JPH113708A - リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池Info
- Publication number
- JPH113708A JPH113708A JP9152122A JP15212297A JPH113708A JP H113708 A JPH113708 A JP H113708A JP 9152122 A JP9152122 A JP 9152122A JP 15212297 A JP15212297 A JP 15212297A JP H113708 A JPH113708 A JP H113708A
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- JP
- Japan
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- secondary battery
- ion secondary
- lithium ion
- lithium
- positive electrode
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のリチウムイオン二次電池の特長を維持
しつつ、改善された高エネルギー密度を付与するリチウ
ムイオン二次電池の提供。 【解決手段】 リチウム塩を含む正極とリチウム合金あ
るいはリチウムを吸蔵する物質からなる負極を有し、両
極を微孔性プラスチックフィルム等のセパレータで分離
して構成されるリチウムイオン二次電池において、正極
活物質として７，７，８，８−テトラシアノキノジメタ
ン（ＴＣＮＱ）のリチウム塩を用いる。
しつつ、改善された高エネルギー密度を付与するリチウ
ムイオン二次電池の提供。 【解決手段】 リチウム塩を含む正極とリチウム合金あ
るいはリチウムを吸蔵する物質からなる負極を有し、両
極を微孔性プラスチックフィルム等のセパレータで分離
して構成されるリチウムイオン二次電池において、正極
活物質として７，７，８，８−テトラシアノキノジメタ
ン（ＴＣＮＱ）のリチウム塩を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池、特に改善された高エネルギー密度を有するリチ
ウムイオン二次電池に関する。
次電池、特に改善された高エネルギー密度を有するリチ
ウムイオン二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エレクトロニクスの発展ととも
に、電子機器、特に携帯機器が急速に小型化している。
また自動車排気ガスによる大気汚染を抑制するため、動
力源に二次電池を用いる電気自動車の開発が強く望まれ
ている。
に、電子機器、特に携帯機器が急速に小型化している。
また自動車排気ガスによる大気汚染を抑制するため、動
力源に二次電池を用いる電気自動車の開発が強く望まれ
ている。
【０００３】そこで、高エネルギー密度で長寿命という
特徴を有するリチウムイオン二次電池はこのような分野
に最適と考えられている。
特徴を有するリチウムイオン二次電池はこのような分野
に最適と考えられている。
【０００４】リチウムイオン二次電池の構造は、正極と
しては、一般にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2 ）が
最もよく用いられる。一方、負極にはウッド合金のよう
なリチウム合金や、グラファイトのように、原子状リチ
ウムを層間にたくわえる（インターカレート）物質が用
いられる。電解液としては、リチウムが水と直接反応す
るため、リチウム塩をエチレンカーボネイトのような有
機溶媒に溶かした有機電解液が使用される。また正極と
負極が直接接触しないようにするため、セパレータとし
て微多孔性ポリエチレン等のフィルムが用いられる。
しては、一般にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2 ）が
最もよく用いられる。一方、負極にはウッド合金のよう
なリチウム合金や、グラファイトのように、原子状リチ
ウムを層間にたくわえる（インターカレート）物質が用
いられる。電解液としては、リチウムが水と直接反応す
るため、リチウム塩をエチレンカーボネイトのような有
機溶媒に溶かした有機電解液が使用される。また正極と
負極が直接接触しないようにするため、セパレータとし
て微多孔性ポリエチレン等のフィルムが用いられる。
【０００５】リチウムイオン二次電池の特長としては、
出力電圧が高い（３〜４Ｖ）、重量エネルギー密
度、体積エネルギー密度が高い、出力エネルギー密度
が高い、自己放電率が小さい、サイクル特性がよ
い、メモリー効果がない、充電効率が高い、および
残存量表示が容易、等があげられる。
出力電圧が高い（３〜４Ｖ）、重量エネルギー密
度、体積エネルギー密度が高い、出力エネルギー密度
が高い、自己放電率が小さい、サイクル特性がよ
い、メモリー効果がない、充電効率が高い、および
残存量表示が容易、等があげられる。
【０００６】しかし、リチウムイオン二次電池は、正極
活物質として用いるＬｉＣｏＯ2 に含まれるコバルトの
資源が乏しいという欠点がある。そこで、これに代わる
正極活物質として、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2 Ｏ
4 ）等も検討されているが、これまでＬｉＣｏＯ2 を超
える性能は得られていない。
活物質として用いるＬｉＣｏＯ2 に含まれるコバルトの
資源が乏しいという欠点がある。そこで、これに代わる
正極活物質として、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2 Ｏ
4 ）等も検討されているが、これまでＬｉＣｏＯ2 を超
える性能は得られていない。
【０００７】また、電池のエネルギー密度を高めるため
には、比重の小さい材料を用いることが重要であり、リ
チウムイオン二次電池の負極については、炭素材料と結
着剤の混合物を有機溶剤でペースト状としたものを用い
ることによってこの目的がある程度達成された。しかし
正極材料については、活物質の結着剤であり、かつ導電
