JPH1154120A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
リチウムイオン二次電池Info
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- JPH1154120A JPH1154120A JP9219064A JP21906497A JPH1154120A JP H1154120 A JPH1154120 A JP H1154120A JP 9219064 A JP9219064 A JP 9219064A JP 21906497 A JP21906497 A JP 21906497A JP H1154120 A JPH1154120 A JP H1154120A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】リチウム・マンガン複合酸化物を基本とする安
価かつ高容量でサイクル特性及び熱に対する安全性の優
れた正極活物質を備える電池を提供する。 【解決手段】リチウム化合物を活物質とする正極を備え
たリチウムイオン電池において、活物質が、リチウム・
ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物及びリチ
ウム・マンガン複合酸化物の２種混合物からなることを
特徴とする。
価かつ高容量でサイクル特性及び熱に対する安全性の優
れた正極活物質を備える電池を提供する。 【解決手段】リチウム化合物を活物質とする正極を備え
たリチウムイオン電池において、活物質が、リチウム・
ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物及びリチ
ウム・マンガン複合酸化物の２種混合物からなることを
特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、リチウム化合物
を活物質とする正極を備えたリチウムイオン二次電池に
属する。
を活物質とする正極を備えたリチウムイオン二次電池に
属する。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオンを炭素などのホスト物質
（ここでホスト物質とは、リチウムイオンを吸蔵及び放
出できる物質をいう。）に吸蔵させたインターカレーシ
ョン化合物を負極材料とするリチウムイオン電池は、高
エネルギー密度を有し、且つ軽量であるうえ、金属リチ
ウムを使用していないので安全性が高い。従って、携帯
用無線電話、携帯用パソコン、携帯用ビデオカメラ等の
小型携帯電子機器用の電源として広範な利用が期待され
ている。
（ここでホスト物質とは、リチウムイオンを吸蔵及び放
出できる物質をいう。）に吸蔵させたインターカレーシ
ョン化合物を負極材料とするリチウムイオン電池は、高
エネルギー密度を有し、且つ軽量であるうえ、金属リチ
ウムを使用していないので安全性が高い。従って、携帯
用無線電話、携帯用パソコン、携帯用ビデオカメラ等の
小型携帯電子機器用の電源として広範な利用が期待され
ている。
【０００３】リチウムイオン電池は、上記ホスト物質を
含む負極合剤を負極集電体に保持してなる負極板と、リ
チウム・コバルト複合酸化物やリチウム・ニッケル複合
酸化物のようにリチウムイオンと可逆的に電気化学反応
をする正極活物質を含む正極合剤を正極集電体に保持し
てなる正極板と、電解質を保持するとともに負極板と正
極板との間に介在して両極の短絡を防止するセパレータ
とを備えている。電解質は通常ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6
等のリチウム塩を溶解した非プロトン性の有機溶媒から
なるが、固体電解質でも良い。ただし、電解質が固体の
場合はセパレータは必須でない。
含む負極合剤を負極集電体に保持してなる負極板と、リ
チウム・コバルト複合酸化物やリチウム・ニッケル複合
酸化物のようにリチウムイオンと可逆的に電気化学反応
をする正極活物質を含む正極合剤を正極集電体に保持し
てなる正極板と、電解質を保持するとともに負極板と正
極板との間に介在して両極の短絡を防止するセパレータ
とを備えている。電解質は通常ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6
等のリチウム塩を溶解した非プロトン性の有機溶媒から
なるが、固体電解質でも良い。ただし、電解質が固体の
場合はセパレータは必須でない。
【０００４】正極活物質としては、上記のリチウム・コ
バルト複合酸化物及びリチウム・ニッケル複合酸化物の
他に、リチウム・マンガン複合酸化物も知られている。
このうちリチウム・コバルト複合酸化物は、安定した放
電電圧で高い放電容量を得ることができるうえに、放電
により電子伝導性が発現する（LiCoO2の導電率は10-2S
／cm）ため導電助剤は３％以下で十分性能を発揮する
