JPH117958A - 正極活物質の製造方法及び非水電解液二次電池 - Google Patents
正極活物質の製造方法及び非水電解液二次電池Info
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Abstract
に優れ、かつ高負荷放電に優れる正極活物質の製造方
法、及び非水電解液二次電池を提供する。 【解決手段】 コバルト塩とリチウム塩と水酸化アルミ
ニウムとを混合し、この混合物を焼成して、LixCo
(1-y)AlyO2(但し、0.05≦x≦1.10,0.
01≦y<0.10である。)で示される正極活物質を
得る。
Description
池に用いられて好適な正極活物質の製造方法、及び非水
電解液二次電池に関するものである。
の高性能化、小型化、ポータブル化が進み、これら電子
機器に使用される高エネルギー密度電池の要求が強まっ
てきた。このような状況下において、LiCoO2を正
極材料とし、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材
料を負極材料に用いたリチウムイオン二次電池が商品化
され、カムコーダ、携帯電話、及びノート型パソコン等
の各種携帯用電子機器に採用されている。
る特性改善のために、LiCoO2の改良が進められて
いる。
を発揮するために、特開平4−253162号公報にお
いては、LiCoO2の一部をPb,Bi,Bの中から
少なくとも1種の元素で置換したものを正極活物質とし
て用いることが提案されている。ここでは、炭酸リチウ
ムと炭酸コバルトと、二酸化鉛又は酸化ビスマス又は酸
化ホウ素とをボールミルで粉砕混合したものを空気中で
焼成することにより目標とする正極活物質を得ている。
また、特公平4−24831号公報、特開平7−176
302号公報、特開平7−176303号公報において
は、AxMyNzO2(但し、Aはアルカリ金属から選ばれ
た少なくとも1種であり、Mは遷移金属であり、NはA
l、In、Snから選ばれた少なくとも1種を表し、
x,y,zは、0.05≦x≦1.10,0.85≦y
≦1.00,0.001≦z≦0.10である。)で示
される複合酸化物を用いることが提案されており、その
実施例として、Li1.03Co0.95Sn0.042O2,Li
1.01Co0.95In0.04O2,Li1.02Co0.96In0.04
O2等が挙げられている。ここでは、炭酸リチウムと酸
化コバルトと酸化第二スズ又は酸化インジウム又は酸化
アルミニウムとを混合し空気中で焼成することにより目
標とする正極活物質を得ている。
リチウムイオン二次電池が、常温環境下のみならず低温
から高温までの各種環境下で使用される電子機器に採用
されることが多くなっている。特に最近採用が増えてい
るノート型パソコンにおいては、中央演算装置の高速化
に伴いパソコン内部温度が高くなり、内蔵されたリチウ
ムイオン二次電池が高温環境下で長時間使用されるた
め、高温環境下での電池特性が重要となっている。
ムコバルト酸化物を正極活物質に用いたリチウムイオン
二次電池は、深い充放電では優れたサイクル特性を示す
ものの、高温環境下で使用されたり保存された場合にお
いては比較的電池容量を損ないやすいということがわか
ってきた。
ウムコバルト酸化物は、一般的に層状構造を維持しつつ
コバルトを他の元素に置換し均一に固溶させることが難
しく、出発原材料の選定及びその出発原材料の混合状態
等により、活物質の性能が大きく変わることがわかっ
た。
境下で使用又は保存した時にも容量の劣化が少なく、高
負荷特性に優れた正極活物質の製造方法及び非水電解液
二次電池を提供することを目的とするものである。
の製造方法は、上述した目的を達成するために、コバル
ト塩とリチウム塩と水酸化アルミニウムとを混合し、こ
の混合物を焼成して、LixCo(1-y)AlyO2(但し、
0.05≦x≦1.10,0.01≦y<0.10であ
る。)で示されるリチウム複合酸化物を得ることを特徴
とするものである。
AlyO2(但し、0.05≦x≦1.10,0.01≦
y<0.10である。)で示される正極活物質が、アル
ミニウム源として水酸化アルミニウムを用いてなること
から、アルミニウム源に酸化アルミニウムを用いた時に
比べ、正極活物質の結晶安定性が改善され、高温環境下
においても高容量が維持され、かつ高負荷特性に優れた
ものとなる。
解液二次電池を構成した場合、高容量を有し、高温時に
おける容量劣化が抑制され、高負荷特性に優れたものと
なる。
池は、一般式LixCo(1-y)AlyO2(但し、0.05
≦x≦1.10,0.01≦y<0.10である。)で
示されるリチウム複合酸化物を正極活物質とする正極
と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な難黒鉛化炭素材
料からなる負極と、非水電解液とを備え、60℃の環境
