JP4055241B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非水電解質二次電池に関するものであり、特にその電池特性改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、民生用電子機器のポータブル化、コードレス化が急激に進んでいる。従来、これら電子機器の駆動用電源としての役割を、ニッケル−カドミウム電池あるいは密閉型小型鉛蓄電池が担っているが、ポータブル化、コードレス化が進展し、定着するにしたがい、駆動用電源となる二次電池の高エネルギー密度化、小型軽量化の要望が強くなっている。
【0003】
このような状況から、高い充放電電圧を示すリチウム遷移金属複合酸化物例えばLiCoO2(例えば特開昭55−136131公報)や、さらに高容量を目指したLiNiO2(例えば米国特許第4302518号)、複数の金属元素とリチウムの複合酸化物(例えばLiyNixCo1-xO2:特開昭63−299056号公報、LixMyNzO2(但し、MはFe、Co、Niの中から選ばれた少なくとも一種で、NはTi、V、Cr、Mnの中から選ばれた少なくとも一種):特開平3−267053号公報)を正極活物質に用い、リチウムイオンの挿入、離脱を利用した非水電解質二次電池が提案されている。
【0004】
特にLiNiO2は原料であるNiの供給量が安定しており、安価でしかも高容量が期待されるため活発に研究開発が行われている。
【0005】
また、このような非水電解質二次電池の負極活物質としてはリチウムイオンを吸蔵、放出し、充放電効率(放出容量/吸蔵容量×100(%))が80%以上の高い値を示す黒鉛のような炭素質材料、スズ化合物、窒化物、珪化物、合金などが用いられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これまで報告されている正極活物質(特にLiNixM1-xO2(MはCo、Mn、Cr、Fe、V、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種類であり、x:1≧x≧0.5)では、通常電池として使用される電位領域(Liに対して4.3V〜2V)において1回目の充電(リチウムの離脱反応)と、放電(リチウムの挿入反応)の間に大きな充放電容量差があることが知られている(例えばA.Rougier et al.Solid State Ionics 90,83(1996).)。このような正極材料と同じ理論容量の黒鉛系炭素材料を負極に用いた電池の初充電および初放電時の正極および負極の電位挙動を図1に模式的に示す。
【0007】
図1において、(A−B)は正極の初充電電気量、(B−C)は正極の初放電容量および(C−A)は正極の不可逆容量である。
【0008】
(A’−B’)は負極の初充電電気量で正極の(A−B)と同じ電気量である。(B’−C’)は負極の初放電可能容量で、(C’−A’)は負極の不可逆容量である。負極の初放電可能容量(B’−C’)は、正極の初放電容量(B−C)より、(C’−D)相当だけ容量が大きいので、電池の初放電容量は正極の初放電容量(B−C)によって規制される。初放電以降の充放電サイクルは、正極は(B−C)間を、負極は(B−C)と同じ容量の(B’−D)間を可逆的に反応が推移することになる。従って、負極の(C’−D)相当容量のリチウムが電池の充放電反応に寄与できない「死にリチウム」として負極内に残存し、充放電反応に関与せずに、電池の容量向上に寄与することは不可能である。
【0009】
そこで、初充電後の正負極の初放電容量が同じになるように、正極の充填量を増やして正負極の理論容量を調整した場合、正負極の不可逆容量の(C−A)と(C’−A’)との差の負極の「死にリチウム」相当の(C’−D)分が負極を過充電することになる。
【0010】
しかし、負極活物質の可逆な充電容量には限界があり、例えば黒鉛を負極活物質に用いた場合C6Liに相当する372mAh/gが限界となる。
【0011】
また、黒鉛以外の材料においても限界量を超えて充電をしようとすると負極板表面に金属リチウムとして析出し、電池の安全性を著しく損なうこととなる。
【0012】
また、負極表面上に金属状リチウムが析出した場合、析出したリチウムが電解液と反応することによって不活性化し、充放電効率を低下させ、サイクル寿命特性が低下する。
【0013】
従って、このような正負極の容量設定は不適切といわざるを得ない。
リチウムイオン二次電池の高容量を図るには、可及的に初充放電効率が高く充放電による可逆容量部分が大きい正負極材料を選ぶことである。そして正極および負極の不可逆容量部分や「死にリチウム」を可及的に小さくするとともに、負極が不必要に過充電されて金属リチウムが析出しないように配慮されなければならない。
【0014】
しかしながら、負極の初充放電効率に比べ、正極のそれが大きい場合、上述した条件で、電池を設計構成することは難しい。
【0015】
本発明は、電池設計の正負極の理論容量の調整および適切な負極添加剤を種々検討し、従来の課題を具体的に解消して高容量化技術を達成したものである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明者らが、十分検討を重ねた結果、負極活物質である主要材料に、充電することにより金属まで電気化学的に還元されるその金属の酸化物を添加した混合物を用いて構成した非水電解質二次電池とすることにより、充放電反応に関与し得ない「死にリチウム」を残存させず、かつ負極が徒に過充電されないように電池を設計構成することに成功したものである。このような構成により、サイクル寿命が優れた高容量の非水電解質二次電池を提供することが可能になる。
【0017】
具体的に本発明は、還元反応により金属まで電気化学的に還元されるその金属の酸化物を添加するものである。
【0018】
添加する化合物としては、正極と負極の間の電位領域で、還元反応によりリチウムイオンと反応するAg2O、PbO、NiO、Ni2O3 、TiO2、Bi2O3、Sb2O3、Cr2O3、SeO2、TeO2、MnO 2 のいずれかまたは混合物を添加するものである。
【0019】
図2は、本発明による非水電解質二次電池の初充電および初放電における正、負両電極の電位挙動を示す模式図である。
【0020】
図2において(A−B)は正極の初充電電気量、(B−C)は正極の初放電容量および(C−A)は正極の不可逆容量である。
【0021】
