JPH11283629A - 有機電解質電池 - Google Patents
有機電解質電池Info
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- JPH11283629A JPH11283629A JP10100037A JP10003798A JPH11283629A JP H11283629 A JPH11283629 A JP H11283629A JP 10100037 A JP10100037 A JP 10100037A JP 10003798 A JP10003798 A JP 10003798A JP H11283629 A JPH11283629 A JP H11283629A
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- Japan
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- positive electrode
- conductive agent
- organic electrolyte
- active material
- electrode active
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正極活物質同士の導電性を改良し、高率放特
性や充放電サイクル特性に優れた有機電解質電池を提供
する。 【解決手段】 正極活物質と導電剤とバインダーを備え
た合剤層が金属の基材に形成されてなる正極と、負極と
有機電解質よりなり、正極活物質がマンガンを主体とす
るリチウム複合酸化物である有機電解質電池において、
導電剤がカーボンナノチューブである有機電解質電池。
性や充放電サイクル特性に優れた有機電解質電池を提供
する。 【解決手段】 正極活物質と導電剤とバインダーを備え
た合剤層が金属の基材に形成されてなる正極と、負極と
有機電解質よりなり、正極活物質がマンガンを主体とす
るリチウム複合酸化物である有機電解質電池において、
導電剤がカーボンナノチューブである有機電解質電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はポータブル機器の駆
動用電源や電気自動車等の動力としての有機電解質電池
の正極の導電剤の改良に関するものである。
動用電源や電気自動車等の動力としての有機電解質電池
の正極の導電剤の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ラップトップコンピューター、ワ
ープロ等の携帯情報機器、カメラ一体型ＶＴＲ、液晶テ
レビ等のＡＶ機器や携帯電話等の移動通信機器さらには
電気自動車用動力電源としての電池に対し大電流、大出
力を要求する機器が多種多様に発達し、より高エネルギ
ー密度の電池が要望されており、その要望に応えるべ
く、有機電解質電池が提案され、実用化に至っている。
しかしながらこれらの電池はまだ満足するには至ってお
らず、さらなる高出力、長寿命が要求されている。
ープロ等の携帯情報機器、カメラ一体型ＶＴＲ、液晶テ
レビ等のＡＶ機器や携帯電話等の移動通信機器さらには
電気自動車用動力電源としての電池に対し大電流、大出
力を要求する機器が多種多様に発達し、より高エネルギ
ー密度の電池が要望されており、その要望に応えるべ
く、有機電解質電池が提案され、実用化に至っている。
しかしながらこれらの電池はまだ満足するには至ってお
らず、さらなる高出力、長寿命が要求されている。
【０００３】一般に、有機電解質電池の正極活物質には
コバルト酸リチウムが用いられているが、資源、コスト
の観点から、マンガン酸リチウムが有望視されている。
コバルト酸リチウムが用いられているが、資源、コスト
の観点から、マンガン酸リチウムが有望視されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このマンガン
酸リチウムはコバルト酸リチウムに比較し、電子伝導性
が低く、それ故、高率放電特性に劣り、機器の要求に十
分に応えられないのいが現状である。また、高率放電特
性を高めるには導電剤を多く用いればよいが、そうする
ことにより、正極合剤中に占める活物質量が減るため、
放電容量が減少する。本発明は、従来技術に見られる前
記問題を解決し、高率放電特性に優れた正極を提供する
ことを課題とする。
酸リチウムはコバルト酸リチウムに比較し、電子伝導性
が低く、それ故、高率放電特性に劣り、機器の要求に十
分に応えられないのいが現状である。また、高率放電特
性を高めるには導電剤を多く用いればよいが、そうする
ことにより、正極合剤中に占める活物質量が減るため、
放電容量が減少する。本発明は、従来技術に見られる前
記問題を解決し、高率放電特性に優れた正極を提供する
