JP2000277111A - リチウム二次電池 - Google Patents
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Abstract
物質を改良して、充放電サイクル特性に優れたリチウム
二次電池が得られるようにする。 【解決手段】 正極1と負極2と非水電解質とを備えた
リチウム二次電池において、上記の正極又は負極の活物
質に、MX W1-X OY (式中、Mは、Cu,V,Cr,
Mn,Fe,Co及びNiから選択される少なくとも1
種の金属元素からなり、0<X≦0.46,1.5≦Y
≦2.5の条件を満たす。)の組成式で表されるルチル
型の結晶構造を有する複合酸化物又はこれにLiを含有
させたものを用いた。
Description
水電解質とを備えたリチウム二次電池に係り、特に、こ
の正極又は負極に用いられる活物質を改良し、リチウム
二次電池における充放電サイクル特性を向上させた点に
特徴を有するものである
二次電池が利用されるようになり、特に、高出力,高エ
ネルギー密度の新型電池として、リチウム二次電池が注
目されており、このリチウム二次電池について従来より
様々な開発が行われている。
ける充放電サイクル特性を向上させるため、特開平5−
299089号公報に示されるように、負極の活物質
に、二酸化タングステンとリチウム酸化物等とを混合,
焼成して得たリチウム・タングステン複合酸化物を用い
るようにしたものが提案されている。
テン複合酸化物は、J.J.Auborn and
Y.L.Barberio,J.Electoroch
em.Soc.,134,638(1987)に示され
ているように、その結晶構造の安定性が低く、このよう
なリチウム・タングステン複合酸化物をリチウム二次電
池における負極の活物質に用いた場合、このリチウム・
タングステン複合酸化物の結晶構造が変化してリチウム
を吸蔵・放出する能力が低下し、依然としてリチウム二
次電池における充放電サイクル特性を十分に向上させる
ことができないという問題があった。
極と非水電解質とを備えたリチウム二次電池における上
記のような問題を解決することを課題とするものであ
り、この正極又は負極に用いる活物質を改良して、充放
電サイクル特性に優れたリチウム二次電池が得られるよ
うにすることを課題とするものである。
けるリチウム二次電池においては、上記のような課題を
解決するために、正極と負極と非水電解質とを備えたリ
チウム二次電池において、上記の正極又は負極の活物質
に、MX W1-X OY (式中、Mは、Cu,V,Cr,M
n,Fe,Co及びNiから選択される少なくとも1種
の金属元素からなり、0<X≦0.46,1.5≦Y≦
2.5の条件を満たす。)の組成式で表されるルチル型
の結晶構造を有する複合酸化物又はこれにLiを含有さ
せたものを用いるようにしたのである。
に含まれるCu,V,Cr,Mn,Fe,Co及びNi
から選択される金属元素Mは、何れも酸素原子Oと分解
温度が1000℃以上の安定な化合物を形成すること
が、文献(Binary Alloy Phase D
iagrams,(1986),American S
ociety for MetalsのM−O二元状態
図)において示されている。
ングステンに加えて、上記の請求項1に示す組成式の複
合酸化物を得ると、この複合酸化物が二酸化タングステ
ンと同様のルチル型の結晶構造を有すると共に、上記の
金属元素Mが二酸化タングステンの結晶格子の一部を占
有して酸素原子Oと比較的強く化学結合し、この複合酸
化物の結晶構造が安定する。
組成式に示す複合酸化物をリチウム二次電池の正極や負
極の活物質に使用した場合、この複合酸化物の結晶構造
が変化してリチウムを吸蔵・放出する能力が低下するの
が抑制され、充放電サイクル特性に優れたリチウム二次
電池が得られるようになる。
OY (式中、Mは、Cu,V,Cr,Mn,Fe,Co
及びNiから選択される少なくとも1種の金属元素から
