JPH09298068A - Lithium secondary battery - Google Patents
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- JPH09298068A JPH09298068A JP8132606A JP13260696A JPH09298068A JP H09298068 A JPH09298068 A JP H09298068A JP 8132606 A JP8132606 A JP 8132606A JP 13260696 A JP13260696 A JP 13260696A JP H09298068 A JPH09298068 A JP H09298068A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の負極に代わる新材料を用い、導電率が
高く温度特性や負荷特性も良好で、更に対酸化還元性に
も優れた非水溶媒電解液を用い、各電極の最適な組み合
わせをもって、エネルギー密度が高く、大電流放電急速
充電が可能であり、充放電寿命が長いリチウム二次電池
を提供する。
【解決手段】 負極活物質6に組成式Li1+xMyN(但
し、Mは遷移金属に属する元素を表し、xは−0.2〜
2.0の範囲に、yは0.l〜0.5の範囲にある)で
表される非晶質のリチウム含有遷移金属窒化物を用い、
非水溶媒電解液3に使用する非水溶媒として、プロピレ
ンカーボネートを含む混合溶媒を使用する。
【効果】 エネルギー密度が高く、温度特性も良好で、
しかも充放電寿命が長いリチウム二次電池を提供でき
る。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: To use a non-aqueous solvent electrolytic solution which uses a new material replacing an existing negative electrode and has high conductivity, good temperature characteristics and load characteristics, and also excellent redox resistance. Provided is a lithium secondary battery which has a high energy density, enables high-current discharge rapid charging, and has a long charge / discharge life by using an optimal combination of electrodes. A formula for the negative electrode active material 6 Li 1 + x M y N ( where, M represents an element belonging to the transition metal, x is -0.2
In the range of 2.0, y is 0. an amorphous lithium-containing transition metal nitride represented by the formula (1 to 0.5)),
As the non-aqueous solvent used in the non-aqueous solvent electrolyte solution 3, a mixed solvent containing propylene carbonate is used. [Effect] High energy density, good temperature characteristics,
Moreover, a lithium secondary battery having a long charge / discharge life can be provided.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明リチウム二次電池、特に、
高エネルギー密度で、かつ充放電密度が大きく、しかも
サイクル寿命が長い電池特性を有するリチウム二次電池
に関するものである。FIELD OF THE INVENTION The lithium secondary battery of the present invention, in particular,
The present invention relates to a lithium secondary battery having high energy density, high charge / discharge density, and long cycle life.
【0002】[0002]
【従来の技術】携帯用電子機器の小型軽量化が進み、そ
の電源として(1)高電圧、高エネルギー密度で、さら
にその使用用途から(2)大電流放電急速充電可能で、
(3)充放電寿命が長く、(4)安価な二次電池が要求
されている。このような要求に応える電池として、リチ
ウムイオンを充放電可能な負極とリチウムイオンを充放
電可能な正極を有する高性能二次電池、つまりリチウム
二次電池の開発が期待されている。2. Description of the Related Art As portable electronic devices have become smaller and lighter, their power sources are (1) high voltage, high energy density, and (2) large current discharge and rapid charge from their use.
There is a demand for (3) a long charge / discharge life and (4) an inexpensive secondary battery. As a battery that meets such demands, development of a high-performance secondary battery having a negative electrode capable of charging and discharging lithium ions and a positive electrode capable of charging and discharging lithium ions, that is, a lithium secondary battery is expected.
【0003】現在市販されている二次電池であるニッケ
ルカドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池は、急
速充電できるという特徴を有してはいるが、その電池電
圧、エネルギー密度は低く、現在求められている要求に
応えられない。これに対して、負極材料として活物質の
もつエネルギー密度が非常に高い金属リチウムを用いた
リチウム二次電池の実現が期待されている。しかし、一
般にリチウム金属を負極活物質に用いた場合、充電時に
針状リチウム(デンドライト)が生成し、放電時には、
この針状リチウムが切れ電極から脱離するため、充放電
に関与しない、いわゆる”死んだリチウム”が生成す
る。このため電池内に仕込まれた金属リチウムを十二分
に活用することができない。そのため、負極活物質とし
てリチウム金属または、これに準じるリチウム合金を用
いた電池系においては、そのサイクル寿命の確保が困難
である。The secondary batteries currently on the market, nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and lead-acid batteries, have the characteristics that they can be rapidly charged, but their battery voltage and energy density are low, and they are currently required. I can not meet the demand. On the other hand, it is expected to realize a lithium secondary battery using metallic lithium whose active material has a very high energy density as a negative electrode material. However, generally, when lithium metal is used as the negative electrode active material, acicular lithium (dendrites) are generated during charging, and when discharging,
Since the acicular lithium is detached from the broken electrode, so-called "dead lithium" that does not participate in charge / discharge is generated. Therefore, the metallic lithium charged in the battery cannot be fully utilized. Therefore, in a battery system using lithium metal or a lithium alloy similar thereto as the negative electrode active material, it is difficult to secure its cycle life.
