJZIIN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 229920005994 diacetyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 229920000840 ethylene tetrafluoroethylene copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000006232 furnace black Substances 0.000 description 1
- 150000008282 halocarbons Chemical class 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001863 hydroxypropyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010977 hydroxypropyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000003273 ketjen black Substances 0.000 description 1
- 238000007759 kiss coating Methods 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N lithium nickel Chemical compound [Li].[Ni] RSNHXDVSISOZOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 1
- 150000002816 nickel compounds Chemical class 0.000 description 1
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 235000019422 polyvinyl alcohol Nutrition 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 1
- 239000011163 secondary particle Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920005608 sulfonated EPDM Polymers 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006234 thermal black Substances 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G45/00—Compounds of manganese
- C01G45/12—Manganates manganites or permanganates
- C01G45/1221—Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof
- C01G45/1242—Manganates or manganites with a manganese oxidation state of Mn(III), Mn(IV) or mixtures thereof of the type [Mn2O4]-, e.g. LiMn2O4, Li[MxMn2-x]O4
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G51/00—Compounds of cobalt
- C01G51/40—Cobaltates
- C01G51/42—Cobaltates containing alkali metals, e.g. LiCoO2
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G53/00—Compounds of nickel
- C01G53/40—Nickelates
- C01G53/42—Nickelates containing alkali metals, e.g. LiNiO2
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/12—Surface area
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/40—Electric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
- H01M4/1391—Processes of manufacture of electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/109—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池に高容量を付与できると共にハイレート
特性に優れた非水電解質電池用電極を提供する。 【解決手段】 リチウム複合酸化物のBET法による比
表面積Sa、粒径r、粒度分布f(r)、密度dとし
て、Scを下記式(I)によって求められる値と定義し
たときに、1.5≦Sa/Sc≦10を満たすリチウム
複合酸化物を活物質として用いる。 【数1】
特性に優れた非水電解質電池用電極を提供する。 【解決手段】 リチウム複合酸化物のBET法による比
表面積Sa、粒径r、粒度分布f(r)、密度dとし
て、Scを下記式(I)によって求められる値と定義し
たときに、1.5≦Sa/Sc≦10を満たすリチウム
複合酸化物を活物質として用いる。 【数1】
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質電池用
電極に関し、より詳しくは、リチウム複合酸化物が活物
質として用いられ、電池に高容量を付与できると共にハ
イレート特性に優れた非水電解質電池用電極に関する。
電極に関し、より詳しくは、リチウム複合酸化物が活物
質として用いられ、電池に高容量を付与できると共にハ
イレート特性に優れた非水電解質電池用電極に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の電子分野の発展はめざましく、ビ
デオカメラ、液晶カメラ、携帯電話、ラップトップコン
ピューター、ワープロ等の各種機器が開発されている。
それに対応して、これら電子機器の電源に使用される電
池においては、小型化、軽量化、高エネルギー密度化へ
の要求が高まっている。
デオカメラ、液晶カメラ、携帯電話、ラップトップコン
ピューター、ワープロ等の各種機器が開発されている。
それに対応して、これら電子機器の電源に使用される電
池においては、小型化、軽量化、高エネルギー密度化へ
の要求が高まっている。
【0003】従来、これらの電子機器には鉛電池やニッ
ケルカドミウム電池が使用されていたが、これらの電池
は小型化、軽量化、高エネルギー密度化の要求に対して
十分に応えることができない。
ケルカドミウム電池が使用されていたが、これらの電池
は小型化、軽量化、高エネルギー密度化の要求に対して
十分に応えることができない。
【0004】そこで、非水溶媒にリチウム塩を溶解させ
た非水電解液を用いる、非水電解液電池が提案されてい
る。この非水電解液電池としては、リチウムやリチウム
合金もしくはリチウムイオンをドープ、脱ドープするこ
とが可能な炭素材料を負極材料として用い、リチウムコ
バルト複合酸化物を正極材料として用いたものがすでに
実用化されている。
た非水電解液を用いる、非水電解液電池が提案されてい
る。この非水電解液電池としては、リチウムやリチウム
合金もしくはリチウムイオンをドープ、脱ドープするこ
とが可能な炭素材料を負極材料として用い、リチウムコ
バルト複合酸化物を正極材料として用いたものがすでに
実用化されている。
【0005】この種の非水電解液電池は、作動電圧が3
〜4Vと高いため、高エネルギー密度化が可能であり、
自己放電も少なく、サイクル特性にも優れているという
利点を有している。
〜4Vと高いため、高エネルギー密度化が可能であり、
自己放電も少なく、サイクル特性にも優れているという
利点を有している。
【0006】また、この非水電解液電池では、さらなる
小型化、軽量化、高エネルギー密度化を実現するため
に、活物質等の研究開発が盛んになされている。正極活
物質としては、リチウムニッケル複合酸化物やリチウム
ニッケルコバルト複合酸化物のようなNiを含有するリ
