JPH11250906A - リチウム電池 - Google Patents
リチウム電池Info
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- JPH11250906A JPH11250906A JP10052487A JP5248798A JPH11250906A JP H11250906 A JPH11250906 A JP H11250906A JP 10052487 A JP10052487 A JP 10052487A JP 5248798 A JP5248798 A JP 5248798A JP H11250906 A JPH11250906 A JP H11250906A
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- JP
- Japan
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- positive electrode
- lithium battery
- ruthenium oxide
- negative electrode
- lithium
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- 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
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、入手容易な材料を用い、高容量を
有するリチウム電池を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のリチウム電池は、正極活物質と
してルテニウム酸化物を含有する正極と、負極活物質と
してリチウム金属又はリチウム化合物を含有する負極と
を有し、上記ルテニウム酸化物はアモルファス状態であ
ることを特徴とする。
有するリチウム電池を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明のリチウム電池は、正極活物質と
してルテニウム酸化物を含有する正極と、負極活物質と
してリチウム金属又はリチウム化合物を含有する負極と
を有し、上記ルテニウム酸化物はアモルファス状態であ
ることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、負極活物質として
リチウム金属又はリチウム化合物を使用したリチウム電
池に関する。
リチウム金属又はリチウム化合物を使用したリチウム電
池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、種々の電気機器の飛躍的進歩とと
もに、長時間便利に、かつ経済的に使用できる電源とし
て、リチウム電池の研究が進められている。
もに、長時間便利に、かつ経済的に使用できる電源とし
て、リチウム電池の研究が進められている。
【０００３】このようなリチウム電池は、負極活物質を
有する負極と、正極活物質を有する正極と、負極と正極
とを離間させるセパレータと、非水電解液とから構成さ
れる。
有する負極と、正極活物質を有する正極と、負極と正極
とを離間させるセパレータと、非水電解液とから構成さ
れる。
【０００４】負極活物質としては、例えば、金属リチウ
ム、リチウム合金、リチウムがドープされた導電性高分
子、層状化合物（炭素材料や金属酸化物など）が用いら
れる。
ム、リチウム合金、リチウムがドープされた導電性高分
子、層状化合物（炭素材料や金属酸化物など）が用いら
れる。
【０００５】正極活物質には、リチウムイオンをドー
プ、脱ドープ可能な金属酸化物、金属硫化物或いはポリ
マー等が用いられる。正極活物質として具体的には、例
えばＴｉＳ2、ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ、Ｖ2Ｏ5等の非含リチ
ウム化合物や、ＬｉＭＯ2（Ｍ＝Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆ
ｅ等）のようなリチウム複合酸化物が提案されている。
プ、脱ドープ可能な金属酸化物、金属硫化物或いはポリ
マー等が用いられる。正極活物質として具体的には、例
えばＴｉＳ2、ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ、Ｖ2Ｏ5等の非含リチ
ウム化合物や、ＬｉＭＯ2（Ｍ＝Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆ
ｅ等）のようなリチウム複合酸化物が提案されている。