【0004】リチウム金属または、リチウム合金に替わ
る負極活物質として、リチウムのインターカレーション
反応を利用した材料が注目されている。この代表的なも
のとして、天然黒鉛や人造黒鉛等の炭素質材料やNb2
O5,MoO2,TiS2等の無機材料が検討されてい
る。これらの材料はリチウムをイオン化した状態で骨格
構造中に保持ざれるのため、金属リチウム負極と比較し
て安定であり、リチウム金属で見られるデンドライトの
生成も無いためにサイクル寿命は改善される。As an anode active material replacing lithium metal or a lithium alloy, a material utilizing the intercalation reaction of lithium is drawing attention. Typical examples thereof include carbonaceous materials such as natural graphite and artificial graphite and Nb 2
Inorganic materials such as O 5 , MoO 2 and TiS 2 are being investigated. Since these materials are retained in the skeletal structure in the state where lithium is ionized, they are stable as compared with the metal lithium negative electrode, and the cycle life is improved because there is no generation of dendrite seen in lithium metal.
【0005】このうち炭素質材料は、リチウム基準極
(金属リチウム)に対し、0〜1Vの卑な電極電位の範
囲において、リチウムイオンを挿入脱離することがで
き、150〜370mAh/gの充放電容量を有する。
炭素質材料の1種であるグラファイト系材料は、特に電
極電位が0〜0.5V領域での容量が大きく、全体で3
70mAh/gに近い容量の確保が可能となっている。
現在負極活物質にグラファイト系材料を用いたリチウム
イオン二次電池が実用化されている。Among them, the carbonaceous material is capable of inserting and desorbing lithium ions within a range of a base electrode potential of 0 to 1 V with respect to a lithium reference electrode (metallic lithium), and has a charge of 150 to 370 mAh / g. Has a discharge capacity.
Graphite-based material, which is one type of carbonaceous material, has a large capacity especially in the electrode potential range of 0 to 0.5 V, and has a total capacity of 3
It is possible to secure a capacity close to 70 mAh / g.
At present, lithium-ion secondary batteries using a graphite-based material as the negative electrode active material have been put into practical use.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】炭素質材料を用いた場
合、リチウムイオンの収容量を最大LiC6とすると、
重量当たりの容量は、370mAh/gと比較的大き
い。しかし、この値は理論値であって、実際には安全性
の観点から、200〜300mAh/gの容量しか利用
していない。When a carbonaceous material is used and the maximum lithium ion capacity is LiC 6 ,
The capacity per weight is relatively large at 370 mAh / g. However, this value is a theoretical value, and from the viewpoint of safety, only a capacity of 200 to 300 mAh / g is actually used.
【0007】一方、リチウム金属を負極として用いた場
合、負極のエネルギー密度は、3860mAh/gと高
い値が得られるが、通常は、上述の通りその劣化分の補
償のため、一般に正極容量に対して4倍等量程度のリチ
ウムと電池内に充填される。しかし、上述の通り、死ん
だリチウムの生成が多いために上記エネルギー密度の利
用は不十分であり、炭素質材料を用いたときのような長
いサイクル寿命の実現が困難である。On the other hand, when lithium metal is used as the negative electrode, the energy density of the negative electrode is as high as 3860 mAh / g, but normally, as described above, in order to compensate for the deterioration, it is generally higher than the positive electrode capacity. And about 4 times as much lithium is filled in the battery. However, as described above, the use of the above energy density is insufficient due to the large production of dead lithium, and it is difficult to achieve a long cycle life as when using a carbonaceous material.
【0008】炭素質材料であるグラファイト系材料を用
いた場合、プロピレンカーボネートは、リチウム基準極
(金属リチウム)に対し、1V付近の電極電位の範囲に
おいて、分解し、そのまま電解液に用いることができな
い。しかし、融点−49℃のプロピレンカーボネートが
使用可能であれば−20℃のような温度下での電池使用
において、電解液の凝固がなく、十分な電池特性が得ら
れることが考えられる。When a graphite material, which is a carbonaceous material, is used, propylene carbonate decomposes in an electrode potential range of about 1 V with respect to a lithium reference electrode (metal lithium) and cannot be used as it is in an electrolytic solution. . However, if propylene carbonate having a melting point of −49 ° C. can be used, it is considered that sufficient battery characteristics can be obtained without solidification of the electrolytic solution when the battery is used at a temperature of −20 ° C.
