JP5036348B2 - 非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法 - Google Patents
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Description
〈正極の作製〉
ニッケルと、コバルトと、アルミニウムと、を共沈させて、ニッケルコバルトアルミニウム水酸化物を得た。これに水酸化リチウムを添加し、700℃で焼成して、リチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)を得た。
リチウムニッケル複合酸化物100質量部と、5質量%のリチウム鉄リン複合酸化物と、スクロース3質量部と、水と、を混合し、これらを水中で混練した。
水中混練工程の後、水を脱水除去して、リチウムニッケル複合酸化物及びリチウム鉄リン複合酸化物を洗浄した。
この後、還元雰囲気下で200℃で5時間焼成を行い、正極活物質を作製した。
負極活物質としての天然黒鉛95質量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量部と、N−メチルピロリドンとを混合して負極活物質スラリーとした。この負極活物質スラリーを銅製の負極集電体(厚み18μm)の両面に塗布し、乾燥した。この後、圧縮ローラーを用いて厚み155μmに圧延して、57×550mmの負極を作製した。
上記正極及び負極を、ポリプロピレン製微多孔膜からなるセパレータを介して巻回することにより、電極体を作製した。
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比50:50(25℃)で混合し、電解質塩としてのLiPF6を1.0M(モル/リットル)となるように溶解して、非水電解質となした。
外装缶に上記電極体を挿入し、上記非水電解質を注液し、外装缶の開口部を封口板で封口することにより、直径18mm、高さ65mmの実施例1に係る非水電解質二次電池を作製した。
洗浄工程を行わなかったこと以外は、上記実施例1と同様にして、比較例1に係る非水電解質二次電池を作製した。
LiFePO4を添加しなかったこと以外は、上記実施例1と同様にして、比較例2に係る非水電解質二次電池を作製した。
スクロースを添加しなかったこと以外は、上記実施例1と同様にして、比較例3に係る非水電解質二次電池を作製した。
水中混練工程に代えて、乾式でリチウムニッケル複合酸化物とリチウム鉄リン複合酸化物と、スクロースとを混練し、洗浄工程を行わなかったこと以外は、上記実施例1と同様にして、比較例4に係る非水電解質二次電池を作製した。
焼成工程を100℃で行ったこと以外は、上記実施例1と同様にして、比較例5に係る非水電解質二次電池を作製した。
上記各電池に対して、定電流1500mAで電圧が4.2Vとなるまで充電し、その後定電圧4.2Vで電流が30mAとなるまで充電した。この後、定電流1500mAで電圧が2.75Vとなるまで放電し、その放電容量を測定した。この後、上記条件で充電を再度行い、定電流4500mAで電圧が2.75Vとなるまで放電し、その放電容量を測定した。以下の式により負荷特性を算出した。(全て25℃で行った。)この結果を下記表1に示す。
負荷特性(%)=4500mA放電容量÷1500mA放電容量×100
上記各電池に対して、定電流1500mAで電圧が4.2Vとなるまで充電し、その後定電圧4.2Vで電流が30mAとなるまで充電した。この後、定電流1500mAで電圧が2.75Vとなるまで放電し、その放電容量を測定した。この後、上記条件で充電を再度行った。(以上の作業は、全て25℃条件で行った。)この後、70℃で360時間保存した。この後、25℃で、定電流1500mAで電圧が2.75Vとなるまで放電し、その放電容量を測定した。以下の式により保存特性を算出した。この結果を下記表1に示す。
高温保存特性(%)=保存後放電容量÷保存前放電容量×100
上記各電池を5つずつ用意し、これらに対して、定電流1500mAで電圧が4.4Vとなるまで充電し、その後定電圧4.4Vで電流が30mAとなるまで充電した。この電池の中心付近に、直径3mmの釘を貫通させた。そして、電池が燃焼したものをNG、燃焼しなかったものをOKと判定した。
ここで、4.4Vという電圧は、電池が過充電された状態を意味する。
なお、市場に流通する電池には保護回路等が取り付けられており、このような過充電状態と到ることはなく、また、釘刺しのような極度の内部短絡状態に陥ることもない。
リチウム鉄リン複合酸化物(LiFePO4)の添加量を、1.0質量部としたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例2に係る非水電解質二次電池を作製した。
リチウム鉄リン複合酸化物(LiFePO4)の添加量を、20質量部としたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例3に係る非水電解質二次電池を作製した。
リチウム鉄リン複合酸化物(LiFePO4)の添加量を、30質量部としたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例4に係る非水電解質二次電池を作製した。
上記実施例1〜4、比較例2にかかる電池に対して、上記負荷特性試験、高温保存特性試験、内部短絡試験を行った。この結果を下記表2に示す。
スクロースの添加量を、0.01質量部としたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例5に係る非水電解質二次電池を作製した。
スクロースの添加量を、5.0質量部としたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例6に係る非水電解質二次電池を作製した。
スクロースの添加量を、6.0質量部としたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例7に係る非水電解質二次電池を作製した。
上記実施例1、5〜7、比較例3にかかる電池に対して、上記負荷特性試験、高温保存特性試験、内部短絡試験を行った。この結果を下記表3に示す。
スクロースに代えて、グルコースを用いたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例8に係る非水電解質二次電池を作製した。
スクロースに代えて、フルクトースを用いたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例9に係る非水電解質二次電池を作製した。
スクロースに代えて、キシロースを用いたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例10に係る非水電解質二次電池を作製した。
スクロースに代えて、カルボキシメチルセルロースを用いたこと以外は、上記実施例1と同様にして、実施例11に係る非水電解質二次電池を作製した。
上記実施例1、8〜11にかかる電池に対して、上記負荷特性試験、高温保存特性試験、内部短絡試験を行った。この結果を下記表4に示す。
リチウムニッケル複合酸化物、リチウム鉄リン複合酸化物の製造方法は、上記実施例に限定されるものではない。
Claims (6)
- 非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法において、
リチウムニッケル複合酸化物(LixNi1−yMyOz、0.9<x≦1.1、0≦y≦0.7、1.9≦z≦2.1、MはAl、Co、Mnの少なくとも一種を含む)と、リチウム鉄リン複合酸化物(LiFePO4)と、導電性炭素源と、水とを混練する水中混練工程と、
前記水中混練工程の後、前記水を除去する洗浄工程と、
前記洗浄工程の後、還元雰囲気下で200〜800℃で焼成する焼成工程と、
を備えることを特徴とする非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 - 請求項1に記載の非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法において、
前記リチウム鉄リン複合酸化物が、前記リチウムニッケル複合酸化物に対して、1〜20質量%含まれる、
ことを特徴とする非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 - 請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法において、
前記導電性炭素源が、前記リチウムニッケル複合酸化物に対して、0.01〜5.0質量%含まれる、
ことを特徴とする非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 - 請求項1、2又は3に記載の非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法において、
前記導電性炭素源が、糖類及び/又は糖類のエステルである、
ことを特徴とする非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 - 請求項4に記載の非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法において、
糖類及び/又は糖類のエステルが、グルコース、フルクトース、キシロース、スクロース、セルロース、及びこれらのエステルからなる群より選択される1種以上の化合物である、
ことを特徴とする非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池用正極活物質の製造方法を備える、
ことを特徴とする非水電解質二次電池の製造方法。
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