JPH10188954A - Lithium battery - Google Patents
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- JPH10188954A JPH10188954A JP9073664A JP7366497A JPH10188954A JP H10188954 A JPH10188954 A JP H10188954A JP 9073664 A JP9073664 A JP 9073664A JP 7366497 A JP7366497 A JP 7366497A JP H10188954 A JPH10188954 A JP H10188954A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Li−Ni−O系組成物またはLi−Ni−
Co−O系組成物の実用化に際して、その層状構造の形
成の困難性及び不安定性の問題を解決し、充放電特性が
安定した信頼性の高いリチウム電池を提供する。
【解決手段】 本発明のリチウム電池は、Li−Ni−
M−O系酸化物(MはCoを除く原子価が+1ないし+
3で酸素の6配位構造をとる元素)、またはCoの原子
比がNiとCoの原子比の合計に対して0.5未満であ
るLi−Ni−Co−M−O系酸化物(Mは原子価が+
1ないし+3で酸素の6配位構造をとる元素)を有する
正極1と、Liイオンを吸蔵および放出可能な負極2
と、上記負極と正極との間に、Liイオンが移動可能な
非水電解液3とを備えたものである。
(57) [Summary] Li-Ni-O-based composition or Li-Ni-
When a Co—O-based composition is put into practical use, the difficulty in forming a layered structure and the problem of instability are solved, and a highly reliable lithium battery with stable charge / discharge characteristics is provided. SOLUTION: The lithium battery of the present invention comprises Li-Ni-
MO-based oxides (M has a valence other than Co of +1 to +
3) or a Li-Ni-Co-MO based oxide (M) in which the atomic ratio of Co is less than 0.5 with respect to the total atomic ratio of Ni and Co. Has a valence of +
A positive electrode 1 having a 1 to +3 oxygen coordination structure) and a negative electrode 2 capable of inserting and extracting Li ions
And a non-aqueous electrolyte 3 in which Li ions can move between the negative electrode and the positive electrode.
Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池に関
するものであり、更に詳しくいえば、Li−Ni−O系
およびそのNiの一部をCoで置換したLi−Ni−C
o−O系酸化物を正極に用いたリチウム電池に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium battery, and more particularly, to a Li--Ni--O system and a Li--Ni--C system in which a part of Ni is replaced by Co.
The present invention relates to a lithium battery using an o-O-based oxide for a positive electrode.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在市販されているリチウム電池は、そ
の正極材料として、化学式LixCoOy で表される組
成物が用いられている。しかしながら、Co(コバル
ト)は資源としての埋蔵量が少ないために、Coを含む
組成物の使用は、リチウム電池のコストを高める原因に
なっている。そこで、Coを全てNiに置き換えた、化
学式LixNiOyで表されるLi−Ni−O系組成物、
及びCoの一部をNiに置き換えたLi−Ni−Co−
O系酸化物が、低コスト材料として有望視されている。2. Description of the Related Art At present, commercially available lithium batteries use a composition represented by the chemical formula Li x CoO y as a positive electrode material. However, since Co (cobalt) has a small reserve as a resource, use of a composition containing Co causes an increase in the cost of a lithium battery. Therefore, a Li—Ni—O-based composition represented by a chemical formula Li x NiO y in which Co is entirely replaced with Ni,
And Li-Ni-Co- in which Co is partially replaced by Ni
O-based oxides are promising as low-cost materials.
【0003】また、リチウム電池の正極材料は、充放電
に際してはリチウムイオンが出入りしやすい能力が求め
られ、この能力の点から層状構造とすることが望まし
い。すなわち、Li−Ni−O系の場合についていえ
ば、結晶の単位格子のC軸方向にリチウム−酸素−ニッ
ケル−酸素−リチウム…、と積み重なった構造が望まし
く、X線回折による(003)/(104)回折強度比
が1以上(X線源としてCu−Kαを使用)の場合が望
ましい層状構造である。Further, the positive electrode material of a lithium battery is required to have a capability of easily allowing lithium ions to enter and exit during charging and discharging, and from the viewpoint of this capability, it is desirable to have a layered structure. That is, in the case of the Li-Ni-O system, a structure in which lithium-oxygen-nickel-oxygen-lithium is stacked in the C-axis direction of the unit cell of the crystal is desirable, and (003) / ( 104) A layered structure with a diffraction intensity ratio of 1 or more (using Cu-Kα as an X-ray source) is desirable.
【0004】従来、Li−Ni−O系は層状構造を得る
ことが難しく、焼成雰囲気や出発物質に工夫することに
よって、望ましい層状構造を得る努力がなされてきた。
特開平2−40861号公報に開示されている方法はそ
の一例で、この例では空気中における焼成で良好な特性
のLi−Ni−O系(LiNiO2 )が得られるとして
いるが、良好な層状のLiNiO2 を得るためには、通
常、酸素中のような充分強い酸化雰囲気中で焼成するこ
とが必要である。Coは+3価になりやすいため、空気
中の焼成によって容易に層状構造のLi−Co−O系組
成物が得られるが、Li−Ni−O系において層状構造
が得られにくい原因の一つは、Niが+3価になりにく
いことが挙げられる。Hitherto, it has been difficult to obtain a layered structure of the Li—Ni—O system, and efforts have been made to obtain a desired layered structure by devising the firing atmosphere and starting materials.
The method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-40861 is an example. In this example, a Li-Ni-O system (LiNiO 2 ) having good characteristics can be obtained by firing in air. In order to obtain LiNiO 2 , it is usually necessary to fire in a sufficiently strong oxidizing atmosphere such as in oxygen. Since Co tends to have a valence of +3, a Li-Co-O-based composition having a layered structure can be easily obtained by baking in air, but one of the causes of the difficulty in obtaining a layered structure in a Li-Ni-O-based system is , And Ni are unlikely to have a +3 valence.
【0005】また、+3価のNiは本質的に不安定であ
る。このため、Li−Ni−O系組成物の層状構造は不
安定である。本発明者等の知見によれば、一年間、Li
−Ni−O系組成物をドライボックス中に放置した場
合、(003)/(104)X線回折強度比が1.25
から0.56に低下した。この低下は、Niを例えばC
oに置換したLi−Ni−Co−O系組成物とすると軽
減されるが、この置換量が50原子パーセント以上でな
ければ充分な安定性は得られない。[0005] In addition, + trivalent Ni is inherently unstable. For this reason, the layered structure of the Li—Ni—O-based composition is unstable. According to the findings of the present inventors, for one year, Li
When the -Ni-O-based composition was left in a dry box, the (003) / (104) X-ray diffraction intensity ratio was 1.25.
From 0.56 to 0.56. This reduction is caused by Ni
If the Li-Ni-Co-O-based composition is substituted with o, the content is reduced, but sufficient stability cannot be obtained unless the substitution amount is 50 atomic percent or more.
【0006】また、特開平6−267538号公報に
は、Li−Ni−O系組成物の層状構造における不安定
性が耐水性に起因するとし、その対策として珪素やホウ
素を10原子パーセント以下添加することが記載されて
いる。JP-A-6-267538 discloses that the instability in the layered structure of a Li-Ni-O-based composition is caused by water resistance. As a countermeasure, silicon or boron is added in an amount of 10 atomic percent or less. It is described.