【0009】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであり、従来の負極に代わる新材料
を用い、導電率が高く温度特性や負荷特性も良好で、更
に対酸化還元性にも優れた非水溶媒電解液を用い、各電
極の最適な組み合わせをもって、エネルギー密度が高
く、大電流放電急速充電が可能であり、充放電寿命が長
いリチウム二次電池を提供することを目的とする。The present invention is intended to solve such problems of the prior art, uses a new material replacing the conventional negative electrode, has high conductivity, good temperature characteristics and load characteristics, and further has a redox resistance. Using a non-aqueous solvent electrolyte with excellent properties, by providing an optimal combination of each electrode, it is possible to provide a lithium secondary battery with high energy density, high-current discharge rapid charge, and long charge / discharge life. To aim.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】この発明者らは、上記の
目的を達成するために種々の検討を重ねた結果、負極活
物質に組成式Li1+xMyN(但し、Mは遷移金属に属す
る元素を表し、xは−0.2〜2.0の範囲に、yは
0.l〜0.5の範囲にある)で表される非晶質のリチ
ウム含有遷移金属窒化物を用い、非水溶媒電解液に使用
する非水溶媒として、プロピレンカーボネートを含む混
合溶媒を使用することが有効であったことを見出し、こ
の発明を完成させるに至った。As a result of various studies to achieve the above object, the present inventors have found that the composition formula Li 1 + x M y N (where M is a transition) is added to the negative electrode active material. Which represents an element belonging to a metal, x is in the range of -0.2 to 2.0, and y is in the range of 0.1 to 0.5). It was found that it was effective to use a mixed solvent containing propylene carbonate as the non-aqueous solvent used in the non-aqueous solvent electrolytic solution, and the present invention was completed.
【0011】即ち、この発明は、正極材料にリチウムイ
オンを充放電可能なもの、特に3.5V以上の充電終止
電圧を必要とする正極活物質等を用い、負極材料にリチ
ウムイオンを充放電可能なもの、特に組成式Li1+xMy
N(但し、Mは遷移金属に属する元素を表し、xは−
0.2〜2.0の範囲に、yは0.1〜0.5の範囲に
ある)で表される非晶質のリチウム含有遷移金属窒化物
を用い、非水溶媒電解液の溶媒にプロピレンカーボネー
トを含むことによって低温時の放電特性、大電流放電、
急速充電を可能とするリチウム二次電池を提供すること
ができる。That is, according to the present invention, a positive electrode material capable of charging / discharging lithium ions, particularly a positive electrode active material requiring a charge end voltage of 3.5 V or higher, can be charged / discharged with lithium ion. such, in particular the composition formula Li 1 + x M y
N (however, M represents an element belonging to a transition metal, and x represents −
In the range of 0.2 to 2.0, y is in the range of 0.1 to 0.5), the amorphous lithium-containing transition metal nitride represented by By including propylene carbonate, discharge characteristics at low temperature, large current discharge,
A lithium secondary battery that enables quick charging can be provided.
【0012】以下、この発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0013】この発明は、負極材科にリチウムイオンを
充放電可能なもの、特に組成式Li1+xMyN(但し、M
は遷移金属に属する元素を表し、xは−0.2〜2.0
の範囲に、yは0.1〜0.5の範囲にある)で表され
る非晶質のリチウム含有遷移金属窒化物を用い、その電
解液の非水溶媒としてプロピレンカーボネートを含むこ
とを特徴としている。[0013] The present invention, as the lithium ion that can be charged and discharged in the negative electrode material family, in particular the composition formula Li 1 + x M y N (where, M
Represents an element belonging to a transition metal, and x is -0.2 to 2.0.
In the range of y, y is in the range of 0.1 to 0.5), and an amorphous lithium-containing transition metal nitride represented by the following formula is used, and propylene carbonate is contained as a non-aqueous solvent of the electrolytic solution. I am trying.
【0014】ここで、Mは遷移金属であれば、特に限定
されないが、Co,Ni,Cuを用いることが好まし
い。またxは−0.2〜2.0、yは0.1〜0.5で
あるが、この範囲を逸脱するとサイクル特性が悪くなる
恐れがあり、また高いエネルギー密度で充放電できない
恐れがある。Here, M is not particularly limited as long as it is a transition metal, but Co, Ni or Cu is preferably used. Further, x is -0.2 to 2.0 and y is 0.1 to 0.5, but if it deviates from this range, cycle characteristics may be deteriorated, and charging / discharging may not be possible at a high energy density. .
