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
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Abstract
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
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。
(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。
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 等
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
である。平均粒径1μmの市販のLiMn2 O4 、同
1.5μmの市販のLiCoO2 及び同0.7μmの市
販のLiNi(1-X-Y) CoX AlY O2 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。
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。
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
O2 +LiCoO2 )、LiNi(1-X-Y) CoX AlY
O2 、LiCoO2 及びLiMn2 O4 の重量比を示
す。
(1-X-Y) CoX AlY O2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。
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。
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。
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。
極活物質中のLiMn2 O4 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。
得ることができる。
Y O2 の合計含有量と放電容量との関係を測定したグラ
フ
Claims (4)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
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Publications (1)
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JPH1154122A true JPH1154122A (ja) | 1999-02-26 |
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-
1997
- 1997-08-04 JP JP9221965A patent/JPH1154122A/ja not_active Withdrawn
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A761 | Written withdrawal of application |
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