【0007】上記層状構造の不安定性は、Li−Ni−
O系組成物を用いて作製したリチウム電池の充放電サイ
クルの安定性に関係するものと考えられる。[0007] The instability of the layered structure is expressed by Li-Ni-
This is considered to be related to the stability of the charge / discharge cycle of the lithium battery manufactured using the O-based composition.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、Li−Ni
−O系およびこのNiの一部をCoで置換したLi−N
i−Co−O系組成物の実用化に際して、その層状構造
の形成の困難性および不安定性の問題を解決し、充放電
特性が安定した信頼性の高いリチウム電池を提供するも
のである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to Li-Ni
-O system and Li-N in which part of Ni is substituted by Co
It is an object of the present invention to provide a highly reliable lithium battery having stable charge / discharge characteristics by solving the difficulty of forming a layered structure and the problem of instability when an i-Co-O-based composition is put into practical use.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
Li−Ni−M−O系酸化物(Mは、Coを除く原子価
が+1ないし+3で酸素の6配位構造をとる元素)を有
する正極と、Liイオンを吸蔵および放出可能な負極
と、この負極と上記正極との間に、Liイオンが移動可
能な電解液とを備えたリチウム電池である。The invention according to claim 1 is
A positive electrode having a Li-Ni-MO-based oxide (M is an element having a valence of +1 to +3 and having a six-coordinate oxygen structure other than Co), a negative electrode capable of inserting and extracting Li ions, A lithium battery including an electrolytic solution in which Li ions can move between the negative electrode and the positive electrode.
【0010】請求項2に係る発明は、請求項1記載のリ
チウム電池において、元素Mが、アルカリ金属元素また
はアルカリ土類金属元素のものである。According to a second aspect of the present invention, in the lithium battery according to the first aspect, the element M is an alkali metal element or an alkaline earth metal element.
【0011】請求項3に係る発明は、請求項2記載のリ
チウム電池において、アルカリ金属元素が、ナトリウ
ム、カリウム、ルビジウムまたはセシウムのものであ
る。According to a third aspect of the present invention, in the lithium battery according to the second aspect, the alkali metal element is sodium, potassium, rubidium or cesium.
【0012】請求項4に係る発明は、請求項2記載のリ
チウム電池において、アルカリ土類金属元素が、マグネ
シウム、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウムの
ものである。The invention according to claim 4 is the lithium battery according to claim 2, wherein the alkaline earth metal element is magnesium, calcium, strontium or barium.
【0013】請求項5に係る発明は、請求項1ないし4
のいずれかに記載のリチウム電池において、元素Mの含
有量が、Niに対して原子比で0.001以上、0.0
5以下の範囲にあるものである。[0013] The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4.
Wherein the content of the element M is at least 0.001 and 0.0
It is in the range of 5 or less.
【0014】請求項6に係る発明は、請求項1ないし5
のいずれかに記載のリチウム電池において、Niに対し
て、原子比で、Liが0.7以上、1.3以下の範囲に
あり、Oが1.8以上、2.2以下の範囲にあるもので
ある。The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5
In the lithium battery according to any one of the above, Li is in a range of 0.7 or more and 1.3 or less and O is in a range of 1.8 or more and 2.2 or less in atomic ratio with respect to Ni. Things.
【0015】請求項7に係る発明は、Coの原子比がN
iとCoの原子比の合計に対して0.5未満であるLi
−Ni−Co−M−O系酸化物(Mは原子価が+1ない
し+3で酸素の6配位構造をとる元素)を有する正極
と、Liイオンを吸蔵および放出可能な負極と、この負
極と上記正極との間に、Liイオンが移動可能な電解液
とを備えたリチウム電池である。According to a seventh aspect of the present invention, the atomic ratio of Co is N
Li that is less than 0.5 with respect to the total atomic ratio of i and Co
A positive electrode having a -Ni-Co-MO-based oxide (M is an element having a valence of +1 to +3 and having a six-coordinate structure of oxygen); a negative electrode capable of inserting and extracting Li ions; A lithium battery including an electrolyte solution in which Li ions can move between the positive electrode and the positive electrode.
【0016】請求項8に係る発明は、請求項7記載のリ
チウム電池において、元素Mが、アルカリ金属元素また
はアルカリ土類金属元素のものである。The invention according to claim 8 is the lithium battery according to claim 7, wherein the element M is an alkali metal element or an alkaline earth metal element.
【0017】請求項9に係る発明は、請求項8記載のリ
チウム電池において、アルカリ金属元素が、ナトリウ
ム、カリウム、ルビジウムまたはセシウムのものであ
る。According to a ninth aspect of the present invention, in the lithium battery of the eighth aspect, the alkali metal element is sodium, potassium, rubidium or cesium.
【0018】請求項10に係る発明は、請求項8記載の
リチウム電池において、アルカリ土類金属元素が、マグ
ネシウム、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウム
のものである。According to a tenth aspect, in the lithium battery according to the eighth aspect, the alkaline earth metal element is magnesium, calcium, strontium, or barium.
【0019】請求項11に係る発明は、請求項7ないし
10のいずれかに記載のリチウム電池において、元素M
の含有量が、NiとCoの原子比の合計に対して、原子
比で0.001以上、0.05以下の範囲にあるもので
ある。An eleventh aspect of the present invention provides the lithium battery according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein the element M
Is in the range of 0.001 to 0.05 in atomic ratio with respect to the total atomic ratio of Ni and Co.
【0020】請求項12に係る発明は、請求項7ないし
11のいずれかに記載のリチウム電池において、Niと
Coの原子比の合計に対して、原子比で、Liが0.7
以上、1.3以下の範囲にあり、Oが1.8以上、2.
2以下の範囲にあるものである。According to a twelfth aspect of the present invention, in the lithium battery according to any one of the seventh to eleventh aspects, the atomic ratio of Li is 0.7 to the total atomic ratio of Ni and Co.
Or more and 1.3 or less, and O is 1.8 or more;
It is in the range of 2 or less.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】図1は、本発明のリチウム電池の
一実施例を示す断面図である。図1に基づき、本発明の
実施の形態を説明する。図1において、1はLi−Ni
−M−O系酸化物(MはCoを除く原子価が+1から+
3の範囲で、酸素の6配位構造をとり得る元素)、また
はこのNiの一部をCoで置換したLi−Ni−Co−
M−O酸化物(Mは+1から+3の範囲で、酸素の6配
位構造をとり得る元素)を有する正極、2はグラファイ
ト、Li金属などLiイオンを吸蔵および放出する負
極、3は多孔性の有機フィルムに保持したエチレンカー
ボネート/ジメトキシエタン/過塩素酸リチウムなどの
混合物からなる非水系電解液、4および5はアルミニウ
ム箔などからなる集電体、6および7はステンレス鋼な
どからなるケース、8はケース6および7を封止するガ
スケットでゴムなどの絶縁物からなる。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a lithium battery according to the present invention. An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is Li-Ni
-MO-based oxide (M has a valence other than +1 to +
3, an element which can have a six-coordinate structure of oxygen), or Li-Ni-Co- in which Ni is partially substituted with Co.
A positive electrode having an MO oxide (M is an element which can have a six-coordinate oxygen structure in the range of +1 to +3), 2 is a negative electrode for absorbing and releasing Li ions such as graphite and Li metal, and 3 is porous A non-aqueous electrolytic solution composed of a mixture of ethylene carbonate / dimethoxyethane / lithium perchlorate, etc., held on an organic film, 4 and 5 being current collectors made of aluminum foil or the like, 6 and 7 being cases made of stainless steel or the like, Reference numeral 8 denotes a gasket for sealing the cases 6 and 7, which is made of an insulating material such as rubber.
【0022】Li−Ni−M−O系酸化物、およびこの
Niを原子比で50%未満の範囲でCoで置換したLi
−Ni−Co−M−O系酸化物は、原子価が+1から+
3で酸素の6配位構造をとり得る元素Mを含有すること
によって、層状構造が安定となり、リチウム電池の充放
電特性が安定する。Li-Ni-MO oxide, and Li in which this Ni is substituted with Co in an atomic ratio of less than 50%
-Ni-Co-MO oxide has a valence of +1 to +
By containing the element M which can take a six-coordinate structure of oxygen in 3, the layered structure becomes stable and the charge / discharge characteristics of the lithium battery become stable.