【０００６】非水電解液としては、プロピレンカーボネ
ートのような非プロトン性非水溶媒にリチウム塩を溶解
させた溶液が用いられている。
ートのような非プロトン性非水溶媒にリチウム塩を溶解
させた溶液が用いられている。
【０００７】このようなリチウム電池は、一度放電した
ら再充電が不可能な一次電池と、充放電可能な二次電池
とに大きく分けられる。
ら再充電が不可能な一次電池と、充放電可能な二次電池
とに大きく分けられる。
【０００８】また、リチウム電池は、リチウムの電位が
卑であることから、発生電位を高くすることができ、高
電圧、高エネルギー密度という利点を有している。
卑であることから、発生電位を高くすることができ、高
電圧、高エネルギー密度という利点を有している。
【０００９】現在、負極活物質としてリチウム金属を用
い、正極活物質として結晶質のＬｉＣｏＯ2を用いるこ
とにより、４Ｖという高電圧、高エネルギー密度を有す
るリチウム電池が提案されている。
い、正極活物質として結晶質のＬｉＣｏＯ2を用いるこ
とにより、４Ｖという高電圧、高エネルギー密度を有す
るリチウム電池が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、結晶質
のＬｉＣｏＯ2は、電池特性の観点からは様々な要求を
十分に満たす正極材料であるが、Ｃｏは地球上に遍在す
る希少資源であるため、安定供給が難しいといった問題
がある。
のＬｉＣｏＯ2は、電池特性の観点からは様々な要求を
十分に満たす正極材料であるが、Ｃｏは地球上に遍在す
る希少資源であるため、安定供給が難しいといった問題
がある。
【００１１】ＬｉＣｏＯ2に代わる材料としてＬｉＮｉ
Ｏ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4といった結晶質材料も提案されてい
る。このような結晶質材料を用いることで４Ｖ程度の高
い電位を発生することができ、また、大きなエネルギー
密度を実現している。
Ｏ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4といった結晶質材料も提案されてい
る。このような結晶質材料を用いることで４Ｖ程度の高
い電位を発生することができ、また、大きなエネルギー
密度を実現している。
【００１２】しかし、その一方で、近年の電子機器の低
消費電力化により、電子回路の駆動電圧は次第に低下し
ており、電子機器の電源として、高電位を有する電池よ
りも高容量を有する電池に対する要請が高まっている。
ＮｉやＭｎの反応は３ｄ電子における１電子反応である
ため、容量には理論上の制限がある。
消費電力化により、電子回路の駆動電圧は次第に低下し
ており、電子機器の電源として、高電位を有する電池よ
りも高容量を有する電池に対する要請が高まっている。
ＮｉやＭｎの反応は３ｄ電子における１電子反応である
ため、容量には理論上の制限がある。
【００１３】本発明は上述したような従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、入手容易な材料を用い、高容
量を有するリチウム電池を提供することを目的とする。
て提案されたものであり、入手容易な材料を用い、高容
量を有するリチウム電池を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のリチウム電池
は、正極活物質としてルテニウム酸化物を含有する正極
と、負極活物質としてリチウム金属又はリチウム化合物
を含有する負極とを有し、上記ルテニウム酸化物はアモ
ルファス状態であることを特徴とする。
は、正極活物質としてルテニウム酸化物を含有する正極
と、負極活物質としてリチウム金属又はリチウム化合物
を含有する負極とを有し、上記ルテニウム酸化物はアモ
ルファス状態であることを特徴とする。
【００１５】上述したような本発明に係るリチウム電池
では、正極が、電子導電性が非常に高いルテニウム酸化
物を含有しているので、導電助剤が不要または少量です
み、正極中の正極活物質の割合が増加する。また、この
リチウム電池では、ルテニウム酸化物がアモルファス状
態とされているので、充放電がスムーズに行われる。
では、正極が、電子導電性が非常に高いルテニウム酸化
物を含有しているので、導電助剤が不要または少量です
み、正極中の正極活物質の割合が増加する。また、この
リチウム電池では、ルテニウム酸化物がアモルファス状
態とされているので、充放電がスムーズに行われる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００１７】本発明のリチウム電池の一構成例を図１に
示す。このリチウム電池１は、負極２と、負極２を収容