【0015】プロピレンカーボネートと混合する溶媒と
しては特に限定されないが、鎖状エステル、鎖状エーテ
ルの一種以上を用いることが好ましい。更に、該鎖状エ
ステルとしてジメチルカーボネート、エチルメチルカー
ボネート、ジエチルカーボネート、該鎖状エーテルとし
てジメトキシエタン、ジエトキシエタンの一種以上を用
いることがより好ましい。The solvent to be mixed with propylene carbonate is not particularly limited, but it is preferable to use at least one of chain ester and chain ether. Furthermore, it is more preferable to use one or more of dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate as the chain ester and dimethoxyethane and diethoxyethane as the chain ether.
【0016】さらに、電解液の電解質としては特に限定
はなく、例えば、LiClO4、LiPF6、LiAsF
6、LiBF4、LiAlCl4、LiCF3SO3、Li
SbF6、LiSCN、LiCl、LiC6H5SO3、L
iN(CF3SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiC
F3SO3等のリチウム塩を、単独または2種以上混合し
て用いることができる。このうち特に、LiPF6、L
iClO4、LiBF4、LiAsF6を用いることが好
ましい。Further, the electrolyte of the electrolytic solution is not particularly limited, and examples thereof include LiClO 4 , LiPF 6 , and LiAsF.
6 , LiBF 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 , Li
SbF 6 , LiSCN, LiCl, LiC 6 H 5 SO 3 , L
iN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC
Lithium salts such as F 3 SO 3 can be used alone or in admixture of two or more. Of these, especially LiPF 6 , L
It is preferable to use iClO 4 , LiBF 4 , and LiAsF 6 .
【0017】正極としては、特に限定しないが、高エネ
ルギー密度を可能とするため、本発明においては3.5
V以上の充電終止電圧を必要とする正極活物質、特にL
ixCoO2,LixNiO2,LixMn2O4(0≦x≦
1.2)を主体とする複合酸化物あるいはMn2O4を主
体とする複合酸化物、またはFe2(SO4)3を主体と
する複合硫酸塩を用いることが好ましい。The positive electrode is not particularly limited, but it is 3.5 in the present invention because it enables a high energy density.
A positive electrode active material that requires a cut-off voltage of V or more, especially L
i x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x Mn 2 O 4 (0 ≦ x ≦
It is preferable to use a complex oxide mainly containing 1.2), a complex oxide mainly containing Mn 2 O 4 , or a complex sulfate mainly containing Fe 2 (SO 4 ) 3 .
【0018】[0018]
【作用】本発明の非水溶媒電解液を有する二次電池にお
いては、次の様な特徴を有する。即ち、リチウム二次電
池において、前記負極活物質に組成式Li1+xMyN
(但し、Mは遷移金属に属する元素を表し、xは−0.
2〜2.0の範囲にあり、yは0.1〜0.5の範囲に
ある)で表される非晶質のリチウム含有遷移金属窒化物
を用いることによって、活物質当たり500〜800m
Ah/gのエネルギー密度が得られ、これにより、負極
に炭素系材科を用いたときの2倍以上の容量が取得可能
であり、高いサイクル特性を示すため、二次電池として
長いサイクル寿命が得られる。The secondary battery having the non-aqueous solvent electrolyte according to the present invention has the following features. That is, in the lithium secondary battery, the composition formula Li1 + xMyN is added to the negative electrode active material.
(However, M represents an element belonging to a transition metal, and x represents −0.
2 to 2.0, and y is in the range of 0.1 to 0.5). By using an amorphous lithium-containing transition metal nitride represented by
An energy density of Ah / g is obtained, which makes it possible to obtain a capacity that is more than double that when a carbon-based material is used for the negative electrode, and to exhibit high cycle characteristics, which results in a long cycle life as a secondary battery. can get.
【0019】3.5V以上の充電終止電圧を必要とする
正極活物質、特にLixCoO2,LixNiO2,Lix
Mn2O4(0≦x≦1.2)を主体とする複合酸化物あ
るいはMn2O4を用いることによって、それぞれ、下記
に示す特徴を有する。A positive electrode active material which requires a cut-off voltage of 3.5 V or more, particularly Li x CoO 2 , Li x NiO 2 and Li x.
By using a composite oxide mainly composed of Mn 2 O 4 (0 ≦ x ≦ 1.2) or Mn 2 O 4 , each has the following characteristics.
【0020】正極活物質としてLixCoO2(0≦x≦
1.2)を主体とする複合酸化物を用いた電池は、電圧
が高く、エネルギー密度が大きいという特徴を有してい
る。As a positive electrode active material, Li x CoO 2 (0 ≦ x ≦
The battery using the complex oxide mainly composed of 1.2) is characterized by high voltage and high energy density.
