JPH11297309A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JPH11297309A JPH11297309A JP10102697A JP10269798A JPH11297309A JP H11297309 A JPH11297309 A JP H11297309A JP 10102697 A JP10102697 A JP 10102697A JP 10269798 A JP10269798 A JP 10269798A JP H11297309 A JPH11297309 A JP H11297309A
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- Japan
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- negative electrode
- positive electrode
- secondary battery
- electrolyte secondary
- aqueous electrolyte
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- 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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- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 不可逆容量の大きい負極活物質を用いる非水
電解液二次電池において、生産性を低下させることな
く、高容量の非水電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 正極、負極および非水系の電解液を有
し、上記正極と負極をセパレータを介して巻回または積
層して構成する非水電解液二次電池において、負極活物
質の少なくとも1種が炭素を除く周期律表第14族元素
の合金、酸化物または複合酸化物である場合に、正極活
物質として、一般式(I) Lix My Ni1-y Oz (I) (式中、x≧0、0<y≦0.5、1.5≦z≦3.
5、MはLi以外のアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属の少なくとも1種、またはそれらのうちの少なくと
も1種とNi以外の金属との組合せ)で示されるリチウ
ム複合金属酸化物を用いる。
電解液二次電池において、生産性を低下させることな
く、高容量の非水電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 正極、負極および非水系の電解液を有
し、上記正極と負極をセパレータを介して巻回または積
層して構成する非水電解液二次電池において、負極活物
質の少なくとも1種が炭素を除く周期律表第14族元素
の合金、酸化物または複合酸化物である場合に、正極活
物質として、一般式(I) Lix My Ni1-y Oz (I) (式中、x≧0、0<y≦0.5、1.5≦z≦3.
5、MはLi以外のアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属の少なくとも1種、またはそれらのうちの少なくと
も1種とNi以外の金属との組合せ)で示されるリチウ
ム複合金属酸化物を用いる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液二次電
池に関し、さらに詳しくは、正極および負極がシート状
で、そのシート状の正極とシート状の負極をセパレータ
を介して巻回または積層して構成する非水電解液二次電
池に関する。
池に関し、さらに詳しくは、正極および負極がシート状
で、そのシート状の正極とシート状の負極をセパレータ
を介して巻回または積層して構成する非水電解液二次電
池に関する。
【0002】
【従来の技術】リチウムイオン二次電池に代表される非
水電解液二次電池の負極材料としては一般的にカーボン
が用いられているが、より高容量な材料としてリチウム
合金や金属または半金属の酸化物、硫化物、窒化物など
が検討されている。しかしながら、これらの材料の多く
は初回の充電で負極に挿入したリチウムの一部が以降の
放電において放出されず、不可逆容量として容量損失が
生ずる。従って、この不可逆分を余分に与えてやる必要
がある。
水電解液二次電池の負極材料としては一般的にカーボン
が用いられているが、より高容量な材料としてリチウム
合金や金属または半金属の酸化物、硫化物、窒化物など
が検討されている。しかしながら、これらの材料の多く
は初回の充電で負極に挿入したリチウムの一部が以降の
放電において放出されず、不可逆容量として容量損失が
生ずる。従って、この不可逆分を余分に与えてやる必要
がある。
【0003】その手段の一つとして負極に金属リチウム
箔を張り付け、化成によって負極にリチウムを挿入する
方法が提案されている。しかしながら、この方法はボタ
ン型電池などでは有効であるが、巻回構造の電極体や積
層構造の電極体を用いる電池では製造上困難を伴うこと
になる。特に負極の容量が正極の容量の2倍以上になる
と、電池の設計上、負極の厚みを薄くして正極との容量
のバランスをとらなければならないため、この負極の不
可逆分を補うのに必要な金属リチウム箔も相対的に薄く
しなければならず、取り扱える金属リチウム箔の薄さに
は限界があるため、実質上、電池の製造ができなくな
る。
箔を張り付け、化成によって負極にリチウムを挿入する
方法が提案されている。しかしながら、この方法はボタ
ン型電池などでは有効であるが、巻回構造の電極体や積
層構造の電極体を用いる電池では製造上困難を伴うこと
になる。特に負極の容量が正極の容量の2倍以上になる
と、電池の設計上、負極の厚みを薄くして正極との容量
のバランスをとらなければならないため、この負極の不
可逆分を補うのに必要な金属リチウム箔も相対的に薄く
しなければならず、取り扱える金属リチウム箔の薄さに
は限界があるため、実質上、電池の製造ができなくな
る。
【0004】負極の不可逆容量を補う別の方法として、
電池外であらかじめ充電しておく方法や、化学的にリチ
ウムを挿入する方法などが検討されているが、これらの
方法は生産効率が悪いため、実用化されていない。
電池外であらかじめ充電しておく方法や、化学的にリチ
ウムを挿入する方法などが検討されているが、これらの
方法は生産効率が悪いため、実用化されていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点を解決し、巻回構造または積層構造
の電極体を用い、不可逆容量の大きい活物質を負極に用
いる非水電解液二次電池において、生産性を低下させる
ことなく、高容量の非水電解液二次電池を提供すること
を目的とする。
な従来技術の問題点を解決し、巻回構造または積層構造
の電極体を用い、不可逆容量の大きい活物質を負極に用
いる非水電解液二次電池において、生産性を低下させる
ことなく、高容量の非水電解液二次電池を提供すること
を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも正
極、負極および非水系の電解液を有し、上記正極および
負極がシート状で、そのシート状の正極とシート状の負
極をセパレータを介して巻回または積層して構成する非
水電解液二次電池において、負極活物質の少なくとも1
種が炭素を除く周期律表第14族元素の合金、酸化物ま
たは複合酸化物である場合に、正極活物質として、一般
式(I) Lix My Ni1-y Oz (I) (式中、x≧0、0<y≦0.5、1.5≦z≦3.
