JP2008282667A - Cathode active material for lithium ion secondary battery using organic electrolyte - Google Patents
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Abstract
【課題】熱安定性、高負荷特性、およびサイクル特性に優れた非水電池の正極活物質と電池を提供する。
【解決手段】式1で表されるニッケルリチウム複合酸化物(正極活物質1)と、式2で表わされるリチウムマンガン複合酸化物(正極活物質2)とを、80:20〜90:10の混合比(質量比)で混合してなる正極活物質を含有することを特徴とする電池。[式1]LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2(AはMgおよびAlの少なくとも1種の元素、0≦a≦0.05。x、y、zは各々0.05≦x≦1.15、0.10≦y+z≦0.70、0.00≦z≦0.40の範囲)[式2] LisMn2−tM´tO4(sは0.9≦s、tは0.01≦t≦0.15の範囲内、M´はFe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si、およびGeの少なくとも1種)
【選択図】図1Provided are a positive electrode active material and a battery for a non-aqueous battery excellent in thermal stability, high load characteristics, and cycle characteristics.
A nickel lithium composite oxide (positive electrode active material 1) represented by formula 1 and a lithium manganese composite oxide (positive electrode active material 2) represented by formula 2 are mixed at 80:20 to 90:10. A battery comprising a positive electrode active material mixed at a mixing ratio (mass ratio). [Formula 1] Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A a O 2 (A is at least one element of Mg and Al, 0 ≦ a ≦ 0.05. X, y, and z are each 0.05 ≦ x ≦ 1.15, 0.10 ≦ y + z ≦ 0.70, 0.00 ≦ z ≦ 0.40) [Formula 2] Li s Mn 2−t M ′ t O 4 (s is 0.9 ≦ s, t is within the range of 0.01 ≦ t ≦ 0.15, M ′ is Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, At least one of B, Ga, In, Si, and Ge)
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ニッケルリチウム複合酸化物およびリチウムマンガン複合酸化物を混合してなる正極活物質およびそれを用いる電池に関する。 The present invention relates to a positive electrode active material obtained by mixing a nickel lithium composite oxide and a lithium manganese composite oxide, and a battery using the same.
近年、半導体集積技術の進歩に伴った電子機器の発展とその小型化への進展から、携帯電子機器の電源となる電池への要求が高まっている。電池に求められる特性は小型かつ軽量で長持ちする充放電可能な二次電池である。これらの特性を持つ小型二次電池としてはニッケル水素電池、ニッカド電池、リチウムイオン二次電池などが挙げられるが、中でも4V級の高い電圧と高いエネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池は、大きな消費電力を有しており、一次電池で対応しきれない携帯電子機器などへの需要も高まっている。 2. Description of the Related Art In recent years, the demand for batteries as a power source for portable electronic devices has increased due to the development of electronic devices and the progress toward miniaturization accompanying the progress of semiconductor integrated technology. The battery is required to be a secondary battery that can be charged and discharged with small size, light weight and long life. Small secondary batteries with these characteristics include nickel metal hydride batteries, nickel-cadmium batteries, lithium ion secondary batteries, etc. Among them, lithium ion secondary batteries having a high voltage and high energy density of 4V class consume a large amount. There is also an increasing demand for portable electronic devices that have electric power and cannot be handled by primary batteries.
上記のリチウムイオン二次電池の特徴としては、他の電池と比較して酸化還元電位が高い正極と酸化還元電位の低い負極を組み合わせていることで容量が大きい、すなわちエネルギー密度が大きい電池を作製できる点にある。しかし、実際の電池では常温環境下だけでなく、低温から高温までの広い環境下で使用される電子機器が多く、その使用方法によりこのエネルギー密度は変化し、例えば、大電流で放電する時には取り出せる電気量が少なくなり、内部抵抗のために電圧も低下する。 As a feature of the above lithium ion secondary battery, a positive electrode having a higher oxidation-reduction potential and a negative electrode having a lower oxidation-reduction potential than other batteries are combined to produce a battery having a large capacity, that is, a high energy density. It is in a point that can be done. However, in actual batteries, there are many electronic devices that are used not only in a normal temperature environment but also in a wide environment from a low temperature to a high temperature, and this energy density changes depending on how it is used. For example, it can be taken out when discharging with a large current The amount of electricity decreases, and the voltage decreases due to internal resistance.
現在、リチウムイオン二次電池の正極活物質として主流となっているものは、リチウムコバルト複合酸化物であるが、この正極活物質は平均放電電位が高いという利点があるものの、サイクル特性が良くないことや低温での大出力放電時では電圧低下が激しく、例えば、寒冷地においてパソコンの電源を入れた際、出力不足により起動しないという低温特性の問題があった。 Currently, lithium cobalt composite oxide is mainly used as a positive electrode active material for lithium ion secondary batteries. Although this positive electrode active material has an advantage of high average discharge potential, cycle characteristics are not good. In addition, when the power is discharged at a low temperature, the voltage drops drastically. For example, when a personal computer is turned on in a cold region, there is a problem of low temperature characteristics that it does not start due to insufficient output.
また、リチウムコバルト複合酸化物においては、上記問題に加え、高負荷サイクル特性の劣化率が高かったり、セル容量が低いという問題があった。これらの問題を解決する手法として、容量の大きいニッケルリチウム複合酸化物を使用することが検討されてきた。しかし、このニッケルリチウム複合酸化物においては、容量が高い反面、熱安定性がリチウムコバルト酸化物と比較して劣る。そのため、セル安全性を確保することを目的にスピネル型リチウムマンガン複合酸化物を添加する等の研究が報告されている(特許文献1〜4)。 In addition to the above problems, the lithium cobalt composite oxide has a problem that the deterioration rate of the high duty cycle characteristics is high and the cell capacity is low. As a method for solving these problems, the use of a nickel-lithium composite oxide having a large capacity has been studied. However, this nickel-lithium composite oxide has a high capacity, but its thermal stability is inferior to that of lithium cobalt oxide. Therefore, studies such as adding a spinel type lithium manganese composite oxide for the purpose of ensuring cell safety have been reported (Patent Documents 1 to 4).
しかしながら、従来の正極材料では、熱安定性、高負荷特性、およびサイクル特性の向上とセル安全性の確保とが十分ではなく、更なる開発が求められていた。本発明はかかる問題点を鑑みてなされたものであり、従来のニッケル系正極活物質を混合した正極材料よりも熱安定性、高負荷特性、およびサイクル特性を向上させつつ、安全性も確保できる正極活物質およびそれを利用する電池を提供することを目的とする。 However, conventional positive electrode materials are not sufficient in improving thermal stability, high load characteristics, cycle characteristics and ensuring cell safety, and further development has been demanded. The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to ensure safety while improving thermal stability, high load characteristics, and cycle characteristics as compared with a positive electrode material mixed with a conventional nickel-based positive electrode active material. An object of the present invention is to provide a positive electrode active material and a battery using the same.
本発明の電池は、ニッケルリチウム複合酸化物およびリチウムマンガン複合酸化物を混合してなる正極活物質を含有する正極に用いることにより、熱安定性、高負荷特性、およびサイクル特性を向上させつつ、安全性も確保できる。 The battery of the present invention is used for a positive electrode containing a positive electrode active material formed by mixing a nickel lithium composite oxide and a lithium manganese composite oxide, thereby improving thermal stability, high load characteristics, and cycle characteristics, Safety can be secured.
本発明による電池は、正極および負極と共に電解液を備えた電池であって、正極は、式1で表されるニッケルリチウム複合酸化物(以下、正極活物質1と呼称する。)と、式2で表わされるリチウムマンガン複合酸化物(以下、正極活物質2と呼称する。)とを、80:20〜90:10の混合比(質量比)で混合してなる正極活物質を含有することを特徴とする電池である。
[式1]
LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2
式1中、AはMgおよびAlの少なくとも1種の元素を示し、0≦a≦0.05である。x、y、zは各々0.05≦x≦1.15、0.10≦y+z≦0.70、0.00≦z≦0.40の範囲内である。
[式2]
LisMn2−tM´tO4
式2中、sの値は0.9≦s、tの値は0.01≦t≦0.15の範囲内とし、M´はFe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si、およびGeの少なくとも1種とする。
The battery according to the present invention is a battery including an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode. The positive electrode is a nickel-lithium composite oxide represented by Formula 1 (hereinafter referred to as positive electrode active material 1) and Formula 2. Containing a positive electrode active material formed by mixing a lithium manganese composite oxide represented by the following (hereinafter referred to as positive electrode active material 2) at a mixing ratio (mass ratio) of 80:20 to 90:10. The battery is characterized.