【0023】6配位構造をとる元素は、焼成の際に酸素
を取り込んで、結晶構造中に有効に配位するため、安定
な層状構造が得られるものと考えられ、この層状構造安
定化に対する効果は、原子価+3をしきい値とし原子価
が小さいものでより大きな効果が得られる。The element having a six-coordinate structure takes in oxygen during firing and coordinates effectively in the crystal structure, so that a stable layered structure is considered to be obtained. The effect is larger when the valence is small with the valence being +3 as the threshold value.
【0024】上記元素Mは、ナトリウム、カリウム、ル
ビジウムまたはセシウムなどの原子価が+1で酸素の6
配位構造をとるアルカリ金属元素、あるいはマグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウムなどの
原子価が+2で酸素の6配位構造をとるアルカリ土類金
属元素が特に有効である。The above-mentioned element M is selected from the group consisting of sodium, potassium, rubidium and cesium having a valence of +1 and an oxygen of 6
An alkali metal element having a coordination structure or an alkaline earth metal element having a valence of +2 and a six-coordinate oxygen structure, such as magnesium, calcium, strontium or barium, is particularly effective.
【0025】その他、V、Cr、Fe、Mo、Rh、A
g、Cd、Ir、Al、Ga、Pb、Bi、La、M
n、Cu、Sc、Tiなどが原子価が+3以下で酸素の
6配位構造をとる元素でも有効である。In addition, V, Cr, Fe, Mo, Rh, A
g, Cd, Ir, Al, Ga, Pb, Bi, La, M
Elements such as n, Cu, Sc, and Ti having an atomic valence of +3 or less and having a six-coordinate oxygen structure are also effective.
【0026】また、Li−Ni−M−O系酸化物におけ
る上記元素Mの含有量は、Niに対して原子比で0.0
01以上、0.05以下の範囲で特に有効である。The content of the above-mentioned element M in the Li—Ni—MO based oxide is 0.0
It is particularly effective in the range of 01 or more and 0.05 or less.
【0027】Li−Ni−M−O系酸化物のNiの一部
をCoで置換したLi−Ni−Co−M−O系酸化物に
おける上記元素Mの含有量は、NiとCoの原子比の合
計に対して、0.001以上、0.05以下の範囲で、
Li−Ni−M−O系と同様に特に有効である。The content of the element M in the Li—Ni—Co—MO oxide in which part of Ni in the Li—Ni—MO oxide is replaced by Co is determined by the atomic ratio of Ni to Co. With respect to the total of the range of 0.001 or more and 0.05 or less,
It is particularly effective as in the case of the Li-Ni-MO system.
【0028】また、元素Mを含有するLi−Ni−M−
O系酸化物は、Niに対して、原子比で、Liが0.7
以上、1.3以下の範囲にあり、Oが1.8以上、2.
2以下の範囲で特に大きな効果が得られる。Further, Li-Ni-M- containing the element M
The O-based oxide has an atomic ratio of Li to Ni of 0.7.
Or more and 1.3 or less, and O is 1.8 or more;
A particularly large effect can be obtained in the range of 2 or less.
【0029】元素Mを含有するLi−Ni−Co−M−
O系酸化物は、NiとCoの原子比の合計に対して、原
子比で、Liが0.7以上、1.3以下の範囲にあり、
Oが1.8以上、2.2以下の範囲で、Li−Ni−M
−O系と同様に特に大きな効果が得られる。Li-Ni-Co-M- containing element M
The O-based oxide has an atomic ratio of Li in the range of 0.7 or more and 1.3 or less with respect to the total atomic ratio of Ni and Co;
When O is in the range of 1.8 or more and 2.2 or less, Li-Ni-M
As with the -O system, a particularly great effect can be obtained.
【0030】上記Li−Ni−M−O系酸化物は、市販
の、水酸化リチウム一水和物(LiOH・H2O)およ
び水酸化ニッケル(Ni(OH)2)に、酸素の6配位
構造をとる元素Mの酸化物、水酸化物または炭酸塩な
ど、例えば、アルカリ金属元素を含む炭酸ナトリウム
(Na2CO3)、炭酸カリウム(K2CO3)、炭酸ルビ
ジウム(Rb2CO3)または炭酸セシウム(Cs2C
O3)を、また、アルカリ土類金属元素を含む水酸化カ
ルシウム(Ca(OH)2)、水酸化マグネシウム(M
g(OH)2)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)また
は酸化バリウム(BaO)を、乾燥空気雰囲気中におい
て乳鉢で混合し、この混合粉末を空気中、700℃で所
定時間焼成し、合成して得ることができる。The above-mentioned Li-Ni-MO-based oxide is prepared by adding oxygen distribution to commercially available lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) and nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ). Such as sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), and rubidium carbonate (Rb 2 CO 3 ) containing an alkali metal element such as an oxide, hydroxide or carbonate of the element M having a coordination structure ) Or cesium carbonate (Cs 2 C)
O 3 ), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) containing an alkaline earth metal element, magnesium hydroxide (M
g (OH) 2 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), or barium oxide (BaO) are mixed in a mortar in a dry air atmosphere, and the mixed powder is calcined at 700 ° C. in air for a predetermined time to obtain a synthetic powder. be able to.
【0031】また、Li−Ni−Co−M−O系酸化物
は、上記Li−Ni−M−O系酸化物を合成する際に用
いた材料に、Co元素を含む水酸化コバルト(Co(O
H)3)を加えて、同様に焼成し、合成して得ることが
できる。The Li-Ni-Co-MO oxide is a material used for synthesizing the above-mentioned Li-Ni-MO oxide, which is a cobalt hydroxide containing Co element (Co ( O
H) It can be obtained by adding 3 ), firing similarly, and synthesizing.
【0032】得られた上記Li−Ni−M−O系および
Li−Ni−Co−M−O系酸化物は、導電材として黒
鉛と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVD
F)とを、N−メチルピロリドン(NMP)などの溶剤
を用いて混合し、ペースト状にしたものを所定量アルミ
ニウム箔(集電体4)の上に広げ、乾燥した後、プレス
して形成し、正極1を得ることができる。The obtained Li-Ni-MO-based and Li-Ni-Co-MO-based oxides are obtained by using graphite as a conductive material and polyvinylidene fluoride (PVD) as a binder.
F) and a solvent such as N-methylpyrrolidone (NMP), and a predetermined amount of the paste is spread on an aluminum foil (current collector 4), dried, and then pressed to form. Thus, the positive electrode 1 can be obtained.
【0033】[0033]
【実施例】以下、実施例について説明する。図1に示し
た正極1は、以下の実施例1〜8に示す組成物からな
る。Embodiments will be described below. The positive electrode 1 shown in FIG. 1 is composed of the compositions shown in Examples 1 to 8 below.
【0034】実施例1.市販の、水酸化リチウム一水和
物(LiOH・H2O)および水酸化ニッケル(Ni
(OH)2)に、アルカリ金属元素として炭酸ナトリウ
ム(Na2CO3)、炭酸カリウム(K2CO3)、炭酸ル
ビジウム(Rb2CO3)または炭酸セシウム(Cs2C
O3)を混合し、サンプル1〜4の原料とした(下記表
1)。混合割合は原子比にしてLi:Ni:アルカリ金
属元素=1.05:1:0.05になるように、それぞ
れ分取し、乾燥空気雰囲気において乳鉢で混合し、この
混合粉末を空気中、電気炉で700℃で5分間焼成し、
合成してサンプル1〜4を得た。Embodiment 1 Commercially available lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) and nickel hydroxide (Ni
(OH) 2 ), sodium carbonate (Na 2 CO 3 ), potassium carbonate (K 2 CO 3 ), rubidium carbonate (Rb 2 CO 3 ) or cesium carbonate (Cs 2 C) as an alkali metal element
O 3 ) were mixed to obtain raw materials for Samples 1 to 4 (Table 1 below). The mixing ratio is such that Li: Ni: alkali metal element = 1.05: 1: 0.05 in atomic ratio and mixed in a mortar in a dry air atmosphere. Bake at 700 ° C for 5 minutes in an electric furnace,
Samples 1 to 4 were obtained by synthesis.
