JP3118655B2 - 非水二次電池 - Google Patents
非水二次電池Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
安全性に優れた新規な二次電池に関するものである。
ドミウム電池に変わる小型,軽量二次電池として、種々
の非水系二次電池が提案されている。中でも、例えば特
開昭62−90,863号公報,特開昭63−121,
260号公報,特開平3−49,155号公報等におい
て開示されている正極にLi,Coを主成分とする複合
金属酸化物を用い、負極に炭素質材料を用いる新しい二
次電池系が注目されている。従来かかる非水系二次電池
として提案されているのは負極活物質として、金属L
i、もしくはLi合金を用いるものであった。かかる金
属Li等を負極に用いた二次電池は、小型,軽量という
観点からは満足されるものの、デンドライト析出に基
く、サイクル性,保存特性等の性能上の問題、又、同じ
くデンドライト析出によるセパレーターの突き破りから
内部短絡を引き起こすという寿命の問題、更には金属L
iの活性な化学反応性に基く安全上の問題、等実用化へ
の大きな障害を有していた。これに対し、前記の負極活
物質に炭素質材料を用いる新しい電池系は、このような
デンドライト析出を起こすことなく、優れたサイクル
性,保存特性を有すると共に、金属Liのような活性な
化学反応性を有していないことから、安全性が非常に優
れているという特徴を有しているものである。
分とする複合金属酸化物と組合せた場合、高電圧,高容
量の電池ができるものとして期待されている。
を主成分とする複合金属酸化物を正極活物質として用
い、炭素質材料を負極活物質として用いる電池系は前記
の如く高容量というポテンシャルを有しているものの実
際に実用的な電池として高容量を実現する為には、正,
負両電極のみかけ密度,正,負両活物質と金属集電体と
の重量比率により、実際の電池としての重量当たり、体
積当たりの電池容量は大きく左右される。
な観点からの高容量電池は実現できなかった。
かかる観点から、正,負両電極のみかけ密度,金属集電
体との重量比率について詳細に検討した結果、ある特定
領域範囲において電池性能のバランスを保ちながら高容
量化を実現できることを見出した。
ものであり、基本構成要素として正極,負極,電解液か
らなる非水二次電池において、該正極活物質がLi,C
oを主成分とする複合金属酸化物であり、該負極活物質
が炭素質材料であり、かつ、以下の(1)〜(4)の条
件を満たすことを特徴とするものである。 (1)正極活物質層のみかけ密度が2.85〜3.20
g/cm3 の範囲にあること。 (2)正極活物質と金属正極集電体との重量比が4〜2
5であること。 (3)負極活物質層のみかけ密度が0.95〜1.18
g/cm3 であること。 (4)負極活物質と金属負極集電体との重量比が1.0
〜7.0であること。
合金属酸化物とは、層状構造を有し電気化学的にLiイ
オンがインターカレート,ディインターカレートし得る
化合物であり、少なくともCoを金属成分の中で50重
量%以上含むものである。特に限定されないが、かかる
複合金属酸化物の一例を示せば、例えば特開昭55−1
36,131号公報で開示されるLiCoO2 ,特開昭
62−90,863号公報で開示されている一般式Li
x Coy Nz O2 (但し、NはAl,In,Snの群か
ら選ばれた少なくとも一種を表わし、x,y,zは各々
0.05≦x≦1.10,0.85≦y≦1.00,
0.001≦z≦0.10の数を表わす。)、又、特開
平3−49,155号公報で開示されるLix Niy C
o(1-y) O2 (但し、0<x≦1,0≦y<0.50)
等が挙げられる。
ム,酸化リチウム,炭酸リチウム,硝酸リチウム等のL
i化合物と酸化コバルト,水酸化コバルト,炭酸コバル
ト,硝酸コバルト等のコバルト化合物と、更に要すれ
ば、他金属化合物との焼成反応により容易に得られるも
のである。
して、高電圧,高容量という他の活物質には見られない
優れた特性を有している。特に前記一般式Lix Coy
NzO2 (但し、NはAl,In,Snの群から選ばれ
た少なくとも一種を表わし、x,y,zは各々0.05
≦x≦1.10,0.85≦y≦1.00,0.001
≦z≦0.10の数を表わす。)は特にサイクル性等の
特性に優れており本発明で好ましく用いられる複合酸化
物である。
定されるものではないが、その一例を示せば特開昭58
−35,881号公報に記載の高表面積炭素材料、又特
開昭58−209,864号公報に記載のフェノール系
樹脂等の焼成炭化物、又特開昭61−111,907号
公報に記載の縮合多環炭化水素系化合物の焼成炭化物等
が挙げられる。中でも特開昭62−90,863号公報
で開示されるBET法比表面積A(m2 /g)が0.1
<A<100の範囲でX線回折における結晶厚みLc
(Å)と真密度ρ(g/cm3 )の値が下記条件1.7
0<ρ<2.18かつ10<Lc<120ρ−189を
満たす範囲にある炭素質材料は高容量かつ優れたサイク
ル特性を有しており、本発明において特に好ましく用い
られる。
電極を得るには金属集電体上にバインダーを用いて結着
させる必要がある。その結着方法は種々の方法が採用さ
れるが本発明の場合塗工法によるのが最も好ましい。