(A’−B’)は負極の初充電電気量で正極の(A−B)と同じ電気量である。負極の初充電は、まず負極の主要材料である炭素材料に添加した金属酸化物が電気化学的に還元され(A’−C’)分が充電され終わってから主要材料の炭素材料にリチウムイオンが吸蔵されて充電される。
【0022】
炭素材料の初充電電気量が(B’−C’)に相当する。負極の初放電容量(B’−D)で、正極の(B−C)と同じ容量である。
【0023】
これら正極および負極の初放電容量がそれぞれの可逆容量ということになる。なお、(C’−D)は負極の炭素材料自体の不可逆容量である。
【0024】
図2から十分理解されるように、本発明において、負極の主要材料である炭素材料に添加される金属酸化物量は正極の不可逆容量(C−A)から負極の主要材料である炭素材料の不可逆容量を除した容量に相当する値(A’−C’)が適用される。
【0025】
負極に添加され、充電により電気化学的に還元され、不可逆的に金属を生成する金属酸化物は、黒鉛粉末等の炭素材料より、通常真比重に限らず嵩比重が高いので、負極に添加されても体積の増加は無視できる程度である。
【0026】
以上のように、充電特に初充電することにより電気化学的に還元され、不可逆的に金属を生成する金属酸化物を負極に添加することにより、正極および負極の可逆容量が最大限活用されて高容量化を可能にすると同時に負極が第2サイクル以降の充放電において不必要に過充電されることが実質的に抑制されるので、サイクル寿命を劣化されることもなくなる。
【0027】
前記化合物の添加量は、正極の不可逆容量を消費する分だけ添加すればよく、通常、負極合剤の総量に対して0.2重量%〜20重量%の範囲とする。
【0028】
本発明は、正極材料として、初充放電効率が75〜95%の範囲でしかないリチウム含有ニッケル酸化物をベースとするリチウム含有金属酸化物を用いる場合により効果を発揮し得るものである。
【0029】
また、正極活物質はリチウム含有金属化合物であれば、LiCoO2や、LiNiO2、LiMn2O4などリチウムイオンを放出し、吸蔵リチウム含有化合物であれば構わないが、1サイクル目の充放電効率(吸蔵量/放出量×100(%))が75〜95%の範囲である場合に特に大きい効果が得られる。
【0030】
この中でも、正極活物質としてLiNixM1-xO2(MはCo、Mn、Cr、Fe、V、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種類であり、x:1≧x≧0.5)で示されるリチウム含有ニッケル酸化物である場合に特に1サイクル目の充放電効率(吸蔵量/放出量×100(%))が小さいため好ましい。
【0031】
前記正極活物質は高温で合成した場合に1サイクル目の充放電効率(吸蔵量/放出量×100(%))が75%以下と極端に小さくなり、活物質としての放電特性が悪くなるため、750℃〜900℃の温度範囲で合成されたものである場合に最も効果的である。
【0032】
このような負極への添加剤は、主に金属リチウムを負極としたリチウム一次電池用正極活物質として知られている酸化物が好ましい(報告例として例えば小槻
勉、竹原善一郎、吉沢四郎,電気化学,46,411(1978).)。
【0033】
これらの化合物は例えばNiOであれば(化1)で示されるように還元反応によって金属ニッケルが生成する。
【0034】
【化1】
【0035】
(化1)の反応で生成したNiは、負極活物質の充放電される電位領域では化学的かつ電気化学的に安定で、負極が放電される場合、酸化されることはなく不可逆性で金属状態を保つ。このように金属酸化物が初充電時に金属を生成することにより、負極極板中の導電性を著しく向上させるため、負極の内部抵抗、分極を低減でき、高容量化が実現できる。
【0036】
また、還元生成物はいわゆるリチウムとの化合物を作らないため、(化1)の反応は不可逆反応であり、リチウム放出反応は起こらない。
【0037】
本発明におけるAg2O、PbO、Ni2O 3 、TiO2、Bi2O3、Sb2O3、Cr2O3、SeO2、TeO2、MnO 2 においてもいずれも同様に不可逆反応が進行し同様の効果が得られることを確認した。
【0038】
このように炭素質材料中に添加剤としてリチウムイオンを吸蔵もしくは含有しえる化合物を添加する例が報告されているが、(例えばFeO、FeO2、Fe2O3、SnO、SnO2、MoO2、V2O5、Bi2Sn3O9、WO2、WO3、Nb2O5:特開平7−192723号公報、リチウムを含有しうる金属酸化物、硫化物、水酸化物、セレン化物、実施例ではリチウムを含有(または結合)したCu、Fe、Mo、Ti、V、Nb、Mn、Co、Ni等の酸化物でリチウム塩と混合した後、熱処理して得られる化合物でLiCuO3、LiFeO2、LiMoO3、LiTiO2、LiVO2、LiNbO2、Li2MnO4、LiCoO2、LiNiO2:特開平8−213053、リチウムを吸蔵・放出できる遷移金属酸化物でLipNiqV1-qOr,p=0.4〜3,q=0〜1,r=1.2〜5.5:特開平6−44972号公報)、これらのリチウムイオンを吸蔵もしくは含有しえる化合物を負極に添加した報告例はいずれも放電末期、もしくは過放電時の負極電位の上昇による銅芯材の溶解などを防止し、負極安定性向上を図るために添加されており、いずれも可逆性が要求されるものである。
【0039】
本発明のように、初充電する事によって金属まで電気化学的に且つ不可逆的に還元される金属酸化物とは目的、効果とも全く相違するものである。また、これらのリチウムイオンを吸蔵もしくは含有しえる化合物後の初充電後の状態はリチウム含有化合物であるため本発明のような導電性向上の効果が得られない。
【0040】
【発明の実施の形態】
本発明による添加剤を用いた場合、リチウムと反応すると不可逆であるのでこれにより負極より大きい不可逆容量分を負極添加剤により充電消費させることにより、正負極において可逆な充放電容量を全て構成した二次電池の容量として設計できるため更に高エネルギー密度を持ち、且つサイクル特性の良好な電池が実現可能となる。
【0041】
また、初充電において正極の不可逆容量のリチウムイオンと反応する事によって生成する化合物(例えばNiOの場合ならNi)によって負極板の導電性が向上し、放電特性が向上する。
【0042】
本発明における負極材料に添加する添加剤は、還元反応によりリチウムイオンと不可逆に反応する化合物であり、Ag2O、PbO、NiO、Ni2O 3 、TiO2、Bi2O3、Sb2O3、Cr2O3、SeO2、TeO2、MnO 2 のいずれかまたは混合物である。
【0043】
前記化合物の添加量は電気容量として正負極の不可逆容量の差と同じ容量程度であることが望ましく、負極活物質である炭素質材料と化合物の総量に対して0.2重量%〜20重量%の範囲である場合に最もその効果を発揮できる。