する負極缶と、正極４と、正極４を収容する正極缶５
と、正極４と負極２との間に配されたセパレータ６と、
絶縁ガスケット７とを備え、負極缶３及び正極缶５内に
非水電解液が充填されてなる。
示す。このリチウム電池１は、負極２と、負極２を収容
する負極缶と、正極４と、正極４を収容する正極缶５
と、正極４と負極２との間に配されたセパレータ６と、
絶縁ガスケット７とを備え、負極缶３及び正極缶５内に
非水電解液が充填されてなる。
【００１８】負極２は、負極活物質となる例えば金属リ
チウム箔からなる。
チウム箔からなる。
【００１９】負極缶３は、負極２を収容するものであ
り、また、リチウム電池１の外部負極となる。
り、また、リチウム電池１の外部負極となる。
【００２０】正極は、正極活物質と結着剤とを含有す
る。このリチウム電池では、正極活物質としてルテニウ
ム酸化物が用いられる。
る。このリチウム電池では、正極活物質としてルテニウ
ム酸化物が用いられる。
【００２１】ルテニウム酸化物のような４ｄ遷移金属酸
化物は、ニッケル酸化物やマンガン酸化物のような３ｄ
遷移金属酸化物に比べて電子導電性が非常に高い。ルテ
ニウム酸化物のように電子導電性が非常に高い材料を正
極材料に用いることで、正極に通常加えられるカーボン
等の導電助剤が不要または少量で済むようになる。正極
中の導電助剤が不要または少量になると、正極中の活物
質の割合が大幅に増加することになる。正極中の正極活
物質の割合を増加させることで、電池全体の体積エネル
ギー密度、重量エネルギー密度を向上させることができ
る。
化物は、ニッケル酸化物やマンガン酸化物のような３ｄ
遷移金属酸化物に比べて電子導電性が非常に高い。ルテ
ニウム酸化物のように電子導電性が非常に高い材料を正
極材料に用いることで、正極に通常加えられるカーボン
等の導電助剤が不要または少量で済むようになる。正極
中の導電助剤が不要または少量になると、正極中の活物
質の割合が大幅に増加することになる。正極中の正極活
物質の割合を増加させることで、電池全体の体積エネル
ギー密度、重量エネルギー密度を向上させることができ
る。
【００２２】また、ルテニウム酸化物はアモルファス状
態をとっている。
態をとっている。
【００２３】図２は、正極活物質として結晶状態のルテ
ニウム酸化物を用いた場合の電圧と容量との関係を示し
た図であり、図３は、正極活物質としてアモルファス状
態のルテニウム酸化物を用いた場合の電圧と容量との関
係を示した図である。結晶状態のルテニウム酸化物の酸
化還元電位は不連続な値をとるため、電圧と容量との関
係は、図２に示されるように階段状となる。一方、アモ
ルファス状態のルテニウム酸化物の酸化還元電位は、結
晶状態のルテニウム酸化物の酸化還元電位に比べて分散
し連続的な値をとるため、電圧と容量との関係は、図３
に示されるようになだらかな直線となる。従って、ルテ
ニウム酸化物をアモルファス状とすることで、充放電が
スムーズに行われるようになり、リチウム電池１の充放
電特性を向上することができる。
ニウム酸化物を用いた場合の電圧と容量との関係を示し
た図であり、図３は、正極活物質としてアモルファス状
態のルテニウム酸化物を用いた場合の電圧と容量との関
係を示した図である。結晶状態のルテニウム酸化物の酸
化還元電位は不連続な値をとるため、電圧と容量との関
係は、図２に示されるように階段状となる。一方、アモ
ルファス状態のルテニウム酸化物の酸化還元電位は、結
晶状態のルテニウム酸化物の酸化還元電位に比べて分散
し連続的な値をとるため、電圧と容量との関係は、図３
に示されるようになだらかな直線となる。従って、ルテ
ニウム酸化物をアモルファス状とすることで、充放電が
スムーズに行われるようになり、リチウム電池１の充放
電特性を向上することができる。
【００２４】また、図３に示されるように、アモルファ
ス状態のルテニウム酸化物を用いることで、電圧と電池
の残容量との関係が直線的となり１対１で対応しやすい
ため、リチウム電池１の残容量を容易に検出することが
できる。
ス状態のルテニウム酸化物を用いることで、電圧と電池
の残容量との関係が直線的となり１対１で対応しやすい
ため、リチウム電池１の残容量を容易に検出することが
できる。
【００２５】また、アモルファス状態のルテニウム酸化
物は、リチウム脱挿入に伴う格子の膨張、収縮、歪みに
対する自由度が大きいため、充放電時のサイクル特性劣
化の要因が緩和される。このため、リチウム電池のサイ
クル特性が向上する。
物は、リチウム脱挿入に伴う格子の膨張、収縮、歪みに
対する自由度が大きいため、充放電時のサイクル特性劣
化の要因が緩和される。このため、リチウム電池のサイ
クル特性が向上する。
