JP2000285961A - Lithium manganese secondary battery - Google Patents

Lithium manganese secondary battery

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JP2000285961A
JP2000285961A JP11086421A JP8642199A JP2000285961A JP 2000285961 A JP2000285961 A JP 2000285961A JP 11086421 A JP11086421 A JP 11086421A JP 8642199 A JP8642199 A JP 8642199A JP 2000285961 A JP2000285961 A JP 2000285961A
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lithium
manganese
secondary battery
battery
lithium manganese
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Withdrawn
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JP11086421A
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Japanese (ja)
Inventor
Masumi Terauchi
真澄 寺内
Teruyuki Takahashi
輝行 高橋
Yutaka Umetsu
豊 梅津
Toshihiko Shiotani
俊彦 塩谷
Masanao Terasaki
正直 寺崎
Hiroshi Mukai
寛 向井
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Dai Nippon Toryo Co Ltd
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Toryo Co Ltd
Japan Storage Battery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 充放電サイクル特性に優れたリチウムマンガ
ン二次電池を提供する。 【解決手段】 構成要素として、(1)リチウムマンガ
ン複合酸化物を活物質とする正極、(2)金属リチウム
若しくはその合金、又はリチウムを挿入、放出できる炭
素材料を用いる負極、(3)非水電解液、及び(4)脱
水剤を含有する。
(57) [Problem] To provide a lithium manganese secondary battery excellent in charge / discharge cycle characteristics. SOLUTION: As constituent elements, (1) a positive electrode using a lithium manganese composite oxide as an active material, (2) a negative electrode using metallic lithium or an alloy thereof, or a carbon material into which lithium can be inserted and released, (3) non-aqueous It contains an electrolytic solution and (4) a dehydrating agent.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、充放電サイクル特
性に優れたリチウムマンガン二次電池に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium manganese secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子技術の進歩により、電子機器
の高性能化、小型化、ポータブル化が進み、これら電子
機器には、エネルギー密度の高い二次電池が要求されて
いる。従来、これら電子機器に使用される二次電池とし
ては、ニッケル・カドミウム二次電池、鉛蓄電池、ニッ
ケル水素電池、リチウムイオン二次電池などが挙げられ
る。特に、リチウムイオン二次電池は、電池電圧が高
く、高エネルギー密度を有し、自己放電も少なく、か
つ、充放電サイクル特性に優れ、小型軽量電池に適合で
きる最も有望な電池である。
2. Description of the Related Art In recent years, with the advance of electronic technology, high performance, miniaturization, and portability of electronic devices have been advanced, and secondary batteries with high energy density have been required for these electronic devices. Conventionally, as a secondary battery used for these electronic devices, a nickel-cadmium secondary battery, a lead storage battery, a nickel-metal hydride battery, a lithium ion secondary battery, and the like are exemplified. In particular, lithium ion secondary batteries are the most promising batteries that have high battery voltage, high energy density, low self-discharge, excellent charge / discharge cycle characteristics, and can be adapted to small and light batteries.

【0003】このようなリチウムイオン二次電池の正極
材料としては、LiCoO2 、LiNiO2 や、より低
コストなLiMn24 等のリチウムマンガン酸化物の
使用が検討され、盛んに開発研究が行われている。しか
しながら、マンガン酸化物を正極材料に使用した電池
は、安価で、高電圧・高エネルギー密度という特徴を有
しているものの、充放電サイクル寿命が短いといった課
題を有しており、広く実用電池として使用されるまでに
は至っていない。
As a positive electrode material for such a lithium ion secondary battery, use of lithium manganese oxides such as LiCoO 2 , LiNiO 2, and lower cost LiMn 2 O 4 has been studied, and active development research has been conducted. Have been done. However, batteries using manganese oxide as a cathode material are inexpensive, have high voltage and high energy density, but have the problem of short charge / discharge cycle life, and are widely used as practical batteries. Not yet used.

