JP2005267940A - 非水電解質電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空間群がCmcaである結晶構造を有すると共にリチウムイオンを吸蔵・放出する活物質を含む負極3と、正極2と、非水電解質とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
但し、AはNa、K、Mg、Ca、Ba及びSrよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、TはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、B、Al、Ga及びInよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、xは0≦x≦5である。
但し、AはNa、K、Mg、Ca、Ba及びSrよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、MはV、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、B、Al、Ga及びInよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、xは0≦x≦5で、yは0<y<6である。
この正極は、正極集電体と、前記正極集電体の片面もしくは両面に担持され、活物質及び結着剤を含む正極層とを有する。
前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素系ゴムなどが挙げられる。
負極は、負極集電体と、この集電体の片面もしくは両面に担持され、負極活物質を含有する負極層とを備えるものである。
非水電解質としては、例えば、電解質を有機溶媒に溶解させた非水電解液、リチウム塩と常温溶融塩を含むものなどを使用することができる。
以下に例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明するが、発明の主旨を超えない限り本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
<正極の作製>
まず、正極活物質としてリチウムコバルト酸化物(LiCoO2)粉末90重量%、アセチレンブラック3重量%、グラファイト3重量%及びポリフッ化ビニリデン(PVdF)4重量%をN−メチルピロリドン(NMP)に加えて混合してスラリーとし、このスラリーを15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより電極密度が3.0g/cm3の正極を作製した。
負極活物質としての空間群がCmcaである結晶構造を有するLi2MgTi6O14と、導電材としての平均粒径が1μmでBET法による比表面積が8m2/gのアセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを重量比が90:5:5になるようにN−メチルピロリドン(NMP)溶液に加えて混合し、得られたスラリーを厚さが15μmのアルミニウム箔に塗布し、乾燥した後、プレスすることにより負極を作製した。
前記正極、厚さ25μmのポリエチレン製の多孔質フィルムからなるセパレータ、前記負極、前記セパレータの順番に積層した後、渦巻き状に捲回した。これを90℃で加熱プレスすることにより、幅が30mmで、厚さが3.0mmの偏平状電極群を作製した。得られた電極群を、厚さが40μmのアルミニウム箔と前記アルミニウム箔の両面に形成されたポリプロピレン層とから構成された厚さが0.1mmのラミネートフィルムからなるパックに収納し、80℃で24時間真空乾燥を施した。
エチレンカーボネート(EC)、γ−ブチロラクトン(BL)の混合溶媒(体積比率25:75)に電解質としての四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)を1.5mol/L溶解することにより液状非水電解質(非水電解液)を調製した。
下記表1に示す組成を有する空間群がCmcaである結晶構造のリチウムチタン含有複合酸化物を負極活物質として用いること以外は、実施例1と同様な構成の非水電解質二次電池を製造した。
下記表1に示す組成で、かつ空間群Fd3-m(3-は3の上に-があることを示す)に属するスピネル構造のチタン酸リチウムを負極活物質として用いること以外は、実施例1と同様な構成の非水電解質二次電池を製造した。
負極活物質として空間群がCmcaである結晶構造を有するLi2BaTi6-yAlyO14を用いること以外は、実施例1と同様な構成の非水電解質二次電池を作製した。このとき、yの値を0、0.001、0.01、0.1、1、3、5に調整した7種の負極活物質を用いて、7種の非水電解質二次電池を作製した。7種類の負極活物質の組成を下記表2に示す。
下記表3に示す組成で表わされ、かつ空間群がCmcaである結晶構造を有する負極活物質を用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の非水電解質二次電池を作製した。
空間群がCmcaである結晶構造を有するSr4Mn3O10を負極活物質として用いること以外は、前述した実施例1で説明したのと同様な構成の非水電解質二次電池を作製した。得られた実施例22の二次電池に初回充放電を0.2C電流で行い、電池の平均作動電圧から電池のエネルギー密度を算出したところ、140Wh/Lと比較例1よりも高かった。
Claims (5)
- 空間群がCmcaである結晶構造を有すると共にリチウムイオンを吸蔵・放出する活物質を含む負極と、正極と、非水電解質とを備えることを特徴とする非水電解質電池。
- 前記活物質は、下記(1)式で表わされる組成を有することを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
Li2+xAT6O14 (1)
但し、AはNa、K、Mg、Ca、Ba及びSrよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、TはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、B、Al、Ga及びInよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、xは0≦x≦5である。 - 前記活物質は、下記(2)式で表わされる組成を有することを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
Li2+xATi6-yMyO14 (2)
但し、AはNa、K、Mg、Ca、Ba及びSrよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、MはV、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、B、Al、Ga及びInよりなる群から選ばれる少なくとも1種類の元素で、xは0≦x≦5で、yは0<y<6である。 - 前記活物質は、平均粒子径が0.1μm〜10μmであることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の非水電解質電池。
- 前記活物質は、比表面積が5m2/g〜100m2/gであることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の非水電解質電池。
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