JPH0935716A - リチウム電池 - Google Patents

リチウム電池

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JPH0935716A
JPH0935716A JP7209087A JP20908795A JPH0935716A JP H0935716 A JPH0935716 A JP H0935716A JP 7209087 A JP7209087 A JP 7209087A JP 20908795 A JP20908795 A JP 20908795A JP H0935716 A JPH0935716 A JP H0935716A
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JP
Japan
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ethylene carbonate
lithium
manganese oxide
manganese
lithium battery
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Application number
JP7209087A
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English (en)
Inventor
Maruo Jinno
丸男 神野
Mayumi Uehara
真弓 上原
Atsushi Yanai
敦志 柳井
Toshiyuki Noma
俊之 能間
Koji Nishio
晃治 西尾
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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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】 【解決手段】マンガン酸化物を活物質とする正極と、リ
チウムを活物質とする負極と、LiCF3 SO3 又はL
iPF6 を溶質とし、且つエチレンカーボネート又はエ
チレンカーボネートを含む混合溶媒を溶媒とする非水電
解液とを備えるリチウム電池において、前記マンガン酸
化物に、特定の添加剤が、該マンガン酸化物中のマンガ
ン100モル部に対して、0.1〜20モル部添加され
ている。 【効果】マンガン酸化物に添加した添加剤が、マンガン
酸化物とエチレンカーボネートの反応を起こりにくくし
て自己放電を抑制するので、本発明電池は保存特性に優
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マンガン酸化物を
活物質とする正極と、リチウムを活物質とする負極と、
LiCF3 SO3 又はLiPF6 を溶質とし、且つエチ
レンカーボネート又はエチレンカーボネートを含む混合
溶媒を溶媒とする非水電解液とを備えるリチウム電池に
関する。詳しくは、この種のリチウム電池の保存特性を
改善することを目的とした、正極の改良に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
リチウム電池が、高エネルギー密度電池として注目され
ている。
【0003】しかし、正極活物質としてマンガン酸化物
を、非水電解液の溶媒としてエチレンカーボネート又は
エチレンカーボネートを含む混合溶媒を使用すると、保
存後の放電容量が著しく低下する。これは、高活性のマ
ンガン酸化物とエチレンカーボネートとが反応すること
により、エチレンカーボネートの分解を伴う自己放電が
保存中に起こるからである。
【0004】本発明は、この種のリチウム電池が抱える
上述の問題を解決するべくなされたものであって、その
目的とするところは、長期間保存しても放電容量の低下
が小さい、保存特性に優れたリチウム電池を提供するに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1記載の発明に係るリチウム電池(第1電池)
は、マンガン酸化物を活物質とする正極と、リチウムを
活物質とする負極と、LiCF3 SO3 又はLiPF6
を溶質とし、且つエチレンカーボネート又はエチレンカ
ーボネートを含む混合溶媒を溶媒とする非水電解液とを
備えるリチウム電池において、前記マンガン酸化物に、
InF2 、フッ化黒鉛、NbSe3 、MoS2 、W
2 、TaS2 、TiS2 、Mo6 8 及びAgMo6