なり、0.02≦X≦0.45,1.5≦Y≦2.5の
条件を満たす。)の組成式で表されるルチル型の結晶構
造を有する複合酸化物を正極や負極の活物質に使用する
と、複合酸化物の結晶構造がさらに安定になって、さら
に優れた充放電サイクル特性を有するリチウム二次電池
が得られるようになる。
高い化合物を形成する他の元素、例えば、Cd,La,
Ce,Sm,Mo等を前記の複合酸化物中における金属
元素Mとして用いた場合においても、リチウム二次電池
における充放電サイクル特性を向上させる効果が期待で
きる。
池において、前記の組成式で表される複合酸化物を正極
の活物質に用いた場合、負極の活物質としては、リチウ
ム二次電池において一般に使用されている材料を用いる
ことができ、例えば、Liを電気化学的に吸蔵放出でき
る天然黒鉛,人造黒鉛,コークス,有機物焼成体等の炭
素材料や、Li−Al合金,Li−Mg合金,Li−I
n合金,Li−Al−Mn合金等のLi合金や、Li金
属を使用することができる。しかし、負極の活物質にL
i合金やLi金属を用いた場合、充放電に伴って樹枝状
のデンドライト結晶が成長して、電池内部でショートす
るおそれが生じるため、請求項3に示すように、負極の
活物質に炭素材料を用いることが好ましい。
において、前記の組成式で表される複合酸化物を負極の
活物質に用いた場合、正極の活物質としては、リチウム
二次電池において一般に使用されている材料を用いるこ
とができ、この正極の活物質として、請求項4に示すよ
うに、LiCoO2 ,LiNiO2 ,LiMn2 O4,
LiMnO2 ,LiCo0.5 Ni0.5 O2 ,LiNi
0.7 Co0.2 Mn0.1 O 2 ,LiCo0.9 Ti
0.1 O2 ,LiCo0.5 Ni0.4 Zr0.1 O2 等のLi
含有遷移金属複合酸化物を用いると、充電電圧が約3
V、放電電圧が約2Vのリチウム二次電池が得られる。
物を正極の活物質に用いる場合と、負極の活物質に用い
る場合とを比較すると、前記の組成式で表される複合酸
化物を負極の活物質に用いた場合、充電電圧が高くなっ
て非水電解質の分解が生じやすくなるため、リチウム二
次電池における正極の活物質に前記の組成式で表される
複合酸化物を用いることが好ましい。
において、その正極や負極の活物質に用いる前記の組成
式で表される複合酸化物は、この複合酸化物を構成する
元素の単体や、その元素を含む化合物や、これらの混合
物を焼成することにより合成することができる。
℃未満では上記の金属元素Mが二酸化タングステンの結
晶格子中に十分に拡散しないおそれがある一方、150
0℃を超えた高温では、前記の文献(Binary A
lloy Phase Diagrams,Vol.
2,p1798(1986),American So
ciety for Metals)におけるW−O二
元状態図に示されるように、焼成体が融解してしまい、
これを室温まで冷却すると、この複合酸化物の組成が不
均一な状態になり、このような複合酸化物をリチウム二
次電池における正極や負極の活物質に用いた場合、リチ
ウム二次電池の充放電サイクル特性を十分に向上させる
ことが困難になる。このため、請求項5に示すように、
400℃以上,1500℃以下の温度で焼成させて得た
上記の組成式に示される複合酸化物を用いることが好ま
しく、さらに請求項6に示すように、600℃以上,1
400℃以下の温度で焼成させて得た上記の組成式に示
される複合酸化物を用いることがより好ましい。
は、前記の組成式で表される複合酸化物を正極や負極の
活物質に用いることを特徴とするものであり、このリチ
ウム二次電池に使用する非水電解質については特に限定
されず、リチウム二次電池において一般に使用されてい
る公知のものを用いることができる。
有機溶媒に溶質を溶解させた非水電解液や固体電解質を
用いることができる。