5、MはLi以外のアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属の少なくとも1種、またはそれらの少なくとも1種
とNi以外の金属との組合せ)で示されるリチウム複合
金属酸化物を用いることによって、上記課題を解決した
ものである。
極、負極および非水系の電解液を有し、上記正極および
負極がシート状で、そのシート状の正極とシート状の負
極をセパレータを介して巻回または積層して構成する非
水電解液二次電池において、負極活物質の少なくとも1
種が炭素を除く周期律表第14族元素の合金、酸化物ま
たは複合酸化物である場合に、正極活物質として、一般
式(I) Lix My Ni1-y Oz (I) (式中、x≧0、0<y≦0.5、1.5≦z≦3.
5、MはLi以外のアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属の少なくとも1種、またはそれらの少なくとも1種
とNi以外の金属との組合せ)で示されるリチウム複合
金属酸化物を用いることによって、上記課題を解決した
ものである。
【0007】これを詳しく説明すると、まず、負極活物
質が持つ不可逆容量は、充電時にリチウムイオンを吸収
するが、放電時に放出しないために生じる。一方、正極
活物質としてLix NiO2 (x≧O)を用いると、初
回の不可逆容量が10%ほど生じるが、これは負極の不
可逆容量とは反対に、初回の充電時に放出したリチウム
イオンの一部が放電で吸収されなくなるために生じる。
そこで、両者を組み合わせて電池にすれば、正極の不可
逆容量分のリチウムイオンが負極の不可逆容量分を補う
ことが可能になる。
質が持つ不可逆容量は、充電時にリチウムイオンを吸収
するが、放電時に放出しないために生じる。一方、正極
活物質としてLix NiO2 (x≧O)を用いると、初
回の不可逆容量が10%ほど生じるが、これは負極の不
可逆容量とは反対に、初回の充電時に放出したリチウム
イオンの一部が放電で吸収されなくなるために生じる。
そこで、両者を組み合わせて電池にすれば、正極の不可
逆容量分のリチウムイオンが負極の不可逆容量分を補う
ことが可能になる。
【0008】しかしながら、負極活物質として周期律表
第14族元素の合金、酸化物または複合酸化物を用いる
と、初回の充電で負極に挿入したリチウムイオンの30
〜60%が不可逆容量となってしまい、正極にLix N
iO2 を用いても負極の不可逆容量を補いきれない。
第14族元素の合金、酸化物または複合酸化物を用いる
と、初回の充電で負極に挿入したリチウムイオンの30
〜60%が不可逆容量となってしまい、正極にLix N
iO2 を用いても負極の不可逆容量を補いきれない。
【0009】そこで、本発明者は、上記のような負極活
物質を用いる場合の負極の不可逆容量を補うべく種々検
討を重ねた結果、Lix NiO2 (x≧O)を主体と
し、そのNiの一部をアルカリ金属やアルカリ土類金属
などで置換したものを正極活物質として用いるときは、
その添加量に応じて正極の不可逆容量を増加させること
ができることを見出し、その知見に基づいて、負極の
(放電容量に対する)不可逆容量比と正極のそれとがほ
ぼ等しくなるようにアルカリ金属やアルカリ土類金属な
どの添加量を調整し、正極と負極の不可逆容量を相互に
補完させることによって、正極原料を変更する以外は、
従来と同様の製造工程で高容量の非水電解液二次電池を
製造できることを見出したのである。
物質を用いる場合の負極の不可逆容量を補うべく種々検
討を重ねた結果、Lix NiO2 (x≧O)を主体と
し、そのNiの一部をアルカリ金属やアルカリ土類金属
などで置換したものを正極活物質として用いるときは、
その添加量に応じて正極の不可逆容量を増加させること
ができることを見出し、その知見に基づいて、負極の
(放電容量に対する)不可逆容量比と正極のそれとがほ
ぼ等しくなるようにアルカリ金属やアルカリ土類金属な
どの添加量を調整し、正極と負極の不可逆容量を相互に
補完させることによって、正極原料を変更する以外は、
従来と同様の製造工程で高容量の非水電解液二次電池を
製造できることを見出したのである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明では、前記のように、正極
活物質として、一般式(I) Lix My Ni1-y Oz (I) (式中、x≧0、0<y≦0.5、1.5≦z≦3.
5、MはLi以外のアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属の少なくとも1種、またはそれらの少なくとも1種
とNi以外の金属との組合せ)で示されるリチウム複合
金属酸化物を用いる。
活物質として、一般式(I) Lix My Ni1-y Oz (I) (式中、x≧0、0<y≦0.5、1.5≦z≦3.