【0044】
また、前記正極活物質はリチウム含有金属化合物であり、リチウムイオンを放出し、吸蔵する化合物であれば良いが、特に充放電効率(吸蔵量/放出量×100(%))が75〜95%の範囲である化合物においてより効果的である。
【0045】
特に、前記正極活物質はLiNixM1-xO2(MはCo、Mn、Cr、Fe、V、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種類であり、x:1≧x≧0.5)で示されるリチウム含有ニッケル酸化物である場合に不可逆容量が大きく、本発明の効果が大きい。
【0046】
このようなLiNixM1-xO2(MはCo、Mn、Cr、Fe、V、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種類であり、x:1≧x≧0.5)で示されるリチウム含有ニッケル酸化物は750℃〜900℃の温度範囲で合成されたものである場合により効果的である。
【0047】
【実施例】
以下、図面とともに本発明を具体的な実施例に沿って説明する。
【0048】
(実施例1)
図3に本実施例1で用いた円筒系電池の縦断面図を示す。図3において1は耐有機電解液性のステンレス鋼板を加工した電池ケース、2は安全弁を設けた封口板、3は絶縁パッキングを示す。4は極板群であり、正極板5および負極板6がセパレータ7を介して複数回渦巻状に巻回されてケース内に収納されている。そして上記正極板5からは正極アルミリード5aが引き出されて封口板2に接続され、負極板6からは負極ニッケルリード6aが引き出されて電池ケース1の底部に接続されている。8は絶縁リングで極板群4の上下部にそれぞれ設けられている。
【0049】
以下、正極活物質の合成法について詳しく説明する。
硫酸ニッケル、硫酸コバルト、水酸化ナトリウム溶液を用い、硫酸ニッケル溶液、硫酸コバルト溶液を一定流量で容器内に導入し、十分撹拌しながら、水酸化ナトリウム溶液を添加した。
【0050】
生成した沈澱物を、水洗、乾燥しニッケル−コバルトの共沈水酸化物を得た。得られたニッケル−コバルト共沈水酸化物の化学組成は、Ni0.85Co0.15(OH)2であった。
【0051】
得られたニッケル−コバルト共沈水酸化物と水酸化リチウムとを混合し、酸化雰囲気下において800℃で10時間焼成してLiNi0.85Co0.15O2を合成した。
【0052】
以後、正極板の製造法を説明する。
正極板は、まず正極材料であるLiNi0.85Co0.15O2の粉末10重量部に、アセチレンブラック3重量部、フッ素樹脂系結着剤5重量部を混合し、N−メチルピロリドン溶液に懸濁させてペースト状にする。このペーストを厚さ0.020mmのアルミ箔の両面に塗着し、乾燥後厚み0.130mm、幅35mm、長さ270mmの正極板5を作成した。また正極リードとしてアルミニウム片を取り付けた。
【0053】
以下、負極板6の作製法について詳しく説明する。
負極板6は、黒鉛粉100重量部に、Ag2O、PbO、NiO、Ni2O3、CoO、Co2O3、Co3O4、TiO2、Bi2O3、Sb2O3、Cr2O3、SeO2、TeO2、MnO2、Fe3O4をそれぞれ炭素質材料と添加剤の総量に対し9.06,8.75,3.10,6.65,3.11,6.65,10.31,6.41,16.67,11.11,6.12,4.55,6.41,6.95,9.02重量%を添加した後、スチレン−ブタジエンゴム系結着剤を混合し、カルボキシメチルセルロース水溶液に懸濁させてペースト状にした。なお、各物質の添加量は各物質の還元反応で消費される電気容量と、炭素質材料の不可逆容量の総和が正極の不可逆容量と等しくなるように理論容量から計算して添加した。
【0054】
そしてこのペーストを厚さ0.015mmの銅箔の両面に塗着し、乾燥後厚み0.2mm、幅37mm、長さ300mmの負極板を作成した。
【0055】
そして正極板と負極板を、セパレータを介して渦巻き状に巻回し、直径13.8mm、高さ50mmの電池ケース内に収納した。
【0056】
電解液には炭酸エチレンと炭酸エチルメチルの等体積混合溶媒に、六フッ化リン酸リチウム1モル/lの割合で溶解したものを用いて極板群4に注入した後、電池を密封口し、試験電池とした。
【0057】
(実施例2)
第2実施例として、ニッケル−コバルト共沈水酸化物を水酸化リチウムと混合し、酸化雰囲気下において合成する温度を700、750、850、900、950℃で10時間焼成する以外は全て実施例1と同じ条件で正極板を作製した。
【0058】
負極添加剤としてNiOを実施例1と同様に3.10%添加して負極板を作製して電池17〜21を作製した。
【0059】
(比較例1)
比較例1として、負極に添加剤を入れない他は実施例1と同様に電池を構成した。上記比較例1における電池を電池16とした。
【0060】
(比較例2)
比較例2として、負極に添加剤を入れない他は実施例2と同様に電池を構成した。上記比較例2における電池を電池22〜26とした。
【0061】
以上の電池を充放電電流100mAで充電終始電圧4.2V、放電終止電圧2.5Vで充放電サイクルを行った。
【0062】
サイクル試験を行い、放電容量が3サイクル目の放電容量に対し、70%の容量に減少したサイクルを寿命サイクルとした。
【0063】
これらの電池の初充電、初放電容量及び寿命サイクルを(表1)に示した。
【0064】
【表1】
【0065】
実施例1および比較例1の電池において、1サイクル目の充電容量と放電容量の差は電池1〜16においてほとんど同じであることがわかる。
【0066】
これは、いずれの場合も正極の不可逆容量が大きい為、正極の可逆容量によって電池の容量が決定されていることがわかる。
【0067】
しかしながら、これらの電池のサイクル試験を行うと比較例の添加剤を加えていない電池に比べ、添加剤を加えている本発明の電池1〜15のサイクル寿命は著しく向上していることがわかる。
【0068】
サイクル劣化後の電池(No.16)を分解し観察した結果、添加剤を加えていない比較例1の電池の負極表面には金属光沢を有するリチウム金属が析出していることがわかった。
【0069】
この結果から、電池自体の容量は同じであっても正極の不可逆容量分(図1のAの容量)が負極の負荷となっているため、充電によって負極の可逆な充放電容量を越えて充電されたため負極板表面に金属リチウムが析出し、放電容量が著しく減少したものと考えられた。
【0070】
