JPH1154119A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH1154119A JPH1154119A JP9209170A JP20917097A JPH1154119A JP H1154119 A JPH1154119 A JP H1154119A JP 9209170 A JP9209170 A JP 9209170A JP 20917097 A JP20917097 A JP 20917097A JP H1154119 A JPH1154119 A JP H1154119A
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- 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
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正極活物質と負極活物質との組合せが新規で
ある１.５Ｖ級のリチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 このリチウム二次電池は、Ｌｉの放電電
位を基準にして約４.０Ｖの放電電位を示す化合物、具
体的には、スピネル型結晶構造のＬｉＭｎ2Ｏ4、また
は、岩塩型結晶構造のＬｉＣｏＯ2もしくはＬｉＮｉＯ2
のいずれか１種を正極活物質２とする正極と、スピネル
型結晶構造のＬｉＶ2Ｏ4を負極活物質４とする負極と、
非水電解液とを備えている。
ある１.５Ｖ級のリチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 このリチウム二次電池は、Ｌｉの放電電
位を基準にして約４.０Ｖの放電電位を示す化合物、具
体的には、スピネル型結晶構造のＬｉＭｎ2Ｏ4、また
は、岩塩型結晶構造のＬｉＣｏＯ2もしくはＬｉＮｉＯ2
のいずれか１種を正極活物質２とする正極と、スピネル
型結晶構造のＬｉＶ2Ｏ4を負極活物質４とする負極と、
非水電解液とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池に
関し、更に詳しくは、作動電圧が約１.５Ｖであり、ま
た充放電サイクル特性も良好である新規なリチウム二次
電池に関する。
関し、更に詳しくは、作動電圧が約１.５Ｖであり、ま
た充放電サイクル特性も良好である新規なリチウム二次
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】リチウム電池は、次世代の高エネルギー
密度電池における主流として注目され、その生産量は急
速に増加して各種のポータブル機器の駆動電源になって
いる。例えば、時計の駆動電源には１.５Ｖ級のリチウ
ム一次電池が大量に実使用されている。
密度電池における主流として注目され、その生産量は急
速に増加して各種のポータブル機器の駆動電源になって
いる。例えば、時計の駆動電源には１.５Ｖ級のリチウ
ム一次電池が大量に実使用されている。
【０００３】そして最近では、ポータブル機器の小型
化，軽量化が進展していることに伴い、その駆動電源と
して使用される１.５Ｖ級のリチウム電池に対しても、
小型で、軽量であることが要求され、しかも経済性の点
から、反復して充放電が可能であるリチウム二次電池の
開発が強く要望されている。なお、現在においては、上
記したポータブル機器の駆動電源としては１.５Ｖ級の
ニッケル・カドミウム二次電池やニッケル・水素二次電
池などのアルカリ二次電池が主要に用いられているが、
これらのアルカリ二次電池はその電解液がアルカリ水溶
液であるため、低温、とりわけ０℃以下の低温になると
電解液の凍結などが起こり、電池機能を喪失するという
問題もある。このようなことからも、電解液として低温
でも凍結などの虞れのない非水電解液を用いるリチウム
二次電池への要望が高まっている。
化，軽量化が進展していることに伴い、その駆動電源と
して使用される１.５Ｖ級のリチウム電池に対しても、
小型で、軽量であることが要求され、しかも経済性の点
から、反復して充放電が可能であるリチウム二次電池の
開発が強く要望されている。なお、現在においては、上
記したポータブル機器の駆動電源としては１.５Ｖ級の
ニッケル・カドミウム二次電池やニッケル・水素二次電
