JPH08106900A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
- Publication number
- JPH08106900A JPH08106900A JP6241237A JP24123794A JPH08106900A JP H08106900 A JPH08106900 A JP H08106900A JP 6241237 A JP6241237 A JP 6241237A JP 24123794 A JP24123794 A JP 24123794A JP H08106900 A JPH08106900 A JP H08106900A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- formula
- lithium
- carbon material
- represented
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 負極表面で金属リチウムが針状に析出するこ
とを防止するとともに通常の炭素材より高容量な負極活
物質を提供する。 【構成】 負極活物質として、ＬｉｘＡｌ4Ｃ3（０≦ｘ
≦１．２）で表されるリチウムを吸蔵・放出できる炭化
アルミニウムを用いたものである。
とを防止するとともに通常の炭素材より高容量な負極活
物質を提供する。 【構成】 負極活物質として、ＬｉｘＡｌ4Ｃ3（０≦ｘ
≦１．２）で表されるリチウムを吸蔵・放出できる炭化
アルミニウムを用いたものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液二次電池
の、特に負極活物質の改良に関するものである。
の、特に負極活物質の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】非水電解液二次電池は、小型、軽量で、
かつ高エネルギー密度を有するため、機器のポータブル
化、コードレス化が進む中で、その期待は高まってい
る。
かつ高エネルギー密度を有するため、機器のポータブル
化、コードレス化が進む中で、その期待は高まってい
る。
【０００３】従来、非水電解液二次電池用の正極活物質
としてＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2などのリチウム含有金
属酸化物が提案されている。一方、負極としては金属リ
チウム、リチウム合金、リチウムを吸蔵・放出すること
のできる黒鉛材料などが提案され、一部実用化されてい
る。
としてＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2などのリチウム含有金
属酸化物が提案されている。一方、負極としては金属リ
チウム、リチウム合金、リチウムを吸蔵・放出すること
のできる黒鉛材料などが提案され、一部実用化されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
金属リチウムを用いた負極では、充電時において極板表
面に金属リチウムが針状結晶となって析出し、この針状
結晶がセパレーターを突き破って、正極と接触して内部
短絡を起こすことがあった。この問題を解決するために
黒鉛材料を負極に用いる検討がなされているがこの場合
には、炭素は理論的にＣ6Ｌｉ（炭素原子６個に対して
Ｌｉ原子１個）までＬｉイオンを吸蔵するといわれてお
り、これ以上の高容量化が困難であった。
金属リチウムを用いた負極では、充電時において極板表
面に金属リチウムが針状結晶となって析出し、この針状
結晶がセパレーターを突き破って、正極と接触して内部
短絡を起こすことがあった。この問題を解決するために
黒鉛材料を負極に用いる検討がなされているがこの場合
には、炭素は理論的にＣ6Ｌｉ（炭素原子６個に対して
Ｌｉ原子１個）までＬｉイオンを吸蔵するといわれてお
り、これ以上の高容量化が困難であった。
【０００５】本発明は、このような課題を解決するもの
で、負極表面で金属リチウムが針状に析出することを防
止するとともに、充電時に一般式Ｃ6Ｌｉで規定される
絶対容量を越えることのできる負極用活物質を提供する
ものである。
で、負極表面で金属リチウムが針状に析出することを防
止するとともに、充電時に一般式Ｃ6Ｌｉで規定される
絶対容量を越えることのできる負極用活物質を提供する
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ため本発明の非水電解液二次電池は、負極に一般式Ｌｉ
ｘＡｌ4Ｃ3（０≦ｘ≦１．２）で表されるリチウムを吸
蔵・放出することができる炭化アルミニウムを用いるも
のである。
ため本発明の非水電解液二次電池は、負極に一般式Ｌｉ
ｘＡｌ4Ｃ3（０≦ｘ≦１．２）で表されるリチウムを吸
蔵・放出することができる炭化アルミニウムを用いるも
のである。
【０００７】
【作用】本発明の炭化アルミニウムは結晶系が六方晶系
に属し、空間群Ｒ−３ｍの対称性を有する層構造の材料