電池における正極量を減ずるか、充電電圧を下げる事によって、負極の負荷を小さくすればサイクル特性の良好な電池は実現できるが、この場合は放電容量自体が小さくなるため電池の高容量化が実現できない。
【0071】
これに対し本発明の電池1〜15はAに相当する充放電に関与できない容量を添加した化合物で消費するために(図2のBの容量)正極の可逆容量と負極可逆容量が最大限利用でき、サイクル寿命も良好な電池が得られる。
【0072】
なお、還元反応によりリチウムイオンと反応する時の充電電気量は、以下の方法によって測定することが可能である。
【0073】
添加する化合物(例えばNiO)に対し重量比で30%程度のアセチレンブラックを添加、混合した後250kg/cm2でペレットを作製しステンレス集電体に固定し作用極とする。
【0074】
対極および参照極に金属リチウムを用い、リチウム極に対して0Vに達するまで定電流で放電し電気量を測定する。この際にアセチレンブラックがリチウムと反応する電気量についてはあらかじめ測定しておき、得られた電気量から減じなければならない。
【0075】
測定に用いる電解液は電池に用いるものが最も好ましい。また、充電の際の電流密度は0.1mA/cm2以下であることが望ましい。
【0076】
(表2)に実施例2および比較例2の結果を示す。
【0077】
【表2】
【0078】
実施例2の結果から、750℃未満の温度で合成した場合では(電池17、22)では本発明による添加剤を入れない場合でも、正極のリチウムイオンを放出し、吸蔵する充放電効率(吸蔵量/放出量×100(%))が95%以上と高く、正極における不可逆容量が小さいため負極活物質である黒鉛がもつ不可逆容量で十分相殺可能となり、良好なサイクル寿命が得られる。
【0079】
このため、LiNixM1-xO2(MはCo、Mn、Cr、Fe、V、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種類であり、x:1≧x≧0.5)を正極活物質とした電池においては750℃以上で合成した活物質を正極とした電池に用いた場合に最も大きな効果が得られる。
【0080】
また、合成温度が750℃〜900℃の合成温度の範囲では本発明の添加剤を加える事によって実施例1と同様にサイクル寿命特性が向上しており、本発明の効果が顕著であることがわかる。
【0081】
しかし、合成温度が950℃を越えると、活物質の結晶構造が六方晶と岩塩構造の2相となることから正極のリチウムイオンを放出し、吸蔵する充放電効率(吸蔵量/放出量×100(%))が50%台になり正極の放電特性そのものが劣化するため好ましくない。
【0082】
このようにLiNixM1-xO2(MはCo、Mn、Cr、Fe、V、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種類であり、x:1≧x≧0.5)を正極活物質とした場合には、750℃〜900℃の温度範囲で合成したものを用いた場合に最も大きな効果が得られる。
【0083】
なお、本発明における正極のリチウムイオンを放出し、吸蔵する充放電効率(吸蔵量/放出量×100(%))とは、正確には金属リチウムを負極として通常電池が使用される電位領域である4.3Vまで充電し、2.5Vまで放電させた場合のそれぞれの電気量から算出することが可能である。
【0084】
この場合の測定に用いる電解液は、実際の電池で用いる電解液と同じものであることは言うまでもない。
【0085】
本実施例においては正極活物質としてLiNixM1-xO2(MはCo、Mn、Cr、Fe、V、Alからなる群から選ばれた少なくとも1種類であり、x:1≧x≧0.5)を用いたが、正極活物質はリチウム含有金属化合物であり、リチウムイオンを放出し、吸蔵する充放電効率(吸蔵量/放出量×100(%))が75〜95%の範囲であれば電池の作動原理は同じであるため同様の効果が得られる。
【0086】
また、本実施例での正極活物質であるLiNixM1-xO2の置換金属MはCoを用いたが、このほかにMn、Cr、Fe、V、Alのいずれであっても同様の効果が得られる。
【0087】
本発明は正負極の不可逆容量の差を緩和することが目的であるため、実施例では黒鉛材料を負極活物質として用いたがこのような炭素材料の他に例えばスズ化合物、窒化物、珪化物、合金等リチウムを充放電可能な物質であれば同様の効果が得られる。
【0088】
上記実施例においては円筒型の電池を用いて評価を行ったが、角型など電池形状が異なっても同様の効果が得られる。
【0089】
また、上記実施例において電解質として六フッ化リン酸リチウムを使用したが、他のリチウム含有塩、例えば過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、六フッ化ヒ酸リチウムなどでも同様の効果が得られた。
【0090】
さらに、上記実施例では炭酸エチレンと炭酸エチルメチルの混合溶媒を用いたが、他の非水溶媒例えば、プロピレンカーボネートなどの環状エステル、テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメトキシエタンなどの鎖状エーテル、プロピオン酸メチルなどの鎖状エステルなどの非水溶媒や、これらの多元系混合溶媒を用いても同様の効果が得られた。当然の事ながら、本発明には電解質は関係なく、例えば高分子電解質や、固体電解質、ゲル電解質等のいずれの場合にでも適用が可能である。
【0091】
以上の説明から明らかなように、本発明による負極主要材料に、還元反応によりリチウムイオンと不可逆に反応する化合物としてAg2O、PbO、NiO、
Ni2O3 、TiO2、Bi2O3、Sb2O3、Cr2O3、SeO2、TeO2、MnO 2 からなる群から選ばれた少なくとも1種類のいずれかまたは混合物を添加する事により、高容量でサイクル寿命が優れた非水電解質二次電池を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を使用しない場合のリチウム二次電池について一回目の充放電時の電位と容量の様子を示す概念図
【図2】本発明のリチウム二次電池について一回目の充放電時の電位と容量の様子を示す概念図
【図3】本実施例および比較例における円筒型非水電解質二次電池の縦断面図
【符号の説明】
1 電池ケース
2 封口板
3 絶縁パッキング
4 極板群
5 正極板
5a 正極リード
6 負極板
6a 負極リード
7 セパレータ
8 絶縁リング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and particularly to improvement of battery characteristics.