[Formula 1]
Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A a O 2
In Formula 1, A represents at least one element of Mg and Al, and 0 ≦ a ≦ 0.05. x, y, and z are in the ranges of 0.05 ≦ x ≦ 1.15, 0.10 ≦ y + z ≦ 0.70, and 0.00 ≦ z ≦ 0.40, respectively.
[Formula 2]
Li s Mn 2-t M't O 4
In Equation 2, the value of s is in the range of 0.9 ≦ s, the value of t is in the range of 0.01 ≦ t ≦ 0.15, and M ′ is Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, Cr. , V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si, and Ge.
本発明の電池によれば、本発明ではコバルトとマンガンを固溶したニッケル系活物質を使用することで負荷特性とサイクル特性を確保しつつ、熱安定性の高いスピネルマンガンを特定の割合で混合して使用することで、従来のニッケル系活物質と比較して熱安定性、高負荷特性、およびサイクル特性を向上させつ、安全性も確保することができる。 According to the battery of the present invention, in the present invention, a nickel-based active material in which cobalt and manganese are dissolved is used to ensure load characteristics and cycle characteristics, and spinel manganese having high thermal stability is mixed at a specific ratio. As a result, the thermal stability, high load characteristics, and cycle characteristics can be improved and safety can be ensured as compared with conventional nickel-based active materials.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る二次電池の断面構成を表すものである。この二次電池は、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケルのめっきがされた鉄により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。
電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12、13がそれぞれ配置されている。
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of the secondary battery according to the first embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium. This secondary battery is a so-called cylindrical type, and a
Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding
電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
At the open end of the battery can 11, a
巻回電極体20の中心には例えばセンターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウムなどよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。
For example, a center pin 24 is inserted in the center of the
図2は図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔およびステンレス箔などの金属箔により構成されている。
FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally
正極活物質層21Bは、式1で表されるニッケルリチウム複合酸化物(正極活物質1)と、式2で表わされるリチウムマンガン複合酸化物(正極活物質2)とを、80:20〜90:10の混合比(質量比)で混合してなる。当該正極活物質を用いるようにすれば、熱安定性、高負荷特性、およびサイクル特性を向上させつつ、安全性も確保することができるからである。 The positive electrode active material layer 21B includes a nickel lithium composite oxide (positive electrode active material 1) represented by formula 1 and a lithium manganese composite oxide (positive electrode active material 2) represented by formula 2 in an amount of 80:20 to 90. : Mixed at a mixing ratio (mass ratio) of 10. This is because if the positive electrode active material is used, safety can be ensured while improving thermal stability, high load characteristics, and cycle characteristics.
正極活物質1は、式1で表されるニッケルリチウム複合酸化物である。
[式1]
LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2
式1中、AはMgおよびAlの少なくとも1種の元素を示し、0≦a≦0.05である。x、y、zは各々0.05≦x≦1.15、0.10≦y+z≦0.70、0.00≦z≦0.40の範囲内とする。
正極活物質1は、リチウムとニッケルまたはコバルトとを必須の構成元素として含むものであり、基本構造は六方晶系の層状構造を有する結晶構造である。さらに、MgおよびAlの少なくとも1種の元素を含むことにより、サイクル特性および高負荷特性を向上することができる。
正極活物質1は、2次粒子であることが好ましい。1次粒子である場合、充放電効率が上がらないため、セル容量が著しく低下してしまうからである。
The positive electrode active material 1 is a nickel lithium composite oxide represented by Formula 1.
[Formula 1]
Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A a O 2
In Formula 1, A represents at least one element of Mg and Al, and 0 ≦ a ≦ 0.05. x, y, and z are in the ranges of 0.05 ≦ x ≦ 1.15, 0.10 ≦ y + z ≦ 0.70, and 0.00 ≦ z ≦ 0.40, respectively.
The positive electrode active material 1 contains lithium and nickel or cobalt as essential constituent elements, and the basic structure is a crystal structure having a hexagonal layered structure. Furthermore, cycle characteristics and high load characteristics can be improved by including at least one element of Mg and Al.
The positive electrode active material 1 is preferably secondary particles. This is because, when the particles are primary particles, the charge / discharge efficiency does not increase, and the cell capacity is significantly reduced.
正極活物質2は、式2で表されるリチウムマンガン複合酸化物である。
[式2]
LisMn2−tM´tO4
式2中、sの値は0.9≦s、tの値は0.01≦t≦0.15の範囲内とし、M´はFe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si、およびGeの少なくとも1種とする。中でも特に、高負荷特性の観点から、Alが好ましい。
正極活物質2は、リチウム、マンガン、および酸素を必須の構成元素として含むものであり、基本構造は立方晶(スピネル)系の結晶構造である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、sの値は完全放電状態における値を表している。
The positive electrode active material 2 is a lithium manganese composite oxide represented by Formula 2.
[Formula 2]
Li s Mn 2-t M't O 4
In Equation 2, the value of s is in the range of 0.9 ≦ s, the value of t is in the range of 0.01 ≦ t ≦ 0.15, and M ′ is Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, Cr. , V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si, and Ge. Among these, Al is particularly preferable from the viewpoint of high load characteristics.
The positive electrode active material 2 contains lithium, manganese, and oxygen as essential constituent elements, and the basic structure is a cubic crystal structure. Note that the composition of lithium varies depending on the state of charge and discharge, and the value of s represents a value in a complete discharge state.
正極活物質1の粒子の平均粒径は30μm以下の範囲内であることが好ましく、10〜30μmの範囲内であることがより好ましい。また正極活物質2の粒子の平均粒径は、30μm以下の範囲内であることが好ましく、10〜30μmの範囲内であることがより好ましい。正極活物質1および正極活物質2の平均粒径をこの範囲内とすることで、正極活物質1と正極活物質2とを十分に混合することができ、電極充填密度を上昇させて、セル容量を向上することができるからである。 The average particle diameter of the particles of the positive electrode active material 1 is preferably within a range of 30 μm or less, and more preferably within a range of 10 to 30 μm. Further, the average particle diameter of the positive electrode active material 2 particles is preferably within a range of 30 μm or less, and more preferably within a range of 10 to 30 μm. By setting the average particle diameter of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 within this range, the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 can be sufficiently mixed, the electrode filling density is increased, and the cell This is because the capacity can be improved.
正極活物質1の50%積算平均粒径(D50(1))と前記正極活物質2(D50(2))の50%積算平均粒径の粒径比率は0.17≦D50(2)/D50(1)≦0.67の範囲内とすることが好ましい。正極活物質1と正極活物質2の積算平均粒径の粒径比率をこの範囲内とすることで、高い電極充填密度が得られ、セル容量を向上することができるからである。 The particle size ratio of 50% cumulative average particle diameter (D50 (1) ) of the positive electrode active material 1 and 50% cumulative average particle diameter of the positive electrode active material 2 (D50 (2) ) is 0.17 ≦ D50 (2) / D50 (1) ≦ 0.67 is preferable. This is because by setting the ratio of the cumulative average particle diameters of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 within this range, a high electrode packing density can be obtained and the cell capacity can be improved.
正極活物質1の合成方法としては、例えば、遷移金属源となるニッケル、コバルトおよびマンガンなどの水酸化物を各組成に応じて調製、混合し、これにリチウム源となるLiOHを混合し、酸素雰囲気中で600〜1100℃で焼成する方法が挙げられる。 As a method for synthesizing the positive electrode active material 1, for example, hydroxides such as nickel, cobalt, and manganese serving as a transition metal source are prepared and mixed in accordance with each composition, and LiOH serving as a lithium source is mixed therewith, and oxygen The method of baking at 600-1100 degreeC in atmosphere is mentioned.