下で200サイクル繰り返したときの放電容量を初期容
量で除した時の比率が80%以上となることを特徴とす
るものである。
バルト塩とリチウム塩と水酸化アルミニウムとを混合
し、この混合物を焼成して、LixCo(1-y)AlyO
2(但し、0.05≦x≦1.10,0.01≦y<
0.10である。)で示されるリチウム複合酸化物を得
ることを特徴とするものである。
する結晶構造であるが、アルミニウムが固溶していない
場合には、充電された状態すなわち正極活物質からリチ
ウムが脱ドープされた状態において、結晶自身が不安定
になる。そのため、LiCoO2は、その状態が繰り返
されたり(充放電サイクル時)、充電状態で熱的なスト
レスが与えられると(高温保存時)結晶構造が崩れ、リ
チウムのドープ・脱ドープが正常に行われなくなり、正
極活物質としての性能が損なわれる。
溶したリチウム複合酸化物(LixCo(1-y)AlyO2)
は、常温環境下ではもとより、高温環境下リチウムのド
ープ・脱ドープがなされた場合でも正極活物質としての
性能が安定に維持される。これは、アルミニウムが固溶
していることにより、充電時の六方晶系の結晶構造が安
定化し、高温環境下においてもその結晶構造が保持され
るためである。
化物(LiAlO2)の結晶構造は、3種類存在し、L
iCoO2と同様の結晶構造をもつものはα−LiAl
O2である。したがって、このα−LiAlO2を生成し
やすいAl(OH)3からの合成が望ましい。Al(O
H)3からLixCo(1-y)AlyO2を合成することによ
り、Al2O3を用いて合成されたものよりも結晶構造の
安定性を向上させることができる。
水酸化アルミニウムを用いることにより、合成されるリ
チウム複合酸化物の高温時の結晶安定性が改善される。
その結果、このリチウム複合酸化物を正極活物質とし、
リチウムをドープ・脱ドープ可能な材料を負極活物質と
して非水電解液二次電池を構成した場合、高温環境下に
おいても、高容量が維持され、かつ良好な高負荷特性が
得られる。
るAlの比率yは、0.01≦y<0.10である。A
lの比率yが0.01未満の場合には、上述した高温環
境下における容量維持率の改善効果が小さく、0.1以
上の場合には、電池容量がかえって低下するため好まし
くない。
水酸化アルミニウムには、粒径が10μm以下であるも
のを用いることが好ましい。粒径が10μmを越える
と、結晶安定性が低下し、高温環境下における容量維持
率が低下する。これは、正極活物質の合成反応が固相反
応で進むことから、大きな粒径の水酸化アルミニウムを
用いると、均質なLixCo(1-y)AlyO2の合成が難し
くなるためと考えられる。
ルミニウムとの混合体に対する焼成温度は、酸素存在雰
囲気下において、700〜1100℃の温度範囲が好ま
しい。焼成温度が1100℃を越えると、リチウム複合
酸化物自体が分解してしまうため、好ましくない。
アルミニウムを用いて製造される(LixCo(1-y)Al
yO2(但し、0.05≦x≦1.10,0.01≦y<
0.10である。)で示されるリチウム複合酸化物は、
結晶安定性に優れ、高温環境下における結晶劣化も小さ
い正極活物質となる。
複合酸化物は、電子導電性が低いため、活物質の粒子径
が大きくなりすぎると、電子導電性の低下により負荷特
性が低下し、高負荷側での放電容量が低下してしまう。
したがって、正極活物質、すなわち得られたリチウム複
合酸化物の粒径は、1〜50μmとすることが好まし
い。
を正極活物質とし、適当な負極活物質とを組み合わせて
電池を構成した場合には、高容量を有し、高温時におい
ても高容量が維持され、高負荷放電特性にも優れたもの
となる。
されるものではなく、リチウム金属或いはリチウムをド
ープ・脱ドープ可能なものであればよく、リチウムとア
ルミニウム、鉛、インジウム等とのリチウム合金や、リ
チウムをドープ・脱ドープ可能な他の炭素材料、或いは
ポリアセチレン、ポリピロール等のポリマーが好適に用
いられる。
に限定するものではないが、熱分解炭素類、コークス類
(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス
等)、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成
体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成
したもの)、炭素繊維、活性炭等が使用可能である。
放電能力が大きい、サイクル特性に優れる等の理由から
好適に用いられる。このなかでも、(002)面の面間
隔が0.370nm以上、真密度が1.70g/cm3
未満であり、かつ空気気流中における示差熱分析で70
0℃以上に発熱ピークを有しない炭素質材料が用いられ
る。
機材料を焼成等の手法により炭素化して得られる炭素質