【0004】リチウムマンガン二次電池では、リチウム
マンガン複合酸化物を活物質とする正極と、金属リチウ
ム若しくはその合金、又はリチウム化合物を用いた負極
と、非水電解液として、リチウム塩を極性溶媒に溶解し
た非水電解液とが用いられる。極性溶媒としては、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネートなどのアル
キルカーボネートが好ましいものとして使用されてい
る。これらのアルキルカーボネートは常温で固体であっ
たり、高粘度を有するので、通常は他の有機溶媒で希釈
して用いられる。このような希釈用溶媒としては、1,
2−ジメトキシエタンや、ジメチルカーボネート、ジエ
チルカーボネートなどの低粘度溶媒が用いられている。
リチウム塩としては、LiPF6 や、LiBF4 、Li
ClO4 などが用いられている。このなかでも、LiP
6 が、最も性能が良く、広く使用されている。
In a lithium manganese secondary battery, a positive electrode using a lithium manganese composite oxide as an active material, a negative electrode using lithium metal or an alloy thereof, or a lithium compound, and a lithium salt as a non-aqueous electrolyte are used in a polar solvent. A dissolved non-aqueous electrolyte is used. As the polar solvent, alkyl carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate are preferably used. Since these alkyl carbonates are solid at room temperature or have a high viscosity, they are usually used after being diluted with another organic solvent. As such a diluting solvent, 1,
Low-viscosity solvents such as 2-dimethoxyethane, dimethyl carbonate and diethyl carbonate are used.
As lithium salts, LiPF 6 , LiBF 4 , Li
ClO 4 or the like is used. Among them, LiP
F 6 has the best performance and is widely used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リチウ
ムマンガン二次電池として、非水電解液の一例として、
LiPF6 を用いると、水分と反応を起こし、Mnを溶
出し、サイクル特性が低下する傾向にある。
However, as a lithium manganese secondary battery, as an example of a non-aqueous electrolyte,
When LiPF 6 is used, it reacts with moisture, elutes Mn, and the cycle characteristics tend to deteriorate.

【0006】Mnの溶出は、以下の化学式式1〜式4に
示される態様で起こるものと推察される。
It is presumed that the elution of Mn occurs in the mode represented by the following chemical formulas (1) to (4).

【0007】 式1 LiPF6 →LiF+PF5 式2 PF5 +H2 O→2HF+POF3 式3 2Li MnO4 +4H+ →2Li+ +Mn2+
+2H2 O+3λ−MnO2 式4 Mn2++2e- →Mn 前記式を説明すると、 式1 電解質が分解してPF5 が生成する。 式2 PF5 と水分が反応して、HFが生成する。 式2 H+ とLiMn24 とが反応して溶解反応が進
む。 式3 溶解反応は不可逆であり、Mn2+が溶出し、Li
Mn24 に戻ることはない。 式4 溶出したMn2+は負極上に析出し、負極の特性を
低下させる。 以上の内容により、LiPF6 を用いると、水分の影響
で正極からMnの溶出が起こり、負極にも悪影響を及ぼ
し、電池の充放電サイクル特性が低下する。従来この様
な水分の影響を避けるために、電池内に乾燥剤を挿入す
ることが行われている(特開昭61−39464号公
報)。しかしながら、固体の乾燥剤は電池内への挿入が
容易でなく、電極形状に合わせて成形したり、電池内に
収納部を確保する必要があり、電池製造上の問題点を有
していた。また、水分を除去するのではなく、発生した
HFのような電解液中の遊離酸分を吸収させるためにア
ルミナ等の固体の添加物を電解液に添加することが行わ
れた(特開平5−315006号公報)。しかし、この
様な固体の粉末は、電極表面に付着したり、セパレータ
の目を塞いだりして、電池特性に悪影響を及ぼした。
Formula 1 LiPF 6 → LiF + PF 5 Formula 2 PF 5 + H 2 O → 2HF + POF 3 Formula 3 2Li MnO 4 + 4H + → 2Li + + Mn 2+
+ 2H 2 O + 3λ-MnO 2 Formula 4 Mn 2+ + 2e → Mn Explaining the above formula: Formula 1 The electrolyte is decomposed to form PF 5 . And Equation 2 PF 5 and water reaction, HF will be generated. Formula 2 H + reacts with LiMn 2 O 4 and the dissolution reaction proceeds. Formula 3 The dissolution reaction is irreversible, Mn 2+ elutes and Li
It does not return to Mn 2 O 4 . Formula 4 The eluted Mn 2+ precipitates on the negative electrode and deteriorates the characteristics of the negative electrode. As described above, when LiPF 6 is used, Mn is eluted from the positive electrode due to the influence of moisture, which also has a negative effect on the negative electrode, and lowers the charge / discharge cycle characteristics of the battery. Conventionally, a desiccant is inserted into the battery in order to avoid such an influence of moisture (Japanese Patent Laid-Open No. 61-39464). However, the solid desiccant is not easy to insert into the battery, and it is necessary to form the solid desiccant in accordance with the shape of the electrode or to secure a storage portion in the battery, which has a problem in battery production. Also, instead of removing water, a solid additive such as alumina is added to the electrolyte to absorb free acid components in the electrolyte such as generated HF (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. Hei 5 (1993) -195). -315006). However, such solid powder adhered to the electrode surface and blocked the eyes of the separator, thereby adversely affecting the battery characteristics.