【0035】[0035]
【表1】 [Table 1]
【0036】上記サンプル1〜4について、Cu−Kα
線を用いてX線回折分析を行ない、(003)面のピー
ク(2θ=18度付近)強度と(104)面のピーク
(2θ=44度付近)強度の比、(003)/(10
4)を計算した。その結果を、表2に示した。表2に
は、本実施例と同様の方法で得た、アルカリ金属元素を
含んでいないLiNiO2(サンプル5)のピーク強度
比(003)/(104)を、比較のためにあわせて示
している。For samples 1 to 4, Cu-Kα
X-ray diffraction analysis was performed using X-rays, and the ratio of the (003) plane peak (around 2θ = 18 degrees) intensity to the (104) plane peak (around 2θ = 44 degrees) intensity, (003) / (10)
4) was calculated. The results are shown in Table 2. Table 2 also shows, for comparison, the peak intensity ratio (003) / (104) of LiNiO 2 (sample 5) containing no alkali metal element, which was obtained in the same manner as in this example. I have.
【0037】[0037]
【表2】 [Table 2]
【0038】表2の結果から明らかなように、アルカリ
金属元素を含まないサンプル5に対して、アルカリ金属
元素を含む本実施例のサンプル1〜4ではピーク強度比
(003)/(104)が約45〜74倍に増加してお
り、700℃でわずか5分間の加熱であっても、アルカ
リ金属元素の添加によって層状構造の発達が促進され
る。As is clear from the results shown in Table 2, the peak intensity ratio (003) / (104) is higher in Samples 1 to 4 containing the alkali metal element than in Sample 5 containing no alkali metal element. The addition of the alkali metal element promotes the development of the layered structure even when heating is performed at 700 ° C. for only 5 minutes.
【0039】実施例2.市販の、水酸化リチウム一水和
物(LiOH・H2O)および水酸化ニッケル(Ni
(OH)2)に、アルカリ金属元素として炭酸ナトリウ
ム(Na2CO3)を種々の割合で混合し、サンプル6〜
10の原料とした(下記表3)。混合割合は原子比にし
てLi:Ni:アルカリ金属元素=1.05:1:z
(z=0.0007,0.001,0.01,0.0
5,0.07)になるように、それぞれ分取し、乾燥空
気雰囲気中において乳鉢で混合し、この混合粉末を空気
中、電気炉で700℃で5時間、焼成し、合成した後、
粉砕してサンプル6〜10を得た。Embodiment 2 FIG. Commercially available lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) and nickel hydroxide (Ni
(OH) 2 ) and sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) as an alkali metal element in various proportions,
10 raw materials (Table 3 below). The mixing ratio is expressed as an atomic ratio of Li: Ni: alkali metal element = 1.05: 1: z
(Z = 0.0007, 0.001, 0.01, 0.0
5,0.07), mixed in a mortar in a dry air atmosphere, and calcined in air in an electric furnace at 700 ° C. for 5 hours to synthesize.
By pulverizing, samples 6 to 10 were obtained.
【0040】[0040]
【表3】 [Table 3]
【0041】次に、上記サンプル6〜10を用いて図1
に示した正極1を形成した。正極1の形成は、サンプル
6〜10それぞれの90重量%と、導電材として黒鉛6
重量%と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(P
VDF)4重量%とを分取し、N−メチルピロリドン
(NMP)を溶剤として混合して、ペースト状にしたも
のを所定量アルミニウム箔(正極集電体4)の上に広
げ、乾燥したのち、プレスして形成した。Next, using the samples 6 to 10 described above, FIG.
The positive electrode 1 shown in FIG. The positive electrode 1 was formed by 90% by weight of each of the samples 6 to 10 and graphite 6 as a conductive material.
% By weight and polyvinylidene fluoride (P
VDF) 4% by weight, N-methylpyrrolidone (NMP) was mixed as a solvent, and a paste was spread in a predetermined amount on an aluminum foil (cathode current collector 4) and dried. , And formed by pressing.
【0042】次に、正極1に上記サンプル6〜10、負
極2に金属リチウム、電解液にエチレンカーボネート/
ジメトキシエタン/過塩素酸リチウムの混合液を用い
て、図1に示したコイン型電池を構成し、電池容量試験
を実施した。Next, the above-mentioned samples 6 to 10 were formed on the positive electrode 1, metal lithium was formed on the negative electrode 2, and ethylene carbonate / electrolyte was formed on the electrolyte.
A coin-type battery shown in FIG. 1 was constructed using a mixed solution of dimethoxyethane / lithium perchlorate, and a battery capacity test was performed.
【0043】図2は、電池容量試験の一結果を示すもの
で、サンプル8(z=0.01)を用いた正極の場合の
結果を示し、比較のために、本実施例と同様の方法で得
た、アルカリ金属元素を含まないサンプル11(LiN
iO2 焼成時間5時間)を用いた正極の場合について
も、従来例として、あわせて示している。図2から明ら
かなように、Naを添加したサンプル8の放電容量は、
Naを添加していないサンプル11の放電容量と比較し
て明らかな増加が見られた。FIG. 2 shows one result of the battery capacity test, showing the result in the case of the positive electrode using the sample 8 (z = 0.01). For comparison, the same method as in this example was used. Sample 11 containing no alkali metal element (LiN
The case of the positive electrode using iO 2 firing time (5 hours) is also shown as a conventional example. As apparent from FIG. 2, the discharge capacity of Sample 8 to which Na was added was:
A clear increase was observed in comparison with the discharge capacity of Sample 11 to which Na was not added.
【0044】図3は、Naの添加量に対する電池放電容
量の変化を示すもので、z=0.001(サンプル7)
およびz=0.05(サンプル9)の場合に、図2に示
したz=0.01(サンプル8)と同様、アルカリ金属
元素を含まないサンプル11の場合を上回る結果が得ら
れた。一方、z=0.0007(サンプル6)およびz
=0.07(サンプル10)の場合には、Na添加の効
果が得られなかった。この結果は、zが0.001未満
のときには、添加量が少ないために添加元素の効果が充
分に発現せず、またzが0.05を越えるときは、結晶
構造の変化が原因であると考えられる。以上の結果か
ら、Naの添加量zは、0.001≦z≦0.05の範
囲とするのが最適である。FIG. 3 shows the change in the battery discharge capacity with respect to the amount of added Na, where z = 0.001 (sample 7).
In the case of z = 0.05 (sample 9), similar to the case of z = 0.01 (sample 8) shown in FIG. 2, a result was obtained that was larger than that of sample 11 containing no alkali metal element. On the other hand, z = 0.0007 (sample 6) and z
In the case of 0.07 (sample 10), the effect of adding Na was not obtained. This result indicates that when z is less than 0.001, the effect of the added element is not sufficiently exhibited due to the small amount of addition, and when z exceeds 0.05, it is attributed to a change in the crystal structure. Conceivable. From the above results, it is optimal that the addition amount z of Na is in the range of 0.001 ≦ z ≦ 0.05.
【0045】さらに、LixNiNazOyで表わされ、
0.001≦z≦0.05の範囲で、xが1.3以上お
よび0.7未満の場合、並びにyが2.2以上および
1.8未満の場合についても同様の試験を行なったが、
電池放電容量は逆に減少した。この上記範囲におけるの
減少の原因は、ストイキオメトリーからの逸脱によって
結晶構造が乱れ、リチウムの拡散が阻害されるためと考
えられる。Further, represented by Li x NiNa z O y ,
In the range of 0.001 ≦ z ≦ 0.05, the same test was performed when x was not less than 1.3 and less than 0.7, and when y was not less than 2.2 and less than 1.8. ,
Conversely, the battery discharge capacity decreased. It is considered that the reason for the decrease in the above range is that the deviation from stoichiometry disrupts the crystal structure and inhibits lithium diffusion.