チウム複合酸化物も提案されている。
小型化、軽量化、高エネルギー密度化を実現するため
に、活物質等の研究開発が盛んになされている。正極活
物質としては、リチウムニッケル複合酸化物やリチウム
ニッケルコバルト複合酸化物のようなNiを含有するリ
チウム複合酸化物も提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、本発明者ら
がリチウム複合酸化物の特性を検討したところ、粒子の
粒度分布とBET比表面積によっては、リチウム複合酸
化物を電極として用いた電池のハイレート特性やサイク
ル特性に差があることが分かった。ノート型パソコンで
リチウムイオン二次電池がよく使われているが、パソコ
ンのハードディスクでは瞬間的ではあるが大電流を必要
とする場面があり、この点でハイレート特性に優れた電
池が要求されている。
がリチウム複合酸化物の特性を検討したところ、粒子の
粒度分布とBET比表面積によっては、リチウム複合酸
化物を電極として用いた電池のハイレート特性やサイク
ル特性に差があることが分かった。ノート型パソコンで
リチウムイオン二次電池がよく使われているが、パソコ
ンのハードディスクでは瞬間的ではあるが大電流を必要
とする場面があり、この点でハイレート特性に優れた電
池が要求されている。
【0008】そこで、本発明の目的は、上記従来技術の
問題点を解決し、電池に高容量を付与できると共にハイ
レート特性に優れた非水電解質電池用電極を提供するこ
とにある。
問題点を解決し、電池に高容量を付与できると共にハイ
レート特性に優れた非水電解質電池用電極を提供するこ
とにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究し
た結果、特定のBET法による比表面積を有するリチウ
ム複合酸化物を電極活物質として用いることによって、
上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成し
た。
た結果、特定のBET法による比表面積を有するリチウ
ム複合酸化物を電極活物質として用いることによって、
上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成し
た。
【0010】すなわち、本発明は、活物質としてリチウ
ム複合酸化物を含む非水電解質電池用電極において、前
記リチウム複合酸化物のBET法による比表面積をS
a、前記リチウム複合酸化物の粒径をr、前記リチウム
複合酸化物の粒度分布をf(r)、前記リチウム複合酸
化物の密度をdとして、Scを下記式(I)によって求
められる値と定義したときに、前記リチウム複合酸化物
は、 1.5≦Sa/Sc≦10 を満たすものであることを特徴とする、非水電解質電池
用電極である。
ム複合酸化物を含む非水電解質電池用電極において、前
記リチウム複合酸化物のBET法による比表面積をS
a、前記リチウム複合酸化物の粒径をr、前記リチウム
複合酸化物の粒度分布をf(r)、前記リチウム複合酸
化物の密度をdとして、Scを下記式(I)によって求
められる値と定義したときに、前記リチウム複合酸化物
は、 1.5≦Sa/Sc≦10 を満たすものであることを特徴とする、非水電解質電池
用電極である。
【0011】
【数2】
【0012】本発明において、リチウム複合酸化物が、 2≦Sa/Sc≦8 を満たすものであることが好ましい。
【0013】また、本発明において、リチウム複合酸化
物が、Lix Niy Mz O2 (ここで、xは0.8<x
<1.5、y+zは0.8<y+z<1.2、zは0≦
z<0.35である。Mは、Co、Mg、Ca、Sr、
Al、Mn及びFeから選ばれる少なくとも1種の元素
を表す。)であることが好ましい。
物が、Lix Niy Mz O2 (ここで、xは0.8<x
<1.5、y+zは0.8<y+z<1.2、zは0≦
z<0.35である。Mは、Co、Mg、Ca、Sr、
Al、Mn及びFeから選ばれる少なくとも1種の元素
を表す。)であることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳しく説明
する。本発明において活物質として、リチウム複合酸化
物を用いる。リチウム複合酸化物としては、例えば、L
ix CoO2 (0<x≦1.0)、リチウムLix Ni
O2 (0<x≦1.0)、Li1+x Mn2-x O4 (0≦
x≦1/3)、Li(M,Mn)2 O4 (M=Cr,C
o,Al,B)などが挙げられる。
する。本発明において活物質として、リチウム複合酸化
物を用いる。リチウム複合酸化物としては、例えば、L
ix CoO2 (0<x≦1.0)、リチウムLix Ni
O2 (0<x≦1.0)、Li1+x Mn2-x O4 (0≦
x≦1/3)、Li(M,Mn)2 O4 (M=Cr,C
o,Al,B)などが挙げられる。
【0015】本発明においては、リチウム複合酸化物
が、Lix Niy Mz O2 (ここで、xは0.8<x<
1.5、y+zは0.8<y+z<1.2、zは0≦z
<0.35である。Mは、Co、Mg、Ca、Sr、A
l、Mn及びFeから選ばれる少なくとも1種の元素を
表す。)であることが、高容量、安価である点からとり
わけ好適である。この場合に、金属MはCoがより好ま
しく、2種類以上の金属でもよい。
が、Lix Niy Mz O2 (ここで、xは0.8<x<
1.5、y+zは0.8<y+z<1.2、zは0≦z
<0.35である。Mは、Co、Mg、Ca、Sr、A
l、Mn及びFeから選ばれる少なくとも1種の元素を
表す。)であることが、高容量、安価である点からとり
わけ好適である。この場合に、金属MはCoがより好ま
しく、2種類以上の金属でもよい。
【0016】このようなリチウム複合酸化物の製造方法
としては、例えば、LiMetal3+O2 (ここで、Metal
はNiを主体として、Co、Mg、Ca、Sr、Al、
Mn及びFeから選ばれる少なくとも1種の元素を含
む)焼成時に揮散する陰イオンをそれぞれ含むアルカリ
性水溶性リチウム化合物と塩基性金属塩とを水媒体中で
反応させてスラリーを得て、得られたスラリーを乾燥し
た後、焼成する方法を例示することができる。
としては、例えば、LiMetal3+O2 (ここで、Metal
はNiを主体として、Co、Mg、Ca、Sr、Al、
Mn及びFeから選ばれる少なくとも1種の元素を含
む)焼成時に揮散する陰イオンをそれぞれ含むアルカリ
性水溶性リチウム化合物と塩基性金属塩とを水媒体中で
反応させてスラリーを得て、得られたスラリーを乾燥し
た後、焼成する方法を例示することができる。
【0017】塩基性金属塩は、Metal2+(OH)
2-nk(An-)k ・mH2 Oで表されるものである。ここ
で、Metal2+には、Niを主体として、場合によっては
Co、Mg、Ca、Sr、Al、Mn及びFeから選ば
れる少なくとも1種の元素を含む。An-は、硝酸イオ
ン、塩素イオン、臭素イオン、酢酸イオン、炭酸イオン
等のn価(n=1〜3)のアニオンを表わす。また、k
は、0.03≦k≦0.3、mは、0≦m<2である。
2-nk(An-)k ・mH2 Oで表されるものである。ここ
で、Metal2+には、Niを主体として、場合によっては
Co、Mg、Ca、Sr、Al、Mn及びFeから選ば
れる少なくとも1種の元素を含む。An-は、硝酸イオ
ン、塩素イオン、臭素イオン、酢酸イオン、炭酸イオン
等のn価(n=1〜3)のアニオンを表わす。また、k
は、0.03≦k≦0.3、mは、0≦m<2である。
【0018】この式で示される塩基性金属塩は、Metal
2+の水溶液に、Metal2+に対して、約0.7〜0.95
当量、好ましくは約0.8〜0.95当量のアルカリを
約80℃以下の反応条件下で加えて反応させた後、40
℃〜70℃で0.1〜10時間熟成し、水洗により副生
物を取り除くことにより製造することができる。ここで
用いるアルカリとしては、水酸化ナトリウム等の水酸化
アルカリ金属、水酸化カルシウム等の水酸化アルカリ土
類金属、アミン類等が挙げられる。
2+の水溶液に、Metal2+に対して、約0.7〜0.95
当量、好ましくは約0.8〜0.95当量のアルカリを
約80℃以下の反応条件下で加えて反応させた後、40
℃〜70℃で0.1〜10時間熟成し、水洗により副生
物を取り除くことにより製造することができる。ここで
用いるアルカリとしては、水酸化ナトリウム等の水酸化
アルカリ金属、水酸化カルシウム等の水酸化アルカリ土
類金属、アミン類等が挙げられる。
【0019】この式で示される化合物より選択される塩
基性金属塩と、水酸化リチウム、炭酸リチウム又はこれ