【0008】本発明は、非水電解液中に混合させた脱水
剤を使用することにより、非水電解液としてLiPF6
を使用しても充放電サイクル特性の低下が少ない、リチ
ウムマンガン二次電池を提供することを目的とする。
The present invention uses LiPF 6 as a non-aqueous electrolyte by using a dehydrating agent mixed in the non-aqueous electrolyte.
It is an object of the present invention to provide a lithium manganese secondary battery in which a decrease in charge / discharge cycle characteristics is small even when the battery is used.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討を行った結果、リチウムマン
ガン複合酸化物を活物質とする正極と、金属リチウム若
しくはその合金、又はリチウム化合物を用いる負極と、
非水電解液とからなるリチウムマンガン二次電池におい
て、更に、非水電解液中に脱水剤を溶解もしくは混合す
ることにより、充放電サイクル特性に優れたリチウムマ
ンガン二次電池を製造することが出来ることを見出し、
本発明に到達したものである。脱水剤を電解液中に含ま
せたことにより、固体の脱水剤のような電池構成材の設
計変更は不要であり、電極やセパレータへの付着や沈殿
の心配もなくなった。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above problems, and as a result, have found that a positive electrode using a lithium manganese composite oxide as an active material, metallic lithium or an alloy thereof, or lithium A negative electrode using the compound,
In a lithium manganese secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte, further, by dissolving or mixing a dehydrating agent in the non-aqueous electrolyte, a lithium manganese secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics can be manufactured. Heading that
The present invention has been reached. By including the dehydrating agent in the electrolytic solution, there is no need to change the design of battery components such as a solid dehydrating agent, and there is no need to worry about adhesion or precipitation to electrodes or separators.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明について更に詳細に
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

【0011】本発明で使用するリチウムマンガン複合酸
化物は、例えば、水酸化リチウムと、二酸化マンガン及
び炭酸マンガンから選ばれるマンガン化合物とを湿式混
合し、得られたスラリーを乾燥した後、解砕し、350
〜500℃で一次焼成し、45℃以下に冷却し、再度解
砕した後、600〜800℃で二次焼成して得られる。
The lithium-manganese composite oxide used in the present invention is obtained, for example, by wet mixing lithium hydroxide and a manganese compound selected from manganese dioxide and manganese carbonate, drying the obtained slurry, and crushing it. , 350
It is obtained by primary baking at ~ 500 ° C, cooling to 45 ° C or less, crushing again, and secondary baking at 600-800 ° C.

【0012】水酸化リチウムは、LiOH・H2 Oで示
される一水塩として市販されるものが使用される。
As the lithium hydroxide, one commercially available as a monohydrate represented by LiOH.H 2 O is used.

【0013】マンガン化合物としては、二酸化マンガン
又は炭酸マンガンが使用される。
As the manganese compound, manganese dioxide or manganese carbonate is used.

【0014】二酸化マンガン又は炭酸マンガンとして
は、各種の材料を使用することができる。例えば、二酸
化マンガンとして、マンガン鉱石を400℃以上の温度
で焼成して得られるMn23 又はMn34 等の低級
マンガン酸化物を硫酸や硝酸、又はこれらの混合物等の
鉱酸により不均化反応させることによって得られる化学
合成二酸化マンガンを使用することができる。また、電
解によって得られる電解二酸化マンガンを使用すること
ができる。
Various materials can be used as manganese dioxide or manganese carbonate. For example, as manganese dioxide, a lower manganese oxide such as Mn 2 O 3 or Mn 3 O 4 obtained by calcining a manganese ore at a temperature of 400 ° C. or more cannot be treated with a mineral acid such as sulfuric acid, nitric acid, or a mixture thereof. A chemically synthesized manganese dioxide obtained by a leveling reaction can be used. Further, electrolytic manganese dioxide obtained by electrolysis can be used.