【0021】また正極活物質としてLixNiO2(0≦
x≦1.2)を主体とする複合酸化物を用いた電池は、
充放電容量が大きく、エネルギー密度が大きいという特
徴を有している。As the positive electrode active material, Li x NiO 2 (0 ≦
x ≦ 1.2) using a composite oxide mainly composed of
It has the characteristics of large charge / discharge capacity and large energy density.
【0022】LixMn2O4(0≦x≦1.2)を主体
とする複合酸化物を用いた電池は、安価という特徴を有
している。A battery using a composite oxide mainly composed of Li x Mn 2 O 4 (0 ≦ x ≦ 1.2) is characterized by being inexpensive.
【0023】Fe2(SO4)3を主体とする複合硫酸塩
を用いた電池は安価で軽いという特徴を有している。A battery using a composite sulfate mainly composed of Fe 2 (SO 4 ) 3 is characterized by being inexpensive and lightweight.
【0024】以上述べたように、正極にこれらの充電終
止電圧として3.5V以上が必要な正極活物質を正極に
用いることにより、高電圧、高エネルギー密度が得ら
れ、またそのリチウムイオンのインターカレーション、
デインターカレーションの拡散が速いために大電流放電
急速充電に適している。As described above, a high voltage and a high energy density can be obtained by using a positive electrode active material that requires 3.5 V or more as the final charging voltage for the positive electrode in the positive electrode, and the lithium ion interface can be obtained. Curation,
It is suitable for high-current discharge rapid charging due to the rapid diffusion of deintercalation.
【0025】電解液は、プロピレンカーボネートを用
い、他の溶媒特に直鎖エステル、直鎖エーテルと混合す
ることにより、低い凝固点と高い導電率とを同時に有す
ることが可能となる。従って、電池の負荷特性や低温特
性を十分に向上させることが可能となる。By using propylene carbonate as the electrolytic solution and mixing it with another solvent, particularly a linear ester or a linear ether, it is possible to simultaneously have a low freezing point and a high electric conductivity. Therefore, it becomes possible to sufficiently improve the load characteristics and the low temperature characteristics of the battery.
【0026】[0026]
【実施例】以下に実施例及び比較例を用いて、本発明の
効果を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されな
い。EXAMPLES The effects of the present invention will be described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0027】[0027]
【実施例l】図1は本発明によるリチウム二次電池の断
面図である。図1において、1はステンレス製の対極ケ
ースである。2は金属リチウムであり、ここでは、所定
の厚さのリチウム箔を直径16mmに打ち抜いたものを
1に圧着したものである。3は非水溶媒を用いた電解液
である。4はポリプロピレンまたはポリエチレンの多孔
質フィルムからなるセパレータである。5はステンレス
製作用極ケースである。6はLi2.6Co0.4Nを用いて
構成された作用極である。これは上記Li2.6Co0.4N
を、導電剤、結着剤と混合、圧延し、シートを作成し、
直径16mmに打ち抜いたものである。7はガスケット
であり対極ケース1と作用極ケース5との間の電気的絶
縁を保つと同時に、作用極ケース開口縁が内側に折り曲
げられ、かしめられることによって、電池内容物を密
閉、封止している。EXAMPLE 1 FIG. 1 is a sectional view of a lithium secondary battery according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a stainless steel counter electrode case. Reference numeral 2 is metallic lithium, and here, a lithium foil having a predetermined thickness punched out to a diameter of 16 mm is pressure-bonded to 1. 3 is an electrolytic solution using a non-aqueous solvent. 4 is a separator made of a polypropylene or polyethylene porous film. 5 is a pole case for stainless steel production. 6 is a working electrode composed of Li 2.6 Co 0.4 N. This is Li 2.6 Co 0.4 N above
Is mixed with a conductive agent and a binder and rolled to form a sheet,
It is punched out to a diameter of 16 mm. Reference numeral 7 denotes a gasket, which maintains electrical insulation between the counter electrode case 1 and the working electrode case 5, and at the same time, the working electrode case opening edge is bent inward and caulked to seal and seal the battery contents. ing.
【0028】以上のように作製した実施例1〜7及び比
較例lのコイン型電池について、20℃で充電終止電圧
を1.4V、放電終止電圧を0Vとして、充電・放電時
の電流値を1mAとし、サイクル試験を行った。With respect to the coin type batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 produced as described above, the current value during charging / discharging was set at 20 ° C. with a charge end voltage of 1.4 V and a discharge end voltage of 0 V. A cycle test was performed at 1 mA.