[0002]
[Prior art]
In recent years, consumer electronic devices have become increasingly portable and cordless. Conventionally, nickel-cadmium batteries or sealed small lead-acid batteries have played a role as power sources for driving these electronic devices. However, as the use of portable and cordless batteries has progressed and become established, they will become power sources for driving. There is a strong demand for higher energy density and smaller size and weight of secondary batteries.
[0003]
From such a situation, a lithium transition metal composite oxide exhibiting a high charge / discharge voltage such as LiCoO 2 (for example, JP-A-55-136131), LiNiO 2 aimed at a higher capacity (for example, US Pat. No. 4,302,518), composite oxides of a plurality of metal elements lithium (e.g. Li y Ni x Co 1-x O 2: JP 63-299056 JP, Li x M y N z O 2 ( where, M is Fe, Co, Ni And at least one selected from Ti, V, Cr, and Mn): JP-A-3-267053) is used as the positive electrode active material, and lithium ions are inserted and released. A non-aqueous electrolyte secondary battery using a battery has been proposed.
[0004]
In particular, LiNiO 2 is actively researched and developed because the supply amount of Ni, which is a raw material, is stable, is inexpensive, and high capacity is expected.
[0005]
In addition, as a negative electrode active material for such a non-aqueous electrolyte secondary battery, graphite that absorbs and releases lithium ions and has a high charge / discharge efficiency (discharge capacity / storage capacity × 100 (%)) of 80% or more is shown. Such carbonaceous materials, tin compounds, nitrides, silicides, alloys and the like are used.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the positive electrode active materials reported so far (particularly LiNi x M 1-x O 2 (M is at least one selected from the group consisting of Co, Mn, Cr, Fe, V, Al, and x: 1 ≧ x ≧ 0.5), the first charge (lithium release reaction) and discharge (lithium insertion reaction) in the potential region (4.3 V to 2 V with respect to Li) normally used as a battery (For example, A. Rougier et al. Solid State Ionics 90 , 83 (1996).) A graphite-based carbon material having the same theoretical capacity as such a positive electrode material is used. The potential behavior of the positive electrode and the negative electrode during the initial charge and initial discharge of the battery used for the negative electrode is schematically shown in FIG.
[0007]
In FIG. 1, (A-B) is the initial charge electricity amount of the positive electrode, (BC) is the initial discharge capacity of the positive electrode, and (C-A) is the irreversible capacity of the positive electrode.
[0008]
(A′-B ′) is the initial charge electricity amount of the negative electrode, which is the same as that of the positive electrode (AB). (B′-C ′) is the initial dischargeable capacity of the negative electrode, and (C′-A ′) is the irreversible capacity of the negative electrode. Since the initial discharge capacity (B′-C ′) of the negative electrode is larger by (C′-D) than the positive discharge capacity (BC) of the positive electrode, the initial discharge capacity of the battery is the initial discharge capacity of the positive electrode. It is regulated by the capacity (B-C). In the charge / discharge cycle after the initial discharge, the reaction proceeds reversibly between (B-C) for the positive electrode and between (B'-D) having the same capacity as (BC) for the negative electrode. Therefore, (C′-D) equivalent lithium of the negative electrode remains in the negative electrode as “dead lithium” that cannot contribute to the charge / discharge reaction of the battery, and contributes to the battery capacity increase without participating in the charge / discharge reaction. It is impossible.
[0009]
Accordingly, when the theoretical capacity of the positive and negative electrodes is adjusted by increasing the filling amount of the positive and negative electrodes so that the initial discharge capacities of the positive and negative electrodes after the initial charge are the same, (C-A) and (C (C′−D) equivalent to “dead lithium” of the negative electrode of the difference from “−A”) overcharges the negative electrode.
[0010]
However, there is a limit to the reversible charge capacity of the negative electrode active material. For example, when graphite is used as the negative electrode active material, 372 mAh / g corresponding to C 6 Li is the limit.
[0011]
In addition, when a material other than graphite is charged beyond the limit amount, it is deposited as metallic lithium on the surface of the negative electrode plate, and the safety of the battery is significantly impaired.
[0012]
In addition, when metallic lithium is deposited on the negative electrode surface, the deposited lithium reacts with the electrolytic solution to inactivate, reducing charge / discharge efficiency and cycle life characteristics.
[0013]
Therefore, it can be said that such positive and negative electrode capacity settings are inappropriate.
In order to increase the capacity of the lithium ion secondary battery, it is necessary to select a positive and negative electrode material having as high initial charge / discharge efficiency as possible and a large reversible capacity portion by charge / discharge. Then, the irreversible capacity portions of the positive electrode and the negative electrode and “dead lithium” should be made as small as possible, and care must be taken so that the negative electrode is not excessively overcharged and metallic lithium is not deposited.
[0014]
However, when the positive electrode has a larger initial charge / discharge efficiency than the negative electrode, it is difficult to design and configure the battery under the above-described conditions.
[0015]
In the present invention, the adjustment of the theoretical capacity of the positive and negative electrodes of the battery design and various appropriate negative electrode additives have been studied, and the conventional problems have been specifically solved to achieve a high capacity technology.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
As a result of thorough examinations by the present inventors, the main material that is the negative electrode active material is a non-material composed of a mixture obtained by adding an oxide of the metal that is electrochemically reduced to the metal by charging. By using a water electrolyte secondary battery, the battery has been successfully designed and configured so that “dead lithium” that cannot participate in the charge / discharge reaction does not remain and the negative electrode is not overcharged. With such a configuration, it is possible to provide a high-capacity nonaqueous electrolyte secondary battery with excellent cycle life.
[0017]
Specifically, the present invention adds an oxide of the metal that is electrochemically reduced to the metal by a reduction reaction.
[0018]
Examples of the compound to be added include Ag 2 O, PbO, NiO, Ni 2 O 3 , TiO 2 , Bi 2 O 3 , and Sb 2 O 3 that react with lithium ions in a potential region between the positive electrode and the negative electrode. is to add a Cr 2 O 3, SeO 2,
[0019]
FIG. 2 is a schematic diagram showing the potential behavior of both the positive and negative electrodes in the initial charge and initial discharge of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.