材料が挙げられ、炭素化の出発原料としては、フルフリ
ルアルコール或いはフルフラールのホモポリマー、コポ
リマーよりなるフラン樹脂が好適である。具体的には、
フルフラール+フェノール、フルフリルアルコール+ジ
メチロール尿素、フルフリルアルコール、フルフリルア
ルコール+ホルムアルデヒド、フルフリルアルコール+
フルフラール、フルフラール+ケトン類等によりなる重
合体が好ましく用いられる。
〜0.8の石油ピッチを用い、これに酸素を含む官能基
を導入し、いわゆる酸素架橋を施して酸素含有量10〜
20重量%の前駆体とした後、焼成して得られる炭素質
材料も好適である。
を炭素化する際にリン化合物、あるいはホウ素化合物を
添加することにより、リチウムに対するドープ量を大き
なものとした炭素質材料も使用可能である。
性を得るために、真比重が2.10g/cm3以上であ
ることが必要であり、2.18g/cm3以上であるも
のが好適に用いられる。このような真比重を得るために
は、X線回折法で得られる面間隔が0.335nm以
上、0.34nm以下であることが必要であり、0.3
35nm以上、0.337nm以下であることがより好
ましい。c軸方向の結晶厚みは、16.0nm以上であ
ることが好ましく、24.0nm以上であることがより
好ましい。
とができるが、アルミニウム源に水酸化アルミニウムを
用いたリチウム複合酸化物を正極活物質とし、リチウム
をドープ・脱ドープ可能な難黒鉛炭素材料を負極として
非水電解液二次電池を構成した場合には、60℃の環境
下で200サイクル繰り返したときの放電容量を初期容
量で除した時の比率が80%以上となる非水電解液二次
電池を得ることができる。
1Aの条件で2.5時間充電した後、放電電流250m
A、終止電圧2.50Vの条件で放電を行うといった充
放電サイクルを1サイクルとし、初期容量は、この2サ
イクル目の放電容量を示す。
ミニウム源に水酸化アルミニウムを用いたリチウム複合
酸化物を正極活物質としてなることから、高温環境下に
おいても、正極活物質の結晶構造が維持され、サイクル
特性及び高負荷放電に優れるものとなる。
は、1〜50μmであることが好ましい。正極活物質の
粒径が大きくなりすぎると、電子導電性の低下により負
荷特性が低下し、高負荷側での放電容量が減少する。
構成する他の構成要素、例えば、非水電解液、セパレー
タ等には、以下のようなものを用いることができる。
解質とし、これを有機溶媒に溶解させた電解液が用いら
れる。有機溶媒としては、特に限定するものではない
が、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、
1,2−ジメトキシエタン、γ−ブチロラクトン、ジエ
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、1,3−ジオキソラン、スルホラン、
アセトニトリル、ジメチルカーボネート、ジエチルカー
ボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカー
ボネート、メチルプロピルカーボネート等の単独若しく
は2種類以上の混合溶媒が用いられる。
はないが、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等が挙げら
れる。特に、合成樹脂微多孔膜が好適に用いられるが、
その中でもポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、膜強
度、膜抵抗等の面で好適に用いられる。具体的には、ポ
リエチレン及びポリプロピレン製微多孔膜、またはこれ
らを複合した微多孔膜が用いられる。
るものではないが、箔状、或いはメッシュ、エキスパン
ドメタル等の網状のものが用いられる。正極集電体に用
いられる材質としては、例えば、アルミニウム、ステン
レス、ニッケル等を用いることが好ましい。厚さとして
は、10〜50μmのものが好適に用いられる。負極集
電体に用いられる材質としては、例えば、銅、ステンレ
ス、ニッケル等を用いることが好ましい。厚さとして
は、5〜30μmのものが好適に用いられる。
二次電池を得るためには、過充電等の異常時に電池内圧
上昇により作動して電流を遮断させる安全弁等の手段を
備えたものであることが望ましい。
いて説明するが、本発明は本実施例により何ら限定され
るものではなく、その主旨を変更しない範囲おいて適宜
変更して実施することが可能である。
作製した。
径が5μmの水酸化アルミニウムとをモル比でLi/C
o/Al=1.01/0.97/0.03となるように
ボールミルで混合し、空気中で600℃・1時間仮焼し
た後、さらに900℃・10時間焼成することにより、
正極活物質を合成した。この正極活物質を粉砕・分級す
ることにより、平均粒径5.1μmの正極活物質を得
た。平均粒径は、レーザ回折式粒度分布測定装置(堀場
製作所製;LA−500)で測定した。ここでいう平均
