JP2016033901A - 正極活物質、正極および電池 - Google Patents
正極活物質、正極および電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016033901A JP2016033901A JP2014157039A JP2014157039A JP2016033901A JP 2016033901 A JP2016033901 A JP 2016033901A JP 2014157039 A JP2014157039 A JP 2014157039A JP 2014157039 A JP2014157039 A JP 2014157039A JP 2016033901 A JP2016033901 A JP 2016033901A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- positive electrode
- active material
- electrode active
- composite oxide
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/362—Composites
- H01M4/366—Composites as layered products
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
- B60L53/20—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by converters located in the vehicle
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/131—Electrodes based on mixed oxides or hydroxides, or on mixtures of oxides or hydroxides, e.g. LiCoOx
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/485—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of mixed oxides or hydroxides for inserting or intercalating light metals, e.g. LiTi2O4 or LiTi2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/50—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese
- H01M4/505—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of manganese of mixed oxides or hydroxides containing manganese for inserting or intercalating light metals, e.g. LiMn2O4 or LiMn2OxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
- H01M4/525—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron of mixed oxides or hydroxides containing iron, cobalt or nickel for inserting or intercalating light metals, e.g. LiNiO2, LiCoO2 or LiCoOxFy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
- H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/12—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load
- H02J3/14—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks for adjusting voltage in AC networks by changing a characteristic of the network load by switching loads on to, or off from, network, e.g. progressively balanced loading
-
- H02J7/865—
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/021—Physical characteristics, e.g. porosity, surface area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M2004/026—Electrodes composed of, or comprising, active material characterised by the polarity
- H01M2004/028—Positive electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4278—Systems for data transfer from batteries, e.g. transfer of battery parameters to a controller, data transferred between battery controller and main controller
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/10—Batteries in stationary systems, e.g. emergency power source in plant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/30—Batteries in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
-
- H02J2101/24—
-
- H02J2101/28—
-
- H02J2105/37—
-
- H02J2105/42—
-
- H02J2105/52—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering
- H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other DC sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
-
- H02J7/50—
-
- H02J7/751—
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/70—Wind energy
- Y02E10/76—Power conversion electric or electronic aspects
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/12—Electric charging stations
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/14—Plug-in electric vehicles
-
- 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
- Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
- Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
-
- 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
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
- Y04S10/12—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation
- Y04S10/126—Monitoring or controlling equipment for energy generation units, e.g. distributed energy generation [DER] or load-side generation the energy generation units being or involving electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV], i.e. power aggregation of EV or HEV, vehicle to grid arrangements [V2G]
-
- 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
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
- Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
- Y04S30/12—Remote or cooperative charging
-
- 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
- Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
- Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
- Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
- Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
- Y04S30/14—Details associated with the interoperability, e.g. vehicle recognition, authentication, identification or billing
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
【課題】高容量かつサイクル特性に優れた正極活物質を提供する。
【解決手段】正極活物質は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備える。一次粒子は、リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層とを備える。コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物と層に含まれるリチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成である。層に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性は、コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低い。
【選択図】図1
【解決手段】正極活物質は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備える。一次粒子は、リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層とを備える。コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物と層に含まれるリチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成である。層に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性は、コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低い。
【選択図】図1
Description
本技術は、正極活物質、それを備える正極および電池に関する。詳しくは、リチウム複合酸化物を含む正極活物質に関する。
コバルト酸リチウムやニッケル酸リチウムなどのα−NaFeO2構造を有する正極活物質は、充電電圧をあげることで充放電可能な容量を増やすことができる。しかしながら、高充電電圧領域で電池を使用した場合、局所的により高電位な状態となり、意図しない正極活物質のLi挿入脱離反応が生じる。
非特許文献1によると、高電位で充放電を行った場合、結晶相転移を伴うLi挿入脱離を使用することとなる。上記相転移を伴うLi挿入脱離反応は可逆的な反応が難しく不安定であり、局所的な電位分布によって正極の一部が高電位にさらされた場合、容量劣化の原因となる。
特許文献1では、正極活物質をアモルファスLiCoO2とすることで、サイクル特性を向上させる技術が公開されている。しかしながら、この方法では、結晶相転移に由来するLi挿入脱離が利用できず、容量が著しく低下する。また高電位での副反応も多く、とくにCoなどの金属の溶出が多い。
特許文献2、3では、粉末本体の表面の少なくとも一部にアモルファスのリチウム遷移金属酸化物を被覆することで、正極粉末間のリチウムイオンの移動抵抗を低減しサイクル特性を向上させる技術が公開されている。しかしながら、この方法では、リチウムイオンの移動抵抗を低減することはできるが、結晶相転移の可逆性を担保することはできないため、高電位で用いた場合、容量が劣化する。また高電位での副反応も多く、とくにCoなどの金属の溶出が多い。
Journal of The Electrochemical Society, 149 (12) A1604-A1609 (2002)
したがって、本技術の目的は、高容量かつサイクル特性に優れた正極活物質、それを備える正極および電池を提供することにある。
上述の課題を解決するために、第1の技術は、
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備え、
一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物と層に含まれるリチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
層に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性は、コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低い正極活物質である。
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備え、
一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物と層に含まれるリチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
層に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性は、コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低い正極活物質である。
第2の技術は、
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備える正極活物質を含み、
一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物と層に含まれるリチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