【0046】また、アルカリ金属元素として、カリウム
(K2CO3)、ルビジウム(Rb2CO3)およびセシウ
ム(Cs2CO3)を添加した場合も、ナトリウムを添加
した場合と同様の効果が得られた。Further, when potassium (K 2 CO 3 ), rubidium (Rb 2 CO 3 ) and cesium (Cs 2 CO 3 ) are added as alkali metal elements, the same effect as when sodium is added is obtained. Was done.
【0047】実施例3.市販の、水酸化リチウム一水和
物(LiOH・H2O)および水酸化ニッケル(Ni
(OH)2)に、アルカリ土類金属元素として水酸化カ
ルシウム(Ca(OH)2)、水酸化マグネシウム(M
g(OH)2)、炭酸ストロンチウム(SrCO3)また
は酸化バリウム(BaO)を混合し、それぞれサンプル
12、13、14および15の原料とした。混合割合は
原子比にしてLi:Ni:アルカリ土類金属元素=1.
05:1:0.05になるように、それぞれ分取し、乾
燥空気雰囲気において乳鉢で混合し、この混合粉末を電
気炉で空気中、700℃で5分間焼成し、合成した後、
粉砕しててサンプル12〜15を得た。Embodiment 3 FIG. Commercially available lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) and nickel hydroxide (Ni
(OH) 2 ), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) and magnesium hydroxide (M
g (OH) 2 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), or barium oxide (BaO) were mixed to obtain raw materials for Samples 12, 13, 14, and 15, respectively. The mixing ratio is expressed as an atomic ratio of Li: Ni: alkaline earth metal element = 1.
05: 1: 0.05, respectively, and the mixture was mixed in a mortar in a dry air atmosphere, and the mixed powder was baked in an electric furnace at 700 ° C. for 5 minutes in air to synthesize.
After crushing, samples 12 to 15 were obtained.
【0048】このサンプル12〜15について、Cu−
Kα線を用いてX線回折分析を行ない、(003)面の
ピーク(2θ=18度付近)強度と、(104)面のピ
ーク(2θ=44度付近)強度の比、(003)/(1
04)を計算した。その結果を下記表4に示した。For Samples 12 to 15, Cu-
X-ray diffraction analysis was performed using Kα rays, and the ratio of the (003) plane peak (around 2θ = 18 degrees) intensity to the (104) plane peak (around 2θ = 44 degrees) intensity, (003) / ( 1
04) was calculated. The results are shown in Table 4 below.
【0049】[0049]
【表4】 [Table 4]
【0050】上記表4から明らかなように、アルカリ土
類金属元素を含む本実施例のサンプル12〜15は、ア
ルカリ土類金属元素を含まない前記サンプル5と比較し
て、ピーク強度比(003)/(104)が約37〜4
5倍に増加し、700℃でわずか5分間の焼成によって
層状構造の発達が促進される。As is clear from Table 4 above, Samples 12 to 15 of the present example containing an alkaline earth metal element had a peak intensity ratio (003) in comparison with Sample 5 containing no alkaline earth metal element. ) / (104) is about 37-4
A five-fold increase, firing for only 5 minutes at 700 ° C., promotes layered structure development.
【0051】実施例4.市販の、水酸化リチウム一水和
物(LiOH・H2O)および水酸化ニッケル(Ni
(OH)2)に、アルカリ土類金属元素として水酸化カ
ルシウム(Ca(OH)2)を種々の割合で混合し、サ
ンプル16〜20の原料とした(下記表5)。混合割合
は、原子比にしてLi:Ni:アルカリ土類金属元素=
1.05:1:z(z=0.0007,0.001,
0.01,0.05,0.07)になるように、それぞ
れ分取し、乾燥空気雰囲気中において乳鉢で混合し、こ
の混合粉末を電気炉で空気中、700℃で5時間、焼成
し、合成した後、粉砕してサンプル16〜20を得た。Embodiment 4 FIG. Commercially available lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) and nickel hydroxide (Ni
(OH) 2 ) and calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ) as an alkaline earth metal element were mixed at various ratios to obtain raw materials for Samples 16 to 20 (Table 5 below). The mixing ratio is Li: Ni: alkaline earth metal element =
1.05: 1: z (z = 0.0007, 0.001,
(0.01, 0.05, 0.07), and mixed in a mortar in a dry air atmosphere. The mixed powder was fired in an electric furnace at 700 ° C. for 5 hours in air. After the synthesis, pulverization was performed to obtain samples 16 to 20.
【0052】[0052]
【表5】 [Table 5]
【0053】次に、上記サンプル16〜20を用いて図
1に示した正極1を形成した。正極1の形成は、サンプ
ル16〜20それぞれの90重量%と、導電材として黒
鉛6重量%と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン
(PVDF)4重量%とを分取し、N−メチルピロリド
ン(NMP)を溶剤として混合して、ペースト状にした
ものを所定量アルミニウム箔(正極集電体4)の上に広
げ、乾燥した後、プレスして形成した。Next, the positive electrode 1 shown in FIG. 1 was formed using the samples 16 to 20. The positive electrode 1 was formed by separating 90% by weight of each of the samples 16 to 20, 6% by weight of graphite as a conductive material, and 4% by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder, and N-methylpyrrolidone (NMP). Was mixed as a solvent to form a paste, and a predetermined amount was spread on an aluminum foil (positive electrode current collector 4), dried, and then pressed.
【0054】次に、正極1に上記サンプル16〜20、
負極2に金属リチウム、電解液にエチレンカーボネート
/ジメトキシエタン/過塩素酸リチウムの混合液を用い
て、図1に示したコイン型電池を構成し、電池容量試験
を実施した。Next, the above-mentioned samples 16 to 20,
A coin-type battery as shown in FIG. 1 was constructed using lithium metal as the negative electrode 2 and a mixed solution of ethylene carbonate / dimethoxyethane / lithium perchlorate as the electrolyte, and a battery capacity test was performed.
【0055】図4は、電池容量試験の一結果を示すもの
で、サンプル18(z=0.01)を用いた正極の場合
の結果を示し、比較のために、本実施例と同様の方法で
得た、アルカリ金属元素を含まないサンプル11(Li
NiO2 焼成時間5時間)を用いた正極の場合について
も、従来例として、あわせて示している。図4から明ら
かなように、Caを添加したサンプル18の放電容量
は、Caを添加していないサンプル11の放電容量に比
較して明らかな増加が見られた。FIG. 4 shows one result of the battery capacity test, and shows the result in the case of the positive electrode using the sample 18 (z = 0.01). For comparison, the same method as in this example was used. Sample 11 containing no alkali metal element (Li
The case of a positive electrode using NiO 2 firing time (5 hours) is also shown as a conventional example. As is clear from FIG. 4, the discharge capacity of Sample 18 to which Ca was added showed a clear increase as compared to the discharge capacity of Sample 11 to which Ca was not added.
【0056】図5は、Caの添加量に対する電池放電容
量の変化を示すもので、z=0.001(サンプル1
8)およびz=0.05(サンプル19)の場合に、図
4に示したz=0.01(サンプル18)と同様、アル
カリ金属元素を含まないサンプル11の場合を上回る結
果が得られた。一方、z=0.0007(サンプル1
6)および0.07(サンプル20)の場合には、Ca
添加の効果が小さい。この結果は、zが0.001未満
のときは、添加量が少ないために添加元素の効果が充分
に発現せず、またzが0.05を越えるときは、結晶構
造が変化することが原因であると考えられる。以上の結
果から、Caの添加量zは、0.001≦z≦0.05
の範囲とするのが最適である。FIG. 5 shows the change in the battery discharge capacity with respect to the amount of Ca added, where z = 0.001 (sample 1).