【0015】水酸化リチウムと、マンガン化合物との湿
式混合では、水酸化リチウムは、スラリー状に溶解した
状態にあり、この溶解した水酸化リチウムが、マンガン
化合物中に高度に分散された状態となるので、後述する
工程を経て得られるリチウムマンガン複合酸化物は、組
成的に非常に均一となり、従って、放電容量の高いもの
となる。これに対して、これらの化合物を乾式で混合す
ると、混合が不十分となり易く、得られるリチウムマン
ガン複合酸化物におけるマンガン酸リチウムの組成が不
均一となり易く、放電容量の高いリチウムマンガン複合
酸化物を得にくい。
In the wet mixing of lithium hydroxide and a manganese compound, the lithium hydroxide is in a state of being dissolved in a slurry state, and the dissolved lithium hydroxide is in a state of being highly dispersed in the manganese compound. Therefore, the lithium manganese composite oxide obtained through the steps described below is very uniform in composition, and therefore has a high discharge capacity. On the other hand, when these compounds are dry-mixed, mixing tends to be insufficient, the composition of lithium manganate in the obtained lithium-manganese composite oxide tends to be non-uniform, and a lithium-manganese composite oxide having a high discharge capacity is obtained. Difficult to get.

【0016】湿式混合は、例えば、水酸化リチウム(L
iOH・H2 O)と、マンガン化合物とを、通常、Li
とMnとのモル比が1:1.8〜1:2.2、好ましく
は、1:1.9〜1:2.1となるように配合し、水を
加えて、スラリー状とし、これをポットミルを用いて混
合することによって行う。水の量は、水酸化リチウム及
びマンガン化合物の量に基づいて、例えば、10〜40
重量%、好ましくは15〜25重量%である。10重量
%未満では、水酸化リチウムの溶解量が十分でなく、か
つ粘度が高く、分散し難い。40重量%を超える場合、
乾燥速度が遅くなることと、乾燥中の固液分離が大きく
なり、リチウムの均一分散を大きく阻害し易い。
In the wet mixing, for example, lithium hydroxide (L
iOH.H 2 O) and a manganese compound, usually Li
And Mn in a molar ratio of 1: 1.8 to 1: 2.2, preferably 1: 1.9 to 1: 2.1, and adding water to form a slurry. By mixing using a pot mill. The amount of water is, for example, 10 to 40 based on the amount of lithium hydroxide and the manganese compound.
%, Preferably 15 to 25% by weight. If it is less than 10% by weight, the amount of lithium hydroxide dissolved is not sufficient, the viscosity is high, and it is difficult to disperse. If it exceeds 40% by weight,
When the drying rate is reduced, solid-liquid separation during drying is increased, and the uniform dispersion of lithium is easily inhibited.

【0017】得られたスラリーは、次いで、好適には7
0〜180℃、好ましくは130〜160℃で乾燥す
る。乾燥温度が、70℃よりも低い場合には、乾燥速度
が遅くなり、生産効率が落ち易いので好ましくない。一
方、180℃を越えると、乾燥機自体の高性能化が必要
であり、装置設備コスト、ひいては操業コストがかかる
ので経済的に好ましくない。また、LiとMnとの接触
時間が相対的に短くなり、MnへのLiの浸透反応時間
が短くなるので、好ましくない。
The slurry obtained is then preferably treated with 7
Dry at 0-180 ° C, preferably 130-160 ° C. If the drying temperature is lower than 70 ° C., the drying rate is decreased, and the production efficiency is apt to decrease, which is not preferable. On the other hand, if the temperature exceeds 180 ° C., it is necessary to improve the performance of the dryer itself, and the equipment equipment cost, and eventually the operation cost, are high, which is economically undesirable. In addition, the contact time between Li and Mn becomes relatively short, and the reaction time for infiltration of Li into Mn becomes short, which is not preferable.

【0018】得られた乾燥物は、次いで、解砕する。乾
燥解砕物の平均粒経は、通常、1〜100μm、好まし
くは5〜40μmであることが、好ましい。100μm
以上では解砕、均一混合が十分でない。1μm以下では
解砕過剰で、化合物の構造を破壊する懸念がある。更に
作業者への徴粉吸入を増大させる。
The resulting dried product is then crushed. The average particle size of the dried and crushed product is usually 1 to 100 μm, preferably 5 to 40 μm. 100 μm
With the above, crushing and uniform mixing are not sufficient. If it is 1 μm or less, there is a concern that the compound is excessively disintegrated and destroys the structure of the compound. In addition, it increases inhalation of dust to workers.