粒径とは、体積平均径のメジアン径を意味する。
としてグラファイトを6重量%、結着剤としてポリフッ
化ビニリデンを3重量%を混合して正極合剤を調製し、
N−メチル−2ピロリドンに分散させて正極合剤スラリ
ーとした。そして、この正極合剤スラリーを、正極集電
体10となるアルミニウム箔に塗布し、乾燥後、ローラ
プレス機で圧縮成型することで帯状の正極1を作製し
た。
を含む官能基を10〜20%導入(酸素架橋)した後、
不活性ガス中、温度1000℃で焼成し、負極活物質を
得た。この得られた負極活物質は、ガラス状炭素材料に
近い難黒鉛化炭素材料である。この炭素質材料を90重
量%、結着剤としてポリフッ化ビニリデン10重量%を
混合して負極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリド
ンに分散させて負極合剤スラリーとした。そして、この
負極合剤スラリーを負極集電体11となる銅箔の両面に
塗布、乾燥後、ロールプレス機で圧縮成型することで帯
状の負極2を得た。
を厚さ25μmの微多孔性ポリプロピレンフィルムから
なるセパレータ3を介して、順に積層し多数回巻回する
ことで渦巻式電極体を作製した。なお、この渦巻式電極
体では、負極2が正極1よりも幅、長さともに大となる
ような寸法とした。
ニッケルメッキを施した鉄製の電池缶5に収納し、渦巻
式電極体の上下両面に絶縁板4を配置した。そして、正
極1及び負極2の集電を行うために、アルミニウムリー
ド12を正極集電体10から導出し、電池蓋7とPTC
素子9を介して接続された安全弁装置8に溶接し、ニッ
ケルリード13を負極集電体11から導出して電池缶5
に溶接した。そして、電池缶5の中にプロピレンカーボ
ネート50容量%、ジエチルカーボネート50容量%の
混合溶媒にLiPF6を1モル溶解させた電解液を注入
した。次いで、アスファルトを塗布した封口ガスケット
6を介して電池蓋7と電池缶5とをかしめることで電池
蓋7を固定し、図1に示した直径18mm、高さ65m
mの筒型電池を作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.98/0.02になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径4.8μmの正極活物質を得た。
と同様の方法で筒型電池を作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.99/0.01になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径4.7μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.93/0.07になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径5.0μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.90/0.10になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径4.6μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
=1.01/1.00になるようにボールミルで混合
し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さらに90
0℃・10時間焼成することにより、正極活物質を合成
した。この正極活物質を粉砕・混合することにより、粒
径4.9μmの正極活物質を得た。以下、この正極活物
質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を作製し
た。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.995/0.005になるようにボール
ミルで混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、
さらに900℃・10時間焼成することにより、正極活
物質を合成した。この正極活物質を粉砕・混合すること
により、粒径4.8μmの正極活物質を得た。以下、こ
の正極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電
池を作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.88/0.12になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径4.9μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=1.
