[go: up one dir, main page]

JPH1154122A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents

リチウムイオン二次電池

Info

Publication number
JPH1154122A
JPH1154122A JP9221965A JP22196597A JPH1154122A JP H1154122 A JPH1154122 A JP H1154122A JP 9221965 A JP9221965 A JP 9221965A JP 22196597 A JP22196597 A JP 22196597A JP H1154122 A JPH1154122 A JP H1154122A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite oxide
lithium
mixture
positive electrode
content
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Withdrawn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
JP9221965A
Other languages
English (en)
Inventor
Takao Fukunaga
福永  孝夫
Mikio Iwata
幹夫 岩田
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.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery 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 Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Priority to JP9221965A priority Critical patent/JPH1154122A/ja
Publication of JPH1154122A publication Critical patent/JPH1154122A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 正極活物質としては、リチウムコバルト複合
酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガ
ン複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミ複合酸
化物などが知られており、それぞれ特徴を有するもの
の、高価、大電流性能に劣る、大電流での放電容量が小
さい等の欠点を有し問題があった。本発明は、3種の複
合酸化物を混合使用し、リチウムマンガン複合酸化物を
基本とする安価かつ高容量でサイクル特性の優れた正極
活物質を備える電池を提供することにある。 【解決手段】 リチウム化合物を活物質とする正極を備
えたリチウムイオン電池において、活物質が、リチウム
コバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミ
複合酸化物及びリチウムマンガン複合酸化物の3種混合
物からなるリチウムイオン二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、リチウム化合物
を活物質とする正極を備えたリチウムイオン二次電池に
属する。
【0002】
【従来の技術】リチウムイオンを炭素などのホスト物質
(ここでホスト物質とは、リチウムイオンを吸蔵及び放
出できる物質をいう。)に吸蔵させたインターカレーシ
ョン化合物を負極材料とするリチウムイオン電池は、高
エネルギー密度を有し、且つ軽量であるうえ、金属リチ
ウムを使用していないので安全性が高い。従って、携帯
用無線電話、携帯用パソコン、携帯用ビデオカメラ等の
小型携帯電子機器用の電源として広範な利用が期待され
ている。
【0003】リチウムイオン電池は、上記ホスト物質を
含む負極合剤を負極集電体に保持してなる負極板と、リ
チウムコバルト複合酸化物やリチウムニッケル複合酸化
物のようにリチウムイオンと可逆的に電気化学反応をす
る正極活物質を含む正極合剤を正極集電体に保持してな
る正極板と、電解質を保持するとともに負極板と正極板
との間に介在して両極の短絡を防止するセパレータとを
備えている。電解質は通常LiClO4 、LiPF6
のリチウム塩を溶解した非プロトン性の有機溶媒からな
るが、固体電解質でも良い。ただし、電解質が固体の場
合はセパレータは必須でない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】正極活物質としては、
上記のリチウムコバルト複合酸化物及びリチウムニッケ
ル複合酸化物の他に、リチウムマンガン複合酸化物も知
られている。このうちリチウムコバルト複合酸化物は、
安定した放電電圧で高い放電容量を得ることができるう
えに、放電により電子伝導性が発現する(LiCoO 2 の導
電率は10-2S /cm) ため導電助剤は3%以下で十分性
能を発揮するが、高価である。リチウムニッケル複合酸
化物は、放電容量が最も大きいが、放電に伴って電圧が
降下するので、大電流性能に劣る。
【0005】この点、リチウムマンガン複合酸化物は、
安価で、高温でも分解し難く安全である。従って、電気
自動車などの10Ah以上の容量が必要とされる電池に
有利である。
【0006】しかし、リチウムマンガン複合酸化物は、
電子伝導性がリチウムコバルト複合酸化物のそれより2
桁以上低いので導電助剤としての炭素などを5%以上
(通常は10%)添加しなければならず、その結果、エ
ネルギー密度が低い。放電容量が小さい、特に大電流で
の放電容量が小さい等の欠点を有し、また充放電時の膨
張収縮による導電マトリックスの崩壊による抵抗増によ
り、サイクル特性の劣化が大きい。等の多くの課題を有
する。
【0007】また、正極活物質としてリチウムニッケル
コバルトアルミ複合酸化物を使用するものもあるが、ハ
イレート放電性能は改善されない。
【0008】それ故、この発明の目的は、3種の複合酸
化物を混合使用することにより、リチウムマンガン複合
酸化物を基本とする安価かつ高容量でサイクル特性の優
れた正極活物質を備える電池を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、リチウム化合
物を活物質とする正極を備えたリチウムイオン電池にお
いて、活物質が、リチウムコバルト複合酸化物、リチウ
ムニッケルコバルトアルミ複合酸化物及びリチウムマン
ガン複合酸化物の3種混合物からなることを特徴とす
る。また、3種混合物中のリチウムマンガン複合酸化物
の含有量を20%以上、3種混合物中のリチウムニッケ
ルコバルトアルミ複合酸化物とリチウムコバルト複合酸
化物との合計含有量を40重量%以上、70重量%以
下、3種混合物中のリチウムコバルト複合酸化物の含有
量を10重量%以上とすることを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明によるリチウムイオン電池
では、活物質がリチウムコバルト複合酸化物、リチウム