ては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト等の環状炭酸エステルや、ジメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、メチルエチルカーボート等の鎖状
炭酸エステルや、スルホラン、テトラヒドロフラン、
1,3−ジオキソラン、1,2−ジエトキシエタン、
1,2−ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン等
の溶媒を単独若しくは2種以上混合させて用いることが
できる。
しては、例えば、LiPF6 ,LiBF4 ,LiCF3
SO3 ,LiN(CF3 SO2 )2 ,LiN(C2 F5
SO 2 )2 ,LiN(CF3 SO2 )(C4 F9 S
O2 ),LiC(CF3 SO2 ) 3 ,LiC(C2 F5
SO2 )3 等のリチウム化合物を用いることができる。
オキシド,ポリアクリロニトリル等のポリマーに上記の
溶質を含有させたポリマー電解質や、上記のポリマーに
上記の非水電解液を含浸させたゲル状のポリマー電解質
や、LiI,Li3 N等の無機固体電解質を用いること
ができる。
いて実施例を挙げて具体的に説明すると共に、この実施
例におけるリチウム二次電池においては、正極や負極に
おける活物質の安定性が高まって充放電サイクル特性が
向上することを、比較例を挙げて明らかにする。なお、
この発明に係るリチウム二次電池は、下記の実施例に示
したものに限定されるものではなく、その要旨を変更し
ない範囲において適宜変更して実施できるものである。
と負極とを下記のようにして作製すると共に、非水電解
液を下記のようにして調製し、図1に示すような扁平型
のリチウム二次電池を作製した。
は、それぞれ純度が99.9%以上になったCuCO3
とWとWO3 の各試薬を用い、Cu:W:Oの原子比が
0.2:0.8:2になるように秤量した後、これらを
乳鉢で混合し、この混合物を直径17mmの金型を用い
て115kg/cm2 の圧力で圧縮して成形し、これを
酸素ガスと窒素ガスとを体積比1:4の割合で混合した
混合ガス雰囲気下において、1000℃の温度で10時
間焼成してCu0.2 W0.8 O2 の焼成体を得た。次い
で、このCu0.2 W0.8 O2 の焼成体を乳鉢で粉砕して
平均粒径10μmになったCu0. 2 W0.8 O2 の粉末を
正極活物質として用いるようにした。なお、このように
して得たCu0.2 W0.8 O2 の粉末をX線回折により分
析したところ、二酸化タングステンと同様のルチル型の
結晶構造を有していた。
と、導電剤としての炭素粉末と、結着剤としてのポリフ
ッ化ビニリデン粉末とを85:10:5の重量比になる
ように混合し、この混合物にN−メチル−2−ピロリド
ン(以下、NMPと略す。)を加えてスラリー化させ、
このスラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔からなる
正極集電体の片面にドクターブレード法により塗布し、
これを150℃で乾燥させた後、これを打ち抜いて直径
が17mm、厚みが1.0mmの円板状になった正極を
得た。
カーボネートとを1:1の体積比で混合した混合溶媒に
ヘキサフルオロリン酸リチウムLiPF6 を1mol/
lの割合で溶解させた電解液中において、上記のように
して作製した正極とLi金属とをポリプロピレン製の微
多孔膜を介して配置させ、この状態で100μAの定電
流で0.5V(vs.Li/Li+ )まで電解させて、
上記の正極中にLiを挿入させた。
は、負極活物質に天然黒鉛粉末を用い、この天然黒鉛粉
末と結着剤としてのポリフッ化ビニリデンとを95:5
の重量比になるように混合させ、この混合物にNMP溶
液を加えてスラリー化させ、このスラリーを厚さ20μ
mの銅箔からなる負極集電体の片面にドクターブレード
法により塗布し、これを150℃で乾燥させた後、これ
を打ち抜いて直径が17mm、厚みが1.0mmの円板
状になった負極を作製した。
るにあたっては、エチレンカーボネートとジエチルカー
