JP2020017391A - 非水電解液電池 - Google Patents
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Abstract
Description
含む正極合剤からなり、前記黒鉛化カーボンブラックの平均格子面間隔d(002)が、3.40〜3.45Åの範囲であることを特徴とする非水電解液電池に関する。
ン基、ラクトン基、水酸基などの官能基からのガス発生や、不純物元素の溶解による負極リチウムへの析出などによる抵抗上昇の影響も長期保存時には無視できなくなる。
となる場合がある。20〜90m2/g更には35〜65m2/gの範囲がかさ高さは安定となり、正極合剤として取り扱いやすい。
こりにくく成型体の制御が容易になり、長期保存後の性能向上の安定化に繋がる。
などが挙げられる。結着剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。ただし、以下の実施例は本発明を限定するものではない。なお、本実施例では、図1に示すような構造のコイン形電池を作製し評価した。
<1>発電要素
正極活物質である電解二酸化マンガンを、空気中400℃で10時間焼成したものと、導電助剤である黒鉛化カーボンブラックを乾式混合した。このときの電解二酸化マンガンのメジアン径は45μmとし、黒鉛化カーボンブラックの平均格子面間隔d(002)は、3.42Åで、比表面積が60m2/g、DBP吸油量が165ml/100gのものを使用した。次に前記混合粉に結着剤であるポリテトラフルオロエチレン含む分散水溶液を加えた後湿式混合した。配合量は電解二酸化マンガン94質量%、黒鉛化カーボンブラック3質量%、結着剤3質量%とした。得られた合剤を乾燥することで正極合剤を作製した。正極合剤を直径14.4mm、厚さ1.9mmの円柱状に打錠成型して正極2を作製した。正極2の打錠体を作製後250℃で8時間乾燥させた。一方、厚さ0.6mmの金属リチウム箔を直径16mmの円形に打ち抜いて負極3を作製した。電解液には、プロピレンカーボネートと1,2−ジメトキシエタンとを体積比3:2で混合した非水溶媒に、溶質として過塩素酸リチウム(LiClO4)を濃度1.0mol/Lで溶解させた非水電解液を用いた。
<2>ケース
表面に厚み3μmのニッケルめっき層を有するSUS430(厚み250μm)を絞り加工して、底板部の直径が20mm、側部1bの高さが2.8mmのケース1を作製した。
<3>封口板
表面に厚み3μmのニッケルめっき層を有するSUS430(厚み250μm)をプレス加工して、天板部6aの直径が17mmの封口板6を作製した。
<4>コイン形電池の組み立て
ブロンアスファルトと鉱物油からなる封止剤を塗布したポリプロピレン製のガスケット5を封口板6に配置した。封口板6の天板部6aの内側に負極3を貼り付けた。次に、厚さ300μmのポリプロピレン製の不織布をセパレータ4として載置した。その後、セパレータ4の上に正極2を載置した。その後、非水電解液を封口板6内に注液した。予めブロンアスファルトと鉱物油からなる封止剤をケース1の側部1bの内側に塗布しておき、そのケースを封口板6に被せた後、ケース1の側部1bの端部1tを内側に湾曲させて、ガスケット5を介して封口板6の周縁部6bにかしめて総高が3.2mmのコイン形電池9を作製した。組み立て後の電池は、約3.5Vの開回路電圧であった。
(実施例2)
黒鉛化カーボンブラックの平均格子面間隔を示すd(002)の値が3.45Åのものを使用した以外は、実施例1と同様に実施例2の電池を作製した。
(実施例3)
黒鉛化カーボンブラックの平均格子面間隔を示すd(002)の値が3.40Åのものを使用した以外は、実施例1と同様に実施例3の電池を作製した。
(比較例1)
黒鉛化カーボンブラックの平均格子面間隔を示すd(002)の値が3.46Åのものを使用した以外は、実施例1と同様に比較例1の電池を作製した。
(比較例2)
黒鉛化カーボンブラックの平均格子面間隔を示すd(002)の値が3.39Åのものを使用した以外は、実施例1と同様に比較例2の電池を作製した。
(比較例3)