量、特に容積当たりの電池容量に大きく影響する。
度は2.85〜3.20g/cm3の範囲でなければな
らない。好ましくは2.90〜3.15g/cm3 、更
に好ましくは2.95〜3.10g/cm3 の範囲であ
る。
たりの電池容量が低下し好ましくない。又、3.20g
/cm3 を越す場合は出力特性が著しく低下し好ましく
ない。
0.95〜1.18g/cm3 の範囲でなければならな
い。この範囲を外れる場合には、正電極の場合と同じ理
由により用いられない。正,負両電極共にみかけ密度を
この範囲にする為には、上記塗工後の電極を圧延するこ
とにより達成される。その圧延方法は特に限定されない
が、生産性を考えた場合カレンダーロール等のロール圧
延法が好ましい圧延方法として挙げられる。
集電体との重量比、活物質重量/金属集電体重量も電池
容量、特に重量当たりの電池容量に大きく影響する。
の範囲でなければならない。好ましくは5〜20であ
る。
が大きくなった場合には重量当たりの電池容量が低下し
好ましくない。逆に、20を越す場合には電池容量的に
は増大する方向ではあるが、金属集電体の抵抗値が上が
り、内部抵抗上昇,出力特性低下等の影響が現われ用い
られない。かかる正極活物質と金属集電体との重量比を
本発明の範囲にする為には金属集電体の形状,材質の選
択が重要である。
としてはAl,Tiが好ましく、特にコストの点からA
lが好ましい。
の範囲でなければならない。この範囲を外れる場合には
正電極の場合と同じ理由により用いられない。
ましく材質としてはCu,Niが好ましい。
質と負極活物質との重量比、正極活物質重量/負極活物
質重量は1.75〜2.05が好ましい。1.75未満
の場合は容量が低下し、好ましくなく、2.05を越す
場合にはサイクル特性等が低下し好ましくない。又、こ
れも特に限定するものではないが、集電体を含めた正極
と負極の膜厚比、正極膜厚/負極膜厚は0.6〜0.9
が好ましい。0.6未満の場合は容量が低下し好ましく
なく、0.9を越す場合にはサイクル特性が低下し好ま
しくない。
基本構成要素として、前記本発明の活物質を用いた電
極、更にはセパレーター、非水電解液が挙げられる。セ
パレーターとしては特に限定されないが、織布,不織
布,ガラス織布,合成樹脂微多孔膜等が挙げられるが、
薄膜、大面積電極を用いる場合には、例えば特開昭58
−59072号に開示される合成樹脂微多孔膜、特にポ
リオレフィン系微多孔膜が、厚み、強度、膜抵抗の面で
好ましい。
ないが、一例を示せば、LiClO4 ,LiBF4 ,L
iAsF6 ,CF3 SO3 Li,LiPF6 ,LiI,
LiAlCl4 ,NaClO4 ,NaBF4 ,NaI,
(n−Bu)4 N+ ClO4,(n−Bu)4 N+ BF4
,KPF6 等が挙げられる。又、用いられる電解液の
有機溶媒としては、例えばエーテル類、ケトン類、ラク
トン類、ニトリル類、アミン類、アミド類、硫黄化合
物、塩素化炭化水素類、エステル類、カーボネート類、
ニトロ化合物、リン酸エステル系化合物、スルホラン系
化合物等を用いることができるが、これらのうちでもエ
ーテル類、ケトン類、ニトリル類、塩素化炭化水素類、
カーボネート類、スルホラン系化合物が好ましい。更に
好ましくは環状カーボネート類である。
ラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキ
サン、アニソール、モノグライム、アセトニトリル、プ
ロピオニトリル、4−メチル−2−ペンタノン、ブチロ
ニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、1,2−
ジクロロエタン、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタ
ン、メチルフォルメイト、プロピレンカーボネート、エ
チレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルチオホ
ルムアミド、スルホラン、3−メチル−スルホラン、リ
ン酸トリメチル、リン酸トリエチルおよびこれらの混合
溶媒等をあげることができるが、必ずしもこれらに限定
されるものではない。
いて電池が構成される。又、電池の構造としては、特に
限定されるものではないが、正極、負極、更に要すれば
セパレーターを単層又は複層としたペーパー型電池、積
層型電池、又は正極、負極、更に要すればセパレーター
をロール状に巻いた円筒状電池等の形態が一例として挙
げられる。
する。
試験片を切り出し、下式により計算する。
o複合酸化物100重量部とグラファイト2.5重量
部、アセチレンブラック2.5重量部を混合した後、フ
ッ素ゴム2重量部を酢酸エチル/エチルセロソルブの
1:1(重量比)混合溶剤60重量部に溶解させた液を
混合しスラリー状塗工液を得た。
塗工機を用い巾600mm厚さ15μのAl箔の両面に
上記塗工液を塗布した。両面塗工後の塗工厚は290μ
であった。
ッ素ゴム5重量部を酢酸エチル/エチルセロソルブの
1:1(重量比)混合溶剤90重量部に溶解させた液を
混合しスラリー状塗工液を得た。
塗工機を用い巾600mm厚さ10μのCu箔の両面に
上記塗工液を塗布した。両面塗工後の塗工厚は350μ
であった。
てプレス後、両者共にスリッターを用い41mm巾にス