が、高価である。リチウム・ニッケル複合酸化物は、放
電容量が最も大きいが、放電に伴って電圧が降下するの
で、大電流性能に劣る。この点、リチウム・マンガン複
合酸化物は、安価で、高温でも分解し難く安全である。
バルト複合酸化物及びリチウム・ニッケル複合酸化物の
他に、リチウム・マンガン複合酸化物も知られている。
このうちリチウム・コバルト複合酸化物は、安定した放
電電圧で高い放電容量を得ることができるうえに、放電
により電子伝導性が発現する（LiCoO2の導電率は10-2S
／cm）ため導電助剤は３％以下で十分性能を発揮する
が、高価である。リチウム・ニッケル複合酸化物は、放
電容量が最も大きいが、放電に伴って電圧が降下するの
で、大電流性能に劣る。この点、リチウム・マンガン複
合酸化物は、安価で、高温でも分解し難く安全である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、リチウム・マ
ンガン複合酸化物は、電子伝導性がリチウム・コバルト
複合酸化物のそれより２桁以上低いので導電助剤として
の炭素などを５％以上（通常は１０％）添加しなければ
ならない。その結果、エネルギー密度が低い、放電容量
が小さい、特に大電流での放電容量が小さい等の欠点を
有する。また充放電時の膨張収縮による導電マトリック
スの崩壊による抵抗増により、サイクル特性の劣化が大
きい。このようにリチウム・マンガン複合酸化物は、多
くの課題を有する。
ンガン複合酸化物は、電子伝導性がリチウム・コバルト
複合酸化物のそれより２桁以上低いので導電助剤として
の炭素などを５％以上（通常は１０％）添加しなければ
ならない。その結果、エネルギー密度が低い、放電容量
が小さい、特に大電流での放電容量が小さい等の欠点を
有する。また充放電時の膨張収縮による導電マトリック
スの崩壊による抵抗増により、サイクル特性の劣化が大
きい。このようにリチウム・マンガン複合酸化物は、多
くの課題を有する。
【０００６】そこで、リチウム・マンガン複合酸化物に
リチウムニッケル複合酸化物を添加し、放電容量及びサ
イクル特性を改善する技術が提案された（特開平８−４
５４９８号公報）。しかし、この技術をもってしても、
電気自動車などの１０Ａｈ以上の容量が必要とされる大
型電池に使用するには、熱安定性が不十分であり、当該
用途での実現が困難であった。
リチウムニッケル複合酸化物を添加し、放電容量及びサ
イクル特性を改善する技術が提案された（特開平８−４
５４９８号公報）。しかし、この技術をもってしても、
電気自動車などの１０Ａｈ以上の容量が必要とされる大
型電池に使用するには、熱安定性が不十分であり、当該
用途での実現が困難であった。
【０００７】それ故、この発明の目的は、リチウム・マ
ンガン複合酸化物を基本とする安価かつ高容量でサイク
ル特性及び熱に対する安全性の優れた正極活物質を備え
る電池を提供することにある。
ンガン複合酸化物を基本とする安価かつ高容量でサイク
ル特性及び熱に対する安全性の優れた正極活物質を備え
る電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明のリチウムイオン二次電池は、リチウム化
合物を活物質とする正極を備えたリチウムイオン電池に
おいて、活物質が、リチウム・ニッケル・コバルト・ア
ルミニウム複合酸化物及びリチウム・マンガン複合酸化
物の２種混合物からなることを特徴とする。
に、この発明のリチウムイオン二次電池は、リチウム化
合物を活物質とする正極を備えたリチウムイオン電池に
おいて、活物質が、リチウム・ニッケル・コバルト・ア
ルミニウム複合酸化物及びリチウム・マンガン複合酸化
物の２種混合物からなることを特徴とする。
【０００９】この特徴を有することにより、リチウム・
ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物の高容
量、電子伝導性、サイクル特性向上及び大電流性能と、
リチウム・マンガン複合酸化物の低価格化及び熱安定性
とが発現し、容量、サイクル、価格、安全性の全ての面
でバランスのとれた正極を得ることができる。２種混合
物中のリチウム・マンガン複合酸化物の含有量が１０重
量％未満であると大型の実電池においてリチウム・マン
ガン複合酸化物の安全性が発揮され難くなるので、１０
重量％以上が好ましい。
ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物の高容
量、電子伝導性、サイクル特性向上及び大電流性能と、
リチウム・マンガン複合酸化物の低価格化及び熱安定性
とが発現し、容量、サイクル、価格、安全性の全ての面
でバランスのとれた正極を得ることができる。２種混合
物中のリチウム・マンガン複合酸化物の含有量が１０重
量％未満であると大型の実電池においてリチウム・マン
ガン複合酸化物の安全性が発揮され難くなるので、１０