池などのアルカリ二次電池が主要に用いられているが、
これらのアルカリ二次電池はその電解液がアルカリ水溶
液であるため、低温、とりわけ０℃以下の低温になると
電解液の凍結などが起こり、電池機能を喪失するという
問題もある。このようなことからも、電解液として低温
でも凍結などの虞れのない非水電解液を用いるリチウム
二次電池への要望が高まっている。
【０００４】このリチウム二次電池は、正極と負極とを
電気絶縁性でかつ保液性を有するセパレータを介して重
ね合わせ、それを、Ｌｉ+伝導性の非水電解液と一緒に
電池缶の中に密封した構造になっている。このリチウム
二次電池において、正極としては、通常、Ｌｉ+を電気
化学的に可逆的にその構造内に出入れすることができる
材料を活物質とし、その粉末をカーボンブラックのよう
な導電材と一緒にポリテトラフルオロエチレンのような
結着剤で結着して賦形したものが使用されている。そし
て、上記した正極活物資としては、ＭｏＳ2，ＭｎＯ2，
Ｖ2Ｏ5など各種の酸化物が従来から知られており、また
最近では、ＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮｉＯ2などの遷移金属酸
化物やＬｉＭｎ2Ｏ4などのスピネル型構造のＭｎ酸化物
の検討も進められている。
電気絶縁性でかつ保液性を有するセパレータを介して重
ね合わせ、それを、Ｌｉ+伝導性の非水電解液と一緒に
電池缶の中に密封した構造になっている。このリチウム
二次電池において、正極としては、通常、Ｌｉ+を電気
化学的に可逆的にその構造内に出入れすることができる
材料を活物質とし、その粉末をカーボンブラックのよう
な導電材と一緒にポリテトラフルオロエチレンのような
結着剤で結着して賦形したものが使用されている。そし
て、上記した正極活物資としては、ＭｏＳ2，ＭｎＯ2，
Ｖ2Ｏ5など各種の酸化物が従来から知られており、また
最近では、ＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮｉＯ2などの遷移金属酸
化物やＬｉＭｎ2Ｏ4などのスピネル型構造のＭｎ酸化物
の検討も進められている。
【０００５】また、負極としては、負極活物質であるＬ
ｉまたはその合金をそのまま箔形状で用いたものが主に
使用されている。しかしながら、例えば金属Ｌｉ箔の場
合、充放電時に負極表面に樹枝状突起が成長し、セパレ
ータを突き破って正極と接触することにより内部短絡を
引き起こしたり、また前記樹枝状突起が微粉化して電池
内に沈積することにより同じく内部短絡を引き起こし、
その結果、電池の充放電サイクル特性が大幅に低下する
ことがある。このような問題に対しては、近時、炭素材
料から成る負極が実使用されている。この材料の場合、
自らの層間でＬｉ+の吸蔵・放出が進行するため、Ｌｉ
箔の場合のような負極表面における樹枝状突起の成長は
起こらなくなる。更に、最近では、Ｌｉ+の吸蔵・放出
が可能である遷移金属酸化物を負極に使用することも試
みられている。
ｉまたはその合金をそのまま箔形状で用いたものが主に
使用されている。しかしながら、例えば金属Ｌｉ箔の場
合、充放電時に負極表面に樹枝状突起が成長し、セパレ
ータを突き破って正極と接触することにより内部短絡を
引き起こしたり、また前記樹枝状突起が微粉化して電池
内に沈積することにより同じく内部短絡を引き起こし、
その結果、電池の充放電サイクル特性が大幅に低下する
ことがある。このような問題に対しては、近時、炭素材
料から成る負極が実使用されている。この材料の場合、
自らの層間でＬｉ+の吸蔵・放出が進行するため、Ｌｉ
箔の場合のような負極表面における樹枝状突起の成長は
起こらなくなる。更に、最近では、Ｌｉ+の吸蔵・放出
が可能である遷移金属酸化物を負極に使用することも試
みられている。
【０００６】また、非水電解液としては、例えばエチレ
ンカーボネート，プロピレンカーボネート，１，２−ジ
メトキシエタン，テトラヒドロフランのような非水溶媒
に、ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＡｓＦ6，ＬｉＰＦ6
のようなリチウム塩を所定濃度となるように溶解して成
るものが使用されている。このリチウム二次電池では、
充放電に対応してＬｉ+が正極と負極の間を可逆的に往
来する。