5、MはLi以外のアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属の少なくとも1種、またはそれらの少なくとも1種
とNi以外の金属との組合せ)で示されるリチウム複合
金属酸化物を用いる。
【0011】上記一般式(I)中のMとしてはLiを除
くアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属であればいず
れでもよいが、コストの低いNa、K、Mg、Caなど
が好ましく、これらの金属の2種以上を併用してもよ
い。また、それらのアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属と組合せる金属としては、例えば、Al、Ti、M
n、Fe、Crなどが挙げられる。
くアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属であればいず
れでもよいが、コストの低いNa、K、Mg、Caなど
が好ましく、これらの金属の2種以上を併用してもよ
い。また、それらのアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属と組合せる金属としては、例えば、Al、Ti、M
n、Fe、Crなどが挙げられる。
【0012】また、上記一般式(I)中のyを0<y≦
0.5とするのは、Mで示されるアルカリ金属やアルカ
リ土類金属などが上記範囲より多くなると、Niの持つ
高容量、高電圧という特性が充分に発揮されなくなるか
らであり、また、zはMの酸化数とy値の設定によっ
て、ほぼ一義的に1.5≦z≦3.5の範囲内に決ま
る。
0.5とするのは、Mで示されるアルカリ金属やアルカ
リ土類金属などが上記範囲より多くなると、Niの持つ
高容量、高電圧という特性が充分に発揮されなくなるか
らであり、また、zはMの酸化数とy値の設定によっ
て、ほぼ一義的に1.5≦z≦3.5の範囲内に決ま
る。
【0013】本発明において、負極活物質として用いる
炭素を除く周期律表第14族元素の合金、酸化物または
複合酸化物としては、例えば、NiSia (0.5≦a
≦6)、MgSib (0.5≦b≦6)、ウッド合金、
Lic SiO(0≦c≦6)、Lid SnSiOe (d
≧0、2≦e≦4)、Lif SnPg Bh Ok (f≧
0、0≦g、h≦1、2≦k≦8)などが挙げられる
が、もちろん、これらに限られることはない。
炭素を除く周期律表第14族元素の合金、酸化物または
複合酸化物としては、例えば、NiSia (0.5≦a
≦6)、MgSib (0.5≦b≦6)、ウッド合金、
Lic SiO(0≦c≦6)、Lid SnSiOe (d
≧0、2≦e≦4)、Lif SnPg Bh Ok (f≧
0、0≦g、h≦1、2≦k≦8)などが挙げられる
が、もちろん、これらに限られることはない。
【0014】また、サイクルの安定性や熱安定性のため
にその他の遷移金属を同時に添加してもよく、例えば、
AlやCoなどを添加すると熱安定性が向上するので好
ましい。これらの遷移金属の添加量は、添加する遷移金
属の種類によっても微妙に変わるため一意的に示すこと
はできないが、負極の放電容量に対する不可逆容量の比
が正極のそれとほぼ等しくなるように調節するのが好ま
しい。しかしながら、ある程度の容量を得るためには、
50原子%以下での置換が好ましく、より好ましくは5
0原子%以下20原子%以上である。ただし、CoやM
nを添加する場合は、容量の減少はわずかであるため、
その限りではない。
にその他の遷移金属を同時に添加してもよく、例えば、
AlやCoなどを添加すると熱安定性が向上するので好
ましい。これらの遷移金属の添加量は、添加する遷移金
属の種類によっても微妙に変わるため一意的に示すこと
はできないが、負極の放電容量に対する不可逆容量の比
が正極のそれとほぼ等しくなるように調節するのが好ま
しい。しかしながら、ある程度の容量を得るためには、
50原子%以下での置換が好ましく、より好ましくは5
0原子%以下20原子%以上である。ただし、CoやM
nを添加する場合は、容量の減少はわずかであるため、
その限りではない。
【0015】上記のような炭素を除く周期律表第14族
元素の合金、酸化物または複合酸化物を単独で負極活物
質として用いると、充放電に伴って負極の膨張収縮が起
こり、負極活物質などの微粉化などが生じてサイクル劣
化を引き起こす原因になるため、黒鉛系炭素材料を併用
するのが好ましく、特に負極の活物質として酸化物を用
いる場合には導電性を確保する観点からも好ましい。
元素の合金、酸化物または複合酸化物を単独で負極活物
質として用いると、充放電に伴って負極の膨張収縮が起
こり、負極活物質などの微粉化などが生じてサイクル劣
化を引き起こす原因になるため、黒鉛系炭素材料を併用
するのが好ましく、特に負極の活物質として酸化物を用
いる場合には導電性を確保する観点からも好ましい。
【0016】この黒鉛系炭素材料としては、X線回析分
析での(002)面の面間隔(d00 2 )が3.5Å以下
のものが好ましく、より好ましくは3.45Å以下のも
の、さらに好ましくは3.4Å以下のものである。ま
た、この黒鉛系炭素材料は、c軸方向の結晶子の大きさ
(Lc)が30Å以上のものが好ましく、より好ましく
は80Å以上のもの、さらに好ましくは250Å以上の
ものである。さらに、この黒鉛系炭素材料は、平均粒径
が8〜15μm、特に10〜13μmのものが好まし
く、純度は99.9%以上のものが好ましい。
析での(002)面の面間隔(d00 2 )が3.5Å以下
のものが好ましく、より好ましくは3.45Å以下のも
の、さらに好ましくは3.4Å以下のものである。ま
た、この黒鉛系炭素材料は、c軸方向の結晶子の大きさ
(Lc)が30Å以上のものが好ましく、より好ましく