In the case of 8) and z = 0.05 (sample 19), similar to the case of z = 0.01 (sample 18) shown in FIG. 4, a result was obtained which was higher than that of sample 11 containing no alkali metal element. . On the other hand, z = 0.0007 (sample 1
6) and 0.07 (sample 20)
The effect of addition is small. This result is due to the fact that when z is less than 0.001, the effect of the added element is not sufficiently exhibited due to the small amount of addition, and when z exceeds 0.05, the crystal structure changes. It is considered to be. From the above results, the added amount z of Ca is 0.001 ≦ z ≦ 0.05.
It is optimal to set the range.
【0057】さらに、LixNiCayOzで表わされ、
0.001≦z≦0.05の範囲で、xが1.3以上お
よび0.7未満の場合、並びにyが2.2以上および
1.8未満の場合についても同様の試験を行なったが、
電池放電容量は逆に減少した。この上記範囲におけるの
減少の原因は、ストイキオメトリーからの逸脱によって
結晶構造が乱れ、リチウムの拡散が阻害されるためと考
えられる。Further, represented by Li x NiCa y O z ,
In the range of 0.001 ≦ z ≦ 0.05, the same test was performed when x was not less than 1.3 and less than 0.7, and when y was not less than 2.2 and less than 1.8. ,
Conversely, the battery discharge capacity decreased. It is considered that the reason for the decrease in the above range is that the deviation from stoichiometry disrupts the crystal structure and inhibits lithium diffusion.
【0058】また、アルカリ土類金属元素として水酸化
マグネシウム(Mg(OH)2)、炭酸ストロンチウム
(SrCO3)または酸化バリウム(BaO)を添加し
た場合も、水酸化カルシウムを添加した場合と同様の効
果が得られた。When magnesium hydroxide (Mg (OH) 2 ), strontium carbonate (SrCO 3 ), or barium oxide (BaO) is added as an alkaline earth metal element, the same as when calcium hydroxide is added. The effect was obtained.
【0059】実施例5.上記実施例2において、アルカ
リ金属元素がナトリウムで、その混合比Zが原子比にし
てニッケル1に対して0.01の材料(サンプル8)の
ニッケルの一部を、種々の比率でコバルトで置換した材
料を、水酸化コバルト(Co(OH)3)をコバルト源
として実施例2と同様の方法で作製した。ニッケル/コ
バルトの比率については、0.9/0.1,0.8/
0.2,0.7/0.3,0.6/0.4のものを作製
し、それぞれサンプル21〜24とした。また、比較サ
ンプルとして、アルカリ金属を含まないZ=0のサンプ
ル11のニッケルを、上記比率でコバルトに置換したも
のを作製し、それぞれサンプル25〜28とした。これ
らのサンプルを正極1として図1のようなコイン電池を
作製し、実施例2と同様の電池容量試験を行なった。Embodiment 5 FIG. In Example 2, a part of nickel of a material (sample 8) in which the alkali metal element is sodium and the mixing ratio Z is 0.01 in terms of atomic ratio of nickel to nickel 1 is replaced with cobalt in various ratios. The prepared material was produced in the same manner as in Example 2 using cobalt hydroxide (Co (OH) 3 ) as a cobalt source. The nickel / cobalt ratio is 0.9 / 0.1, 0.8 /
Samples of 0.2, 0.7 / 0.3, 0.6 / 0.4 were prepared and used as samples 21 to 24, respectively. Further, as comparative samples, samples in which nickel of the sample 11 containing no alkali metal was replaced with cobalt at the above ratio were prepared, and the samples were referred to as samples 25 to 28, respectively. Using these samples as the positive electrode 1, a coin battery as shown in FIG.
【0060】図6は、電池容量試験の一結果を示すもの
で、サンプル21〜24とサンプル25〜28の放電容
量を比較したものである。図6から明らかなように、N
aを含むサンプル21〜24の充放電容量は、Naを含
まないサンプル25〜28の放電容量に比較して、明ら
かな増加が見られた。FIG. 6 shows one result of the battery capacity test, in which the discharge capacities of Samples 21 to 24 and Samples 25 to 28 are compared. As is apparent from FIG.
The charge / discharge capacities of Samples 21 to 24 containing a showed a clear increase as compared with those of Samples 25 to 28 not containing Na.
【0061】実施例6.実施例5のサンプル22のナト
リウムを、他のアルカリ金属元素、カリウム(K2C
O3)、ルビジウム(Rb2CO3)、セシウム(Cs2C
O3)で置換したものを作製し、それぞれサンプル29
〜31として、実施例5と同様の電池容量試験を行なっ
た。Embodiment 6 FIG. The sodium of sample 22 of Example 5 was replaced with another alkali metal element, potassium (K 2 C).
O 3 ), rubidium (Rb 2 CO 3 ), cesium (Cs 2 C
O 3 ) were prepared, and each sample 29
As Nos. 31 to 31, the same battery capacity test as in Example 5 was performed.
【0062】図7は電池容量試験の結果で、サンプル2
9〜31と、サンプル26の放電容量を比較したもので
ある。図7から明らかなように、アルカリ金属を含むサ
ンプル29〜31の放電容量は、ナトリウム元素の場合
(サンプル22)と同様に、アルカリ金属を含まないサ
ンプル26の放電容量と比較して、明らかな増加が見ら
れた。FIG. 7 shows the results of the battery capacity test.
9 shows a comparison between discharge capacities of Samples 26 and 31 and Sample 26. As is clear from FIG. 7, the discharge capacities of the samples 29 to 31 containing the alkali metal are clear as compared with the discharge capacities of the sample 26 not containing the alkali metal, as in the case of the sodium element (sample 22). There was an increase.
【0063】さらに、LixNi1-nConMzOy(M:
アルカリ金属元素、0<n<0.5)で表わされ、0.
001≦z≦0.05の範囲で、xが1.3以上および
0.7未満の場合、並びにyが2.2以上および1.8
未満の場合についても同様に試験を行なったが、電池放
電容量は逆に減少した。この上記範囲におけるの減少の
原因は、ストイキオメトリーからの逸脱によって結晶構
造が乱れ、リチウムの拡散が阻害されるためと考えられ
る。[0063] In addition, Li x Ni 1-n Co n M z O y (M:
An alkali metal element, represented by 0 <n <0.5);
In the range of 001 ≦ z ≦ 0.05, x is not less than 1.3 and less than 0.7, and y is not less than 2.2 and 1.8.
The same test was carried out for the case where the value was less than the above, but the battery discharge capacity was conversely reduced. It is considered that the reason for the decrease in the above range is that the deviation from stoichiometry disrupts the crystal structure and inhibits lithium diffusion.
【0064】実施例7.上記実施例4において、アルカ
リ土類金属元素がカルシウムで、その混合比Zが原子比
にしてニッケル1に対して0.01の材料(サンプル1
7)のニッケルの一部を、種々の比率でコバルトで置換
した材料を、水酸化コバルト(CO(OH)3)をコバ
ルト源として実施例4と同様の方法で作製した。ニッケ
ル/コバルトの比率については、実施例5と同様に0.
9/0.1,0.8/0.2,0.7/0.3,0.6
/0.4のものを作製し、それぞれサンプル32〜35
とした。また、比較サンプルとして、アルカリ土類金属
を含まないZ=0のサンプル11のニッケルを、上記比
率でコバルトに置換したもの(実施例5のサンプル25
〜28と同じもの)を用いた。これらのサンプルを正極
1として図1のようなコイン電池を作製し、実施例4と
同様の電池容量試験を行なった。Embodiment 7 FIG. In the above Example 4, the alkaline earth metal element was calcium, and the mixing ratio Z was 0.01 in terms of atomic ratio with respect to nickel 1 (sample 1
A material in which part of nickel of 7) was replaced with cobalt at various ratios was produced in the same manner as in Example 4 using cobalt hydroxide (CO (OH) 3 ) as a cobalt source. Regarding the nickel / cobalt ratio, the same as in Example 5 was used.