正極活物質2の合成方法としては、例えば、マンガンを含有する酸化物を各組成に応じて調製、混合し、これにリチウム源となるLiOHを混合し、酸素雰囲気中で700〜900℃で焼成する方法が挙げられる。 As a method for synthesizing the positive electrode active material 2, for example, an oxide containing manganese is prepared and mixed in accordance with each composition, LiOH as a lithium source is mixed therewith, and fired at 700 to 900 ° C. in an oxygen atmosphere. The method of doing is mentioned.
正極活物質1および正極活物質2の合成に使用する遷移金属源の出発原料としては、例えば、遷移金属の水酸化物、遷移金属の炭酸塩、硝酸塩および硫酸塩、並びに複数の遷移金属を含む複合遷移金属の水酸化塩、炭酸塩などが挙げられる。また、リチウム源の出発原料としては、例えば、LiOH、Li2O、Li2CO3およびLiNiO3などが挙げられる。 Examples of the starting material of the transition metal source used for the synthesis of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 include, for example, transition metal hydroxides, transition metal carbonates, nitrates and sulfates, and a plurality of transition metals. Examples include complex transition metal hydroxides and carbonates. Examples of the starting material for the lithium source include LiOH, Li 2 O, Li 2 CO 3 and LiNiO 3 .
正極活物質層21Bは、また、必要に応じて炭素材料などの導電材およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んでいてもよく、更に、他の1種または複数種の正極活物質を混合して含んでいてもよい。 The positive electrode active material layer 21B may also contain a conductive material such as a carbon material and a binder such as polyvinylidene fluoride, if necessary, and further mix one or more other positive electrode active materials. May be included.
負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。負極集電体22Aは、例えば、銅箔、ニッケル箔およびステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極集電体21Aおよび負極集電体22Bの形状としては、例えば、箔状、メッシュ、エキスパンドメタル等の網状が挙げられる。
The
負極活物質層22Bは、例えば、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んでいる。リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、スズまたはケイ素を構成元素として含む材料が挙げられる。スズおよびケイ素はリチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。 The negative electrode active material layer 22B includes, for example, any one or more of negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium as a negative electrode active material. Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a material containing tin or silicon as a constituent element. This is because tin and silicon have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.
このような負極材料としては、例えば、スズの単体、合金、およびその化合物、並びにケイ素の単体、合金、およびその化合物の1種あるいは2種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。なお、本発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、複数種の金属元素と複数種の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。 Examples of such a negative electrode material include a simple substance of tin, an alloy, and a compound thereof, and a material having at least a part of one kind or two or more phases of a simple substance of silicon, an alloy, and the compound thereof. In the present invention, alloys include those containing a plurality of metal elements and a plurality of metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. Some of the structures include a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them.
スズの合金としては、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、ケイ素、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムからなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第2の構成元素として、スズ、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモンおよびクロムからなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。 As an alloy of tin, for example, as a second constituent element other than tin, among the group consisting of silicon, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony and chromium The thing containing at least 1 sort (s) of these is mentioned. As an alloy of silicon, for example, as a second constituent element other than silicon, among the group consisting of tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony and chromium The thing containing at least 1 sort (s) of these is mentioned.
負極材料として、例えば、リチウムと合金を形成可能な他の金属元素または他の半金属元素を構成元素として含む材料を用いることもできる。このような金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、マグネシウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、鉛、ビスマス、カドミウム、銀、亜鉛、ハフニウム、ジルコニウム、イットリウム、パラジウム、および白金などが挙げられる。 As the negative electrode material, for example, a material containing another metal element or other metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element can be used. Examples of such metal elements or metalloid elements include magnesium, boron, aluminum, gallium, indium, germanium, lead, bismuth, cadmium, silver, zinc, hafnium, zirconium, yttrium, palladium, and platinum. .
また、負極材料として、例えば、熱分解炭素系、コークス系(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス)、黒鉛系(天然黒鉛、人造黒鉛、グラファイト)、ガラス状炭素系、炭素繊維、活性炭などの炭素材料が挙げられる。これらの炭素材料と、上述した負極材料とを共に用いるようにしてもよい。炭素材料は、リチウムの吸蔵および放出に伴う結晶構造の変化が非常に少なく、例えば上述した負極材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができ、更に導電剤としても機能するので好ましい。 Moreover, as a negative electrode material, for example, carbon such as pyrolytic carbon, coke (pitch coke, needle coke, petroleum coke), graphite (natural graphite, artificial graphite, graphite), glassy carbon, carbon fiber, activated carbon, etc. Materials. You may make it use together these carbon materials and the negative electrode material mentioned above. The carbon material has very little change in crystal structure due to insertion and extraction of lithium. For example, when used together with the negative electrode material described above, a high energy density and excellent cycle characteristics can be obtained. It is also preferable because it functions as a conductive agent.
前記負極材料の中でも、比表面積を1.0〜6.0m2/g、および嵩密度0.5〜1.3g/cm3の少なくとも一方の物性を有する黒鉛材料が特に好ましい。当該物性を有する黒鉛材料を用いることで、より優れた放電容量およびサイクル特性のセルを作製することができるからである。また、当該物性を有する黒鉛材料の球形化度は0.8〜1.0の範囲内とすることが好ましい。黒鉛材料の球形化度をこの範囲内とすることで、負極電極の充填性を向上し、より放電容量とサイクル特性に優れたセルを作製することが可能となるからである。 Among the negative electrode materials, a graphite material having at least one physical property of a specific surface area of 1.0 to 6.0 m 2 / g and a bulk density of 0.5 to 1.3 g / cm 3 is particularly preferable. This is because the use of a graphite material having the physical properties makes it possible to produce a cell having a more excellent discharge capacity and cycle characteristics. The spheroidization degree of the graphite material having the physical properties is preferably in the range of 0.8 to 1.0. This is because by setting the spheroidization degree of the graphite material within this range, it is possible to improve the filling property of the negative electrode, and to produce a cell with more excellent discharge capacity and cycle characteristics.
また、負極材料として、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成したもの)リチウムを吸蔵・放出できるポリアセチレン、ポリピロール等のポリマーも使用可能である。 Further, as the negative electrode material, a polymer such as polyacetylene or polypyrrole capable of inserting and extracting lithium can be used as a fired organic polymer compound (phenol resin, furan resin or the like fired at an appropriate temperature).
負極活物質層22Bは、導電剤、結着剤および粘度調整剤などの充電に寄与しない他の材料を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、黒鉛繊維、金属繊維、および金属粉末などが挙げられる。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系高分子化合物、並びにスチレンブタジエンゴムおよびエチレンプロピレンジエンゴムなどの合成ゴムなどが挙げられる。粘度調整剤としては、例えばカルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。 The negative electrode active material layer 22B may include other materials that do not contribute to charging, such as a conductive agent, a binder, and a viscosity modifier. Examples of the conductive agent include graphite fiber, metal fiber, and metal powder. Examples of the binder include fluorine-based polymer compounds such as polyvinylidene fluoride, and synthetic rubbers such as styrene butadiene rubber and ethylene propylene diene rubber. Examples of the viscosity modifier include carboxymethyl cellulose.
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ23は、例えば、織布、不織布、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多硬質膜により構成されており、これらの2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
The separator 23 separates the
セパレータ23には、電解液が含浸されている。電解液は、例えば、溶媒と、該溶媒に溶解された電解質塩とを含んいる。溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,2-ジメトキシエタン、γ-ブチロラクタン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチル-テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、スルホラン、アセトニトリル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート等などが挙げられる。これらの溶媒は1種を単独で用いてもよいが、2種以上を混合して用いてもよい。 The separator 23 is impregnated with an electrolytic solution. The electrolytic solution includes, for example, a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent. Examples of the solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, γ-butyrolactan, diethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyl-tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, sulfolane, acetonitrile, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, Examples include dipropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
また、リチウムイオン導電性を有する材料であれば、無機固体電解質、および高分子固体電解質のいずれも固体電解質として用いることができる。無機固体電解質としては、例えば、窒化リチウム、よう化リチウム等が挙げられる。高分子固体電解質は電解質塩とそれを溶解する高分子化合物からなり、当該高分子化合物は、例えば、ポリ(エチレンオキサイド)や同架橋体などのエーテル系高分子、ポリ(メタクリレート)エステル系、およびアクリレート系などを、単独または分子中に共重合若しくは混合して用いることができる。 Moreover, as long as it is a material which has lithium ion electroconductivity, both an inorganic solid electrolyte and a polymer solid electrolyte can be used as a solid electrolyte. Examples of the inorganic solid electrolyte include lithium nitride and lithium iodide. The polymer solid electrolyte is composed of an electrolyte salt and a polymer compound that dissolves the electrolyte salt. Examples of the polymer compound include ether polymers such as poly (ethylene oxide) and cross-linked polymers, poly (methacrylate) esters, and the like. Acrylates and the like can be used alone or in the molecule by copolymerization or mixing.
