JPH01294357A - 非水リチウム二次電池用正極 - Google Patents
非水リチウム二次電池用正極Info
- Publication number
- JPH01294357A JPH01294357A JP63125148A JP12514888A JPH01294357A JP H01294357 A JPH01294357 A JP H01294357A JP 63125148 A JP63125148 A JP 63125148A JP 12514888 A JP12514888 A JP 12514888A JP H01294357 A JPH01294357 A JP H01294357A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- titanium disulfide
- lithium secondary
- secondary battery
- particle size
- Prior art date
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- Pending
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- 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
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/581—Chalcogenides or intercalation compounds thereof
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
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、正極活物質に二硫化チタンを用いた非水リチ
ウム二次電池の正極に関するものである。
ウム二次電池の正極に関するものである。
従来の技術
負極にリチウムやリチウム合金、電解液に有機溶媒を用
いた非水リチウム二次電池は、金属の酸化物やカルコゲ
ン化合物を活物質とする正極と組み合わせることにより
、既存の鉛蓄電池やアルカリ蓄電池に比べて飛躍的に大
きなエネルギー密度を得ることが可能であるためにその
実現が待たれている。
いた非水リチウム二次電池は、金属の酸化物やカルコゲ
ン化合物を活物質とする正極と組み合わせることにより
、既存の鉛蓄電池やアルカリ蓄電池に比べて飛躍的に大
きなエネルギー密度を得ることが可能であるためにその
実現が待たれている。
非水リチウム二次電池用正極活物質とじては非常に多種
のものが、提案されているが、なかでも二硫化チタン（
Ｔｉｅ、 ）を活物質として用いた正極は、充放電の繰
り返しに対する容量の安定性が極めて優れているなめに
最も有望であるとされている。
のものが、提案されているが、なかでも二硫化チタン（
Ｔｉｅ、 ）を活物質として用いた正極は、充放電の繰
り返しに対する容量の安定性が極めて優れているなめに
最も有望であるとされている。
二硫化チタンの充放電反応は、下記の式で示すように、
放電時には層状化合物であるＴｉＳ、の層間に［ｉがイ
ンターカレーションし、充電時には二硫化チタン層間よ
りリチウムが抜は出し負極に析出するというものである
。
放電時には層状化合物であるＴｉＳ、の層間に［ｉがイ
ンターカレーションし、充電時には二硫化チタン層間よ
りリチウムが抜は出し負極に析出するというものである
。
ｘＬｉ ＋ Ｔｉ５ｚ ＹＬｉ、Ｔｉ５２（Ｘ≦１）こ
のＴ ｉｓ、に出入りするリチウムが多い程正極のエネ
ルギー密度（容量）は大きくなる。出入りするリチウム
の量は二硫化チタン１モルに対しリチウム１モルを最大
とし、Ｔｉと Ｓの化学量論比によって決まるといわれ
ている。すなわち、二硫化チタンは通常Ｔｉが化学量論
比よりも大きい側にずれる傾向があり、ずれが大きい程
インター力レ−ジョンするリチウムの量は１より小さく
なる。したがって、二硫化チタンの化学量論比がずれな
いようにするために、従来より二硫化チタンの合成方法
が検討されてきた。
のＴ ｉｓ、に出入りするリチウムが多い程正極のエネ
ルギー密度（容量）は大きくなる。出入りするリチウム
の量は二硫化チタン１モルに対しリチウム１モルを最大
とし、Ｔｉと Ｓの化学量論比によって決まるといわれ
ている。すなわち、二硫化チタンは通常Ｔｉが化学量論
比よりも大きい側にずれる傾向があり、ずれが大きい程
インター力レ−ジョンするリチウムの量は１より小さく
なる。したがって、二硫化チタンの化学量論比がずれな
いようにするために、従来より二硫化チタンの合成方法
が検討されてきた。
発明が解決しようとする課題
非水リチウム二次電池用正極活物質として二硫化チタン
を用いた正極は、充放電の繰り返しに対する寿命特性は
