JPH06333569A - 非水二次電池 - Google Patents

非水二次電池

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JPH06333569A
JPH06333569A JP5118419A JP11841993A JPH06333569A JP H06333569 A JPH06333569 A JP H06333569A JP 5118419 A JP5118419 A JP 5118419A JP 11841993 A JP11841993 A JP 11841993A JP H06333569 A JPH06333569 A JP H06333569A
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JP
Japan
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negative electrode
lithium
secondary battery
electrode active
current collector
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Application number
JP5118419A
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English (en)
Inventor
Hideki Tomiyama
秀樹 富山
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication of JPH06333569A publication Critical patent/JPH06333569A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】金属酸化物を負極活物質として用いた二次電池
の充放電サイクル特性を改良すること。 【構成】負極活物質の少くとも一種が金属酸化物から成
り、負極の集電体が銅、ニッケル、チタンまたはそれら
の合金から成ることを特徴とする二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、充放電特性を改良し、
かつ安全性を高めた二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】リチウム二次電池用負極活物質として
は、リチウム金属やリチウム合金が代表的であるが、そ
れらを用いると充放電中にリチウム金属が樹枝状に成長
し、内部ショートしたり、その樹枝状金属自体の活性が
高く、発火する危険をはらんでいる。これに対して、最
近、リチウムを吸蔵・放出することができる焼成炭素質
材料を実用化するようになってきた。この炭素質材料の
欠点は、それ自体が導電性があるので、過充電や急速充
電の際に炭素質材料の上にリチウム金属が析出すること
になり、結局、樹枝状金属を析出してしまうことにな
る。これを避けるために、正極活物質量を少なくして、
過充電を防止する方法を採用するが、この方法では、活
物質物質の量が限定されるので、放電容量が制限される
ことになる。また、炭素質材料は比重が比較的小さいた
め、体積当りの容量が低いという二重の意味で放電容量
が制限されてしまうことになる。
【0003】一方、リチウム金属やリチウム合金または
炭素質材料以外の負極活物質としては、リチウムイオン
を吸蔵・放出することができるTiS2、LiTiS
2(米国特許第983,476)、電気化学的にリチウ
ムを挿入したLixM23(M=遷移金属 米国特許第
446,447)、WO3、Fe23のリチウム化合物
(特開平3−112070)、Nb25(特公昭62−
59412、特開平2−82447)、化学的に合成さ
れたLi0.12 5 (特開昭63−210,028、
同63−211,564、同63−211,568、特
開平1−294,364)、LiNixCo1-x2 (0
≦x<1 特開平1−120,765)、酸化鉄、Fe
O、Fe23、Fe34、酸化コバルト、CoO、Co
23、Co34(特開平3−291,862)が知られ
ている。これらの負極活物質は過充電や急速充電によっ
てリチウム金属が析出し難く、炭素質材料より安全性が
高い。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】一方、電極の集電体の
材料としてアルミニウムを使うことが特公平4−525
92号、特公昭52−16204号および特開昭55−
69964号などに開示されており、耐食性に優れた点
が集電体として適していることが良く知られている。し
かし、前記の負極活物質を含有した負極の集電体として
アルミニウムを使用した場合、充電時に負極活物質内に
リチウムイオンが吸蔵されずに集電体内にリチウム金属
として合金化(アルミニウム−リチウム合金)されてし
まう。繰り返し充放電を行うと集電体が合金化←→溶解
を繰り返すことになり、その結果集電体の形状が崩れ、
最後には切断が起きて導通不良になると言う問題点があ
った。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極と負極と
非水電解質から成る二次電池に関し、該負極に含まれる
負極活物質の少くとも一種が金属酸化物から成り、負極
の集電体が厚さ5〜200μの銅、ニッケル、チタンま
たはそれらの合金から成ることを特徴とする二次電池に
よって達成された。
【0006】本発明で用いられる負極集電体の材質のひ
とつとして銅またはその合金が挙げられるが、銅と合金
化する好ましい金属としてはZn、Ni、Sn、Alな
どがあるが、他にFe、P、Pb、Mn、Ti、Cr、
Si、Asなどを少量加えても良い。本発明で用いられ
る負極集電体の材質のもうひとつとしてチタンまたはそ
の合金が挙げられる。チタンはその酸化皮膜が安定であ