さらに、電解液と高分子化合物とを含むゲル状電解質を用いることにより、高いイオン伝導率を得ることができるとともに、電池の漏液を防止することができるので好ましい。ゲル状電解質のマトリックスとしては上記非水電解液を吸収してゲル化するものであれば種々の高分子が利用できる。たとえばポリ(ビニリデンフルオロライド)やポリ(ビニリデンフルオロライド−co−ヘキサフルオロプロピレン)などのフッ素系高分子、ポリ(エチレンオキサイド)や同架橋体などのエーテル系高分子、またポリ(アクリロニトリル)などを使用できる。特に酸化還元安定性から、フッ素系高分子を用いることが望ましい。電解質塩を含有させることによりイオン導電性を賦与する。 Furthermore, it is preferable to use a gel electrolyte containing an electrolytic solution and a polymer compound because high ion conductivity can be obtained and battery leakage can be prevented. As the matrix of the gel electrolyte, various polymers can be used as long as they can be gelated by absorbing the non-aqueous electrolyte. For example, fluorine-based polymers such as poly (vinylidene fluoride) and poly (vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), ether-based polymers such as poly (ethylene oxide) and cross-linked products, and poly (acrylonitrile) Can be used. In particular, it is desirable to use a fluorine-based polymer from the viewpoint of redox stability. By containing an electrolyte salt, ionic conductivity is imparted.
電解質塩としては、例えば、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiCl、LiBrなどのリチウム塩が挙げられる。これらの電解質塩は、いずれか1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。 Examples of the electrolyte salt include lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiCl, and LiBr. . Any one of these electrolyte salts may be used alone, or a plurality of them may be mixed and used.
この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。 For example, the secondary battery can be manufactured as follows.
まず、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、該正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、該正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布したのち溶剤を揮発させ、さらにロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し、正極21を作製する。
First, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like positive electrode mixture. A slurry is obtained. Subsequently, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode
また、負極活物質および結着剤とを混合して負極合剤を調製し、該負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、該負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。
Moreover, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and the negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry. Subsequently, after applying the negative electrode mixture slurry to the negative electrode
次いで、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。そののち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12、13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14、安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1に示した二次電池が完成する。
Next, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the
この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極21からリチウムイオンが放出され、電解質層24を介して負極22に吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極22からリチウムイオンが放出され、電解質層24を介して正極21に吸蔵される。ここでは、正極21に、正極活物質1と正極活物質2とを上述した割合で含んでいるので、熱安定性、高負荷特性、およびサイクル特性に優れた、安全性の高い電池を作製することが可能である。
In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are extracted from the
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、正極および負極を巻回する場合について説明したが、正極と負極とを複数積層するようにしてもよく、また、折り畳むようにしてもよい。更に、本発明の正極材料は、例えば、外装部材に缶を用いた円筒型、角型、コイン型、ボタン型などの電池にも適用することができる。さらに、本発明の負極は、二次電池に限らず、一次電池についても適用することもできる。 The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the case where the positive electrode and the negative electrode are wound has been described. However, a plurality of positive electrodes and negative electrodes may be stacked or folded. Furthermore, the positive electrode material of the present invention can be applied to, for example, a battery of a cylindrical type, a square type, a coin type, a button type, etc. using a can as an exterior member. Furthermore, the negative electrode of the present invention can be applied not only to secondary batteries but also to primary batteries.
さらに、本発明の具体的な実施例について説明するが、本発明は本実施例により何ら限定されるものではなく、その主旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。 Further, specific examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the examples, and can be appropriately modified and implemented without changing the gist thereof.
[実施例1−1〜1−7、比較例1−1〜1−7(NCM、NCA組成条件の規定)]
<実施例1−1〜1−4>
実施例1−1〜1−4では、市販の水酸化リチウム、水酸化ニッケル、水酸化コバルト、水酸化マンガンをモル比を、表1に示すようにx=1.15、0.10≦y+z≦0.70、0.00≦z≦0.40の範囲内となるように調製、混合し、大気中で焼成を行い、一般式LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2で表わされるリチウム複合酸化物(正極活物質1)を作製した。
[Examples 1-1 to 1-7, Comparative Examples 1-1 to 1-7 (NCM, NCA composition condition definition)]
<Examples 1-1 to 1-4>
In Examples 1-1 to 1-4, the molar ratios of commercially available lithium hydroxide, nickel hydroxide, cobalt hydroxide, and manganese hydroxide are x = 1.15 and 0.10 ≦ y + z as shown in Table 1. ≦ 0.70, 0.00 ≦ z ≦ 0.40, prepared and mixed so as to be fired in the air, and the general formula Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A lithium composite oxide represented by a O 2 (the positive electrode active substance 1) was prepared.
得られた正極活物質1の粉末サンプルをX線回折法により測定を行ったところ、LiNiO2とほぼ同等の構造をとる物質であるものと同定した。確認できたピークはLiNiO2由来のもの以外はなく、このサンプルが単層である事を示す。正極活物質1の50%積算粒径は15μm、正極活物質2の50%積算粒径は5μmに調整した。 When the obtained powder sample of the positive electrode active material 1 was measured by the X-ray diffraction method, it was identified as a substance having a structure substantially equivalent to LiNiO 2 . There was no peak that could be confirmed except for LiNiO 2 , indicating that this sample is a single layer. The 50% cumulative particle size of the positive electrode active material 1 was adjusted to 15 μm, and the 50% cumulative particle size of the positive electrode active material 2 was adjusted to 5 μm.
以上のように作製した正極活物質1と一般式LiMn1.90Al0.10O4で示される正極活物質2とを質量比で正極活物質1:正極活物質2=90:10となるように混合した。この混合正極90質量%に導電剤としてグラファイトを7質量%、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)3質量%を混合し、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて正極合剤スラリーとした。得られた正極合剤スラリーを乾燥して再粉砕した後、油圧プレス機で面積密度が一定になるように加圧しコイン型圧粉体を作製した。 The positive electrode active material 1 produced as described above and the positive electrode active material 2 represented by the general formula LiMn 1.90 Al 0.10 O 4 have a mass ratio of positive electrode active material 1: positive electrode active material 2 = 90: 10. Mixed. 90% by mass of the mixed positive electrode is mixed with 7% by mass of graphite as a conductive agent and 3% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to form a positive electrode mixture. A slurry was obtained. The obtained positive electrode mixture slurry was dried and re-pulverized, and then pressed with a hydraulic press so that the area density was constant, to produce a coin-type green compact.
また同時に上記と同じ組成で作製した正極合剤スラリーを厚さ15ミクロンの帯状のアルミニウム箔の両面に均一に塗布・乾燥後、ローラープレス機で圧縮して帯状正極を得た。負極活物質として、粉末状の人造黒鉛90質量%にPVdFを10質量%混合し、NMPに分散させて負極合剤スラリーとした。この負極合剤スラリーを厚さ12ミクロンの銅箔の両面に均一に塗布し、乾燥後にローラープレス機で圧縮することで帯状負極を得た。 At the same time, a positive electrode mixture slurry produced with the same composition as described above was uniformly applied to both sides of a 15 micron thick strip-shaped aluminum foil, dried, and then compressed with a roller press to obtain a strip-shaped positive electrode. As a negative electrode active material, 10% by mass of PVdF was mixed with 90% by mass of powdered artificial graphite and dispersed in NMP to obtain a negative electrode mixture slurry. This negative electrode mixture slurry was uniformly applied on both sides of a copper foil having a thickness of 12 microns, and dried and then compressed with a roller press to obtain a strip-shaped negative electrode.
