JPH04171660A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

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JPH04171660A
JPH04171660A JP2300768A JP30076890A JPH04171660A JP H04171660 A JPH04171660 A JP H04171660A JP 2300768 A JP2300768 A JP 2300768A JP 30076890 A JP30076890 A JP 30076890A JP H04171660 A JPH04171660 A JP H04171660A
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battery
aqueous electrolyte
secondary battery
negative electrode
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JP2300768A
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Masaki Kitagawa
雅規 北川
Junichi Yamaura
純一 山浦
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非水電解液二次電池に関するものであり、特
に正極活物質の改良に関するものである。
従来の技術 近年、民生用電子機器のポータプル化、コードレス化が
急速に進んでいる。これにつれて駆動用電源を担う小形
、軽量で、かつ高エネルギー密度を有する二次電池への
要望も高まっている。このような観点から、非水系二次
電池、特にリチウム二次電池は、とりわけ高電圧、高エ
ネルギー密度を有する電池としてその期待は大ぎく、開
発が急がれている。
従来、リチウム二次電池の正極活物質には、二酸化マン
ガン、五酸化バナジウム、二酸化チタンなどが可逆性の
優れたものとして提案されてきた。
また最近、これらの正極活物質よりもさらに高電圧を有
するLiCoO2やLiMn2C)+などを用いた電池
系が提案されており、これらの正極活物質を使用した二
次電池は極めて高いエネルギー密度を有するもの吉して
期待されている。
発明が解決しようとする課題 前述のLiCoO2またはLiMn2O4を正極活物質
として電池を試作した結果、高いエネルギー密度を有す
ることがわかった。しかしながら、充放電を繰り返して
いくと急激に放電容量が減少してしまうという課題があ
る。
課題を解決するだめの手段 」1記の課題を解決するため本発明は、正極にL i 
CoO2七L 1Mn204からなる混合材を用いるも
のである。
その場合、LiCoO2とLiMn2O4の混合比が重
要であり、LiMn2O4の混合1ヒは20重量%以1
80重量%以下が良く、更に好ましくは40重量%以」
二60重量%以下とするものである。
以上の正極を用いることでサイクル特性の向」二が図れ
るものである。
作用 本発明にかかる非水電解液二次電池の正極活物質として
イ吏用されるLiCoO2およびL i M n 20
4は、例えばリチウムやコバルトの炭酸塩あるいは酸化
物を原料として、目的組成に応じて混合、焼成すること
によって容易に得ることができる。勿論他の原料を用い
た場合においても同様に合成できる。通常その焼成温度
は6508C〜1200°Cの間で設定される。
前述のLiCoO2を正極として使用した場合、初期1
20〜140mAh/gの容量が得られたが、サイクル
に伴い容量が低下するものであった。これは正極活物質
が充電時に膨張し、放電時に収縮する性質を持つために
、正極の充放電に伴う体積変化による集電効率の低下が
原因と考えられる。
一方、LiMn2O4を正極として使用した場合、初期
には100〜120mAh/gの容量が得られたが、サ
イクルに伴い容量が低下する。これはLiCoO2と逆
に正極が充電時に収縮し、放電時に膨張する性質を持つ
ために、LiCoO2と同様の原因によると考えられる
。そこで本発明者らは両者の性質から、混合材とするこ
とにより上述の問題点を解決した。
すなわち、充電時にLiCoO2は膨張し、LiMn2
O4は収縮するので、両者を混合し、特に混合材におけ
るL i Mn204の混合比を20重量%以上80重
量%以下とすれば、正極の充放電に伴う体積変化が小さ
くなり、集電効率が維持でき、サイクルに伴う容量劣化
を抑制できると考えられる。
実施例 以下、実施例により本発明を詳しく述べる。第1図に本