8 よりなる群から選ばれた少なくとも1種の添加剤
(フッ化物、セレン化物及び/又は硫化物)が、該マン
ガン酸化物中のマンガン100モル部に対して、0.1
〜20モル部添加されていることを特徴とする。
【0006】また、上記目的を達成するための請求項2
記載の発明に係るリチウム電池(第2電池)は、マンガ
ン酸化物を活物質とする正極と、リチウムを活物質とす
る負極と、LiCF3 SO3 又はLiPF6 を溶質と
し、且つエチレンカーボネート又はエチレンカーボネー
トを含む混合溶媒を溶媒とする非水電解液とを備えるリ
チウム電池において、前記マンガン酸化物に、ポリアニ
リン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリチオフェ
ン、ポリフェニレンスルフィド及びポリパラフェニレン
よりなる群から選ばれた少なくとも1種の添加剤(導電
性高分子)が、該マンガン酸化物中のマンガン100モ
ル部に対して、モノマー換算で0.1〜20モル部添加
されていることを特徴とする。以下、第1電池及び第2
電池を「本発明電池」と総称することがある。
【0007】第1電池における添加剤の添加量は、マン
ガン酸化物中のマンガン100モル部に対して、0.1
〜20モル部である。また、第2電池における添加剤の
添加量は、マンガン酸化物中のマンガン100モル部に
対して、モノマー換算で0.1〜20モル部である。各
添加剤の添加量が0.1〜20モル部の範囲を外れる
と、保存特性を有効に改善することができなくなる。
【0008】本発明電池においては、マンガン酸化物に
添加した添加剤が、マンガン酸化物の活性(反応性)を
低下させる。その結果、マンガン酸化物とエチレンカー
ボネートの反応に起因する自己放電が抑制される。この
ような特定の添加剤の添加による自己放電の抑制は、非
水電解液の溶質がLiCF3 SO3 又はLiPF6 の場
合に限られる。この事実から、この自己放電の抑制に
は、特定の添加剤とLiCF3 SO3 又はLiPF6
が相乗的に作用しているものと推察される。
【0009】
【発明の実施の形態】エチレンカーボネートを含む混合
溶媒としては、エチレンカーボネートと1,2−ジメト
キシエタンとの混合溶媒、エチレンカーボネートとプロ
ピレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタンとの混
合溶媒、エチレンカーボネートとブチレンカーボネート
と1,2−ジメトキシエタンとの混合溶媒が例示され
る。
【0010】マンガン酸化物としては、熱処理したMn
2 、Li2 MnO3 を含有するMnO2 、LiMn2
4 、LiMnO2 が例示される。
【0011】リチウムを活物質とする負極としては、リ
チウムイオンを電気化学的に吸蔵及び放出することが可
能な物質、又は、金属リチウムを電極材料とするものが
例示される。リチウムイオンを電気化学的に吸蔵及び放
出することが可能な物質としては、炭素材料、リチウム
合金、金属酸化物が例示される。上記炭素材料としては
黒鉛、コークス、有機物焼成体が、上記リチウム合金と
してはリチウム−アルミニウム合金、リチウム−錫合
金、リチウム−鉛合金が、上記金属酸化物としてはFe
2 3 、TiO2 、Nb2 3 が、それぞれ具体例とし
て示される。樹枝状の電析リチウムの成長に起因する内
部短絡の虞れがない点で、炭素材料が特に好ましく、高
容量である点で、炭素材料の中では黒鉛が最も好まし
い。
【0012】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
【0013】〔正極の作製〕二酸化マンガンを375°
Cで熱処理した。なお、二酸化マンガンに表1〜表4に
示す各添加剤を添加する場合は、熱処理を各添加剤を添
加混合した後に行った。このようにして熱処理した二酸
化マンガンと、導電剤としての炭素粉末と、結着剤とし
てのフッ素樹脂粉末とを、重量比80(添加剤を除く二
酸化マンガンのみの重量):10:10で混合し、円盤
状に加圧成形した後、250°Cで再び熱処理して、正
極を作製した。
【0014】〔負極の作製〕リチウム圧延板を円盤状に
打ち抜いて、負極を作製した。
【0015】〔非水電解液の調製〕表1〜表4に溶媒組
成を示す非水電解液を調製した。非水電解液の溶質の濃
度は、全て1M(モル/リットル)とした。
【0016】〔電池の組立〕以上の正極、負極及び非水
電解液を用いて扁平形のリチウム電池A1〜A31(本
発明電池)及びB1〜B33(比較電池)を組み立てた
(電池寸法:直径20.0mm、厚さ2.5mm)。な