層に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性は、コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低い正極である。
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備える正極活物質を含み、
一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物と層に含まれるリチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
層に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性は、コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低い正極である。
第3の技術は、
正極活物質を含む正極と、負極と、電解質とを備え、
正極活物質は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備え、
一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物と層に含まれるリチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
層に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性は、コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低い電池である。
正極活物質を含む正極と、負極と、電解質とを備え、
正極活物質は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備え、
一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物と層に含まれるリチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
層に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性は、コア粒子に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低い電池である。
以上説明したように、本技術によれば、高容量かつ優れたサイクル特性を実現することができる。
本技術の実施形態について以下の順序で説明する。
1 第1の実施形態(正極活物質の例)
2 第2の実施形態(円筒型電池の例)
3 第3の実施形態(扁平型電池の例)
4 第4の実施形態(スタック型電池の例)
5 第5の実施形態(電池パックおよび電子機器の例)
6 第6の実施形態(蓄電システムの例)
7 第7の実施形態(電動車両の例)
1 第1の実施形態(正極活物質の例)
2 第2の実施形態(円筒型電池の例)
3 第3の実施形態(扁平型電池の例)
4 第4の実施形態(スタック型電池の例)
5 第5の実施形態(電池パックおよび電子機器の例)
6 第6の実施形態(蓄電システムの例)
7 第7の実施形態(電動車両の例)
<1 第1の実施形態>
[正極活物質の構成]
正極活物質は、図1Aに示すように、複数の一次粒子1が凝集した二次粒子2の粉末を含んでいる。正極活物質は、必要に応じて、二次粒子2の粉末に加えて、それ以外の粒子の粉末をさらに含んでいてもよい。一次粒子1は、いわゆる表面被覆型の複合粒子であり、コア粒子3と、このコア粒子3の表面に設けられた被覆層4とを備える。
[正極活物質の構成]
正極活物質は、図1Aに示すように、複数の一次粒子1が凝集した二次粒子2の粉末を含んでいる。正極活物質は、必要に応じて、二次粒子2の粉末に加えて、それ以外の粒子の粉末をさらに含んでいてもよい。一次粒子1は、いわゆる表面被覆型の複合粒子であり、コア粒子3と、このコア粒子3の表面に設けられた被覆層4とを備える。
二次粒子2の平均粒径は、1μm以上50μm以下であることが好ましい。平均粒径が1μm未満であると、充填性の高い電極を作製することが困難になる。一方、平均粒径が50μmを超えると、著しく放電負荷特性が悪化し高容量の電池を作製することが困難になる。
二次粒子2の平均粒径は以下のようにして求めたものである。まず、HITACHI製の走査電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope;SEM)を用いて、3kV、5000倍にて二次粒子2の粉末のSEM像を撮る。その後、画像解析ソフトImageJを用いて、SEM像中から無作為に10個の二次粒子2を選び出し、それらの粒子それぞれの面積(一方向から二次粒子2を観察したときの面積)を求めた。次に、二次粒子2が球形であると仮定して、以下の式から粒径(直径)Rを求める。
R=2×(S/π)1/2
但し、Sは、一方向から二次粒子2を観察したときの面積である。
上述の粒径を求める処理を20枚のSEM像について行い、得られた(10×20)個の二次粒子2の粒径を単純に平均(算術平均)して二次粒子2の平均粒径を求める。
R=2×(S/π)1/2
但し、Sは、一方向から二次粒子2を観察したときの面積である。
上述の粒径を求める処理を20枚のSEM像について行い、得られた(10×20)個の二次粒子2の粒径を単純に平均(算術平均)して二次粒子2の平均粒径を求める。
(コア粒子)
コア粒子3は、例えば、球状、楕円体状、針状、板状、鱗片状、チューブ状、ワイヤー状、棒状(ロッド状)、不定形状などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、2種以上の形状の粒子を組み合わせて用いてもよい。ここで、球状には、真球状のみならず、真球状がやや扁平または歪んだ形状、真球状の表面に凹凸が形成された形状、またはこれらの形状が組み合わされた形状なども含まれる。楕円体状には、厳密な楕円体状のみならず、厳密な楕円体状がやや扁平または歪んだ形状、厳密な楕円体状の表面に凹凸が形成された形状、またはこれらの形状が組み合わされた形状なども含まれる。
コア粒子3は、例えば、球状、楕円体状、針状、板状、鱗片状、チューブ状、ワイヤー状、棒状(ロッド状)、不定形状などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。なお、2種以上の形状の粒子を組み合わせて用いてもよい。ここで、球状には、真球状のみならず、真球状がやや扁平または歪んだ形状、真球状の表面に凹凸が形成された形状、またはこれらの形状が組み合わされた形状なども含まれる。楕円体状には、厳密な楕円体状のみならず、厳密な楕円体状がやや扁平または歪んだ形状、厳密な楕円体状の表面に凹凸が形成された形状、またはこれらの形状が組み合わされた形状なども含まれる。
コア粒子3は、リチウム複合酸化物を含んでいる。リチウム複合酸化物は、結晶性が高いことが好ましい。このような状態の複合酸化物は、例えば、結晶質、または結晶質と非晶質との混合体である。ここで、結晶質には、単結晶のみならず、多数の結晶粒が集合した多結晶も含むものとする。リチウム複合酸化物は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料である。このような正極材料としては、エネルギー密度を高くする観点から、リチウムと1種または2種以上の遷移金属元素と酸素(O)とを含むリチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。このようなリチウム遷移金属複合酸化物としては、結晶相転移を伴うLi挿入脱離反応を利用するものが好ましい。サイクル特性を改善する効果の発現が特に顕著に現れるからである。Li挿入脱離反応を利用するリチウム遷移金属複合酸化物としては、層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物、オリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物などを用いることができる。それらのリチウム遷移金属複合酸化物うちでも、層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物を用いることが特に好ましい。充電電圧をあげることで充放電可能な容量を増やすことができるからである。
層状岩塩型の構造を有するリチウム複合酸化物としては、例えば、以下の式(A)または式(B)で平均組成が表されるものが用いられる。
LiwMxNyO2-zXz ・・・(A)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、wの値は完全放電状態における値を表している。)
LiwMxNyO2-zXz ・・・(A)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、wの値は完全放電状態における値を表している。)
LixCo1-yMyO2-zXz ・・・(B)
(但し、xは0.8<x<1.2、yは0≦y<0.15、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、LaおよびWのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、xの値は完全放電状態における値を表している。)
(但し、xは0.8<x<1.2、yは0≦y<0.15、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、LaおよびWのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、xの値は完全放電状態における値を表している。)
オリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩としては、例えば、以下の式(C)または式(D)で平均組成が表されるものが用いられる。
LiaM1bPO4 ・・・(C)
(但し、M1は、2族〜15族から選ばれる元素のうちの少なくとも1種である。a、bは、0≦a≦2.0、0.5≦b≦2.0の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、aの値は完全放電状態における値を表している。)
LiaM1bPO4 ・・・(C)
(但し、M1は、2族〜15族から選ばれる元素のうちの少なくとも1種である。a、bは、0≦a≦2.0、0.5≦b≦2.0の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、aの値は完全放電状態における値を表している。)
LizM2PO4 ・・・(D)
(但し、M2は、Co、Mn、Fe、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Nb、Cu、Zn、Mo、Ca、Sr、WおよびZrのうちの少なくとも1種である。zは、0.9≦z≦1.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、zの値は完全放電状態における値を表している。)
(但し、M2は、Co、Mn、Fe、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Nb、Cu、Zn、Mo、Ca、Sr、WおよびZrのうちの少なくとも1種である。zは、0.9≦z≦1.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、zの値は完全放電状態における値を表している。)
スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物としては、例えば、以下の式(E)で平均組成が表されるものが用いられる。
LivMn2-wM3wOxFy ・・・(E)
(但し、式(F)中、M3は、Co、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mo、Sn、Ca、SrおよびWのうちの少なくとも1種である。v、w、xおよびyは、0.9≦v≦1.1、0≦w≦0.6、3.7≦x≦4.1、0≦y≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、vの値は完全放電状態における値を表している。)
LivMn2-wM3wOxFy ・・・(E)
(但し、式(F)中、M3は、Co、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mo、Sn、Ca、SrおよびWのうちの少なくとも1種である。v、w、xおよびyは、0.9≦v≦1.1、0≦w≦0.6、3.7≦x≦4.1、0≦y≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、vの値は完全放電状態における値を表している。)
コア粒子3の平均粒径は、0.5μm以上10μm以下であることが好ましい。平均粒径が0.5μm未満であると、一次粒子1の比表面積が大きくなりすぎ、一次粒子1を二次粒子化しても、一次粒子1と電解液との接触する面積を低減することが困難になる。このため、一次粒子1から電解液への金属溶出が増加し、サイクル特性が低下する虞がある。一方、平均粒径が10μmを超えると、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子3の格子や結晶子のひずみを緩和する被覆層4の割合が少なくなる。このため、サイクル特性が低下する虞がある。
コア粒子3の平均粒径は以下のようにして求めたものである。まず、HITACHI製のSEMを用いて、3kV、5000倍にてコア粒子3の粉末のSEM像を撮った。その後、画像解析ソフトImageJを用いて、SEM像中から無作為に10個のコア粒子3を選び出し、それらの粒子それぞれの面積(一方向からコア粒子3を観察したときの面積)を求める。次に、コア粒子3が球形であると仮定して、以下の式から粒径(直径)Rを求める。
R=2×(S/π)1/2
但し、Sは、一方向からコア粒子3を観察したときの面積である。
上述の粒径を求める処理を20枚のSEM像について行い、得られた(10×20)個のコア粒子3の粒径を単純に平均(算術平均)してコア粒子3の平均粒径を求める。
R=2×(S/π)1/2
但し、Sは、一方向からコア粒子3を観察したときの面積である。
上述の粒径を求める処理を20枚のSEM像について行い、得られた(10×20)個のコア粒子3の粒径を単純に平均(算術平均)してコア粒子3の平均粒径を求める。
(被覆層)
被覆層4は、コア粒子3の表面の少なくとも一部を被覆している。具体的には、被覆層4は、コア粒子3の表面を部分的に被覆していてもよいし、コア粒子3の表面全体を被覆していてもよいが、サイクル特性の向上の観点からすると、コア粒子3の表面全体を被覆していることが好ましい。コア粒子3と被覆層4の界面において、両者の組成や状態などが不連続的に変化していてもよいし、連続的に変化していてもよい。
被覆層4は、コア粒子3の表面の少なくとも一部を被覆している。具体的には、被覆層4は、コア粒子3の表面を部分的に被覆していてもよいし、コア粒子3の表面全体を被覆していてもよいが、サイクル特性の向上の観点からすると、コア粒子3の表面全体を被覆していることが好ましい。コア粒子3と被覆層4の界面において、両者の組成や状態などが不連続的に変化していてもよいし、連続的に変化していてもよい。
被覆層4は、リチウム複合酸化物を含んでいる。リチウム複合酸化物は、結晶性が低いことが好ましい。このような状態の複合酸化物は、例えば、結晶質と非晶質との混合体、または非晶質である。ここで、結晶質には、単結晶のみならず、多数の結晶粒が集合した多結晶も含むものとする。コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物と被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物とは、同組成またはほぼ同組成である。ここで、同組成とは、コア粒子3と被覆層4とに含まれるリチウム複合酸化物の構成元素が同一であり、かつ、コア粒子3と被覆層4とにおいて各構成元素の原子比率が、同一であることをいう。また、ほぼ同組成とは、コア粒子3と被覆層4とに含まれるリチウム複合酸化物の構成元素が同一であり、かつ、コア粒子3と被覆層4とにおいて各構成元素の原子比率が、コア粒子3と被覆層4とに含まれるリチウム複合酸化物のLi挿入脱離反応時の結晶相転移反応が同じになる範囲で異なっていることをいう。コア粒子3と被覆層4とに含まれるリチウム複合酸化物のLi挿入脱離反応時の相転移反応を同じにする観点からすると、コア粒子3と被覆層4とにおける各構成元素の原子比率の違いは、好ましくは10原子%以内、より好ましくは3原子%以内である。