ボネートとを1:1の体積比で混合させた混合溶媒に、
溶質としてヘキサフルオロリン酸リチウムLiPF6 を
1mol/lの割合で溶解させて非水電解液を調製し
た。
は、図1に示すように、上記のようにして作製した正極
1と負極2との間に、セパレータ3としてポリプロピレ
ン製の微多孔膜に上記の非水電解液を含浸させたものを
介在させ、これらを正極缶4aと負極缶4bとで形成さ
れる電池ケース4内に収容させ、正極集電体5を介して
正極1を正極缶4aに接続させる一方、負極集電体6を
介して負極2を負極缶4bに接続させ、この正極缶4a
と負極缶4bとをポリプロピレン製の絶縁パッキン7に
よって電気的に絶縁させてリチウム二次電池を得た。
は、上記の実施例1における正極の作製において使用し
た正極活物質の種類だけを変更させ、下記の表1に示す
ように、正極活物質として、実施例2においてはV0.2
W0.8 O2 の粉末を、実施例3においてはCr0. 2 W
0.8 O2 の粉末を、実施例4においてはMn0.2 W0.8
O2 の粉末を、実施例5においてはFe0.2 W0.8 O2
の粉末を、実施例6においてはCo0.2 W0. 8 O2 の粉
末を、実施例7においてはNi0.2 W0.8 O2 の粉末を
用い、それ以外は、上記の実施例1の場合と同様にし
て、各リチウム二次電池を作製した。なお、上記の各正
極活物質の粉末をX線回折により分析したところ、上記
のCu0. 2 W0.8 O2 の粉末と同様に、二酸化タングス
テンと同様のルチル型の結晶構造を有していた。
極活物質としてWO2 を用いるようにし、また比較例2
においては、LiOHとWO2 とをLi:Wのモル比が
1:1になるように混合した後、窒素雰囲気中において
700℃の温度条件で2時間熱処理して得られたリチウ
ム・タングステン複合酸化物(Li・W複合酸化物)を
用いるようにした。
例1の場合と同様にして、比較例1,2の各リチウム二
次電池を作製した。
〜7及び比較例1,2の各リチウム二次電池を、それぞ
れ25℃の温度雰囲気下において、充電電流100μA
の定電流で充電終止電圧1.5Vまで充電した後、放電
電流100μAの定電流で放電終止電圧0.5Vまで放
電し、これを1サイクルとして、50サイクルの充放電
試験を行い、1サイクル目と50サイクル目とにおける
放電容量を測定し、容量維持率(%)として、1サイク
ル目の放電容量Q1に対する50サイクル目の放電容量
Q50の比率[(Q1/Q50)×100]を求め、その結
果を下記の表1に合わせて示した。なお、実施例1〜7
及び比較例1,2の各リチウム二次電池においては、放
電終止電圧迄の電圧の積分値を時間で割った平均放電電
圧が0.75Vであった。
として、M0.2 W0.8 O2 (MはCu,V,Cr,M
n,Fe,Co,Ni)を用いた実施例1〜7の各リチ
ウム二次電池は、正極活物質としてWO2 やLi・W複
合酸化物を用いた比較例1,2の各リチウム二次電池に
比べて容量維持率が高くなっており、充放電サイクル特
性が向上していた。
は、正極活物質として、上記の実施例1の場合と同じC
u0.2 W0.8 O2 を使用して正極を作製する一方、この
正極中にLiを挿入させないようにした。
Li金属のシートをアルゴン雰囲気中で直径17mm,
厚さ1.0mmの円板状に打ち抜いたものを、実施例9
においては、Liが20.6重量%になったLi−Al
合金のシートをアルゴン雰囲気中で直径17mm,厚さ
1.0mmの円板状に打ち抜いたものを用いるようにし
た。
例1の場合と同様にして、実施例8,9の各リチウム二
次電池を作製した。
は、正極活物質として、上記の比較例2の場合と同じリ
チウム・タングステン複合酸化物(Li・W複合酸化
物)を使用して正極を作製する一方、この正極中にLi
を挿入させないようにした。
上記の実施例8の場合と同様に、Li金属のシートをア
ルゴン雰囲気中で直径17mm,厚さ1.0mmの円板
