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JPH10199507A - リチウム二次電池用電極 - Google Patents

リチウム二次電池用電極

Info

Publication number
JPH10199507A
JPH10199507A JP9005747A JP574797A JPH10199507A JP H10199507 A JPH10199507 A JP H10199507A JP 9005747 A JP9005747 A JP 9005747A JP 574797 A JP574797 A JP 574797A JP H10199507 A JPH10199507 A JP H10199507A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
average particle
particle diameter
active substance
assistant agent
weight
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9005747A
Other languages
English (en)
Inventor
Kimihiro Morita
公裕 守田
Tomoo Numazawa
朋雄 沼沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP9005747A priority Critical patent/JPH10199507A/ja
Publication of JPH10199507A publication Critical patent/JPH10199507A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集電性及び電池容量を高めることができるリ
チウム二次電池用電極を提供する。 【解決手段】 リチウムの吸蔵放出が可能で平均粒子径
10〜20μmの正極活物質と導電助剤とからなるリチ
ウム二次電池用電極であって、正極活物質に対する導電
助剤の平均粒子径比が0.1〜1.0であり、該導電助
剤を正極活物質に対し2.0〜10重量%添加すること
を特徴とするリチウム二次電池用電極である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液二次電池
の充放電特性を改善する事を目的とした電池電極の改良
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化、軽量化はめざ
ましく、それに伴い電源となる電池に対しても高性能、
小型化、軽量化が要求されている。その中でもリチウム
二次電池は高エネルギー密度の高性能電池として有望視
されている。従来のリチウム二次電池は、活物質粉末と
バインダーを混合し、結着剤とともに溶剤に分散させた
スラリーを金属箔上に塗布・乾燥して作成し電極として
用いた。かかる従来のリチウム二次電池用正極は活物質
自体の導電性が小さいために電極内部の各活物質間の集
電が達成されず電池にしたときの過電圧が高くなり電池
容量を高く得られないという問題があった。
【0003】これに対し、たとえば特開平4−1623
57号公報では正極活物質の平均粒子径が0.1〜10
μmのものに導電助剤として平均粒子径が0.01〜
0.08μmのカーボンを混合することを開示してい
る。一方、特開平8−83607号公報では、平均粒子
径が1μm以下の粒子の割合が10%以上の天然黒鉛を
添加することで集電性を高めることが開示されている。
【0004】しかしながら、これらの提案で用いた導電
助剤は平均粒子径が1μm以下の粒子の含有率が高いた
めに積層体の厚みが大きく塗膜後のプレス回数、プレス
圧力を高めなければ目的とする膜厚を達成できず、仮に
目標膜厚を達成できない場合は十分な電池容量を確保で
きないという欠点があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれらの問題
を解決するためになされたものである。すなわち、リチ
ウム二次電池用電極として、導電助剤を添加することで
電池にしたときの過電圧を小さくせしめ、さらに導電助
剤の活物質に対する配合比、平均粒径比を制御すること
で活物質間の集電性を高め、電池缶の電池容量を高める
ものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の電極は、リチウムの吸蔵放出が可能で平均
粒子径10〜20μmの正極活物質と導電助剤とからな
るリチウム二次電池用電極であって、正極活物質に対す
る導電助剤の平均粒子径比が0.1〜1.0であり、該
導電助剤を正極活物質に対し2.0〜10重量%添加す
る事を特徴とする。また導電助剤は、その粒度分布にお
いて平均粒子径1μm未満の粒子の含有率が5%未満で
あることを特徴とする。
【0007】本発明の正極活物質に対する導電助剤の平
均粒子径比は0.1〜1.0であることが望ましい。こ
の平均粒子径比範囲では正極活物質間の隙間に導電助剤
が入り込むことでインピーダンスが下がり集電性を高め
ることが可能となる。また、活物質嵩密度を容易に高め
ることができるので電池容量を高める効果を有する。し
かしながら、平均粒子径比が1.0より大きくなると活
物質嵩密度が低くなり電池容量が低下する。また、平均
粒子径比が0.1より小さくなると活物質間の集電性が
悪くなるために過電圧が高くなりサイクル性が低下す
る。
【0008】また、本発明に用いる導電助剤は活物質1
00重量部に対して2.0〜10重量%である。この範
囲であれば導電助剤が正極活物質間の隙間に理想的に詰
め込まれ集電性を高める効果が得られる。しかしなが
ら、導電助剤添加量が2.0重量%未満であると集電性
が悪くなりサイクル性が低下する。また、10重量%を
越えると活物質間の隙間を導電助剤が広げるため活物質
嵩密度が低くなり電池容量が低下する。
【0009】さらに導電助剤の粒度分布において1μm
未満の粒子の含有率は成形加工性の面からは5%未満で
あることが好ましい。5%以上の含有率になると成形加
工性が低下、もしくは成形加工効率が低下する。正極活
物質としては下記の化学式(I)で示される酸化物であ
る。、 化学組成式(I):Lixyz2 (Mは遷移金属の
少なくとも一種を表し、Nは非遷移金属の少なくとも一
種を表し、XYZ は各々0.05<X<1.10,0.8
5<Y<1.00,0≦Z<0.10の数である。) 本発明の正極の活物質に好ましく用いられる酸化物とし
ては、化学組成式Li xyz2 (Mはコバルト、ニ
ッケル、マンガン及びその他の遷移金属の一種、または
それらの混合物を表し、NはAl、In、Snの少なく