ンカーボネート，プロピレンカーボネート，１，２−ジ
メトキシエタン，テトラヒドロフランのような非水溶媒
に、ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＡｓＦ6，ＬｉＰＦ6
のようなリチウム塩を所定濃度となるように溶解して成
るものが使用されている。このリチウム二次電池では、
充放電に対応してＬｉ+が正極と負極の間を可逆的に往
来する。
【０００７】すなわち、放電時に、負極では、Ｌｉ→Ｌ
ｉ+＋ｅ-の反応が生起し、負極活物質内の金属ＬｉがＬ
ｉ+となって非水電解液に溶出する。そして、このＬｉ+
は非水電解液内を拡散して正極にまで到達し、そこで放
電して正極活物質の中に金属Ｌｉとなって吸蔵される。
また、充電時には、この逆の反応が生起して、正極活物
質に吸蔵されていた金属ＬｉはＬｉ+となって非水電解
液に放出され、そのＬｉ+が負極活物質に吸蔵されて蓄
電が進む。
ｉ+＋ｅ-の反応が生起し、負極活物質内の金属ＬｉがＬ
ｉ+となって非水電解液に溶出する。そして、このＬｉ+
は非水電解液内を拡散して正極にまで到達し、そこで放
電して正極活物質の中に金属Ｌｉとなって吸蔵される。
また、充電時には、この逆の反応が生起して、正極活物
質に吸蔵されていた金属ＬｉはＬｉ+となって非水電解
液に放出され、そのＬｉ+が負極活物質に吸蔵されて蓄
電が進む。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、１.５Ｖ級
のリチウム二次電池開発への最近の強い要望に応えるた
めになされたものであって、作動電圧が約１.５Ｖであ
り、ポータブル機器の駆動電源として広く使用されてい
る１.５Ｖ級のアルカリ二次電池などとの互換性を備え
ているリチウム二次電池の提供を目的とする。
のリチウム二次電池開発への最近の強い要望に応えるた
めになされたものであって、作動電圧が約１.５Ｖであ
り、ポータブル機器の駆動電源として広く使用されてい
る１.５Ｖ級のアルカリ二次電池などとの互換性を備え
ているリチウム二次電池の提供を目的とする。
【０００９】また、負極としてＬｉ+の吸蔵・放出が可
能である材料を用いることにより、金属Ｌｉ箔を負極と
した場合のような充放電時における樹枝状突起の成長を
抑制し、もって充放電サイクル特性を高めたリチウム二
次電池の提供を目的とする。
能である材料を用いることにより、金属Ｌｉ箔を負極と
した場合のような充放電時における樹枝状突起の成長を
抑制し、もって充放電サイクル特性を高めたリチウム二
次電池の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】一般に、リチウム二次電
池の作動電圧は、Ｌｉの放電電位（Ｌｉ+／Ｌｉ）を基
準にして表示される正極活物質の放電電位と、同じくＬ
ｉの放電電位を基準にして表示される負極活物質の放電
電位との差として設計される。そこで本発明者らは、電
池全体の作動電圧が約１.５Ｖになるような各種の正極
活物質と負極活物質との組合せを検討し、同時に、それ
ぞれの組合せにおける電池容量と充放電サイクル特性も
調査した。その結果として、本発明のリチウム二次電池
を開発するに至ったのである。
池の作動電圧は、Ｌｉの放電電位（Ｌｉ+／Ｌｉ）を基
準にして表示される正極活物質の放電電位と、同じくＬ
ｉの放電電位を基準にして表示される負極活物質の放電
電位との差として設計される。そこで本発明者らは、電
池全体の作動電圧が約１.５Ｖになるような各種の正極
活物質と負極活物質との組合せを検討し、同時に、それ
ぞれの組合せにおける電池容量と充放電サイクル特性も
調査した。その結果として、本発明のリチウム二次電池
を開発するに至ったのである。
【００１１】すなわち、本発明のリチウム二次電池は、
Ｌｉの放電電位を基準にして約４.０Ｖの放電電位を示
す化合物を正極活物質とする正極と、スピネル型結晶構
造のＬｉＶ2Ｏ4を負極活物質とする負極と、非水電解液
とを備えていることを特徴とする。正極活物質である上
記した化合物としては、スピネル型結晶構造のＬｉＭｎ
2Ｏ4，岩塩型結晶構造のＬｉＣｏＯ2またはＬｉＮｉＯ2
のいずれかが使用される。
Ｌｉの放電電位を基準にして約４.０Ｖの放電電位を示
す化合物を正極活物質とする正極と、スピネル型結晶構
造のＬｉＶ2Ｏ4を負極活物質とする負極と、非水電解液