剤としてポリアセチレン等が試みられているが、十分な
性能が得られているとは言えない。
には、比重の小さい材料を用いることが重要であり、リ
チウムイオン二次電池の負極については、炭素材料と結
着剤の混合物を有機溶剤でペースト状としたものを用い
ることによってこの目的がある程度達成された。しかし
正極材料については、活物質の結着剤であり、かつ導電
剤としてポリアセチレン等が試みられているが、十分な
性能が得られているとは言えない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように、リチウム
イオン二次電池の課題は、エネルギー密度を高めるため
の新規な正極活物質を探索することにあるといえる。本
発明の目的は、自然界に豊富に存在する物質で構成さ
れ、かつエネルギーの高密度化が可能な正極活物質を用
いるリチウムイオン二次電池を提供することにある。
イオン二次電池の課題は、エネルギー密度を高めるため
の新規な正極活物質を探索することにあるといえる。本
発明の目的は、自然界に豊富に存在する物質で構成さ
れ、かつエネルギーの高密度化が可能な正極活物質を用
いるリチウムイオン二次電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の態様とし
て、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣ
ＮＱ）のリチウム塩を正極活物質として含むリチウムイ
オン二次電池用正極を提供する。
て、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣ
ＮＱ）のリチウム塩を正極活物質として含むリチウムイ
オン二次電池用正極を提供する。
【００１０】さらに、第二の態様として、第一の態様の
正極、リチウム合金あるいはリチウムを吸蔵する物質か
らなる負極、および両極を分離するセパレータを有する
リチウムイオン二次電池を提供する。
正極、リチウム合金あるいはリチウムを吸蔵する物質か
らなる負極、および両極を分離するセパレータを有する
リチウムイオン二次電池を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明者は、式（１）
【００１２】
【化１】
【００１３】で表されるＴＣＮＱとＬｉが安定なイオン
ラジカル塩Ｌｉ+ ＴＣＮＱ- を形成する（L. R．Melby
ら、J. Am. Chem. Soc．，Vol. 84, No.5，P.3374 (196
2) ）ことに着目した。本発明によるリチウムイオン電
池は、このＬｉ+ ＴＣＮＱ- を正極活物質として用い
る。正極および負極での電池反応は、正極では、反応式
（２）
ラジカル塩Ｌｉ+ ＴＣＮＱ- を形成する（L. R．Melby
ら、J. Am. Chem. Soc．，Vol. 84, No.5，P.3374 (196
2) ）ことに着目した。本発明によるリチウムイオン電
池は、このＬｉ+ ＴＣＮＱ- を正極活物質として用い
る。正極および負極での電池反応は、正極では、反応式
（２）
【００１４】
【化２】
【００１５】および負極では、反応式（３）
【００１６】
【化３】
【００１７】で示される。充電により、正極ではＬｉ+
ＴＣＮＱ- が酸化されてＴＣＮＱとなり、リチウムイオ
ンＬｉ+ と電子ｅ- を生成する。負極ではＬｉ+ が還元
されて、インターカレーションにより、リチウム原子Ｌ
ｉ0 がたくわえられる。放電反応は上記と逆であり、負
極のＬｉ0 はイオン化されて正極に移動し、Ｌｉ+ ＴＣ
ＮＱ- が再生される。
ＴＣＮＱ- が酸化されてＴＣＮＱとなり、リチウムイオ
ンＬｉ+ と電子ｅ- を生成する。負極ではＬｉ+ が還元
されて、インターカレーションにより、リチウム原子Ｌ
ｉ0 がたくわえられる。放電反応は上記と逆であり、負
極のＬｉ0 はイオン化されて正極に移動し、Ｌｉ+ ＴＣ
ＮＱ- が再生される。
【００１８】正極は、Ｌｉ+ ＴＣＮＱ- の粉末と導電剤
を混練してペレットに成形する。ここで、導電剤として
は、アセチレンブラック、ファーネスブラック等があげ
られ、アセチレンブラックが特に好ましい。また、人造
黒鉛等を加えてもよい。結着剤としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等があげられる。
を混練してペレットに成形する。ここで、導電剤として
は、アセチレンブラック、ファーネスブラック等があげ
られ、アセチレンブラックが特に好ましい。また、人造
黒鉛等を加えてもよい。結着剤としては、ポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等があげられる。
【００１９】負極としては、従来通り、ウッド合金のよ
うなリチウム合金、およびグラファイトのように原子状
リチウムを層間に蓄える物質が用いられる。
うなリチウム合金、およびグラファイトのように原子状
リチウムを層間に蓄える物質が用いられる。
【００２０】電解液としては、支持電解質のリチウム塩
を有機溶媒に溶かした有機電解液が使用される。有機溶
媒は、高誘電率でリチウムイオンとの適度な溶媒和能力
を持ち、イオンの移動を妨げない低粘度のものがよく、
エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、ジメ
チルカーボネイト、およびジエチルカーボネイト等があ
り、好ましくは、エチレンカーボネイトがあげられる。
を有機溶媒に溶かした有機電解液が使用される。有機溶
媒は、高誘電率でリチウムイオンとの適度な溶媒和能力
を持ち、イオンの移動を妨げない低粘度のものがよく、
エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、ジメ
チルカーボネイト、およびジエチルカーボネイト等があ
り、好ましくは、エチレンカーボネイトがあげられる。
【００２１】また、正極と負極の間に、正極と負極との
接触を防ぐセパレータが配設される。セパレータとして
は、外部短絡等によって電池の温度が急上昇した場合、
イオンの透過を妨げて発火や破裂等を防止するためにシ
ャットダウンセパレータが用いられ、微多孔性ポリエチ
レンフィルム等のフィルムが用いられる。