重量％以上が好ましい。
【００１０】
［実施例１］これは、本発明のビーカー試験での実施例
である。共沈合成したβ−Ｎｉ1-XＣｏX（ＯＨ）2とＡ
ｌ（ＯＨ）3とＬｉＯＨとの各粉末を所定割合で混合し
た後、酸素分圧０．５気圧の雰囲気中７２０℃で４０時
間焼成し、ボールミルで粉砕することにより、平均粒径
３．５μｍのＬｉＮｉ0.89Ｃｏ0.1Ａｌ0.01Ｏ2を合成し
た。
である。共沈合成したβ−Ｎｉ1-XＣｏX（ＯＨ）2とＡ
ｌ（ＯＨ）3とＬｉＯＨとの各粉末を所定割合で混合し
た後、酸素分圧０．５気圧の雰囲気中７２０℃で４０時
間焼成し、ボールミルで粉砕することにより、平均粒径
３．５μｍのＬｉＮｉ0.89Ｃｏ0.1Ａｌ0.01Ｏ2を合成し
た。
【００１１】これと平均粒径１μｍの市販のＬｉＭｎ2
Ｏ4とを表１に示す割合で混合し、混合物９１重量部に
結着剤であるポリフッ化ビニリデン６重量部と導電剤で
あるアセチレンブラック３重量部を混合してＮ−メチル
−２−ピロリドンを適宜加えペースト状に調整した後、
その合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布
し、乾燥し加圧することによって、正極板を作成した。
Ｏ4とを表１に示す割合で混合し、混合物９１重量部に
結着剤であるポリフッ化ビニリデン６重量部と導電剤で
あるアセチレンブラック３重量部を混合してＮ−メチル
−２−ピロリドンを適宜加えペースト状に調整した後、
その合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布
し、乾燥し加圧することによって、正極板を作成した。
【００１２】この正極板をＬｉ金属からなる負極板とと
もに、ＬｉＣｌＯ4を１ｍｏｌ／ｌ含むエチレンカーボ
ネート：ジエチルカーボネート＝１：１（体積比）の混
合液からなる電解液に浸けた。
もに、ＬｉＣｌＯ4を１ｍｏｌ／ｌ含むエチレンカーボ
ネート：ジエチルカーボネート＝１：１（体積比）の混
合液からなる電解液に浸けた。
【００１３】正極板に１ｍＡで終止電圧４．１Ｖまでの
定電流充電を１０時間行った後、１ｍＡ（放電率０．２
Ｃ）、５ｍＡ（同１Ｃ）又は１０ｍＡ（同２Ｃ）の定電
流で終止電圧３．０Ｖまで放電した。そのときの放電容
量を表１に併記するとともに図１に打点した。図１で縦
軸が放電容量、横軸が上記混合物中のＬｉＮｉ0.89Ｃｏ
0.1Ａｌ0.01Ｏ2の重量比を示す。また、表１でＮｉ欄及
びＭｎ欄は、各々ＬｉＮｉ0.89Ｃｏ0.1Ａｌ0.01Ｏ2及び
ＬｉＭｎ2Ｏ4の重量比を示す。
定電流充電を１０時間行った後、１ｍＡ（放電率０．２
Ｃ）、５ｍＡ（同１Ｃ）又は１０ｍＡ（同２Ｃ）の定電
流で終止電圧３．０Ｖまで放電した。そのときの放電容
量を表１に併記するとともに図１に打点した。図１で縦
軸が放電容量、横軸が上記混合物中のＬｉＮｉ0.89Ｃｏ
0.1Ａｌ0.01Ｏ2の重量比を示す。また、表１でＮｉ欄及
びＭｎ欄は、各々ＬｉＮｉ0.89Ｃｏ0.1Ａｌ0.01Ｏ2及び
ＬｉＭｎ2Ｏ4の重量比を示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１及び図１に見られるように、ＬｉＮｉ
0.89Ｃｏ0.1Ａｌ0.01Ｏ2の含有量が増えるにつれて放電
容量が高くなった。特に放電率０．２Ｃ及び１Ｃにおい
て傾向が顕著であった。
0.89Ｃｏ0.1Ａｌ0.01Ｏ2の含有量が増えるにつれて放電
容量が高くなった。特に放電率０．２Ｃ及び１Ｃにおい
て傾向が顕著であった。
【００１６】［実施例２］これは、本発明の実電池での
実施例である。正極板は、実施例１で作成したものを使
用した。負極板は、厚さ２０μｍの銅箔からなる集電体
の両面に、ホスト物質としてのグラファイト（黒鉛）８
６部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン１４部とを
混合しペースト状に調製した合剤を塗布し、乾燥し加圧
することによって製作された。セパレータは、ポリエチ
レン微多孔膜である。また、電解液は、ＬｉＰＦ6を１
ｍｏｌ／ｌ含むエチレンカーボネート：ジエチルカーボ
ネート＝１：１（体積比）の混合液である。
実施例である。正極板は、実施例１で作成したものを使
用した。負極板は、厚さ２０μｍの銅箔からなる集電体
の両面に、ホスト物質としてのグラファイト（黒鉛）８
６部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン１４部とを
混合しペースト状に調製した合剤を塗布し、乾燥し加圧
することによって製作された。セパレータは、ポリエチ
レン微多孔膜である。また、電解液は、ＬｉＰＦ6を１
ｍｏｌ／ｌ含むエチレンカーボネート：ジエチルカーボ
ネート＝１：１（体積比）の混合液である。
【００１７】電池要素の各々の寸法は、正極板が厚さ２
００μｍ、幅１７５ｍｍで、セパレータが厚さ３５μ