【００２６】このようなルテニウム酸化物は、例えばＲ
ｕＣｌ3等の原料を、例えばＫＯＨ、ＮａＯＨ等のｐＨ
調整剤によりｐＨを調整することにより得られる。
ｕＣｌ3等の原料を、例えばＫＯＨ、ＮａＯＨ等のｐＨ
調整剤によりｐＨを調整することにより得られる。
【００２７】上述のようにして得られるルテニウム酸化
物には、結晶水が含まれていても構わない。
物には、結晶水が含まれていても構わない。
【００２８】しかし、ルテニウム酸化物に含まれる結晶
水の量が、ルテニウムに対してモル比で２倍以上になる
と、結晶水としてではなく吸着水としてルテニウム酸化
物に含まれてしまうため、リチウム電池１の特性が低下
してしまう。
水の量が、ルテニウムに対してモル比で２倍以上になる
と、結晶水としてではなく吸着水としてルテニウム酸化
物に含まれてしまうため、リチウム電池１の特性が低下
してしまう。
【００２９】このように、ルテニウム酸化物は正極活物
質として優れた性質を有する材料ではあるが、高価であ
るため、リチウム電池の材料費が増大してしまうという
問題がある。
質として優れた性質を有する材料ではあるが、高価であ
るため、リチウム電池の材料費が増大してしまうという
問題がある。
【００３０】そこで、このリチウム電池１では、ルテニ
ウム酸化物を、モリブデンを含有する複合酸化物とする
ことが好ましい。
ウム酸化物を、モリブデンを含有する複合酸化物とする
ことが好ましい。
【００３１】モリブデンは、ルテニウムと同様に、正極
活物質として優れた性質を有する４ｄ遷移金属である。
しかも、モリブデンはルテニウムに比べて非常に安価で
ある。ルテニウム酸化物をモリブデンを含有する複合酸
化物とすることで、リチウム電池の優れた特性を低下さ
せることなく、材料費を削減することができる。
活物質として優れた性質を有する４ｄ遷移金属である。
しかも、モリブデンはルテニウムに比べて非常に安価で
ある。ルテニウム酸化物をモリブデンを含有する複合酸
化物とすることで、リチウム電池の優れた特性を低下さ
せることなく、材料費を削減することができる。
【００３２】このようなルテニウムとモリブデンとの複
合酸化物は、例えばＲｕＣｌ3等のルテニウムを含有す
る原料と、Ｋ2ＭｏＯ4、Ｎａ2ＭｏＯ4、ＬｉＭｏＯ4等
のモリブデンを含有する原料とを混合し、例えばＫＯ
Ｈ、ＮａＯＨ等のｐＨ調整剤によりｐＨを調整すること
により得られる。
合酸化物は、例えばＲｕＣｌ3等のルテニウムを含有す
る原料と、Ｋ2ＭｏＯ4、Ｎａ2ＭｏＯ4、ＬｉＭｏＯ4等
のモリブデンを含有する原料とを混合し、例えばＫＯ
Ｈ、ＮａＯＨ等のｐＨ調整剤によりｐＨを調整すること
により得られる。
【００３３】上述のようにして得られる複合酸化物に
は、結晶水や、原料に含まれるアルカリ金属が含まれて
いても構わない。
は、結晶水や、原料に含まれるアルカリ金属が含まれて
いても構わない。
【００３４】しかし、複合酸化物に含まれる結晶水の量
が、金属に対してモル比で２倍以上になると、結晶水と
してではなく吸着水として複合酸化物に含まれてしまう
ため、リチウム電池１の特性が低下してしまう。
が、金属に対してモル比で２倍以上になると、結晶水と
してではなく吸着水として複合酸化物に含まれてしまう
ため、リチウム電池１の特性が低下してしまう。
【００３５】また、複合酸化物に含まれるアルカリ金属
の量が、金属に対してモル比で２倍以上になると、アル
カリ金属を含有する複合酸化物が化学的に不安定になっ
てしまう。
の量が、金属に対してモル比で２倍以上になると、アル
カリ金属を含有する複合酸化物が化学的に不安定になっ
てしまう。
【００３６】正極活物質層に含有される結合剤として
は、この種のリチウム電池１の正極活物質層の結合剤と
して通常用いられている公知の樹脂材料等を用いること
ができる。
は、この種のリチウム電池１の正極活物質層の結合剤と
して通常用いられている公知の樹脂材料等を用いること
ができる。
【００３７】正極缶５は、正極４を収容するものであ
り、また、リチウム電池１の外部正極となる。
り、また、リチウム電池１の外部正極となる。
【００３８】セパレータ６は、正極４と、負極２とを離
間させるものであり、この種のリチウム電池のセパレー
タとして通常用いられている公知の材料を用いることが
できる。
間させるものであり、この種のリチウム電池のセパレー
タとして通常用いられている公知の材料を用いることが
できる。
【００３９】絶縁ガスケット７は、負極缶３に組み込ま
れ一体化されている。この絶縁ガスケット７は、負極缶
３及び正極缶５内に充填された非水電解液の漏出を防止
するためのものである。
れ一体化されている。この絶縁ガスケット７は、負極缶
３及び正極缶５内に充填された非水電解液の漏出を防止
するためのものである。