とも一種を表し、XYZ は各々0.05<X<1.10,
0.85<Y<1.00,0≦Z<0.10)である。
もっと好ましくはLiCoSnO2,LiNiSn
z2、LiNiSnz2、LiMnSnz2及びこれら
の混合物である。(ただし、0≦Z<0.10であ
る。) 尚、上記の化学組成式で定義した無機化合物には、Li
0.5MnO2、すなわち一般にLiMn24と記述される
組成の化合物も含む。また、Z=0、すなわちAl,I
n、Snを含まない場合も本発明の範囲である。
【0010】本発明に係る電極に用いる導電助剤の材質
としては、炭素であることが必須であるが、炭素の種類
に特に制限はなく、活性炭、各種のコークス、天然及び
人造の各種黒鉛等を用いることができる。これらの炭素
のうち、その電気伝導性が良好であることから天然及び
人造の各種黒鉛類が好ましい。本発明の導電助剤の形状
には特に制限はないが、球形、破砕状のものが好まし
い。
【0011】尚、本発明で言う粒度分布は乾式レーザー
法により測定した値であり(使用機器:HELOS製乾
式粒度分布測定器)、平均粒子径とは50%体積粒径を
言う。 本発明の導電助剤自身の嵩密度には、特に制限
はないが、好ましくは、0.1g/cm3以上であり、
さらに好ましくは0.1〜0.3g/cm3、もっとも
好ましくは、0.1〜0.2g/cm3の範囲である。
導電助剤自身の嵩密度が小さすぎると、電極中の集電性
が悪くなりサイクル性が悪くなる。また導電助剤自身の
嵩密度が大きすぎると活物質自身の嵩密度が小さくなり
電池容量が低下する。
【0012】本発明の電極の製造方法には、特に制限は
ないが種々の方法により活物質と導電助剤を気体中で混
合した後に、結着剤を含む液体に分散することでスラリ
ーを調製した後に塗布・乾燥する方法が推奨される。ス
ラリーを塗布する集電体には各種の処理をしたアルミニ
ウムを正極に用いるのが好ましい。結着剤としてはテフ
ロン、ポリエチレン、ニトリルゴム、ポリブタジエン、
ブチルゴム、ポリスチレン、スチレン/ブタジエンゴ
ム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセル
ロース、各種のラテックス及びアクリロニトリル、フッ
化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ
化クロロプレン等の重合体及びれらの混合体などが用い
られる。中でもフッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、
フッ化クロロプレン等の重合体が好ましい。
【0013】本発明の電極のプレス方法には、特に制限
はないが加圧ロールプレス法により行うことが好まし
い。ロールプレスの温度は特に制限はないが、嵩密度を
効率よくあげるためには、使用しているバインダーの融
点付近、好ましくは融点+20℃〜融点−20℃の範
囲、より好ましくは融点−20℃の温度条件が好まし
い。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、実施例、比較例により本発
明を詳細に述べる。
【0015】
【実施例1】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒子径2.25μmの炭素材料を2重量部添
加しサンプルミルで5分間撹拌した。出来上がったコン
パウンドを6g計量し面積2cm2の筒に入れ上と下か
ら金属棒で押し圧200kg/fで押さえ込みサンプル
の嵩密度を3.0g/cm3に保った状態で100Hz
でのインピーダンスを測定する。そのときのインピーダ
ンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率を表1に示
す。
【0016】
【実施例2】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径2.25μmの炭素材料を4重量部添加
した以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときの
インピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率
を表1に示す。
【0017】
【実施例3】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径2.25μmの炭素材料を6重量部添加
した以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときの
インピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率
を表1に示す。
【0018】
【実施例4】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径3.6μmの炭素材料を4重量部添加し
た以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときのイ
ンピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率を
表1に示す。
【0019】
【実施例5】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径3.6μmの炭素材料を6重量部添加し
た以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときのイ
ンピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率を
表1に示す。
【0020】
【実施例6】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径6.0μmの炭素材料を4重量部添加し
た以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときのイ
ンピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率を
表1に示す。
【0021】
【実施例7】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径6.0μmの炭素材料を6重量部添加し
た以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときのイ
ンピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率を
表1に示す。
【0022】
【実施例8】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径7.0μmの炭素材料を4重量部添加し