るため酸化性環境に対しては完全に耐食性であり、本実
施態様における深放電または過放電時の溶解を防ぐこと
ができる。また、耐食性をさらに向上するためにTa、
Pd、Mo、NiまたはZrなどとの合金を用いてもよ
い。合金化する金属としては、他にAl、Cr、Sn、
Fe、Si、Mn、Cu、V、Biなどがある。本発明
で用いられる負極集電体のもうひとつの材質としてニッ
ケルまたはその合金が挙げられる。ニッケルの酸化被膜
は緻密で保護作用が大きく、かつ導電性も優れているた
め本発明負極活物質の集電体として好ましい。ニッケル
を主体とする合金も用いることが出来、例えば、Cu、
Cr、Fe、Mo、Si、WまたはTaなどとの合金が
好ましい。他にAl、Nb、Mn、Coなどとの合金で
も良い。
【0007】本発明で用いられる負極集電体のもうひと
つの材質としてステンレス鋼が挙げられる。ステンレス
鋼とはクロムを約11%以上含む、耐候性、耐食性に優
れたFe−Cr鋼である。この合金は大気中においてそ
の表面にごく薄い不働態皮膜を生成してその後の腐食は
殆ど生じない。ステンレス鋼はその金属組織によってマ
ルテンサイト系、フェライト系、オーステナイト系、フ
ェライト・オーステナイト系、セミ・オーステナイト系
に分類される。オーステナイト系ステンレス鋼とはFe
−Cr−Ni系またはFe−Cr−Mn系に属し、オー
ステナイト組織を示すもので、低温から高温にわたる広
い温度範囲において高い強度と優れた延性をもってい
る。摂氏約1000度以上の温度から急冷する固溶化熱
処理によって非磁性の完全なオーステナイト組織とな
り、優れた耐食性と最大の延性が得られる。本発明で用
いるステンレス鋼の好ましい組成としては、例えばJI
S規格のSUS304、SUS316、SUS316
L、SUS430などが挙げられる。特に好ましくはS
US316やSUS316Lの様なMoを含むオーステ
ナイト系ステンレス鋼である。モリブデンの含量は好ま
しくは1から7重量%、より好ましくは1.2から6重
量%、最も好ましくは1.7から4重量%である。ニッ
ケルの含量は好ましくは8から18重量%、より好まし
くは9から16重量%、最も好ましくは10から15重
量%である。クロムの含量は好ましくは11から26重
量%、より好ましくは15から20重量%、最も好まし
くは16から19重量%である。ニッケル、クロム、モ
リブデンの含量の組み合わせをこの順に記すと、好まし
くは、8から18重量%、11から26重量%、1から
7重量%、より好ましくは9から16重量%、15から
20重量%、1.2から6重量%、最も好ましくは10
から15重量%、16から19重量%、1.7から4重
量%である。
【0008】ところで、特開平2−174078号には
モリブデン含有鋼を用いることが開示されているが、こ
れは封口板構成部材として用いるのであって、本発明に
おける集電体とは全く異なるものである。また、負極活
物質としても該特許は金属酸化物を用いているが、これ
は実質的に五酸化ニオブに限定されており、本発明の焼
成により得られるリチウム含有遷移金属酸化物は完全に
新規で、この点でも本発明の構成とは異なるものであ
る。
【0009】本発明で用いられる負極集電体はまたサイ
クル特性を向上させる手段として100℃以上の温度で
熱処理したものでも良く、好ましい熱処理温度の範囲は
100℃〜300℃であり、更に好ましくは150℃〜
250℃である。熱処理時間は電極の形状、大きさまた
は熱処理装置の種類によって異なるが、好ましい範囲は
1分〜24時間であり、さらに好ましくは1分〜18時
間である。また、熱処理は負極合剤を塗設する前の裸の
状態で行なっても良いし、塗設後の負極板(シート)の
状態で行なっても良い。ところで、特開昭60−195
874号には負極集電体として焼鈍したステンレス鋼を
使うことが開示されているが、焼鈍(焼きなまし)とは
金属の転移温度以上に加熱処理することであって、本発
明の温度範囲は転移温度以下なので全く異なるものであ
る。
【0010】本発明で述べている集電体とは、電極の支
持体としても、またリード端子としても使うことができ
る。電極の支持体として用いる場合の集電体の形状とし
ては、箔状、エキスパンドメタル状、パンチングメタル
状、発泡メタル状または網状が好ましく、最も好ましく
は箔状である。本発明に用いる集電体の厚みは活物質の
充填量を上げるため薄い方が良く、具体的には5μ〜2
00μが好ましく、さらに好ましくは10μ〜100
μ、最も好ましくは10μ〜50μである。本発明に用
いる集電体が箔の様な連続体の場合、表面を物理的また
は化学的に処理して表面粗さを変えたり、酸化被膜の厚
みを調節しても良く、また導電性の塗膜を施したり、
銀、金、TiC、TiNなどでコーティングしても良
い。
【0011】正極の集電体の材質としてはアルミニウ
ム、チタン、ニッケルまたはそれらの合金かステンレス
鋼を用いるのが好ましく、最も好ましくはアルミニウム
である。また、正極集電体の形状としては負極集電体と
同様のものが使え、箔状のものが最も好ましい。
【0012】本発明で用いられる好ましい金属酸化物負
極活物質としては、焼成により得られたリチウム含有遷
移金属酸化物である。本発明で用いられる好ましいリチ
ウム含有遷移金属酸化物負極活物質としては、Lief
g(ここでM=Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Nb、Mo、Wから選ばれる少なくとも1種)、
e=0.7〜3、f=1あるいは2、g=1〜5.5が
あげられる。本発明で用いられるより好ましいリチウム
含有遷移金属酸化物負極活物質としては、Liefg
(ここでM=V、Mn、Fe、Co、Niから選ばれる
少なくとも1種)、e=0.7〜3、f=1あるいは
2、g=1〜5.5)があげられる。本発明で用いられ
るとくに好ましいリチウム含有遷移金属酸化物負極活物
質として、LipCoq1-qr(ここでp=0.7〜
3、q=0〜1、r=1.2〜5.5)があげられる。