【００４０】非水電解液は、この種のリチウム電池の電
解液として通常用いられている公知の電解液を用いるこ
とができ、例えば非プロトン性非水溶媒にリチウム塩を
溶解させた溶液が用いられる。
解液として通常用いられている公知の電解液を用いるこ
とができ、例えば非プロトン性非水溶媒にリチウム塩を
溶解させた溶液が用いられる。
【００４１】以下、アモルファス状のルテニウム酸化物
を用いたリチウム電池の実験例について説明する。
を用いたリチウム電池の実験例について説明する。
【００４２】〈実験例１〉まず、ルテニウム酸化物を合
成した。
成した。
【００４３】０．３ｍｏｌ／ｌのＮａＯＨ水溶液を、
０．１ｍｏｌ／ｌのＲｕＣｌ3水溶液に、ＲｕＣｌ3水溶
液のｐＨが７になるまで滴下した。この時得られた沈澱
をろ別し、洗浄後、真空乾燥することにより、粉末状の
ルテニウム酸化物ＲｕＯ2を得た。
０．１ｍｏｌ／ｌのＲｕＣｌ3水溶液に、ＲｕＣｌ3水溶
液のｐＨが７になるまで滴下した。この時得られた沈澱
をろ別し、洗浄後、真空乾燥することにより、粉末状の
ルテニウム酸化物ＲｕＯ2を得た。
【００４４】このようにして得られたルテニウム酸化物
に対して熱重量分析を行ったところ、このルテニウム酸
化物は１分子中に２分子の水和水を含有するＲｕＯ2・
２Ｈ2Ｏであることが確認された。
に対して熱重量分析を行ったところ、このルテニウム酸
化物は１分子中に２分子の水和水を含有するＲｕＯ2・
２Ｈ2Ｏであることが確認された。
【００４５】この反応物を空気中１６０℃、４００℃及
び８００℃でアニールした。
び８００℃でアニールした。
【００４６】図４は、反応物をアニールして得られた試
料のＸ線回析パターンである。
料のＸ線回析パターンである。
【００４７】ここで、Ｘ線回析の測定条件を以下にまと
めて示す。
めて示す。
【００４８】測定装置：リガクＲＩＮＴ２５００回転対
陰極型装置 Ｘ線：ＣｕＫα線、（４０ｋＶ、１００ｍＡ） ゴニオメータ：縦型標準、半径１８５ｍｍ カウンタ：モノクロメータ フィルタ：使用せず スリット幅：発散スリットが１ｍｍ、受光スリットが１
ｍｍ、散乱スリットが１．５ｍｍ 計数装置：シンチレーションカウンタ 測定方法：反射法、連続スキャン 走査範囲：２θで１０゜〜８０゜ スキャンスピード：４゜／ｍｉｎ 図４より、１６０℃でアニールした試料はアモルファス
相であり、４００℃でアニールした試料は結晶化度の低
いルチル型結晶であり、また、８００℃でアニールした
試料は結晶化度の高いルチル型結晶であることが確認さ
れた。
陰極型装置 Ｘ線：ＣｕＫα線、（４０ｋＶ、１００ｍＡ） ゴニオメータ：縦型標準、半径１８５ｍｍ カウンタ：モノクロメータ フィルタ：使用せず スリット幅：発散スリットが１ｍｍ、受光スリットが１
ｍｍ、散乱スリットが１．５ｍｍ 計数装置：シンチレーションカウンタ 測定方法：反射法、連続スキャン 走査範囲：２θで１０゜〜８０゜ スキャンスピード：４゜／ｍｉｎ 図４より、１６０℃でアニールした試料はアモルファス
相であり、４００℃でアニールした試料は結晶化度の低
いルチル型結晶であり、また、８００℃でアニールした
試料は結晶化度の高いルチル型結晶であることが確認さ
れた。
【００４９】また、アニールした試料に対しても熱分析
を行ったところ、１６０℃でアニールした試料は僅かに
結晶水を含むＲｕＯ2・０．８Ｈ2Ｏであり、４００℃で
アニールした試料及び８００℃でアニールした試料は、
結晶水を含まない無水ＲｕＯ2であることが確認され
た。
を行ったところ、１６０℃でアニールした試料は僅かに
結晶水を含むＲｕＯ2・０．８Ｈ2Ｏであり、４００℃で
アニールした試料及び８００℃でアニールした試料は、
結晶水を含まない無水ＲｕＯ2であることが確認され
た。
【００５０】以上のようにして得られたルテニウム酸化
物を用いてリチウム電池を作製した。
物を用いてリチウム電池を作製した。
【００５１】まず、１６０℃でアニールしたルテニウム
酸化物を９０重量部と、フッ素系高分子を１０重量部と
を混合し、ＤＭＥ（1,2-Dimethoxyethane）中に分散さ
せて正極合剤を作製した。次に、ＤＭＥを揮発させた
後、正極合剤を６０ｍｇ秤り取り、表面積が約２ｃｍ2
の円盤状に加圧成形して正極とした。
酸化物を９０重量部と、フッ素系高分子を１０重量部と
を混合し、ＤＭＥ（1,2-Dimethoxyethane）中に分散さ
せて正極合剤を作製した。次に、ＤＭＥを揮発させた
後、正極合剤を６０ｍｇ秤り取り、表面積が約２ｃｍ2
の円盤状に加圧成形して正極とした。
【００５２】次に、リチウム金属を表面積が約２ｃｍ2
の円盤状に打ち抜いて負極とした。
の円盤状に打ち抜いて負極とした。
【００５３】次に、炭酸プロピレンとＤＭＥとの混合溶