らの水和物などの中から選択される1種または複数のリ
チウム化合物とを水中で、反応液の濃度としては5〜2
5重量%の範囲で、また反応温度は室温〜100℃の範
囲で反応を行いスラリーを得る。そして、組成物の形状
の均一性を向上させるために噴霧乾燥を行う。
基性金属塩と、水酸化リチウム、炭酸リチウム又はこれ
らの水和物などの中から選択される1種または複数のリ
チウム化合物とを水中で、反応液の濃度としては5〜2
5重量%の範囲で、また反応温度は室温〜100℃の範
囲で反応を行いスラリーを得る。そして、組成物の形状
の均一性を向上させるために噴霧乾燥を行う。
【0020】この乾燥物を空気や酸素あるいはオゾン等
を含む酸化力を有したガス雰囲気下で、約700〜10
00℃の温度領域で、約0.1〜20時間加熱処理して
焼成することにより、リチウム複合酸化物を得ることが
できる。
を含む酸化力を有したガス雰囲気下で、約700〜10
00℃の温度領域で、約0.1〜20時間加熱処理して
焼成することにより、リチウム複合酸化物を得ることが
できる。
【0021】本発明に使用されるリチウム複合酸化物の
別の製造方法として、水溶性金属化合物から得られる塩
基性炭酸金属と水溶性リチウム化合物とを使用する方法
を例示することができる。
別の製造方法として、水溶性金属化合物から得られる塩
基性炭酸金属と水溶性リチウム化合物とを使用する方法
を例示することができる。
【0022】ここで用いられる水溶性金属化合物は、硝
酸塩、硫酸塩、金属塩化物等であり、この水溶性金属化
合物は、ニッケル化合物を主体として、Co、Mg、C
a、Sr、Al、Mn及びFeから選ばれる少なくとも
1種の元素が配合できるように、さらに所定量の別の水
溶性金属化合物を混合したものでよい。
酸塩、硫酸塩、金属塩化物等であり、この水溶性金属化
合物は、ニッケル化合物を主体として、Co、Mg、C
a、Sr、Al、Mn及びFeから選ばれる少なくとも
1種の元素が配合できるように、さらに所定量の別の水
溶性金属化合物を混合したものでよい。
【0023】塩基性炭酸金属は、上記水溶性金属化合物
の混合物と、炭酸アルカリ、重炭酸アルカリ、炭酸アン
モニウム及び重炭酸アンモニウムからなる群から選ばれ
る化合物とを水中で反応させて得られる沈殿物や、さら
にこの反応系に水酸化ナトリウムを存在させて反応させ
て得られる沈澱物を、濾過、乾燥することによって得ら
れる。この場合に、良好な沈殿を生成させるには、炭酸
根が若干過剰となるように使用するのが良く、沈殿の比
表面積を制御するために攪拌条件を制御することも重要
である。
の混合物と、炭酸アルカリ、重炭酸アルカリ、炭酸アン
モニウム及び重炭酸アンモニウムからなる群から選ばれ
る化合物とを水中で反応させて得られる沈殿物や、さら
にこの反応系に水酸化ナトリウムを存在させて反応させ
て得られる沈澱物を、濾過、乾燥することによって得ら
れる。この場合に、良好な沈殿を生成させるには、炭酸
根が若干過剰となるように使用するのが良く、沈殿の比
表面積を制御するために攪拌条件を制御することも重要
である。
【0024】このようにして得られた塩基性炭酸金属
に、炭酸リチウム、水酸化リチウム等の水溶性リチウム
化合物の粉末を、前記金属とLiを所望の比率で混合す
る。この混合物を、粉末のまま先ず不活性ガス又は酸素
含有ガスの存在下で、300〜500℃に加熱する。こ
の加熱により、塩基性炭酸金属の分解のみが進行し、結
晶構造中の炭酸ガスが離脱する。この加熱を炭酸ガスの
発生が実質的に終了するまで続け、塩基性炭酸金属のす
べてを多数の微細な孔を有する酸化金属に変換する。
に、炭酸リチウム、水酸化リチウム等の水溶性リチウム
化合物の粉末を、前記金属とLiを所望の比率で混合す
る。この混合物を、粉末のまま先ず不活性ガス又は酸素
含有ガスの存在下で、300〜500℃に加熱する。こ
の加熱により、塩基性炭酸金属の分解のみが進行し、結
晶構造中の炭酸ガスが離脱する。この加熱を炭酸ガスの
発生が実質的に終了するまで続け、塩基性炭酸金属のす
べてを多数の微細な孔を有する酸化金属に変換する。
【0025】炭酸ガスの発生が実質的に終了した後、さ
らに昇温すると、溶融した水溶性リチウム化合物が酸化
金属の微細孔中に侵入し、両者が極めて密接な接触状態
になる。ここで酸素ガス又は酸素富化空気の存在下で7
00〜900℃の温度で焼成すると、Niは2価から3
価になり、Li複合酸化物が生成する。
らに昇温すると、溶融した水溶性リチウム化合物が酸化
金属の微細孔中に侵入し、両者が極めて密接な接触状態
になる。ここで酸素ガス又は酸素富化空気の存在下で7
00〜900℃の温度で焼成すると、Niは2価から3
価になり、Li複合酸化物が生成する。
【0026】ここで用いる塩基性炭酸金属は、比表面積
が大きな(例えば、100m2 /g以上)ものほど、ガ
ス放出と予備焼成後の微細孔生成が効率化されるために
好ましい。
が大きな(例えば、100m2 /g以上)ものほど、ガ
ス放出と予備焼成後の微細孔生成が効率化されるために
好ましい。
【0027】このようにして得られたリチウム複合酸化
物は、乾燥させて水分量を減じて使用するか、製造直後
から乾燥状態を維持しておくことがことが好ましい。こ
のような操作により、活物質に水分が多く含まれている
ことによる、電池容量の低下、インピーダンスの増大、
保存性の劣化が回避され、高エネルギー密度を有する電
池が実現する。
物は、乾燥させて水分量を減じて使用するか、製造直後
から乾燥状態を維持しておくことがことが好ましい。こ
のような操作により、活物質に水分が多く含まれている
ことによる、電池容量の低下、インピーダンスの増大、
保存性の劣化が回避され、高エネルギー密度を有する電
池が実現する。
【0028】本発明に使用されるリチウム複合酸化物
は、上述したもののうち、次に示すような特定のBET
法による比表面積を有している必要がある。すなわち、
前記リチウム複合酸化物のBET法による比表面積をS
a、前記リチウム複合酸化物の粒径をr、前記リチウム
複合酸化物の粒度分布をf(r)、前記リチウム複合酸
化物の密度をdとして、Scを下記式(I)によって求
められる値と定義したときに、SaとScの比(Sa/
Sc)が、 1.5≦Sa/Sc≦10 を満たす必要がある。
は、上述したもののうち、次に示すような特定のBET
法による比表面積を有している必要がある。すなわち、
前記リチウム複合酸化物のBET法による比表面積をS
a、前記リチウム複合酸化物の粒径をr、前記リチウム
複合酸化物の粒度分布をf(r)、前記リチウム複合酸
化物の密度をdとして、Scを下記式(I)によって求
められる値と定義したときに、SaとScの比(Sa/
Sc)が、 1.5≦Sa/Sc≦10 を満たす必要がある。
【0029】
【数3】
【0030】ここで粒度分布f(r)は、レーザー回折
・散乱法により測定されるものであり、例えば、マイク
ロトラック粒度分析計(日機装社製)を用いて測定する
ことができる。
・散乱法により測定されるものであり、例えば、マイク
ロトラック粒度分析計(日機装社製)を用いて測定する
ことができる。
【0031】粒度分布f(r)は、
【数4】 であり、粒径がra からrb のものが全体に占める割合
は、
は、
【数5】 となる。
【0032】レーザー粒度分布計では粒径の範囲を決め
て範囲毎にその範囲の粒径の粒径のものが全体に占める
割合を測定することができる。例えば、粒径の範囲の区
切りを小さい順からR1 ... Rn ... Rx とし、粒径R
n からRn+1 のものが全体に占める割合がPn と測定で
きたとする。
て範囲毎にその範囲の粒径の粒径のものが全体に占める
割合を測定することができる。例えば、粒径の範囲の区
切りを小さい順からR1 ... Rn ... Rx とし、粒径R
n からRn+1 のものが全体に占める割合がPn と測定で
きたとする。
【0033】
【数6】 とすると、
【数7】 と計算される。請求項に示された
【数8】 を実測により求めるには上記式を用いる。ただし、少な
くともR1 より粒径の小さいものと、Rx より粒径の大
きいものは、この活物質には含まれていないことが条件
であり、
くともR1 より粒径の小さいものと、Rx より粒径の大
きいものは、この活物質には含まれていないことが条件
であり、
【数9】 となる。なお、計算においては、各数値の単位をそろえ
ることが必要であり、BET法比表面積Sa(m2 /
g)、粒径r(m)、密度d(g/m3 )とする。
ることが必要であり、BET法比表面積Sa(m2 /
g)、粒径r(m)、密度d(g/m3 )とする。
【0034】完全な球形粒子の比表面積SはS=6/
(d・r)であり、上記式(I)により定められるSc