とを備えていることを特徴とする。正極活物質である上
記した化合物としては、スピネル型結晶構造のＬｉＭｎ
2Ｏ4，岩塩型結晶構造のＬｉＣｏＯ2またはＬｉＮｉＯ2
のいずれかが使用される。
【００１２】これらの化合物の放電電位は、Ｌｉの放電
電位を基準にして約４.０Ｖであり、また、容量は１２
０mAh／ｇ前後の値を示す。具体的には、ＬｉＭｎ2Ｏ4
の場合、放電電位は３.９Ｖ前後、容量は１２０mAh／ｇ
前後の値を示し、ＬｉＣｏＯ 2の場合、放電電位は３.８
Ｖ前後、容量は１３０mAh／ｇ前後の値を示し、ＬｉＮ
ｉＯ2の場合、放電電位は３.８Ｖ前後、容量は１８０mA
h／ｇ前後の値を示す。
電位を基準にして約４.０Ｖであり、また、容量は１２
０mAh／ｇ前後の値を示す。具体的には、ＬｉＭｎ2Ｏ4
の場合、放電電位は３.９Ｖ前後、容量は１２０mAh／ｇ
前後の値を示し、ＬｉＣｏＯ 2の場合、放電電位は３.８
Ｖ前後、容量は１３０mAh／ｇ前後の値を示し、ＬｉＮ
ｉＯ2の場合、放電電位は３.８Ｖ前後、容量は１８０mA
h／ｇ前後の値を示す。
【００１３】また負極活物質であるスピネル型結晶構造
のＬｉＶ2Ｏ4は、Ｌｉの放電電位を基準にして２.５Ｖ
前後の放電電位を示し、その容量は１３５mAh／ｇの値
を示す。そして、Ｌｉ+の吸蔵・放出の可逆性に優れた
材料である。したがって、これらを組み合わせた本発明
の電池の場合、その作動電圧は約１.５Ｖになる。
のＬｉＶ2Ｏ4は、Ｌｉの放電電位を基準にして２.５Ｖ
前後の放電電位を示し、その容量は１３５mAh／ｇの値
を示す。そして、Ｌｉ+の吸蔵・放出の可逆性に優れた
材料である。したがって、これらを組み合わせた本発明
の電池の場合、その作動電圧は約１.５Ｖになる。
【００１４】なお、上記したスピネル型結晶構造や岩塩
型結晶構造は、いずれも、充放電の過程で当該結晶構造
へのＬｉ＋の吸蔵・放出が反復しても結晶構造の破壊は
起こりづらい。そのため、充放電の過程で、これら結晶
構造の化合物は劣化を起こすことなく、長期に亘って活
物質としての機能を維持する。
型結晶構造は、いずれも、充放電の過程で当該結晶構造
へのＬｉ＋の吸蔵・放出が反復しても結晶構造の破壊は
起こりづらい。そのため、充放電の過程で、これら結晶
構造の化合物は劣化を起こすことなく、長期に亘って活
物質としての機能を維持する。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明において、正極活物質およ
び負極活物質として用いられる材料はいずれも無機酸化
物であって、導電性を備えていない。したがって、これ
らを用いて正極および負極を製造する場合には、これら
活物質の粉末とカーボンブラックのような導電材粉末と
ポリテトラフルオロエチレン粉末のような結着剤粉末と
の所定量を混合し、その混合粉末を加圧成形して所望形
状に賦形する。
び負極活物質として用いられる材料はいずれも無機酸化
物であって、導電性を備えていない。したがって、これ
らを用いて正極および負極を製造する場合には、これら
活物質の粉末とカーボンブラックのような導電材粉末と
ポリテトラフルオロエチレン粉末のような結着剤粉末と
の所定量を混合し、その混合粉末を加圧成形して所望形
状に賦形する。
【００１６】このとき、上記各成分の混合割合は、製造
した正・負極が設計目的の容量を示すような活物質の量
を確保したうえで、適切な導電性と適切な強度が得られ
るように、適宜に決められる。通常、活物質の量１００
重量部に対し、導電材粉末は５〜１５重量部，結着剤粉
末は３〜６重量部に設定される。また、活物質粉末の大
きさが大きすぎるとその比表面積は小さくなって電池反
応時の反応効率が低下し、また小さすぎると上記した各
成分の混合時における均一混合に難点が生ずるので、通
常、平均粒径で１０〜２０μｍにすることが好ましい。
した正・負極が設計目的の容量を示すような活物質の量
を確保したうえで、適切な導電性と適切な強度が得られ
るように、適宜に決められる。通常、活物質の量１００
重量部に対し、導電材粉末は５〜１５重量部，結着剤粉
末は３〜６重量部に設定される。また、活物質粉末の大
きさが大きすぎるとその比表面積は小さくなって電池反
応時の反応効率が低下し、また小さすぎると上記した各
成分の混合時における均一混合に難点が生ずるので、通