被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性は、コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低い。この場合、コア粒子3と被覆層4とに含まれるリチウム複合酸化物は、具体的には、以下の状態であることが好ましい。すなわち、(a)コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物は結晶質であり、被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物は非晶質である、(b)コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物は結晶質であり、被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物は結晶質と非晶質との混合体である、もしくは(c)コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物と被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物との両方が、結晶質と非晶質との混合体であり、コア粒子3に含まれる結晶質の量が、被覆層4に含まれる結晶質の量よりも多いことが好ましい。ここで、結晶質には、単結晶のみならず、多数の結晶粒が集合した多結晶も含むものとする。
被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物が、コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物よりも低い結晶性を有しているか否かは、例えば、一次粒子1の断面TEM(Transmission Electron Microscope)像により確認することができる。また、ラマン分光法により確認することもできる。具体的には、正極活物質のラマンスペクトルにおいて、550cm-1以上650cm-1以下の範囲にあるピークの強度Aと450cm-1以上500cm-1以下の範囲にあるピークの強度Eのピーク強度比E/Aを解析することによって確認できる。
ラマンスペクトルにおけるピーク強度Aはc軸に平行な方向のCo−Oの振動によるものであり、ピーク強度EはLi層に平行な方向の振動によるものである。ピーク強度Aに対してピーク強度Eが小さいということは、ラマン分光法で検出可能な表面の結晶性が低いことを示していると考えられる(C. Julien / Solid State Ionics 157 (2003) 57_71参照)。
正極活物質のラマンスペクトルにおいて、550cm-1以上650cm-1以下の範囲にあるピークの強度Aと450cm-1以上500cm-1以下の範囲にあるピークの強度Eのピーク強度比E/Aが、以下の式(1)で表される関係を満たしていることが好ましい。
0.1≦E/A≦0.35 ・・・(1)
0.1≦E/A≦0.35 ・・・(1)
E/A<0.1であると、コア粒子3の結晶性が低いために、固体内拡散によってコア粒子3からの金属溶出が増加し、サイクル特性が低下する。一方、0.35<E/Aであると、被覆層4の結晶性が高いために、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子3内の格子や結晶子のひずみを緩和できなくなり、サイクル特性が低下する。
コア粒子3と被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物がほぼ同組成である場合には、被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物のリチウム含有量は、コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物のリチウム含有量よりも少ないことが好ましい。被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性を、コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低くすることが容易になるからである。
上述のように、コア粒子3と被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物を同組成またはほぼ同組成とし、かつ、被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物を、コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物よりも低結晶性とすることで、以下の利点が得られる。すなわち、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子3内の格子や結晶子のひずみを被覆層4により緩和できる。したがって、コア粒子3内の相転移反応の可逆性を向上できる。また、上述のように、複数の一次粒子1が凝集して二次粒子2を構成していることで、結晶性が低い被覆層4と電解液との接触を抑制できるために、電解液への金属溶出を抑制できる。
被覆層4の平均膜厚は、1nm以上50nm以下であることが好ましい。平均膜厚が1nm以上であると、被覆層4の膜厚の均一性を高めることができ、相転移の可逆性をより向上できる。したがって、サイクル特性を更に向上できる。一方、平均膜厚が50nm以下であると、低結晶性を有するリチウム複合酸化物を含む被覆層4の被覆量を低減できるので、被覆層4から電解液への金属の溶出量を低減できる。したがって、サイクル特性を更に向上できる。
[正極活物質の製造方法]
(一次粒子の粉末の作製工程)
まず、結晶性が高いコア粒子3の粉末と、結晶性が低い被覆材の粉末とを配合する。次に、この配合物に対してメカニカルアロイングなどの機械的な複合化処理を施し、被覆材でコア粒子3の表面を被覆することにより、結晶性が高いコア粒子3の表面に、結晶性が低い被覆層4を形成する。これにより、一次粒子1の粉末が得られる。次に、必要に応じて、一次粒子1の粉末に焼成処理を施すようにしてもよい。
(一次粒子の粉末の作製工程)
まず、結晶性が高いコア粒子3の粉末と、結晶性が低い被覆材の粉末とを配合する。次に、この配合物に対してメカニカルアロイングなどの機械的な複合化処理を施し、被覆材でコア粒子3の表面を被覆することにより、結晶性が高いコア粒子3の表面に、結晶性が低い被覆層4を形成する。これにより、一次粒子1の粉末が得られる。次に、必要に応じて、一次粒子1の粉末に焼成処理を施すようにしてもよい。
[二次粒子の粉末の作製工程]
次に、得られた一次粒子1の粉末を凝集させて二次粒子化することにより、二次粒子2の粉末を得る。次に、必要に応じて、二次粒子2の粉末に焼成処理を施すようにしてもよい。以上により、目的とする正極活物質が得られる。
次に、得られた一次粒子1の粉末を凝集させて二次粒子化することにより、二次粒子2の粉末を得る。次に、必要に応じて、二次粒子2の粉末に焼成処理を施すようにしてもよい。以上により、目的とする正極活物質が得られる。
[効果]
第1の実施形態に係る正極活物質によれば、コア粒子3の表面に被覆層4を設け、コア粒子3と被覆層4とに含まれるリチウム複合酸化物を同組成またはほぼ同組成としている。また、被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性を、コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低くしている。これにより、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子3内の格子や結晶子のひずみを、低結晶性の被覆層4で緩和することができる。したがって、コア粒子3内の相転移反応の可逆性を向上できる。
また、一次粒子1を凝集させて二次粒子化させているので、結晶性の低いリチウム複合酸化物を含む被覆層4と電解液との接触を抑制できる。これにより、一次粒子1から電解液への金属溶出を抑制できる。
以上により、サイクル特性に優れた電池を実現することが可能となる。
第1の実施形態に係る正極活物質によれば、コア粒子3の表面に被覆層4を設け、コア粒子3と被覆層4とに含まれるリチウム複合酸化物を同組成またはほぼ同組成としている。また、被覆層4に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性を、コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物の結晶性よりも低くしている。これにより、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子3内の格子や結晶子のひずみを、低結晶性の被覆層4で緩和することができる。したがって、コア粒子3内の相転移反応の可逆性を向上できる。
また、一次粒子1を凝集させて二次粒子化させているので、結晶性の低いリチウム複合酸化物を含む被覆層4と電解液との接触を抑制できる。これにより、一次粒子1から電解液への金属溶出を抑制できる。
以上により、サイクル特性に優れた電池を実現することが可能となる。
[変形例]
図1Bに示すように、二次粒子2の表面の少なくとも一部を被覆する被覆層5をさらに設けることで、表面被覆型の複合二次粒子を構成するようにしてもよい。具体的には、被覆層5は、二次粒子2の表面を部分的に被覆していてもよいし、二次粒子2の表面全体を被覆していてもよいが、サイクル特性の向上の観点からすると、二次粒子2の表面全体を被覆していることが好ましい。被覆層5は、二次粒子2の表面にのみ設けられていることが好ましい。二次粒子2と被覆層5の界面において、両者の組成や状態などが不連続的に変化していてもよいし、連続的に変化していてもよい。二次粒子2の表面においてコア粒子3の表面が被覆層4により被覆されずに露出している部分がある場合には、その露出部分を被覆層5が直接被覆していてもよい。
図1Bに示すように、二次粒子2の表面の少なくとも一部を被覆する被覆層5をさらに設けることで、表面被覆型の複合二次粒子を構成するようにしてもよい。具体的には、被覆層5は、二次粒子2の表面を部分的に被覆していてもよいし、二次粒子2の表面全体を被覆していてもよいが、サイクル特性の向上の観点からすると、二次粒子2の表面全体を被覆していることが好ましい。被覆層5は、二次粒子2の表面にのみ設けられていることが好ましい。二次粒子2と被覆層5の界面において、両者の組成や状態などが不連続的に変化していてもよいし、連続的に変化していてもよい。二次粒子2の表面においてコア粒子3の表面が被覆層4により被覆されずに露出している部分がある場合には、その露出部分を被覆層5が直接被覆していてもよい。
被覆層5により二次粒子2の表面の少なくとも一部を被覆することにより、結晶性が低いリチウム複合酸化物を含む一次粒子1の被覆層4と電解液との接触を更に抑制することができる。これにより、二次粒子2から電解液への金属溶出を更に抑制し、サイクル特性を更に向上できる。
被覆層5は、例えば、酸化物またはフッ化物を含んでいる。酸化物およびフッ化物は、結晶性を有していることが好ましい。酸化物は、例えば、コア粒子3に含まれるリチウム複合酸化物とは異なった酸化物であってもよいし、同一の酸化物であってもよい。酸化物は、例えば、Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、W、Bi、PおよびBのうちの少なくとも1種を含んでいる。
酸化物は、例えば、単一酸化物、リチウム複合酸化物などの複合酸化物、またはフッ素で置換された複合酸化物である。単一酸化物としては、例えば上記材料のうちの1種を含むものが挙げられる。複合酸化物としては、例えば上記材料のうちの2種以上を含むものが挙げられる。フッ素で置換された複合酸化物としては、例えば上記材料のうちの2種以上を含む複合酸化物をフッ素で置換したものが挙げられる。
被覆層5に含まれるリチウム複合酸化物としては、例えば、リチウムと1種または2種以上の遷移金属元素と酸素(O)とを含むリチウム遷移金属複合酸化物を用いることができる。このリチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、以下の式(F)で平均組成が表わされるものが用いられる。
LiwMxNyO2-zXz ・・・(F)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。)
LiwMxNyO2-zXz ・・・(F)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。)
フッ化物は、例えば、Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、W、Bi、PおよびBのうちの少なくとも1種を含んでいる。フッ化物は、例えば、複合フッ化物であってもよい。複合フッ化物は、例えば上記材料のうちの2種以上を含むものが挙げられる。
被覆層5がリチウム遷移金属複合酸化物などの遷移金属酸化物を含んでいる場合には、その遷移金属酸化物は、結晶性が高いことが好ましい。このような状態の遷移金属酸化物は、例えば、結晶質、または結晶質と非晶質との混合体である。遷移金属酸化物の結晶性が高い場合には、遷移金属酸化物の結晶性が低い場合に比して被覆層5から電解液への金属溶出を抑制できる。被覆層4、5が共にリチウム遷移金属複合酸化物などの遷移金属酸化物を含んでいる場合には、電解液への金属溶出の抑制の観点から、被覆層5に含まれる遷移金属酸化物が、被覆層4に含まれる遷移金属酸化物よりも結晶性が高いことが好ましい。被覆層5が遷移金属以外の酸化物またはフッ化物を含んでいる場合には、その酸化物またはフッ化物の結晶性の高低に依らず、良好な金属溶出の抑制効果が得られる。
また、上述の第1の実施形態では、メカニカルアロイングなどの機械的な複合化処理で、コア粒子の表面に被覆層を形成する例について説明したが、被覆の方法はこれに限定されるものではない。例えば、ゾル−ゲル法、CVD法(Chemical Vapor Deposition(化学蒸着法))、PVD法(Physical Vapor Deposition(物理蒸着法))などを用いてもよい。
<2.第2の実施形態>
[電池の構成]
以下、図2を参照しながら、本技術の第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例について説明する。この非水電解質二次電池は、例えば、負極の容量が、電極反応物質であるリチウム(Li)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。この非水電解質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、一対の帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して積層し巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、ニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)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、電解質としての電解液が注入され、正極21、負極22およびセパレータ23に含浸されている。また、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。
[電池の構成]
