JP2861329B2 - リチウム電池用電極の製造法 - Google Patents
リチウム電池用電極の製造法Info
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- Y—GENERAL 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はリチウム電池用電極の製造法に関するもので
ある。
ある。
従来技術とその問題点 近年、リチウム二次電池の研究開発が盛んである。リ
チウム二次電池に於て、負極に金属リチウムを用いるこ
とは、充電時のデンドライト生成に伴う性能劣化が安全
性の点で問題がある。
チウム二次電池に於て、負極に金属リチウムを用いるこ
とは、充電時のデンドライト生成に伴う性能劣化が安全
性の点で問題がある。
これを解決するべく、負極材料としてリチウムを吸蔵
−放出し得るカーボンを用いる提案がある。
−放出し得るカーボンを用いる提案がある。
しかしながら、通常のリチウムインターカレーション
型活物質を正極に用い、カーボン電極を負極として用い
たリチウム電池では、あらかじめカーボン電極にリチウ
ムをドープしておかねばならない。そのために、カーボ
ン電極は、電槽組込み前にドーピング工程という煩雑な
工程を要し問題であった。
型活物質を正極に用い、カーボン電極を負極として用い
たリチウム電池では、あらかじめカーボン電極にリチウ
ムをドープしておかねばならない。そのために、カーボ
ン電極は、電槽組込み前にドーピング工程という煩雑な
工程を要し問題であった。
カーボン電極の予備ドーピングの工程を避けるために
は、正極活物質としてリチウムで還元された構造の活物
質を合成する提案もある。
は、正極活物質としてリチウムで還元された構造の活物
質を合成する提案もある。
この提案では、電池を組立てて通常の充電操作を行い
電池として働せることができ、製造工程を簡略化でき
る。
電池として働せることができ、製造工程を簡略化でき
る。
例えば、スピネル系マンガン化合物LiMn2O4は、リチ
ウム二次電池用正極活物質として用いることができ、こ
れは容易に合成できる。
ウム二次電池用正極活物質として用いることができ、こ
れは容易に合成できる。
このものをリチウム系負極材料と組立て、電池を放電
させると、放電末状態の正極活物質の構造はLi2Mn2O4ま
で変化することが知られている。
させると、放電末状態の正極活物質の構造はLi2Mn2O4ま
で変化することが知られている。
もしLi2Mn2O4の化学式で表されるスピネル系マンガン
化合物が合成できれば、末ドープ状態のカーボンと組合
せてリチウム二次電池とすることができる。
化合物が合成できれば、末ドープ状態のカーボンと組合
せてリチウム二次電池とすることができる。
しかしLi2Mn2O4のリチウム還元体を化学的に合成する
にはさらに多くの研究を要し、又、電気化学的に合成す
るには、予備放電という工程を要し問題である。
にはさらに多くの研究を要し、又、電気化学的に合成す
るには、予備放電という工程を要し問題である。
発明の目的 本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであ
り、生産性の優れた、電池組立の簡略化できる、体積効
率の極めて優れたリチウム電池用電極を提供することを
目的とするものである。
り、生産性の優れた、電池組立の簡略化できる、体積効
率の極めて優れたリチウム電池用電極を提供することを
目的とするものである。
発明の構成 本発明は上記目的を達成するべく、 リチウムを吸蔵し得る金属化合物の超微粒子及びリチ
ウムの超微粒子を、各々気流に乗せて同一基板に吹き付
け形成することを特徴とするリチウム電池用電極の製造
法である。
ウムの超微粒子を、各々気流に乗せて同一基板に吹き付
け形成することを特徴とするリチウム電池用電極の製造
法である。
尚、金属化合物がバナジウム化合物である前記のリチ
ウム電池用電極の製造法である。
ウム電池用電極の製造法である。
尚、金属化合物がマンガン化合物である前記のリチウ
ム電池用電極の製造法である。
ム電池用電極の製造法である。
尚、金属化合物がスピネル系リチウムマンガン化合物
である前記のリチウム電池用電極の製造法である。
である前記のリチウム電池用電極の製造法である。
実施例 以下、本発明の詳細について説明する。
第１図は本発明に用いる電極製造装置の概略図であ
る。
る。
ここで１はノズルＩ、２はノズルII、３は基板、４は
析出室、５は堆積体、６はエアロゾル容器、７は、微粒
子粉末、８はルツボ、９はリチウム、10はヒーター、11
は生成室である。
析出室、５は堆積体、６はエアロゾル容器、７は、微粒
子粉末、８はルツボ、９はリチウム、10はヒーター、11
は生成室である。
予め用意された活物質の微粒子を気流に混入させて析
出室へ送出する。（エアロゾル法） 又、原料の金属リチウムを入れたルツボを適当な雰囲
気下で加熱し、リチウム蒸気を凝集した微粒子として、
不活性ガス気流に乗せて基板近傍まで搬送する。活物質
とリチウムの微粒子を同一基板上に吹き付け、電解液中
に浸漬して電気化学的反応によってリチウム還元体を生
成する。
出室へ送出する。（エアロゾル法） 又、原料の金属リチウムを入れたルツボを適当な雰囲
気下で加熱し、リチウム蒸気を凝集した微粒子として、
不活性ガス気流に乗せて基板近傍まで搬送する。活物質
とリチウムの微粒子を同一基板上に吹き付け、電解液中
に浸漬して電気化学的反応によってリチウム還元体を生
成する。
スピネル系マンガン化合物LiMn2O4を0.1〜0.3μｍの