【0029】図2aに、電解液にプロピレンカーボネー
ト(PC)とジメチルカーボネート(DMC)を用い、
体積混合率を1:1とした混合溶媒に六フッ化リン酸リ
チウムLiPF6を1mol/リットル溶解したものを
用いたサイクル試験の結果を示す。これより明らかなよ
うに、この電池は100サイクルまでにおいても容量劣
化がほとんどなく、良好なサイクル特性を示した。In FIG. 2a, propylene carbonate (PC) and dimethyl carbonate (DMC) are used as the electrolyte solution.
The results of a cycle test using lithium hexafluorophosphate LiPF 6 dissolved at 1 mol / liter in a mixed solvent having a volume mixing ratio of 1: 1 are shown. As is clear from this, the battery showed good cycle characteristics with almost no capacity deterioration even up to 100 cycles.
【0030】[0030]
【比較例1】比較のため、実施例1の二次電池におい
て、作用極にグラファイト系炭素材科を用いる以外は実
施例1と同様に電池を作製し、この電池について実施例
1と同一の充放電条件で充放電サイクル試験を行った。
しかし、この二次電池においては、初期充電時にPCの
分解が認められ、充電することができなかった。Comparative Example 1 For comparison, in the secondary battery of Example 1, a battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the graphite-based carbon material was used for the working electrode, and this battery was the same as in Example 1. A charge / discharge cycle test was performed under charge / discharge conditions.
However, in this secondary battery, decomposition of PC was observed at the time of initial charging, and charging was not possible.
【0031】[0031]
【実施例2】実施例1の二次電池において、電解液にP
Cとエチルメチルカーボネート(EMC)を用いる以外
は実施例1と同様に電池を作製し、この電池について実
施例1と同一の充放電条件で充放電サイクル試験を行っ
た。図2bに充放電容量とサイクル寿命を示す。これよ
り明らかなように、この電池は100サイクルまでにお
いても容量劣化がほとんどなく、良好なサイクル特性を
示した。[Example 2] In the secondary battery of Example 1, P was added to the electrolytic solution.
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that C and ethyl methyl carbonate (EMC) were used, and this battery was subjected to a charge / discharge cycle test under the same charge / discharge conditions as in Example 1. Figure 2b shows the charge and discharge capacity and cycle life. As is clear from this, the battery showed good cycle characteristics with almost no capacity deterioration even up to 100 cycles.
【0032】[0032]
【比較例2】比較のため、実施例2の二次電池におい
て、作用極にグラファイト系炭素材料を用いる以外は実
施例1と同様に電池を作製し、この電池について実施例
1と同一の充放電条件で充放電サイクル試験を行った。
しかし、この二次電池においては、初期充電時にPCの
分解が認められ、充電することができなかった。Comparative Example 2 For comparison, in the secondary battery of Example 2, a battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the graphite-based carbon material was used for the working electrode. A charge / discharge cycle test was conducted under discharge conditions.
However, in this secondary battery, decomposition of PC was observed at the time of initial charging, and charging was not possible.
【0033】[0033]
【実施例3】実施例1の二次電池において、電解液にP
Cとジメトキシエタン(DME)を用いる以外は実施例
1と同様に電池を作製し、この電池について実施例1と
同一の充放電条件で充放電サイクル試験を行った。図2
cに充放電容量とサイクル寿命を示す。これより明らか
なように、この電池は100サイクルまでにおいても容
量劣化がほとんどなく、良好なサイクル特性を示した。[Embodiment 3] In the secondary battery of Embodiment 1, the electrolyte solution contains P
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that C and dimethoxyethane (DME) were used, and this battery was subjected to a charge / discharge cycle test under the same charge / discharge conditions as in Example 1. FIG.
Charge / discharge capacity and cycle life are shown in c. As is clear from this, the battery showed good cycle characteristics with almost no capacity deterioration even up to 100 cycles.
【0034】[0034]
【比較例3】比較のため、実施例2の二次電池におい
て、作用極にグラファイト系炭素材料を用いる以外は実
施例1と同様に電池を作製し、この電池について実施例
1と同一の充放電条件で充放電サイクル試験を行った。
しかし、この二次電池においては、初期充電時にPCの
分解が認められ、充電することができなかった。[Comparative Example 3] For comparison, a battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a graphite-based carbon material was used for the working electrode in the secondary battery of Example 2, and the same charge as in Example 1 was applied to this battery. A charge / discharge cycle test was conducted under discharge conditions.
However, in this secondary battery, decomposition of PC was observed at the time of initial charging, and charging was not possible.