本発明で用いられる最も好ましいリチウム含有遷移金属
酸化物負極活物質として、LipCoq1-qr(ここで
p=0.8〜2.5、q=0.02〜0.98、r=
1.3〜4.5)があげられる。本発明で用いられるさ
らに最も好ましいリチウム含有遷移金属酸化物負極活物
質として、LipCog1-qr(ここでp=0.8〜
2.5、q=0.1〜0.9、r=1.3〜4.5)が
あげられる。
【0013】本発明で用いられる正極活物質はリチウム
含有遷移金属酸化物が好ましい。本発明で用いられる好
ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極活物質として
は、リチウム含有Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Mo、Wを含む酸化物、リチウム含有遷移
金属酸化物負極活物質としては、リチウム含有Ti、
V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Nb、M
o、Wを含む酸化物があげられる。本発明で用いられる
より好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極活物質と
しては、Lixyz(ここでM=Ti、V、Cr、M
n、Fe、Co、Ni、Mo、Wから選ばれる少なくと
も1種)、x=0.6〜2.1、y=1あるいは2、z
=1.5〜5)があげられる。本発明で用いられるとく
に好ましいリチウム含有遷移金属酸化物正極活物質とし
ては、Lixyz(ここでM=V、Mn、Fe、C
o、Niから選ばれる少なくとも1種)、x=0.6〜
2.1、y=1あるいは2、z=1.5〜5)があげら
れる。本発明で用いられる最も好ましいリチウム含有遷
移金属酸化物正極活物質としては、LixCoO2、Li
xCoaNi1-a2、LixMn24、LixCob1-b
z(ここでx=0.7〜1.1.04、a=0.1〜
0.9、b=0.9〜0.98、z=2.02〜2.
3)があげられる。
【0014】本発明の正極活物質は、遷移金属酸化物に
化学的にリチウムを挿入する方法や遷移金属酸化物に電
気化学的にリチウムを挿入する方法やリチウム化合物と
遷移金属化合物を焼成する方法により得ることができ
る。本発明の正極活物質における遷移金属酸化物に化学
的にリチウムを挿入する方法としては、リチウム金属や
リチウム合金やブチルリチウムと遷移金属酸化物とを反
応させることにより得る方法が好ましい。本発明の正極
活物質は、リチウム化合物と遷移金属化合物を焼成する
方法により得ることが好ましい。本発明の正極活物質や
負極活物質は、以下に記載されるリチウム化合物、遷移
金属化合物の混合物を焼成することにより得ることがで
きる。例えば、リチウム化合物としては、酸素化合物、
酸素酸塩やハロゲン化物があげられる。遷移金属化合物
としては、2価〜6価の遷移金属酸化物、同遷移金属
塩、同遷移金属錯塩が用いられる。本発明で用いられる
好ましいリチウム化合物としては、水酸化リチウム、炭
酸リチウム、硝酸リチウム、硫酸リチウム、亜硫酸リチ
ウム、燐酸リチウム、四ほう酸リチウム、塩素酸リチウ
ム、過塩素酸リチウム、チオシアン酸リチウム、蟻酸リ
チウム、酢酸リチウム、蓚酸リチウム、クエン酸リチウ
ム、乳酸リチウム、酒石酸リチウム、ピルビン酸リチウ
ム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、四ほう素
酸リチウム、六弗化燐酸リチウム、弗化リチウム、塩化
リチウム、臭化リチウム、沃化リチウムがあげられる。
【0015】本発明で用いられる好ましい遷移金属化合
物としては、TiO2、弗化チタンリチウム、酸化チタ
ンアセチルアセトナート、四塩化チタン、四沃化チタ
ン、蓚酸チタンリチウム、VOd(d=2〜2.5)、
VOdのリチウム化合物、水酸化バナジウム、メタバナ
ジン酸アンモニウム、オルトバナジン酸アンモニウム、
ピロバナジン酸アンモニウム、オキソ硫酸バナジウム、
オキシ三塩化バナジウム、四塩化バナジウム、クロム酸
リチウム、クロム酸アンモニウム、クロム酸コバルト、
クロムアセチルアセトナート、MnO2、Mn23、水
酸化マンガン、炭酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マン
ガン、硫酸マンガンアンモニウム、亜硫酸マンガン、燐
酸マンガン、ほう酸マンガン、塩素酸マンガン、過塩素
酸マンガン、チオシアン酸マンガン、蟻酸マンガン、酢
酸マンガン、蓚酸マンガン、クエン酸マンガン、乳酸マ
ンガン、酒石酸マンガン、ステアリン酸マンガン、弗化
マンガン、塩化マンガン、臭化マンガン、沃化マンガ
ン、マンガンアセチルアセトナート、酸化鉄(2、3
価)、四三酸化鉄、水酸化鉄(2、3価)、塩化鉄
(2、3価)、臭化鉄(2、3価)、沃化鉄(2、3
価)、硫酸鉄(2、3価)、硫酸鉄アンモニウム(2、
3価)、硝酸鉄(2、3価)燐酸鉄(2、3価)、過塩
素酸鉄、塩素酸鉄、酢酸鉄(2、3価)、くえん酸鉄
(2、3価)、くえん酸鉄アンモニウム(2、3価)、
蓚酸鉄(2、3価)、蓚酸鉄アンモニウム(2、3
価)、Co23、Co34、LiCoO2、炭酸コバル
ト、硫酸コバルト、硝酸コバルト、亜硫酸コバルト、過
塩素酸コバルト、チオシアン酸コバルト、蓚酸コバル
ト、酢酸コバルト、弗化コバルト、塩化コバルト、臭化
コバルト、沃化コバルト、ヘキサアンミンコバルト錯塩
(塩として、硫酸、硝酸、過塩素酸、チオシアン酸、蓚
酸、酢酸、弗素、塩素、臭素、沃素)、酸化ニッケル、
水酸化ニッケル、炭酸ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニ
ッケル、弗化ニッケル、塩化ニッケル、臭化ニッケル、
沃化ニッケル、蟻酸ニッケル、酢酸ニッケル、ニッケル
アセチルアセトナート、酸化銅(1、2価)、水酸化
銅、硫酸銅、硝酸銅、燐酸銅、弗化銅、塩化銅、塩化ア
ンモニウム銅、臭化銅、沃化銅、蟻酸銅、酢酸銅、蓚酸
銅、くえん酸銅、オキシ塩化ニオブ、五塩化ニオブ、五
沃化ニオブ、一酸化ニオブ、二酸化ニオブ、三酸化ニオ
ブ、五酸化ニオブ、蓚酸ニオブ、ニオブメトキシド、ニ
オブエトキシド、ニオブプロポキソド、ニオブブトキシ
ド、ニオブ酸リチウム、MoO3、MoO2、LiMo2
4、五塩化モリブデン、モリブデン酸アンモニウム、
モリブデン酸リチウム、モリブド燐酸アンモニウム、酸
化モリブデンアセチルアセトナート、WO3、タングス
テン酸、タングステン酸アンモニウム、タングスト燐酸
アンモニウムがあげられる。
【0016】本発明で用いられる特に好ましい遷移金属
化合物としては、TiO2、蓚酸チタンリチウム、VOd
(d=2〜2.5)、VOdのリチウム化合物、メタバ
ナジン酸アンモニウム、MnO2、Mn23、水酸化マ
ンガン、炭酸マンガン、硝酸マンガン、硫酸マンガンア
ンモニウム、酢酸マンガン、蓚酸マンガン、クエン酸マ
ンガン、酸化鉄(2、3価)、四三酸化鉄、水酸化鉄
(2、3価)、酢酸鉄(2、3価)、くえん酸鉄(2、
3価)、くえん酸鉄アンモニウム(2、3価)、蓚酸鉄
(2、3価)、蓚酸鉄アンモニウム(2、3価)、Co
23、Co34、LiCoO2、炭酸コバルト、蓚酸コ
バルト、酢酸コバルト、酸化ニッケル、水酸化ニッケ
ル、炭酸ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル、酢酸
ニッケル、酸化銅(1、2価)、水酸化銅、酢酸銅、蓚
酸銅、くえん酸銅、MoO3、MoO2、LiMo24
WO3があげられる。本発明で用いられる特に好ましい
リチウム化合物と遷移金属化合物の組合せとして、水酸
化リチウム、炭酸リチウムとVOd(d=2〜2.
5)、VOdのリチウム化合物、メタバナジン酸アンモ
ニウム、MnO2、Mn23、水酸化マンガン、炭酸マ
ンガン、硝酸マンガン、酸化鉄(2、3価)、四三酸化
鉄、水酸化鉄(2、3価)酢酸鉄(2、3価)、くえん
酸鉄(2、3価)、くえん酸鉄アンモニウム(2、3
価)、蓚酸鉄(2、3価)、蓚酸鉄アンモニウム(2、
3価)、Co23、Co34、LiCoO2、炭酸コバ
ルト、硫酸コバルト、硝酸コバルト、酸化ニッケル、水
酸化ニッケル、炭酸ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッ
ケル、酢酸ニッケル、酸化銅(1、2価)、MoO3
MoO2、LiMo24、WO3があげられる。
【0017】本発明で用いられる焼成は空気中あるいは
不活性ガス(窒素ガス、アルゴンガス)中でもできる。
焼成温度は、発明で用いられる化合物が分解、溶融する
温度であればよく、例えば250〜2000℃が好まし
く、特に、350〜1500℃が好ましい。本発明の方
法で焼成されて得られた化合物の化学式は、測定方法と
して誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便
法として、焼成前後の粉体の重量差から算出した。本発
明で用いられる酸化物は結晶質でも非晶質でも良いが、
結晶質化合物のほうが好ましい。ここでいう非晶質と
は、無定形ともいわれ結晶格子(原子の周期的配列)が
ほとんど認められない固体の状態を表したり、その他、
原子の周期的配列がある程度あっても、はっきりとした
X線回折像を与えない固体の状態をいう。本発明で用い
られる遷移金属酸化物の正極活物質や遷移金属酸化物の
負極活物質はいずれもリチウムイオンを吸蔵・放出でき
る化合物と考えられる。
【0018】本発明に併せて用いることができる負極活
物質としては、リチウム金属、リチウム合金(Al、A
l−Mn(米国特許第 4,820,599)、Al−
Mg(特開昭57−98977)、Al−Sn(特開昭
63−6,742)、Al−In、Al−Cd(特開平
1−144,573)などやリチウムイオンまたはリチ
ウム金属を吸蔵・放出できる焼成炭素質化合物(例え
ば、特開昭58−209,864、同61−214,4
17、同62−88,269、同62−216,17
0、同63−13,282、同63−24,555、同
63−121,247、同63−121,257、同6
3−155,568、同63−276,873、同63
−314,821、特開平1−204,361、同1−
221,859、同1−274,360など)があげら
れる。
【0019】電極合剤には、導電剤や結着剤やフィラー
などを添加することができる。導電剤は、構成された電
池において、化学変化を起こさない電子導電性材料であ
れば何でもよい。通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒
鉛、土状黒鉛など)、人工黒鉛、カーボンブラック、ア
セチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維や金
属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀(特開昭63−1
48,554)など)粉、金属繊維あるいはポリフェニ
レン誘導体(特開昭59−20,971)などの導電性
材料を1種またはこれらの混合物として含ませることが
できる。その導電材料の添加量は、特に限定されない
が、1〜50重量%が好ましく、特に2〜30重量%が
好ましい。結着剤には、通常、でんぷん、ポリビニルア
ルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプ
ロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロ
ース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、テ
トラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエン
モノマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレン
ブタジエンゴム、ポリブタジェン、フッ素ゴム、ポリエ
チレンオキシドなどの多糖類、熱可塑性樹脂、ゴム弾性
を有するポリマーなどが1種またはこれらの混合物とし
て用いられる。例えば、多糖類のようにリチウムと反応
するような官能基を含む化合物では、例えば、イソシア
ネート基のような化合物を添加してその官能基を失活さ
せることが好ましい。その結着剤の添加量は、特に限定
されていが、1〜50重量%が好ましく、特に2〜30
重量%が好ましい。フィラーは、構成された電池におい
て、化学変化を起こさない繊維状材料であれば何でも用
いることができる。通常、ポリプロピレン、ポリエチレ
ンなどのオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊
維が用いられる。
【0020】電解質としては、有機溶媒として、プロピ
レンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジメチルスルフォキシド、1,3−ジオキソラン、
ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、
アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸メチ
ル、リン酸トリエステル(特開昭60−23,97
3)、トリメトキシメタン(特開昭61−4,17
0)、ジオキソラン誘導体(特開昭62−15,77
1、同62−22,372、同62−108,47
4)、スルホラン(特開昭62−31,959)、3−
メチル−2−オキサゾリジノン(特開昭62−44,9
61)、プロピレンカーボネート誘導体(特開昭62−
290,069、同62−290,071)、テトラヒ
ドロフラン誘導体(特開昭63−63,872)、エチ
ルエーテル(特開昭63−62,166)、1,3−プ
ロパンスルトン(特開昭63−102,173)てどの
非プロトン性有機溶媒の少なくとも1種以上を混合した
溶媒とその溶媒に溶けるリチウム塩、例えば、ClO4
- 、BF6 - 、PF6 - 、CF3 SO3 - 、CF3 CO
2 - 、AsF6 - 、SbF6 - 、B10Cl10 - (特開昭
57−74,974)、(1,2−ジメトキシエタン)
2 ClO4 - (特開昭57−74,977)、低級脂肪
族カルボン酸塩(特開昭60−41,773)、AlC
4 - 、Cl- 、Br-、I- (特開昭60−247,
265)、クロロボラン化合物(特開昭61−165,
957)、四フェニルホウ酸(特開昭61−214,3
76)などの一種以上から構成されている。なかでも、
プロピレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタンあ
るいはジエチルカーボネートの混合液にLiCF3 SO
3 、LiClO4 、LiBF4 あるいはLiPF6 を含
む電解質が代表的である。これら電解質の添加量は、特
に限定されないが、正極活物質や負極活物質の量によっ
て必要量用いることができる。支持電解質の濃度は、特
に限定されないが、電解質1リットル当たり0.2〜3
モルが好ましい。
【0021】また、電解液の他に次の様な固体電解質も
用いることができる。固体電解質としては、無機固体電
解質と有機固体電解質に分けられる。無機固体電解質に
は、Liの窒化物、ハロゲン化物、酸素酸塩などがよく
知られている。なかでも、Li3 N、LiI、Li5
2 、Li3 N−LiI−LiOH、LiSiO4 、L
iSiO4 −LiI−LiOH(特開昭49−81,8
99)、xLi3 PO4 −(1−x)Li4 SiO
4 (特開昭58−60,866)、Li2 SiS3 (特
開昭60−501,731)、硫化リン化合物(特開昭
62−82,665)などが有効である。有機固体電解
質では、ポリエチレンオキサイド誘導体が該誘導体を含
むポリマー(特開昭63−135,447)、ポリプロ
ピレンオキサイド誘導体か該誘導体を含むポリマー、イ
オン解離基を含むポリマー(特開昭62−254,30
2、同62−254,303、同63−193,95
4)、イオン解離基を含むポリマーと上記非プロトン性
電解液の混合物(米国特許第4,792,504、同
4,830,939、特開昭62−22,375、同6
2−22,376、同63−22,375、同63−2
2,776、特開平1−95,117)、リン酸エステ
ルポリマー(特開昭61−256,573)が有効であ
る。さらに、ポリアクリロニトリルを電解液に添加する
方法もある(特開昭62−278,774)。また、無
機と有機固体電解質を併用する方法(特開昭60−1,
768)も知られている。
【0022】セパレーターは、イオン透過度が大きく、
所定の機械的強度を持つ、絶縁性の薄膜である。耐有機
溶剤性と疎水性からポリプロピレンなどのオレフィン系
ポリマーあるいはガラス繊維あるいはポリエチレンなど
からつくられたシートや不織布が用いられる。セパレー
ターの孔径は、一般に電池用として用いられる範囲が用
いられる。例えば、0.01〜10μm が用いられる。
セパレターの厚みは、一般に電池用として用いられる範
囲が用いられる。例えば、5〜300μm が用いられ
る。
【0023】また、放電や充放電特性を改良する目的
で、以下で示す化合物の電解質に添加することが知られ
ている。例えば、ピリジン(特開昭49−108,52
5)、トリエチルフォスファイト(特開昭47−4,3
76)、トリエタノールアミン(特開昭52−72,4
25)、環状エーテル(特開昭57−152,68
4)、エチレンジアミン(特開昭58−87,77
7)、n−グライム(特開昭58−87,778)、ヘ
キサリン酸トリアミド(特開昭58−87,779)、
ニトロベンゼン誘導体(特開昭58−214,28
1)、硫黄(特開昭59−8,280)、キノンイミン
染料(特開昭59−68,184)、N−置換オキサゾ
リジノンとN,N’−置換イミダゾリジノン(特開昭5
9−154,778)、エチレングリコールジアルキル
エーテル(特開昭59−205,167)、四級アンモ
ニウム塩(特開昭60−30,065)、ポリエチレン
グリコール(特開昭60−41,773)、ピロール
(特開昭60−79,677)、2−メトキシエタノー
ル(特開昭60−89,075)、AlCl3 (特開昭
61−88,466)、導電性ポリマー電極活物質のモ
ノマー(特開昭61−161,673)、トリエチレン
ホスホンアミド(特開昭61−208,758)、トリ
アルキルホスフィン(特開昭62−80,976)、モ
ルフォリン(特開昭62−80,977)、カルボニル
基を持つアリール化合物(特開昭62−86,67
3)、ヘキサメチルホスホリックトリアミドと4−アル
キルモルフォリン(特開昭62−217,575)、二
環性の三級アミン(特開昭62−217,578)、オ
イル(特開昭62−287,580)、四級ホスホニウ
ム塩(特開昭63−121,268)、三級スルホニウ
ム塩(特開昭63−121,269)などが挙げられ
る。
【0024】また、電解液を不燃性にするために含ハロ
ゲン溶媒、例えば、四塩化炭素、三弗化塩化エチレンを
電解液に含ませることができる。(特開昭48−36,
632)、また、高温保存に適性をもたせるために電解
液に炭酸ガスを含ませることができる。(特開昭59−
134,567)また、正極活物質や負極活物質に電解
液あるいは電解質を含ませることができる。例えば、前
記イオン導電性ポリマーやニトロメタン(特開昭48−
36,633)、電解液の添加(特開昭57−124,
870)が知られている。また、正極活物質の表面を改
質することができる。例えば、金属酸化物の表面をエス
テル化剤により処理(特開昭55−163,779)し
たり、キレート化剤で処理(特開昭55−163,78
0)、導電性高分子(特開昭58−163,188、同
59−14,274)、ポリエチレンオキサイドなど
(特開昭60−97,561)により処理することが挙
げられる。また、負極活物質の表面を改質することもで
きる。例えば、イオン導電性ポリマーやポリアセチレン
層を設ける(特開昭58−111,276)、LiCl
(特開昭58−142,771)、エチレンカーボネー
ト(特開昭59−31,573)などにより処理するこ
とが挙げられる。
【0025】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳し
く説明するが、本発明の主旨を越えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。
【0026】実施例1 負極活物質a、bおよびcを以下の方法で合成した。 a.Li2 CO3 、CoO、およびV2 5 を混合し、
空気中750℃で焼成した。 b.LiOH・H2 O、CoOおよびV2 5 を混合
し、空気中650℃で焼成した。 c.最初にCoOとV2 5 を混合、空気中800℃で
焼成し、次にこの焼成物にLi2 CO3 およびV2 5
を混合して空気中650℃で焼成した。 以上の負極活物質は、合成法は異なるが組成はすべてL
iCoVO4 であった。 d.Li2 CO3 、NH4 CO3 およびNiCO3 ・2
Ni(OH)2 を混合し、空気中800℃で焼成してL
0.75VNiO4 を得た。 e.LiOH、NH4 VO3 および(NH4)2 TiO
(C2 4)2 ・2H2 Oをを混合し、空気中800℃で
焼成してLiVTiO4 を得た。
【0027】以上の各負極活物質と、導電剤としてアセ
チレンブラックとグラファイトをそれぞれ87重量部、
5重量部および5重量部の割合で混合し、さらに結着剤
として固形分で3重量部のポリ弗化ビニリデンのN−メ
チルピロリドン溶液を加え混練した後、本発明の集電体
(箔状)の両面に塗布した。上記塗布物を乾燥後ローラ
ープレス機により圧縮成形して帯状の負極シート(1) を
作成した。負極シートの圧縮成形後の厚さは150μm
であった。さらに、負極シートの端部にリード板をスポ
ット溶接した後、露点−40℃以下の乾燥空気中で種々
温度により2時間熱処理した。本発明の活物質、集電体
および熱処理条件の組合せと評価の結果を表1に示し
た。
【0028】正極活物質としてLiCoO2 を87重量
部、導電剤としてアセチレンブラックとグラファイトを
それぞれ4重量部および6重量部の割合で混合し、さら
に結着剤としてポリ弗化ビニリデン3重量部をN−メチ
ルピロリドン溶液の形で添加して混練したスラリーを厚
さ20μのアルミニウム箔集電体の両面に塗布した。塗
布物を乾燥後ローラープレス機により圧縮成形し、厚さ
250μm の正極シート(2) を作成した。正極シートの
端部にリード板をスポット溶接した後、露点−40℃以
下の乾燥空気中で250℃で2時間熱処理した。
【0029】上記負極(1) 、微多孔性ポリプロピレン性
セパレータ(3)、上記正極(2) およびセパレータ(3) の
順で積層し、これを渦巻き状に巻回した。この巻回体を
負極端子を兼ねる、ニッケルめっきを施した鉄製の有底
円筒型電池缶(4) に収納した。さらに、電解質として1
mol /リットル・LiBF4 (プロピレンカーボネート
と1,2−ジメトキシエタンの等容量混合液)を電池缶
内に注入した。正極端子を有する電池蓋(5) をガスケッ
ト(6) を介してかしめて円筒型電池を作成した。なお正
極端子(5) は正極シート(2) と、電池缶(4) は負極シー
ト(1) と予めリード端子により接続した。図1に円筒型
電池の断面を示した。なお、7は安全弁である。
【0030】以上の方法により作成した電池の充放電特
性を評価した。最初に22℃において200mAで充電終
止電圧4.1V、放電終止電圧1.8Vの間で定電流充
放電を繰り返した。初期放電容量に対し60%の放電容
量となった時の繰り返し回数(サイクル特性)を充放電
特性として評価した。その結果と初期放電容量および作
動電圧を表1に示した。
【0031】
【表1】
【0032】
【表2】
【0033】
【発明の効果】表1の結果から明らかな様に、銅、ニッ
ケル、チタンまたはそれらの合金またはステンレス鋼か
ら成る本発明の負極集電体を用いた電池は充放電サイク
ル特性が優れている。それに対し、負極集電体としてア
ルミニウムを使いまたは熱処理が100℃未満であった
り、厚さが200μより大きい比較例の電池の充放電サ
イクル特性は著しく劣っている。
【図面の簡単な説明】
【図1】一般的な円筒型電池の縦断面図である。 富士写真フイルム株式会社
【符号の説明】
1.負極 2.正極 3.セパレータ 4.電池缶 5.電池蓋 6.ガスケット 7.安全弁

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極と負極と非水電解質から成る二次電
    池に関し、該負極に含まれる負極活物質の少くとも一種
    が金属酸化物から成り、負極の集電体が厚さ5〜200
    μの銅、ニッケル、チタンまたはそれらの合金から成る
    ことを特徴とする非水二次電池。
  2. 【請求項2】 負極の集電体が厚さ5〜100μの金属
    箔であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  3. 【請求項3】 該負極活物質の少くとも1種が、焼成に
    より得られたリチウム含有遷移金属酸化物であることを
    特徴とする請求項1または2に記載の二次電池。
  4. 【請求項4】 該負極活物質の少くとも1種が、Lix
    Coy 1-y z またはLix Niy 1-y z (ここ
    でx=0.4〜3、y=0〜1、z=1.2〜5.5)
    であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  5. 【請求項5】 正極と負極と非水電解質から成る二次電
    池に関し、該負極に含まれる負極活物質の少くとも一種
    が金属酸化物から成り、負極の集電体が銅、ニッケル、
    チタンまたはそれらの合金またはステンレス鋼から成
    り、かつ100℃〜500℃の温度で熱処理されたもの
    であることを特徴とする非水二次電池。
  6. 【請求項6】請求項5に記載のステンレス鋼が、モリブ
    デンを1〜6重量%及びクロムを15〜20重量%含む
    鋼であることを特徴とする請求項5記載の二次電池。
  7. 【請求項7】 負極の集電体が厚さ5〜100μの金属
    箔であることを特徴とする請求項5に記載の二次電池。
  8. 【請求項8】 該負極活物質の少くとも1種が、焼成に
    より得られたリチウム含有遷移金属酸化物であることを
    特徴とする請求項5または7に記載の二次電池。
  9. 【請求項9】 該負極活物質の少くとも1種が、Lix
    Coy 1-y z またはLix Niy 1-y z (ここ
    でx=0.4〜3、y=0〜1、z=1.2〜5.5)
    であることを特徴とする請求項5に記載の二次電池。
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003017400A1 (de) * 2001-08-14 2003-02-27 Deutsche Titan Gmbh Kollektorplattensatz für brennstoff- oder andere elektrochemische zellen sowie verfahren zur herstellung solcher kollektorplatten
WO2004042852A1 (ja) * 2002-11-08 2004-05-21 Sanyo Electric Co., Ltd. 非水電解質電池
JP2004273433A (ja) * 2003-02-19 2004-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用電極およびその製造法
KR100731417B1 (ko) * 2005-11-03 2007-06-21 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
US7258951B2 (en) * 1999-01-25 2007-08-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium secondary battery
JP2008004562A (ja) * 2007-08-24 2008-01-10 Ube Ind Ltd 非水二次電池
US7358009B2 (en) * 2002-02-15 2008-04-15 Uchicago Argonne, Llc Layered electrodes for lithium cells and batteries
JP2008108741A (ja) * 2007-12-07 2008-05-08 Ube Ind Ltd 非水二次電池
WO2010090126A1 (ja) * 2009-02-03 2010-08-12 ソニー株式会社 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法
WO2010090125A1 (ja) * 2009-02-03 2010-08-12 ソニー株式会社 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法
WO2013140940A1 (ja) * 2012-03-22 2013-09-26 住友電気工業株式会社 リチウム二次電池
CN103915647A (zh) * 2014-03-31 2014-07-09 上虞安卡拖车配件有限公司 一种低温锂离子电池
JP2015046278A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 テイカ株式会社 ラムスデライト型チタン酸リチウムおよびこのラムスデライト型チタン酸リチウムを用いたリチウムイオン二次電池並びにリチウムイオンキャパシタ