ことを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明有機電解質電池
は、正極活物質と導電剤とバインダーを備えた合剤層が
金属の基材に形成されてなる正極１と、負極２と有機電
解質よりなり、この正極活物質がマンガンを主体とする
リチウム複合酸化物である有機電解質電池において、導
電剤がカーボンナノチューブであること、また、カーボ
ンナノチューブの割合が正極活物質と導電剤とバインダ
ーの合計重量に対して２重量部以上１５重量部以下であ
ることを特徴とする。
は、正極活物質と導電剤とバインダーを備えた合剤層が
金属の基材に形成されてなる正極１と、負極２と有機電
解質よりなり、この正極活物質がマンガンを主体とする
リチウム複合酸化物である有機電解質電池において、導
電剤がカーボンナノチューブであること、また、カーボ
ンナノチューブの割合が正極活物質と導電剤とバインダ
ーの合計重量に対して２重量部以上１５重量部以下であ
ることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明による有機電解質電池で
は、導電剤としてカーボンナノチューブを使用し、ま
た、その添加量を２重量部以上１５重量部以下とする。
このようにすることにより、正極活物質同士の導電性を
改良し、高率放特性や充放電サイクル特性に優れた有機
電解質電池を実現することができる。
は、導電剤としてカーボンナノチューブを使用し、ま
た、その添加量を２重量部以上１５重量部以下とする。
このようにすることにより、正極活物質同士の導電性を
改良し、高率放特性や充放電サイクル特性に優れた有機
電解質電池を実現することができる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明がこれらの実施例に限定されるものでな
いことは言うまでもない。
するが、本発明がこれらの実施例に限定されるものでな
いことは言うまでもない。
【０００８】本実施例は正極活物質にＬｉＭｎ2 Ｏ4 、
負極に天然黒鉛、正極および負極のバインダーとしてポ
リフッ化ビニリデン樹脂を用いた円筒型有機電解質電池
に適用したものである。
負極に天然黒鉛、正極および負極のバインダーとしてポ
リフッ化ビニリデン樹脂を用いた円筒型有機電解質電池
に適用したものである。
【０００９】図１は本発明有機電解質電池の一実施例を
示す構造図である。図１において、正極１と負極２とを
セパレータ３を介して渦巻状に巻いてなる電極群を、内
径１５．３ｍｍのニッケルメッキを施した鉄製の有底円
筒型電池ケース４に挿入している。ここで、電池ケース
に鉄製を用いるため、この電池ケースが負極側に相当す
ることになる。
示す構造図である。図１において、正極１と負極２とを
セパレータ３を介して渦巻状に巻いてなる電極群を、内
径１５．３ｍｍのニッケルメッキを施した鉄製の有底円
筒型電池ケース４に挿入している。ここで、電池ケース
に鉄製を用いるため、この電池ケースが負極側に相当す
ることになる。
【００１０】５は正極１と負極２とをセパレータ３を介
して巻き取る際のセンターピンで外径３ｍｍ、長さ２６
ｍｍのアルミニウムよりなる。セパレータ３は、厚さ２
５μｍのポリエチレン製微多孔膜を用いた。
して巻き取る際のセンターピンで外径３ｍｍ、長さ２６
ｍｍのアルミニウムよりなる。セパレータ３は、厚さ２
５μｍのポリエチレン製微多孔膜を用いた。
【００１１】正極１には厚み２０μｍのアルミニウム箔
の両面に、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 に結着剤であるポリフッ化ビ
ニリデン樹脂と、導電剤としてカーボンナノチューブ
（Ｈｙｐｅｒｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ製 外径約０．０１μ 長さ１〜１０
μ 比表面積２５０ｍ2 ／ｇ）を表１に示す割合で加
え、ペースト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、長さ４
７０ｍｍ、幅２４ｍｍに切断したものを用いた。
の両面に、ＬｉＭｎ2 Ｏ4 に結着剤であるポリフッ化ビ
ニリデン樹脂と、導電剤としてカーボンナノチューブ
（Ｈｙｐｅｒｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｉｓ Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ製 外径約０．０１μ 長さ１〜１０
μ 比表面積２５０ｍ2 ／ｇ）を表１に示す割合で加
え、ペースト状に混合し、塗布、乾燥、圧延後、長さ４
７０ｍｍ、幅２４ｍｍに切断したものを用いた。
【００１２】
【表１】 負極２には厚み１４μｍの銅箔の両面に、天然黒鉛と結