[0020]
In FIG. 2, (A-B) is the initial charge electricity amount of the positive electrode, (BC) is the initial discharge capacity of the positive electrode, and (C-A) is the irreversible capacity of the positive electrode.
[0021]
(A′-B ′) is the initial charge electricity amount of the negative electrode, which is the same as that of the positive electrode (AB). In the initial charging of the negative electrode, first, the metal oxide added to the carbon material, which is the main material of the negative electrode, is electrochemically reduced (A′-C ′), and then the lithium ion is added to the main carbon material. Is occluded and charged.
[0022]
The initial charge electricity amount of the carbon material corresponds to (B′−C ′). The initial discharge capacity (B′-D) of the negative electrode is the same as (BC) of the positive electrode.
[0023]
The initial discharge capacities of these positive and negative electrodes are the respective reversible capacities. Note that (C′-D) is the irreversible capacity of the carbon material itself of the negative electrode.
[0024]
As can be fully understood from FIG. 2, in the present invention, the amount of metal oxide added to the carbon material, which is the main material of the negative electrode, varies from the irreversible capacity (CA) of the positive electrode to the irreversible of the carbon material, which is the main material of the negative electrode. A value (A′−C ′) corresponding to the capacity excluding the capacity is applied.
[0025]
Metal oxides that are added to the negative electrode, electrochemically reduced by charging, and irreversibly produce metal are usually added to the negative electrode because they have a higher bulk specific gravity than carbon materials such as graphite powder. However, the increase in volume is negligible.
[0026]
As described above, the reversible capacity of the positive electrode and the negative electrode is maximized by adding a metal oxide that is electrochemically reduced by charging, particularly the first charge, and irreversibly generates metal to the negative electrode. Since the capacity can be increased and the negative electrode is substantially prevented from being overcharged in charge and discharge after the second cycle, the cycle life is not deteriorated.
[0027]
The amount of the compound may be added by the amount of consuming the irreversible capacity of the positive electrode, usually in the range of 0.2% to 20% by weight relative to the total amount of the anode mix.
[0028]
The present invention can be more effective when a lithium-containing metal oxide based on a lithium-containing nickel oxide having an initial charge / discharge efficiency of only 75 to 95% is used as the positive electrode material.
[0029]
Further, if the positive electrode active material is a lithium-containing metal compound, it may be any lithium-containing compound that releases lithium ions such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4, etc. A particularly large effect is obtained when (occlusion amount / release amount × 100 (%)) is in the range of 75 to 95%.
[0030]
Among this, LiNi x M 1-x O 2 (M as the positive electrode active material is at least one selected Co, Mn, Cr, Fe, V, from the group consisting of Al, x: 1 ≧ x ≧ 0. The lithium-containing nickel oxide shown in 5) is particularly preferable because the charge / discharge efficiency (occlusion amount / release amount × 100 (%)) in the first cycle is small.
[0031]
When the positive electrode active material is synthesized at a high temperature, the charge / discharge efficiency (occlusion amount / release amount × 100 (%)) in the first cycle becomes extremely small as 75% or less, and the discharge characteristics as the active material deteriorate. It is most effective when it is synthesized in a temperature range of 750 ° C. to 900 ° C.
[0032]
Such an additive to the negative electrode is preferably an oxide known as a positive electrode active material for a lithium primary battery mainly using metallic lithium as a negative electrode (for example, Tsutomu Obata, Zenichiro Takehara, Shiro Yoshizawa, Electrochemical 46, 411 (1978).).
[0033]
For example, if these compounds are NiO, metallic nickel is produced by a reduction reaction as shown in (Chemical Formula 1).
[0034]
[Chemical 1]
[0035]
Ni produced by the reaction of (Chemical Formula 1) is chemically and electrochemically stable in the potential region where the negative electrode active material is charged and discharged. When the negative electrode is discharged, it is not oxidized and is irreversible. Keep state. Thus, since the metal oxide generates a metal at the time of initial charge, the conductivity in the negative electrode plate is remarkably improved, so that the internal resistance and polarization of the negative electrode can be reduced, and high capacity can be realized.
[0036]
In addition, since the reduction product does not form a compound with so-called lithium, the reaction of (Chemical Formula 1) is an irreversible reaction, and no lithium releasing reaction occurs.
[0037]
Ag 2 O in the present invention, PbO, Ni 2 O 3, TiO 2, Bi 2
[0038]
As described above, an example of adding a compound capable of occluding or containing lithium ions as an additive to a carbonaceous material has been reported (for example, FeO, FeO 2 , Fe 2 O 3 , SnO, SnO 2 , MoO 2). V 2 O 5 , Bi 2 Sn 3 O 9 , WO 2 , WO 3 , Nb 2 O 5 : Japanese Patent Laid-Open No. 7-192723, metal oxide, sulfide, hydroxide, selenide that may contain lithium In this example, LiCuO 3 is a compound obtained by heat treatment after mixing lithium salt with an oxide such as Cu, Fe, Mo, Ti, V, Nb, Mn, Co, or Ni containing lithium (or bonding). , LiFeO 2, LiMoO 3, LiTiO 2,
[0039]
Unlike the metal oxide which is electrochemically and irreversibly reduced to the metal by first charging as in the present invention, the object and effect are completely different. Moreover, since the state after the initial charge after the compound that can occlude or contain these lithium ions is a lithium-containing compound, the effect of improving conductivity as in the present invention cannot be obtained.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
When the additive according to the present invention is used, it is irreversible when it reacts with lithium, so that the irreversible capacity larger than that of the negative electrode is charged and consumed by the negative electrode additive, so that all the reversible charge / discharge capacities in the positive and negative electrodes are constituted. Since it can be designed as the capacity of the secondary battery, a battery having higher energy density and good cycle characteristics can be realized.
[0041]
In addition, the compound (for example, Ni in the case of NiO) generated by reacting with the irreversible capacity lithium ion of the positive electrode in the first charge improves the conductivity of the negative electrode plate and improves the discharge characteristics.