以上のように作製した帯状正極、帯状負極を多孔性ポリオレフィンフィルムを介して多数回巻回し、渦巻き型の電極体を作製した。この電極体をニッケルめっきが施された鉄製電池缶に収納し、当該電極体の上下両面に絶縁板を配置した。 The belt-like positive electrode and the belt-like negative electrode produced as described above were wound many times through a porous polyolefin film to produce a spiral electrode body. This electrode body was accommodated in an iron battery can plated with nickel, and insulating plates were arranged on both upper and lower surfaces of the electrode body.
次いで、アルミニウム製正極リードを正極集電体から導出して、電池蓋と電気的な導通が確保された安全弁の突起部に溶接し、ニッケル製負極リードを負極集電体から導出して電池缶の底部に溶接した。 Next, the aluminum positive electrode lead is led out from the positive electrode current collector and welded to the protrusion of the safety valve that is electrically connected to the battery lid, and the nickel negative electrode lead is led out from the negative electrode current collector to obtain a battery can. Welded to the bottom.
一方、電解液はエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとの体積混合比が1:1である混合溶液に1mol/dm3の濃度になるようにLiPF6を溶解して非水電解液を調製した。 On the other hand, the electrolyte solution was prepared by dissolving LiPF 6 in a mixed solution in which the volume mixing ratio of ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate was 1: 1 so as to have a concentration of 1 mol / dm 3 .
最後に、上述の電極体が組み込まれた電池缶内に電解液を注入した後、絶縁封口ガスケットを介して電池缶をかしめることにより、安全弁、PTC素子ならびに電池蓋を固定し、外径が18mmで高さが65mmの円筒型の非水電解液2次電池を作製した。 Finally, after injecting the electrolyte into the battery can incorporating the above electrode body, the safety can, the PTC element and the battery lid are fixed by caulking the battery can through the insulating sealing gasket, and the outer diameter is A cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery having a height of 18 mm and a height of 65 mm was produced.
以上のようにして作製した非水電解液2次電池について、以下の物性を評価した。
(初期容量)
環境温度25℃、充電電圧4.20V、充電電流1000mA、充電時間2.5時間の条件で充電を行った後、放電電流750mA、終止電圧3.0Vで放電を行い初期容量(m/Ah)を求めた。
(容量維持率)
環境温度25℃で充放電を繰り返し、150サイクル目の放電容量を測定して、初期容量に対する維持率(%)を求めた。
(電圧降下)
3サイクル目の電池について充電電圧4.2Vから0℃20Wでの出力放電を行い、その際の電圧降下(V)を記録した。
The following physical properties were evaluated for the non-aqueous electrolyte secondary battery produced as described above.
(Initial capacity)
After charging at an ambient temperature of 25 ° C., a charging voltage of 4.20 V, a charging current of 1000 mA, and a charging time of 2.5 hours, the battery is discharged at a discharge current of 750 mA and a final voltage of 3.0 V, and the initial capacity (m / Ah) Asked.
(Capacity maintenance rate)
Charging / discharging was repeated at an environmental temperature of 25 ° C., the discharge capacity at the 150th cycle was measured, and the maintenance ratio (%) with respect to the initial capacity was determined.
(Voltage drop)
The battery in the third cycle was subjected to output discharge at 0 ° C. and 20 W from a charging voltage of 4.2 V, and the voltage drop (V) at that time was recorded.
<比較例1−1〜1〜4>
比較例1−1〜1−4では、水酸化リチウム、水酸化ニッケル、水酸化コバルト、水酸化マンガンのモル比を、表1に示すようにx=1.15、0.10≦y+z≦0.70、0.00≦z≦0.40の範囲外となるようにして、LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2で表わされるリチウム複合酸化物(正極活物質1)を作製した以外は、実施例1−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Comparative Examples 1-1 to 1-4>
In Comparative Examples 1-1 to 1-4, as shown in Table 1, the molar ratio of lithium hydroxide, nickel hydroxide, cobalt hydroxide, and manganese hydroxide was x = 1.15, 0.10 ≦ y + z ≦ 0. Lithium composite oxide (positive electrode active material) represented by Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A a O 2 so as to be out of the range of .70, 0.00 ≦ z ≦ 0.40 Except for producing 1), a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1, and its physical properties were evaluated.
<実施例1−5〜1−7>
実施例1−5〜1−7では、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウムのモル比をa=0.05となるようにして、LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2で表わされるリチウム複合酸化物(正極活物質1)を作製した以外は、実施例1−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Examples 1-5 to 1-7>
In Example 1-5~1-7, aluminum hydroxide, the molar ratio of magnesium carbonate as a a = 0.05, Li x Ni ( 1-y-z) Co y Mn z A a O 2 A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that a lithium composite oxide (positive electrode active material 1) represented by the following formula was produced.
<比較例1−5〜1−7>
比較例1−5〜1−7では、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウムのモル比a=0.10となるようにして、LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2で表わされるリチウム複合酸化物(正極活物質1)を作製した以外は、実施例1−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Comparative Examples 1-5 to 1-7>
In Comparative Example 1-5~1-7, aluminum hydroxide, as a molar ratio a = 0.10 magnesium carbonate, in Li x Ni (1-y- z) Co y Mn z A a O 2 A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the lithium composite oxide (positive electrode active material 1) represented was produced, and its physical properties were evaluated.
表1に、実施例1−1〜1−7および比較例1−1〜1−7で作製した電池の物性を評価した結果を示す。 Table 1 shows the results of evaluating the physical properties of the batteries produced in Examples 1-1 to 1-7 and Comparative Examples 1-1 to 1-7.
表1から分かるように、水酸化リチウム、水酸化ニッケル、水酸化コバルト、水酸化マンガンをモル比がx=1.15、0.10≦y+z≦0.70、0.00≦z≦0.40の範囲内として、化学式LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2で表わされるリチウム複合酸化物(正極活物質1)を作製した実施例1−1〜1−4では、この範囲外とした比較例1−1〜1−4と比較して、初期容量、容量維持率、および電圧降下について、高い値が得られた。 As can be seen from Table 1, the molar ratio of lithium hydroxide, nickel hydroxide, cobalt hydroxide, and manganese hydroxide is x = 1.15, 0.10 ≦ y + z ≦ 0.70, 0.00 ≦ z ≦ 0. Examples 1-1 to 1-4 in which a lithium composite oxide (positive electrode active material 1) represented by the chemical formula Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A a O 2 was prepared within the range of 40. Then, compared with Comparative Examples 1-1 to 1-4 outside this range, higher values were obtained for the initial capacity, capacity retention rate, and voltage drop.
また、水酸化アルミニウム、炭酸マグネシウムのモル比をa=0.05として、LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2で表わされるリチウム複合酸化物(正極活物質1)を作製した実施例1−5〜1−7では、a=0.10とした比較例1−5〜1−7と比較して、初期容量、容量維持率、および電圧降下について、高い値が得られた。 Further, a lithium composite oxide (positive electrode active material 1) represented by Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A a O 2 where a molar ratio of aluminum hydroxide and magnesium carbonate is a = 0.05. In Examples 1-5 to 1-7 in which A was prepared, the initial capacity, the capacity retention ratio, and the voltage drop were higher than those in Comparative Examples 1-5 to 1-7 in which a = 0.10. Obtained.
すなわち、化学式LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2(但し、AはMg、Alから少なくとも1種の元素を示し0≦a≦0.05である。x、y、zは各々0.05≦x≦1.15、0.10≦y+z≦0.70、0.00≦z≦0.40の範囲内である)で表されるニッケルリチウム複合酸化物(正極活物質1)と、化学式LiMn1.90Al0.10O4で表わされるリチウムマンガン複合酸化物(正極活物質2)とを含む正極を用いることにより、サイクル特性および低温出力特性が大きく向上することが分かった。 That is, the chemical formula Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A a O 2 (where A represents at least one element from Mg and Al, and 0 ≦ a ≦ 0.05. X, y , Z is in the range of 0.05 ≦ x ≦ 1.15, 0.10 ≦ y + z ≦ 0.70, 0.00 ≦ z ≦ 0.40) (positive electrode) By using a positive electrode including an active material 1) and a lithium manganese composite oxide (positive electrode active material 2) represented by the chemical formula LiMn 1.90 Al 0.10 O 4 , cycle characteristics and low-temperature output characteristics are greatly improved. I understood that.