黒鉛化カーボンブラックを、平均格子面間隔を示すd(002)の値が3.77Åで、比表面積800m2/g、DBP吸油量が360ml/100gのケッチェンブラックを使用した以外は、実施例1と同様に比較例3の電池を作製した。
(比較例4)
黒鉛化カーボンブラックを、平均格子面間隔を示すd(002)の値が3.48Åで、比表面積65m2/g、DBP吸油量が160ml/100gのアセチレンブラックを使用した以外は、実施例1と同様に比較例4の電池を作製した。
(比較例5)
黒鉛化カーボンブラックを、平均格子面間隔を示すd(002)の値が3.36Åで、比表面積5m2/g、DBP吸油量が20ml/100gの黒鉛を使用した以外は、実施例1と同様に比較例5の電池を作製した。
<5>電池評価
作製した実施例1〜3と比較例1〜5の電池について、電池電圧が3.2Vとなるように所定の電気容量分だけ予備放電させた。その後、それぞれ10個ずつを2.0Vまで、負荷15kΩにて定抵抗放電し、初期放電容量を測定した。保存後電池としてそれぞれ10個ずつを、環境温度60℃、相対湿度90%環境下(以下60℃90%RH)で100日間保存し、同様に保存後の容量を測定した。初期放電容量に対する保存後の放電容量の割合を放電容量維持率とした。
となった。ガス発生が抑制されたが、黒鉛粒子が大きく、この添加量では電極の集電性が悪く、出力特性が低い結果となった。
(実施例4)
黒鉛化カーボンブラックの比表面積を150m2/gとした以外は、実施例1と同様に実施例4の電池を作製した。
(実施例5)
黒鉛化カーボンブラックの比表面積を100m2/gとした以外は、実施例1と同様に実施例5の電池を作製した。
(実施例6)
黒鉛化カーボンブラックの比表面積を10m2/gとした以外は、実施例1と同様に実施例6の電池を作製した。
(実施例7)
黒鉛化カーボンブラックの比表面積を5m2/gとした以外は、実施例1と同様に実施例7の電池を作製した。
(実施例8)
黒鉛化カーボンブラックのDBP吸油量が200ml/100gのものを使用した以外
は、実施例1と同様に実施例8の電池を作製した。
(実施例9)
黒鉛化カーボンブラックのDBP吸油量が180ml/100gのものを使用した以外は、実施例1と同様に実施例9の電池を作製した。
(実施例10)
黒鉛化カーボンブラックのDBP吸油量が40ml/100gのものを使用した以外は、実施例1と同様に実施例10の電池を作製した。
(実施例11)
黒鉛化カーボンブラックのDBP吸油量が20ml/100gのものを使用した以外は、実施例1と同様に実施例11の電池を作製した。
電解二酸化マンガンのメジアン径を70μmとした以外は実施例1と同様に実施例12の電池を作製した。
(実施例13)
電解二酸化マンガンのメジアン径を60μmとした以外は実施例1と同様に実施例13の電池を作製した。
(実施例14)
電解二酸化マンガンのメジアン径を30μmとした以外は実施例1と同様に実施例14の電池を作製した。
(実施例15)
電解二酸化マンガンのメジアン径を20μmとした以外は実施例1と同様に実施例15の電池を作製した。
Claims (4)
- 正極、負極、電解液を含む非水電解液電池であって、
前記正極は、活物質の電解二酸化マンガン、導電助剤の黒鉛化カーボンブラック、および結着剤を含む正極合剤からなり、
前記黒鉛化カーボンブラックの平均格子面間隔d(002)が、3.40〜3.45Åの範囲であることを特徴とする非水電解液電池。 - 前記黒鉛化カーボンブラックの比表面積が、10〜100m2/gの範囲であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液電池。
- 前記黒鉛化カーボンブラックのDBP吸油量が、40〜180ml/100gの範囲であることを特徴とする請求項1〜2のいずれか1項に記載の非水電解液電池。
- 前記電解二酸化マンガンのメジアン径が、30〜60μmの範囲であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解液電池。
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