[0042]
Additives to be added to the negative electrode material of the invention, Ri compounds der reacting lithium ion and irreversible by reduction, Ag 2 O, PbO, NiO , Ni 2
[0043]
The amount of the compound added is preferably about the same as the difference between the irreversible capacities of the positive and negative electrodes in terms of electric capacity, and is 0.2 wt % to 20 wt % with respect to the total amount of the carbonaceous material and the compound as the negative electrode active material If it is in the range, the effect can be exhibited most.
[0044]
The positive electrode active material is a lithium-containing metal compound, and may be any compound that releases and occludes lithium ions. In particular, the charge / discharge efficiency (occlusion / release x 100 (%)) is 75 to 95%. It is more effective in the compound which is the range.
[0045]
In particular, the positive electrode active material is LiNi x M 1-x O 2 (M is at least one selected Co, Mn, Cr, Fe, V, from the group consisting of Al, x: 1 ≧ x ≧ 0. In the case of the lithium-containing nickel oxide shown in 5), the irreversible capacity is large, and the effect of the present invention is great.
[0046]
Such LiNi x M 1-x O 2 (M is at least one selected from the group consisting of Co, Mn, Cr, Fe, V, and Al, and x: 1 ≧ x ≧ 0.5) The lithium-containing nickel oxide is more effective when it is synthesized at a temperature range of 750 ° C. to 900 ° C.
[0047]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings along with specific examples.
[0048]
Example 1
FIG. 3 shows a longitudinal sectional view of the cylindrical battery used in the first embodiment. In FIG. 3, 1 is a battery case obtained by processing an organic electrolyte resistant stainless steel plate, 2 is a sealing plate provided with a safety valve, and 3 is an insulating packing.
[0049]
Hereinafter, the synthesis method of the positive electrode active material will be described in detail.
Using nickel sulfate, cobalt sulfate, and sodium hydroxide solution, the nickel sulfate solution and the cobalt sulfate solution were introduced into the container at a constant flow rate, and the sodium hydroxide solution was added with sufficient stirring.
[0050]
The formed precipitate was washed with water and dried to obtain a nickel-cobalt coprecipitated hydroxide. The chemical composition of the obtained nickel-cobalt coprecipitated hydroxide was Ni 0.85 Co 0.15 (OH) 2 .
[0051]
The obtained nickel-cobalt coprecipitated hydroxide and lithium hydroxide were mixed and baked at 800 ° C. for 10 hours in an oxidizing atmosphere to synthesize LiNi 0.85 Co 0.15 O 2 .
[0052]
Hereinafter, a method for manufacturing the positive electrode plate will be described.
The positive electrode plate is prepared by first mixing 10 parts by weight of the powder of the positive electrode material LiNi 0.85 Co 0.15 O 2 with 3 parts by weight of acetylene black and 5 parts by weight of a fluororesin binder and suspending it in an N-methylpyrrolidone solution. And paste it. This paste was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 0.020 mm, and after drying, a positive electrode plate 5 having a thickness of 0.130 mm, a width of 35 mm, and a length of 270 mm was produced. An aluminum piece was attached as a positive electrode lead.
[0053]
Hereinafter, a method for producing the negative electrode plate 6 will be described in detail.
The negative electrode plate 6 is composed of 100 parts by weight of graphite powder, Ag 2 O, PbO, NiO, Ni 2 O 3 , CoO, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 , TiO 2 , Bi 2 O 3 , Sb 2 O 3 , cr 2 O 3, SeO 2,
[0054]
This paste was applied to both sides of a 0.015 mm thick copper foil, and after drying, a negative electrode plate having a thickness of 0.2 mm, a width of 37 mm, and a length of 300 mm was prepared.
[0055]
Then, the positive electrode plate and the negative electrode plate were spirally wound through a separator and housed in a battery case having a diameter of 13.8 mm and a height of 50 mm.
[0056]
The electrolyte was injected into the
[0057]
(Example 2)
As a second example, Example 1 is used except that nickel-cobalt coprecipitated hydroxide is mixed with lithium hydroxide and synthesized at 700, 750, 850, 900, and 950 ° C. for 10 hours under an oxidizing atmosphere. A positive electrode plate was produced under the same conditions as those described above.
[0058]
As a negative electrode additive, 3.10% of NiO was added in the same manner as in Example 1 to prepare a negative electrode plate, thereby preparing batteries 17 to 21.
[0059]
(Comparative Example 1)
As Comparative Example 1, a battery was constructed in the same manner as in Example 1 except that no additive was added to the negative electrode. The battery in Comparative Example 1 was referred to as Battery 16.
[0060]
(Comparative Example 2)
As Comparative Example 2, a battery was constructed in the same manner as in Example 2 except that no additive was added to the negative electrode. The batteries in Comparative Example 2 were designated as batteries 22 to 26.
[0061]
The above battery was charged / discharged at a charge / discharge current of 100 mA at a charge end voltage of 4.2 V and a discharge end voltage of 2.5 V.
[0062]
A cycle test was performed, and a cycle in which the discharge capacity was reduced to 70% of the discharge capacity in the third cycle was defined as a life cycle.
[0063]
The initial charge, initial discharge capacity and life cycle of these batteries are shown in Table 1.
[0064]
[Table 1]
[0065]
In the batteries of Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that the difference between the charge capacity and the discharge capacity in the first cycle is almost the same in the batteries 1-16.
[0066]
This indicates that the capacity of the battery is determined by the reversible capacity of the positive electrode because the irreversible capacity of the positive electrode is large in any case.
[0067]
However, when the cycle test of these batteries is performed, it can be seen that the cycle life of the batteries 1 to 15 of the present invention to which the additive is added is remarkably improved as compared with the battery to which the additive of the comparative example is not added.
[0068]
As a result of disassembling and observing the battery after cycle deterioration (No. 16), it was found that lithium metal having metallic luster was deposited on the negative electrode surface of the battery of Comparative Example 1 in which no additive was added.
[0069]
From this result, even if the capacity of the battery itself is the same, since the irreversible capacity of the positive electrode (the capacity of A in FIG. 1) is a negative load, the charge exceeds the reversible charge / discharge capacity of the negative electrode by charging. Therefore, it was considered that metallic lithium was deposited on the surface of the negative electrode plate, and the discharge capacity was remarkably reduced.