【0019】このようにして得られた粒状物は、次い
で、350〜500℃、好ましくは、400〜500
℃、更に好ましくは、450〜500℃の温度において
焼成する。水酸化リチウムの融点は、445℃であるの
で、500℃以下の温度で焼成することにより、リチウ
ムイオンがマンガン化合物の細孔内部に、浸透し、均一
なマンガン酸リチウムが得られる。
The granules thus obtained are then heated at 350-500 ° C., preferably at 400-500 ° C.
C., more preferably at a temperature of 450 to 500C. Since the melting point of lithium hydroxide is 445 ° C., by firing at a temperature of 500 ° C. or less, lithium ions penetrate into the pores of the manganese compound, and uniform lithium manganate can be obtained.

【0020】このようにして得られた焼成物は、一旦、
45℃以下、好ましくは、25℃以下、更に好ましく
は、20℃以下に冷却した後、再度二次解砕する。下限
としては、実際の操作上として、0℃以上が適当であ
る。この冷却操作によって、更に均一なリチウムマンガ
ン複合酸化物を得ることが出来る。二次解砕は、一次焼
成前の解砕の場合と同様である。
The fired product thus obtained is once
After cooling to 45 ° C. or lower, preferably 25 ° C. or lower, more preferably 20 ° C. or lower, secondary pulverization is performed again. As a lower limit, 0 ° C. or more is appropriate for practical operation. By this cooling operation, a more uniform lithium manganese composite oxide can be obtained. Secondary crushing is the same as in the case of crushing before primary firing.

【0021】二次解砕物は、次いで、2回目の焼成(二
次焼成)を行う。この二次焼成は、600〜800℃、
好ましくは、650〜750℃、特に好ましくは、68
0〜720℃で行う。この二次焼成により、組成の均一
化及び未反応物の反応促進を効率良く達成することがで
きるので、高容量のリチウムマンガン複合酸化物を得る
ことができる。また、600〜800℃で焼成すること
により、反応は完結する。二次焼成温度が600℃未満
では、反応が不十分のため、リチウムマンガン複合酸化
物の結晶性は不十分となるだけでなく、未反応物の残留
や、副生成物が生じ、正極活物質として十分な特性が得
られない。一方、800℃を越えると、リチウムマンガ
ン複合酸化物の結晶性が高くなり過ぎるために、リチウ
ムイオンの挿入、脱離による結晶崩壊が起こり易くな
り、リチウムマンガン複合酸化物のサイクル特性が低下
し易い。
The second crushed material is then subjected to a second firing (second firing). This secondary firing is performed at 600 to 800 ° C.
Preferably 650-750 ° C, particularly preferably 68
Perform at 0-720 ° C. By this secondary firing, the composition can be made uniform and the reaction of unreacted substances can be efficiently promoted, so that a high capacity lithium manganese composite oxide can be obtained. By firing at 600 to 800 ° C., the reaction is completed. If the secondary firing temperature is lower than 600 ° C., the reaction is insufficient, so that not only the crystallinity of the lithium manganese composite oxide becomes insufficient, but also unreacted substances remain and by-products are generated, and the positive electrode active material is produced. As a result, sufficient characteristics cannot be obtained. On the other hand, when the temperature exceeds 800 ° C., the crystallinity of the lithium manganese composite oxide becomes too high, so that the crystal collapse due to insertion and desorption of lithium ions easily occurs, and the cycle characteristics of the lithium manganese composite oxide tend to deteriorate. .

【0022】リチウムマンガン複合酸化物は、本発明の
リチウムマンガン二次電池の正極材料として使用する。
正極材料としての使用方法等は、従来の正極材料の使用
方法等の場合と同様に導電助剤としてのアセチレンブラ
ックと結着剤としてのポリフッ化ビニリデンとを配合
し、混合して均一な組成物とした後、加圧成形したり、
集電体上に塗布して正極とする。
The lithium manganese composite oxide is used as a positive electrode material of the lithium manganese secondary battery of the present invention.
The method of use as a positive electrode material is the same as in the case of the conventional method of using a positive electrode material, in which acetylene black as a conductive additive and polyvinylidene fluoride as a binder are blended and mixed to form a uniform composition. And then press molding,
It is applied on a current collector to form a positive electrode.