微粉末状としたもの10重量部と、アセチレンブラック１
重量部を均一に混合し、エアロゾル用容器へ投入した。
ヘリウムガスを導入し、微粉末を乗せた気流として析出
室にあるノズルＩに導いた。
微粉末状としたもの10重量部と、アセチレンブラック１
重量部を均一に混合し、エアロゾル用容器へ投入した。
ヘリウムガスを導入し、微粉末を乗せた気流として析出
室にあるノズルＩに導いた。
生成室内のルツボに、市販の金属リチウムを入れ、加
熱してリチウム蒸気となし、これが凝集して0.1〜0.3μ
ｍの微粒子となり、ヘリウムガスに乗せて析出室にある
ノズルIIに導いた。ノズル先端の開孔部はいづれも0.8
×10mmである。二つのノズルから搬出される微粒子粉末
の量は、各々の生成室雰囲気の圧力を調整することによ
り行った。
熱してリチウム蒸気となし、これが凝集して0.1〜0.3μ
ｍの微粒子となり、ヘリウムガスに乗せて析出室にある
ノズルIIに導いた。ノズル先端の開孔部はいづれも0.8
×10mmである。二つのノズルから搬出される微粒子粉末
の量は、各々の生成室雰囲気の圧力を調整することによ
り行った。
ノズルＩとノズルIIは、基板上の同一部分に吹き付け
るように設置した。これによって10mm巾で長さ10mm、厚
さ約100μｍの強固な堆積体が形成された。得られた電
極を不活性雰囲気中に取出し、電極性能を調べた。又、
走査型電子顕微鏡観察も行った。
るように設置した。これによって10mm巾で長さ10mm、厚
さ約100μｍの強固な堆積体が形成された。得られた電
極を不活性雰囲気中に取出し、電極性能を調べた。又、
走査型電子顕微鏡観察も行った。
さらにプロピレンカーボネートとジメチトキシエタン
の同体積混合溶媒に過塩素酸リチウムを溶解させた溶液
中に１時間浸漬した後、取出し純粋なジメトキシエタン
で洗浄し、化学組成分析を行った。化学式Li1.9Mn2O4で
表わされる組成物が出来ていることがわかった。
の同体積混合溶媒に過塩素酸リチウムを溶解させた溶液
中に１時間浸漬した後、取出し純粋なジメトキシエタン
で洗浄し、化学組成分析を行った。化学式Li1.9Mn2O4で
表わされる組成物が出来ていることがわかった。
本発明による堆積体を正極として、電解液としてプロ
ピレンカーボネートとジメトキシエタンの同体積混合溶
媒に過塩素酸リチウムを溶解させたもの及び負極として
金属リチウムを用いて、簡易形電気化学セルを組立て
た。本発明のセルは1.92Vの電圧を示した。
ピレンカーボネートとジメトキシエタンの同体積混合溶
媒に過塩素酸リチウムを溶解させたもの及び負極として
金属リチウムを用いて、簡易形電気化学セルを組立て
た。本発明のセルは1.92Vの電圧を示した。
比較のために、ポリテトラフルオロエチレンをバイン
ダーとしてシート化して作製した電極を予め電気化学的
にLi2Mn2O4までリチウムで還元させて得られた電極を用
いて、その他は前記と同様に組立てた簡易形電気化学セ
ルを従来品とした。これらのセルを正極面積当り0.1mA/
cm2の電流密度で充放電サイクル試験してその結果を第
２図に示した。
ダーとしてシート化して作製した電極を予め電気化学的
にLi2Mn2O4までリチウムで還元させて得られた電極を用
いて、その他は前記と同様に組立てた簡易形電気化学セ
ルを従来品とした。これらのセルを正極面積当り0.1mA/
cm2の電流密度で充放電サイクル試験してその結果を第
２図に示した。
尚、充放電終止電圧の設定は、上限3.5V、下限2.0と
した。
した。
１サイクル目の放電容量から体積当りの放電容量を求
めると本発明は230mAh/cm3、従来品は150mAh/cm3であっ
た。
めると本発明は230mAh/cm3、従来品は150mAh/cm3であっ
た。
本発明品は体積エネルギー密度の極めて高い電極であ
る。
る。
又、本発明では通常のシート化法では得ることのでき
ない、放電末状態に相当する組成と構造を持ち、結合剤
を必要としないので乾式で清浄な製造法である。
ない、放電末状態に相当する組成と構造を持ち、結合剤
を必要としないので乾式で清浄な製造法である。
負極にリチウムをドープすることができる炭素材料を
用いた場合、予め負極をドープする必要がないために電
極組立工程を簡略化することが出来る。
用いた場合、予め負極をドープする必要がないために電
極組立工程を簡略化することが出来る。
尚、前記実施例ではリチウムを吸蔵し得る金属化合物
として、スピネル系リチウムマンガン複合化合物につい
て記したが、バナジウム化合物、マンガン化合物でも同
様の効果を有する。
として、スピネル系リチウムマンガン複合化合物につい
て記したが、バナジウム化合物、マンガン化合物でも同
様の効果を有する。
発明の効果 上記した如く、本発明は生産性に優れた、電池組立の
簡略化できる、体積効率の極めて優れたリチウム電池用
電極を提供することが出来るので、その工業的価値は極
めて大である。
簡略化できる、体積効率の極めて優れたリチウム電池用
電極を提供することが出来るので、その工業的価値は極
めて大である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に用いる電極製造装置の概略図である。 第２図は本発明と従来品の電極のサイクル特性の比較図
である。 １……ノズルＩ、２……ノズルII ３……基板、４……析出室 11……生成室
である。 １……ノズルＩ、２……ノズルII ３……基板、４……析出室 11……生成室