常、平均粒径で１０〜２０μｍにすることが好ましい。
【００１７】更には、混合粉末の加圧成形時において
は、得られた正・負極の成形品に非水電解液が均一に内
部にまで滲透できるような多孔構造であり、しかも適切
な機械的強度を示すような多孔構造となるようにその加
圧成形条件が選定される。このようにして製造された正
極と負極とは、その間に電気絶縁性でかつ保液性を備え
るセパレータを介装して重ね合わせ、非水電解液と一緒
に電池缶の中に密封されることにより、目的とするアル
カリ二次電池が製造される。
は、得られた正・負極の成形品に非水電解液が均一に内
部にまで滲透できるような多孔構造であり、しかも適切
な機械的強度を示すような多孔構造となるようにその加
圧成形条件が選定される。このようにして製造された正
極と負極とは、その間に電気絶縁性でかつ保液性を備え
るセパレータを介装して重ね合わせ、非水電解液と一緒
に電池缶の中に密封されることにより、目的とするアル
カリ二次電池が製造される。
【００１８】セパレータとしては、例えば、ポリプロピ
レン製の不織布が好適に用いられる。また、非水電解液
は、格別限定されるものではなく、従来からリチウム二
次電池の電解液として用いられているものであれば何で
あってもよい。具体的には、エチレンカーボネート，プ
ロピレンカーボネート，ブチレンカーボネートのような
高粘度の非水溶媒や、１，２−ジメトキシエタン，１，
２−ジエトキシエタン，ジエチルカーボネート，テトラ
ヒドロフラン，２−メチルテトラヒドロフランのような
低粘度の非水溶媒、またはそれらの混合溶媒に、ＬｉＰ
Ｆ6，ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＢＦ4，Ｌｉ
Ｎ(ＣＦ3ＳＯ2)2のようなリチウム塩を、０.５〜１.０
モル／Ｌの濃度となるように溶解させたものをあげるこ
とができる。
レン製の不織布が好適に用いられる。また、非水電解液
は、格別限定されるものではなく、従来からリチウム二
次電池の電解液として用いられているものであれば何で
あってもよい。具体的には、エチレンカーボネート，プ
ロピレンカーボネート，ブチレンカーボネートのような
高粘度の非水溶媒や、１，２−ジメトキシエタン，１，
２−ジエトキシエタン，ジエチルカーボネート，テトラ
ヒドロフラン，２−メチルテトラヒドロフランのような
低粘度の非水溶媒、またはそれらの混合溶媒に、ＬｉＰ
Ｆ6，ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＢＦ4，Ｌｉ
Ｎ(ＣＦ3ＳＯ2)2のようなリチウム塩を、０.５〜１.０
モル／Ｌの濃度となるように溶解させたものをあげるこ
とができる。
【００１９】とくに、電池の充放電サイクル特性や保存
特性を向上させることを考えると、用いるリチウム塩と
しては、ＬｉＰＦ6やＬｉＮ(ＣＦ3ＳＯ2)2であることが
好適である。
特性を向上させることを考えると、用いるリチウム塩と
しては、ＬｉＰＦ6やＬｉＮ(ＣＦ3ＳＯ2)2であることが
好適である。
【００２０】
実施例１ (1)正極の製造 Ｌｉ2ＣＯ3粉末とＭｎＯ2粉末とを、モル比１：４で混
合し、得られた混合粉末を大気中において温度８００℃
で２４時間焼成した。反応生成物を化学分析し、またＸ
線回折により結晶構造を同定した。スピネル型結晶構造
のＬｉＭｎ2Ｏ4であることが確認された。
合し、得られた混合粉末を大気中において温度８００℃
で２４時間焼成した。反応生成物を化学分析し、またＸ
線回折により結晶構造を同定した。スピネル型結晶構造
のＬｉＭｎ2Ｏ4であることが確認された。
【００２１】この反応生成物を粉砕して平均粒径１５μ
ｍの粉末とし、その粉末１００重量部に対し、カーボン
ブラック１０重量部，ＰＴＦＥ粉末５重量部を混合し、
圧力１.５ton／cm2で加圧成形して、直径１６.０mm，厚
み０.９０mmのペレットを成形し、ついで温度１５０℃
で１５時間減圧乾燥して正極とした。 (2)負極の製造 ＬｉＯＨ粉末とＶ2Ｏ5粉末とを、モル比１：１で混合
し、得られた混合粉末を、反応容器内において、水素を
含む還元雰囲気に保持しながら温度７００℃で１５時間
加熱した。
ｍの粉末とし、その粉末１００重量部に対し、カーボン
ブラック１０重量部，ＰＴＦＥ粉末５重量部を混合し、
圧力１.５ton／cm2で加圧成形して、直径１６.０mm，厚
み０.９０mmのペレットを成形し、ついで温度１５０℃
で１５時間減圧乾燥して正極とした。 (2)負極の製造 ＬｉＯＨ粉末とＶ2Ｏ5粉末とを、モル比１：１で混合
し、得られた混合粉末を、反応容器内において、水素を
含む還元雰囲気に保持しながら温度７００℃で１５時間
加熱した。
【００２２】反応生成物につき、組成を化学分析し、ま
たＸ線回折によって結晶構造を同定した。スピネル型結
晶構造のＬｉＶ2Ｏ4であることが確認された。この反応
生成物を粉砕して平均粒径１５μｍの粉末とし、その粉
末１００重量部に対し、カーボンブラック１０重量部，
ＰＴＦＥ粉末５重量部を混合し、圧力１.６ton／cm2で
加圧成形して、直径１５.５mm，厚み０.８mmのペレット
を成形し、ついで温度１５０℃で１５時間減圧乾燥して
正極とした。
たＸ線回折によって結晶構造を同定した。スピネル型結
晶構造のＬｉＶ2Ｏ4であることが確認された。この反応
生成物を粉砕して平均粒径１５μｍの粉末とし、その粉
末１００重量部に対し、カーボンブラック１０重量部，
ＰＴＦＥ粉末５重量部を混合し、圧力１.６ton／cm2で
加圧成形して、直径１５.５mm，厚み０.８mmのペレット
を成形し、ついで温度１５０℃で１５時間減圧乾燥して
正極とした。
【００２３】(3)コイン形電池の組立 上記した正極と負極を用いて図１で示したようなコイン
形リチウム二次電池を組み立てた。すなわち、ステンレ
ス鋼製の正極缶１の中に、前記した正極２を配置し、そ
の上にポリプロピレン製の不織布から成るセパレータ３
を載せ、更にその上に負極４を配置した。
形リチウム二次電池を組み立てた。すなわち、ステンレ
ス鋼製の正極缶１の中に、前記した正極２を配置し、そ
の上にポリプロピレン製の不織布から成るセパレータ３
を載せ、更にその上に負極４を配置した。
【００２４】プロピレンカーボネートと１，２−ジメト
キシエタンを容量比１：１で混合して成る非水溶媒にＬ
ｉＣｌＯ4を濃度１モル／Ｌとなるように溶解させた非
水電解液を注入したのち、ステンレス鋼製の負極缶５を
冠着し、ポリプロピレン製のガスケット６を介して正極
缶１と加締めて、直径２０mm，高さ２.５mmのコイン形
リチウム二次電池を製造した。
キシエタンを容量比１：１で混合して成る非水溶媒にＬ
ｉＣｌＯ4を濃度１モル／Ｌとなるように溶解させた非
水電解液を注入したのち、ステンレス鋼製の負極缶５を
冠着し、ポリプロピレン製のガスケット６を介して正極
缶１と加締めて、直径２０mm，高さ２.５mmのコイン形
リチウム二次電池を製造した。
【００２５】この電池につき、温度−２０℃において、
１００μｍの定電流で電圧３.０Ｖから１.０Ｖになるま
で放電して放電特性を調べた。その結果を、電池１０個
の平均値として図２に示した。また、この電池につき、
温度２０℃において、２５０μｍの定電流による３.０
Ｖから１.０Ｖまでの放電−２５０μｍの定電流による
３.０Ｖまでの充電を１サイクルとする充放電を反復
し、電池の初期放電容量を各サイクル時の放電容量で除
算して容量維持率（％）を算出した。その結果を図３に
示した。
１００μｍの定電流で電圧３.０Ｖから１.０Ｖになるま
で放電して放電特性を調べた。その結果を、電池１０個
の平均値として図２に示した。また、この電池につき、
温度２０℃において、２５０μｍの定電流による３.０
Ｖから１.０Ｖまでの放電−２５０μｍの定電流による
３.０Ｖまでの充電を１サイクルとする充放電を反復
し、電池の初期放電容量を各サイクル時の放電容量で除
算して容量維持率（％）を算出した。その結果を図３に
示した。
【００２６】実施例２ Ｌｉ2ＣＯ3粉末とＣｏＣＯ3粉末とを、モル比１：２で
混合し、得られた混合粉末を大気中において温度８００
℃で２４時間焼成した。反応生成物につき、組成を化学
分析し、Ｘ線回折による結晶構造の同定を行った。岩塩
型結晶構造のＬｉＣｏＯ2であった。
混合し、得られた混合粉末を大気中において温度８００
℃で２４時間焼成した。反応生成物につき、組成を化学
分析し、Ｘ線回折による結晶構造の同定を行った。岩塩
型結晶構造のＬｉＣｏＯ2であった。
【００２７】ＬｉＭｎ2Ｏ4に代えて上記ＬｉＣｏＯ2を
正極活物質として用いたことを除いては、実施例１と同
様にしてコイン形リチウム二次電池を組み立てた。この