【0023】リチウムマンガンニ次電池における負極と
しては、従来より使用されている金属リチウムや、リチ
ウム合金及びリチウムを挿入、放出できる炭素材料等を
使用することができる。炭素材料としては、特に限定さ
れないが、黒鉛及び石炭系コークス、石油系コークス、
石炭系ピッチの炭化物、石油系ピッチの炭化物、ニード
ルコークス、ピッチコークス、フェノール樹脂、結晶セ
ルロース等の炭化物及びこれらを一部黒鉛化した炭素材
料、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ
系炭素繊維などが挙げられる。
As the negative electrode in the lithium manganese secondary battery, conventionally used metallic lithium, a lithium alloy and a carbon material into which lithium can be inserted and released can be used. Examples of the carbon material include, but are not particularly limited to, graphite and coal-based coke, petroleum-based coke,
Carbide of coal-based pitch, carbide of petroleum-based pitch, needle coke, pitch coke, phenolic resin, carbide such as crystalline cellulose and carbon materials partially graphitized thereof, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fiber, etc. Can be

【0024】本発明で使用する非電解液としては、例え
ば、リチウム塩を電解質とし、これを0.5〜1.5モ
ル/lの濃度で有機溶媒に溶解させた非水電解液が用い
られる。ここで有機溶媒としては、特に限定されるもの
ではないが、例えば、炭酸プロピレン、エチレンカーボ
ネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、
ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、酢
酸エステル化合物、プロピオン酸エステル化合物、ジ酢
酸エステル化合物、ジメトキシエタン、ジエトキシエタ
ン、ジメトキシプロパン、ジエトキシプロパン、テトラ
ヒドロフラン、ジオキソランなどの単独もしくは2種類
以上混合した混合溶媒が挙げられる。
As the non-electrolytic solution used in the present invention, for example, a non-aqueous electrolytic solution obtained by dissolving a lithium salt as an electrolyte in an organic solvent at a concentration of 0.5 to 1.5 mol / l is used. . Here, the organic solvent is not particularly limited, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone,
Dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, acetate compound, propionate compound, diacetate compound, dimethoxyethane, diethoxyethane, dimethoxypropane, diethoxypropane, tetrahydrofuran, dioxolane or a mixture of two or more mixed solvents No.

【0025】電解質としては、過塩素酸リチウム、トリ
フルオロロメタンスルホン酸リチウム、四フッ化硼酸リ
チウム、六フッ化燐酸リチウム、六フッ化砒酸リチウム
などが挙げられる。
Examples of the electrolyte include lithium perchlorate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium tetrafluoroborate, lithium hexafluorophosphate, lithium hexafluoroarsenate and the like.

【0026】本発明で使用される脱水剤としては、脱水
作用を有するものであれば、特に限定されることなく、
各種の脱水剤を使用することができる。このような脱水
剤としては、例えば、オルト蟻酸メチルエステルや、オ
ルト蟻酸エチルエステル、オルト酢酸メチルエステル、
オルト酢酸エチルエステル、オルト安息香酸エチルエス
テル、オルトプロピオン酸エチルエステル、ジフェニル
メタンジイソシアネート、パラトルエンスルホン酸イソ
シアネート、アルミニウムアルコレート[Al(O−te
rt−C373 、Al(O−C253 、Al(O
−tert−C3 72 (O−sec-C49 )、Al(O
−sec-C49 O)3 等]、アルミニウムキレート[ア
ルミニウムトリス(アセチルアセトネート)]、3−エ
チル−2−メチル−2−(3−メチルブチル)−1,3
−オキサゾリジン、モレキュラーシーブ等が挙げられ
る。
The dehydrating agent used in the present invention includes a dehydrating agent.
It is not particularly limited as long as it has an action,
Various dehydrating agents can be used. Such dehydration
Examples of the agent include orthoformic acid methyl ester and o-formic acid.
Ethyl formate, methyl orthoacetate,
Orthoacetic acid ethyl ester, orthobenzoic acid ethyl ester
Ter, ethyl orthopropionate, diphenyl
Methane diisocyanate, p-toluenesulfonic acid iso
Cyanate, aluminum alcoholate [Al (O-te
rt-CThree H7 )Three , Al (OCTwo HFive )Three , Al (O
-Tert-CThree H 7 )Two (O-sec-CFour H9 ), Al (O
-Sec-CFour H9 O)Three Etc.], aluminum chelate [A
Luminium tris (acetylacetonate)], 3-E
Tyl-2-methyl-2- (3-methylbutyl) -1,3
-Oxazolidine, molecular sieves and the like
You.

