JPS63121260A - 二次電池 - Google Patents

二次電池

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JPS63121260A
JPS63121260A JP61265840A JP26584086A JPS63121260A JP S63121260 A JPS63121260 A JP S63121260A JP 61265840 A JP61265840 A JP 61265840A JP 26584086 A JP26584086 A JP 26584086A JP S63121260 A JPS63121260 A JP S63121260A
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battery
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彰 吉野
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    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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    • 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
    • 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は新規な二次電池、更には小型、軽量二次電池に
関する。
′　　　［従来の技術］ 近年、電子機器の小型化、軽量化は目覚ましく、それに
伴い電源となる電池に対しても小型軽量化の要望が非常
に大きい、−次電池の分野では既にリチウム電池等の小
型軽量電池が実用化されているが、これらは−次電池で
あるが故に繰り返し使用できず、その用途分野は限られ
たものであった。一方、二次電池の分野では従来より鉛
電池、ニッケルーカドミ電池が用いられてきたが両者共
、小を軽量化という点で大きな問題点を有している。か
かる観点から、非水系二次電池が非常に注目されてきて
いるが、未だ実用化に至っていない。その理由の一つは
該二次電池に用いる電極活物質でサイクル性、自己放電
特性等の実用物性を満足するものが見出されていない点
にある。
一方、従来のニッケルーカドミ電池、鉛電池などと本質
的に異なる反応形式である層状化合物のインターカレー
シヨン、又はドーピング現象を利用した新しい群の電極
活物質が注目を集めている。
かかる新しい電極活物質は、その充電、放電における電
気化学的反応において複雑な化学反応を起こさないこと
から、極めて優れた充放電サイクル性が期待されている
。中でもカーボンを活物質として用いることが提案され
、注目されている。
一方、従来正極材料として、例えばＴｉＳ２．　Ｎｏ！
Ｊ２といった金属カルコゲナイド化合物等が考えられて
いた。但し、これらのものはカーボンと組合わせた場合
、起電力が小さく期待されていたほどの性能は見出され
ていなかった。
［発明が解決しようとする問題点］ 前述の如く、カーボンを負極活物質として用いた二次電
池において、正極活物質の選択が極めて重要な課題とし
て残されていた。
［問題点を解決する為の手段及び作用］本発明は前述の
問題点を解決し、電池性能、特に出力特性に優れた高性
能、高エネルギー密度の小型軽量二次電池を提供するた
めになされたものである。
本発明によれば構成要素としてすくなくとも正極、負極
、セパレーター、非水電解液からなる二次電池であって
、正極としてＬ　１ｃｏ０２及び／又はＬｉＮｉＯ２を
用い、負極としてカーポジを用いることを特徴とする二
次電池が提供される。
本発明でいうカーボンとは、特に限定しないが、その−
例を挙げれば、特開昭５８−３５，８８１号、特開昭５
９−１７３，９７９号、特開昭５９−２０７，５８８号
公報等に記載の活性炭等の高表面積炭素材料、又、特開
昭５８−２０８，８６４号公報等に記載のフェノール系
樹脂等の焼成炭化物、又、特開昭８１−１１１，９０７
号公報に記載の縮合多環炭化水素、゛複素環多環系化合
物の炭化により得られるカーボンウィスカー、更には本
発明者らによる特願昭８１−１０３，７８５号ｎに記載
の気相成長法炭素繊維、ピッチ系炭化物等が挙げられる
。
前述の如くかかるカーボンを負極として用いる場合、用
いる正極の選択が極めて重要であり、本発明者らはＬ　
１ｃｏｏ２及び／又はＬｉＮｉＯ２と、カーボンとの組
合せにより極めて優れた電池性能が得られることを見出
した。
本発明で用いるＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２は、炭酸リ
チウム、酸化リチウム等のリチウム化合物とコバルト及
び／又はニッケルの金属又は酸化物、水酸化物、炭酸塩
、硝酸塩等の化合物との焼成反応により容易に製造され
得る。
本発明による正、負極の組合せの新規な二次電池は、第
１の特徴として、起電力が３．９ｖ〜４．２ｖと非常に
高いことである。
従って前述の如くカーボン負極はその放電に伴い１ｖ前
後の電位変化を示すが、かかる本発明の二次電池におい
ては、負極側でＩＶ近い電圧降下があっても、まだ十分
に実用的な範囲の電圧を維持することができる。
第２の特徴として、カーボン、　ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮ
ｉＯ２は、いずれも極めて安定な化合物であり、電池組
立が容易にでき工業的に大きな利点となる。
第３の特徴として、充電、放電反応に必要なＬｉ源とし
て、既にＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２に含有されており
、他の正極材料、例えばτｉＳ？、　Ｖ６Ｏ１３等を用
いる場合の如＜Ｌｉ１ｉとして金属リチウム等を電池組