ニッケルコバルトアルミ複合酸化物及びリチウムマンガ
ン複合酸化物の3種混合物からなり、3種混合物中のリ
チウムマンガン複合酸化物の含有量を20%以上、リチ
ウムニッケルコバルトアルミ複合酸化物とリチウムコバ
ルト複合酸化物との合計含有量を40重量%以上、70
重量%以下、リチウムコバルト複合酸化物の含有量を1
0重量%以上とする。このようにすることにより、リチ
ウムコバルト複合酸化物の高容量と電子伝導性、リチウ
ムニッケルコバルトアルミ複合酸化物の高容量、リチウ
ムマンガン複合酸化物の低価格と導電助剤量の低減化が
発現し、容量、サイクル、価格の全ての面でバランスの
とれた正極を得ることができ、特にハイレート特性が向
上する。安全性は低下しない。また、リチウムコバルト
複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミ複合酸化
物混合系もしくは単独系より低コストとなる。
【0011】3種混合物中のリチウムマンガン複合酸化
物の含有量が20重量%未満であると実電池においてリ
チウムマンガン複合酸化物の安全性が発揮され難くなる
ので、20重量%以上が好ましい。また、リチウムニッ
ケルコバルトアルミ複合酸化物とリチウムコバルト複合
酸化物との合計含有量は40重量%以上が好ましい。こ
れ以上であるとき、特に大電流放電容量が高くなるから
である。
【0012】更にリチウムマンガン複合酸化物の平均粒
径をdm、リチウムニッケルコバルトアルミ複合酸化物
及びリチウムコバルト複合酸化物の各平均粒径のうちd
mに近い方の平均粒径をdncとするとき、dmとdn
cとの差が0.5μm以上であると好ましい。粒径に差
をつけることにより、最密に充填され、その結果結着剤
を減らすことができるからである。
【0013】
【実施例】
[実施例1]これは、本発明のビーカー試験での実施例
である。平均粒径1μmの市販のLiMn2 4 、同
1.5μmの市販のLiCoO2 及び同0.7μmの市
販のLiNi(1-X-Y) CoX AlY 2 を表1に示す割
合で混合し、混合物91重量部に結着剤であるポリフッ
化ビニリデン6重量部と導電剤であるアセチレンブラッ
ク3重量部を混合してN−メチル−2−ピロリドンを適
宜加えペースト状に調整した後、その合剤を厚さ20μ
mのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥し加圧するこ
とによって、正極板を作成した。
【0014】この正極板をLi金属からなる負極板とと
もに、LiClO4 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
合液からなる電解液に浸けた。
【0015】正極板に1mAで終止電圧4.1Vまでの
定電流充電した後、1mA(放電率0.2C)、5mA
(同1C)又は10mA(同2C)の定電流で終止電圧
3.0Vまで放電した。そのときの放電容量を表1に併
記するとともに図1に打点した。図1で縦軸が放電容
量、横軸が上記混合物中の(Ni+Co)割合を示す。
また、表1で(Ni+Co)欄、NiCoAl欄、Co
欄及びMn欄は、各々(LiNi(1-X-Y) CoX AlY
2 +LiCoO2 )、LiNi(1-X-Y) CoX AlY
2 、LiCoO2 及びLiMn2 4 の重量比を示
す。
【0016】
【表1】 図1に見られるように、LiCoO2 及びLiNi
(1-X-Y) CoX AlY 2の合計含有量が40重量%以
上で放電容量が高くなった。特にLiCoO2 の含有量
が20重量%以上で放電率2Cの高率放電特性が良かっ
た。
【0017】[実施例2]これは、本発明の実電池での
実施例である。正極板は、実施例1で作成したものを使
用した。負極板4は、厚さ20μmの銅箔からなる集電
体の両面に、ホスト物質としてのグラファイト(黒鉛)
86部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン14部と
を混合しペースト状に調製した合剤を塗布し、乾燥し加
圧することによって製作された。
【0018】セパレータは、ポリエチレン微多孔膜であ
る。また、電解液は、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)の混合液である。
【0019】電池要素の各々の寸法は、正極板が厚さ2
00μm、幅175mmで、セパレータが厚さ35μ
m、幅200mmで、負極板が厚さ150μm、幅18
0mmとなっており、順に重ね合わせてポリエチレンの
巻芯を中心として、その周囲に長円渦状に巻いた後、電
池ケースに収納した。電池ケースは、直径66mm、高
さ220mmの円筒形で、材質はステンレス304であ
る。電池ケースの蓋上部には電解液注入用の孔が、底部
には安全弁が各々設けられている。
【0020】電池の側面から釘を貫通させたところ、正
極活物質中のLiMn2 4 含有量が10重量%以下の
電池で安全弁が作動した。20重量%以上のものは作動
しなかった。
【0021】
【発明の効果】安価で安全で高率放電容量の高い電池を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】LiCoO2 及びLiNi(1-X-Y) CoX Al
Y 2 の合計含有量と放電容量との関係を測定したグラ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウム化合物を活物質とする正極を備
    えたリチウムイオン電池において、活物質が、リチウム
    コバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミ
    複合酸化物及びリチウムマンガン複合酸化物の3種混合
    物からなることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
  2. 【請求項2】 3種混合物中のリチウムマンガン複合酸
    化物の含有量が20%以上である請求項1に記載のリチ
    ウムイオン二次電池。
  3. 【請求項3】 3種混合物中のリチウムニッケルコバル
    トアルミ複合酸化物とリチウムコバルト複合酸化物との
    合計含有量が、40重量%以上、70重量%以下である
    請求項1に記載のリチウムイオン二次電池。
  4. 【請求項4】 3種混合物中のリチウムコバルト複合酸
    化物の含有量が10重量%以上である請求項3に記載の
    リチウムイオン二次電池。
JP9221965A 1997-08-04 1997-08-04 リチウムイオン二次電池 Withdrawn JPH1154122A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9221965A JPH1154122A (ja) 1997-08-04 1997-08-04 リチウムイオン二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9221965A JPH1154122A (ja) 1997-08-04 1997-08-04 リチウムイオン二次電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1154122A true JPH1154122A (ja) 1999-02-26