以下、図2を参照しながら、本技術の第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例について説明する。この非水電解質二次電池は、例えば、負極の容量が、電極反応物質であるリチウム(Li)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。この非水電解質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、一対の帯状の正極21と帯状の負極22とがセパレータ23を介して積層し巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、ニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)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、電解質としての電解液が注入され、正極21、負極22およびセパレータ23に含浸されている。また、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。
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、封口ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられている。これにより、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、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。封口ガスケット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。
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(Al)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。
第2の実施形態に係る非水電解質二次電池では、一対の正極21および負極22当たりの完全充電状態における開回路電圧(すなわち電池電圧)は、4.2V以下でもよいが、4.2Vよりも高く、好ましくは4.3V以上5.0V以下、より好ましくは4.35V以上4.60V以下の範囲内になるように設計されていてもよい。このような電池電圧の範囲とすることにより、高いエネルギー密度を得ることができると共に、サイクル特性向上の効果が顕著に発現する。
以下、図3を参照しながら、非水電解質二次電池を構成する正極21、負極22、セパレータ23、および電解液について順次説明する。
(正極)
正極21は、例えば、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。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層21Bは、例えば、電極反応物質であるリチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質層21Bは、必要に応じて添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、導電剤および結着剤のうちの少なくとも1種を用いることができる。
正極21は、例えば、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。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層21Bは、例えば、電極反応物質であるリチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な正極活物質を含んでいる。正極活物質層21Bは、必要に応じて添加剤をさらに含んでいてもよい。添加剤としては、例えば、導電剤および結着剤のうちの少なくとも1種を用いることができる。
(正極活物質)
正極活物質は、上述の第1の実施形態またはその変形例に係る正極活物質である。但し、第2の実施形態において、二次粒子2の平均粒径は以下のようにして求めたものである。まず、HITACHI製、イオンミリングシステムE−3500を用いて、正極21の断面を作製する。この断面のSEM像から無作為に二次粒子2を選び出すこと以外は、第1の実施形態と同様にして二次粒子2の平均粒径を求める。また、第2の実施形態において、コア粒子3の平均粒径は以下のようにして求めたものである。まず、HITACHI製、イオンミリングシステムE−3500を用いて、正極21の断面を作製する。この断面のSEM像から無作為にコア粒子3を選び出すこと以外は、第1の実施形態と同様にしてコア粒子3の平均粒径を求める。
正極活物質は、上述の第1の実施形態またはその変形例に係る正極活物質である。但し、第2の実施形態において、二次粒子2の平均粒径は以下のようにして求めたものである。まず、HITACHI製、イオンミリングシステムE−3500を用いて、正極21の断面を作製する。この断面のSEM像から無作為に二次粒子2を選び出すこと以外は、第1の実施形態と同様にして二次粒子2の平均粒径を求める。また、第2の実施形態において、コア粒子3の平均粒径は以下のようにして求めたものである。まず、HITACHI製、イオンミリングシステムE−3500を用いて、正極21の断面を作製する。この断面のSEM像から無作為にコア粒子3を選び出すこと以外は、第1の実施形態と同様にしてコア粒子3の平均粒径を求める。
(結着剤)
結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリロニトリル(PAN)、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびカルボキシメチルセルロース(CMC)などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも1種が用いられる。
結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリロニトリル(PAN)、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびカルボキシメチルセルロース(CMC)などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも1種が用いられる。
(導電剤)
導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、それらのうちの1種または2種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。
導電剤としては、例えば、黒鉛、カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、それらのうちの1種または2種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。
(負極)
負極22は、例えば、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。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、例えば、銅箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
負極22は、例えば、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。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、例えば、銅箔、ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
負極活物質層22Bは、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1種または2種以上の負極活物質を含んでいる。負極活物質層22Bは、必要に応じて結着剤などの添加剤をさらに含んでいてもよい。
なお、第2の実施形態に係る非水電解質二次電池では、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電気化学当量が、正極21の電気化学当量よりも大きくなっており、充電の途中において負極22にリチウム金属が析出しないようになっている。
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、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料が挙げられる。ここでは、このような負極材料を含む負極22を合金系負極と称する。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素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るのでより好ましい。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本技術において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上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。
この負極材料を構成する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(Mg)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、パラジウム(Pd)あるいは白金(Pt)が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。
中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における4B族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)およびスズ(Sn)の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素(Si)およびスズ(Sn)は、リチウム(Li)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。
スズ(Sn)の合金としては、例えば、スズ(Sn)以外の第2の構成元素として、ケイ素(Si)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)、およびクロム(Cr)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(Si)の合金としては、例えば、ケイ素(Si)以外の第2の構成元素として、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)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。
スズ(Sn)の化合物あるいはケイ素(Si)の化合物としては、例えば、酸素(O)あるいは炭素(C)を含むものが挙げられ、スズ(Sn)またはケイ素(Si)に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。スズ(Sn)の化合物の具体例としては、SiOv(0.2<v<1.4)で表される酸化ケイ素が挙げられる。
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、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維あるいは活性炭などの炭素材料も挙げられる。黒鉛としては、球形化処理などを施した天然黒鉛、略球状の人造黒鉛を用いることが好ましい。人造黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)を黒鉛化した人造黒鉛、またはコークス原料を黒鉛化、粉砕した人造黒鉛が好ましい。コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどがある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。更にまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。
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、更に、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、MnO2、V2O5、V6O13などの酸化物、NiS、MoSなどの硫化物、あるいはLiN3などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
リチウムイオン二次電池の負極活物質には、一般には炭素材料が使用されている。近年の電子機器の多機能化に伴いその消費電力が著しく増加しており、大容量の二次電池がますます必要となっているが、炭素材料を用いている限り、近い将来そのニーズに応えるのは困難になる。そこで、炭素材料よりも高容量の材料であるSn系材料やSi系材料からなる負極活物質の開発が活発になされている。しかし、Sn系材料やSi系材料からなる負極活物質は、一般的に初回充電時の不可逆容量が大きい。したがって、これら負極活物質が有する高容量の特性を活用するためには、これら負極活物質を、高容量でありかつ適切な不可逆容量を有する正極活物質と組み合わせて使用することが好ましい。このような正極活物質としては、上述した第1の正極活物質および第2の正極活物質を含む正極活物質が好適である。すなわち、ケイ素(Si)およびスズ(Sn)のうちの少なくとも一方を含む負極活物質と、上述した第1の正極活物質および第2の正極活物質を含む正極活物質とを組み合わせて用いることが好ましい。
(結着剤)
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリロニトリル(PAN)、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびカルボキシメチルセルロース(CMC)などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも1種が用いられる。
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリロニトリル(PAN)、スチレンブタジエンゴム(SBR)およびカルボキシメチルセルロース(CMC)などの樹脂材料、ならびにこれら樹脂材料を主体とする共重合体などから選択される少なくとも1種が用いられる。
(セパレータ)
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。セパレータ23は、例えば、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孔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。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ23を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも、化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化することで用いることができる。
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。セパレータ23は、例えば、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孔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。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜は短絡防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特にポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので、セパレータ23を構成する材料として好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも、化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化することで用いることができる。