は80Å以上のもの、さらに好ましくは250Å以上の
ものである。さらに、この黒鉛系炭素材料は、平均粒径
が8〜15μm、特に10〜13μmのものが好まし
く、純度は99.9%以上のものが好ましい。
【0017】この黒鉛系炭素材料の具体例としては、例
えば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、繊維状黒鉛、球状黒鉛な
どが挙げられ、この黒鉛系炭素材料の炭素を除く周期律
表第14族元素の合金、酸化物または複合酸化物に対す
る使用量は、重量比で、炭素を除く周期律表第14族元
素の合金、酸化物または複合酸化物:黒鉛系炭素材料=
95:5:〜40:60が好ましい。
えば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、繊維状黒鉛、球状黒鉛な
どが挙げられ、この黒鉛系炭素材料の炭素を除く周期律
表第14族元素の合金、酸化物または複合酸化物に対す
る使用量は、重量比で、炭素を除く周期律表第14族元
素の合金、酸化物または複合酸化物:黒鉛系炭素材料=
95:5:〜40:60が好ましい。
【0018】本発明において、正極の作製は、例えば、
前記一般式(I)で示されるリチウム複合金属酸化物か
らなる正極活物質に、必要に応じて、導電助剤、バイン
ダーなどを加えて混合して正極合剤にし、それを溶剤で
ペースト状にし(ただし、バインダーはあらかじめ溶剤
に溶解させておいてから正極活物質などと混合してもよ
い)、その正極合剤ペーストを集電体に塗布し、乾燥し
て集電体の少なくとも一方の面に正極合剤層を形成する
ことによって行われる。ただし、正極の作製は上記例示
の方法に限られることはない。
前記一般式(I)で示されるリチウム複合金属酸化物か
らなる正極活物質に、必要に応じて、導電助剤、バイン
ダーなどを加えて混合して正極合剤にし、それを溶剤で
ペースト状にし(ただし、バインダーはあらかじめ溶剤
に溶解させておいてから正極活物質などと混合してもよ
い)、その正極合剤ペーストを集電体に塗布し、乾燥し
て集電体の少なくとも一方の面に正極合剤層を形成する
ことによって行われる。ただし、正極の作製は上記例示
の方法に限られることはない。
【0019】また、負極の作製は、例えば、前記の負極
活物質に、必要に応じて、導電助剤、バインダーなどを
加えて混合して負極合剤を調製し、それを溶剤でペース
ト状にし(ただし、バインダーはあらかじめ溶剤に溶解
させておいてから負極活物質などと混合してもよい)、
その負極合剤ペーストを集電体に塗布し、乾燥して集電
体の少なくとも一方の面に負極合剤層を形成することに
よって行われる。ただし、負極の作製は上記例示の方法
に限られることはない。
活物質に、必要に応じて、導電助剤、バインダーなどを
加えて混合して負極合剤を調製し、それを溶剤でペース
ト状にし(ただし、バインダーはあらかじめ溶剤に溶解
させておいてから負極活物質などと混合してもよい)、
その負極合剤ペーストを集電体に塗布し、乾燥して集電
体の少なくとも一方の面に負極合剤層を形成することに
よって行われる。ただし、負極の作製は上記例示の方法
に限られることはない。
【0020】上記導電助剤としては、例えば、鱗片状黒
鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックなどが用い
られ、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチル
セルロース、ポリアクリル酸などが用いられる。
鉛、カーボンブラック、アセチレンブラックなどが用い
られ、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチル
セルロース、ポリアクリル酸などが用いられる。
【0021】上記正極や負極の集電体としては、例え
ば、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼などの
金属製の箔、網などが用いられるが、正極の集電体とし
てはアルミニウム箔を用いることが好ましく、負極の集
電体としては銅箔を用いることが好ましい。
ば、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼などの
金属製の箔、網などが用いられるが、正極の集電体とし
てはアルミニウム箔を用いることが好ましく、負極の集
電体としては銅箔を用いることが好ましい。
【0022】本発明において、電解液としては、有機溶
媒に電解質を溶解させて調製した非水系の電解液が用い
られる。電解液の溶媒としては、例えば、ジメチルエー
テル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフ
ラン、5−ジメチルテトラヒドロフラン、1,2−ジエ
トキシエタン、1−メトキシプロパン、1−メトキシブ
タン、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチ
ルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの有機
溶媒がそれぞれ単独でまたは2種以上混合して用いら
れ、電解質としては、例えば、LiClO4 、LiPF
6 、LiBF4 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiC
F3 SO3 、LiC4 F9 SO3 、LiCF3 CO2 、
Li2 C2F4 (SO3 )2 、LiN(CF3 SO2 )
2 、LiC(CF3 SO2 )3 、LiCn F2n+1SO3
(n≧2)、LiN(RfOSO2 )2 〔ここでRfは
フルオロアルキル基〕などが単独でまたは2種以上混合
して用いられ、それらの中でも、LiPF6 やLiC4
F9 SO3 は充放電特性が良好なため、好適に用いられ