[実施例2−1および2−2、比較例2−1および2−3(混合比率の規定)]
<実施例2−1>
実施例2−1は実施例1−4と同様に、正極活物質1(Li1.15Ni0.30Co0.30Mn0.40O2)と正極活物質2(LiMn1.90Al0.10O4)の混合比率を90:10として、非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。なお、正極活物質1の50%積算粒径は15μm、正極活物質2の50%積算粒径は5μmに調整した。
セル最高温度および容量回復率は以下の方法で評価した。
(セル最高温度)
セル最高温度(℃)は、23℃15W出力放電時のセル最高温度を測定した。高出力時のセル温度としては、低いものの方が良い。
(容量回復率)
容量回復率(%)は、50%放電したセルを45℃環境下で2ヶ月間保存した前後での容量維持率を測定した。
[Examples 2-1 and 2-2, Comparative Examples 2-1 and 2-3 (regulation of mixing ratio)]
<Example 2-1>
In Example 2-1, as in Example 1-4, positive electrode active material 1 (Li 1.15 Ni 0.30 Co 0.30 Mn 0.40 O 2 ) and positive electrode active material 2 (LiMn 1.90 Al A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared with a mixing ratio of 0.10 O 4 ) of 90:10, and its physical properties were evaluated. The 50% cumulative particle size of the positive electrode active material 1 was adjusted to 15 μm, and the 50% cumulative particle size of the positive electrode active material 2 was adjusted to 5 μm.
The cell maximum temperature and capacity recovery rate were evaluated by the following methods.
(Maximum cell temperature)
The cell maximum temperature (° C.) was measured by measuring the cell maximum temperature at 23 ° C. and 15 W output discharge. A lower cell temperature at the time of high output is better.
(Capacity recovery rate)
The capacity recovery rate (%) was determined by measuring the capacity retention rate before and after storing a 50% discharged cell in a 45 ° C. environment for 2 months.
<実施例2−2>
実施例2−2では、正極活物質1と正極活物質2の混合比率(質量比)を80:20とした以外は、実施例2−1と同様にして、非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Example 2-2>
In Example 2-2, a nonaqueous electrolyte secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 2-1, except that the mixing ratio (mass ratio) of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 was set to 80:20. It was prepared and its physical properties were evaluated.
<比較例2−1〜2−3>
比較例2−1〜2−3では、正極活物質1と正極活物質2の混合比率(質量比)を表2に示すように80:20〜90:10の範囲外で変化させた以外は、実施例2−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Comparative Examples 2-1 to 2-3>
In Comparative Examples 2-1 to 2-3, except that the mixing ratio (mass ratio) of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 was changed outside the range of 80:20 to 90:10 as shown in Table 2. A nonaqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, and the physical properties thereof were evaluated.
表2に、実施例2−1および2−2、並びに比較例2−1〜2−3で作製した電池の物性を評価した結果を示す。 Table 2 shows the results of evaluating the physical properties of the batteries produced in Examples 2-1 and 2-2 and Comparative Examples 2-1 to 2-3.
表2に示したように、正極活物質1と正極活物質2の混合比率(質量比)を80:20〜90:10とした実施例2−1および2−2では、80:20〜90:10の範囲外とした比較例2−1〜2−3と比較して、初期容量、容量維持率、電圧降下、および電極の最大充填密度について、高い値が得られた。すなわち、正極活物質1と正極活物質2の混合比率(質量比)を80:20〜90:10の範囲内とすることにより、電極の充填密度を向上し、充放電容量およびサイクル特性に優れたセルを作製できることが分かった。 As shown in Table 2, in Examples 2-1 and 2-2 in which the mixing ratio (mass ratio) of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 was 80:20 to 90:10, 80:20 to 90 : Compared with Comparative Examples 2-1 to 2-3 outside the range of 10, high values were obtained for the initial capacity, the capacity retention rate, the voltage drop, and the maximum packing density of the electrodes. That is, by making the mixing ratio (mass ratio) of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 within the range of 80:20 to 90:10, the packing density of the electrode is improved, and the charge / discharge capacity and cycle characteristics are excellent. It was found that a cell can be produced.
また、実施例2−1および2−2では、比較例2−1〜2−3と比較して、半放電状態において高温保存した場合に、容量回復維持率が高いことが分かった。すなわち、正極活物質1と正極活物質2の混合比率(質量比)を80:20〜90:10の範囲内とすることにより、保存特性に優れたセルが得られることが分かった。正極活物質1と正極活物質2の混合比率(質量比)を80:20〜90:10の範囲外とした比較例2−1〜2−3では、Mnの添加割合が高く、半放電状態での高温保存した場合にMnが溶出してしまい、保存後の容量劣化が大きくなるからである。 Moreover, in Example 2-1 and 2-2, it turned out that a capacity | capacitance recovery maintenance factor is high when it preserve | saves at high temperature in a semi-discharge state compared with Comparative Examples 2-1 to 2-3. That is, it was found that a cell having excellent storage characteristics can be obtained by setting the mixing ratio (mass ratio) of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 within the range of 80:20 to 90:10. In Comparative Examples 2-1 to 2-3 in which the mixing ratio (mass ratio) of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 was outside the range of 80:20 to 90:10, the addition ratio of Mn was high, and the semi-discharge state This is because Mn elutes when stored at a high temperature, and capacity deterioration after storage increases.
正極活物質1と正極活物質2との比率(質量比)を90:10とした実施例2−1は、正極活物質1と正極活物質2との比率(質量比)を80:20とした実施例2−2とを比較して、初期容量、容量維持率、電圧降下、電極の最大充填密度、および容量回復維持率について、高い値が得られた。すなわち、正極活物質1と正極活物質2の混合比率(質量比)を80:20〜90:10の範囲内とし、かつ正極活物質1に対する正極活物質2の比率をできるだけ下げることで、電極の充填密度を向上し、充放電容量、サイクル特性、保存特性に優れたセルを作製できることが分かった。 In Example 2-1, in which the ratio (mass ratio) between the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 was 90:10, the ratio (mass ratio) between the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 was 80:20. In comparison with Example 2-2, high values were obtained for the initial capacity, capacity retention ratio, voltage drop, maximum filling density of the electrode, and capacity recovery maintenance ratio. That is, the mixing ratio (mass ratio) of the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 is in the range of 80:20 to 90:10, and the ratio of the positive electrode active material 2 to the positive electrode active material 1 is reduced as much as possible. It was found that a cell excellent in charge / discharge capacity, cycle characteristics, and storage characteristics can be produced.
[実施例3−1〜3−9(粒径、粒径比率の規定)]
<実施例3−1>
実施例3−1では、実施例2−2と同様に、正極活物質1(Li1.15Ni0.30Co0.30Mn0.40O2)の50%積算粒径(D50(1))を15μm、正極活物質2(LiMn1.90Al0.10O4)の50%積算粒径(D50(2))を5μmとして、非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
[Examples 3-1 to 3-9 (regulation of particle size and particle size ratio)]
<Example 3-1>
In Example 3-1, as in Example 2-2, the 50% cumulative particle size (D50 (1 ) of the positive electrode active material 1 (Li 1.15 Ni 0.30 Co 0.30 Mn 0.40 O 2 ). ) ) Is 15 μm, the 50% cumulative particle size (D50 (2) ) of the positive electrode active material 2 (LiMn 1.90 Al 0.10 O 4 ) is 5 μm, and a non-aqueous electrolyte secondary battery is manufactured. Evaluated.
<実施例3−2〜3−4>
実施例3−2〜3−4では、表3に示すように正極活物質1の50%積算粒径を5〜20μmの範囲内とし、かつ正極活物質1の50%積算粒径(D50(1))と正極活物質2の50%積算粒径(D50(2))の粒径比率を0.17≦D50(2)/D50(1)≦0.67の範囲内で変化させた以外は、実施例3−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Examples 3-2 to 3-4>
In Examples 3-2 to 3-4, as shown in Table 3, the 50% cumulative particle diameter of the positive electrode active material 1 was set in the range of 5 to 20 μm, and the 50% cumulative particle diameter (D50 ( D50 ( 1) The particle size ratio of 50% cumulative particle size (D50 (2) ) of positive electrode active material 2 was changed within the range of 0.17 ≦ D50 (2) / D50 (1) ≦ 0.67 Produced a nonaqueous electrolyte secondary battery in the same manner as in Example 3-1, and evaluated its physical properties.