非常に優れているが、平均放電電圧は２．１ｖであり、
二酸化マンガンやバナジウム酸化物等を用いた正極（平
均放電電圧は３ｖに近い）と比べてエネルギー密度は若
干少なく、二硫化チタンの化学量論比の検討のみでは不
十分であった。
を用いた正極は、充放電の繰り返しに対する寿命特性は
非常に優れているが、平均放電電圧は２．１ｖであり、
二酸化マンガンやバナジウム酸化物等を用いた正極（平
均放電電圧は３ｖに近い）と比べてエネルギー密度は若
干少なく、二硫化チタンの化学量論比の検討のみでは不
十分であった。
課題を解決するための手段
本発明では二硫化チタン、導電性粉末、結着剤の混合物
を集電体に保持させた非水リチウム二次電池用正極にお
いて、粒径が３０μｍ未満の二硫化チタンを使うことを
特徴とするものであり、これによってよりエネルギー密
度の高い正極を得るものである。
を集電体に保持させた非水リチウム二次電池用正極にお
いて、粒径が３０μｍ未満の二硫化チタンを使うことを
特徴とするものであり、これによってよりエネルギー密
度の高い正極を得るものである。
作用
二硫化チタンは、六方晶の結晶形を有し、個々の粒子の
形状は一般的にはａ軸方向に広がった六角形状で薄い板
状をしている。二硫化チタンを正極活物質として用いる
場合には前述したごとく化学量論比等、組成的な性状が
容量に影響を及ぼす一つの因子であるが、さらに二硫化
チタンの粒径が重要な因子であることを見出した。すな
わち二硫化チタンは主にいわゆるＣＶＤ法と呼ばれる塩
化チタン（ＴｉＣ１）と硫化水素（Ｈ２Ｓ）とを気相で
析出させる方法、または三硫化チタン（ＴｔＳｓ ）を
熱分解によって得る方法で合成される。
形状は一般的にはａ軸方向に広がった六角形状で薄い板
状をしている。二硫化チタンを正極活物質として用いる
場合には前述したごとく化学量論比等、組成的な性状が
容量に影響を及ぼす一つの因子であるが、さらに二硫化
チタンの粒径が重要な因子であることを見出した。すな
わち二硫化チタンは主にいわゆるＣＶＤ法と呼ばれる塩
化チタン（ＴｉＣ１）と硫化水素（Ｈ２Ｓ）とを気相で
析出させる方法、または三硫化チタン（ＴｔＳｓ ）を
熱分解によって得る方法で合成される。
そこで、これらの合成方法を制御することによって種々
の粒径の異なる二硫化チタンを合成し、それぞれ粒径の
異なる二硫化チタンを用いて正極板を作り特性の違いを
調べた結果、正極の容量当たりのエネルギー密度は、粒
径により大きく変化することがわかった。
の粒径の異なる二硫化チタンを合成し、それぞれ粒径の
異なる二硫化チタンを用いて正極板を作り特性の違いを
調べた結果、正極の容量当たりのエネルギー密度は、粒
径により大きく変化することがわかった。
容量当たりのエネルギー密度は単位容積光たりの活物質
量とその利用率の積で決まるわけであるが、二硫化チタ
ンを使った正極では単位容積光たりの二硫化チタンの量
は、粒径の大きい方が相対的に多いが、一方その利用率
は粒径が１０〜２０μｍ程度で最大となる傾向がある。
量とその利用率の積で決まるわけであるが、二硫化チタ
ンを使った正極では単位容積光たりの二硫化チタンの量
は、粒径の大きい方が相対的に多いが、一方その利用率
は粒径が１０〜２０μｍ程度で最大となる傾向がある。
これら両者の関係から、容量当たりのエネルギー密度の
高い正極を得るためには粒径３０μｍ未満の二硫化チタ
ンを用いることが好ましい。
高い正極を得るためには粒径３０μｍ未満の二硫化チタ
ンを用いることが好ましい。
実施例
次に本発明を好適な実施例を用いて説明する。
三硫化チタンの熱分解で合成した二硫化チタン粉末な粒
径毎にふるい分けし、それぞれの粒径の二硫化チタンを
用いて次の条件で正極を作った。
径毎にふるい分けし、それぞれの粒径の二硫化チタンを
用いて次の条件で正極を作った。
二硫化チタン９０部、アセチレンブラック１０部。
ポリテトラフルオロエチレン粉末１０部の混合物０゜１
２ｇを、厚さ０．１１１１のニッケル板を加工して作っ
た１０Ｘ １０１１１１のエクスパンデッドメタルに充
填し、５００ｋｇ／ｃｎ２の圧力で加圧成形した。
２ｇを、厚さ０．１１１１のニッケル板を加工して作っ
た１０Ｘ １０１１１１のエクスパンデッドメタルに充
填し、５００ｋｇ／ｃｎ２の圧力で加圧成形した。
次にリチウム板を相平衡とし、電解液にＬｉＡＳＦａを
１．５モル溶解したプロピレンカーボネート溶液を用い
て上記の正極の充放電を行い、その特性を調べた。尚、
充放電において電流密度は１ｎＡ／ｃｎ２、充電時の終
止電圧は２．８ｖ、放電時の終止電圧は１゜５ｖとした
。
１．５モル溶解したプロピレンカーボネート溶液を用い
て上記の正極の充放電を行い、その特性を調べた。尚、
充放電において電流密度は１ｎＡ／ｃｎ２、充電時の終
止電圧は２．８ｖ、放電時の終止電圧は１゜５ｖとした
。
第１表に放電容量およびエネルギー密度の結果をまとめ
て示す。
て示す。
第１表
第１表から明らかなように、大きな粒径のものを用いた