である。結晶方位のａ軸は３オングストローム程度であ
るがｃ軸は約２５オングストローム程度の格子パラメー
ターを有し、広い層間にリチウムイオンを収容すること
が可能である。また、炭素と金属間の結合においては炭
素材単独よりもＰ軌道上の電子が欠損した形態を示すの
で、炭素材で形成される層間よりもリチウムイオンの収
容量が多くなる。これにより、負極活物質の高容量化が
可能となり、高容量の非水電解液二次電池を提供するこ
とができる。
に属し、空間群Ｒ−３ｍの対称性を有する層構造の材料
である。結晶方位のａ軸は３オングストローム程度であ
るがｃ軸は約２５オングストローム程度の格子パラメー
ターを有し、広い層間にリチウムイオンを収容すること
が可能である。また、炭素と金属間の結合においては炭
素材単独よりもＰ軌道上の電子が欠損した形態を示すの
で、炭素材で形成される層間よりもリチウムイオンの収
容量が多くなる。これにより、負極活物質の高容量化が
可能となり、高容量の非水電解液二次電池を提供するこ
とができる。
【０００８】
【実施例】以下、図面と共に本発明の実施例を説明す
る。図１に本発明の負極評価用のコイン型非水電解液二
次電池の縦断面図を示す。図において１は耐有機電解液
性のステンレス鋼板を加工した電池ケース、２は同材料
の封口板、３は同材料の集電体で、ケース１の内面にス
ポット溶接されている。４は金属リチウムで、封口板２
の内部に圧着されている。５は本発明の負極で、ピッチ
系炭素材と塩化アルミニウムを所定モル比になるよう仕
込み、１１００℃の不活性雰囲気下で焼成して合成した
一般式Ａｌ4Ｃ3（０≦ｘ≦１．２）で表わされる炭素材
を用いている。こうして得られた試料の結晶構造は空間
群Ｒ−３ｍに属し、格子パラメーターａ 0は３．３３オ
ングストローム、ｃ0は２４．９７オングストロームで
あった。電極作成に当たっては、前記炭素材９０重量部
に対し、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１０重量部
を混合して得られる合剤の所定量を集電体３の上に成形
した。そして、電極を１５０℃で減圧乾燥した後、電池
組立てに用いた。６は微孔性のポリプロピレン製セパレ
ーター、７はポリプロピレン製絶縁ガスケットである。
電解液は炭酸エチレン、１、３−ジメトキシエタンの等
体積混合溶媒に溶質として過塩素酸リチウムを１モル／
リットルの濃度で溶解して用いた。この電池の寸法は直
径２０、電池総高１．６ｍｍである。
る。図１に本発明の負極評価用のコイン型非水電解液二
次電池の縦断面図を示す。図において１は耐有機電解液
性のステンレス鋼板を加工した電池ケース、２は同材料
の封口板、３は同材料の集電体で、ケース１の内面にス
ポット溶接されている。４は金属リチウムで、封口板２
の内部に圧着されている。５は本発明の負極で、ピッチ
系炭素材と塩化アルミニウムを所定モル比になるよう仕
込み、１１００℃の不活性雰囲気下で焼成して合成した
一般式Ａｌ4Ｃ3（０≦ｘ≦１．２）で表わされる炭素材
を用いている。こうして得られた試料の結晶構造は空間
群Ｒ−３ｍに属し、格子パラメーターａ 0は３．３３オ
ングストローム、ｃ0は２４．９７オングストロームで
あった。電極作成に当たっては、前記炭素材９０重量部
に対し、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１０重量部
を混合して得られる合剤の所定量を集電体３の上に成形
した。そして、電極を１５０℃で減圧乾燥した後、電池
組立てに用いた。６は微孔性のポリプロピレン製セパレ
ーター、７はポリプロピレン製絶縁ガスケットである。
電解液は炭酸エチレン、１、３−ジメトキシエタンの等
体積混合溶媒に溶質として過塩素酸リチウムを１モル／
リットルの濃度で溶解して用いた。この電池の寸法は直
径２０、電池総高１．６ｍｍである。
【０００９】この電池を用いて電流密度０．５ｍＡ／ｃ
ｍ2、電圧３．０Ｖから０Ｖの範囲で充放電試験を行っ
た。その結果を図２に示す。初期充電では４６０ｍＡｈ
／ｇ、初期放電では４４０ｍＡｈ／ｇとなったが、２サ
イクル以降は４３５ｍＡｈ／ｇ程度の充放電容量が得ら
れ、充放電効率はほぼ９９％以上となった。この充放電
の間に一般式ＬｉｘＡｌ4Ｃ3のＸ値は０から約１．２２
の変化を持ち、サイクルの安定時もｘ値は０．０５から
１．２０の間を可逆に変化したと考えられる。なお、比
較として評価したＡｌを含まない炭素材料では、サイク
ルの安定時もｘ値は０．０５から０．９５の間を可逆に
変化し、充放電時の絶対容量は本発明の炭素材の約７８
％程度であった。
ｍ2、電圧３．０Ｖから０Ｖの範囲で充放電試験を行っ
た。その結果を図２に示す。初期充電では４６０ｍＡｈ
／ｇ、初期放電では４４０ｍＡｈ／ｇとなったが、２サ
イクル以降は４３５ｍＡｈ／ｇ程度の充放電容量が得ら
れ、充放電効率はほぼ９９％以上となった。この充放電
の間に一般式ＬｉｘＡｌ4Ｃ3のＸ値は０から約１．２２
の変化を持ち、サイクルの安定時もｘ値は０．０５から