は、真球から発展させたリチウム複合酸化物の状態量で
ある。すなわち、Scは、種々の粒径の真球状の仮想リ
チウム複合酸化物粒子の集合体の比表面積と考えられ
る。
(d・r)であり、上記式(I)により定められるSc
は、真球から発展させたリチウム複合酸化物の状態量で
ある。すなわち、Scは、種々の粒径の真球状の仮想リ
チウム複合酸化物粒子の集合体の比表面積と考えられ
る。
【0035】従って、SaとScの比(Sa/Sc)
は、リチウム複合酸化物粒子の真球状からのズレ、表面
状態の滑らかさ、内部にある細孔の相対的な度合いを示
す尺度と考えられる。電池の特性は、活物質と電解液の
接触、活物質と導電剤の接触に影響される。活物質と電
解液の接触は、リチウムイオンと活物質の反応のしやす
さに関係し、活物質と導電剤の接触は電子の流れに関係
する。
は、リチウム複合酸化物粒子の真球状からのズレ、表面
状態の滑らかさ、内部にある細孔の相対的な度合いを示
す尺度と考えられる。電池の特性は、活物質と電解液の
接触、活物質と導電剤の接触に影響される。活物質と電
解液の接触は、リチウムイオンと活物質の反応のしやす
さに関係し、活物質と導電剤の接触は電子の流れに関係
する。
【0036】この比(Sa/Sc)が1.5未満である
とハイレート特性が悪化するという不具合が生じ、ま
た、1.5未満のリチウム複合酸化物粒子を得ることは
一般に困難であり、現実的ではない。一方、この比が1
0より大きいと、ハイレート特性が悪化したり、サイク
ル特性が悪化する可能性がある。この比(Sa/Sc)
が、2≦Sa/Sc≦8であることが好ましく、5≦S
a/Sc≦8であることがより好ましい。
とハイレート特性が悪化するという不具合が生じ、ま
た、1.5未満のリチウム複合酸化物粒子を得ることは
一般に困難であり、現実的ではない。一方、この比が1
0より大きいと、ハイレート特性が悪化したり、サイク
ル特性が悪化する可能性がある。この比(Sa/Sc)
が、2≦Sa/Sc≦8であることが好ましく、5≦S
a/Sc≦8であることがより好ましい。
【0037】本発明において、リチウム複合酸化物は、
上述の比(Sa/Sc)を満たすBET法比表面積Sa
を有するものであれば、その形状は、球形、不定形など
如何なるものでもよい。
上述の比(Sa/Sc)を満たすBET法比表面積Sa
を有するものであれば、その形状は、球形、不定形など
如何なるものでもよい。
【0038】リチウム複合酸化物のSa/Scの制御
は、次のようにして行うことができる。例えば、Saに
ついては、リチウム複合酸化物の焼成温度を高くする
と、表面の凹凸が少なくなり表面積が小さくなるため、
Saの小さいものが得られる。一方、焼成温度を低くす
ると、逆の傾向となるため、Saの大きいものが得られ
る。また、一次粒子の大きさと二次粒子の大きさ(一次
粒子の集まり方)を調整することによっても、Sa/S
cの制御が可能である。
は、次のようにして行うことができる。例えば、Saに
ついては、リチウム複合酸化物の焼成温度を高くする
と、表面の凹凸が少なくなり表面積が小さくなるため、
Saの小さいものが得られる。一方、焼成温度を低くす
ると、逆の傾向となるため、Saの大きいものが得られ
る。また、一次粒子の大きさと二次粒子の大きさ(一次
粒子の集まり方)を調整することによっても、Sa/S
cの制御が可能である。
【0039】本発明の電極は、以上述べた特定のリチウ
ム複合酸化物、導電剤及び結合剤を有機溶剤と混練して
合剤塗料を調製し、この合剤塗料を集電体上に塗布・乾
燥することにより、作製することができる。
ム複合酸化物、導電剤及び結合剤を有機溶剤と混練して
合剤塗料を調製し、この合剤塗料を集電体上に塗布・乾
燥することにより、作製することができる。
【0040】本発明で使用される導電剤は、特に限定さ
れるものではなく、化学変化を起こさない電子伝導材料
であれば何でもよい。導電剤としては、通常、天然黒鉛
(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛などのグラファ
イト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チ
ャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラ
ック等のカーボンブラック類、炭素繊維、気相成長炭素
繊維、金属繊維等の導電性繊維類、銅、ニッケル、アル
ミニウム、銀等の金属粉末などを挙げることができる。
これらの中でも、鱗片状グラファイトが好ましい。
れるものではなく、化学変化を起こさない電子伝導材料
であれば何でもよい。導電剤としては、通常、天然黒鉛
(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛などのグラファ
イト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チ
ャンネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラ
ック等のカーボンブラック類、炭素繊維、気相成長炭素
繊維、金属繊維等の導電性繊維類、銅、ニッケル、アル
ミニウム、銀等の金属粉末などを挙げることができる。
これらの中でも、鱗片状グラファイトが好ましい。
【0041】導電剤として、具体的には、中越黒鉛工業
所社製のLFシリーズ、昭和電工社製のUFGシリー
ズ、LONZA社製のKSシリーズ、関西熱化学社製の
MICROCARBO−Gシリーズ、エコス技研社製の
エコスカーボン、電気化学工業製のデンカブラック等が
挙げられる。
所社製のLFシリーズ、昭和電工社製のUFGシリー
ズ、LONZA社製のKSシリーズ、関西熱化学社製の
MICROCARBO−Gシリーズ、エコス技研社製の
エコスカーボン、電気化学工業製のデンカブラック等が
挙げられる。
【0042】導電剤の配合量は、活物質の比表面積等に
より異なるが、乾燥塗膜中の1〜15重量%が好まし
く、2〜10重量%がより好ましい。
より異なるが、乾燥塗膜中の1〜15重量%が好まし
く、2〜10重量%がより好ましい。
【0043】本発明において結合剤としては、熱可塑性
樹脂またはゴム弾性を有するポリマーを、一種または二
種以上を混合して用いることができる。結合剤の例とし
ては、フッ素系ポリマー、ポリビニルアルコール、カル
ボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、再生セルロースジアセチルセルロース、ポリビニル
クロリド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、EPDM、スルホン化EPDM、SBR、
ポリブタジエン、ポリエチレンオキシド等を挙げること
ができる。
樹脂またはゴム弾性を有するポリマーを、一種または二
種以上を混合して用いることができる。結合剤の例とし
ては、フッ素系ポリマー、ポリビニルアルコール、カル
ボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロー
ス、再生セルロースジアセチルセルロース、ポリビニル
クロリド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、EPDM、スルホン化EPDM、SBR、
ポリブタジエン、ポリエチレンオキシド等を挙げること
ができる。
【0044】これらの中でも含フッ素系ポリマーは、フ
ッ素原子/炭素原子の原子比が0.75以上1.5以下
であるものが好ましく、0.75以上1.3以下である
ものがさらに好ましい。この値が、1.5より大きい場
合、電池の容量が充分には得られにくく、一方、0.7
5未満の場合、電解液に結合剤が溶解する傾向がある。
ッ素原子/炭素原子の原子比が0.75以上1.5以下
であるものが好ましく、0.75以上1.3以下である
ものがさらに好ましい。この値が、1.5より大きい場
合、電池の容量が充分には得られにくく、一方、0.7
5未満の場合、電解液に結合剤が溶解する傾向がある。
【0045】このような含フッ素系ポリマーとしては、
ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、
フッ化ビニリデン−三フッ化エチレン共重合体、エチレ
ン−テトラフルオロエチレン共重合体、プロピレン−テ
トラフルオロエチレン共重合体等が挙げられる。また主
鎖の水素をアルキル基で置換した含フッ素系ポリマーも
用いることができる。
ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、
フッ化ビニリデン−三フッ化エチレン共重合体、エチレ