<実施例3−5〜3−9>
実施例3−5〜3−9では、表3に示すように、正極活物質1の50%積算粒径を5〜20μmの範囲外とするか、または正極活物質1の50%積算粒径(D50(1))と正極活物質2の50%積算粒径(D50(2))の粒径比率を0.17≦D50(2)/D50(1)≦0.67の範囲外とした以外は、実施例3−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Examples 3-5 to 3-9>
In Examples 3-5 to 3-9, as shown in Table 3, the 50% cumulative particle size of the positive electrode active material 1 is outside the range of 5 to 20 μm, or the 50% cumulative particle size of the positive electrode active material 1 The particle size ratio of 50% cumulative particle size (D50 (2) ) of (D50 (1) ) and positive electrode active material 2 is outside the range of 0.17 ≦ D50 (2) / D50 (1) ≦ 0.67 Except for the above, non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced in the same manner as in Example 3-1, and the physical properties thereof were evaluated.
表3に、実施例3−1〜3−9で作製した電池の物性を評価した結果を示す。 In Table 3, the result of having evaluated the physical property of the battery produced in Examples 3-1 to 3-9 is shown.
表3から分かるように、正極活物質1の50%積算粒径を5〜20μmの範囲内とし、かつ正極活物質1の50%積算粒径(D50(1))と正極活物質2の50%積算粒径(D50(2))の粒径比率を0.17≦D50(2)/D50(1)≦0.67の範囲内とした実施例3−1〜3−4では、正極活物質1の50%積算粒径を5〜20μmの範囲外とするか、または正極活物質1の50%積算粒径(D50(1))と正極活物質2の50%積算粒径(D50(2))の粒径比率を0.17≦D50(2)/D50(1)≦0.67の範囲外とした実施例3−5〜3−9と比較して、初期容量、容量維持率、電圧降下、および電極の最大充填密度について高い値が得られた。また、正極活物質2の50%積算粒径を、5μm未満の粒径に制御することは困難であり、25μm以上であると充填性の低下から初期容量が低下した。 As can be seen from Table 3, the 50% cumulative particle size of the positive electrode active material 1 is in the range of 5 to 20 μm, and the 50% cumulative particle size (D50 (1) ) of the positive electrode active material 1 and 50 of the positive electrode active material 2 In Examples 3-1 to 3-4, in which the particle size ratio of the% integrated particle size (D50 (2) ) is in the range of 0.17 ≦ D50 (2) / D50 (1) ≦ 0.67, The 50% cumulative particle size of the substance 1 is out of the range of 5 to 20 μm, or the 50% cumulative particle size (D50 (1) ) of the positive electrode active material 1 and the 50% cumulative particle size (D50 ( 2) Compared to Examples 3-5 to 3-9 in which the particle size ratio of ) was outside the range of 0.17 ≦ D50 (2) / D50 (1) ≦ 0.67, the initial capacity and capacity retention rate High values were obtained for the voltage drop, and the maximum packing density of the electrodes. Moreover, it is difficult to control the 50% cumulative particle size of the positive electrode active material 2 to a particle size of less than 5 μm, and when it is 25 μm or more, the initial capacity is reduced due to the decrease in filling property.
すなわち、正極活物質1の粒径を下げすぎると電極の充填性が低下することで、セル容量が低下し、逆に粒径を上げすぎると低温出力時の電圧降下が大きくなってしまうことが分かった。また、正極活物質1と正極活物質2の50%積算平均粒径比が、D50(2)/D50(1)が0.67より大きい範囲では、電極充填密度が上がらず、セル容量が低下することが分かった。 That is, if the particle size of the positive electrode active material 1 is reduced too much, the filling capacity of the electrode is reduced, so that the cell capacity is reduced. Conversely, if the particle size is increased too much, the voltage drop at low temperature output is increased. I understood. In addition, when the 50% cumulative average particle size ratio between the positive electrode active material 1 and the positive electrode active material 2 is within a range where D50 (2) / D50 (1) is larger than 0.67, the electrode packing density does not increase and the cell capacity decreases. I found out that
[実施例4−1〜4−19、比較例4−1〜4−18(添加元素および添加量の規定)]
<実施例4−1>
実施例4−1では、実施例2−2と同様に、正極活物質2(LiMn1.90M´tO4)の添加元素(M´)をAlとし、添加量(t)を0.10として非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
[Examples 4-1 to 4-19, Comparative Examples 4-1 to 4-18 (regulation of additive elements and addition amount)]
<Example 4-1>
In Example 4-1, as in Example 2-2, the additive element (M ′) of the positive electrode active material 2 (LiMn 1.90 M ′ t O 4 ) was Al, and the addition amount (t) was set to 0.00. A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared as No. 10 and its physical properties were evaluated.
<実施例4−2〜4−19>
表4に示すように正極活物質2の添加元素(M´)を変化させ、その添加量を0.01≦t≦0.15の範囲内で変化させた以外は、実施例4−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Examples 4-2 to 4-19>
As shown in Table 4, Example 4-1 except that the additive element (M ′) of the positive electrode active material 2 was changed and the addition amount was changed within the range of 0.01 ≦ t ≦ 0.15. Similarly, non-aqueous electrolyte secondary batteries were produced and their physical properties were evaluated.
<比較例4−1〜4−18>
比較例4−1〜4−18では、表4に示すように正極活物質2について添加元素(M´)の添加量(t)を0.01≦t≦0.15の範囲外となるように変化させた以外は、実施例4−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Comparative Examples 4-1 to 4-18>
In Comparative Examples 4-1 to 4-18, as shown in Table 4, the additive amount (t) of the additive element (M ′) in the positive electrode active material 2 is out of the range of 0.01 ≦ t ≦ 0.15. A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 4-1, except that the physical properties were changed.
表4に、実施例4−1〜4−19、比較例4−1〜4−18で作製した電池の物性を評価した結果を示す。 Table 4 shows the results of evaluating the physical properties of the batteries produced in Examples 4-1 to 4-19 and Comparative Examples 4-1 to 4-18.
表4に示したように、正極活物質2(Li1.90Mn2−tM´tO4)の添加元素(M´)の添加量tを0.01≦t≦0.15の範囲内とした実施例4−1〜4−19では、この範囲外とした比較例4−1〜4−18とを比較して、初期容量について高い値が得られた。また、実施例4−1および実施例4−7から分かるように、正極活物質2の添加元素(M´)をAlとすることにより、初期容量、容量維持率および電圧降下について高い値が得られた。 As shown in Table 4, the additive amount t of the additive element (M ′) of the positive electrode active material 2 (Li 1.90 Mn 2−t M′tO 4 ) is within the range of 0.01 ≦ t ≦ 0.15. In Examples 4-1 to 4-19, a high value was obtained for the initial capacity in comparison with Comparative Examples 4-1 to 4-18 outside this range. Further, as can be seen from Example 4-1 and Example 4-7, when the additive element (M ′) of the positive electrode active material 2 is Al, high values are obtained for the initial capacity, capacity retention rate, and voltage drop. It was.
すなわち、正極活物質2の(Li1.90Mn2−tM´tO4)の添加元素M´の添加量tを0.01≦t≦0.15の範囲内とすることにより、容量を向上することができることが分かった。また、添加元素M´としては、Alが特に好ましいことが分かった。 That is, by setting the addition amount t of the additive element M ′ of (Li 1.90 Mn 2−t M′tO 4 ) of the positive electrode active material 2 within the range of 0.01 ≦ t ≦ 0.15, the capacity is increased. It turns out that it can improve. Further, it was found that Al is particularly preferable as the additive element M ′.