リットした。Li1.03Co0.92Sn0.02O2 塗工品を正
極とし、ニードルコークス塗工品を負極とし、セパレー
ターとしてポリエチレン製微多孔膜(ハイポア4030
U旭化成社製)を用い、捲回機により外径14.9mm
のコイル状に捲回した。この捲回コイルを外径16mm
の電池缶に入れた後、プロピレンカーボネート/エチレ
ンカーボネート/γ−ブチロラクトンの1:1:2(重
量比)の混合溶剤にLiBF4 を1M濃度に溶かしたも
のを電解液として含浸した後封口し、図1に示す高さ5
0mmのAサイズの電池缶を試作した。ここで用いた電
極のプレス後の性状は表1に示す通りであった。
を変えた以外は全く同じ操作を行った。
状は表1に示す通りであった。
i,Co複合酸化物を正極活物質とし、炭素質材料を負
極活物質に用いる二次電池において、みかけ密度、活物
質と集電体との重量比率を最適化することにより電池容
量を上げることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 基本構成要素として正極,負極,電解液
からなる非水二次電池において、該正極活物質がLi,
Coを主成分とする複合金属酸化物であり、該負極活物
質が炭素質材料であり、かつ、以下の(1)〜(4)の
条件を満たすことを特徴とする非水二次電池。 (1)正極活物質層のみかけ密度が2.85〜3.20
g/cm3 の範囲にあること。 (2)正極活物質と金属正極集電体との重量比が4〜2
5であること。 (3)負極活物質層のみかけ密度が0.95〜1.18
g/cm3 であること。 (4)負極活物質と金属負極集電体との重量比が1.0
〜7.0であること。 - 【請求項2】 正極活物質と負極活物質との重量比が
1.75〜2.05であり、かつ集電体を含めた正極と
負極との膜厚比が0.6〜0.9であることを特徴とす
る請求項1記載の非水二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03261301A JP3118655B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 非水二次電池 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03261301A JP3118655B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 非水二次電池 |
Publications (2)
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JPH0574494A JPH0574494A (ja) | 1993-03-26 |
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Family
ID=17359896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03261301A Expired - Lifetime JP3118655B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | 非水二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3118655B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20170079310A (ko) * | 2015-12-30 | 2017-07-10 | 황인조 | 천장갑의 제조방법 |
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---|---|---|---|---|
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JP4604460B2 (ja) * | 2003-05-16 | 2011-01-05 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池および電池充放電システム |
JP2007103130A (ja) * | 2005-10-03 | 2007-04-19 | Geomatec Co Ltd | 薄膜固体二次電池および薄膜固体二次電池の製造方法 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP03261301A patent/JP3118655B2/ja not_active Expired - Lifetime
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KR20170079310A (ko) * | 2015-12-30 | 2017-07-10 | 황인조 | 천장갑의 제조방법 |
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JPH0574494A (ja) | 1993-03-26 |
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