01/0.97/0.03になるようにボールミルで混
合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さらに9
00℃・10時間焼成することにより、正極活物質を合
成した。この正極活物質を粉砕・混合することにより、
粒径4.8μmの正極活物質を得た。以下、この正極活
物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を作製
した。
例の筒型電池について、初期容量と、高温環境下での容
量維持率を測定した。また、高負荷放電を行った時の放
電容量を測定した。
充電電流1Aの条件で2.5時間充電した後、放電電流
250mA、終止電圧2.50Vの条件で放電を行うと
いった充放電サイクルを2サイクル繰り返したときの2
サイクル目の放電容量を示す。高温環境下における容量
維持率は、初期容量の調査を終わった電池を60℃の環
境下でさらに200サイクル繰り返したときの放電容量
を測定し、200サイクル目の放電容量を初期容量で除
した時の比率である。
を終えた電池に対して、充電電圧4.20V、充電電流
1Aの条件で2.5時間充電した後、放電電流1.5
A、終止電圧2.50Vの条件で放電を行った時の放電
容量である。
いて合成した実施例1の筒型電池は、Alを固溶させて
いないリチウム複合酸化物を用いた比較例1の筒型電池
に比べて、初期容量は同じであるものの、高温環境下で
の容量維持率が改善されている。また、実施例1の筒型
電池は、酸化アルミニウムを用いる従来の方法によりリ
チウム複合酸化物を合成した比較例4の筒型電池に比べ
て初期容量は同じであるものの、高温環境下における容
量維持率、1.5A放電容量が改善されている。このこ
とから、水酸化アルミニウムを原材料としてリチウム複
合酸化物を合成することにより、合成した正極活物質の
高温時の結晶安定性が改善され、87%と高い放電容量
維持率を示す電池を得られることがわかる。
池の初期容量及び高温環境下における容量維持率を比べ
ると、Alの比率yが0.01≦y<0.10の領域で
容量維持率が80%以上と優れた値を示すことがわか
る。これに対して、Alの比率が0.01未満になる
と、高温環境下における容量維持率の改善効果が小さ
く、Alの比率が0.1以上になると、初期容量が13
00mAhを下回る。したがって、初期容量を維持しつ
つ、高温環境下における容量の劣化を抑制するために
は、Alの比率yが0.01≦y<0.10の間にある
ことが必要である。
lの組成比を0.97/0.03に固定して、原材料と
して用いる水酸化アルミニウムの粒径を検討する。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径4.9μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径4.8μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径5.2μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
の水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径4.8μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
の水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径5.0μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
池について、実施例1と同様に初期容量と、高温環境下
での容量維持率を測定した。その結果を表2に示す。
ムの粒径が大きくなるほど、高温環境下における容量維
持率が低下する傾向を示し、粒径が10μmを越えると
その容量維持率が80%よりも低下していることがわか
る。したがって、高温環境下においても優れた容量維持
率を得るためには、水酸化アルミニウムの粒径を10μ
m以下にすることが好ましい。
Alの組成比を0.97/0.03に固定して、活物質
として用いるリチウム複合酸化物の粒径を検討する。な
お、比較の対象として、実験例13では、アルミニウム
を固溶させず、粒径を68.8μmとするリチウム複合
酸化物を用いた。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径0.6μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径1.0μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径3.2μmの正極活物質を得た。以下、この正
極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池を
作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径10.9μmの正極活物質を得た。以下、この