１．２０の間を可逆に変化したと考えられる。なお、比
較として評価したＡｌを含まない炭素材料では、サイク
ルの安定時もｘ値は０．０５から０．９５の間を可逆に
変化し、充放電時の絶対容量は本発明の炭素材の約７８
％程度であった。
【００１０】また、これらの炭素材における可動リチウ
ムイオン量は電気化学的吸蔵・放出により計算した結
果、合成終了時のｘ＝０から最大でｘ＝１．２までであ
るとわかった。こうして得られた負極材料は充電時おい
ても電極表面から針状のリチウム析出物が観測されるこ
とはなかった。
ムイオン量は電気化学的吸蔵・放出により計算した結
果、合成終了時のｘ＝０から最大でｘ＝１．２までであ
るとわかった。こうして得られた負極材料は充電時おい
ても電極表面から針状のリチウム析出物が観測されるこ
とはなかった。
【００１１】本発明における効果は、ＬｉＣｏＯ2、Ｌ
ｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4などの正極活物質、その他の
リチウム電池用有機電解液に対しても同様に効果があ
る。
ｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4などの正極活物質、その他の
リチウム電池用有機電解液に対しても同様に効果があ
る。
【００１２】
【発明の効果】以上のように、本発明では一般式Ｌｉｘ
Ａｌ4Ｃ3（０≦ｘ≦１．２）で表されるリチウムを吸蔵
・放出できる炭化アルミニウムを負極活物質としている
ので、高容量を有し、さらに充放電反応に伴う電極表面
上の針状結晶を抑えることができる非水電解液二次電池
を提供できる。
Ａｌ4Ｃ3（０≦ｘ≦１．２）で表されるリチウムを吸蔵
・放出できる炭化アルミニウムを負極活物質としている
ので、高容量を有し、さらに充放電反応に伴う電極表面
上の針状結晶を抑えることができる非水電解液二次電池
を提供できる。
【図１】コイン型電池の縦断面図
【図２】本発明の負極を用いた電池の２０℃での充放電
電気量を示す図
電気量を示す図
１ 電池ケース ２ 封口板 ３ 集電体 ４ 金属リチウム ５ 負極 ６ セパレーター ７ ガスケット
Claims (1)
- 【請求項１】非水電解液と、正極と、一般式ＬｉｘＡｌ
4Ｃ3（０≦ｘ≦１．２）で表されるリチウムを吸蔵・放
出できる炭化アルミニウムを用いた負極とからなること
を特徴とする非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6241237A JPH08106900A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6241237A JPH08106900A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08106900A true JPH08106900A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=17071251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6241237A Pending JPH08106900A (ja) | 1994-10-05 | 1994-10-05 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08106900A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0810681A1 (en) * | 1996-05-31 | 1997-12-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| CN105720307A (zh) * | 2016-02-23 | 2016-06-29 | 东莞锂威能源科技有限公司 | 一种改善锂离子电芯自放电的方法 |
-
1994
- 1994-10-05 JP JP6241237A patent/JPH08106900A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0810681A1 (en) * | 1996-05-31 | 1997-12-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| US5939224A (en) * | 1996-05-31 | 1999-08-17 | Matsushita Electric Industrial Co, Ltd. | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
| CN105720307A (zh) * | 2016-02-23 | 2016-06-29 | 东莞锂威能源科技有限公司 | 一种改善锂离子电芯自放电的方法 |
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