ン−テトラフルオロエチレン共重合体、プロピレン−テ
トラフルオロエチレン共重合体等が挙げられる。また主
鎖の水素をアルキル基で置換した含フッ素系ポリマーも
用いることができる。
【0046】これらの中でも選択溶解性を示す(電解液
に対する溶解性が低く、溶解可能な溶媒がある)ものが
好ましい。例えば、フッ化ビニリデン系ポリマーの場
合、電解液に用いられるカーボネート系の溶媒等には溶
解しにくいが、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メ
チルピロリドン等の溶剤には溶解可能である。
に対する溶解性が低く、溶解可能な溶媒がある)ものが
好ましい。例えば、フッ化ビニリデン系ポリマーの場
合、電解液に用いられるカーボネート系の溶媒等には溶
解しにくいが、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メ
チルピロリドン等の溶剤には溶解可能である。
【0047】このような結合剤の配合量は、活物質や導
電剤の比表面積、粒度分布、目的とする電極の強度等に
より異なるが、乾燥塗膜中の1〜15重量%が好まし
く、2〜10重量%がより好ましい。
電剤の比表面積、粒度分布、目的とする電極の強度等に
より異なるが、乾燥塗膜中の1〜15重量%が好まし
く、2〜10重量%がより好ましい。
【0048】また、電極活物質合剤塗料用の溶剤として
は、特に限定されることなく、一般の有機溶剤を使用す
ることができる。有機溶剤として、具体的には、ヘキサ
ン等の飽和炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香属
炭化水素類、メタノール、エタノール、プロパノール、
ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケト
ン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸
ブチル等のエステル類、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン、ジエチルエーテル等のエーテル類、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、N−メチルピロリドン、N,N−ジメ
チルアセトアミド等のアミド類、エチレンクロライド、
クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素等を挙げること
ができる。これらのなかでも、ケトン系およびアミド系
の溶剤が含フッ素系ポリマーを溶解可能なため好まし
い。これらの溶剤は、単独でも2種以上の混合したもの
でも使用することができる。
は、特に限定されることなく、一般の有機溶剤を使用す
ることができる。有機溶剤として、具体的には、ヘキサ
ン等の飽和炭化水素類、トルエン、キシレン等の芳香属
炭化水素類、メタノール、エタノール、プロパノール、
ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチル
ケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケト
ン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸
ブチル等のエステル類、テトラヒドロフラン、ジオキサ
ン、ジエチルエーテル等のエーテル類、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、N−メチルピロリドン、N,N−ジメ
チルアセトアミド等のアミド類、エチレンクロライド、
クロルベンゼン等のハロゲン化炭化水素等を挙げること
ができる。これらのなかでも、ケトン系およびアミド系
の溶剤が含フッ素系ポリマーを溶解可能なため好まし
い。これらの溶剤は、単独でも2種以上の混合したもの
でも使用することができる。
【0049】調製された合剤塗料を集電体上に塗布し乾
燥する。集電体は特に限定されるものではなく、電池化
した際に、化学変化しない電子伝導体であれば何でもよ
い。例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケ
ル、ステンレス、チタン等が用いられる。これらのほか
に、アルミニウムやステンレスの表面がカーボン、ニッ
ケル、チタンで処理されたものも用いられる。特に、ア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金が好ましい。集電
体の形状としては、箔の他、フィルム、ネット、多孔質
体、発泡体等が用いられる。厚みは1〜100μmのも
のが用いられ、特に1〜50μmが好ましい。
燥する。集電体は特に限定されるものではなく、電池化
した際に、化学変化しない電子伝導体であれば何でもよ
い。例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケ
ル、ステンレス、チタン等が用いられる。これらのほか
に、アルミニウムやステンレスの表面がカーボン、ニッ
ケル、チタンで処理されたものも用いられる。特に、ア
ルミニウムあるいはアルミニウム合金が好ましい。集電
体の形状としては、箔の他、フィルム、ネット、多孔質
体、発泡体等が用いられる。厚みは1〜100μmのも
のが用いられ、特に1〜50μmが好ましい。
【0050】集電体上への電極活物質合剤塗料の塗布
は、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレード
法、ナイフ法、エクストルージョンノズル法、カーテン
法、グラビアロール法、バーコート法、ディップ法、キ
スコート法、スクイズ法などの一般的によく知られた塗
布法によって行うことができる。中でもエクストルージ
ョンノズル法が好ましく、5〜100m/分の速度で塗
布されるように、合剤の溶剤組成、乾燥条件を選定する
ことにより、良好な塗布層の表面状態を得ることができ
る。
は、リバースロール法、ダイレクトロール法、ブレード
法、ナイフ法、エクストルージョンノズル法、カーテン
法、グラビアロール法、バーコート法、ディップ法、キ
スコート法、スクイズ法などの一般的によく知られた塗
布法によって行うことができる。中でもエクストルージ
ョンノズル法が好ましく、5〜100m/分の速度で塗
布されるように、合剤の溶剤組成、乾燥条件を選定する
ことにより、良好な塗布層の表面状態を得ることができ
る。
【0051】乾燥温度は30〜150℃が好ましく、5
0〜140℃が更に好ましい。30℃未満では溶剤の乾
燥が不十分となり、150℃を越えると溶剤の蒸発速度
が急激すぎるために電極の表層に結合剤が偏在すること
となり、電極特性が劣化することがある。
0〜140℃が更に好ましい。30℃未満では溶剤の乾
燥が不十分となり、150℃を越えると溶剤の蒸発速度
が急激すぎるために電極の表層に結合剤が偏在すること
となり、電極特性が劣化することがある。
【0052】また塗布層の厚み、長さや巾は、最終的な
電池の大きさにより決定される。塗布層の厚みは塗布後
に、一般に採用されているプレス加工によって調整する
ことが好ましい。その加工圧は、0.2〜10t/c
m、加工温度は、10〜150℃が好ましい。
電池の大きさにより決定される。塗布層の厚みは塗布後
に、一般に採用されているプレス加工によって調整する
ことが好ましい。その加工圧は、0.2〜10t/c
m、加工温度は、10〜150℃が好ましい。
【0053】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。 [実施例1]硝酸ニッケル及び硝酸コバルトを、Ni/
Co(モル比)=0.8/0.2となるように水溶液中
で混合し、沈殿を形成させ、その後スプレードライヤー
で乾燥し、概ね球状の粒子を得た。この粒子と水酸化リ
チウムをLi/Ni/Co(モル比)=1/0.8/
0.2で混合し焼成して、LiNi0.8 Co0.2 O2 を
得た。これを分級して選られた粒子の粒度分布をマイク
ロトラック粒度分析計(日機装社製)を使用して測定し
たところ、平均粒径は10×10-6mであった。BET
法による比表面積は0.3m2 /g、密度は5.0×1
06 g/m3 であり、粒度分布の測定結果から、Sa/
Scは2.5であった。粒度分布の測定結果を表1と図
1に示す。図1は、表1の結果をグラフ化したものであ
り、粒径r(×10-6m)VS. 頻度f(r)を示す。
に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではない。 [実施例1]硝酸ニッケル及び硝酸コバルトを、Ni/