【0035】[0035]
【実施例4】実施例1の二次電池において、電解液にP
Cとジエトキシエタン(DEE)を用いる以外は実施例
1と同様に電池を作製し、この電池について実施例1と
同一の充放電条件で充放電サイクル試験を行った。図2
dに充放電容量とサイクル寿命を示す。これより明らか
なように、この電池は100サイクルまでにおいても容
量劣化がほとんどなく、良好なサイクル特性を示した。[Embodiment 4] In the secondary battery of Embodiment 1, the electrolyte solution contains P
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that C and diethoxyethane (DEE) were used, and this battery was subjected to a charge / discharge cycle test under the same charge / discharge conditions as in Example 1. FIG.
Charge / discharge capacity and cycle life are shown in d. As is clear from this, the battery showed good cycle characteristics with almost no capacity deterioration even up to 100 cycles.
【0036】[0036]
【比較例4】比較のため、実施例2の二次電池におい
て、作用極にグラファイト系炭素材料を用いる以外は実
施例1と同様に電池を作製し、この電池について実施例
1と同一の充放電条件で充放電サイクル試験を行った。
しかし、この二次電池においては、初期充電時にPCの
分解が認められ、充電することができなかった。[Comparative Example 4] For comparison, a battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a graphite-based carbon material was used for the working electrode in the secondary battery of Example 2, and the same charge as in Example 1 was applied to this battery. A charge / discharge cycle test was conducted under discharge conditions.
However, in this secondary battery, decomposition of PC was observed at the time of initial charging, and charging was not possible.
【0037】[0037]
【実施例5】実施例1の二次電池において、電解液にP
Cとエトキシメトキシエタン(EME)を用いる以外は
実施例1と同様に電池を作製し、この電池について実施
例1と同一の充放電条件で充放電サイクル試験を行っ
た。図2eに充放電容量とサイクル寿命を示す。これよ
り明らかなように、この電池は100サイクルまでにお
いても容量劣化がほとんどなく、良好なサイクル特性を
示した。[Embodiment 5] In the secondary battery of Embodiment 1, the electrolyte solution contains P
A battery was produced in the same manner as in Example 1 except that C and ethoxymethoxyethane (EME) were used, and this battery was subjected to a charge / discharge cycle test under the same charge / discharge conditions as in Example 1. Figure 2e shows the charge / discharge capacity and cycle life. As is clear from this, the battery showed good cycle characteristics with almost no capacity deterioration even up to 100 cycles.
【0038】[0038]
【比較例5】比較のため、実施例2の二次電池におい
て、作用極にグラファイト系炭素材料を用いる以外は実
施例1と同様に電池を作製し、この電池について実施例
1と同一の充放電条件で充放電サイクル試験を行った。
しかし、この二次電池においては、初期充電時にPCの
分解が認められ、充電することができなかった。Comparative Example 5 For comparison, a battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that a graphite-based carbon material was used for the working electrode in the secondary battery of Example 2, and the same charge as in Example 1 was applied to this battery. A charge / discharge cycle test was conducted under discharge conditions.
However, in this secondary battery, decomposition of PC was observed at the time of initial charging, and charging was not possible.
【0039】また、上記電解液用のリチウム塩をLiP
F6からLiClO4、LiBF4あるいはLiAsF6に
変えてもほぼ同様の結果が得られた。また、LiP
F6、LiClO4、LiBF4あるいはLiAsF6の濃
度を0.5−2.0mol/lとしてもほぼ同様の結果
が得られた。In addition, the lithium salt for the electrolytic solution may be LiP.
Almost the same result was obtained even when F 6 was changed to LiClO 4 , LiBF 4 or LiAsF 6 . In addition, LiP
Similar results were obtained even when the concentration of F 6 , LiClO 4 , LiBF 4 or LiAsF 6 was set to 0.5-2.0 mol / l.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、この発明により、
リチウム二次電池において、負極活物質に上記Li2.6
Co0.4Nを組成式Li1+xMyN(但し、Mは遷移金属
に属する元素を表し、xは−0.2〜2.0の範囲に、
yは0.1〜0.5の範囲にある)で表される非晶質の
リチウム含有遷移金属窒化物を用い、プロピレンカーボ
ネートを含有する電解液を用いることによって、エネル
ギー密度が高く、温度特性も良好で、しかも充放電寿命
が長いリチウム二次電池を提供できる。As described above, according to the present invention,
In the lithium secondary battery, the above Li 2.6 is used as the negative electrode active material.
Co 0.4 N and the composition formula Li 1 + x M y N (where, M represents an element belonging to the transition metal, x is in the range of -0.2~2.0,
y is in the range of 0.1 to 0.5), by using an amorphous lithium-containing transition metal nitride represented by the following, and by using an electrolyte solution containing propylene carbonate, high energy density and temperature characteristics It is also possible to provide a lithium secondary battery which is excellent and has a long charge / discharge life.