JP2016521914A (ja) * 2013-06-21 2016-07-25 ハイドロ−ケベック 高エネルギー電池用アノード
CN114788053A (zh) * 2020-02-26 2022-07-22 株式会社Lg新能源 不可逆添加剂、包含该不可逆添加剂的正极和包含该正极的锂二次电池

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7258951B2 (en) * 1999-01-25 2007-08-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Lithium secondary battery
WO2003017400A1 (de) * 2001-08-14 2003-02-27 Deutsche Titan Gmbh Kollektorplattensatz für brennstoff- oder andere elektrochemische zellen sowie verfahren zur herstellung solcher kollektorplatten
US7358009B2 (en) * 2002-02-15 2008-04-15 Uchicago Argonne, Llc Layered electrodes for lithium cells and batteries
WO2004042852A1 (ja) * 2002-11-08 2004-05-21 Sanyo Electric Co., Ltd. 非水電解質電池
JP2004363078A (ja) * 2002-11-08 2004-12-24 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質電池
US7381499B2 (en) * 2002-11-08 2008-06-03 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte battery
JP2004273433A (ja) * 2003-02-19 2004-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池用電極およびその製造法
KR100731417B1 (ko) * 2005-11-03 2007-06-21 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
JP2008004562A (ja) * 2007-08-24 2008-01-10 Ube Ind Ltd 非水二次電池
JP2008108741A (ja) * 2007-12-07 2008-05-08 Ube Ind Ltd 非水二次電池
JP2010182448A (ja) * 2009-02-03 2010-08-19 Sony Corp 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法
WO2010090126A1 (ja) * 2009-02-03 2010-08-12 ソニー株式会社 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法
JP2010205718A (ja) * 2009-02-03 2010-09-16 Sony Corp 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法
CN102301518A (zh) * 2009-02-03 2011-12-28 索尼公司 薄膜固态锂离子二次电池及其制造方法
CN102301520A (zh) * 2009-02-03 2011-12-28 索尼公司 薄膜固态锂离子二次电池及其制造方法
US9673481B2 (en) 2009-02-03 2017-06-06 Sony Corporation Thin film solid state lithium ion secondary battery and method of manufacturing the same
WO2010090125A1 (ja) * 2009-02-03 2010-08-12 ソニー株式会社 薄膜固体リチウムイオン二次電池及びその製造方法
JPWO2013140940A1 (ja) * 2012-03-22 2015-08-03 住友電気工業株式会社 リチウム二次電池
WO2013140940A1 (ja) * 2012-03-22 2013-09-26 住友電気工業株式会社 リチウム二次電池
JP2016521914A (ja) * 2013-06-21 2016-07-25 ハイドロ−ケベック 高エネルギー電池用アノード
US10381642B2 (en) 2013-06-21 2019-08-13 HYDRO-QUéBEC Anode for high-energy batteries
JP2015046278A (ja) * 2013-08-28 2015-03-12 テイカ株式会社 ラムスデライト型チタン酸リチウムおよびこのラムスデライト型チタン酸リチウムを用いたリチウムイオン二次電池並びにリチウムイオンキャパシタ
CN103915647A (zh) * 2014-03-31 2014-07-09 上虞安卡拖车配件有限公司 一种低温锂离子电池
CN114788053A (zh) * 2020-02-26 2022-07-22 株式会社Lg新能源 不可逆添加剂、包含该不可逆添加剂的正极和包含该正极的锂二次电池
CN114788053B (zh) * 2020-02-26 2024-03-08 株式会社Lg新能源 不可逆添加剂、包含该不可逆添加剂的正极和包含该正极的锂二次电池

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