ｍ、幅２００ｍｍで、負極板が厚さ１５０μｍ、幅１８
０ｍｍとなっており、順に重ね合わせてポリエチレンの
巻芯を中心として、その周囲に長円渦状に巻いた後、電
池ケースに収納した。電池ケースは、直径６６ｍｍ、高
さ２２０ｍｍの円筒形で、材質はステンレス３０４であ
る。電池ケースの蓋上部には電解液注入用の孔が、底部
には安全弁が各々設けられている。電池の側面から釘を
貫通させたところ、正極活物質中にＬｉＭｎ2Ｏ4が含ま
れていない電池で安全弁が作動した。ＬｉＭｎ2Ｏ4が１
０重量％以上含まれているものは作動しなかった。
００μｍ、幅１７５ｍｍで、セパレータが厚さ３５μ
ｍ、幅２００ｍｍで、負極板が厚さ１５０μｍ、幅１８
０ｍｍとなっており、順に重ね合わせてポリエチレンの
巻芯を中心として、その周囲に長円渦状に巻いた後、電
池ケースに収納した。電池ケースは、直径６６ｍｍ、高
さ２２０ｍｍの円筒形で、材質はステンレス３０４であ
る。電池ケースの蓋上部には電解液注入用の孔が、底部
には安全弁が各々設けられている。電池の側面から釘を
貫通させたところ、正極活物質中にＬｉＭｎ2Ｏ4が含ま
れていない電池で安全弁が作動した。ＬｉＭｎ2Ｏ4が１
０重量％以上含まれているものは作動しなかった。
【００１８】
【発明の効果】安価で安全で放電容量の高い電池を得る
ことができる。
ことができる。
【図１】 ＬｉＮｉ0.89Ｃｏ0.1Ａｌ0.01Ｏ2の含有量と
放電容量との関係を測定したグラフである。
放電容量との関係を測定したグラフである。
Claims (2)
- 【請求項１】リチウム化合物を活物質とする正極を備え
たリチウムイオン電池において、 活物質が、リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウ
ム複合酸化物及びリチウム・マンガン複合酸化物の２種
混合物からなることを特徴とするリチウムイオン二次電
池。 - 【請求項２】２種混合物中のリチウム・マンガン複合酸
化物の含有量が１０％以上である請求項１に記載のリチ
ウムイオン二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9219064A JPH1154120A (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | リチウムイオン二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9219064A JPH1154120A (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | リチウムイオン二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1154120A true JPH1154120A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16729715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9219064A Pending JPH1154120A (ja) | 1997-07-29 | 1997-07-29 | リチウムイオン二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1154120A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0944125A1 (en) * | 1998-03-19 | 1999-09-22 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Positive electrode material for lithium secondary battery |
| JP2001266876A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Sony Corp | 正極活物質及び非水電解質電池、並びにそれらの製造方法 |
| EP1255311A3 (en) * | 2001-04-25 | 2005-06-08 | Sony Corporation | Cathode active material and non-aqueous electrolyte cell |
| JP2008277309A (ja) * | 2000-02-14 | 2008-11-13 | Samsung Sdi Co Ltd | リチウム二次電池用正極活物質及びその製造方法 |
| JP2009123715A (ja) * | 2007-06-28 | 2009-06-04 | Hitachi Maxell Ltd | リチウムイオン二次電池 |