9 / 0.1, 0.8 / 0.2, 0.7 / 0.3, 0.6
/0.4, and samples 32-35 respectively
And In addition, as a comparative sample, the nickel of sample 11 (Z = 0) containing no alkaline earth metal was replaced with cobalt at the above ratio (sample 25 of Example 5).
To 28). Using these samples as the positive electrode 1, a coin battery as shown in FIG. 1 was produced, and the same battery capacity test as in Example 4 was performed.
【0065】図8は電池容量試験の結果で、サンプル3
2〜35とサンプル25〜28の放電容量を比較したも
のである。図8から明らかなように、カルシウムを含む
サンプル32〜35の放電容量は、カルシウムを含まな
いサンプル25〜28の放電容量と比較して、明らかな
増加が見られた。FIG. 8 shows the results of the battery capacity test.
It is a comparison of the discharge capacities of Samples 2 to 35 and Samples 25 to 28. As is clear from FIG. 8, the discharge capacities of the samples 32 to 35 containing calcium showed a clear increase as compared with the discharge capacities of the samples 25 to 28 not containing calcium.
【0066】実施例8.実施例7のサンプル33のカル
シウムを、他のアルカリ土類金属元素、マグネシウム
(Mg(OH)2)、ストロンチウム(SrCO3)、バ
リウム(BaO)で置換したものを作製し、それぞれサ
ンプル36〜38として、実施例5と同様の電池容量試
験を行なった。Embodiment 8 FIG. Sample 33 in Example 7 was prepared by substituting calcium for sample 33 with another alkaline earth metal element, magnesium (Mg (OH) 2 ), strontium (SrCO 3 ), and barium (BaO). The same battery capacity test as in Example 5 was performed.
【0067】図9は電池容量試験の結果で、サンプル3
6〜38と、サンプル26の放電容量を比較したもので
ある。図9から明らかなように、アルカリ金属を含むサ
ンプル36〜38の放電容量は、カルシウム元素の場合
(サンプル33)と同様に、アルカリ金属を含まないサ
ンプル26の放電容量と比較して、明らかな増加が見ら
れた。FIG. 9 shows the results of the battery capacity test.
6 shows a comparison between the discharge capacities of Samples 26 to 38 and Sample 26. As is clear from FIG. 9, the discharge capacities of the samples 36 to 38 containing the alkali metal are clearer than those of the sample 26 not containing the alkali metal, as in the case of the calcium element (sample 33). There was an increase.
【0068】さらに、LixNi1-nConMzOy(M=
アルカリ土類金属元素、0<n<0.5)で表され、
0.001≦z≦0.05の範囲で、xが1.3以上お
よび0.7未満の場合、並びにyが2.2以上および
1.8未満の場合についても同様に試験を行なったが、
電池放電容量は逆に減少した。この上記範囲におけるの
減少の原因は、ストイキオメトリーからの逸脱によって
結晶構造が乱れ、リチウムの拡散が阻害されるためと考
えられる。[0068] In addition, Li x Ni 1-n Co n M z O y (M =
An alkaline earth metal element, represented by 0 <n <0.5),
In the range of 0.001 ≦ z ≦ 0.05, the same test was performed when x was 1.3 or more and less than 0.7, and when y was 2.2 or more and less than 1.8. ,
Conversely, the battery discharge capacity decreased. It is considered that the reason for the decrease in the above range is that the deviation from stoichiometry disrupts the crystal structure and inhibits lithium diffusion.
【0069】[0069]
【発明の効果】請求項1に係る発明によれば、正極に、
原子価が+1ないし+3で酸素の6配位構造をとる元素
Mを含有するLi−Ni−M−O系酸化物を用いている
ので、正極の層状構造が安定となり、リチウム電池の充
放電特性が向上し、安定する。According to the first aspect of the present invention, the positive electrode comprises:
Since the Li-Ni-MO-based oxide containing the element M having a valence of +1 to +3 and having a six-coordinate oxygen structure is used, the layered structure of the positive electrode becomes stable, and the charge / discharge characteristics of the lithium battery Improves and stabilizes.
【0070】請求項2、3および4に係る発明によれ
ば、正極が含有するLi−Ni−M−O系酸化物の元素
Mに、原子価が+1で酸素の6配位構造をとるアルカリ
金属元素、または原子価が+2で酸素の6配位構造をと
るアルカリ土類金属元素を用いているので、正極の層状
構造安定化に対する効果が大きくなる。According to the second, third and fourth aspects of the present invention, the alkali metal having a valence of +1 and a six-coordinate oxygen structure is added to the element M of the Li—Ni—MO based oxide contained in the positive electrode. Since a metal element or an alkaline earth metal element having a valence of +2 and having a six-coordinate oxygen structure is used, the effect of stabilizing the layer structure of the positive electrode is increased.
【0071】請求項5に係る発明によれば、上記元素M
の含有量を、Niに対して原子比で0.001以上、
0.05以下の範囲としているので、正極の層状構造安
定化に対して大きな効果が得られる。According to the invention of claim 5, the element M
Is not less than 0.001 in atomic ratio with respect to Ni,
Since it is in the range of 0.05 or less, a great effect is obtained on stabilization of the layer structure of the positive electrode.
【0072】請求項6に係る発明によれば、元素Mを含
有するLi−Ni−M−O系酸化物は、Niに対して、
原子比で、Liが0.7以上、1.3以下の範囲にあ
り、Oが1.8以上、2.2以下の範囲としているの
で、正極の層状構造安定化に対して大きな効果が得られ
る。According to the sixth aspect of the present invention, the Li—Ni—MO based oxide containing the element M is:
Since the atomic ratio of Li is in the range of 0.7 or more and 1.3 or less and O is in the range of 1.8 or more and 2.2 or less, a great effect is obtained on stabilization of the layer structure of the positive electrode. Can be
【0073】請求項7に係る発明によれば、正極に、C
oの原子比がNiとCoの原子比の合計に対して0.5
未満で、かつ原子価が+1ないし+3で酸素の6配位構
造をとる元素Mを含有するLi−Ni−Co−M−O系
酸化物を用いているので、正極の層状構造が安定とな
り、リチウム電池の充放電特性が向上し、安定する。According to the seventh aspect of the present invention, C
The atomic ratio of o is 0.5 with respect to the total atomic ratio of Ni and Co.
And a valence of +1 to +3 and containing a Li-Ni-Co-MO-based oxide containing the element M having a six-coordinate oxygen structure, the layer structure of the positive electrode becomes stable, The charge and discharge characteristics of the lithium battery are improved and stabilized.
【0074】請求項8、9および10に係る発明によれ
ば、正極が含有するLi−Ni−Co−M−O系酸化物
の元素Mに、原子価が+1で酸素の6配位構造をとるア
ルカリ金属元素、または原子価が+2で酸素の6配位構
造をとるアルカリ土類金属元素を用いているので、正極
の層状構造安定化に対する効果が大きくなる。According to the eighth, ninth and tenth aspects of the present invention, the element M of the Li—Ni—Co—MO based oxide contained in the positive electrode has a six-coordinate structure of oxygen with a valence of +1. Since the alkali metal element to be used or the alkaline earth metal element having a valence of +2 and having a six-coordinate oxygen structure is used, the effect of stabilizing the layer structure of the positive electrode is increased.
【0075】請求項11に係る発明によれば、上記元素
Mの含有量を、NiとCoの原子比の合計に対して、原
子比で0.001以上、0.05以下の範囲としている
ので、正極の層状構造安定化に対して大きな効果が得ら
れる。According to the eleventh aspect, the content of the element M is in the range of 0.001 to 0.05 in atomic ratio with respect to the total atomic ratio of Ni and Co. In addition, a large effect can be obtained for stabilizing the layered structure of the positive electrode.