着剤であるポリフッ化ビニリデンを９０：１０重量部
（固形分比）の割合でペースト状に混合し、塗布、乾
燥、圧延後、長さ４９０ｍｍ、幅２６ｍｍに切断したも
のを用いた。
着剤であるポリフッ化ビニリデンを９０：１０重量部
（固形分比）の割合でペースト状に混合し、塗布、乾
燥、圧延後、長さ４９０ｍｍ、幅２６ｍｍに切断したも
のを用いた。
【００１３】６は蓋体で、ガスケット７を介して電池ケ
ース４にかしめ封口されている。なお、この蓋体６の内
面には正極１と接続されている正極リード８が溶接され
ている。電解質にはＬｉＰＦ6 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）の混合液を用いた。９は負極リード、１０はＰＣＴ
素子、１１は安全弁である。
ース４にかしめ封口されている。なお、この蓋体６の内
面には正極１と接続されている正極リード８が溶接され
ている。電解質にはＬｉＰＦ6 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）の混合液を用いた。９は負極リード、１０はＰＣＴ
素子、１１は安全弁である。
【００１４】以上により、外径１５．９ｍｍ、高さ３３
ｍｍの円筒型電池Ａ〜電池Ｉを組み立てた。また、比較
例として、導電剤にカーボンナノチューブの代わりにグ
ラファイト（日本黒鉛工業製ＳＰ−２０）を１０％添加
したことを除き、全て実施例と同じ条件の円筒型有機電
解質電池を組み立てた。この電池を比較例電池Ｊとす
る。
ｍｍの円筒型電池Ａ〜電池Ｉを組み立てた。また、比較
例として、導電剤にカーボンナノチューブの代わりにグ
ラファイト（日本黒鉛工業製ＳＰ−２０）を１０％添加
したことを除き、全て実施例と同じ条件の円筒型有機電
解質電池を組み立てた。この電池を比較例電池Ｊとす
る。
【００１５】これらの電池Ａ〜電池Ｊについて放電試験
を行った。
を行った。
【００１６】試験方法として、充電電流１Ａ，充電上限
電圧４．１Ｖの定電流・定電圧で５時間充電を行い、
０．１Ａの電流で２．７５Ｖまで放電し、次に、充電電
流１Ａ，充電上限電圧４．１Ｖの定電流・定電圧で５時
間充電を行い、１Ａの電流で２．７５Ｖまで放電し、
０．１Ａ放電に対する、１Ａ放電での容量保持率を求め
た。試験数量はそれぞれ５個である。
電圧４．１Ｖの定電流・定電圧で５時間充電を行い、
０．１Ａの電流で２．７５Ｖまで放電し、次に、充電電
流１Ａ，充電上限電圧４．１Ｖの定電流・定電圧で５時
間充電を行い、１Ａの電流で２．７５Ｖまで放電し、
０．１Ａ放電に対する、１Ａ放電での容量保持率を求め
た。試験数量はそれぞれ５個である。
【００１７】表２に０．１Ａと１Ａで放電した場合の放
電容量と容量保持率［（１Ａ放電時の放電容量／０．１
Ａ放電時の放電容量）×１００）］の結果を示した。
電容量と容量保持率［（１Ａ放電時の放電容量／０．１
Ａ放電時の放電容量）×１００）］の結果を示した。
【００１８】
【表２】 試験結果より、本発明のカーボンナノチューブを添加し
た電池は高率放電特性が優れていることがわかる。特
に、その添加量が２重量部以上であればその効果は著し
く、４％以上であれば高率放電特性の容量保持率に有意
差はなくなるが、２０％添加した場合は、比較例電池Ｊ
に比べ放電容量が少なくなるため、好ましくは添加量が
１５％以下がよい。
た電池は高率放電特性が優れていることがわかる。特
に、その添加量が２重量部以上であればその効果は著し
く、４％以上であれば高率放電特性の容量保持率に有意
差はなくなるが、２０％添加した場合は、比較例電池Ｊ
に比べ放電容量が少なくなるため、好ましくは添加量が
１５％以下がよい。
【００１９】また、実施例電池Ｄのように、導電剤の添
加量が２重量部であるにも関わらず、導電剤を１０重量
部添加した実施例電池Ｊとほぼ同程度の容量保持率があ
るため、本発明電池は高容量化を図ることができる。
加量が２重量部であるにも関わらず、導電剤を１０重量
部添加した実施例電池Ｊとほぼ同程度の容量保持率があ
るため、本発明電池は高容量化を図ることができる。
【００２０】表３に寿命試験を行った場合の５００サイ
クル時の放電容量と初期放電容量に対する容量保持率
［（５００サイクル時の放電容量／初期放電容量）×１
００）］を示した。試験方法として、充電電流１Ａ，充
電上限電圧４．１Ｖの定電流・定電圧で５時間充電を行
い、１Ａの電流で２．７５Ｖまで放電した。試験数量は
それぞれ５個である。
クル時の放電容量と初期放電容量に対する容量保持率
［（５００サイクル時の放電容量／初期放電容量）×１
００）］を示した。試験方法として、充電電流１Ａ，充
電上限電圧４．１Ｖの定電流・定電圧で５時間充電を行
い、１Ａの電流で２．７５Ｖまで放電した。試験数量は
それぞれ５個である。
【００２１】
【表３】 試験結果より、本発明のカーボンナノチューブを添加し