お、セパレータとしては、ポリプロピレン製の微多孔膜
を使用し、封口前にこれに先の非水電解液を含浸させ
た。
【0017】図1は、作製したリチウム電池Aを模式的
に示す断面図であり、図示の電池Aは、正極1、負極
2、これらを互いに離間するセパレータ3、正極蓋4、
負極蓋5、正極集電体6、負極集電体7及びポリプロピ
レン製の絶縁パッキング8などからなる。
【0018】正極1及び負極2は、セパレータ3を介し
て対向して正極蓋4及び負極蓋5が形成する電池ケース
内に収納されており、正極1は正極集電体6を介して正
極蓋4に、又負極2は負極集電体7を介して負極蓋5に
接続され、電池内部に生じた化学エネルギーを正極蓋4
及び負極蓋5の両端子から電気エネルギーとして外部へ
取り出し得るようになっている。
【0019】〔各電池の保存特性〕80°Cで2ヵ月間
保存した場合の下式で表される各電池の自己放電率を調
べた。式中、C1は保存前の放電容量であり、C2は保
存後の放電容量である。各放電容量は、1kΩの外部抵
抗を接続して25°Cで放電終止電圧2Vまで放電して
求めたものである。
【0020】 自己放電率(%)=(1−C2/C1)×100
【0021】結果を表1〜表4に示す。各表中の溶媒組
成の欄に記す略記号EC、PC、BC及びDMEは、そ
れぞれエチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
ト、ブチレンカーボネート及び1,2−ジメトキシエタ
ンを示す。また、各表中に示す添加剤の添加量は、マン
ガン酸化物中のマンガン100モル部に対するモル部数
であり、特に導電性高分子の添加量は、マンガン酸化物
中のマンガン100モル部に対するモノマー換算でのモ
ル部数である。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
【0024】
【表3】
【0025】
【表4】
【0026】表1〜表4に示す結果より、次に示す
(1)〜(6)がわかる。
【0027】(1)表1及び表3の上欄に示す結果よ
り、NbSe3 又はポリピロールの添加量(ポリピロー
ルの場合は、モノマー換算での添加量)を、二酸化マン
ガン(二酸化マンガン中のマンガン)100モル部に対
して、0.1〜20モル部添加した場合(本発明電池A
1〜A5)に、自己放電が有効に抑制されることが分か
る。他の添加剤についても、同様のことを確認した。
【0028】(2)表1及び表3の中欄に示す結果よ
り、溶媒がエチレンカーボネートのみからなる単一溶媒
の場合も、溶媒がエチレンカーボネートを含む混合溶媒
の場合と同様に、二酸化マンガンへのNbSe3 又はポ
リピロールの添加により、自己放電が有効に抑制される
ことが分かる。他の添加剤についても、同様のことを確
認した。
【0029】(3)表1及び表3の下欄に示す結果よ
り、溶質がLiPF6 の場合も、二酸化マンガンへのN
bSe3 又はポリピロールの添加により、自己放電が抑
制されることが分かる。また、溶媒がエチレンカーボネ
ートを含まない溶媒の場合は、二酸化マンガンにNbS
3 又はポリピロールを添加しても、自己放電が抑制さ
れないことが分かる。他の添加剤についても、同様のこ
とを確認した。
【0030】(4)表2及び表4の上欄に示す結果よ
り、溶媒がエチレンカーボネートを含む3成分系の混合
溶媒の場合も、溶媒がエチレンカーボネート又はエチレ
ンカーボネートを含む混合溶媒の場合と同様に、二酸化
マンガンへのNbSe3 又はポリピロールの添加によ
り、自己放電が有効に抑制されることが分かる。他の添
加剤についても、同様のことを確認した。
【0031】(5)表2及び表4の中欄に示す結果よ
り、溶質がLiCF3 SO3 及びLiPF6 以外の場合
は、二酸化マンガンにNbSe3 又はポリピロールを添
加しても、自己放電が抑制されないことが分かる。他の
添加剤についても、同様のことを確認した。
【0032】(6)表2及び表4の下欄に示す結果よ
り、二酸化マンガンに、InF2 、フッ化黒鉛、MoS
2 、WS2 、TaS2 、TiS2 、Mo6 8 、AgM
6 8 、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリチオフ
ェン、ポリフェニレンスルフィド又はポリパラフェニレ
ンを添加した場合にも、NbSe3 又はポリピロールを
添加した場合と同様に、自己放電が有効に抑制されるこ
とが分かる。
【0033】上記実施例では、マンガン酸化物として熱
処理した二酸化マンガン(改質二酸化マンガン)を使用
したが、先に挙げた他のマンガン酸化物を使用する場合