【0027】[0027]

【実施例】以下、実施例により、本発明について更に詳
細に説明する。実施例1 水酸化リチウム(LiOH・H2 O)と、電解二酸化マ
ンガンとを、LiとMnとのモル比が1:2となるよう
に、配合し、配合物の合計の20重量%の脱イオン水を
加えて、スラリーを形成した。このスラリーをポットミ
ル中で混合した後、150℃で乾燥し、次いで、解砕し
た。解砕物の平均粒径は、20μmであった。この解砕
物を、大気雰囲気下で470℃、12時間一次焼成し
た。次いで、焼成物を室温(20℃)まで下げた後、平
均粒径が10μmとなるように解砕し、大気雰囲気下で
700℃、12時間二次焼成した。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Example 1 Lithium hydroxide (LiOH.H 2 O) and electrolytic manganese dioxide were blended so that the molar ratio of Li to Mn was 1: 2, and 20% by weight of the total amount of the blend was removed. Ionic water was added to form a slurry. The slurry was mixed in a pot mill, dried at 150 ° C., and then crushed. The average particle size of the crushed product was 20 μm. This crushed material was primarily fired at 470 ° C. for 12 hours in an air atmosphere. Next, the fired product was cooled to room temperature (20 ° C.), crushed so as to have an average particle size of 10 μm, and subjected to secondary firing at 700 ° C. for 12 hours in an air atmosphere.

【0028】得られた焼成物のX繰回折及び化学分析の
結果から、リチウムマンガン複合酸化物の組成は、Li
Mn24 であるマンガン酸リチウムであることが確認
できた。
From the results of X-ray diffraction and chemical analysis of the obtained fired product, the composition of the lithium manganese composite oxide was Li
It was confirmed that the material was lithium manganate which was Mn 2 O 4 .

【0029】この焼成物を正極活物質として、82重量
部を使用し、更に、導電剤としてアセチレンブラック1
0重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデン7重量
部、脱水剤としてパラトルエンスルホン酸イソシアネー
ト1重量部を予めN−メチルー2−ピロリドン58重量
部に溶解したものを加えて十分に混合し、ペーストを得
た。
The fired product was used as a positive electrode active material in an amount of 82 parts by weight, and acetylene black 1 was used as a conductive agent.
0 parts by weight, 7 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and 1 part by weight of paratoluenesulfonic acid isocyanate as a dehydrating agent previously dissolved in 58 parts by weight of N-methyl-2-pyrrolidone are added and mixed well. I got

【0030】このペーストをアルミニウム綱に塗布し、
圧着、乾燥させることによって正極板を作成した。負極
には、正極と同じ大きさの金属リチウム板を使用し、正
極電位測定には金属リチウム基準電極を用いた。
This paste is applied to an aluminum rope,
A positive electrode plate was prepared by pressing and drying. A metal lithium plate having the same size as the positive electrode was used for the negative electrode, and a metal lithium reference electrode was used for positive electrode potential measurement.