(電解液)
セパレータ23には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。電解液が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。
セパレータ23には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電解液は、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。電解液が、電池特性を向上するために、公知の添加剤を含んでいてもよい。
溶媒としては、炭酸エチレンあるいは炭酸プロピレンなどの環状の炭酸エステルを用いることができ、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの一方、特に両方を混合して用いることが好ましい。サイクル特性を向上させることができるからである。
溶媒としては、また、これらの環状の炭酸エステルに加えて、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチルあるいは炭酸メチルプロピルなどの鎖状の炭酸エステルを混合して用いることが好ましい。高いイオン伝導性を得ることができるからである。
溶媒としては、さらにまた、2,4−ジフルオロアニソールあるいは炭酸ビニレンを含むこと好ましい。2,4−ジフルオロアニソールは放電容量を向上させることができ、また、炭酸ビニレンはサイクル特性を向上させることができるからである。よって、これらを混合して用いれば、放電容量およびサイクル特性を向上させることができるので好ましい。
これらの他にも、溶媒としては、炭酸ブチレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、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、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピロニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシドあるいはリン酸トリメチルなどが挙げられる。
なお、これらの非水溶媒の少なくとも一部の水素をフッ素で置換した化合物は、組み合わせる電極の種類によっては、電極反応の可逆性を向上させることができる場合があるので、好ましい場合もある。
電解質塩としては、例えばリチウム塩が挙げられ、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6、LiCl、ジフルオロ[オキソラト−O,O']ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボレート、あるいはLiBrなどが挙げられる。中でも、LiPF6は高いイオン伝導性を得ることができるとともに、サイクル特性を向上させることができるので好ましい。
上述の構成を有する非水電解質二次電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層21Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層22Bに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層22Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層21Bに吸蔵される。
[電池の製造方法]
次に、本技術の第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
次に、本技術の第2の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
まず、例えば、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、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)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を作製する。次に、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し溶剤を乾燥させ、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより正極活物質層21Bを形成し、正極21を形成する。
また、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤を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を作製する。次に、この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、ロールプレス機などにより圧縮成型することにより負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。
次に、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ともに、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。次に、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回する。次に、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接するとともに、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。次に、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。次に、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を封口ガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図3に示した二次電池が得られる。
<3.第3の実施形態>
[電池の構成]
図4は、本技術の第3の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。この非水電解質二次電池はいわゆる扁平型といわれるものであり、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
[電池の構成]
図4は、本技術の第3の実施形態に係る非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。この非水電解質二次電池はいわゆる扁平型といわれるものであり、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
正極リード31および負極リード32は、それぞれ、外装部材40の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード31および負極リード32は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。
外装部材40は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材40は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体30とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
なお、外装部材40は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
図5は、図4に示した巻回電極体30のV−V線に沿った断面図である。巻回電極体30は、正極33と負極34とをセパレータ35および電解質層36を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ37により保護されている。
正極33は、正極集電体33Aの片面あるいは両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有している。負極34は、負極集電体34Aの片面あるいは両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層34Bと正極活物質層33Bとが対向するように配置されている。正極集電体33A、正極活物質層33B、負極集電体34A、負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、それぞれ第2の実施形態における正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22A、負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。
電解質層36は、電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質層36は高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止することができるので好ましい。電解液の組成は、第2の実施形態に係る二次電池と同様である。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンまたはポリカーボネートが挙げられる。特に電気化学的な安定性の点からはポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドが好ましい。
[電池の製造方法]
次に、本技術の第3の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
次に、本技術の第3の実施形態に係る非水電解質二次電池の製造方法の一例について説明する。
まず、正極33および負極34のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層36を形成する。次に、正極集電体33Aの端部に正極リード31を溶接により取り付けると共に、負極集電体34Aの端部に負極リード32を溶接により取り付ける。次に、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ37を接着して巻回電極体30を形成する。最後に、例えば、外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込み、外装部材40の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間には密着フィルム41を挿入する。これにより、図4および図5に示した二次電池が得られる。
また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述のようにして正極33および負極34を作製し、正極33および負極34に正極リード31および負極リード32を取り付ける。次に、正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ37を接着して、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成する。次に、この巻回体を外装部材40に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材40の内部に収納する。次に、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材40の内部に注入する。
次に、電解質用組成物を外装部材40内に注入したのち、外装部材40の開口部を真空雰囲気下で熱融着して密封する。次に、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層36を形成する。以上により、図5に示した二次電池が得られる。
<4.第4の実施形態>
(非水電解質二次電池の構成)
図6は、本技術の第4の実施形態による非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。図6に示すように、この非水電解質二次電池は、正極リード73および負極リード74が取り付けられた電池素子71をフィルム状の外装部材72の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
(非水電解質二次電池の構成)
図6は、本技術の第4の実施形態による非水電解質二次電池の一構成例を示す分解斜視図である。図6に示すように、この非水電解質二次電池は、正極リード73および負極リード74が取り付けられた電池素子71をフィルム状の外装部材72の内部に収容したものであり、小型化、軽量化および薄型化が可能となっている。
正極リード73および負極リード74は、それぞれ外装部材72の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。
図7は、電池素子71の外観の一例を示す斜視図である。図8は、電池素子71の一構成例を示す断面図である。図7および図8に示すように、この電池素子71は、正極81と負極82とをセパレータ83を介して積層した積層電極体であり、電池素子71には、第2の実施形態と同様の電解液が含浸されている。
正極81は、例えば、一対の面を有する正極集電体81Aの両面に正極活物質層81Bが設けられた構造を有している。正極81は、図9に示すように、矩形状の電極部分と、その電極部分の一辺から延在された集電体露出部分81Cとを有する。この集電体露出部分81Cには正極活物質層81Bが設けられず、正極集電体81Aが露出した状態となっている。集電体露出部81Cは、正極リード73と電気的に接続される。なお、図示はしないが、正極集電体81Aの片面のみに正極活物質層81Bが存在する領域を設けるようにしてもよい。
負極82は、例えば、一対の面を有する負極集電体82Aの両面に負極活物質層82Bが設けられた構造を有している。負極82は、図10に示すように、矩形状の電極部分と、その電極部分の一辺から延在された集電体露出部分82Cとを有する。この集電体露出部分82Cには負極活物質層82Bが設けられず、負極集電体82Aが露出した状態となっている。集電体露出部82Cは、負極リード74と電気的に接続される。なお、図示はしないが、負極集電体82Aの片面のみに負極活物質層82Bが存在する領域を設けるようにしてもよい。
セパレータ83は、図11に示すように、矩形状などの形状を有する。
正極集電体81A、正極活物質層81B、負極集電体82A、負極活物質層82B、セパレータ83を構成する材料はそれぞれ、上述の第2の実施形態における正極集電体21A、正極活物質層21B、負極集電体22A、負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。
(非水電解質二次電池の製造方法)
上述のように構成された非水電解質二次電池は、例えば以下のようにして製造することができる。
上述のように構成された非水電解質二次電池は、例えば以下のようにして製造することができる。
(正極の作製)
正極81は以下のようにして作製する。まず、例えば、正極活物質と、バインダと、導電助剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチルピロリドンなどの有機溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、これを正極集電体81Aの両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより正極活物質層81Bを形成する。その後、これを図9に示す形状などに切断し、正極81を得る。
正極81は以下のようにして作製する。まず、例えば、正極活物質と、バインダと、導電助剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチルピロリドンなどの有機溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーを作製する。次に、これを正極集電体81Aの両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより正極活物質層81Bを形成する。その後、これを図9に示す形状などに切断し、正極81を得る。