る。これら電解質の電解液中の濃度は、特に限定される
ものではないが、通常、0.1モル/リットル以上、特
に0.4モル/リットル以上、とりわけ1.2モル/リ
ットル以上が好ましく、2モル/リットル以下、特に
1.7モル/リットル以下、とりわけ1.5モル/リッ
トル以下が好ましい。
媒に電解質を溶解させて調製した非水系の電解液が用い
られる。電解液の溶媒としては、例えば、ジメチルエー
テル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフ
ラン、5−ジメチルテトラヒドロフラン、1,2−ジエ
トキシエタン、1−メトキシプロパン、1−メトキシブ
タン、γ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチ
ルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの有機
溶媒がそれぞれ単独でまたは2種以上混合して用いら
れ、電解質としては、例えば、LiClO4 、LiPF
6 、LiBF4 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiC
F3 SO3 、LiC4 F9 SO3 、LiCF3 CO2 、
Li2 C2F4 (SO3 )2 、LiN(CF3 SO2 )
2 、LiC(CF3 SO2 )3 、LiCn F2n+1SO3
(n≧2)、LiN(RfOSO2 )2 〔ここでRfは
フルオロアルキル基〕などが単独でまたは2種以上混合
して用いられ、それらの中でも、LiPF6 やLiC4
F9 SO3 は充放電特性が良好なため、好適に用いられ
る。これら電解質の電解液中の濃度は、特に限定される
ものではないが、通常、0.1モル/リットル以上、特
に0.4モル/リットル以上、とりわけ1.2モル/リ
ットル以上が好ましく、2モル/リットル以下、特に
1.7モル/リットル以下、とりわけ1.5モル/リッ
トル以下が好ましい。
【0023】セパレータとしては、例えば、微孔性のポ
リエチレンフィルム、微孔性のポリプロピレンフィル
ム、微孔性のポリエチレン−ポリプロピレン複合フィル
ムなどが好適に用いられるが、それら以外のものであっ
てもよい。
リエチレンフィルム、微孔性のポリプロピレンフィル
ム、微孔性のポリエチレン−ポリプロピレン複合フィル
ムなどが好適に用いられるが、それら以外のものであっ
てもよい。
【0024】上記の正極や負極はシート状に作製され、
それらのシート状の正極とシート状の負極はセパレータ
を介在させて渦巻状などに巻回されて巻回構造の電極体
にするか、または上記正極と負極をセパレータを介在さ
せて積層して積層構造の電極体にして、電極の表面積を
大きくして、高出力での使用に適するようにされる。
それらのシート状の正極とシート状の負極はセパレータ
を介在させて渦巻状などに巻回されて巻回構造の電極体
にするか、または上記正極と負極をセパレータを介在さ
せて積層して積層構造の電極体にして、電極の表面積を
大きくして、高出力での使用に適するようにされる。
【0025】
【実施例】つぎに、実施例をあげて本発明をより具体的
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限
定されるものではない。
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限
定されるものではない。
【0026】実施例1 メチルエチルカーボネートとエチレンカーボネートとを
体積比75:25で混合し、この混合溶媒にLiPF6
を1.4モル/リットル溶解させて、組成が1.4mo
l/lLiPF6 /EC:MEC(25:75体積比)
で示される電解液を調製した。
体積比75:25で混合し、この混合溶媒にLiPF6
を1.4モル/リットル溶解させて、組成が1.4mo
l/lLiPF6 /EC:MEC(25:75体積比)
で示される電解液を調製した。
【0027】これとは別に、LiK0.3 Ni0.7 O2 に
導電助剤として鱗片状黒鉛を重量比90:6.3で加え
て混合し、この混合物と、ポリフッ化ビニリデンをN−
メチルピロリドンに溶解させた溶液とを混合してペース
トにした。このバインダーとしてのポリフッ化ビニリデ
ンの正極活物質のLiK0.3 Ni0.7 O2 に対する使用
量は、LiK0.3 Ni0.7 O2 90重量部に対してポリ
フッ化ビニリデン10重量部の割合である。この正極合
剤ペーストを70メッシュの網を通過させて大きなもの
を取り除いた後、厚さ20μmのアルミニウム箔からな
る正極集電体の両面に均一に塗布し、乾燥して正極合剤
層を形成し、その後、ローラプレス機により圧縮成形し
た後、切断し、リード体を溶接して、帯状の正極を作製
した。
導電助剤として鱗片状黒鉛を重量比90:6.3で加え
て混合し、この混合物と、ポリフッ化ビニリデンをN−
メチルピロリドンに溶解させた溶液とを混合してペース
トにした。このバインダーとしてのポリフッ化ビニリデ
ンの正極活物質のLiK0.3 Ni0.7 O2 に対する使用
量は、LiK0.3 Ni0.7 O2 90重量部に対してポリ
フッ化ビニリデン10重量部の割合である。この正極合
剤ペーストを70メッシュの網を通過させて大きなもの
を取り除いた後、厚さ20μmのアルミニウム箔からな
る正極集電体の両面に均一に塗布し、乾燥して正極合剤
層を形成し、その後、ローラプレス機により圧縮成形し
た後、切断し、リード体を溶接して、帯状の正極を作製
した。
【0028】つぎに、組成がNiSi2.4 で示されるニ
ッケル−ケイ素合金の粉末に導電助剤としての作用も若
干兼ねて鱗片状黒鉛を重量比60:40で加えて混合
し、ポリフッ化ビニリデンをN−メチルピロリドンに溶
解させた溶液と混合してペーストにした。このポリフッ