正極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池
を作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径29.5μmの正極活物質を得た。以下、この
正極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池
を作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径49.7μmの正極活物質を得た。以下、この
正極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池
を作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co/Al=
1.01/0.97/0.03になるようにボールミル
で混合し、空気中で600℃・1時間仮焼した後、さら
に900℃・10時間焼成することにより、正極活物質
を合成した。この正極活物質を粉砕・混合することによ
り、粒径71.3μmの正極活物質を得た。以下、この
正極活物質を用いて、実施例1と同様の方法で筒型電池
を作製した。
水酸化アルミニウムとをモル比でLi/Co=1.01
/1.00になるようにボールミルで混合し、空気中で
600℃・1時間仮焼した後、さらに900℃・10時
間焼成することにより、正極活物質を合成した。この正
極活物質を粉砕・混合することにより、粒径68.8μ
mの正極活物質を得た。以下、この正極活物質を用い
て、実施例1と同様の方法で筒型電池を作製した。
池について、実施例1と同様に初期容量、高温環境下で
の容量維持率、高負荷放電における放電容量を測定し
た。その結果を表3に示す。
リチウム複合酸化物を正極活物質とした実験例8〜実験
例12の電池は、いずれの平均粒径においても、実験例
13の電池と比較して、高温環境下での容量維持率が改
善されている。但し、正極活物質の平均粒径が1.0μ
m未満よりも小さくなると、電極の体積密度の低下によ
り、正極活物質の充填量が減少し、初期容量が1300
mAhを下回る結果となる。また、正極活物質の平均粒
径が50μmを越えると、初期容量はあまり変わらない
ものの、負荷特性の低下により1.5A放電容量が11
50mAhよりも低い値を示した。アルミニウムが固溶
していないリチウム複合酸化物を正極活物質とした実験
例13では、平均粒子径が50μmを越えても、1.5
A放電容量が実施例1(平均粒子径5μm)とほぼ同程
度であることから、アルミニウムを固溶させた正極活物
質の平均粒子径は、1〜50μmが好ましいことがわか
る。
いるリチウム塩として炭酸リチウムを用いたが、他の水
酸化リチウム、硝酸リチウム等のリチウム塩について
も、同様の結果を得ることができる。さらに、本実施例
では、合成に用いるコバルト塩として酸化コバルトを用
いたが、他の水酸化コバルト、炭酸コバルト、硝酸コバ
ルト塩についても同様の結果を得ることができる。
円筒型電池に適用した場合について説明したが、その形
状は特に限定されるものではなく、本発明は、角型、楕
円型、コイン型、ボタン型、ペーパー型電池等の様々な
形状の非水電解液二次電池に適用可能である。
明によれば、リチウム複合酸化物を得るに際して、アル
ミニウム源として水酸化アルミニウムを用いてなること
から、高容量を有し、高温環境下でのサイクル特性に優
れ、かつ高負荷放電に優れる正極活物質及び非水電解液
二次電池を得ることができる。
である。
電池缶、6 封口ガスケット、7 電池蓋、8 安全
弁装置、9 PTC素子、10 正極集電体、11 負
極集電体、12 正極リード、13 負極リード
Claims (5)
- 【請求項1】 コバルト塩とリチウム塩と水酸化アルミ
ニウムとを混合し、この混合物を焼成して、LixCo
(1-y)AlyO2(但し、0.05≦x≦1.10,0.
01≦y<0.10である。)で示されるリチウム複合
酸化物を得ることを特徴とする正極活物質の製造方法。 - 【請求項2】 上記水酸化アルミニウムの粒径が10μ
m以下であることを特徴とする請求項1記載の正極活物
質の製造方法。 - 【請求項3】 上記リチウム複合酸化物の粒径が1〜5
0μmであることを特徴とする請求項1記載の正極活物
質の製造方法。 - 【請求項4】 一般式LixCo(1-y)AlyO2(但し、
0.05≦x≦1.10,0.01≦y<0.10であ
る。)で示されるリチウム複合酸化物を活物質する正極
と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な難黒鉛化炭素材
料からなる負極と、非水電解液とを備え、60℃の環境
下で200サイクル繰り返したときの放電容量を初期容
量で除した時の比率が80%以上であることを特徴とす
る非水電解液二次電池。 - 【請求項5】 上記リチウム複合酸化物の粒径が1〜5
0μmであることを特徴とする請求項4記載の非水電解
液二次電池。
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