媒にＬｉＣｌＯ4を溶解させて非水電解液を作製した。
媒にＬｉＣｌＯ4を溶解させて非水電解液を作製した。
【００５４】以上のようにして得られた正極を正極缶に
収容し、負極を負極缶に収容し、正極と負極との間にセ
パレータを配した。 正極缶及び負極缶内に非水電解液
を注入し、正極缶と負極缶とをかしめて固定することに
より、コイン型のリチウム電池を作製した。
収容し、負極を負極缶に収容し、正極と負極との間にセ
パレータを配した。 正極缶及び負極缶内に非水電解液
を注入し、正極缶と負極缶とをかしめて固定することに
より、コイン型のリチウム電池を作製した。
【００５５】また、４００℃でアニールしたルテニウム
酸化物、８００℃でアニールしたルテニウム酸化物につ
いても、同様にしてリチウム電池を作製した。
酸化物、８００℃でアニールしたルテニウム酸化物につ
いても、同様にしてリチウム電池を作製した。
【００５６】以上のようにして作製されたリチウム電池
の初期開回路電圧を測定した。ルテニウム酸化物のアニ
ール温度と初期開回路電圧との関係を図５に示す。
の初期開回路電圧を測定した。ルテニウム酸化物のアニ
ール温度と初期開回路電圧との関係を図５に示す。
【００５７】１６０℃でアニールしたアモルファス状の
ルテニウム酸化物を用いたリチウム電池の初期開回路電
圧は約３．４Ｖ程度であるが、４００℃でアニールした
ルテニウム酸化物を用いた場合は約２．６Ｖ程度であ
り、８００℃でアニールしたルテニウム酸化物を用いた
場合は約２．２Ｖ程度と、結晶化度が低いほど、初期開
回路電圧が高くなっている。
ルテニウム酸化物を用いたリチウム電池の初期開回路電
圧は約３．４Ｖ程度であるが、４００℃でアニールした
ルテニウム酸化物を用いた場合は約２．６Ｖ程度であ
り、８００℃でアニールしたルテニウム酸化物を用いた
場合は約２．２Ｖ程度と、結晶化度が低いほど、初期開
回路電圧が高くなっている。
【００５８】従って、ルテニウム酸化物をアモルファス
状とすることによって、リチウム電池の初期発生電位を
高くすることができることがわかった。初期発生電位を
高くすることで電池のエネルギー密度を大きくすること
ができる。
状とすることによって、リチウム電池の初期発生電位を
高くすることができることがわかった。初期発生電位を
高くすることで電池のエネルギー密度を大きくすること
ができる。
【００５９】また、それぞれのリチウム電池に対して１
Ｖ〜３．７Ｖの電位範囲で充放電試験を行った。充放電
電流密度は実験中常に０．５ｍＡ／ｃｍ2に固定した。
その結果を図６及び図７に示す。
Ｖ〜３．７Ｖの電位範囲で充放電試験を行った。充放電
電流密度は実験中常に０．５ｍＡ／ｃｍ2に固定した。
その結果を図６及び図７に示す。
【００６０】ここで、図６は、ルテニウム酸化物のアニ
ール温度を変えて作製された電池の放電時の電圧と容量
との関係を示す図であり、また、図７は、アモルファス
状のルテニウム酸化物を用いて作製された電池の、充放
電時の電圧と容量との関係を示す図である。
ール温度を変えて作製された電池の放電時の電圧と容量
との関係を示す図であり、また、図７は、アモルファス
状のルテニウム酸化物を用いて作製された電池の、充放
電時の電圧と容量との関係を示す図である。
【００６１】図６より、１６０℃でアニールしたアモル
ファス状のルテニウム酸化物を用いたリチウム電池の容
量は約７５０ｍＡｈ／ｇ程度であるが、４００℃でアニ
ールしたルテニウム酸化物を用いた場合は約２８０ｍＡ
ｈ／ｇ程度であり、また、８００℃でアニールしたルテ
ニウム酸化物を用いた場合は約２１０ｍＡｈ／ｇ程度
と、結晶化度が高くなる程、容量が急激に減少してい
る。
ファス状のルテニウム酸化物を用いたリチウム電池の容
量は約７５０ｍＡｈ／ｇ程度であるが、４００℃でアニ
ールしたルテニウム酸化物を用いた場合は約２８０ｍＡ
ｈ／ｇ程度であり、また、８００℃でアニールしたルテ
ニウム酸化物を用いた場合は約２１０ｍＡｈ／ｇ程度
と、結晶化度が高くなる程、容量が急激に減少してい
る。
【００６２】また、図７より、充放電曲線はなめらかな
直線状となっており、ルテニウム酸化物をアモルファス
状とすることによって、充放電がスムーズに行われてい
ることがわかる。
直線状となっており、ルテニウム酸化物をアモルファス
状とすることによって、充放電がスムーズに行われてい
ることがわかる。
【００６３】従って、ルテニウム酸化物をアモルファス
状とすることによって、リチウム電池の容量を飛躍的に
増大することができることがわかった。
状とすることによって、リチウム電池の容量を飛躍的に
増大することができることがわかった。
【００６４】〈実験例２〉以下の実験では、ルテニウム
酸化物を、モリブデンとの複合酸化物とした。