電池につき実施例１と同様にして放電特性および容量維
持率を測定し、その結果を図２，図３にそれぞれ示し
た。 実施例３ Ｌｉ2ＣＯ3粉末とＮｉＣＯ3粉末とを、モル比１：２で
混合し、得られた混合粉末を大気中において温度８００
℃で２４時間焼成した。反応生成物につき、組成を化学
分析し、Ｘ線回折による結晶構造の道程を行った。岩塩
型結晶構造のＬｉＮｉＯ2であった。
正極活物質として用いたことを除いては、実施例１と同
様にしてコイン形リチウム二次電池を組み立てた。この
電池につき実施例１と同様にして放電特性および容量維
持率を測定し、その結果を図２，図３にそれぞれ示し
た。 実施例３ Ｌｉ2ＣＯ3粉末とＮｉＣＯ3粉末とを、モル比１：２で
混合し、得られた混合粉末を大気中において温度８００
℃で２４時間焼成した。反応生成物につき、組成を化学
分析し、Ｘ線回折による結晶構造の道程を行った。岩塩
型結晶構造のＬｉＮｉＯ2であった。
【００２８】ＬｉＭｎ2Ｏ4に代えて上記ＬｉＮｉＯ2を
正極活物質として用いたことを除いては、実施例１と同
様にしてコイン形リチウム二次電池を組み立てた。この
電池につき実施例１と同様にして放電特性および容量維
持率を測定し、その結果を図２，図３にそれぞれ示し
た。 比較例 正極活物質としてＮｉ(ＯＨ)2，負極活物質としてＣｄ
(ＯＨ)2，電解液として比重１.２のＫＯＨ水溶液を用い
て、直径２.０mm，高さ２.５mmのコイン形ニッケル・カ
ドミウム二次電池を組み立てた。この電池につき、実施
例１と同様にして放電特性を調べ、その結果を図２に示
した。ただし、１.６Ｖから１.０Ｖになるまでの放電と
した。
正極活物質として用いたことを除いては、実施例１と同
様にしてコイン形リチウム二次電池を組み立てた。この
電池につき実施例１と同様にして放電特性および容量維
持率を測定し、その結果を図２，図３にそれぞれ示し
た。 比較例 正極活物質としてＮｉ(ＯＨ)2，負極活物質としてＣｄ
(ＯＨ)2，電解液として比重１.２のＫＯＨ水溶液を用い
て、直径２.０mm，高さ２.５mmのコイン形ニッケル・カ
ドミウム二次電池を組み立てた。この電池につき、実施
例１と同様にして放電特性を調べ、その結果を図２に示
した。ただし、１.６Ｖから１.０Ｖになるまでの放電と
した。
【００２９】これらの結果から以下のことが明らかであ
る。 (1)図２から明らかなように、本発明の電池は、いずれ
も、−２０℃という低温環境下においてすら、作動電圧
は比較的平坦な約１.５Ｖの値を示している。これに反
し、比較例の電池は、その電解液が−２０℃では凍結す
る水溶液であることからして、この低温環境下では電池
機能を喪失している。
る。 (1)図２から明らかなように、本発明の電池は、いずれ
も、−２０℃という低温環境下においてすら、作動電圧
は比較的平坦な約１.５Ｖの値を示している。これに反
し、比較例の電池は、その電解液が−２０℃では凍結す
る水溶液であることからして、この低温環境下では電池
機能を喪失している。
【００３０】(2)また図３から明らかなように、本発明
の電池は、充放電サイクルが４０回でその容量維持率が
７５％程度であり、比較的容量低下の小さい電池になっ
ている。
の電池は、充放電サイクルが４０回でその容量維持率が
７５％程度であり、比較的容量低下の小さい電池になっ
ている。
【００３１】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
リチウム二次電池は、充放電サイクル特性が良好であ
り、低温環境下でも充分に実働する１.５Ｖ級リチウム
二次電池であって、充分に１.５Ｖ級のアルカリ二次電
池との互換性を備えている。これは、負極活物質に、Ｌ
ｉの放電電位を基準にした放電電位が約２.５Ｖである
スピネル型結晶構造のＬｉＶ2Ｏ4を用い、また正極活物
質に、Ｌｉの放電電位を基準にした放電電位が約４.０
Ｖであるスピネル型結晶構造のＬｉＭｎ2Ｏ4，岩塩型結
晶構造のＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮｉＯ2を用いたことによっ
て得られる効果である。
リチウム二次電池は、充放電サイクル特性が良好であ
り、低温環境下でも充分に実働する１.５Ｖ級リチウム
二次電池であって、充分に１.５Ｖ級のアルカリ二次電
池との互換性を備えている。これは、負極活物質に、Ｌ