Co(モル比)=0.8/0.2となるように水溶液中
で混合し、沈殿を形成させ、その後スプレードライヤー
で乾燥し、概ね球状の粒子を得た。この粒子と水酸化リ
チウムをLi/Ni/Co(モル比)=1/0.8/
0.2で混合し焼成して、LiNi0.8 Co0.2 O2 を
得た。これを分級して選られた粒子の粒度分布をマイク
ロトラック粒度分析計(日機装社製)を使用して測定し
たところ、平均粒径は10×10-6mであった。BET
法による比表面積は0.3m2 /g、密度は5.0×1
06 g/m3 であり、粒度分布の測定結果から、Sa/
Scは2.5であった。粒度分布の測定結果を表1と図
1に示す。図1は、表1の結果をグラフ化したものであ
り、粒径r(×10-6m)VS. 頻度f(r)を示す。
【0054】
【表1】
【0055】このリチウム複合酸化物を活物質として用
いて、以下の配合組成の電極用合剤塗料を作製した。
いて、以下の配合組成の電極用合剤塗料を作製した。
【0056】 (配合組成) 正極活物質:上記のリチウム複合酸化物 93重量部 導電材:LONZA製GraphiteKS25 4重量部 結合剤:エルフアトケムジャパンKYNAR741 3重量部 ポリフッ化ビニリデン(PVDF) 溶剤:N−メチル−2−ピロリドン(NMP) 67重量部
【0057】PVDF3重量部をNMP27重量部に溶
解し、結合剤溶液30重量部を作製した。活物質93重
量部と導電材4重量部をハイパーミキサーで乾式混合
し、この混合物を加圧ニーダーに投入した。この混合物
に上記結合剤溶液13重量部を加え、加圧ニーダーのジ
ャケットを水冷しながら、30分間混練した。この混練
物を取り出し、結合剤溶液17重量部とNMP40重量
部を加えて、ハイパーミキサーにて溶解し、活物質合剤
塗料を得た。
解し、結合剤溶液30重量部を作製した。活物質93重
量部と導電材4重量部をハイパーミキサーで乾式混合
し、この混合物を加圧ニーダーに投入した。この混合物
に上記結合剤溶液13重量部を加え、加圧ニーダーのジ
ャケットを水冷しながら、30分間混練した。この混練
物を取り出し、結合剤溶液17重量部とNMP40重量
部を加えて、ハイパーミキサーにて溶解し、活物質合剤
塗料を得た。
【0058】調製された合剤塗料を、ブレードコーター
にて20μm厚のアルミニウム箔からなる集電体の片面
に塗布・乾燥した後、ローラープレス機にて圧縮成型
し、所定の大きさに切断して、合剤層厚さ65μmの実
施例1の電極を得た。
にて20μm厚のアルミニウム箔からなる集電体の片面
に塗布・乾燥した後、ローラープレス機にて圧縮成型
し、所定の大きさに切断して、合剤層厚さ65μmの実
施例1の電極を得た。
【0059】[実施例2] (活物質の作製)実施例1と焼成までは同じようにし
て、LiNi0.8 Co0.2 O2 を得た。これを分級して
選られた粒子の粒度分布をマイクロトラック粒度分析計
を使用して測定したところ、平均粒径は22×10-6m
であった。BET法による比表面積は0.24m2 /
g、密度は5.0×106 g/m3 であり、粒度分布の
測定結果から、Sa/Scは4.4であった。 (電極用合剤塗料及び電極の作製)このリチウム複合酸
化物を活物質として用いた以外は実施例1と同様にし
て、電極用合剤塗料を作製し、合剤層厚さ65μmの実
施例2の電極を得た。
て、LiNi0.8 Co0.2 O2 を得た。これを分級して
選られた粒子の粒度分布をマイクロトラック粒度分析計
を使用して測定したところ、平均粒径は22×10-6m
であった。BET法による比表面積は0.24m2 /
g、密度は5.0×106 g/m3 であり、粒度分布の
測定結果から、Sa/Scは4.4であった。 (電極用合剤塗料及び電極の作製)このリチウム複合酸
化物を活物質として用いた以外は実施例1と同様にし
て、電極用合剤塗料を作製し、合剤層厚さ65μmの実
施例2の電極を得た。
【0060】[実施例3] (活物質の作製)実施例1と焼成前までは同じように操
作し、焼成温度を実施例1より下げて焼成して、LiN
i0.8 Co0.2 O2 を得た。これを分級して選られた粒
子の粒度分布をマイクロトラック粒度分析計を使用して
測定したところ、平均粒径は15×10-6mであった。
BET法による比表面積は0.58m2 /g、密度は
5.0×106 g/m3 であり、粒度分布の測定結果か
ら、Sa/Scは7.1であった。 (電極用合剤塗料及び電極の作製)このリチウム複合酸
化物を活物質として用いた以外は実施例1と同様にし
て、電極用合剤塗料を作製し、合剤層厚さ65μmの実
施例3の電極を得た。
作し、焼成温度を実施例1より下げて焼成して、LiN
i0.8 Co0.2 O2 を得た。これを分級して選られた粒
子の粒度分布をマイクロトラック粒度分析計を使用して
測定したところ、平均粒径は15×10-6mであった。
BET法による比表面積は0.58m2 /g、密度は
5.0×106 g/m3 であり、粒度分布の測定結果か
ら、Sa/Scは7.1であった。 (電極用合剤塗料及び電極の作製)このリチウム複合酸
化物を活物質として用いた以外は実施例1と同様にし
て、電極用合剤塗料を作製し、合剤層厚さ65μmの実
施例3の電極を得た。
【0061】[比較例1] (活物質の作製)実施例3と焼成までは同じようにし
て、LiNi0.8 Co0.2 O2 を得た。これを分級して
選られた粒子の粒度分布をマイクロトラック粒度分析計
を使用して測定したところ、平均粒径は30×10-6m
であった。BET法による比表面積は0.46m2 /
g、密度は5.0×106 g/m3 であり、粒度分布の
測定結果から、Sa/Scは11であった。 (電極用合剤塗料及び電極の作製)このリチウム複合酸
化物を活物質として用いた以外は実施例1と同様にし
て、電極用合剤塗料を作製し、合剤層厚さ65μmの比
較例1の電極を得た。
て、LiNi0.8 Co0.2 O2 を得た。これを分級して
選られた粒子の粒度分布をマイクロトラック粒度分析計
を使用して測定したところ、平均粒径は30×10-6m
であった。BET法による比表面積は0.46m2 /
g、密度は5.0×106 g/m3 であり、粒度分布の
測定結果から、Sa/Scは11であった。 (電極用合剤塗料及び電極の作製)このリチウム複合酸
化物を活物質として用いた以外は実施例1と同様にし
て、電極用合剤塗料を作製し、合剤層厚さ65μmの比
較例1の電極を得た。
【0062】[比較例2] (活物質の作製)実施例3と焼成前までは同じように操
作し、焼成温度を実施例3より下げて焼成して、LiN
i0.8 Co0.2 O2 を得た。これを分級して選られた粒
子の粒度分布をマイクロトラック粒度分析計を使用して
測定したところ、平均粒径は17×10-6mであった。
BET法による比表面積は0.91m2 /g、密度は
5.0×106 g/m3 であり、粒度分布の測定結果か
ら、Sa/Scは10.8であった。 (電極用合剤塗料及び電極の作製)このリチウム複合酸
化物を活物質として用いた以外は実施例1と同様にし
て、電極用合剤塗料を作製し、合剤層厚さ65μmの比
較例2の電極を得た。
作し、焼成温度を実施例3より下げて焼成して、LiN
i0.8 Co0.2 O2 を得た。これを分級して選られた粒
子の粒度分布をマイクロトラック粒度分析計を使用して
測定したところ、平均粒径は17×10-6mであった。
BET法による比表面積は0.91m2 /g、密度は
5.0×106 g/m3 であり、粒度分布の測定結果か
ら、Sa/Scは10.8であった。 (電極用合剤塗料及び電極の作製)このリチウム複合酸
化物を活物質として用いた以外は実施例1と同様にし
て、電極用合剤塗料を作製し、合剤層厚さ65μmの比
較例2の電極を得た。
【0063】(電池特性)実施例1〜3及び比較例1〜
2で得られた各電極の電池特性を次のように測定した。
得られた各電極について、正極活物質層を残留水分を除
去するため乾燥し、直径15.5mmの円形の正極を作
製した。別途、負極として、厚さ1.85mmの金属リ
チウムを直径15.5mmに打ち抜いた。そして、エチ
レンカーボネートとジメチルカーボネートの1:1(容
量比)混合液にLiPF6 を1モル/リットルなる濃度
で溶解した非水電解液を用意した。
2で得られた各電極の電池特性を次のように測定した。
得られた各電極について、正極活物質層を残留水分を除
去するため乾燥し、直径15.5mmの円形の正極を作
製した。別途、負極として、厚さ1.85mmの金属リ
チウムを直径15.5mmに打ち抜いた。そして、エチ
レンカーボネートとジメチルカーボネートの1:1(容
量比)混合液にLiPF6 を1モル/リットルなる濃度