立時に用いる必要がない、これは工業的に極めて大きな
利点である。
本発明の非水系二次電池を組立てる場合の基本構成要素
として、前記本発明の活物質を用いた電極、更にはセパ
レーター、非水電解液が挙げられる。セパレーターとし
ては特に限定されないが、織布、不織布、ガラス織布１
舎成樹脂微多孔膜等が挙げられるが、前述の如く、薄膜
、大面精電極を用いる場合には、例えば特開昭５８−５
９０７２号に開示される合成樹脂微多孔膜、特にポリオ
レフィン系微多孔膜が、厚み、強度、膜抵抗の面で好ま
しい。
非水電解液の電解質としては特に限定されないが、−例
を示せば、ＬｉＣ１’０４．　ＬｉＢｈ、　ＬｉＡｓＦ
６゜ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ、　ＬｉＰＦ６．　Ｌｉｌ、　Ｌ
ｉＡＲＣＲａ、　ＮａＣＲＯｓ。
ＮａＢＦａ、　Ｍａｌ、　（ｎ−Ｂｕ）ａＮ＠ｃｉ）Ｏ
ｎ、　（ｎ−Ｂｕ）ａＮ＠ＢＦｎ。
ＫＰＦ６等が挙げられる。又、用いられる電解液の有機
溶媒としては、例えばエーテル類、ケトン類。
ラクトン類、ニトリル類、アミン類、アミド類、硫黄化
合物、塩゛素化炭化水素類、エステル類。
カーボネート類、ニトロ化合物、リン酸エステル系化合
物、スルホラン系化合物等を用いることができるが、こ
れらのうちでもエーテル類、ケトン類、ニトリル類、塩
素化炭化水素類、カーボネート類、スルホラン系化合物
が好ましい、更に好ましくは環状カーボネート類である
。
これらの代表例としては、テトラヒドロフラン、２−メ
チルテトラヒドロフラン、１．４−ジオキサン、アニソ
ール、モノグライム、アセトニトリル、プロピオニトリ
ル、４−メチル−２−ペンタノン、ブチロニトリル、バ
レロニトリル、ベンゾニトリル、１．２−ジクロロエタ
ン、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタン、メチルフ
ォルメイト、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、ビニレンカーボネート、ジメチルホルムアミド
、ジメチルスルホキシド、ジメチルチオホルムアミド、
スルホラン、３−メチル−スルホラン、リン酸トリメチ
ル、リン酸トリエチルおよびこれらの混合溶媒等をあげ
ることができるが、必ずしもこれらに限定されるもので
はない。
更に要すれば、集電体、端子、絶縁板等の部品を用いて
電池が構成される。又、電池の構造としては、特に限定
されるものではないが、正極、負極、更に要すればセパ
レーターを単層又は複層としたペーパー型電池、積層型
電池、又は正極、負極、更に要すればセパレーターをロ
ール状に巻いた円筒状電池等の形態が一例として挙げら
れる。
［発明の効果］ 本発明の電池は小型軽量であり、特にサイクル特性、自
己放電特性に優れ、小型電子機器用、電気自動車用、電
力貯蔵用等の電源として極めて有用である。
［実施例］ 以下、実施例、比較例により本発明を更に詳しく説明す
る。
実施例ｌ Ｌｉ２００３３．３モル、Ｃｏ３０ａ　　２．０モルを
混合した後、空気中で８７０℃で８時間焼成し、Ｌ　１
ｃｏ０２を得た。このＬ　１ｃｏ０２の粉末１００重量
部、及び２０重量部のグラファイト粉末をポリフッ化ビ
ニリデンのジメチルホルムアミド溶液（２重量％濃度）
１００重量部に分散せしめた後１　ｃｍＸ　５　ａｍ角
のアルミ箔（１５ｕ−）に塗布し、乾燥時１２５弘の正
極を得た。
一方二一ドルコークス（興亜石油社製ＫＯＡ−ＳＪ−Ｃ
ａｋｅ）の平均粒径１０終の粉末１００重量部をポリア
クリロニトリルのジメチルホルムアミド溶液（４重量％
濃度）　１００重量部に分散せしめた後、ｌｃ層Ｘ５ｃ
ｍ角の銅箔（ｌＯＪＬ）に塗布し、乾燥時７５ルの負極
を得た。
電解液として１．０　Ｍ過塩素酸リチウムのプロピレン
カーボネート溶液を、又、セパレーターとして３５ＩＬ
のポリエチレン微多孔膜を用い、第１図に示す電池を組
立てた。
５ｍＡの定電流で充電したところ、開放端子電圧３Ｊ５
Ｖを示した。その後５＋ｓＡの定電流で１．５ｖまで放
電した。この後５ｍＡの定電流で１時間充電し、５ｍＡ
定電流で１．５ｖまでの放電サイクルを繰り返した。
この時の電池性能を第１表に示す。
実施例２ 実施例１においてＧＯ３０４２，０モルの代りに、Ｎｉ
０　６モルを用い、酸素中にて９００℃で４８時間焼成
し、Ｌ　ｉＮ　ｉＯ＋を得た。
このＬｉＮｉＯ２を用い実施例１と同じ操作により電池
を組立だところ開放端子電圧３．８３Ｖを示した。
比較例！ Ｖ６Ｏ１３の組成を有するバナジウム酸化物の粉末１０
０重量部と粉末グラファイト２０重量部をポリフッ化ビ
ニリデンのジメチルホルムアミド溶液（２，０重量％濃
度）１００重量部に分散せしめた後１ｃ腸Ｘ５ｃ履角の
アルミ箔（１５ＩＬ）に塗布し、乾燥時１２５ルの正極
を得た。
実施例１で作成したものと全く同一の負極を用い、上記
正極に圧延したリチウム金属箔を貼り合わせた正極を用
い第１図に示す電池を作成した。
実施例１と同じ方法で電池評価をしたところ、開放端子
電圧３．２０Ｖを示した。
この電池の性能を第１表に示す。
（ＪＪ、下余白） 第　　１　　表
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の二次電池の構成例の断面図である。第
１図において、１は正極、２は負極、３　、３　’　ハ
東電棒、４，４′はＳＯＳネット。 ５．５′は外部電極端子、６は電池ケース、７はセパレ
ーター、８は電解液又は固体電解質である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）構成要素としてすくなくとも正極、負極、セパレ
    ーター、非水電解液からなる二次電池であって、正極と
    してＬｉＣｏＯ＿２及び／又はＬｉＮｉＯ＿２を用い、
    負極としてカーボンを用いることを特徴とする二次電池
    。
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