酸化物を、モリブデンとの複合酸化物とした。
【００６５】まず、ルテニウムとモリブデンとの複合酸
化物を合成した。
化物を合成した。
【００６６】０．１ｍｏｌ／ｌのＲｕＣｌ3水溶液と、
０．１ｍｏｌ／ｌのＫ2ＭｏＯ4水溶液とを等量ずつ混合
した混合溶液に、０．３ｍｏｌ／ｌのＫＯＨ水溶液を、
混合溶液のｐＨが７となるまでビュレットによって適下
した。この時得られた沈澱をろ別し、洗浄後１００℃で
真空乾燥することによりルテニウムとモリブデンとの複
合酸化物を得た。
０．１ｍｏｌ／ｌのＫ2ＭｏＯ4水溶液とを等量ずつ混合
した混合溶液に、０．３ｍｏｌ／ｌのＫＯＨ水溶液を、
混合溶液のｐＨが７となるまでビュレットによって適下
した。この時得られた沈澱をろ別し、洗浄後１００℃で
真空乾燥することによりルテニウムとモリブデンとの複
合酸化物を得た。
【００６７】この複合酸化物について行ったＸ線回折よ
り、この複合酸化物がアモルファス状であることが確認
された。また、この複合酸化物について行ったエネルギ
ー分散分光分析によりルテニウムとモリブデンとの組成
比及びカリウムの存在を確認し、この複合酸化物は、Ｋ
x（Ｒｕ2/3Ｍｏ1/3）Ｏ2・ｎＨ2Ｏであることがわかっ
た。
り、この複合酸化物がアモルファス状であることが確認
された。また、この複合酸化物について行ったエネルギ
ー分散分光分析によりルテニウムとモリブデンとの組成
比及びカリウムの存在を確認し、この複合酸化物は、Ｋ
x（Ｒｕ2/3Ｍｏ1/3）Ｏ2・ｎＨ2Ｏであることがわかっ
た。
【００６８】以上のようにして得られたアモルファス状
の複合酸化物を用いてリチウム電池を作製した。
の複合酸化物を用いてリチウム電池を作製した。
【００６９】まず、複合酸化物を７０重量部と、カーボ
ンを２５重量部と、フッ素系高分子を５重量部とを混合
し、ＤＭＥ中に分散させて正極合剤を作製した。次に、
ＤＭＥを揮発させた後、正極合剤を６０ｍｇ秤り取り、
表面積が約２ｃｍ2の円盤状に加圧成形して正極とし
た。
ンを２５重量部と、フッ素系高分子を５重量部とを混合
し、ＤＭＥ中に分散させて正極合剤を作製した。次に、
ＤＭＥを揮発させた後、正極合剤を６０ｍｇ秤り取り、
表面積が約２ｃｍ2の円盤状に加圧成形して正極とし
た。
【００７０】次に、リチウム金属を表面積が約２ｃｍ2
の円盤状に打ち抜いて負極とした。
の円盤状に打ち抜いて負極とした。
【００７１】次に、炭酸プロピレンとＤＭＥとの混合溶
媒にＬｉＣｌＯ4を溶解させて非水電解液を作製した。
媒にＬｉＣｌＯ4を溶解させて非水電解液を作製した。
【００７２】以上のようにして得られた正極を正極缶に
収容し、負極を負極缶に収容し、正極と負極との間にセ
パレータを配した。 正極缶及び負極缶内に非水電解液
を注入し、正極缶と負極缶とをかしめて固定することに
より、コイン型のリチウム電池を作製した。
収容し、負極を負極缶に収容し、正極と負極との間にセ
パレータを配した。 正極缶及び負極缶内に非水電解液
を注入し、正極缶と負極缶とをかしめて固定することに
より、コイン型のリチウム電池を作製した。
【００７３】以上のようにして作製されたリチウム電池
を１Ｖ〜３．７Ｖの電位範囲で充放電試験を行った。充
放電電流密度は実験中常に０．５ｍＡ／ｃｍ2に固定し
た。その結果を図８に示す。
を１Ｖ〜３．７Ｖの電位範囲で充放電試験を行った。充
放電電流密度は実験中常に０．５ｍＡ／ｃｍ2に固定し
た。その結果を図８に示す。
【００７４】図８に示すように、ルテニウムとモリブデ
ンとの複合酸化物を用いたリチウム電池は約１０００ｍ
Ａｈ／ｇ程度という高い容量を有している。
ンとの複合酸化物を用いたリチウム電池は約１０００ｍ
Ａｈ／ｇ程度という高い容量を有している。
【００７５】従って、ルテニウム酸化物を、比較的安価
なモリブデンとの複合酸化物とすることで、特性を低下
させることなくリチウム電池のコストを低下することが
できることがわかった。
なモリブデンとの複合酸化物とすることで、特性を低下
させることなくリチウム電池のコストを低下することが
できることがわかった。
【００７６】
【発明の効果】本発明のリチウム電池では、正極に含有
されるルテニウム酸化物がアモルファス状態とされてい
るので、高い容量と、優れた充放電特性を有する。
されるルテニウム酸化物がアモルファス状態とされてい
るので、高い容量と、優れた充放電特性を有する。
【００７７】さらに、本発明のリチウム電池では、ルテ
ニウム酸化物をモリブデンとの複合酸化物とすること
で、材料費を低く抑えることができる。
ニウム酸化物をモリブデンとの複合酸化物とすること
で、材料費を低く抑えることができる。
【００７８】従って、本発明では、高容量を有するとと
もに、良好な充放電特性を有する優れたリチウム電池を