も、本発明を適用することにより、自己放電が有効に抑
制されることを確認した。
【0034】
【発明の効果】マンガン酸化物に添加した添加剤が、マ
ンガン酸化物とエチレンカーボネートの反応を起こりに
くくして自己放電を抑制するので、本発明電池は保存特
性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で組み立てた扁平形のリチウム電池の断
面図である。
【符号の説明】
A 扁平形のリチウム電池 1 正極 2 負極 3 セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マンガン酸化物を活物質とする正極と、リ
    チウムを活物質とする負極と、LiCF3 SO3 又はL
    iPF6 を溶質とし、且つエチレンカーボネート又はエ
    チレンカーボネートを含む混合溶媒を溶媒とする非水電
    解液とを備えるリチウム電池において、前記マンガン酸
    化物に、InF2 、フッ化黒鉛、NbSe3 、Mo
    2 、WS2 、TaS2 、TiS2 、Mo6 8 及びA
    gMo6 8 よりなる群から選ばれた少なくとも1種の
    添加剤が、該マンガン酸化物中のマンガン100モル部
    に対して、0.1〜20モル部添加されていることを特
    徴とするリチウム電池。
  2. 【請求項2】マンガン酸化物を活物質とする正極と、リ
    チウムを活物質とする負極と、LiCF3 SO3 又はL
    iPF6 を溶質とし、且つエチレンカーボネート又はエ
    チレンカーボネートを含む混合溶媒を溶媒とする非水電
    解液とを備えるリチウム電池において、前記マンガン酸
    化物に、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレ
    ン、ポリチオフェン、ポリフェニレンスルフィド及びポ
    リパラフェニレンよりなる群から選ばれた少なくとも1
    種の添加剤が、該マンガン酸化物中のマンガン100モ
    ル部に対して、モノマー換算で0.1〜20モル部添加
    されていることを特徴とするリチウム電池。
  3. 【請求項3】前記エチレンカーボネートを含む混合溶媒
    が、エチレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタン
    との混合溶媒、エチレンカーボネートとプロピレンカー
    ボネートと1,2−ジメトキシエタンとの混合溶媒、又
    は、エチレンカーボネートとブチレンカーボネートと
    1,2−ジメトキシエタンとの混合溶媒である請求項1
    又は2記載のリチウム電池。
  4. 【請求項4】前記マンガン酸化物が、熱処理したMnO
    2 、Li2 MnO3 を含有するMnO2 、LiMn2
    4 又はLiMnO2 である請求項1又は2記載のリチウ
    ム電池。
  5. 【請求項5】前記リチウムを活物質とする負極が、リチ
    ウムイオンを電気化学的に吸蔵及び放出することが可能
    な炭素材料、リチウム合金若しくは酸化物、又は、金属
    リチウムを、電極材料とするものである請求項1又は2
    記載のリチウム電池。
JP7209087A 1995-07-24 1995-07-24 リチウム電池 Pending JPH0935716A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007503696A (ja) * 2003-08-27 2007-02-22 ザ ジレット カンパニー カソード材料およびその製造方法
CN102117909A (zh) * 2009-12-30 2011-07-06 比亚迪股份有限公司 一种正极材料及其制备方法
WO2012063489A1 (ja) * 2010-11-10 2012-05-18 パナソニック株式会社 リチウム一次電池
WO2025079710A1 (ja) * 2023-10-13 2025-04-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 非水電解質二次電池およびこれに用いる負極
WO2025079708A1 (ja) * 2023-10-13 2025-04-17 パナソニックIpマネジメント株式会社 非水電解質二次電池およびこれに用いる電極

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