化ビニリデンの使用量は上記NiSi2.4 と鱗片状黒鉛
との混合物90重量部に対して10重量部の割合であっ
た。また、上記鱗片状黒鉛の(002)面の面間隔(d
002 )は3.354Åで、c軸方向の結晶子の大きさ
(Lc)は768Åであった。この負極合剤ペーストを
70メッシュの網を通過させて大きなものを取り除いた
後、厚さ10μmの帯状の銅箔からなる負極集電体の両
面に均一に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、その
後、ローラプレス機により圧縮成形し、切断した後、リ
ード体を溶接して、帯状の負極を作製した。
ッケル−ケイ素合金の粉末に導電助剤としての作用も若
干兼ねて鱗片状黒鉛を重量比60:40で加えて混合
し、ポリフッ化ビニリデンをN−メチルピロリドンに溶
解させた溶液と混合してペーストにした。このポリフッ
化ビニリデンの使用量は上記NiSi2.4 と鱗片状黒鉛
との混合物90重量部に対して10重量部の割合であっ
た。また、上記鱗片状黒鉛の(002)面の面間隔(d
002 )は3.354Åで、c軸方向の結晶子の大きさ
(Lc)は768Åであった。この負極合剤ペーストを
70メッシュの網を通過させて大きなものを取り除いた
後、厚さ10μmの帯状の銅箔からなる負極集電体の両
面に均一に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、その
後、ローラプレス機により圧縮成形し、切断した後、リ
ード体を溶接して、帯状の負極を作製した。
【0029】前記帯状正極を厚さ25μmの微孔性ポリ
エチレンフィルムを介して上記帯状負極に重ね、渦巻状
に巻回して渦巻状巻回構造の電極体とした後、外径18
mmの有底円筒状の電池缶内に充填し、正極および負極
のリード体の溶接を行った。
エチレンフィルムを介して上記帯状負極に重ね、渦巻状
に巻回して渦巻状巻回構造の電極体とした後、外径18
mmの有底円筒状の電池缶内に充填し、正極および負極
のリード体の溶接を行った。
【0030】つぎに、前記電解液を電池缶内に注入し、
電解液がセパレータなどに充分に浸透した後、封口し、
予備充電、エイジングを行い、図1の模式図に示すよう
な構造の筒形の非水電解液二次電池を作製した。
電解液がセパレータなどに充分に浸透した後、封口し、
予備充電、エイジングを行い、図1の模式図に示すよう
な構造の筒形の非水電解液二次電池を作製した。
【0031】ここで、図1に示す電池について説明する
と、1は上記の正極で、2は負極である。ただし、図1
では、繁雑化を避けるため、正極1や負極2の作製にあ
たって使用した集電体としての金属箔などは図示してい
ない。そして、これらの正極1と負極2はセパレータ3
を介して渦巻状に巻回され、渦巻状巻回構造の電極体と
して上記の電解液4と共に電池缶5内に収容されてい
る。
と、1は上記の正極で、2は負極である。ただし、図1
では、繁雑化を避けるため、正極1や負極2の作製にあ
たって使用した集電体としての金属箔などは図示してい
ない。そして、これらの正極1と負極2はセパレータ3
を介して渦巻状に巻回され、渦巻状巻回構造の電極体と
して上記の電解液4と共に電池缶5内に収容されてい
る。
【0032】電池缶5はステンレス鋼製で、負極端子を
兼ねており、電池缶5の底部には上記渦巻状巻回構造の
電極体の挿入に先立って、ポリプロピレンからなる絶縁
体6が配置されている。封口板7はアルミニウム製で、
円板状をしていて、中央部に薄肉部7aを設け、かつ上
記薄肉部7aの周囲に電池内圧を防爆弁9に作用させる
ための圧力導入口7bとしての孔が設けられている。そ
して、この薄肉部7aの上面に防爆弁9の突出部9aが
溶接され、溶接部分11を構成している。なお、上記の
封口板7に設けた薄肉部7aや防爆弁9の突出部9aな
どは、図面上での理解がしやすいように、切断面のみを
図示しており、切断面後方の輪郭線は図示を省略してい
る。また、封口板7の薄肉部7aと防爆弁9の突出部9
aとの溶接部分11も、図面上での理解が容易なよう
に、実際よりは誇張した状態に図示している。
兼ねており、電池缶5の底部には上記渦巻状巻回構造の
電極体の挿入に先立って、ポリプロピレンからなる絶縁
体6が配置されている。封口板7はアルミニウム製で、
円板状をしていて、中央部に薄肉部7aを設け、かつ上
記薄肉部7aの周囲に電池内圧を防爆弁9に作用させる
ための圧力導入口7bとしての孔が設けられている。そ
して、この薄肉部7aの上面に防爆弁9の突出部9aが
溶接され、溶接部分11を構成している。なお、上記の
封口板7に設けた薄肉部7aや防爆弁9の突出部9aな
どは、図面上での理解がしやすいように、切断面のみを
図示しており、切断面後方の輪郭線は図示を省略してい
る。また、封口板7の薄肉部7aと防爆弁9の突出部9
aとの溶接部分11も、図面上での理解が容易なよう
に、実際よりは誇張した状態に図示している。
【0033】端子板8は、圧延鋼製で表面にニッケルメ
ッキが施され、周縁部が鍔状になった帽子状をしてお
り、この端子板8にはガス排出孔8aが設けられてい
る。防爆弁9は、アルミニウム製で、円板状をしてお
り、その中央部には発電要素側(図1では、下側)に先
端部を有する突出部9aが設けられ、かつ薄肉部9bが
設けられ、上記突出部9aの下面が、前記したように、
封口板7の薄肉部7aの上面に溶接され、溶接部分11
を構成している。絶縁パッキング10は、ポリプロピレ
ン製で、環状をしており、封口板7の周縁部の上部に配
置され、その上部に防爆弁9が配置していて、封口板7
と防爆弁9とを絶縁するとともに、両者の間から電解液
が漏れないように両者の間隙を封止している。環状ガス
ケット12はポリプロピレン製で、リード体13はアル
ミニウム製で、前記封口板7と正極1とを接続し、渦巻
状巻回構造の電極体の上部には絶縁体14が配置され、