た電池は寿命特性が優れていることがわかる。また、そ
の添加量が２重量部以上であればその効果は認められ
る。
た電池は寿命特性が優れていることがわかる。また、そ
の添加量が２重量部以上であればその効果は認められ
る。
【００２２】
【発明の効果】本発明により、導電剤としてカーボンナ
ノチューブを使用することにより、高率放電特性が改善
され、また、少量の導電剤で効果があるため、電池容量
を多くすることができ、その工業的価値は極めて大であ
る。
ノチューブを使用することにより、高率放電特性が改善
され、また、少量の導電剤で効果があるため、電池容量
を多くすることができ、その工業的価値は極めて大であ
る。
【００２３】さらに本発明でわかったことに、このカー
ボンナノチューブは繊維状になっているため、正極活物
質の充電および放電での体積の膨張または収縮によって
生ずる正極活物質粒子同士の分離がもたらす電子の導電
パスの分断を防ぎ、高率放電のみならず、寿命特性の改
善もはかることができる。
ボンナノチューブは繊維状になっているため、正極活物
質の充電および放電での体積の膨張または収縮によって
生ずる正極活物質粒子同士の分離がもたらす電子の導電
パスの分断を防ぎ、高率放電のみならず、寿命特性の改
善もはかることができる。
【００２４】なお、本実施例では正極の活物質にＬｉＭ
ｎ2 Ｏ4 を用いたが、マンガンの一部を鉄、マグネシウ
ム、クロム、アルミで置換したＬｉＭｎ1.9 Ｆｅ0.1 Ｏ
2 、ＬｉＭｎ1.9 Ｍｇ0.1 Ｏ2 、ＬｉＭｎ1.9 Ｃｒ0.1
Ｏ2 等を用いても同様の効果が得られる。
ｎ2 Ｏ4 を用いたが、マンガンの一部を鉄、マグネシウ
ム、クロム、アルミで置換したＬｉＭｎ1.9 Ｆｅ0.1 Ｏ
2 、ＬｉＭｎ1.9 Ｍｇ0.1 Ｏ2 、ＬｉＭｎ1.9 Ｃｒ0.1
Ｏ2 等を用いても同様の効果が得られる。
【図１】本発明有機電解質電池の一実施例を示す構造図
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ ４ 電池ケース ５ センターピン ６ 蓋体 ７ ガスケット ８ 正極リード ９ 負極リード １０ ＰＴＣ素子 １１ 安全弁
Claims (2)
- 【請求項１】 正極活物質と導電剤とバインダーを備え
た合剤層が金属の基材に形成されてなる正極（１）と、
負極（２）と有機電解質よりなり、該正極活物質がマン
ガンを主体とするリチウム複合酸化物である有機電解質
電池において、該導電剤がカーボンナノチューブである
有機電解質電池。 - 【請求項２】 該カーボンナノチューブの割合が正極活
物質と導電剤とバインダーの合計重量に対して２重量部
以上１５重量部以下である請求項１記載の有機電解質電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10100037A JPH11283629A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 有機電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10100037A JPH11283629A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 有機電解質電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11283629A true JPH11283629A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=14263338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10100037A Pending JPH11283629A (ja) | 1998-03-27 | 1998-03-27 | 有機電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11283629A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100790833B1 (ko) | 2005-09-06 | 2008-01-02 | 주식회사 엘지화학 | 탄소 나노튜브 함유 복합체 바인더 및 이를 포함하는 리튬이차전지 |
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-
1998
- 1998-03-27 JP JP10100037A patent/JPH11283629A/ja active Pending
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