接触を防ぐセパレータが配設される。セパレータとして
は、外部短絡等によって電池の温度が急上昇した場合、
イオンの透過を妨げて発火や破裂等を防止するためにシ
ャットダウンセパレータが用いられ、微多孔性ポリエチ
レンフィルム等のフィルムが用いられる。
【００２２】以下、実施例に基づき本発明を詳細に説明
する。
する。
【００２３】
【実施例】図１は、本発明によるリチウムイオン電池の
一実施例を示す構成図である。本実施例における正極１
は、Ｌｉ+ ＴＣＮＱ- の粉末、導電剤としてのアセチレ
ンブラックおよび結着剤としてのＰＴＦＥを７０：２
５：５の重量比で混練し、ペレットに成形したものであ
る。２は負極であり、グラファイトをペレットに成形し
たものである。３はセパレータとしての微多孔性ポリエ
チレンフィルム、４はステンレススチール製のケースで
あり電極として機能する。電解液は１Ｍの塩素酸リチウ
ム（ＬｉＣｌＯ4 ）のプロピレンカーボネイト溶液をエ
チレンカーボネイトと１：１で混合してこれを正極１、
負極２、およびセパレータ３に含浸させた。
一実施例を示す構成図である。本実施例における正極１
は、Ｌｉ+ ＴＣＮＱ- の粉末、導電剤としてのアセチレ
ンブラックおよび結着剤としてのＰＴＦＥを７０：２
５：５の重量比で混練し、ペレットに成形したものであ
る。２は負極であり、グラファイトをペレットに成形し
たものである。３はセパレータとしての微多孔性ポリエ
チレンフィルム、４はステンレススチール製のケースで
あり電極として機能する。電解液は１Ｍの塩素酸リチウ
ム（ＬｉＣｌＯ4 ）のプロピレンカーボネイト溶液をエ
チレンカーボネイトと１：１で混合してこれを正極１、
負極２、およびセパレータ３に含浸させた。
【００２４】
【発明の効果】本発明によるリチウムイオン二次電池
は、有機材料であるＴＣＮＱを正極活物質に用いたこと
により、従来のリチウムイオン二次電池より軽量であ
り、高いエネルギー密度を付与することができる。
は、有機材料であるＴＣＮＱを正極活物質に用いたこと
により、従来のリチウムイオン二次電池より軽量であ
り、高いエネルギー密度を付与することができる。
【図１】図１は本発明によるリチウムイオン二次電池の
一実施例の構造図である。
一実施例の構造図である。
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ４ ケース
Claims (2)
- 【請求項１】 ７，７，８，８−テトラシアノキノジメ
タン（ＴＣＮＱ）のリチウム塩を正極活物質として含む
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極。 - 【請求項２】 請求項１に記載の正極、リチウム合金あ
るいはリチウムを吸蔵する物質からなる負極、および両
極を分離するセパレータを有することを特徴とするリチ
ウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9152122A JPH113708A (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9152122A JPH113708A (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH113708A true JPH113708A (ja) | 1999-01-06 |
Family
ID=15533550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9152122A Pending JPH113708A (ja) | 1997-06-10 | 1997-06-10 | リチウムイオン二次電池用正極およびリチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH113708A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013051302A1 (ja) * | 2011-10-05 | 2013-04-11 | 国立大学法人東北大学 | 二次電池 |
| JP2013089413A (ja) * | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Canon Inc | 二次電池用電極活物質及び二次電池 |
| JP2018530112A (ja) * | 2015-10-08 | 2018-10-11 | ナノテク インスツルメンツ インク | 超高エネルギー密度を有する電極およびアルカリ金属電池の連続製造方法 |
| CN118888677A (zh) * | 2024-08-26 | 2024-11-01 | 山东大学 | 一种薄膜电极材料及其制备方法和钠离子电池 |
-
1997
- 1997-06-10 JP JP9152122A patent/JPH113708A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013051302A1 (ja) * | 2011-10-05 | 2013-04-11 | 国立大学法人東北大学 | 二次電池 |
| US9583750B2 (en) | 2011-10-05 | 2017-02-28 | Tohoku University | Secondary battery |
| JP2013089413A (ja) * | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Canon Inc | 二次電池用電極活物質及び二次電池 |
| JP2018530112A (ja) * | 2015-10-08 | 2018-10-11 | ナノテク インスツルメンツ インク | 超高エネルギー密度を有する電極およびアルカリ金属電池の連続製造方法 |
| CN118888677A (zh) * | 2024-08-26 | 2024-11-01 | 山东大学 | 一种薄膜电极材料及其制备方法和钠离子电池 |
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