極板程厚みは小さく理論エネルギー密度は大きい、しか
し実際の容量当たりのエネルギー密度は粒径が３０μｍ
未満の場合には３２０ｎＡｈ／ｃｃと高く、特に１０μ
ＩＩ以上２０ＡＬ１１未満では３３０ＩＩＡｈ／ＣＣと
最高となるが、３０μｍ以上になると急に減少している
。
極板程厚みは小さく理論エネルギー密度は大きい、しか
し実際の容量当たりのエネルギー密度は粒径が３０μｍ
未満の場合には３２０ｎＡｈ／ｃｃと高く、特に１０μ
ＩＩ以上２０ＡＬ１１未満では３３０ＩＩＡｈ／ＣＣと
最高となるが、３０μｍ以上になると急に減少している
。
次に第１表に示した各正極の放電電圧特性を第１図に示
した０本発明による粒径が３０μｍ未満の二硫化チタン
を用いた正極Ａ、ＢおよびＣはそれぞれ放電電圧が高く
放電時間も長いが、粒径が３０μｍ以上のものを用いた
正極りおよびＥでは放電電圧１時間とも大きく減少し、
本発明の正極に比べ特性的に大きく劣っていることがわ
かる。
した０本発明による粒径が３０μｍ未満の二硫化チタン
を用いた正極Ａ、ＢおよびＣはそれぞれ放電電圧が高く
放電時間も長いが、粒径が３０μｍ以上のものを用いた
正極りおよびＥでは放電電圧１時間とも大きく減少し、
本発明の正極に比べ特性的に大きく劣っていることがわ
かる。
発明の効果
以上述べたように本発明により、放電量が大きく、容積
当たりの実際のエネルギー密度が高い非水リチウム二次
電池用正極を得ることができる。
当たりの実際のエネルギー密度が高い非水リチウム二次
電池用正極を得ることができる。
第１図は、非水リチウム二次電池用正極の放電特性であ
る。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・本発明による正極 り、Ｅ・・・比較のための正極 嵜 １ 図 時間〔旧
る。 Ａ、Ｂ、Ｃ・・・本発明による正極 り、Ｅ・・・比較のための正極 嵜 １ 図 時間〔旧
Claims (1)
- １、二硫化チタン、導電性粉末、結着剤の混合物を導電
体に保持してなる非水リチウム二次電池用正極において
、粒径が３０μｍ未満の二硫化チタンを使用したことを
特徴とする非水リチウム二次電池用正極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125148A JPH01294357A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 非水リチウム二次電池用正極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63125148A JPH01294357A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 非水リチウム二次電池用正極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01294357A true JPH01294357A (ja) | 1989-11-28 |
Family
ID=14903055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63125148A Pending JPH01294357A (ja) | 1988-05-23 | 1988-05-23 | 非水リチウム二次電池用正極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01294357A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4654281A (en) * | 1986-03-24 | 1987-03-31 | W. R. Grace & Co. | Composite cathodic electrode |
| JPS63250055A (ja) * | 1986-03-24 | 1988-10-17 | ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー | カソード |
-
1988
- 1988-05-23 JP JP63125148A patent/JPH01294357A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4654281A (en) * | 1986-03-24 | 1987-03-31 | W. R. Grace & Co. | Composite cathodic electrode |
| JPS63250055A (ja) * | 1986-03-24 | 1988-10-17 | ミネソタ・マイニング・アンド・マニュファクチャリング・カンパニー | カソード |
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