JP3321541B2 - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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Description
0.7 O2 粉末を活物質とする正極と、天然黒鉛粉末とコ
ークス粉末との混合粉末をリチウムイオン吸蔵材とする
負極と、電解質塩を有機溶媒に溶かして成る非水電解液
とを備えるリチウム二次電池に係わり、詳しく、この種
の電池の高率放電特性を改善することを目的とした、L
iCo0.3Ni0.7 O2 粉末の改良に関する。
リチウム二次電池が、アルカリ蓄電池と異なり、水の分
解電圧を考慮する必要がないために、正極活物質を適宜
選定することにより、高電圧設計が可能であるなどの理
由から、注目されている。
属リチウム、コークス及び黒鉛がよく知られているが、
金属リチウムには、電池寿命の短命化を招くデンドライ
トの問題がある。このため、実用電池ではコークス又は
黒鉛が主に使用されており、なかでも、黒鉛は容量(比
容量)が大きく、放電電位が平坦であるので、負極材料
として好ましい。
材として黒鉛を一種単独使用したのでは、黒鉛が電解液
と反応し易い物質であるために、充放電サイクル特性に
優れるリチウム二次電池を得ることは困難である。
材として天然黒鉛粉末とコークス粉末との所定割合の混
合粉末を使用することが提案されている(特開平8−2
64181号公報参照)。これにより充放電サイクル特
性は大きく改善される。
するための正極活物質としては、LiCox Ni1-x O
2 (0≦x≦1)がよく知られている。而して、従来
は、粒径分布が10〜200μmの範囲の粉末が用いら
れていた(1996年第8回リチウム電池国際会議予稿
集第130頁参照)。
末との混合粉末を負極のリチウムイオン吸蔵材とし、且
つLiCox Ni1-x O2 (0≦x≦1)を正極活物質
とするリチウム二次電池には、充放電サイクル特性は良
いものの、大電流で放電したときの容量が小さい、すな
わち高率放電特性が良くないという問題があった。
した結果、本発明者らは、正極活物質粉末の粒径(平均
粒径)が高率放電特性に大きく影響していることを知っ
た。
のであって、充放電サイクル特性のみならず、高率放電
特性にも優れるリチウム二次電池を提供することを目的
とする。
めの本発明に係るリチウム二次電池(以下、「本発明電
池」と称する)は、LiCo0.3 Ni0.7 O2 粉末を活
物質とする正極と、天然黒鉛粉末とコークス粉末との混
合粉末をリチウムイオン吸蔵材とする負極と、電解質塩
を有機溶媒に溶かして成る非水電解液とを備えるリチウ
ム二次電池において、前記LiCo0.3 Ni0.7 O2 粉
末の平均粒径が2.2μmであることを特徴とする。
Ni0.7 O2 粉末は、例えば、リチウム化合物(LiO
Hなど)とコバルト化合物(Co(OH)2 など)及び
/又はニッケル化合物(Ni(OH)2 など)とを混合
し、乾燥空気雰囲気下にて、700〜900°Cで5〜
20時間加熱処理した後、粉砕することにより得られ
る。
粉末の平均粒径が2.2μmに規制されるのは、平均粒
径がこの場合に、高率放電特性が最も良いリチウム二次
電池が得られるからである。
れる天然黒鉛粉末とコークス粉末との混合粉末として
は、充放電サイクル特性の点で、天然黒鉛粉末60〜8
0重量%とコークス粉末40〜20重量%とからなるも
のが好ましい。
各炭素塊を機械的に粉砕して得た粉末をそのまま用いて
もよく、必要に応じて、精製処理を施したものを用いて
もよい。
(002)面の面間隔)が3.35〜3.37Å、Lc
(c軸方向の結晶子の大きさ)が400Å以上のものが
好ましい。また、コークス粉末としては、d002 が3.
44〜3.47Å、Lcが20〜50Åのものが好まし
い。
解液としては、エチレンカーボネート、ビニレンカーボ
ネート、プロピレンカーボネートなどの高誘電率有機溶
媒又は高誘電率有機溶媒とジエチルカーボネート、ジメ
チルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2
−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの低
沸点有機溶媒との混合有機溶媒に、LiPF6 、LiC
lO4 などの電解質塩を溶かしたものが例示される。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
て、平均粒径1.1μm、1.4μm、2.2μm、
5.3μm、8.0μmの5種の正極活物質粉末を調製
した。次いで、各正極活物質粉末90重量部と、導電剤
としての炭素粉末6重量部と、結着剤としてのポリフッ
化ビニリデン4重量部のN−メチル−2−ピロリドン溶
液とを混合して、正極合剤を調製し、この正極合剤を厚
さ20μmのアルミニウム箔の片面に塗布し、乾燥し、
成型圧2トン/cm2 で直径20mm、厚さ50μmの
円板状に加圧成型した後、100°Cで2時間加熱処理
して、正極を作製した。
て得た混合粉末85重量部と、ポリフッ化ビニリデン1
5重量部のN−メチル−2−ピロリドン溶液とを混合し
て、負極合剤を調製し、この負極合剤を厚さ18μmの
銅箔の片面に塗布し、乾燥し、成型圧2トン/cm2 で
直径20mm、厚さ50μmの円板状に加圧成型した
後、100°Cで2時間加熱処理して、負極を作製し
た。
比1:1の混合溶媒にLiPF6 を1モル/リットル溶
かして、非水電解液を調製した。
セルC1〜C5を組み立てた。セパレータとしては、ポ
リエチレン製の微多孔膜を使用した。図1は、組み立て
た三極式試験セルの断面図であり、図示の三極式試験セ
ルCは、正極1、負極2、セパレータ3、参照極(リチ
ウム圧延板)4、正極集電体5、負極集電体6などから
なる。正極1及び負極2は、セパレータ3を隔てて対向
して配されており、正極1は正極集電体5を介して正極
リード7に、負極2は負極集電体6を介して負極リード
8に、それぞれ電気的に接続されており、正極リード7
及び負極リード8から電池内に生じた化学エネルギーを
電気エネルギーとして取り出し得るようになっている。
V(Li/Li+ )まで充電した後、電流密度6mA/
cm2 で2.0V(Li/Li+ )まで放電(高率放
電)して、そのときの放電容量を求めた。結果を表1に
示す。
o0.3 Ni0.7 O2 粉末を正極活物質粉末として使用し
た場合に、高率放電時の放電容量が最も大きいリチウム
二次電池が得られることが分かる。
みならず、高率放電特性にも優れるリチウム二次電池が
提供される。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】LiCo0.3 Ni0.7 O2 粉末を活物質と
する正極と、天然黒鉛粉末とコークス粉末との混合粉末
をリチウムイオン吸蔵材とする負極と、電解質塩を有機
溶媒に溶かして成る非水電解液とを備えるリチウム二次
電池において、前記LiCo0.3 Ni0.7 O2 粉末の平
均粒径が2.2μmであることを特徴とするリチウム二
次電池。 - 【請求項2】前記混合粉末が天然黒鉛粉末60〜80重
量%とコークス粉末40〜20重量%とからなる請求項
1記載のリチウム二次電池。
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-
1997
- 1997-02-14 JP JP04738597A patent/JP3321541B2/ja not_active Expired - Fee Related
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