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/02 - 4/04 H01M 10/40 H01M 4/58 C23C 24/00 - 24/10
Claims (4)
- 【請求項１】リチウムの吸蔵し得る金属化合物の超微粒
子及びチリウムの超微粒子の各々気流に乗せて、同一基
板に吹き付け形成することを特徴とするリチウム電池用
電極の製造法。 - 【請求項２】金属化合物がバナジウム化合物である請求
項１記載のリチウム電池用電極の製造法。 - 【請求項３】金属化合物がマンガン化合物である請求項
１記載のリチウム電池用電極の製造法。 - 【請求項４】金属化合物がスピネル系リチウムマンガン
複合化合物である請求項１記載のリチウム電池用電極の
製造法。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2221686A JP2861329B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | リチウム電池用電極の製造法 |
| DE69127109T DE69127109T2 (de) | 1990-02-13 | 1991-02-11 | Herstellungsverfahren für eine Elektrode und Herstellungsverfahren für eine Verbund-Elektrode-Elektrolyte |
| EP91301073A EP0442681B1 (en) | 1990-02-13 | 1991-02-11 | Manufacturing method for electrode and manufacturing method for electrode-electrolyte composite |
| CA002036098A CA2036098A1 (en) | 1990-02-13 | 1991-02-11 | Manufacturing method for electrode and manufacturing method for electrode electrolyte composite |
| DE69132176T DE69132176T2 (de) | 1990-02-13 | 1991-02-11 | Verfahren zur Herstellung von Elektroden |
| US07/653,328 US5290592A (en) | 1990-02-13 | 1991-02-11 | Manufacturing method for electrode |
| EP96111757A EP0741426B1 (en) | 1990-02-13 | 1991-02-11 | Manufacturing method for electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2221686A JP2861329B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | リチウム電池用電極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04104461A JPH04104461A (ja) | 1992-04-06 |
| JP2861329B2 true JP2861329B2 (ja) | 1999-02-24 |
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ID=16770691
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2221686A Expired - Fee Related JP2861329B2 (ja) | 1990-02-13 | 1990-08-22 | リチウム電池用電極の製造法 |
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|---|---|---|---|---|
| CA2172266A1 (en) * | 1993-09-27 | 1995-04-06 | Denis G. Fauteux | Small particle electrodes by aerosol process |
| US5558953A (en) * | 1993-10-21 | 1996-09-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Electrocrystallized lithuim metal, method for producing the same, and lithium secondary battery |
| US6332900B1 (en) * | 1999-02-08 | 2001-12-25 | Wilson Greatbatch Ltd. | Physical vapor deposited electrode component and method of manufacture |
-
1990
- 1990-08-22 JP JP2221686A patent/JP2861329B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH04104461A (ja) | 1992-04-06 |
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