Family

ID=16774947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9221965A Withdrawn JPH1154122A (ja) 1997-08-04 1997-08-04 リチウムイオン二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1154122A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000052773A1 (fr) * 1999-03-01 2000-09-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Cellule secondaire a electrolyte non aqueux
JP2006523368A (ja) * 2003-04-03 2006-10-12 ヴァレンス テクノロジー インコーポレーテッド 混合粒子を含む電極
JP2007258122A (ja) * 2006-03-27 2007-10-04 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池およびその使用方法
JP2007294396A (ja) * 2006-03-27 2007-11-08 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池およびその使用方法
JP2007294397A (ja) * 2006-03-27 2007-11-08 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池およびその使用方法
KR101370675B1 (ko) * 2006-03-20 2014-03-04 히다치 막셀 가부시키가이샤 비수 2차 전지 및 그 사용방법

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000052773A1 (fr) * 1999-03-01 2000-09-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Cellule secondaire a electrolyte non aqueux
US6746800B1 (en) 1999-03-01 2004-06-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
EP1174937A4 (en) * 1999-03-01 2006-05-17 Sanyo Electric Co NONAQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY CELL
EP1885011A3 (en) * 1999-03-01 2008-02-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2006523368A (ja) * 2003-04-03 2006-10-12 ヴァレンス テクノロジー インコーポレーテッド 混合粒子を含む電極
KR101370675B1 (ko) * 2006-03-20 2014-03-04 히다치 막셀 가부시키가이샤 비수 2차 전지 및 그 사용방법
US9077035B2 (en) 2006-03-20 2015-07-07 Hitachi Maxell, Ltd. Nonaqueous secondary battery and method of using the same
JP2007258122A (ja) * 2006-03-27 2007-10-04 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池およびその使用方法
JP2007294396A (ja) * 2006-03-27 2007-11-08 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池およびその使用方法
JP2007294397A (ja) * 2006-03-27 2007-11-08 Hitachi Maxell Ltd 非水二次電池およびその使用方法
US8137840B2 (en) 2006-03-27 2012-03-20 Hitachi Maxell Energy, Ltd. Nonaqueous secondary battery and method of using the same
KR101369322B1 (ko) * 2006-03-27 2014-03-04 히다치 막셀 가부시키가이샤 비수 2차 전지 및 그 사용방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2000011996A (ja) 非水電解液二次電池
JP2003331825A (ja) 非水系二次電池
JPH1186854A (ja) リチウム二次電池
JPH05182689A (ja) 非水電解液二次電池
JP3579280B2 (ja) 非水電解液二次電池用負極およびこの負極を備えた非水電解液二次電池
JPH09147863A (ja) 非水電解質電池
JP3244389B2 (ja) リチウム二次電池
JP2001143708A (ja) 非水電解質二次電池
JPH1154120A (ja) リチウムイオン二次電池
JP2002203551A (ja) 非水電解質電池
JPH113698A (ja) リチウムイオン二次電池
JP2924329B2 (ja) 非水電解液二次電池
JPH1154122A (ja) リチウムイオン二次電池
JP2002313416A (ja) 非水電解質二次電池
JP2002117832A (ja) リチウム二次電池
JP2000315504A (ja) 非水電解液二次電池
JP3268924B2 (ja) 非水電解質電池
JP2000012029A (ja) 非水電解質二次電池
JPH0696801A (ja) 薄型非水電解液電池
JPH08171934A (ja) リチウム二次電池
JP2002260726A (ja) 非水電解質二次電池
JPH1027627A (ja) リチウム二次電池
JP2730641B2 (ja) リチウム二次電池
JP3148905B2 (ja) 薄形非水電解液二次電池の製造法
JPH0574488A (ja) 非水電解液二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040727

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040727

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050802

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20051213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060308

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20060427