実施例で用いた円筒形電池の縦断面図を示す。図におい
て1は電池ケース、2は安全弁を設けた封目板、3は絶
縁バッキングを示す。4は極板群であり、正極および負
極がセパレータを介して複数回巻回されて収納されてい
る。そして上記正極からは正極り−1” 5が引き出さ
れて封口板2に接続され、負極からは負極リート6が引
き出されて電池ケース1の底部に接続されている。7は
絶縁リングで極板群の上下部にそれぞれ設けられている
。以下正、負極板、電解液については詳しく説明する。
正極は1.12CO3とCo3O4とを混合し900℃
で10時間焼成して合成したLiCoO2の粉末上、L
i2CO3とMn30.+とを混合し9000Cで10
時間焼成して合成したLiMn2O4の粉末を第1表に
示すような混合比で混合した。そしてこの混合材100
fi量部に、アセチレンブラック3重量部、グラファイ
ト4重量部、フッ素樹脂系結着剤7重量部を混合し、カ
ルボキシメチルセルロース水溶液でペースト状にした。
このペーストを厚さ0 、03 mmのアルミ箔の両面
に塗着し、乾燥後圧延して厚さ0.19mm、幅40 
mm 、長さ250 mmの極板とした。
負極は2800℃の熱処理を施したコークス ″100
重量部に、フッ素樹脂系結着剤7重量部を混合し、カル
ボキシメチルセルロース水溶液でペースト状にした。こ
のペーストを厚さ0.02mmの銅箔の両面に塗着し、
乾燥後圧延して厚さ0.20mm。
幅40 mm 、長さ270 mmの極板とした。
そして正、負極板それぞれにリードを取りつけ、厚さ0
 、025 mm 、幅46 mm 、長さ700 m
mのポリプロピレン製のセパレータとともに巻回して極
板群を構成し、直径13.8n+m、高さ50 mmの
電池ケース内に収納した。電解液には炭酸プロピレンと
炭酸エチレンの等容積混合溶媒に、過塩素酸−6−一 リチ「クムを1モル/eの割合で溶解したものを用いた
。そしてこの電池を封口して試験電池としノこ 。
これらの試験電池を充放電電流100mA、充電終止電
圧4.IV、放電終止電圧3.OVの条件下で定電流充
放電試験を行った。そのザイクル特性を第2図に示した
。
1、、 i Co○2あるいは■、1Mn204を単独
で用いた電池1および電池8では初期の容量に若干の差
はあるが、ザイクルに伴う容量劣化が著しい。
一方、LiMn20+を20重量%から80重量%混合
した電池3から電池6てはザイクルに伴う容量劣化が極
めて少ないことがわかる。しかも、LiCoO2はLi
Mn2O4より活物質重量当たりの放電容量が大きいの
で、LiMn2O4を20重量%から50重量%混合し
た方が、容量も大きくなりより有効である。
L i Mn204が10重量%あるいは90M量%混
合した電池2および電池7においては、ザイクル特性の
若干の向」二がみられるものの、正極の充放電に伴う体
積変化による集電効率の低下を抑制できず、容量が劣化
したものである。
尚、LiCoO2のCOの一部を他の元素例えば、Ni
、Fe、Mnなどで置換した複合酸化物と、LiMn2
O4のMnの一部を他の元素例えば、Co、Ni、Fe
などで置換した複合酸化物とを混合した混合材について
も同様の効果が得られた。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、正極にLiCoO2と
LiMn2O4とからなる混合材を用いた本発明による
非水電解液二次電池は、正極の充放電に伴う体積変化に
よる集電効率の低下に起因する容量劣化を抑えることが
でき、ザイクル特性に優れた非水電解液二次電池を提供
することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例における円筒形電池の縦断面図
、第2図は一す°イクル特性を示す図である。 1・・・・・・電池ケース、2・・・・・・封口板、3
・・・・・絶縁パラ4−ング、4・・・・・・極板群、
5・・・・・・正極リート、6・・・・・・負極リート
、7・・・・・・絶縁リング。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)リチウム含有複合酸化物からなる正極と、非水電
    解液と、再充電可能な負極とを備えた非水電解液二次電
    池において、 前記正極はLiCoO_2とLiMn_2O_4とから
    なる混合材であることを特徴とする非水電解液二次電池
    。
  2. (2)上記混合材におけるLiMn_2O_4の混合比
    は20重量%以上80重量%以下である特許請求の範囲
    第1項に記載の非水電解液二次電池。
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