| WO2009157507A1 (ja) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 日立マクセル株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| US20120219840A1 (en) * | 2009-03-03 | 2012-08-30 | Lg Chem, Ltd. | Lithium secondary battery containing cathode materials having high energy density and organic/inorganic composite porous membrane |
| JPWO2014142284A1 (ja) * | 2013-03-15 | 2017-02-16 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池用正極およびこれを用いた非水電解質二次電池 |
| US9608261B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-03-28 | Nissan Motor Co., Ltd. | Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same |
-
1997
- 1997-07-29 JP JP9219064A patent/JPH1154120A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2001266876A (ja) * | 2000-03-15 | 2001-09-28 | Sony Corp | 正極活物質及び非水電解質電池、並びにそれらの製造方法 |
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| JP2010034024A (ja) * | 2008-06-25 | 2010-02-12 | Hitachi Maxell Ltd | リチウムイオン二次電池 |
| WO2009157507A1 (ja) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 日立マクセル株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| US20120219840A1 (en) * | 2009-03-03 | 2012-08-30 | Lg Chem, Ltd. | Lithium secondary battery containing cathode materials having high energy density and organic/inorganic composite porous membrane |
| US8715856B2 (en) * | 2009-03-03 | 2014-05-06 | Lg Chem, Ltd. | Lithium secondary battery containing cathode materials having high energy density and organic/inorganic composite porous membrane |
| US8753777B2 (en) | 2009-03-03 | 2014-06-17 | Lg Chem, Ltd. | Lithium secondary battery containing cathode materials having high energy density and organic/inorganic composite porous membrane |
| JPWO2014142284A1 (ja) * | 2013-03-15 | 2017-02-16 | 日産自動車株式会社 | 非水電解質二次電池用正極およびこれを用いた非水電解質二次電池 |
| US9608261B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-03-28 | Nissan Motor Co., Ltd. | Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same |
| US9716266B2 (en) | 2013-03-15 | 2017-07-25 | Nissan Motor Co., Ltd. | Positive electrode for non-aqueous electrolyte secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same |
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