(負極の作製)
負極82は以下のようにして作製する。まず、例えば、負極活物質と、バインダと、導電助剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチルピロリドンなどの有機溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、これを負極集電体82Aの両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより負極活物質層82Bを形成する。その後、これを図10に示す形状などに切断し、負極82を得る。
負極82は以下のようにして作製する。まず、例えば、負極活物質と、バインダと、導電助剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチルピロリドンなどの有機溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーを作製する。次に、これを負極集電体82Aの両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより負極活物質層82Bを形成する。その後、これを図10に示す形状などに切断し、負極82を得る。
(電池素子の作製)
電池素子71を以下のようにして作製する。まず、ポリプロピレン製微多孔フィルムなどを図11に示す形状に切断し、セパレータ83を作製する。次に、上述のようにして得られた複数枚の負極82、正極81およびセパレータ83を、例えば、図8に示すように、負極82、セパレータ83、正極81、・・・、正極81、セパレータ83、負極82の順で積層して電池素子71を作製する。
電池素子71を以下のようにして作製する。まず、ポリプロピレン製微多孔フィルムなどを図11に示す形状に切断し、セパレータ83を作製する。次に、上述のようにして得られた複数枚の負極82、正極81およびセパレータ83を、例えば、図8に示すように、負極82、セパレータ83、正極81、・・・、正極81、セパレータ83、負極82の順で積層して電池素子71を作製する。
次に、正極81の集電体露出部82Cを正極リード73に溶接する。同様にして、負極82の集電体露出部82Cを負極リード74に溶接する。次に、電解液を電池素子71に含浸させた後、外装部材72の間に電池素子71を挟み込み、外装部材72の外縁部同士を熱溶着などにより密着させて封入する。その際、正極リード73、負極リード74が熱融着部を介して外装部材72の外部に出るようにし、これらを正負極端子とする。以上により、目的とする非水電解質二次電池が得られる。
[変形例]
次に、本技術の第4の実施形態の変形例について説明する。この変形例に係る非水電解質二次電池は、電解液の代わりに、ゲル状の電解質層を用いる点において、第4の実施形態に係るものとは異なっている。なお、上述の第4の実施形態と同様の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、本技術の第4の実施形態の変形例について説明する。この変形例に係る非水電解質二次電池は、電解液の代わりに、ゲル状の電解質層を用いる点において、第4の実施形態に係るものとは異なっている。なお、上述の第4の実施形態と同様の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
(非水電解質二次電池の構造)
図12は、本技術の第4の実施形態の変形例に係る非水電解質二次電池に用いられる電池素子の一構成例を示す断面図である。電池素子85は、正極81と負極82とをセパレータ83および電解質層84を介して積層したものである。
図12は、本技術の第4の実施形態の変形例に係る非水電解質二次電池に用いられる電池素子の一構成例を示す断面図である。電池素子85は、正極81と負極82とをセパレータ83および電解質層84を介して積層したものである。
電解質層84は、第1の実施形態による電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質層84は高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止することができるので好ましい。高分子化合物の構成は、第3の実施形態による非水電解質二次電池と同様である。
(非水電解質二次電池の製造方法)
上述のように構成された非水電解質二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。
上述のように構成された非水電解質二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。
まず、正極81および負極82のそれぞれに、溶媒と、電解質塩と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層84を形成する。その後の工程は、電解質層84が形成された正極81および負極82を用いる以外のことは上述の第4の実施形態と同様にして、非水電解質二次電池を得ることができる。
<5.第5の実施形態>
第5の実施形態では、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池を備える電池パックおよび電子機器について説明する。
第5の実施形態では、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池を備える電池パックおよび電子機器について説明する。
以下、図13を参照して、本技術の第5の実施形態に係る電池パック300および電子機器400の一構成例について説明する。電子機器400は、電子機器本体の電子回路401と、電池パック300とを備える。電池パック300は、正極端子331aおよび負極端子331bを介して電子回路401に対して電気的に接続されている。電子機器400は、例えば、ユーザにより電池パック300を着脱自在な構成を有している。なお、電子機器400の構成はこれに限定されるものではなく、ユーザにより電池パック300を電子機器400から取り外しできないように、電池パック300が電子機器400内に内蔵されている構成を有していてもよい。
電池パック300の充電時には、電池パック300の正極端子331a、負極端子331bがそれぞれ、充電器(図示せず)の正極端子、負極端子に接続される。一方、電池パック300の放電時(電子機器400の使用時)には、電池パック300の正極端子331a、負極端子331bがそれぞれ、電子回路401の正極端子、負極端子に接続される。
電子機器400としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話(例えばスマートフォンなど)、携帯情報端末(Personal Digital Assistants:PDA)、撮像装置(例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなど)、オーディオ機器(例えばポータブルオーディオプレイヤー)、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられるが、これに限定されるものでなない。
(電子回路)
電子回路401は、例えば、CPU、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部などを備え、電子機器400の全体を制御する。
電子回路401は、例えば、CPU、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部などを備え、電子機器400の全体を制御する。
(電池パック)
電池パック300は、組電池301と、充放電回路302とを備える。組電池301は、複数の二次電池301aを直列および/または並列に接続して構成されている。複数の二次電池301aは、例えばn並列m直列(n、mは正の整数)に接続される。なお、図13では、6つの二次電池301aが2並列3直列(2P3S)に接続された例が示されている。二次電池301aとしては、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池が用いられる。
電池パック300は、組電池301と、充放電回路302とを備える。組電池301は、複数の二次電池301aを直列および/または並列に接続して構成されている。複数の二次電池301aは、例えばn並列m直列(n、mは正の整数)に接続される。なお、図13では、6つの二次電池301aが2並列3直列(2P3S)に接続された例が示されている。二次電池301aとしては、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池が用いられる。
充電時には、充放電回路302は、組電池301に対する充電を制御する。一方、放電時(すなわち電子機器400の使用時)には、充放電回路302は、電子機器400に対する放電を制御する。
<6.第6の実施形態>
第6の実施形態では、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池を蓄電装置に備える蓄電システムについて説明する。この蓄電システムは、およそ電力を使用するものである限り、どのようなものであってもよく、単なる電力装置も含む。この電力システムは、例えば、スマートグリッド、家庭用エネルギー管理システム(HEMS)、車両など含み、蓄電も可能である。
第6の実施形態では、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池を蓄電装置に備える蓄電システムについて説明する。この蓄電システムは、およそ電力を使用するものである限り、どのようなものであってもよく、単なる電力装置も含む。この電力システムは、例えば、スマートグリッド、家庭用エネルギー管理システム(HEMS)、車両など含み、蓄電も可能である。
[蓄電システムの構成]
以下、図14を参照して、第6の実施形態に係る蓄電システム(電力システム)100の構成例について説明する。この蓄電システム100は、住宅用の蓄電システムであり、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102cなどの集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108などを介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104などの独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
以下、図14を参照して、第6の実施形態に係る蓄電システム(電力システム)100の構成例について説明する。この蓄電システム100は、住宅用の蓄電システムであり、火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102cなどの集中型電力系統102から電力網109、情報網112、スマートメータ107、パワーハブ108などを介し、電力が蓄電装置103に供給される。これと共に、家庭内発電装置104などの独立電源から電力が蓄電装置103に供給される。蓄電装置103に供給された電力が蓄電される。蓄電装置103を使用して、住宅101で使用する電力が給電される。住宅101に限らずビルに関しても同様の蓄電システムを使用できる。
住宅101には、家庭内発電装置104、電力消費装置105、蓄電装置103、各装置を制御する制御装置110、スマートメータ107、パワーハブ108、各種情報を取得するセンサ111が設けられている。各装置は、電力網109および情報網112によって接続されている。家庭内発電装置104として、太陽電池、燃料電池などが利用され、発電した電力が電力消費装置105および/または蓄電装置103に供給される。電力消費装置105は、冷蔵庫105a、空調装置105b、テレビジョン受信機105c、風呂105dなどである。さらに、電力消費装置105には、電動車両106が含まれる。電動車両106は、電気自動車106a、ハイブリッドカー106b、電気バイク106cである。
蓄電装置103は、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池を備えている。スマートメータ107は、商用電力の使用量を測定し、測定された使用量を、電力会社に送信する機能を備えている。電力網109は、直流給電、交流給電、非接触給電の何れか一つまたは複数の組み合わせであってもよい。
各種のセンサ111は、例えば人感センサ、照度センサ、物体検知センサ、消費電力センサ、振動センサ、接触センサ、温度センサ、赤外線センサなどである。各種のセンサ111により取得された情報は、制御装置110に送信される。センサ111からの情報によって、気象の状態、人の状態などが把握されて電力消費装置105を自動的に制御してエネルギー消費を最小とすることができる。さらに、制御装置110は、住宅101に関する情報をインターネットを介して外部の電力会社などに送信することができる。
パワーハブ108によって、電力線の分岐、直流交流変換などの処理がなされる。制御装置110と接続される情報網112の通信方式としては、UART(Universal Asynchronous Receiver-Transceiver:非同期シリアル通信用送受信回路)などの通信インターフェースを使う方法、Bluetooth(登録商標)、ZigBee、Wi−Fiなどの無線通信規格によるセンサーネットワークを利用する方法がある。Bluetooth(登録商標)方式は、マルチメディア通信に適用され、一対多接続の通信を行うことができる。ZigBeeは、IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)802.15.4の物理層を使用するものである。IEEE802.15.4は、PAN(Personal Area Network) またはW(Wireless)PANと呼ばれる短距離無線ネットワーク規格の名称である。
制御装置110は、外部のサーバ113と接続されている。このサーバ113は、住宅101、電力会社、およびサービスプロバイダーのいずれかによって管理されていてもよい。サーバ113が送受信する情報は、たとえば、消費電力情報、生活パターン情報、電力料金、天気情報、天災情報、電力取引に関する情報である。これらの情報は、家庭内の電力消費装置(たとえばテレビジョン受信機)から送受信してもよいが、家庭外の装置(たとえば、携帯電話機など)から送受信してもよい。これらの情報は、表示機能を持つ機器、たとえば、テレビジョン受信機、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistants)などに、表示されてもよい。
各部を制御する制御装置110は、CPU(Central Processing Unit )、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)などで構成され、この例では、蓄電装置103に格納されている。制御装置110は、蓄電装置103、家庭内発電装置104、電力消費装置105、各種のセンサ111、サーバ113と情報網112により接続され、例えば、商用電力の使用量と、発電量とを調整する機能を有している。なお、その他にも、電力市場で電力取引を行う機能などを備えていてもよい。
以上のように、電力が火力発電102a、原子力発電102b、水力発電102cなどの集中型電力系統102のみならず、家庭内発電装置104(太陽光発電、風力発電)の発電電力を蓄電装置103に蓄えることができる。したがって、家庭内発電装置104の発電電力が変動しても、外部に送出する電力量を一定にしたり、または、必要なだけ放電するといった制御を行うことができる。例えば、太陽光発電で得られた電力を蓄電装置103に蓄えると共に、夜間は料金が安い深夜電力を蓄電装置103に蓄え、昼間の料金が高い時間帯に蓄電装置103によって蓄電した電力を放電して利用するといった使い方もできる。
なお、この例では、制御装置110が蓄電装置103内に格納される例を説明したが、スマートメータ107内に格納されてもよいし、単独で構成されていてもよい。さらに、蓄電システム100は、集合住宅における複数の家庭を対象として用いられてもよいし、複数の戸建て住宅を対象として用いられてもよい。