[0070]
If the negative electrode load is reduced by reducing the amount of positive electrode in the battery or lowering the charging voltage, a battery with good cycle characteristics can be realized, but in this case, the discharge capacity itself becomes small, so the capacity of the battery is increased. Can not.
[0071]
On the other hand, since the batteries 1 to 15 of the present invention are consumed by a compound added with a capacity that does not participate in charge / discharge corresponding to A (the capacity of B in FIG. 2), the reversible capacity of the positive electrode and the reversible capacity of the negative electrode are utilized to the maximum. Battery with good cycle life.
[0072]
In addition, the amount of charged electricity when reacting with lithium ions by a reduction reaction can be measured by the following method.
[0073]
After adding and mixing acetylene black of about 30% by weight with respect to the compound to be added (for example, NiO), pellets are prepared at 250 kg / cm 2 and fixed to a stainless steel current collector to form a working electrode.
[0074]
Metal lithium is used for the counter electrode and the reference electrode, and the amount of electricity is measured by discharging at a constant current until reaching 0 V with respect to the lithium electrode. At this time, the amount of electricity with which acetylene black reacts with lithium must be measured in advance and subtracted from the obtained amount of electricity.
[0075]
The electrolyte used for the measurement is most preferably used for the battery. In addition, the current density during charging is preferably 0.1 mA / cm 2 or less.
[0076]
Table 2 shows the results of Example 2 and Comparative Example 2.
[0077]
[Table 2]
[0078]
From the results of Example 2, when synthesized at a temperature lower than 750 ° C. (Batteries 17 and 22), even when the additive according to the present invention is not added, the lithium ion of the positive electrode is released and occluded (occlusion). (Amount / discharge amount × 100 (%)) is as high as 95% or more, and since the irreversible capacity at the positive electrode is small, the irreversible capacity of graphite as the negative electrode active material can be sufficiently offset, and a good cycle life can be obtained.
[0079]
Therefore, LiNi x M 1-x O 2 (M is at least one selected from the group consisting of Co, Mn, Cr, Fe, V, and Al, and x: 1 ≧ x ≧ 0.5) is the positive electrode. In the case of a battery using an active material, the greatest effect can be obtained when the active material synthesized at 750 ° C. or higher is used for a battery using a positive electrode.
[0080]
In addition, in the synthesis temperature range of 750 ° C. to 900 ° C., the addition of the additive of the present invention improves the cycle life characteristics as in Example 1, and the effect of the present invention is remarkable. Recognize.
[0081]
However, when the synthesis temperature exceeds 950 ° C., the crystal structure of the active material becomes a two-phase structure of hexagonal crystal and rock salt structure. Therefore, the lithium ion of the positive electrode is released and stored, and the charge / discharge efficiency (storage amount / discharge amount × 100 (%)) Is in the 50% range, and the discharge characteristics of the positive electrode itself deteriorate, which is not preferable.
[0082]
Thus, LiNi x M 1-x O 2 (M is at least one selected from the group consisting of Co, Mn, Cr, Fe, V, and Al, and x: 1 ≧ x ≧ 0.5) is the positive electrode. When the active material is used, the greatest effect can be obtained when a material synthesized in the temperature range of 750 ° C. to 900 ° C. is used.
[0083]
In the present invention, the charge / discharge efficiency (occlusion / release amount × 100 (%)) for releasing and occluding lithium ions of the positive electrode in the present invention is precisely the potential region where a battery is normally used with metallic lithium as the negative electrode. It is possible to calculate from each amount of electricity when charging to 4.3V and discharging to 2.5V.
[0084]
Needless to say, the electrolyte used for the measurement in this case is the same as the electrolyte used in an actual battery.
[0085]
LiNi x M 1-x O 2 (M as the positive electrode active material in this embodiment is at least one selected Co, Mn, Cr, Fe, V, from the group consisting of Al, x: 1 ≧ x ≧ 0.5) was used, but the positive electrode active material was a lithium-containing metal compound, and the charge / discharge efficiency (occlusion amount / discharging amount × 100 (%)) for releasing and storing lithium ions was in the range of 75 to 95%. If so, the battery operating principle is the same, so the same effect can be obtained.
[0086]
In addition, although Co is used as the substitution metal M of LiNi x M 1-x O 2 which is the positive electrode active material in this example, any of Mn, Cr, Fe, V, and Al may be used in addition to this. The effect is obtained.
[0087]
The purpose of the present invention is to alleviate the difference between the irreversible capacities of the positive and negative electrodes. In the examples, graphite materials were used as negative electrode active materials. In addition to such carbon materials, for example, tin compounds, nitrides, silicides, etc. The same effect can be obtained as long as it is a substance capable of charging and discharging lithium such as an alloy.
[0088]
In the above examples, evaluation was performed using a cylindrical battery, but the same effect can be obtained even if the battery shape is different, such as a rectangular battery.
[0089]
Moreover, although lithium hexafluorophosphate was used as the electrolyte in the above examples, other lithium-containing salts such as lithium perchlorate, lithium tetrafluoroborate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium hexafluoroarsenate The same effect was also obtained.
[0090]
Further, in the above examples, a mixed solvent of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate was used, but other non-aqueous solvents such as cyclic esters such as propylene carbonate, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, chain ethers such as dimethoxyethane, propionic acid, etc. The same effect was obtained even when a non-aqueous solvent such as a chain ester such as methyl or a multicomponent mixed solvent thereof was used. As a matter of course, the present invention is not related to the electrolyte, and can be applied to any case of a polymer electrolyte, a solid electrolyte, a gel electrolyte, and the like.
[0091]
As is clear from the above explanation, the negative electrode main material according to the present invention includes Ag 2 O, PbO, NiO, as a compound that reacts irreversibly with lithium ions by a reduction reaction.
Ni 2 O 3, T iO 2 , Bi 2
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the state of potential and capacity during the first charge / discharge of a lithium secondary battery when the present invention is not used. FIG. 2 is the first charge / discharge of the lithium secondary battery of the present invention. Fig. 3 is a conceptual diagram showing the state of the potential and capacity of the electrode. Fig. 3 is a longitudinal sectional view of a cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery in this example and a comparative example.
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