状に打ち抜いたものを、比較例4においては、上記の実
施例9の場合と同様に、Liが20.6重量%になった
Li−Al合金のシートをアルゴン雰囲気中で直径17
mm,厚さ1.0mmの円板状に打ち抜いたものを用い
るようにした。
例1の場合と同様にして、比較例3,4の各リチウム二
次電池を作製した。
8,9及び比較例3,4の各リチウム二次電池を、25
℃の温度雰囲気下において放電電流100μAの定電流
で0.5Vまで放電させた。その後、これらの各リチウ
ム二次電池をそれぞれ充電電流100μAの定電流で充
電終止電圧1.5Vまで充電させた後、放電電流100
μAの定電流で放電終止電圧0.5Vまで放電させ、こ
れを1サイクルとして、50サイクルの充放電試験を行
い、1サイクル目と50サイクル目とにおける放電容量
を測定し、容量維持率(%)として、1サイクル目の放
電容量Q1に対する50サイクル目の放電容量Q50の比
率[(Q1/Q50)×100]を求め、その結果を下記
の表2に合わせて示した。なお、放電終止電圧迄の電圧
の積分値を時間で割った平均放電電圧は、上記の実施例
8及び比較例3の各リチウム二次電池においては0.7
5V、実施例9及び比較例4の各リチウム二次電池にお
いては0.6Vであった。
にLi金属やLi−Al合金を用いた場合においても、
正極活物質にCu0.2 W0.8 O2 を用いた実施例8,9
の各リチウム二次電池は、正極活物質にLi・W複合酸
化物を用いた比較例3,4の各リチウム二次電池に比べ
て容量維持率が高くなっており、充放電サイクル特性が
向上していた。
と、上記の実施例1〜7の各リチウム二次電池とを比較
すると、負極活物質に天然黒鉛粉末を用いた実施例1〜
7の各リチウム二次電池の方が容量維持率が高くなって
いた。これは、負極活物質に天然黒鉛粉末のような炭素
材料を用いた場合、Li金属及びLi合金のように充放
電によって樹枝状のデンドライト結晶が成長して、電池
内部においてショートすることがないためであると考え
られる。
おいては正極を作製するにあたり、下記の表3に示すよ
うに、正極活物質として、実施例10においては平均粒
径が10μmになったLiCoO2 粉末を、実施例11
においては平均粒径が10μmになったLiNiO 2 粉
末を、実施例12においては平均粒径が10μmになっ
たLiMn2 O4 粉末を用いるようにした。
電剤としての炭素粉末と、結着剤としてのポリフッ化ビ
ニリデン粉末とをそれぞれ85:10:5の重量比にな
るように混合し、これらの混合物にNMP溶液を加えて
スラリー化させ、このスラリーを厚さ20μmのアルミ
ニウム箔からなる正極集電体の片面にドクターブレード
法により塗布し、これを150℃で乾燥させた後、これ
を打ち抜いて直径が17mm、厚みが1.0mmの円板
状になった各正極を得た。なお、このようにして作製し
た各正極に対してはLiを挿入させないようにした。
活物質として、上記の実施例1において正極活物質とし
て用いたCu0.2 W0.8 O2 の粉末を使用し、このCu
0.2W0.8 O2 粉末と、導電剤としての炭素粉末と、結
着剤としてのポリフッ化ビニリデン粉末とを85:1
0:5の重量比になるように混合し、この混合物にNM
P溶液を加えてスラリー化させ、このスラリーを厚さ2
0μmの銅箔からなる負極集電体の片面にドクターブレ
ード法により塗布し、これを150℃で乾燥させた後、
これを打ち抜いて直径が17mm、厚みが1.0mmの
円板状になった負極を作製した。
と負極とを用いる以外は、上記の実施例1の場合と同様
にして、実施例10〜12の各リチウム二次電池を作製
した。
は、正極として、上記の実施例10の場合と同様に平均
粒径が10μmになったLiCoO2 粉末を正極活物質
に使用して作製した正極を用いるようにした。
較例5においては、上記の比較例1における正極の作製
において正極活物質に用いたWO2 を、比較例6におい
ては、上記の比較例2における正極の作製において正極
活物質に用いたリチウム・タングステン複合酸化物(L
i・W複合酸化物)を用いるようにし、それ以外は、上
記の実施例10〜12の場合と同様にして各負極を作製
した。
は、上記の実施例1の場合と同様にして、比較例5,6
の各リチウム二次電池を作製した。
0〜12及び比較例5,6の各リチウム二次電池を、そ
れぞれ25℃の温度雰囲気下において、充電電流100
μAの定電流で充電終止電圧3.5Vまで充電した後、
放電電流100μAの定電流で放電終止電圧1.5Vま
で放電し、これを1サイクルとして、50サイクルの充
放電試験を行い、1サイクル目と50サイクル目とにお
ける放電容量を測定し、容量維持率(%)として、1サ
イクル目の放電容量Q1に対する50サイクル目の放電
容量Q50の比率[(Q1/Q50)×100]を求め、そ
の結果を下記の表3に合わせて示した。なお、実施例1
0〜12及び比較例5,6の各リチウム二次電池におい
て、放電終止電圧迄の電圧の積分値を時間で割った平均
放電電圧はそれぞれ2Vであった。
にLi含有遷移金属酸化物であるLiCoO2 ,LiN
iO2 及びLiMn2 O4 を用いる一方、負極活物質に
Cu 0.2 W0.8 O2 を用いた実施例10〜12の各リチ
ウム二次電池は、負極活物質にWO2 やLi・W複合酸
化物を用いた比較例5,6の各リチウム二次電池に比べ
て容量維持率が高くなっており、充放電サイクル特性が
向上していた。
施例13〜19及び比較例7,8においては、正極活物
質として、CuX W 1-x O2 で表されるCuとWとの複
合酸化物におけるCuとWとのモル比を変更させたもの
を用いるようにし、下記の表4に示すように、実施例1
3ではCu0. 02W0.98O2 を、実施例14ではCu0.05
W0.95O2 を、実施例15ではCu0. 1 W0.9 O2 を、
実施例16ではCu0.3 W0.7 O2 を、実施例17では
Cu0. 4 W0.6 O2 を、実施例18ではCu0.45W0.55
O2 を、実施例19ではCu0. 46W0.54O2 を用いる一
方、比較例7においてはCu0.47W0.53O2 を、比較例
8においてはCu0.5 W0.5 O2 を用い、それ以外につ
いては、上記の実施例1の場合と同様にして、実施例1
3〜19及び比較例7,8の各アルカリ二次電池を作製
した。
較例7,8における各リチウム二次電池においても、上
記の実施例1〜7及び比較例1,2の場合と同様にし
て、1サイクル目と50サイクル目とにおける放電容量
を測定して、各リチウム二次電池における容量維持率
(%)を求め、その結果を上記の実施例1及び比較例1
の結果と合わせて下記の表4及び図2に示した。なお、
実施例13〜19及び比較例7,8の各リチウム二次電
池において、放電終止電圧迄の電圧の積分値を時間で割
った平均放電電圧はそれぞれ0.75Vであった。
に用いるCuとWとの複合酸化物中におけるCuのモル
比(X)が0<X≦0.46の条件を満たすようにした
実施例1,13〜19の各リチウム二次電池は、Cuが
含まれていない正極活物質を用いた比較例1のリチウム
二次電池や、CuとWとの複合酸化物中におけるCuの
モル比(X)が0.46を越えた正極活物質を用いた比
較例7,8の各リチウム二次電池に比べて、容量維持率
が高くなって、充放電サイクル特性が向上しており、特
に、CuとWとの複合酸化物中におけるCuのモル比
(X)が0.02〜0.45の範囲になった正極活物質
を用いた実施例1,13〜18の各リチウム二次電池に
おいては、さらに容量維持率が高くなって、充放電サイ
クル特性が著しく向上していた。
用いた場合について示したが、Wと他のV,Cr,M
n,Fe,Co,Niとの複合酸化物についても同様の
結果が得られる。
実施例20〜24及び比較例9〜11においては、正極
活物質として、Cu0. 2 W0.8 OY で表されるCuとW
との複合酸化物に含有させる酸素原子Oのモル比(Y)
だけを変更させたものを用いるようにし、下記の表5に
示すように、実施例20ではCu0.2 W0.8 O1.5 を、
実施例21ではCu0.2 W0.8 O1.6 を、実施例22で
はCu0.2 W0.8 O1.8 を、実施例23ではCu0.2 W
0.8 O2. 2 を、実施例24ではCu0.2 W0.8 O2.5 を
用いる一方、比較例9においてはCu0.2 W0.8 O1.3
を、比較例10においてはCu0.2 W0.8 O1.4 を用
い、比較例11においてはCu0.2 W0.8 O2.6 を用い
るようにし、それ以外については、上記の実施例1の場
合と同様にして、実施例20〜24及び比較例9〜11
の各リチウム二次電池を作製した。
較例9〜11における各リチウム二次電池についても、
上記の実施例1〜7及び比較例1,2の場合と同様にし
て、1サイクル目と50サイクル目とにおける放電容量
を測定して、各リチウム二次電池における容量維持率
(%)を求め、その結果を上記の実施例1の結果と合わ
せて下記の表5及び図3に示した。なお、実施例20〜
24及び比較例9〜11の各リチウム二次電池におい
て、放電終止電圧迄の電圧の積分値を時間で割った平均
放電電圧はそれぞれ0.75Vであった。
に用いるCuとWとの複合酸化物中における酸素原子O
のモル比(Y)を1.5〜2.5の範囲にした実施例
1,20〜24の各リチウム二次電池は、CuとWとの
複合酸化物中における酸素原子Oのモル比(Y)が上記
の範囲外になった正極活物質を用いた比較例9〜11の
各リチウム二次電池に比べ、容量維持率が高くなって、
充放電サイクル特性が向上しており、特に、CuとWと
の複合酸化物中における酸素原子Oのモル比(Y)が
1.8〜2.2の範囲になった正極活物質を用いた実施
例1,22,23の各リチウム二次電池においては、さ
らに容量維持率が高くなって、充放電サイクル特性が著
しく向上していた。
用いた場合について示したが、Wと他のV,Cr,M
n,Fe,Co,Niとの複合酸化物についても同様の
結果が得られる。
〜32においては、上記の実施例1における正極の作製
において、Cu0.2 W0.8 O2.0 からなる正極活物質を
得るにあたり、その焼成温度だけを変更させ、下記の表
6に示すように、その焼成温度を、実施例25では30
0℃に、実施例26では400℃に、実施例27では6
00℃に、実施例28では800℃に、実施例29では
1200℃に、実施例30では1400℃に、実施例3
1では1500℃に、実施例32では1600℃にし、
それ以外については、上記の実施例1の場合と同様にし
て、実施例25〜32の各リチウム二次電池を作製し
た。
る各リチウム二次電池においても、上記の実施例1〜7
及び比較例1,2の場合と同様にして、1サイクル目と
50サイクル目とにおける放電容量を測定して、各リチ
ウム二次電池における容量維持率(%)を求め、その結
果を上記の実施例1の結果と合わせて下記の表6及び図
4に示した。なお、実施例25〜32の各リチウム二次
電池において、放電終止電圧迄の電圧の積分値を時間で
割った平均放電電圧はそれぞれ0.75Vであった。
次電池の正極活物質に用いるCu0. 2 W0.8 O2.0 を得
るにあたり、その焼成温度を400〜1500℃の範囲
にして得たCu0.2 W0.8 O2.0 を用いた実施例1,2
6〜31の各リチウム二次電池は、その焼成温度を30
0℃にして得たCu0.2 W0.8 O2.0 を用いた実施例2
5のリチウム二次電池や、その焼成温度を1600℃に
して得たCu0.2 W0. 8 O2.0 を用いた実施例32のリ
チウム二次電池に比べ、容量維持率が高くなって、充放
電サイクル特性が向上しており、特に、焼成温度を60
0〜1400℃の範囲にして得たCu0.2 W0.8 O2.0
を用いた実施例1,27〜30の各リチウム二次電池に
おいては、容量維持率がさらに高くなって、充放電サイ
クル特性が著しく向上していた。
リチウム二次電池においては、正極又は負極の活物質
に、MX W1-X OY (式中、Mは、Cu,V,Cr,M
n,Fe,Co及びNiから選択される少なくとも1種
の金属元素からなり、0<X≦0.46,1.5≦Y≦
2.5の条件を満たす。)の組成式で表されるルチル型
の結晶構造を有する複合酸化物又はこれにLiを含有さ
せたものを用いるようにしたため、このような活物質を
用いた正極や負極においてリチウムを吸蔵・放出する能
力が向上すると共に、活物質における結晶構造の変化が
少なくなり、充放電サイクル特性に優れたリチウム二次
電池が得られるようになった。
リチウム二次電池の内部構造を示した断面説明図であ
る。
Cuのモル比(X)と得られたリチウム二次電池におけ
る容量維持率との関係を示した図である。
る酸素のモル比(Y)と得られたリチウム二次電池にお
ける容量維持率との関係を示した図である。
る場合における焼成温度と得られたリチウム二次電池に
おける容量維持率との関係を示した図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 正極と負極と非水電解質とを備えたリチ
ウム二次電池において、上記の正極又は負極の活物質
に、MX W1-X OY (式中、Mは、Cu,V,Cr,M
n,Fe,Co及びNiから選択される少なくとも1種
の金属元素からなり、0<X≦0.46,1.5≦Y≦
2.5の条件を満たす。)の組成式で表されるルチル型
の結晶構造を有する複合酸化物又はこれにLiを含有さ
せたものを用いたことを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項2】 請求項1に記載したリチウム二次電池に
おいて、上記の正極又は負極の活物質に、MX W1-X O
Y (式中、Mは、Cu,V,Cr,Mn,Fe,Co及
びNiから選択される少なくとも1種の金属元素からな
り、0.02≦X≦0.45,1.5≦Y≦2.5の条
件を満たす。)の組成式で表されるルチル型の結晶構造
を有する複合酸化物又はこれにLiを含有させたものを
用いたことを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項3】 請求項1又は2に記載したリチウム二次
電池において、正極の活物質に上記の組成式に示される
複合酸化物又はこれにLiを含有させたものを用いる一
方、負極の活物質に炭素材料又はこれにLiを含有させ
たものを用いたことを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項4】 請求項1又は2に記載したリチウム二次
電池において、負極の活物質に上記の組成式に示される
複合酸化物又はこれにLiを含有させたものを用いる一
方、正極の活物質にLi含有遷移金属酸化物を用いたこ
とを特徴とするリチウム二次電池。 - 【請求項5】 請求項1〜4の何れか1項に記載したリ
チウム二次電池において、正極又は負極の活物質に、4
00℃以上,1500℃以下の温度で焼成させて得た上
記の組成式に示される複合酸化物又はこれにLiを含有
させたものを用いたことを特徴とするリチウム二次電
池。 - 【請求項6】 請求項5に記載したリチウム二次電池に
おいて、正極又は負極の活物質に、600℃以上,14
00℃以下の温度で焼成させて得た上記の組成式に示さ
れる複合酸化物又はこれにLiを含有させたものを用い
たことを特徴とするリチウム二次電池。
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
WO2001020695A1 (en) * | 1999-09-15 | 2001-03-22 | Imra America, Inc. | Electrode composition comprising doped tungsten oxides and method of preparation |
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