負極2と電池缶5の底部とはニッケル製のリード体15
で接続されている。
ッキが施され、周縁部が鍔状になった帽子状をしてお
り、この端子板8にはガス排出孔8aが設けられてい
る。防爆弁9は、アルミニウム製で、円板状をしてお
り、その中央部には発電要素側(図1では、下側)に先
端部を有する突出部9aが設けられ、かつ薄肉部9bが
設けられ、上記突出部9aの下面が、前記したように、
封口板7の薄肉部7aの上面に溶接され、溶接部分11
を構成している。絶縁パッキング10は、ポリプロピレ
ン製で、環状をしており、封口板7の周縁部の上部に配
置され、その上部に防爆弁9が配置していて、封口板7
と防爆弁9とを絶縁するとともに、両者の間から電解液
が漏れないように両者の間隙を封止している。環状ガス
ケット12はポリプロピレン製で、リード体13はアル
ミニウム製で、前記封口板7と正極1とを接続し、渦巻
状巻回構造の電極体の上部には絶縁体14が配置され、
負極2と電池缶5の底部とはニッケル製のリード体15
で接続されている。
【0034】実施例2 LiK0.3 Ni0.7 O2 に代えてLiMg0.4 Ni0.6
O2 を正極活物質として用い、NiSi2.4 に代えてS
iOを負極活物質として用いた以外は、実施例1と同様
に非水電解液二次電池を作製した。
O2 を正極活物質として用い、NiSi2.4 に代えてS
iOを負極活物質として用いた以外は、実施例1と同様
に非水電解液二次電池を作製した。
【0035】比較例1 LiK0.3 Ni0.7 O2 に代えてLiNiO2 を正極活
物質として用いた以外は、実施例1と同様に非水電解液
二次電池を作製した。
物質として用いた以外は、実施例1と同様に非水電解液
二次電池を作製した。
【0036】比較例2 LiMg0.4 Ni0.6 O2 に代えてLiNiO2 を正極
活物質として用いた以外は、実施例2と同様に非水電解
液二次電池を作製した。
活物質として用いた以外は、実施例2と同様に非水電解
液二次電池を作製した。
【0037】上記のように作製した実施例1〜2および
比較例1〜2の正極および負極についてはそれらの不可
逆容量比を調べ、電池については充放電を行って放電容
量を調べた。その結果を表1と表2に示す。それらの測
定方法は次の通りである。
比較例1〜2の正極および負極についてはそれらの不可
逆容量比を調べ、電池については充放電を行って放電容
量を調べた。その結果を表1と表2に示す。それらの測
定方法は次の通りである。
【0038】〈不可逆容量比〉実施例1〜2および比較
例1〜2の正極および負極について、対極を金属リチウ
ムにして、0.2Cで電圧1.8〜3.2Vの範囲で1
回充放電させ、1サイクル目の充電容量と放電容量との
差を求め、その不可逆容量を放電容量で割って、不可逆
容量比(1サイクル目の不可逆容量/充電容量)を求め
た。その結果を表1に示す。
例1〜2の正極および負極について、対極を金属リチウ
ムにして、0.2Cで電圧1.8〜3.2Vの範囲で1
回充放電させ、1サイクル目の充電容量と放電容量との
差を求め、その不可逆容量を放電容量で割って、不可逆
容量比(1サイクル目の不可逆容量/充電容量)を求め
た。その結果を表1に示す。
【0039】〈放電容量〉上記実施例1〜2および比較
例1〜2の電池について、0.2Cで電圧2.75V〜
4.1Vの範囲で充放電させ、初回の放電容量を調べ
た。その結果を表2に示す。
例1〜2の電池について、0.2Cで電圧2.75V〜
4.1Vの範囲で充放電させ、初回の放電容量を調べ
た。その結果を表2に示す。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】表2に示すように、実施例1〜2は、放電
容量が大きく、高容量であった。これは、表1に示すよ
うに、実施例1〜2では正極と負極の不可逆容量比が等
しく、正極の不可逆容量が負極の不可逆容量を補ったこ
とに基づくものと考えられる。
容量が大きく、高容量であった。これは、表1に示すよ
うに、実施例1〜2では正極と負極の不可逆容量比が等
しく、正極の不可逆容量が負極の不可逆容量を補ったこ
とに基づくものと考えられる。
【0043】これに対して、比較例1〜2では、表1に
示すように、負極の不可逆容量比が正極の不可逆容量比
より大きく、正極の不可逆容量が負極の不可逆容量を補
っていないので、表2に示すように、放電容量が小さく
なった。
示すように、負極の不可逆容量比が正極の不可逆容量比
より大きく、正極の不可逆容量が負極の不可逆容量を補
っていないので、表2に示すように、放電容量が小さく
なった。
【0044】この実施例1〜2では、表1に示すよう
に、正極の不可逆容量比が負極の不可逆容量比と等しか
ったが、これは予備試験してKやMgの添加量を変えて
不可逆容量を調整したからであり、実際の電池作製にあ
たっても、そのような予備試験を経ることが必要であ
る。
に、正極の不可逆容量比が負極の不可逆容量比と等しか
ったが、これは予備試験してKやMgの添加量を変えて
不可逆容量を調整したからであり、実際の電池作製にあ
たっても、そのような予備試験を経ることが必要であ
る。
【0045】本発明では、上記実施例からも明らかなよ
うに、負極に金属リチウム箔の張り付けなどを要するこ
となく、電池を製造できるので、生産性の低下が生じな
い。従って、本発明によれば、生産性を低下させること
なく、高容量の非水電解液二次電池を製造することがで
きる。
うに、負極に金属リチウム箔の張り付けなどを要するこ
となく、電池を製造できるので、生産性の低下が生じな
い。従って、本発明によれば、生産性を低下させること
なく、高容量の非水電解液二次電池を製造することがで
きる。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、生産
性を低下させることなく、高容量の非水電解液二次電池
を提供することができた。