ｉの放電電位を基準にした放電電位が約２.５Ｖである
スピネル型結晶構造のＬｉＶ2Ｏ4を用い、また正極活物
質に、Ｌｉの放電電位を基準にした放電電位が約４.０
Ｖであるスピネル型結晶構造のＬｉＭｎ2Ｏ4，岩塩型結
晶構造のＬｉＣｏＯ2，ＬｉＮｉＯ2を用いたことによっ
て得られる効果である。
【図１】コイン形リチウム二次電池の概略を示す断面図
である。
である。
【図２】電池の放電特性図である。
【図３】電池の充放電サイクル特性図である。
１ 正極缶 ２ 正極 ３ セパレータ ４ 負極 ５ 負極缶 ６ ガスケット
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｌｉの放電電位を基準にして約４.０Ｖ
の放電電位を示す化合物を正極活物質とする正極と、ス
ピネル型結晶構造のＬｉＶ2Ｏ4を負極活物質とする負極
と、非水電解液とを備えていることを特徴とするリチウ
ム二次電池。 - 【請求項２】 前記化合物が、スピネル型結晶構造のＬ
ｉＭｎ2Ｏ4、または、岩塩型結晶構造のＬｉＣｏＯ2も
しくはＬｉＮｉＯ2のいずれか１種である請求項１のリ
チウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9209170A JPH1154119A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9209170A JPH1154119A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154119A true JPH1154119A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16568500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9209170A Pending JPH1154119A (ja) | 1997-08-04 | 1997-08-04 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1154119A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003017057A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-17 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | リチウム二次電池負極活物質用リチウムバナジウム複合酸化物、その製造方法およびそれを用いたリチウム二次電池 |
| JP2010517218A (ja) * | 2007-01-18 | 2010-05-20 | エルジー・ケム・リミテッド | 正極活物質及びこれを含む二次電池 |
-
1997
- 1997-08-04 JP JP9209170A patent/JPH1154119A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003017057A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-17 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | リチウム二次電池負極活物質用リチウムバナジウム複合酸化物、その製造方法およびそれを用いたリチウム二次電池 |
| JP4716072B2 (ja) * | 2001-07-02 | 2011-07-06 | 株式会社豊田中央研究所 | 水系リチウム二次電池負極活物質用リチウムバナジウム複合酸化物、その製造方法およびそれを用いたリチウム二次電池 |
| JP2010517218A (ja) * | 2007-01-18 | 2010-05-20 | エルジー・ケム・リミテッド | 正極活物質及びこれを含む二次電池 |
| JP2014075352A (ja) * | 2007-01-18 | 2014-04-24 | Lg Chem Ltd | 正極活物質及びこれを含む二次電池 |
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