[実施例5−1〜5−10(負極活物質の規定)]
<実施例5−1>
実施例5−1では、実施例2−2と同様に、正極活物質1をLi1.15Ni0.30Co0.30Mn0.4O2)に正極活物質2をLi1.90Mn1.90Al0.10O4とし、黒鉛系負極活物質として高充填性に適した材料として、比表面積を1.0m2/g、嵩密度を1.2g/cm3、球形化度を0.8に調整した負極活物質を用いて非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
[Examples 5-1 to 5-10 (regulation of negative electrode active material)]
<Example 5-1>
In Example 5-1, as in Example 2-2, the positive electrode active material 1 was Li 1.15 Ni 0.30 Co 0.30 Mn 0.4 O 2 ) and the positive electrode active material 2 was Li 1.90. The specific surface area is 1.0 m 2 / g, the bulk density is 1.2 g / cm 3 , and the degree of spheroidization is Mn 1.90 Al 0.10 O 4. A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared using a negative electrode active material adjusted to 0.8, and its physical properties were evaluated.
<実施例5−2〜5−8>
実施例5−2〜5−8では、表5に示すように、負極に用いる黒鉛系材料の比表面積および嵩密度の少なくとも一方を、比表面積1.0〜6.0m2/gおよび嵩密度0.5〜1.3g/cm3の範囲内で変化させ、球形化度を0.8〜1.0の範囲内で変化させた以外は、実施例5−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Examples 5-2 to 5-8>
In Examples 5-2 to 5-8, as shown in Table 5, at least one of the specific surface area and the bulk density of the graphite-based material used for the negative electrode was changed to a specific surface area of 1.0 to 6.0 m 2 / g and a bulk density. The nonaqueous electrolytic solution was the same as in Example 5-1, except that the sphericity was changed within the range of 0.5 to 1.3 g / cm 3 and the sphericity was changed within the range of 0.8 to 1.0. A secondary battery was prepared and its physical properties were evaluated.
<実施例5−9、5−10>
実施例5−2〜5−8では、表5に示すように、負極に用いる黒鉛系材料の比表面積および嵩密度の少なくとも一方を比表面積1.0〜6.0m2/gおよび嵩密度0.5〜1.3g/cm3の範囲外で変化させた。また、表5に示すように変化させた以外は、実施例5−1と同様に非水電解液2次電池を作製し、その物性を評価した。
<Examples 5-9 and 5-10>
In Examples 5-2 to 5-8, as shown in Table 5, at least one of the specific surface area and the bulk density of the graphite-based material used for the negative electrode was set to a specific surface area of 1.0 to 6.0 m 2 / g and a bulk density of 0. It was changed outside the range of 5-1.3 g / cm 3 . Moreover, the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced similarly to Example 5-1 except having changed as shown in Table 5, and the physical property was evaluated.
表5に、実施例5−1〜5−10で作製した電池の物性を評価した結果を示す。 Table 5 shows the results of evaluating the physical properties of the batteries produced in Examples 5-1 to 5-10.
表5に示すように、負極に用いる黒鉛系材料の比表面積および嵩密度の少なくとも一方を比表面積1.0〜6.0m2/g、嵩密度0.5〜1.3g/cm3の範囲内となるように調整し、球形化度を0.8〜1.0の範囲内に調整した実施例5−1〜5−5では、実施例5−9および5−10と比較して、初期容量、容量維持率について高い値が得られた。 As shown in Table 5, at least one of the specific surface area and bulk density of the graphite-based material used for the negative electrode is within the range of a specific surface area of 1.0 to 6.0 m 2 / g and a bulk density of 0.5 to 1.3 g / cm 3 . In Examples 5-1 to 5-5, which were adjusted so that the sphericity was adjusted within the range of 0.8 to 1.0, compared with Examples 5-9 and 5-10, High values were obtained for the initial capacity and capacity retention rate.
すなわち、負極に用いる黒鉛系材料の比表面積1.0〜6.0m2/gおよび嵩密度0.5〜1.3g/cm3の少なくとも一方の物性を満足し、球形化度を0.8〜1.0の範囲内とすることで、負極電極の充填性を上げることが実現でき、より放電容量とサイクル特性に優れたセルを作製できることが分かった。 That is, the graphite material used for the negative electrode satisfies at least one physical property of a specific surface area of 1.0 to 6.0 m 2 / g and a bulk density of 0.5 to 1.3 g / cm 3 , and a sphericity of 0.8 It was found that by setting the content within a range of ˜1.0, it was possible to improve the filling property of the negative electrode, and it was possible to produce a cell with more excellent discharge capacity and cycle characteristics.
11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構,15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17…ガスケット、20…巻回電極体、21…正極、21A,…正極集電体、21B…正極活物質層、22…負極、22A…負極集電体、22B…負極活物質層、23…セパレータ、24…センターピン、25…正極リード、26…負極リード DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20 ... Winding electrode body, 21 ... Positive electrode, 21A , ... Positive electrode current collector, 21B ... Positive electrode active material layer, 22 ... Negative electrode, 22A ... Negative electrode current collector, 22B ... Negative electrode active material layer, 23 ... Separator, 24 ... Center pin, 25 ... Positive electrode lead, 26 ... Negative electrode lead
Claims (10)
前記正極は、
式1で表されるニッケルリチウム複合酸化物(正極活物質1)と、式2で表わされるリチウムマンガン複合酸化物(正極活物質2)とを、80:20〜90:10の混合比(質量比)で混合してなる正極活物質を含有することを特徴とする電池。
[式1]
LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2
(式1中、AはMgおよびAlの少なくとも1種の元素を示し、0≦a≦0.05である。x、y、zは各々0.05≦x≦1.15、0.10≦y+z≦0.70、0.00≦z≦0.40の範囲内である。)
[式2]
LisMn2−tM´tO4
(式2中、sの値は0.9≦s、tの値は0.01≦t≦0.15の範囲内とし、M´はFe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si、およびGeの少なくとも1種とする。) A battery comprising an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The positive electrode is
Mixing ratio (mass) of nickel lithium composite oxide (positive electrode active material 1) represented by Formula 1 and lithium manganese composite oxide (positive electrode active material 2) represented by Formula 2 is 80:20 to 90:10. A battery comprising a positive electrode active material mixed in a ratio).
[Formula 1]
Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A a O 2
(In Formula 1, A represents at least one element of Mg and Al, and 0 ≦ a ≦ 0.05. X, y, and z are 0.05 ≦ x ≦ 1.15 and 0.10 ≦, respectively. (Y + z ≦ 0.70, 0.00 ≦ z ≦ 0.40.)
[Formula 2]
Li s Mn 2-t M't O 4
(In Equation 2, the value of s is 0.9 ≦ s, the value of t is in the range of 0.01 ≦ t ≦ 0.15, and M ′ is Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, (At least one of Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si, and Ge is used.)
[式1]
LixNi(1−y−z)CoyMnzAaO2
(式1中、AはMgおよびAlの少なくとも1種の元素を示し、0≦a≦0.05である。x、y、zは各々0.05≦x≦1.15、0.10≦y+z≦0.70、0.00≦z≦0.40の範囲内である。)
[式2]
LisMn2−tM´tO4
(式2中、sの値は0.9≦s、tの値は0.01≦t≦0.15の範囲内とし、M´はFe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、Cr、V、Ti、Mg、Ca、Sr、B、Ga、In、Si、およびGeの少なくとも1種とする。) Mixing ratio (mass) of nickel lithium composite oxide (positive electrode active material 1) represented by Formula 1 and lithium manganese composite oxide (positive electrode active material 2) represented by Formula 2 is 80:20 to 90:10. Ratio)).
[Formula 1]
Li x Ni (1-yz) Co y Mn z A a O 2
(In Formula 1, A represents at least one element of Mg and Al, and 0 ≦ a ≦ 0.05. X, y, and z are 0.05 ≦ x ≦ 1.15 and 0.10 ≦, respectively. (Y + z ≦ 0.70, 0.00 ≦ z ≦ 0.40.)
[Formula 2]
Li s Mn 2-t M't O 4
(In Equation 2, the value of s is 0.9 ≦ s, the value of t is in the range of 0.01 ≦ t ≦ 0.15, and M ′ is Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Sn, (At least one of Cr, V, Ti, Mg, Ca, Sr, B, Ga, In, Si, and Ge is used.)
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