性を低下させることなく、高容量の非水電解液二次電池
を提供することができた。
【図1】本発明の非水電解液二次電池の一例を模式的に
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
1 正極 2 負極 3 セパレータ 4 電解液
Claims (3)
- 【請求項1】 少なくとも正極、負極および非水系の電
解液を有し、上記正極および負極がシート状で、そのシ
ート状の正極とシート状の負極をセパレータを介して巻
回または積層して構成する非水電解液二次電池におい
て、負極活物質の少なくとも1種が炭素を除く周期律表
第14族元素の合金、酸化物または複合酸化物である場
合に、正極活物質として、一般式(I) Lix My Ni1-y Oz (I) (式中、x≧0、0<y≦0.5、1.5≦z≦3.
5、MはLi以外のアルカリ金属もしくはアルカリ土類
金属の少なくとも1種、またはそれらのうちの少なくと
も1種とNi以外の金属との組合せ)で示されるリチウ
ム複合金属酸化物を用いることを特徴とする非水電解液
二次電池。 - 【請求項2】 一般式(I)中のMが、K、Na、Mg
およびCaのうちのいずれか1種、またはそれらの複数
の組合せ、またはそれらとNi以外の金属との組合せで
ある請求項1記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項3】 負極が、上記負極活物質とともに、(0
02)の面間隔(d 002 )が3.5Å以下の黒鉛系炭素
材料を含有する請求項1記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10102697A JPH11297309A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10102697A JPH11297309A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 非水電解液二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297309A true JPH11297309A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14334459
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10102697A Pending JPH11297309A (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11297309A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012142157A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Sony Corp | リチウムイオン二次電池、正極活物質、正極、電動工具、電動車両および電力貯蔵システム |
| JP2012142156A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Sony Corp | リチウムイオン二次電池、正極活物質、正極、電動工具、電動車両および電力貯蔵システム |
| EP3016197A4 (en) * | 2014-06-26 | 2016-05-25 | Lg Chemical Ltd | LITHIUM SECONDARY BATTERY |
| CN115732762A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-03-03 | 中国科学技术大学 | 一种液态有机电解质和锂金属电池 |
-
1998
- 1998-04-14 JP JP10102697A patent/JPH11297309A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012142157A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Sony Corp | リチウムイオン二次電池、正極活物質、正極、電動工具、電動車両および電力貯蔵システム |
| JP2012142156A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Sony Corp | リチウムイオン二次電池、正極活物質、正極、電動工具、電動車両および電力貯蔵システム |
| EP3016197A4 (en) * | 2014-06-26 | 2016-05-25 | Lg Chemical Ltd | LITHIUM SECONDARY BATTERY |
| US10263248B2 (en) | 2014-06-26 | 2019-04-16 | Lg Chem, Ltd. | Lithium secondary battery |
| CN115732762A (zh) * | 2022-11-22 | 2023-03-03 | 中国科学技术大学 | 一种液态有机电解质和锂金属电池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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|
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|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070129 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070528 |