で溶解した非水電解液を用意した。
【0064】この非水電解液、正極及び負極と、さらに
ポリプロピレン製の薄膜セパレーター、負極カップ、正
極缶、ガスケットとを用いて、図2に示すような直径2
0mm×厚さ2.5mmのコイン型電池を作製した。図
2において、このコイン型電池は、正極缶(6) 内に収容
された正極(4) と負極カップ(1) 内に収容された負極
(2) とがセパレーター(3) を介して積層され、正極缶
(6) と負極カップ(1) とがガスケット(5) を介してかし
められ、密閉されてなるものである。なお、集電体の図
示は省略してある。
ポリプロピレン製の薄膜セパレーター、負極カップ、正
極缶、ガスケットとを用いて、図2に示すような直径2
0mm×厚さ2.5mmのコイン型電池を作製した。図
2において、このコイン型電池は、正極缶(6) 内に収容
された正極(4) と負極カップ(1) 内に収容された負極
(2) とがセパレーター(3) を介して積層され、正極缶
(6) と負極カップ(1) とがガスケット(5) を介してかし
められ、密閉されてなるものである。なお、集電体の図
示は省略してある。
【0065】このようにして作製された電池について、
電池電圧4.2V、充電電流1mAで充電を行い、その
後電池電圧4.2Vで、充電時間20時間なる条件で充
電を行い、放電電流1mA、電池電圧3.0Vなる条件
で放電を行い、充放電容量を求めた。また、放電電流を
10mAにし初期容量に対する割合をハイレート特性と
して測定した。その結果を表2に示す。
電池電圧4.2V、充電電流1mAで充電を行い、その
後電池電圧4.2Vで、充電時間20時間なる条件で充
電を行い、放電電流1mA、電池電圧3.0Vなる条件
で放電を行い、充放電容量を求めた。また、放電電流を
10mAにし初期容量に対する割合をハイレート特性と
して測定した。その結果を表2に示す。
【0066】
【表2】
【0067】実施例1〜3の電極を用いた電池では、放
電容量が高く、10回目の放電容量も高くサイクル特性
に優れる。また、ハイレート特性も高い。比較例1で
は、ハイレート特性に劣る。比較例2では、サイクル特
性に劣る。
電容量が高く、10回目の放電容量も高くサイクル特性
に優れる。また、ハイレート特性も高い。比較例1で
は、ハイレート特性に劣る。比較例2では、サイクル特
性に劣る。
【0068】
【発明の効果】以上のように、本発明の電極によれば、
特定のBET法による比表面積Sa(すなわち、1.5
≦Sa/Sc≦10)を有するリチウム複合酸化物を電
極活物質として用いるので、電池に高容量を付与できる
と共にハイレート特性、サイクル特性に優れた電池を得
ることができる。本発明は、非水電解質電池の高容量特
性の向上に貢献する。
特定のBET法による比表面積Sa(すなわち、1.5
≦Sa/Sc≦10)を有するリチウム複合酸化物を電
極活物質として用いるので、電池に高容量を付与できる
と共にハイレート特性、サイクル特性に優れた電池を得
ることができる。本発明は、非水電解質電池の高容量特
性の向上に貢献する。
【図1】 実施例1で用いたリチウム複合酸化物の粒度
分布の測定結果のグラフである。粒径r(×10-6m)
VS. 頻度f(r)を示す。
分布の測定結果のグラフである。粒径r(×10-6m)
VS. 頻度f(r)を示す。
【図2】 電池特性測定用のコイン型電池の断面図であ
る。
る。
(1) 負極カップ (2) 負極 (3) セパレーター (4) 正極 (5) ガスケット (6) 正極缶
Claims (3)
- 【請求項1】 活物質としてリチウム複合酸化物を含む
非水電解質電池用電極において、前記リチウム複合酸化
物のBET法による比表面積をSa、前記リチウム複合
酸化物の粒径をr、前記リチウム複合酸化物の粒度分布
をf(r)、前記リチウム複合酸化物の密度をdとし
て、Scを下記式(I): 【数1】 によって求められる値と定義したときに、前記リチウム
複合酸化物は、 1.5≦Sa/Sc≦10 を満たすものであることを特徴とする、非水電解質電池
用電極。 - 【請求項2】 リチウム複合酸化物が、 2≦Sa/Sc≦8 を満たすものである、請求項1に記載の非水電解質電池
用電極。 - 【請求項3】 リチウム複合酸化物が、Lix Niy M
z O2 (ここで、xは0.8<x<1.5、y+zは
0.8<y+z<1.2、zは0≦z<0.35であ
る。Mは、Co、Mg、Ca、Sr、Al、Mn及びF
eから選ばれる少なくとも1種の元素を表す。)であ
る、請求項1又は2項に記載の非水電解質電池用電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10161508A JPH1145718A (ja) | 1997-05-27 | 1998-05-27 | 非水電解質電池用電極 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-136658 | 1997-05-27 | ||
JP13665897 | 1997-05-27 | ||
JP10161508A JPH1145718A (ja) | 1997-05-27 | 1998-05-27 | 非水電解質電池用電極 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1145718A true JPH1145718A (ja) | 1999-02-16 |
Family
ID=15180483
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50047899A Expired - Fee Related JP4410315B2 (ja) | 1997-05-27 | 1998-05-27 | 非水電解質電池用電極 |
JP10161508A Withdrawn JPH1145718A (ja) | 1997-05-27 | 1998-05-27 | 非水電解質電池用電極 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP50047899A Expired - Fee Related JP4410315B2 (ja) | 1997-05-27 | 1998-05-27 | 非水電解質電池用電極 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0986115B1 (ja) |
JP (2) | JP4410315B2 (ja) |
KR (1) | KR100539322B1 (ja) |
CN (1) | CN1120533C (ja) |
AU (1) | AU7452498A (ja) |
RU (1) | RU2183368C2 (ja) |
WO (1) | WO1998054768A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000223118A (ja) * | 1999-01-28 | 2000-08-11 | Hitachi Metals Ltd | リチウム二次電池の正電極材とその製造方法 |
KR100488226B1 (ko) * | 1996-09-12 | 2005-06-16 | 도와 고교 가부시키가이샤 | 비수성계이차전지용양전극활성물질및이활성물질의제조방법 |
US7563539B2 (en) | 2000-04-04 | 2009-07-21 | Sony Corporation | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6709788B2 (en) * | 2001-05-11 | 2004-03-23 | Denso Corporation | Lithium secondary cell and method of producing lithium nickel metal oxide positive electrode therefor |
GB0601319D0 (en) * | 2006-01-23 | 2006-03-01 | Imp Innovations Ltd | A method of fabricating pillars composed of silicon-based material |
GB2493375A (en) * | 2011-08-03 | 2013-02-06 | Leclancha S A | Aqueous slurry for battery electrodes |
