JP5487676B2 - 活物質、これを含む電極、当該電極及びリチウム塩を含む電解質溶液を備える電気化学デバイス - Google Patents
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Description
LiNixM1−xO2…(1)
式(1)中、xは0.5≦x<1を満たし、Mは、1種以上の任意の金属元素である。
LiNixM1−xO2…(1)
式(1)中、xは0.5≦x<1を満たし、Mは、任意の金属元素である。
本実施形態に係る活物質は、含水量が200〜350質量ppmであり、下記式(1)で表される複合酸化物を主成分とする。
LiNixM1−xO2…(1)
式(1)中、xは0.5≦x<1を満たし、Mは、1種以上の任意の金属元素である。
式(1)で表わされる複合酸化物の原料化合物としては、以下の化合物が挙げられる。
リチウム源、すなわち、リチウム元素を含有する化合物としては、各種のリチウム化合物、例えば、Li2CO3、LiNO3、LiOH、LiOH・H2O、アルキルリチウム、酢酸リチウム等の有機リチウム化合物、LiCl、LiI等のリチウムハロゲン化物等の各種のリチウム化合物が挙げられる。
ニッケル源、すなわち、ニッケル元素を含有する化合物としては、Ni(OH)2、NiO、NiOOH、NiCO3・2Ni(OH)2・4H2O、Ni(NO3)2・6H2O、NiSO4、NiSO4・6H2O、脂肪酸ニッケル、シュウ酸ニッケル等の有機ニッケル化合物、及びニッケルハロゲン化物等の各種のニッケル化合物が挙げられる。
M(金属元素)源、すなわち、M(金属元素)を含有する化合物としては、以下の化合物が挙げられる。
Mがマンガンである場合、マンガン源としては、Mn3O4、Mn2O3、MnO2、MnOOH、MnCO3、Mn(NO3)2、MnSO4、有機マンガン化合物、マンガン水酸化物、及びマンガンハロゲン化物等の各種のマンガン化合物が挙げられる。
Mがコバルトである場合、コバルト源としては、Co(OH)2、CoO、Co2O3、Co3O4、酢酸コバルト等の有機コバルト化合物、CoCl2、Co(NO3)2・6H2O、及びCo(SO4)・7H2O等の各種のコバルト化合物等が挙げられる。
Mがアルミニウムである場合、アルミニウム源としては、AlOOH、Al2O3、Al(OH)3、AlCl3、Al(NO3)3・9H2O、有機アルミニウム化合物及びAl2(SO4)3等の各種のアルミニウム化合物が挙げられる。
続いて、本実施形態に係る正極(電極)10について図1を参照して説明する。
上述した正極10は、例えば、上述の活物質、バインダー、及び、必要に応じた量の導電材を、それらの種類に応じた溶媒、例えばPVDFの場合はN−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等の溶媒に添加してスラリーを作成し、このスラリーを集電体12の表面に塗布し、乾燥させることにより製造できる。
続いて、上述した活物質を含む電極を備えるリチウムイオン二次電池について図1を参照して簡単に説明する。
続いて、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法について説明する。本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の製造方法は、上述した活物質を含む正極10と、負極20と、正極と負極との間に介在するセパレータ18と、リチウム塩を含む非水電解質溶液と、を外装体50内に封入する工程を備える。
<活物質の作製>
LiOH・H2O、Ni(OH)2、Co(OH)2、AlOOHを、Li:Ni:Co:Al=1.05:0.8:0.15:0.05(原子比)となるように配合し、ボールミルで混合した。この混合物を、大気雰囲気中、850℃で10時間焼成して、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2の焼成物を得た。そして、焼成終了後、得られた複合酸化物を粉砕した。
その後、1000mlのビーカー中に、得られた複合酸化物70gと蒸留水600mlとを入れ、攪拌器で15分間攪拌後、吸引濾過器に移し、60分で脱水し、複合酸化物の洗浄を行った。
次に、濾紙上に残った複合酸化物を90℃に保った恒温槽に入れ、24時間の予備乾燥を行い、その後恒温槽内を真空排気しながら(排気開始後の定常圧力:13.33kPa)、80℃で48時間の本乾燥を行い、実施例1の活物質を得た。この活物質に残留した水分の量(含水量)を、カールフィッシャー法のうち、電量滴定法により測定すると、309質量ppmであった。
実施例1の活物質と、バインダーであるポリフッ化ビニリデン(PVDF)とアセチレンブラックを混合したものを、溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に分散させてスラリーを調製した。なお、スラリーにおいて活物質とアセチレンブラックとPVDFとの重量比が90:5:5となるように、スラリーを調製した。このスラリーを集電体であるアルミニウム箔上に塗布し、乾燥させた後、圧延を行い、実施例1の活物質を含む活物質層が形成された電極(正極)を得た。
恒温槽内での乾燥について、予備乾燥条件及び本乾燥条件を、下記表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして実施例2〜10、比較例1〜4の活物質を得た。この活物質に残留した水分の量(含水量)及び、これらの活物質を用いた評価用セルの放電容量を表1に示す。
Claims (4)
- 結晶格子中に水分子が存在する下記式(1)で表される複合酸化物を主成分とし、含水量が200〜350質量ppmである活物質。
LiNixM1−xO2・・・(1)
[式(1)中、xは0.5≦x<1を満たし、Mは、1種以上の任意の金属元素である。 - 前記含水量が233〜297質量ppmである、請求項1記載の活物質
- 集電体と、請求項1又は2に記載の活物質を含み、前記集電体上に設けられた活物質層と、を備える電極
- 請求項3に記載の電極及びリチウム塩を含む電解質溶液を備える電気化学デバイス。
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