<7.第7の実施形態>
第7の実施形態では、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池を備える電動車両について説明する。
第7の実施形態では、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池を備える電動車両について説明する。
図15を参照して、本技術の第7の実施形態に係る電動車両の一構成について説明する。このハイブリッド車両200は、シリーズハイブリッドシステムを採用するハイブリッド車両である。シリーズハイブリッドシステムは、エンジンで動かす発電機で発電された電力、あるいはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、電力駆動力変換装置203で走行する車である。
このハイブリッド車両200には、エンジン201、発電機202、電力駆動力変換装置203、駆動輪204a、駆動輪204b、車輪205a、車輪205b、バッテリー208、車両制御装置209、各種センサ210、充電口211が搭載されている。バッテリー208としては、第2から第4の実施形態のいずれかに係る非水電解質二次電池が用いられる。
ハイブリッド車両200は、電力駆動力変換装置203を動力源として走行する。電力駆動力変換装置203の一例は、モータである。バッテリー208の電力によって電力駆動力変換装置203が作動し、この電力駆動力変換装置203の回転力が駆動輪204a、204bに伝達される。なお、必要な個所に直流−交流(DC−AC)あるいは逆変換(AC−DC変換)を用いることによって、電力駆動力変換装置203が交流モータでも直流モータでも適用可能である。各種センサ210は、車両制御装置209を介してエンジン回転数を制御したり、図示しないスロットルバルブの開度(スロットル開度)を制御したりする。各種センサ210には、速度センサ、加速度センサ、エンジン回転数センサなどが含まれる。
エンジン201の回転力は発電機202に伝えられ、その回転力によって発電機202により生成された電力をバッテリー208に蓄積することが可能である。
図示しない制動機構によりハイブリッド車両200が減速すると、その減速時の抵抗力が電力駆動力変換装置203に回転力として加わり、この回転力によって電力駆動力変換装置203により生成された回生電力がバッテリー208に蓄積される。
バッテリー208は、充電口211を介してハイブリッド車両200の外部の電源に接続されることで、その外部電源から充電口211を入力口として電力供給を受け、受けた電力を蓄積することも可能である。
図示しないが、非水電解質二次電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行なう情報処理装置を備えていてもよい。このような情報処理装置としては、例えば、非水電解質二次電池の残量に関する情報に基づき、電池残量表示を行う情報処理装置などがある。
なお、以上は、エンジンで動かす発電機で発電された電力、またはそれをバッテリーに一旦貯めておいた電力を用いて、モータで走行するシリーズハイブリッド車を例として説明した。しかしながら、エンジンとモータの出力をいずれも駆動源とし、エンジンのみで走行、モータのみで走行、エンジンとモータ走行という3つの方式を適宜切り替えて使用するパラレルハイブリッド車に対しても本技術は有効に適用可能である。さらに、エンジンを用いず駆動モータのみによる駆動で走行する所謂、電動車両に対しても本技術は有効に適用可能である。
以下、実施例により本技術を具体的に説明するが、本技術はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
本実施例において、コア粒子の平均粒径は、上述の第1の実施形態において説明したのと同様にしてSEM像から求めた。
本技術の実施例について以下の順序で説明する。
i 一次粒子の構成およびその二次粒子化について
ii 一次粒子の平均粒径について
iii コア粒子およびその被覆材について
iv 二次粒子の被覆材について
i 一次粒子の構成およびその二次粒子化について
ii 一次粒子の平均粒径について
iii コア粒子およびその被覆材について
iv 二次粒子の被覆材について
<i 一次粒子の構成およびその二次粒子化について>
(実施例1)
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmの高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得た。
(実施例1)
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmの高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得た。
酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得た。
[複合一次粒子の形成工程]
得られた高結晶性のLiCoO2粒子の粉末97重量%と低結晶性のLiCoO2粒子の粉末3重量%とを配合し、高速回転式衝撃粉砕機の一種である高速撹拌混合機(ホソカワミクロン株式会社製、ノビルタ)に投入した。回転翼を1000rpmで回転させ、10分間の処理を施し、高結晶性のLiCoO2粒子の表面に低結晶性のLiCoO2粒子を被着し、被覆層を形成することで、表面被覆型の複合一次粒子の粉末を得た。
得られた高結晶性のLiCoO2粒子の粉末97重量%と低結晶性のLiCoO2粒子の粉末3重量%とを配合し、高速回転式衝撃粉砕機の一種である高速撹拌混合機(ホソカワミクロン株式会社製、ノビルタ)に投入した。回転翼を1000rpmで回転させ、10分間の処理を施し、高結晶性のLiCoO2粒子の表面に低結晶性のLiCoO2粒子を被着し、被覆層を形成することで、表面被覆型の複合一次粒子の粉末を得た。
[複合二次粒子の形成工程]
得られた複合一次粒子の粉末を造粒することにより、複数の複合一次粒子が凝集した複合二次粒子の粉末を得た。以上により、目的とする正極活物質が得られた。
得られた複合一次粒子の粉末を造粒することにより、複数の複合一次粒子が凝集した複合二次粒子の粉末を得た。以上により、目的とする正極活物質が得られた。
(実施例2)
複合一次粒子の形成工程において、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末99重量%と低結晶性のLiCoO2粒子の粉末1重量%とを配合したこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
複合一次粒子の形成工程において、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末99重量%と低結晶性のLiCoO2粒子の粉末1重量%とを配合したこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
(実施例3)
複合一次粒子の形成工程において、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末99.7重量%と低結晶性のLiCoO2粒子の粉末0.5重量%とを配合したこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
複合一次粒子の形成工程において、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末99.7重量%と低結晶性のLiCoO2粒子の粉末0.5重量%とを配合したこと以外は、実施例1と同様にして正極活物質を得た。
(比較例1)
コア粒子の粉末の形成工程、被覆材の形成工程、および複合一次粒子の形成工程を実施例1と同様にして行うことで、正極活物質としての表面被覆型の複合粒子の粉末を得た。
コア粒子の粉末の形成工程、被覆材の形成工程、および複合一次粒子の形成工程を実施例1と同様にして行うことで、正極活物質としての表面被覆型の複合粒子の粉末を得た。
(比較例2)
コア粒子の粉末として低結晶性のLiCoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、そのコア粒子の粉末は以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として低結晶性のLiCoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、そのコア粒子の粉末は以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmの低結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmの低結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得た。
(比較例3)
被覆材として高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、その被覆材は以下のようにして作製された。
被覆材として高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、その被覆材は以下のようにして作製された。
[被覆材の形成工程]
酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、被覆材としての高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得た。
酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、被覆材としての高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得た。
(比較例4)
被覆材として低結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、その被覆材は以下のようにして作製された。
被覆材として低結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、その被覆材は以下のようにして作製された。
[被覆材の形成工程]
Ni、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量とNi量とCo量とMn量のモル比が10:5:2:3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3を得た。
Ni、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量とNi量とCo量とMn量のモル比が10:5:2:3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3を得た。
(正極活物質の評価)
上述のようにして得られた実施例1〜3、比較例1〜4の正極活物質について、以下の評価を行った。
上述のようにして得られた実施例1〜3、比較例1〜4の正極活物質について、以下の評価を行った。
(ラマンスペクトルのピーク強度比)
まず、上述のようにして得られた正極活物質のラマンスペクトルを得た。ラマン分光の装置としては、ナノフォトン社製、RAMAN-11を用いた。分析条件は、レーザー波長532nmで1200gr/mmの分光器を使用し、分解能〜2.0cm-1となる条件とした。次に、得られたラマンスペクトルに対してベースライン補正を行った後に、ガウス関数を用いてフィッティングを行い、550cm-1以上650cm-1以下の範囲にあるピークの強度Aと450cm-1以上500cm-1以下の範囲にあるピークの強度Eを求めた。次に、求めたピークの強度A、Eを用いてピーク強度比E/Aを求めた。
まず、上述のようにして得られた正極活物質のラマンスペクトルを得た。ラマン分光の装置としては、ナノフォトン社製、RAMAN-11を用いた。分析条件は、レーザー波長532nmで1200gr/mmの分光器を使用し、分解能〜2.0cm-1となる条件とした。次に、得られたラマンスペクトルに対してベースライン補正を行った後に、ガウス関数を用いてフィッティングを行い、550cm-1以上650cm-1以下の範囲にあるピークの強度Aと450cm-1以上500cm-1以下の範囲にあるピークの強度Eを求めた。次に、求めたピークの強度A、Eを用いてピーク強度比E/Aを求めた。
また、実施例1〜3の正極活物質の作製に用いたコア粒子単体のピーク強度比E/Aを上記正極活物質と同様にして求めた。
(サイクル特性)
上述のようにして得られた正極活物質を用いて、容量500mAhのラミネート型のリチウムイオン二次電池を以下のようにして作製した。
上述のようにして得られた正極活物質を用いて、容量500mAhのラミネート型のリチウムイオン二次電池を以下のようにして作製した。
(正極の作製)
正極は以下のようにして作製した。まず、活物質粉末90重量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量部と、カーボンブラック5重量部と、分量外のN−メチルピロリドン(NMP)と、をミキサーで混練し、さらに所望の粘度になるようにN−メチルピロリドン(NMP)を添加し分散させ、正極合剤スラリーを得た。これを厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより正極合剤層を形成した。このときアルミニウム箔の両面に露出した部分を約30mm残した。その際、両面の塗布端が略同一線上となるようにした。その後、これを図9に示す形状に切断し、正極を得た。
正極は以下のようにして作製した。まず、活物質粉末90重量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量部と、カーボンブラック5重量部と、分量外のN−メチルピロリドン(NMP)と、をミキサーで混練し、さらに所望の粘度になるようにN−メチルピロリドン(NMP)を添加し分散させ、正極合剤スラリーを得た。これを厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより正極合剤層を形成した。このときアルミニウム箔の両面に露出した部分を約30mm残した。その際、両面の塗布端が略同一線上となるようにした。その後、これを図9に示す形状に切断し、正極を得た。
(負極の作製)
負極は以下のようにして作製した。まず、人造黒鉛90重量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量部と、カーボンブラック5重量部、分量外のN−メチルピロリドン(NMP)とを混練し、負極合剤スラリーを得た。次に、これを厚さ15μmの銅箔の両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより負極合剤層を形成した。このとき銅箔が露出した部分を約30mm残した。その際、両面の塗布端が略同一線上となるようにした。その後、これを図10に示す形状に切断し、負極を得た。
負極は以下のようにして作製した。まず、人造黒鉛90重量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量部と、カーボンブラック5重量部、分量外のN−メチルピロリドン(NMP)とを混練し、負極合剤スラリーを得た。次に、これを厚さ15μmの銅箔の両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより負極合剤層を形成した。このとき銅箔が露出した部分を約30mm残した。その際、両面の塗布端が略同一線上となるようにした。その後、これを図10に示す形状に切断し、負極を得た。
なお、負極合剤層、正極合剤層をそれぞれ集電体に塗布形成する前に、あらかじめ負極合剤の重量あたりのリチウム吸蔵能力、正極合剤の重量あたりのリチウム放出能力を測定しておき、負極合剤層の単位面積あたりのリチウム吸蔵能力が、正極合剤層の単位面積あたりのリチウム放出能力を超えることのないようにした。
(電池素子の作製)