た以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときのイ
ンピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率を
表1に記す。
【0023】
【実施例9】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径7.0μmの炭素材料を6重量部添加し
た以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときのイ
ンピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率を
表1に示す。
【0024】
【実施例10】平均粒径18μmのLiCoO2100
重量部に平均粒径9.0μmの炭素材料を6重量部添加
した以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときの
インピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率
を表1に示す。
【0025】
【実施例11】平均粒径18μmのLiCoO2100
重量部に平均粒径17μmの炭素材料を8重量部添加し
た以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときのイ
ンピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率を
表1に示す。
【0026】
【実施例12】平均粒径12μmのLiCoO2100
重量部に平均粒径12μmの炭素材料を6重量部添加し
た以外は実施例1と同様の操作を行った。そのときのイ
ンピーダンス、導電助剤中の1μm未満の微粉含有率を
表1に示す。
【0027】
【比較例1】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径1.5μmの炭素材料を2重量部添加し
た以外は実施例1と同様の操作を行った。その際、嵩密
度3.0を達成することはできなかった。
【0028】
【比較例2】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径2.25μmの炭素材料を10重量部添
加した以外は実施例1と同様の操作を行った。その際、
嵩密度3.0を達成することはできなかった。
【0029】
【比較例3】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径3.6μmの炭素材料を1.8重量部添
加した以外は実施例1と同様の操作を行った。そのとき
のインピーダンスを表1に示す。
【0030】
【比較例4】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径6.0μmの炭素材料を1.8重量部添
加した以外は実施例1と同様の操作を行った。そのとき
のインピーダンスを表1に示す。
【0031】
【比較例5】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径7.0μmの炭素材料を1.8重量部添
加した以外は実施例1と同様の操作を行った。そのとき
のインピーダンスを表1に示す。
【0032】
【比較例6】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径9.0μmの炭素材料を1.8重量部添
加した以外は実施例1と同様の操作を行った。そのとき
のインピーダンスを表1に示す。
【0033】
【比較例7】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径27.0μmの炭素材料を1.8重量部
添加した以外は実施例1と同様の操作を行った。そのと
きのインピーダンスを表1に示す。
【0034】
【比較例8】平均粒径18μmのLiCoO2100重
量部に平均粒径9.0μmの炭素材料を12重量部添加
した以外は実施例1と同様の操作を行った。その際、嵩
密度3.0を達成することはできなかった。
【0035】
【表1】
【0036】
【発明の効果】本発明は、リチウム二次電池用電極のイ
ンピーダンスを低くすることができるため、集電性及び
電池容量が高まる効果を有する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウムの吸蔵放出が可能で平均粒子径
    10〜20μmの正極活物質と導電助剤とからなるリチ
    ウム二次電池用電極であって、正極活物質に対する導電
    助剤の平均粒子径比が0.1〜1.0であり、該導電助
    剤を正極活物質に対し2.0〜10重量%添加する事を
    特徴とするリチウム二次電池用電極。
  2. 【請求項2】 導電助剤は、その粒度分布において1μ
    m未満の粒子の含有率が5%未満であることを特徴とす
    る請求項1記載のリチウム二次電池用電極。
JP9005747A 1997-01-16 1997-01-16 リチウム二次電池用電極 Withdrawn JPH10199507A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018503946A (ja) * 2015-01-13 2018-02-08 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池の正極形成用組成物の製造方法、及びこれを利用して製造した正極及びリチウム二次電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018503946A (ja) * 2015-01-13 2018-02-08 エルジー・ケム・リミテッド リチウム二次電池の正極形成用組成物の製造方法、及びこれを利用して製造した正極及びリチウム二次電池
US10290859B2 (en) 2015-01-13 2019-05-14 Lg Chem, Ltd. Method of preparing composition for forming positive electrode of lithium secondary battery, and positive electrode and lithium secondary battery manufactured by using the composition

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Legal Events

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Effective date: 20040406