JP6164332B2 (ja) * | 2015-04-28 | 2017-07-19 | 日亜化学工業株式会社 | ニッケルコバルト複合水酸化物粒子とその製造方法、非水系電解質二次電池用正極活物質とその製造方法、ならびに、非水系電解質二次電池 |
TWI756556B (zh) * | 2019-08-05 | 2022-03-01 | 輝能科技股份有限公司 | 活性材料球極層結構 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3160920B2 (ja) * | 1991-02-05 | 2001-04-25 | ソニー株式会社 | 非水電解液二次電池 |
JP3522783B2 (ja) * | 1993-03-10 | 2004-04-26 | 株式会社東芝 | リチウム二次電池 |
JPH076763A (ja) * | 1993-06-15 | 1995-01-10 | Toray Ind Inc | 非水溶媒系二次電池 |
JPH07142056A (ja) * | 1993-11-18 | 1995-06-02 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水系電池 |
JP3434873B2 (ja) * | 1994-02-18 | 2003-08-11 | 同和鉱業株式会社 | 非水リチウム二次電池用正極活物質とその製造方法およびリチウム二次電池 |
JP3726163B2 (ja) * | 1994-10-27 | 2005-12-14 | 宇部興産株式会社 | 非水二次電池とその製造方法 |
EP0959514A3 (en) * | 1994-12-09 | 2001-06-06 | Japan Storage Battery Company Limited | Organic electrolyte secondary cell |
JP3518137B2 (ja) * | 1996-02-08 | 2004-04-12 | ソニー株式会社 | 非水電解質二次電池及びその製造方法 |
JP3894615B2 (ja) * | 1996-03-18 | 2007-03-22 | 石原産業株式会社 | チタン酸リチウムおよびその製造方法ならびにそれを用いてなるリチウム電池 |
JP4120014B2 (ja) * | 1996-08-16 | 2008-07-16 | 堺化学工業株式会社 | 粒子状組成物の製造方法 |
JP3296204B2 (ja) * | 1996-08-29 | 2002-06-24 | 株式会社村田製作所 | リチウム二次電池 |
-
1998
- 1998-05-27 CN CN98805048A patent/CN1120533C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-27 JP JP50047899A patent/JP4410315B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-27 AU AU74524/98A patent/AU7452498A/en not_active Abandoned
- 1998-05-27 RU RU99128042/09A patent/RU2183368C2/ru active
- 1998-05-27 JP JP10161508A patent/JPH1145718A/ja not_active Withdrawn
- 1998-05-27 KR KR10-1999-7010905A patent/KR100539322B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-05-27 WO PCT/JP1998/002319 patent/WO1998054768A1/ja active IP Right Grant
- 1998-05-27 EP EP98921826.8A patent/EP0986115B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100488226B1 (ko) * | 1996-09-12 | 2005-06-16 | 도와 고교 가부시키가이샤 | 비수성계이차전지용양전극활성물질및이활성물질의제조방법 |
JP2000223118A (ja) * | 1999-01-28 | 2000-08-11 | Hitachi Metals Ltd | リチウム二次電池の正電極材とその製造方法 |
US7563539B2 (en) | 2000-04-04 | 2009-07-21 | Sony Corporation | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO1998054768A1 (fr) | 1998-12-03 |
AU7452498A (en) | 1998-12-30 |
EP0986115A1 (en) | 2000-03-15 |
KR20010012937A (ko) | 2001-02-26 |
CN1256013A (zh) | 2000-06-07 |
CN1120533C (zh) | 2003-09-03 |
KR100539322B1 (ko) | 2005-12-27 |
JP4410315B2 (ja) | 2010-02-03 |
EP0986115B1 (en) | 2015-03-11 |
EP0986115A4 (en) | 2005-03-02 |
RU2183368C2 (ru) | 2002-06-10 |
EP0986115A8 (en) | 2001-10-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3588632A1 (en) | Nickel-based active material precursor, method of preparing the same, nickel-based active material, and lithium secondary battery | |
RU2183886C2 (ru) | Способ изготовления электрода для аккумулятора с неводным электролитом | |
JP6388978B1 (ja) | リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池 | |
JP3456181B2 (ja) | リチウムマンガン複合酸化物およびそれを用いた非水電解液二次電池 | |
CN109891641B (zh) | 钴氧化物、其制备方法、锂钴氧化物以及锂二次电池 | |
JPH1145706A (ja) | 非水電解質電池用電極の製造方法 | |
JP4529288B2 (ja) | 非水電解質二次電池用電極 | |
JP4203866B2 (ja) | 非水電解質電池用電極の製造方法 | |
JP4355794B2 (ja) | 非水電解質電池用電極 | |
JP4410315B2 (ja) | 非水電解質電池用電極 | |
JP4029195B2 (ja) | 非水電解質電池用正極電極の製造方法 | |
JPH1145716A (ja) | 非水電解質電池用電極の製造方法 | |
JP2018174161A (ja) | リチウム二次電池用正極活物質、リチウム二次電池用正極及びリチウム二次電池 | |
CN107814417A (zh) | 用于锂二次电池的钴氧化物、其制备方法、锂钴氧化物、和锂二次电池 | |
KR101741027B1 (ko) | 복합체 전구체, 이로부터 형성된 복합체, 그 제조방법, 이를 포함하는 리튬 이차 전지용 양극 및 이를 구비한 리튬 이차 전지 | |
JPH1145707A (ja) | 非水電解質電池用電極の製造方法 | |
US20150236346A1 (en) | Positive electrode active material, preparing method thereof, positive electrode including the same, and lithium secondary battery including the same | |
JP3649206B2 (ja) | リチウム二次電池 | |
JP2005302619A (ja) | 非水電解質電気化学セル | |
JP2000021389A (ja) | 非水電解質二次電池用電極 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050802 |