【0076】請求項12に係る発明によれば、元素Mを
含有するLi−Ni−Co−M−O系酸化物は、Niと
Coの原子比の合計に対して、原子比で、Liが0.7
以上、1.3以下の範囲にあり、Oが1.8以上、2.
2以下の範囲としているので、正極の層状構造安定化に
対して大きな効果が得られる。According to the twelfth aspect of the present invention, the Li—Ni—Co—MO based oxide containing the element M has an atomic ratio of Li with respect to the total atomic ratio of Ni and Co. 0.7
Or more and 1.3 or less, and O is 1.8 or more;
Since it is within the range of 2 or less, a great effect can be obtained for stabilizing the layered structure of the positive electrode.
【図1】 本発明の一実施例になるリチウム電池の構成
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a lithium battery according to one embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の一実施例になるリチウム電池の放電
特性を従来例と比較した図である。FIG. 2 is a diagram comparing the discharge characteristics of a lithium battery according to one embodiment of the present invention with a conventional example.
【図3】 本発明の一実施例になるリチウム電池におけ
るLi−Ni−M−O系酸化物中のNa含有量と放電容
量との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the Na content in Li-Ni-MO-based oxide and the discharge capacity in the lithium battery according to one embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の他の実施例になるリチウム電池にお
けるLi−Ni−M−O系酸化物中のCa含有量と放電
容量との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the Ca content in a Li—Ni—MO-based oxide and a discharge capacity in a lithium battery according to another embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の他の実施例になるリチウム電池にお
けるLi−Ni−M−O系酸化物中のCa含有量と放電
容量との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a Ca content in a Li—Ni—MO based oxide and a discharge capacity in a lithium battery according to another embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の一実施例になるリチウム電池におけ
るLi−Ni−Co−M−O系酸化物中のNa含有量と
放電容量との関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the Na content in the Li—Ni—Co—MO based oxide and the discharge capacity in the lithium battery according to one embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の一実施例になるリチウム電池におけ
るLi−Ni−Co−M−O系酸化物中のアルカリ金属
含有組成物と放電容量との関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between an alkali metal-containing composition in a Li-Ni-Co-MO-based oxide and a discharge capacity in a lithium battery according to one embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の他の実施例になるリチウム電池にお
けるLi−Ni−Co−M−O系酸化物中のCa含有量
と放電容量との関係を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a Ca content in a Li—Ni—Co—MO based oxide and a discharge capacity in a lithium battery according to another embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の他の実施例になるリチウム電池にお
けるLi−Ni−Co−M−O系酸化物中のアルカリ金
属含有組成物と放電容量との関係を示す図である。FIG. 9 is a view showing a relationship between an alkali metal-containing composition in a Li-Ni-Co-MO-based oxide and a discharge capacity in a lithium battery according to another embodiment of the present invention.
1 正極、2 負極、3 非水電解質、4,5集電体、
6,7ケース、8 ガスケット。1 positive electrode, 2 negative electrode, 3 non-aqueous electrolyte, 4,5 current collector,
6, 7 cases, 8 gaskets.
Claims (12)
oを除く原子価が+1ないし+3で酸素の6配位構造を
とる元素)を有する正極と、Liイオンを吸蔵および放
出可能な負極と、この負極と上記正極との間に、Liイ
オンが移動可能な電解液とを備えたことを特徴とするリ
チウム電池。1. A Li—Ni—MO based oxide (M is C
a positive electrode having a valence of +1 to +3 and having a six-coordinate oxygen structure except o), a negative electrode capable of occluding and releasing Li ions, and movement of Li ions between the negative electrode and the positive electrode. A lithium battery comprising a possible electrolyte.
カリ土類金属元素であることを特徴とする請求項1記載
のリチウム電池。2. The lithium battery according to claim 1, wherein the element M is an alkali metal element or an alkaline earth metal element.
ウム、ルビジウムまたはセシウムであることを特徴とす
る請求項2記載のリチウム電池。3. The lithium battery according to claim 2, wherein the alkali metal element is sodium, potassium, rubidium, or cesium.
ム、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウムである
ことを特徴とする請求項2記載のリチウム電池。4. The lithium battery according to claim 2, wherein the alkaline earth metal element is magnesium, calcium, strontium or barium.
で0.001以上、0.05以下の範囲であることを特
徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のリチウム
電池。5. The lithium battery according to claim 1, wherein the content of the element M is in the range of 0.001 to 0.05 in atomic ratio with respect to Ni. .
以上、1.3以下の範囲にあり、Oが1.8以上、2.
2以下の範囲にあることを特徴とする請求項1ないし5
のいずかに記載のリチウム電池。6. An atomic ratio of Li to Ni is 0.7.
Or more and 1.3 or less, and O is 1.8 or more;
6. The method according to claim 1, wherein the distance is in the range of 2 or less.
A lithium battery according to any of the preceding claims.
計に対して0.5未満であるLi−Ni−Co−M−O
系酸化物(Mは原子価が+1ないし+3で酸素の6配位
構造をとる元素)を有する正極と、Liイオンを吸蔵お
よび放出可能な負極と、この負極と上記正極との間に、
Liイオンが移動可能な電解液とを備えたことを特徴と
するリチウム電池。7. Li-Ni-Co-MO, wherein the atomic ratio of Co is less than 0.5 with respect to the total atomic ratio of Ni and Co.
A positive electrode having a system oxide (M is an element having a valence of +1 to +3 and having a six-coordinate structure of oxygen), a negative electrode capable of inserting and extracting Li ions, and between the negative electrode and the positive electrode,
A lithium battery comprising: an electrolyte capable of moving Li ions.
カリ土類金属元素であることを特徴とする請求項7記載
のリチウム電池。8. The lithium battery according to claim 7, wherein the element M is an alkali metal element or an alkaline earth metal element.
ウム、ルビジウムまたはセシウムであることを特徴とす
る請求項8記載のリチウム電池。9. The lithium battery according to claim 8, wherein the alkali metal element is sodium, potassium, rubidium, or cesium.
ム、カルシウム、ストロンチウムまたはバリウムである
ことを特徴とする請求項8記載のリチウム電池。10. The lithium battery according to claim 8, wherein the alkaline earth metal element is magnesium, calcium, strontium or barium.
比の合計に対して、原子比で0.001以上、0.05
以下の範囲であることを特徴とする請求項7ないし10
のいずれかに記載のリチウム電池。11. The content of the element M is 0.001 or more and 0.05 or more in atomic ratio with respect to the total atomic ratio of Ni and Co.
11. The following range:
The lithium battery according to any one of the above.
原子比で、Liが0.7以上、1.3以下の範囲にあ
り、Oが1.8以上、2.2以下の範囲にあることを特
徴とする請求項7ないし11のいずかに記載のリチウム
電池。12. With respect to the total atomic ratio of Ni and Co,
The atomic ratio of Li is in the range of 0.7 or more and 1.3 or less, and O is in the range of 1.8 or more and 2.2 or less. The lithium battery as described.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9073664A JPH10188954A (en) | 1996-10-23 | 1997-03-26 | Lithium battery |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-280950 | 1996-10-23 | ||
| JP28095096 | 1996-10-23 | ||
| JP9073664A JPH10188954A (en) | 1996-10-23 | 1997-03-26 | Lithium battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10188954A true JPH10188954A (en) | 1998-07-21 |
Family
ID=26414806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9073664A Pending JPH10188954A (en) | 1996-10-23 | 1997-03-26 | Lithium battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10188954A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7381496B2 (en) | 2004-05-21 | 2008-06-03 | Tiax Llc | Lithium metal oxide materials and methods of synthesis and use |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP9073664A patent/JPH10188954A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7381496B2 (en) | 2004-05-21 | 2008-06-03 | Tiax Llc | Lithium metal oxide materials and methods of synthesis and use |
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