【図1】本発明の電池の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a battery of the present invention.
【図2a】実施例1におけるサイクル試験の結果を示す
図。2A is a diagram showing the results of a cycle test in Example 1. FIG.
【図2b】実施例2におけるサイクル試験の結果を示す
図。2B is a diagram showing the result of a cycle test in Example 2. FIG.
【図2c】実施例3におけるサイクル試験の結果を示す
図。FIG. 2c is a diagram showing the result of a cycle test in Example 3.
【図2d】実施例4におけるサイクル試験の結果を示す
図。FIG. 2d is a diagram showing the result of a cycle test in Example 4.
【図2e】実施例5におけるサイクル試験の結果を示す
図。2e is a diagram showing the results of a cycle test in Example 5. FIG.
1 ステンレス製の対極ケース 2 対極 3 非水溶媒を用いた電解液 4 セパレータ 5 ステンレス製作用極ケース 6 作用極 7 ガスケット 1 Stainless steel counter electrode case 2 Counter electrode 3 Electrolyte using non-aqueous solvent 4 Separator 5 Stainless steel manufacturing electrode case 6 Working electrode 7 Gasket
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山木 準一 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Junichi Yamaki 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation
Claims (5)
リチウムイオンと可逆的な電気化学反応可能な正極、及
び負極にイオン解離性のリチウム塩を溶解した電解液を
有する二次電池において、前記負極活物質に組成式Li
1+xMyN(但し、Mは遷移金属に属する元素を表し、x
は−0.2〜2.0の範囲に、yは0.1〜0.5の範
囲にある)で表される非晶質のリチウム含有遷移金属窒
化物を用い、さらにプロピレンカーボネートを含有する
電解液を用いたことを特徴とするリチウム二次電池。1. A negative electrode capable of charging and discharging lithium ions,
In a secondary battery having a positive electrode capable of performing a reversible electrochemical reaction with lithium ions and an electrolytic solution in which an ionic dissociative lithium salt is dissolved in a negative electrode, a composition formula Li is used as the negative electrode active material.
1 + x M y N (where, M represents an element belonging to the transition metal, x
Is in the range of -0.2 to 2.0, and y is in the range of 0.1 to 0.5), and an amorphous lithium-containing transition metal nitride represented by A lithium secondary battery characterized by using an electrolytic solution.
ボネートと、鎖状エステルまたは鎖状エーテルからなる
群より選択された一種以上を混合して用いたことを特徴
とする請求項1記載のリチウム二次電池。2. The lithium secondary according to claim 1, wherein propylene carbonate and one or more selected from the group consisting of chain ester or chain ether are used as a solvent for the electrolytic solution. battery.
て、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネー
ト、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エトキシメ
トキシエタンからなる群より選択された一種以上を混合
して用いたことを特徴とする請求項2記載のリチウム二
次電池。3. The chain ester or chain ether is a mixture of at least one selected from the group consisting of dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, dimethoxyethane, diethoxyethane and ethoxymethoxyethane. The lithium secondary battery according to claim 2.
iClO4、LiBF4、LiAsF6の一種以上を用い
ることを特徴とする請求項1から3記載のいずれかの非
水溶媒電解液を有する二次電池。4. LiPF 6 , L as the solute for the electrolytic solution
The secondary battery having the non-aqueous solvent electrolyte according to claim 1, wherein one or more of iClO 4 , LiBF 4 , and LiAsF 6 is used.
金属に属する元素を表し、xは−0.2〜2.0の範囲
に、yは0.1〜0.5の範囲にある)で表される非晶
質のリチウム含有遷移金属窒化物において、MがCo,
Niまたは、Cuであることを特徴とする請求項1から
4記載のいずれかのリチウム二次電池 。Wherein the composition formula Li 1 + x M y N (where, M represents an element belonging to the transition metal, x is in the range of -0.2~2.0, y is from 0.1 to 0. In the amorphous lithium-containing transition metal nitride represented by
It is Ni or Cu, The lithium secondary battery in any one of Claim 1 to 4 characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8132606A JPH09298068A (en) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Lithium secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8132606A JPH09298068A (en) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Lithium secondary battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09298068A true JPH09298068A (en) | 1997-11-18 |
Family
ID=15085272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8132606A Pending JPH09298068A (en) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Lithium secondary battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09298068A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000033399A1 (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
-
1996
- 1996-04-30 JP JP8132606A patent/JPH09298068A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000033399A1 (en) * | 1998-11-30 | 2000-06-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
| US6410188B1 (en) | 1998-11-30 | 2002-06-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary cell |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |