JP2001283861A - 電池用電極及び非水電解質電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 非水電解質におけるイオン伝導性を向上させ
る。 【解決手段】 比誘電率が１２以上である無機化合物を
含有させる。このことにより、電極内及び周囲に存在す
る非水電解質に含まれている電解質塩であるリチウム化
合物のイオン解離度が向上する。このことにより、電極
内及び周囲に存在する非水電解質のイオン伝導性が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池に使用される
電極に関するものであり、さらには、この電極を用いた
非水電解質電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子機器用二次電池としては、ニ
ッケル・カドミウム電池及び鉛電池などが使用されてき
た。近年では、電子技術の進歩に伴って電子機器の小型
化及び携帯化が進んでいることから、電子機器用の二次
電池を高エネルギー密度化することが要求されるように
なっている。しかしながら、ニッケル・カドミウム電池
や鉛電池などでは放電電圧が低く、エネルギー密度を十
分に高くすることができない。

【０００３】このような状況から、近年、いわゆる非水
電解質電池が盛んに研究開発されるようになってきてい
る。非水電解質電池の特徴としては、放電電圧が高いこ
と、軽量であることなどを挙げることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高エネルギ
ー密度を有する非水電解質電池を実現するためには、電
極における活物質を高容量化すると共に、より多く非水
電解質を電池中に封入することが必要である。一般に非
水電解質電池は、活物質の他にセパレータ及び集電体な
どから構成されるが、これらの部材は充放電に関与しな
いことから、非水電解質電池を高エネルギー密度化する
ためには、非水電解質電池内における体積ができるだけ
小さいことが望ましい。

【０００５】セパレータ及び集電体を減らす方法とし
て、活物質の厚さをできるだけ厚く形成し、電極面積を
できるだけ小さく形成するという方法が挙げられる。し
かしながら、活物質を厚く形成することは負荷特性を低
下させることにつながることが一般的に知られており、
高い負荷特性を維持したまま活物質を厚く形成すること
は非水電解質や電極の作製方法を最適なものとする上で
も不可能であった。

【０００６】本発明はこのような従来の実状に鑑みて提
案されたものであり、非水電解質電池に適用したとき
に、負荷特性が高くなる電極を提供することを目的とす
る。また、活物質を厚く形成したときにも、高い負荷特
性を有する非水電解質電池を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記非水電解質電池とし
ては、リチウムの溶解・析出を利用したリチウム電池
や、リチウムイオンのドープ・脱ドープを利用したリチ
ウムイオン電池等が知られているが、いずれの電池にお
いても、リチウムイオンの電解質中での伝導性が電池性
能に大きく関わっている。

【０００８】したがって、高容量で、且つ負荷特性、低
温特性、サイクル特性に優れた電池を実現するには、非
水電解質電池の電解質中のリチウムイオンのイオン伝導
性を如何に高めるかが重要な課題となる。

【０００９】このような観点から鋭意研究を行った結
果、発明者らは、負極及び正極などの電池用電極におけ
るイオン伝導性を向上させることが、非水電解質全体の
イオン伝導性向上に大きく寄与することを見いだすに至
った。

【００１０】上述の目的を達成するために、本発明の電
極は、集電体上に活物質を含む電極合剤層が形成されて
なる電池用電極において、上記電極合剤層は、比誘電率
１２以上の無機化合物を含有することを特徴とする。

【００１１】また、本発明に係る非水電解質電池は、正
極、負極及び非水電解質を備えてなる。そして、上記正
極及び／又は負極は、集電体上に活物質を含む電極合剤
層が形成されてなり、当該電極合剤層が比誘電率１２以
上の無機化合物を含有する電池用電極であることを特徴
とする。

【００１２】電極中に誘電性を有する無機化合物を添加
すると、この無機化合物は、電極合剤層中、又は電極近
傍に存在する非水電解質中の電解質塩（リチウム塩）の
解離度を向上させる。そして、電極合剤中、又は電極近
傍に存在する非水電解質においては、イオン伝導性が大
幅に向上される。このために、電極合剤が厚く形成され
たとしても、電極合剤中におけるイオン伝導性が良好な
ものとなる。そして、この電極を非水電解質電池に適用
したときにも、負荷特性が良好なものとなる。

【００１３】また、この電極を使用した非水電解質電池
においては、電極合剤中におけるリチウムイオンの伝導
性が良好なものとなり、電池系全体の内部インピーダン
スが低減されて、優れた負荷特性、低温特性が実現され
る。また、リチウムイオンのイオン伝導性の向上は、高
容量化やサイクル特性の点でも有利であり、これら特性
も向上する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した電極や非
水電解質電池について、図面を参照しながら詳細に説明
する。

【００１５】なお、以下では、電極及び非水電解質電池
を構成する各薄膜の構成や材料等について例示するが、
本発明は、例示する非水電解質電池に限定されるもので
はなく、所望とする目的や性能に応じて各薄膜の構成や
材料などを選択すればよい。

【００１６】電池用電極は、例えば金属などからなる集
電体上に、活物質を含む電極合剤層が形成されてなる。
この電極合剤層は、電極が正極であれば、後述するよう
な正極活物質を含み、電極が負極であれば、後述するよ
うな負極活物質を含む。更に、必要に応じて結着剤及び
導電剤などが加えられる。

【００１７】本発明の電池用電極においては、これらに
加えて比誘電率が１２以上である無機化合物が含まれて
いる。

【００１８】比誘電率が１２以上である無機化合物とし
ては、強誘電性を有するものと、常誘電性を有するもの
とがあるが、比誘電率が１２以上であれば何れであって
もよい。また、比誘電率は高い方が望ましい。強誘電性
を有する無機化合物の具体例としては、ＢａＴｉＯ₃ 、
ＴｉＯ₂ 等が挙げられる。また、常誘電性を有する無機
化合物の例としては、ＢａＯ等が挙げられる。

【００１９】これらの物質は化学的に安定であるため、
非水電解質に対して不溶性もしくは難溶性である。ま
た、イオンとして解離することもない。また、これらの
物質は電気化学的にも安定であるため、電極と反応する
こともない。

【００２０】以上の説明からも明らかなように、本発明
を適用した電池用電極は、電極合剤層中及び電極近傍に
存在する非水電解質中の電解質塩の解離度が向上し、イ
オン伝導性が向上する。このため、非水電解質電池に適
用したときにも、電池の負荷特性が良好なものとなる。

【００２１】以下、本発明を適用した電極を使用して作
製した非水電解質電池について説明する。

【００２２】非水電解質電池１は、図１に示すように、
帯状の正極２と、帯状の負極３とが、セパレータ４を介
して密着状態で巻回された電池素子が、電池缶５の内部
に収容されてなる。そして、電池缶５には非水電解質が
注入される。

【００２３】正極２は、正極活物質と結着剤とを含有す
る正極合剤を集電体上に塗布、乾燥することにより作製
される。集電体には例えばアルミニウム箔等の金属箔が
用いられる。

【００２４】正極活物質としては、目的とする電池の種
類に応じて、金属酸化物、金属硫化物、又は特定の高分
子を使用することができる。

【００２５】例えば、リチウムの溶解・析出を利用した
リチウム電池とする場合、ＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂ 、ＮｂＳ
ｅ₂ 、Ｖ₂Ｏ₅等のリチウムを含まない金属硫化物あるい
は酸化物、さらにはポリアセチレン、ポリピロール等の
高分子を使用することもできる。

【００２６】リチウムイオンのドープ・脱ドープを利用
したリチウムイオン電池とする場合には、Ｌｉ_xＭＯ
₂（式中Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充
放電状態によって異なり、通常０．０５以上、１．１０
以下である。）を主体とするリチウム複合酸化物等を使
用することができる。このリチウム複合酸化物を構成す
る遷移金属Ｍとしては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が好まし
い。このようなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬ
ｉＣｏＯ₂ 、ＬｉＮｉＯ₂ 、ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂ （式
中、０＜ｙ＜１である。）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、ＬｉＭＰＯ
₄ （式中ＭはＦｅ等、一種以上の遷移金属を表す）等を
挙げることができる。

【００２７】リチウム複合酸化物は、高電圧を発生で
き、エネルギー密度的に優れた正極活物質となる。正極
活物質には、これらの正極活物質の複数種を併せて使用
してもよい。また、以上のような正極活物質を使用して
正極活物質を形成するときには、公知の導電剤や結着剤
等を添加することができる。

【００２８】負極３は、負極活物質と結着剤とを含有す
る負極合剤を、集電体上に塗布、乾燥することにより作
製される。上記集電体には、例えば銅箔等の金属箔が用
いられる。

【００２９】負極活物質としては、例えば、リチウムの
溶解・析出を利用したリチウム電池とする場合、金属リ
チウムや、リチウムを吸蔵・放出することが可能なリチ
ウム合金等を用いることができる。

【００３０】リチウムイオンのドープ・脱ドープを利用
したリチウムイオン電池とする場合には、難黒鉛化炭素
系や黒鉛系の炭素材料を使用することができる。より具
体的には、黒鉛類、メソカーボンマイクロビーズ、メソ
フェーズカーボンファイバー等の炭素繊維、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）、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
成し炭素化したもの）、及び活性炭などの炭素材料を使
用することができる。このような材料から負極を形成す
るときには、公知の結着剤などを添加することができ
る。

【００３１】非水電解質は、電解質塩を非水溶媒に溶解
して調製される。

【００３２】非水溶媒としては、従来より非水電解液に
使用されている種々の非水溶媒を使用することができ
る。例えば、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、ジメトキ
シエタン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、γ−ブチロラ
クトン、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、４−メチル−１，３−
ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチル
スルホラン、酪酸メチルスルホラン、アセトニトリル、
プロピオンニトリル、プロピオン酸メチル等を使用する
ことができる。これらの非水溶媒は単独で使用してもよ
く、複数種を混合して使用してもよい。

【００３３】電解質塩としては、ＬｉＰＦ₆ 、ＬｉＢＦ
₄ 、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ 、ＬｉＮ
（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂等のうち少なくとも１つの化合物を使
用することが望ましい。

【００３４】以上の正極２と、負極３とを、セパレータ
４を介して密着させ、渦巻型に多数回巻回することによ
り電池素子が構成される。

【００３５】次に、その内側にニッケルメッキを施した
鉄製の電池缶５の底部に絶縁板６を挿入し、さらに電池
素子を収納する。

【００３６】そして負極３の集電をとるために、例えば
ニッケルからなる負極リード７の一端を負極３に圧着さ
せ、他端を電池缶５に溶接する。これにより、電池缶５
は、負極３と導通されることとなり、非水電解液電池１
の外部負極端子となる。

【００３７】また、正極２の集電をとるために、例えば
アルミニウムからなる正極リード８の一端を正極２に取
り付け、他端を電流遮断用薄板９を介して電池蓋１０と
電気的に接続する。この電流遮断用薄板９は、電池内圧
に応じて電流を遮断するものである。これにより、電池
蓋１０は正極２と導通をもつこととなり、非水電解質電
池１の外部正極端子となる。

【００３８】次に、この電池缶５の中に非水電解液を注
入する。この非水電解液は、先に述べたように電解質塩
を非水溶媒に溶解させて調製される。

【００３９】最後に、アスファルトを塗布した絶縁封口
ガスケット１１を介して電池缶５をかしめることにより
電池蓋１０が固定されて円筒型の非水電解質電池１が作
製される。

【００４０】以上の構成の非水電解質電池１は、正極２
又は負極３、あるいはそれらの両方に比誘電率が１２以
上の無機化合物が含有されている。この比誘電率が１２
以上の無機化合物は、正極２に含有される場合には正極
合剤中に加えられ、負極３に含有される場合には負極合
剤中に加えられる。このため、電極合剤層中又は電極の
近傍に存在する非水電解質の解離度が向上し、イオン伝
導性が良好となる。

【００４１】以上の説明からも明らかなように、非水電
解質電池１は、正極２又は負極３、あるいはそれらの両
方に比誘電率が１２以上の無機化合物が含有されている
ため、電極合剤層中又は電極の近傍に存在する非水電解
質の解離度が向上し、イオン伝導性が良好となる。この
ため、非水電解質電池１全体のイオン伝導性が良好なも
のとなり、内部インピーダンスが低減される。また、非
水電解質電池１は、正極２又は負極３、あるいはそれら
の両方の活物質を厚く形成しても負荷特性が良好なもの
となる。

【００４２】したがって、優れた負荷特性、低温特性が
実現されるばかりか、高容量化が図られ、サイクル特性
も大幅に改善される。

【００４３】なお、本実施の形態に係る非水電解質電池
は、円筒型、角型、コイン型、ボタン型等、その形状に
ついては特に限定されることはない。また、図２及び図
３に示すような薄型や、大型などの種々の大きさにする
ことができる。

【００４４】また、上記においては、液系の非水電解質
を使用し電池缶を使用した例について説明してきたが、
例えば、上記非水電解質としてゲル状電解質や固体電解
質等を使用した場合には、電池缶を用いずラミネートフ
ィルムを外装材とする薄型電池とすることもできる。

【００４５】ゲル状電解質や固体電解質は、基本的に
は、電解質塩、この電解質塩を溶解する非水溶媒、非水
溶媒を保持する高分子マトリクスからなる。

【００４６】ここで、非水溶媒や電解質塩としては、液
系の非水電解質と同様の非水溶媒、電解質塩を使用する
ことが可能である。

【００４７】高分子マトリクスとしては、ポリビニリデ
ンフルオライド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン
オキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリメタクリルニ
トリル等が挙げられ、使用形態（ゲル状、固体状等）等
に応じてこれらから選択して使用される。

【００４８】図２及び図３は、薄型の形状を有する非水
電解質電池２０の構成例を示すものであり、この非水電
解質電池２０は、正極活物質層を有する正極２１と、負
極活物質層を有する負極２２とが、セパレータ２３を介
して重ね合わされることによって形成された電池素子２
４が、外装フィルム２５の内部に封入されてなる。

【００４９】上記正極２１の集電体は正極リード２６と
接続されており、負極２２の集電体は負極リード２７と
接続されている。そして、これら正極リード２６及び負
極リード２７は、外装フィルム２５とのシール部に樹脂
フィルム２８が介在され、絶縁性が確保されるととも
に、一端が外部に引き出されている。

【００５０】また、上記正極２１と負極２２の活物質層
上には、それぞれゲル状電解質層が含浸固化されてお
り、これらゲル状電解質層が互いに対向するように正極
２１と負極２２とがセパレータ２３を介して重ね合わさ
れている。

【００５１】したがって、正極２１及び負極２２にもゲ
ル状電解質、あるいはこれに含まれる電解質塩が溶解さ
れた非水溶媒が一部含浸される。

【００５２】このとき、正極２１又は負極２２、あるい
はそれら両方に比誘電率が１２以上の無機化合物を含有
させれば、先の非水電解質電池１と同様、内部インピー
ダンスが低減され、負荷特性、低温特性、容量、サイク
ル特性が大幅に改善される。

【００５３】

【実施例】次に、本発明を適用した非水電解質電池にお
けるサイクル寿命、重負荷特性、及び低温特性につい
て、実施例に基づいて説明する。

【００５４】実施例１ まず、負極を作製した。先ず、粉砕した黒鉛粉末を８０
重量部と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを
１０重量部とを混合し、負極合剤を作製した。次に、こ
の負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて
スラリー状とした。次に、これに対して１０重量部のＢ
ａＴｉＯ₃を加えて均一に分散させた。次に、これを負
極集電体となる厚さが１０μｍであり、帯状である銅箔
の片面に均一に塗布した後に乾燥させた。そして、ロー
ルプレス機で圧縮成型することによって負極を作製し
た。

【００５５】つぎに、正極を作製した。先ず、ＬｉＣＯ
₃とＣｏＣＯ₃とを０．５モル対１．０モルの比で混合
し、これに対して空気中において９００℃で５時間の焼
成を施すことによって、ＬｉＣｏＯ₂を作製した。次
に、このＬｉＣｏＯ₂を８６重量部と、導電剤である黒
鉛を６重量部と、結着剤であるポリビニリデンフルオラ
イドを３重量部とを混合して正極合剤を作製した。次
に、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させてス
ラリー状とした。次に、５重量部のＢａＴｉＯ₃を加え
て均一に分散させた。次に、これを正極集電体となる厚
さが２０μｍであり、帯状であるアルミニウム箔の片面
に均一に塗布した後に乾燥させた。そして、ロールプレ
ス機で圧縮成型することによって正極を作製した。

【００５６】つぎに、非水電解質を作製した。炭酸エチ
レン（ＥＣ）を１５重量部と、炭酸プロピレン（ＰＣ）
を１５重量部と、炭酸ジエチル５０重量部と、電解質塩
であるＬｉＰＦ₆を２０重量部とを混合し、非水電解質
を作製した。

【００５７】最後に、正極と負極とを微孔性ポリプロピ
レンフィルムからなるセパレータを介して圧着し、巻層
体を形成した。そして、巻層体を電池缶へ収容し、非水
電解質を注入して非水電解質電池を作製した。

【００５８】実施例２ まず、負極を作製した。先ず、粉砕した黒鉛粉末を７
１．１重量部と、結着剤であるポリビニリデンフルオラ
イドを８．９重量部とを混合し、負極合剤を作製した。
次に、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンに分
散させてスラリー状とした。次に、これに対して２０重
量部のＢａＴｉＯ₃を加えて均一に分散させた。次に、
これを負極集電体となる厚さが１０μｍであり、帯状で
ある銅箔の片面に均一に塗布した後に乾燥させた。そし
て、ロールプレス機で圧縮成型することによって負極を
作製した。

【００５９】つぎに、正極を作製した。先ず、ＬｉＣＯ
₃とＣｏＣＯ₃とを０．５モル対１．０モルの比で混合
し、これに対して空気中において９００℃で５時間の焼
成を施すことによって、ＬｉＣｏＯ₂を作製した。次
に、このＬｉＣｏＯ₂を７２．４重量部と、導電剤であ
る黒鉛を５．１重量部と、結着剤であるポリビニリデン
フルオライドを２．５重量部とを混合して正極合剤を作
製した。次に、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分
散させてスラリー状とした。次に、２０重量部のＢａＴ
ｉＯ₃を加えて均一に分散させた。次に、これを正極集
電体となる厚さが２０μｍであり、帯状であるアルミニ
ウム箔の片面に均一に塗布した後に乾燥させた。そし
て、ロールプレス機で圧縮成型することによって正極を
作製した。

【００６０】つぎに、非水電解質を作製した。炭酸エチ
レン（ＥＣ）を１５重量部と、炭酸プロピレン（ＰＣ）
を１５重量部と、炭酸ジエチル５０重量部と、電解質塩
であるＬｉＰＦ₆を２０重量部とを混合し、非水電解質
を作製した。

【００６１】最後に、正極と負極とを微孔性ポリプロピ
レンフィルムからなるセパレータを介して圧着し、巻層
体を形成した。そして、巻層体を電池缶へ収容し、非水
電解質を注入して非水電解質電池を作製した。

【００６２】実施例３ 正極活物質及び負極活物質に対してＢａＴｉＯ₃の代わ
りにＴｉＯ₂を加えた以外は、実施例１と同様の方法に
よって非水電解質電池を作製した。

【００６３】実施例４ 負極を作製するときに、粉砕した黒鉛粉末を９０重量部
と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを１０重
量部とを混合した以外は、実施例１と同様の方法によっ
て非水電解質電池を作製した。

【００６４】実施例５ 正極を作製するときに、ＬｉＣｏＯ₂を９０．５重量部
と、導電剤である黒鉛を６．３重量部と、結着剤である
ポリビニリデンフルオライドを３．２重量部とを混合し
た以外は、実施例１と同様の方法によって非水電解質電
池を作製した。

【００６５】実施例６ 正極活物質及び負極活物質に対してＢａＴｉＯ₃の代わ
りにＢａＯを加えた以外は、実施例１と同様の方法によ
って非水電解質電池を作製した。

【００６６】実施例７ まず、正極活物質及び負極活物質を実施例１と同様の方
法によって作製した。

【００６７】つぎに、ゲル状電解質を作製した。先ず、
炭酸エチレン（ＥＣ）を１２重量部と、炭酸プロピレン
（ＰＣ）を１２重量部と、電解質塩であるＬｉＰＦ₆を
６重量部とを混合して可塑剤を調整した。次に、これに
対して分子量が６０００００であるブロック共重合ポリ
（ビニリデンフルオライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロ
ピレン）を１０重量部と、炭酸ジエチルを６０重量部と
を混合して溶解させた。次に、これを負極活物質と正極
活物質との片面に均一に塗布して含浸させた。そして、
常温で８時間放置することによって炭酸ジエチルを気化
させて除去し、ゲル状電解質を作製した。

【００６８】最後に、上述したようにゲル状電解質が塗
布された正極活物質と負極活物質とを、ゲル状電解質が
塗布された面を合わせて圧着し、電池素子を形成した。
そして、この電池素子を外装フィルムへ収容し、２．５
ｃｍ×４．０ｃｍ×０．３ｍｍのサイズであるゲル状電
解質電池を作製した。

【００６９】実施例８ 正極活物質において黒鉛粉末の代わりにＭｇ₂Ｓｉを加
えた以外は、実施例１と同様の方法によって非水電解質
電池を作製した。

【００７０】比較例１ まず、負極を作製した。先ず、粉砕した黒鉛粉末を９０
重量部と、結着剤であるポリビニリデンフルオライドを
１０重量部とを混合し、負極合剤を作製した。次に、こ
の負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて
スラリー状とした。次に、これを負極集電体となる厚さ
が１０μｍであり、帯状である銅箔の片面に均一に塗布
した後に乾燥させた。そして、ロールプレス機で圧縮成
型することによって負極を作製した。

【００７１】つぎに、正極を作製した。先ず、ＬｉＣＯ
₃とＣｏＣＯ₃とを０．５モル対１．０モルの比で混合
し、これに対して空気中において９００℃で５時間の焼
成を施すことによって、ＬｉＣｏＯ₂を作製した。次
に、このＬｉＣｏＯ₂を９０．５重量部と、導電剤であ
る黒鉛を６．３重量部と、結着剤であるポリビニリデン
フルオライドを３．２重量部とを混合して正極合剤を作
製した。次に、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに分
散させてスラリー状とした。次に、これを正極集電体と
なる厚さが２０μｍであり、帯状であるアルミニウム箔
の片面に均一に塗布した後に乾燥させた。そして、ロー
ルプレス機で圧縮成型することによって正極を作製し
た。

【００７２】つぎに、非水電解質を作製した。炭酸エチ
レン（ＥＣ）を１５重量部と、炭酸プロピレン（ＰＣ）
を１５重量部と、炭酸ジエチル５０重量部と、電解質塩
であるＬｉＰＦ₆を２０重量部とを混合し、非水電解質
を作製した。

【００７３】最後に、正極と負極とを微孔性ポリプロピ
レンフィルムからなるセパレータを介して圧着し、巻層
体を形成した。そして、巻層体を電池缶へ収容し、非水
電解質を注入して非水電解質電池を作製した。

【００７４】比較例２ 正極活物質及び負極活物質に対してＢａＴｉＯ₃の代わ
りにＡｌ₂Ｏ₃を加えた以外は、実施例１と同様の方法に
よって非水電解質電池を作製した。

【００７５】比較例３ まず、正極活物質及び負極活物質を比較例１と同様の方
法によって作製した。つぎに、ゲル状電解質を実施例７
と同様の方法によって作製した。最後に、実施例７と同
様の方法によって電池素子を形成して外装フィルムへ収
容し、２．５ｃｍ×４．０ｃｍ×０．３ｍｍのサイズで
あるゲル状電解質電池を作製した。

【００７６】比較例４ 正極活物質において黒鉛粉末の代わりにＭｇ₂Ｓｉを加
えた以外は、比較例１と同様の方法によって非水電解質
電池を作製した。

【００７７】実施例１〜実施例８、及び比較例１〜比較
例４で作製された非水電解質電池について、以下に示す
方法によってサイクル寿命、重負荷特性、及び低温特性
を測定した。

【００７８】＜サイクル寿命＞理論容量の２時間率放電
（１／２Ｃ）において５００回の充放電サイクル試験を
行い、次のように評価した。先ず、各電池に対して２３
℃で定電流定電圧充電を上限４．２Ｖまで１０時間行っ
た。次に、２時間率放電（１／２Ｃ）を終始電圧３．２
Ｖまで行った。放電容量はこのように決定し、更に、こ
れから求められる平均電圧から時間率放電での出力を、
サイクル初期の５時間率放電（１／５Ｃ）に対する１０
０分率として計算した。

【００７９】＜負荷特性＞理論容量の１／３時間率放電
（３Ｃ）を行い、次のように評価した。先ず、各電池に
対して先ず、各電池に対して２３℃で定電流定電圧充電
を上限４．２Ｖまで１０時間行った。次に、１／３時間
率放電（３Ｃ）を終始電圧３．２Ｖまで行った。放電容
量はこのように決定し、更に、これから求められる平均
電圧から各時間率放電での出力を、５時間率放電（１／
５Ｃ）に対する１００分率として計算した。

【００８０】＜低温特性＞理論容量の２時間率放電（１
／２Ｃ）を低温下で行い、次のように評価した。先ず、
各電池に対して２３℃で定電流定電圧充電を上限４．２
Ｖまで１０時間行った。次に、２時間率放電（１／２
Ｃ）を終始電圧３．２Ｖまで、−２０℃にて行った。更
に、これから求められる平均電圧から時間率放電での出
力を、常温（２３℃）での５時間率放電（１／５Ｃ）に
対する１００分率として算出した。

【００８１】上述した実施例１〜実施例８及び比較例１
〜比較例４について、サイクル寿命、重負荷特性、及び
低温特性を測定した結果を、表１に示す。

【００８２】

【表１】

【００８３】表１から、正極活物質中にＢａＴｉＯ₃が
５重量部〜２０重量部含まれており、負極活物質中にＢ
ａＴｉＯ₃が１０重量部〜２０重量部含まれている実施
例１及び実施例２は、ＢａＴｉＯ₃が含まれていない比
較例１と比較して、サイクル寿命、重負荷特性、及び低
温特性が向上していることが判明した。

【００８４】また、正極活物質ＴｉＯ₂が５重量部含ま
れており、負極活物質中にＴｉＯ₂が１０重量部含まれ
ている実施例３においても、ＴｉＯ₂が含まれていない
比較例１と比較して、サイクル寿命、重負荷特性、及び
低温特性が向上していることが判明した。

【００８５】また、正極活物質中にのみＢａＴｉＯ₃が
５重量部含まれている実施例４においても、ＢａＴｉＯ
₃が含まれていない比較例１と比較して、サイクル寿
命、重負荷特性、及び低温特性が向上していることが判
明した。

【００８６】また、負極活物質中にのみＢａＴｉＯ₃が
１０重量部含まれている実施例５においても、ＢａＴｉ
Ｏ₃が含まれていない比較例１と比較して、サイクル寿
命、重負荷特性、及び低温特性が向上していることが判
明した。

【００８７】また、正極活物質中にＢａＯが５重量部含
まれており、負極活物質中にＢａＯが１０重量部含まれ
ている実施例６においても、ＴｉＯ₂が含まれていない
比較例１と比較して、サイクル寿命、重負荷特性、及び
低温特性が向上していることが判明した。

【００８８】また、正極活物質中にＢａＴｉＯ₃が５重
量部含まれており、負極活物質中にＢａＴｉＯ₃が１０
重量部含まれており、且つ非水電解質としてゲル状電解
質が使用されている実施例７においても、ＢａＴｉＯ₃
が含まれていない比較例３と比較して、サイクル寿命、
重負荷特性、及び低温特性が向上していることが判明し
た。

【００８９】また、正極活物質中にＢａＴｉＯ₃が５重
量部含まれており、負極活物質中にＢａＴｉＯ₃が１０
重量部含まれており、且つ正極活物質において黒鉛粉末
の代わりにＭｇ₂Ｓｉが使用されている実施例８におい
ても、ＢａＴｉＯ₃が含まれていない比較例４よりも、
サイクル寿命、重負荷特性、及び低温特性が向上してい
ることが判明した。

【００９０】また、正極活物質中に比誘電率が１２未満
であるＡｌ₂Ｏ₃が５重量部含まれており、負極活物質中
に比誘電率が１２未満であるＡｌ₂Ｏ₃が１０重量部含ま
れている比較例２においては、正極活物質中にＢａＴｉ
Ｏ₃が５重量部含まれており、負極活物質中にＢａＴｉ
Ｏ₃が１０重量部含まれている実施例１と比較して、サ
イクル寿命、重負荷特性、及び低温特性が低下している
ことが判明した。

【００９１】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る電極においては、比誘電率が１２以上である無
機化合物が含まれているため、電極内及び周囲に存在す
る非水電解質に含まれる電解質塩であるリチウム化合物
の解離度が向上する。

【００９２】また、上記電極を用いた非水電解質電池で
は、電極合剤層中又は電極の近傍に存在する非水電解質
の解離度が向上し、イオン伝導性が良好となる。このた
め、非水電解質電池全体のイオン伝導性が良好なものと
なり、内部インピーダンスが低減される。また、本発明
に係る非水電解質電池は、正極又は負極、あるいはそれ
らの両方の活物質を厚く形成しても負荷特性が良好なも
のとなる。

【００９３】したがって、優れた負荷特性、低温特性が
実現されるばかりか、高容量化が図られ、サイクル特性
も大幅に改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した非水電解質電池の実施の一形
態を示す縦断面図である。

【図２】本発明を適用した非水電解質電池の他の実施の
形態を示す平面図である。

【図３】同非水電解質電池の断面図である。

【符号の説明】 ０ 非水電解質電池、２ 正極、３ 負極、４ セパレ
ータ、５ 電池缶、６絶縁板、７ 負極リード、８ 正
極リード、９ 電流遮断用薄板、１０ 電池蓋、１１
絶縁封口ガスケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 富太郎 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5H029 AJ02 AJ03 AJ05 AJ06 AK02 AK03 AK05 AK16 AL06 AL07 AL08 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ03 BJ14 DJ08 EJ05 HJ16 5H050 AA02 AA07 AA08 AA12 BA16 BA17 CA02 CA07 CA08 CA09 CA11 CA20 CB07 CB08 CB09 CB12 DA09 EA12 FA05 HA16

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集電体上に活物質を含む電極合剤層が形
   成されてなる電池用電極において、上記電極合剤層は、
   比誘電率１２以上の無機化合物を含有することを特徴と
   する電極。
2. 【請求項２】 上記無機化合物は、強誘電性を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の電極。
3. 【請求項３】 上記無機化合物は、ＢａＴｉＯ₃、及び
   ／又はＴｉＯ₂であることを特徴とする請求項２記載の
   電極。
4. 【請求項４】 上記無機化合物は、常誘電性を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の電極。
5. 【請求項５】 正極、負極及び非水電解質を備えてなる
   非水電解質電池において、 上記正極及び／又は負極は、集電体上に活物質を含む電
   極合剤層が形成されてなり、当該電極合剤層が比誘電率
   １２以上の無機化合物を含有する電池用電極であること
   を特徴とする非水電解質電池。
6. 【請求項６】 上記無機化合物は、強誘電性を有するこ
   とを特徴とする請求項５記載の非水電解質電池。
7. 【請求項７】 上記無機化合物は、ＢａＴｉＯ₃、及び
   ／又はＴｉＯ₂であることを特徴とする請求項６記載の
   非水電解質電池。
8. 【請求項８】 上記無機化合物は、常誘電性を有するこ
   とを特徴とする請求項５記載の非水電解質電池。
9. 【請求項９】 上記負極は、リチウムをドープ・脱ドー
   プし得る物質を活物質として含み、 上記正極は、リチウム複合酸化物を活物質として含むこ
   とを特徴とする請求項５記載の非水電解質電池。