安価に提供することが可能となる。
もに、良好な充放電特性を有する優れたリチウム電池を
安価に提供することが可能となる。
【図１】本発明のリチウム電池の一構成例を示す断面図
である。
である。
【図２】結晶質のルテニウム酸化物を用いた場合の電圧
と容量との関係を模式的に示す図である。
と容量との関係を模式的に示す図である。
【図３】アモルファス状態のルテニウム酸化物を用いた
場合の電圧と容量との関係を模式的に示す図である。
場合の電圧と容量との関係を模式的に示す図である。
【図４】アニールした反応物のＸ線回折パターンを示す
図である。
図である。
【図５】反応物のアニール温度と電池の初期回路電圧と
の関係を示す図である。
の関係を示す図である。
【図６】ルテニウム酸化物のアニール温度を変えて作製
した電池の電圧と容量との関係を示す図である。
した電池の電圧と容量との関係を示す図である。
【図７】アモルファス状のルテニウム酸化物を用いた電
池の電圧と容量との関係を示す図である。
池の電圧と容量との関係を示す図である。
【図８】ルテニウムとモリブデンとの複合酸化物を用い
た電池の電圧と容量との関係を示す図である。
た電池の電圧と容量との関係を示す図である。
１ リチウム電池、 ２ 負極、 ３ 負極缶、 ４
正極、 ５ 正極缶、６ セパレータ、 ７ ガスケッ
ト
正極、 ５ 正極缶、６ セパレータ、 ７ ガスケッ
ト
Claims (2)
- 【請求項１】 正極活物質としてルテニウム酸化物を含
有する正極と、 負極活物質としてリチウム金属又はリチウム化合物を含
有する負極とを有し、 上記ルテニウム酸化物はアモルファス状態であることを
特徴とするリチウム電池。 - 【請求項２】 上記ルテニウム酸化物は、モリブデンを
含有する複合酸化物であることを特徴とする請求項１記
載のリチウム電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10052487A JPH11250906A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | リチウム電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10052487A JPH11250906A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | リチウム電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11250906A true JPH11250906A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12916082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10052487A Withdrawn JPH11250906A (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | リチウム電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11250906A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100441403B1 (ko) * | 2002-03-14 | 2004-07-23 | 한국과학기술연구원 | 리튬루테늄화합물, 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬 전지 |
| KR101186930B1 (ko) | 2010-09-08 | 2012-09-28 | 한국과학기술연구원 | 복합체 전극활물질 및 이를 이용한 수퍼캐패시터, 및 그 제조방법 |
-
1998
- 1998-03-04 JP JP10052487A patent/JPH11250906A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100441403B1 (ko) * | 2002-03-14 | 2004-07-23 | 한국과학기술연구원 | 리튬루테늄화합물, 그 제조방법 및 이를 이용한 리튬 전지 |
| KR101186930B1 (ko) | 2010-09-08 | 2012-09-28 | 한국과학기술연구원 | 복합체 전극활물질 및 이를 이용한 수퍼캐패시터, 및 그 제조방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050510 |