【0031】電解液とし1mol/dm3 のLiPF6
を溶解したエチレンカーボネート及びジエチルカーボネ
ート1:1の混合溶媒を用いることによって試験電池を
作成した。実施例2〜8 表1に示す脱水剤に変更した以外は、実施例1と同様に
して試験電池を作成した。実施例9 結着剤の量を7.9重量部に変更し、脱水剤の量を0.
1重量部に変更した以外は、実施例1と同様にして試験
電池を作成した。実施例10 結着剤の量を6重量部に変更し、脱水剤の量を2重量部
に変更した以外は、実施例1と同様にして試験電池を作
成した。比較例1 結着剤の量を8重量部に変更し、脱水剤を使用しない以
外は、実施例1と同様にして試験電池を作成した。比較例2 脱水剤を使用しないで、蒸留水1重量部を添加した以外
は、実施例1と同様にして試験電池を作成した。特性試験 以上のようにして作成した試験電池を電流密度0.5m
A/cm2 の定電流で4.3Vまで充電した後、3.0
Vまで放電する充放電サイクルを繰り返すことによって
放電特性を評価した。その際、1サイクル目の放電容量
を初期容量(mAh/g)とし、初期容量に対する10
サイクル目の放電容量を容量保持率(%)とした。結果
を表1に示す。
1 mol / dm 3 of LiPF 6 as an electrolytic solution
A test battery was prepared by using a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate in which 1 was dissolved. Examples 2 to 8 Test batteries were prepared in the same manner as in Example 1 except that the dehydrating agents shown in Table 1 were used. Example 9 The amount of the binder was changed to 7.9 parts by weight, and the amount of the dehydrating agent was set to 0.
A test battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 1 part by weight. Example 10 A test battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the binder was changed to 6 parts by weight and the amount of the dehydrating agent was changed to 2 parts by weight. Comparative Example 1 A test battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of the binder was changed to 8 parts by weight and no dehydrating agent was used. Comparative Example 2 A test battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 part by weight of distilled water was added without using a dehydrating agent. Characteristic test The test battery prepared as described above was subjected to a current density of 0.5 m.
After charging to 4.3 V with a constant current of A / cm 2 , 3.0
Discharge characteristics were evaluated by repeating a charge / discharge cycle of discharging to V. At this time, the discharge capacity in the first cycle was defined as the initial capacity (mAh / g),
The discharge capacity at the cycle was defined as a capacity retention rate (%). Table 1 shows the results.

【0032】[0032]

【表1】表1 [Table 1] Table 1

【0033】[0033]

【表2】表1(続き) [Table 2] Table 1 (continued)

【0034】表1に示すように、本発明の実施例1〜9
の電池は、所定の充放電条件下で、高い初期容量及び容
量保持率が得られた。一方、脱水剤を使用しない比較例
1では、Mnが100ppm溶出した。脱水剤を使用せ
ず、蒸留水を添加した比較例2では、初期容量、容量保
持率は低く、Mnが15,000ppm溶出し、サイク
ル特性が悪かった。
As shown in Table 1, Examples 1 to 9 of the present invention
In the battery of No. 5, a high initial capacity and a high capacity retention were obtained under the predetermined charge and discharge conditions. On the other hand, in Comparative Example 1 in which no dehydrating agent was used, 100 ppm of Mn was eluted. In Comparative Example 2 in which distilled water was added without using a dehydrating agent, the initial capacity and capacity retention were low, Mn was eluted at 15,000 ppm, and the cycle characteristics were poor.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、充放電サイクル特性に
優れたリチウムマンガン二次電池が得られる。
According to the present invention, a lithium manganese secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 輝行 兵庫県芦屋市若葉町2−2−1024 (72)発明者 梅津 豊 京都府長岡京市今里2丁目18−14 (72)発明者 塩谷 俊彦 栃木県那須郡西那須野町一区町281−525 (72)発明者 寺崎 正直 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 1番地 日本電池株式会社内 (72)発明者 向井 寛 京都府京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町 1番地 日本電池株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ05 AK03 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Teruyuki Takahashi 2-2,1024, Wakaba-cho, Ashiya-shi, Hyogo (72) Inventor Yutaka Umezu 2-18-14 Imazato, Nagaokakyo-shi, Kyoto (72) Inventor Toshihiko Shiotani Tochigi (72) Inventor Masanao Terasaki 1 Kichijoin Nishinosho Inomaba-cho, Minami-ku, Kyoto-shi, Kyoto Prefecture Nippon Battery Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Mukai Kyoto, Kyoto 1F, Nippon Battery Co., Ltd. F term (reference) 5H029 AJ05 AK03 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (1)リチウムマンガン複合酸化物を活
物質とする正極、 (2)金属リチウム若しくはその合金、又はリチウムを
挿入、放出できる炭素材料を用いる負極、 (3)非水電解液、及び (4)脱水剤、 からなることを特徴とするリチウムマンガン二次電池。
(1) a positive electrode using a lithium-manganese composite oxide as an active material; (2) a negative electrode using lithium metal or an alloy thereof, or a carbon material capable of inserting and releasing lithium; (3) a non-aqueous electrolyte; And (4) a dehydrating agent, comprising: a lithium manganese secondary battery.
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