電池素子は以下のようにして作製した。まず、厚さ25μmのポリプロピレン製微多孔フィルムを図11に示す形状に切断し、これをセパレータとした。次に、上述のようにして得られた負極9枚、正極8枚、セパレータ16枚を、図8に示すように、負極、セパレータ、正極、・・・、正極、セパレータ、負極の順で積層した。これにより、正極合剤層、セパレータおよび負極合剤層からなる基本積層単位を16層分内包する電池素子が得られた。なお、電池素子の上下最外層は負極合剤層となるが、これらの部分は正極と対向していないため電池反応には寄与するものではない。また、この積層に際しては、積層方向から見て、正極合剤層の投影面が負極合剤層の投影面の内側に収まるように、負極と正極の相対位置を調整した。
電池素子は以下のようにして作製した。まず、厚さ25μmのポリプロピレン製微多孔フィルムを図11に示す形状に切断し、これをセパレータとした。次に、上述のようにして得られた負極9枚、正極8枚、セパレータ16枚を、図8に示すように、負極、セパレータ、正極、・・・、正極、セパレータ、負極の順で積層した。これにより、正極合剤層、セパレータおよび負極合剤層からなる基本積層単位を16層分内包する電池素子が得られた。なお、電池素子の上下最外層は負極合剤層となるが、これらの部分は正極と対向していないため電池反応には寄与するものではない。また、この積層に際しては、積層方向から見て、正極合剤層の投影面が負極合剤層の投影面の内側に収まるように、負極と正極の相対位置を調整した。
次に、図7に示すように正極の集電体露出部8枚を同時にアルミニウム製の正極リードに超音波溶接した。同様にして、負極の集電体露出部9枚を同時にニッケル製の負極リードに超音波溶接した。次に、非水電解液として、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)との等容量混合溶媒にLiPF6を1mol/l溶解させたものを準備し、この非水電解液を電池素子に含浸させた後、樹脂層、アルミニウム層、樹脂層からなるアルミニウムラミネートフィルムからなる外装材を用い、減圧下で開口部を熱融着することにより電池素子を封止した。その際、正負極リードが熱融着部を介して外装部材の外部に出るようにし、これらを正負極端子とした。以上により、目的とするリチウムイオン二次電池を得た。
作製した二次電池のサイクル特性を以下のようにして評価した。まず、高温環境中(45℃)において二次電池を1サイクル充放電させたのち、同環境中において二次電池をさらに1サイクル充放電させて放電容量を測定した。続いて、同環境中においてサイクル数の合計が100サイクルになるまで充放電を繰り返して放電容量を測定した。この結果から、サイクル維持率(%)=(100サイクル目の放電容量/2サイクル目の放電容量)×100を算出した。
充電時には、1Cの電流で上限電圧が4.45Vに到達するまで定電流充電したのち、4.45Vの電圧で電流が0.05Cに到達するまで定電圧充電した。放電時には、1Cの電流で終始電圧3.0Vに到達するまで定電流放電した。なお、「1C」とは、電池容量(理論容量)を1時間で放電しきる電流値であり、「0.05C」とは、電池容量を20時間で放電しきる電流値である。
(初期容量、4.55V充放電効率)
上述の“サイクル特性”の評価で用いた正極について、対極Liのコインセルを作製し、単極の4.55V充放電効率を以下のようにして評価した。室温環境中(23℃)において二次電池を1サイクル充放電させ充放電容量を測定した。この結果から、4.55V充放電効率(%)=(1サイクル目の放電容量/1サイクル目の充電容量)×100を算出した。
上述の“サイクル特性”の評価で用いた正極について、対極Liのコインセルを作製し、単極の4.55V充放電効率を以下のようにして評価した。室温環境中(23℃)において二次電池を1サイクル充放電させ充放電容量を測定した。この結果から、4.55V充放電効率(%)=(1サイクル目の放電容量/1サイクル目の充電容量)×100を算出した。
充電時には、0.1Cの電流で上限電圧が4.55Vに到達するまで定電流充電したのち、4.55Vの電圧で電流が0.01Cに到達するまで定電圧充電した。放電時には、0.1Cの電流で終始電圧3.0Vに到達するまで定電流放電した。得られた初回充放電容量を、用いた電極に含まれる活物質重量で割ることで、活物質重量あたりの初回充放電容量を得た。
(SEM観察)
上述のようにして得られた実施例2の正極活物質をHITACHI製のSEMを用いて撮影した。また、実施例2の正極活物質の二次粒子を構成する一次粒子の断面を作製し、その断面をHITACHI製のSEMを用いて撮影した。それらの結果を図16A、図16Bに示す。
上述のようにして得られた実施例2の正極活物質をHITACHI製のSEMを用いて撮影した。また、実施例2の正極活物質の二次粒子を構成する一次粒子の断面を作製し、その断面をHITACHI製のSEMを用いて撮影した。それらの結果を図16A、図16Bに示す。
表1は、実施例1〜3、比較例1〜4の正極活物質の構成および評価結果を示す。
上記評価結果から以下のことがわかる。
実施例1〜3では、コア粒子と被覆層に含まれるリチウム複合酸化物は同組成であり、コア粒子が高結晶性を有し、被覆層が低結晶性を有している。また、このような構成を有する複数の一次粒子を凝集させて二次粒子が形成されている。これにより、高容量で、かつ良好なサイクル特性が得られている。
比較例1では、複数の一次粒子を凝集させて二次粒子が形成されていないために、低結晶性の被覆層と電解液が接触する面積が増加している。これにより、被覆層から電解液への金属溶出が増加し、サイクル特性が低下している。
比較例2では、コア粒子の結晶性が低いため、2次粒子化にかかわらず、固体内拡散によってコア粒子内部から電解液への金属溶出が発生する。これにより、サイクル特性が低下している。
比較例3では、被覆層の結晶性が高いため、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子内の格子や結晶子のひずみを緩和できない。これにより、サイクル特性が低下している。
比較例4では、コア粒子と被覆層に含まれるリチウム複合酸化物の組成(構成元素)が異なるため、コア粒子と被覆層で相転移反応が異なるものとなる。したがって、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子内の格子や結晶子のひずみを被覆層により緩和できず、サイクル特性が低下している。
実施例1〜3では、コア粒子と被覆層に含まれるリチウム複合酸化物は同組成であり、コア粒子が高結晶性を有し、被覆層が低結晶性を有している。また、このような構成を有する複数の一次粒子を凝集させて二次粒子が形成されている。これにより、高容量で、かつ良好なサイクル特性が得られている。
比較例1では、複数の一次粒子を凝集させて二次粒子が形成されていないために、低結晶性の被覆層と電解液が接触する面積が増加している。これにより、被覆層から電解液への金属溶出が増加し、サイクル特性が低下している。
比較例2では、コア粒子の結晶性が低いため、2次粒子化にかかわらず、固体内拡散によってコア粒子内部から電解液への金属溶出が発生する。これにより、サイクル特性が低下している。
比較例3では、被覆層の結晶性が高いため、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子内の格子や結晶子のひずみを緩和できない。これにより、サイクル特性が低下している。
比較例4では、コア粒子と被覆層に含まれるリチウム複合酸化物の組成(構成元素)が異なるため、コア粒子と被覆層で相転移反応が異なるものとなる。したがって、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子内の格子や結晶子のひずみを被覆層により緩和できず、サイクル特性が低下している。
コア粒子が高結晶性を有し、被覆層が低結晶性を有している実施例1〜3では、正極活物質のラマンスペクトルのピーク強度比E/Aが、0.1≦E/A≦0.35の関係を満たしている。これに対して、コア粒子および被覆層が共に低結晶性を有する比較例2では、ラマンスペクトルのピーク強度比E/AがE/A<0.1となっている。また、コア粒子および被覆層の結晶性が共に高結晶性を有している比較例3では、ラマンスペクトルのピーク強度比E/Aが0.35<E/Aとなっている。
実施例1〜3では、正極活物質(二次粒子の粉末)のピーク強度比E/Aが、コア粒子単体のピーク強度比E/Aに比して低下している。これは、高結晶性を有するコア粒子の表面を、低結晶性を有する被覆層により覆っているためである。
実施例1〜3では、正極活物質(二次粒子の粉末)のピーク強度比E/Aが、コア粒子単体のピーク強度比E/Aに比して低下している。これは、高結晶性を有するコア粒子の表面を、低結晶性を有する被覆層により覆っているためである。
<ii 一次粒子の平均粒径について>
(実施例4)
コア粒子の粉末の形成工程において、平均粒径0.7μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、平均粒径0.7μmを有する、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得たこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。
(実施例4)
コア粒子の粉末の形成工程において、平均粒径0.7μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、平均粒径0.7μmを有する、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得たこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。
(実施例5)
コア粒子の粉末の形成工程において、平均粒径9.2μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、平均粒径9.2μmを有する、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得たこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。
コア粒子の粉末の形成工程において、平均粒径9.2μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、平均粒径9.2μmを有する、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得たこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。
(実施例6)
コア粒子の粉末の形成工程において、平均粒径0.4μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、平均粒径0.4μmを有する、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得たこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。
コア粒子の粉末の形成工程において、平均粒径0.4μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、平均粒径0.4μmを有する、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得たこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。
(実施例7)
コア粒子の粉末の形成工程において、平均粒径12μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、平均粒径12μmを有する、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得たこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。
コア粒子の粉末の形成工程において、平均粒径12μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、平均粒径12μmを有する、高結晶性のLiCoO2粒子の粉末を得たこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。
(評価)
上述のようにして得られた実施例4〜7の正極活物質について、サイクル特性を実施例1〜3、比較例1〜4と同様にして評価した。
上述のようにして得られた実施例4〜7の正極活物質について、サイクル特性を実施例1〜3、比較例1〜4と同様にして評価した。
表2は、実施例4〜7の正極活物質の構成および評価結果を示す。
上記評価結果から以下のことがわかる。
実施例2、4、5では、コア粒子の平均粒径が0.5μm以上10μm以下の範囲であるため、特に良好なサイクル特性が得られている。
実施例6でも、良好なサイクル特性は得られているが、コア粒子の平均粒径が小さく、0.5μm未満であるため、比表面積が大きくなり、一次粒子表面と電解液が接触する面積が増える。これにより、実施例2、4、5に比べると、被覆層から電解液への金属溶出が増加し、実施例2、4、5ほど良好なサイクル特性が得られていない。
実施例7でも、良好なサイクル特性は得られているが、実施例2、4、5に比べると、一次粒子の粒子径が大きく、10μmを超えるため、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子の格子や結晶子のひずみを緩和する低結晶層の割合が少なくなる。これにより、実施例2、4、5ほど良好なサイクル特性が得られていない。
なお、表2では、具体的な初期充放電容量の記載を省略しているが、実施例2、4、5でも、実施例1〜3と同様に高い初期充放電容量が得られた。
実施例2、4、5では、コア粒子の平均粒径が0.5μm以上10μm以下の範囲であるため、特に良好なサイクル特性が得られている。
実施例6でも、良好なサイクル特性は得られているが、コア粒子の平均粒径が小さく、0.5μm未満であるため、比表面積が大きくなり、一次粒子表面と電解液が接触する面積が増える。これにより、実施例2、4、5に比べると、被覆層から電解液への金属溶出が増加し、実施例2、4、5ほど良好なサイクル特性が得られていない。
実施例7でも、良好なサイクル特性は得られているが、実施例2、4、5に比べると、一次粒子の粒子径が大きく、10μmを超えるため、相転移を伴うLi挿入脱離反応によって生じるコア粒子の格子や結晶子のひずみを緩和する低結晶層の割合が少なくなる。これにより、実施例2、4、5ほど良好なサイクル特性が得られていない。
なお、表2では、具体的な初期充放電容量の記載を省略しているが、実施例2、4、5でも、実施例1〜3と同様に高い初期充放電容量が得られた。
<iii コア粒子およびその被覆材について>
(実施例8)
被覆材としてLi0.9CoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、その被覆材は、以下のようにして作製された。
(実施例8)
被覆材としてLi0.9CoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、その被覆材は、以下のようにして作製された。
[被覆材の形成工程]
酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が0.9:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLi0.9CoO2粒子の粉末を得た。
酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が0.9:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLi0.9CoO2粒子の粉末を得た。
(実施例9)
[コア粒子の粉末の形成工程]
被覆材としてLi1.1CoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、その被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
被覆材としてLi1.1CoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、その被覆材は、以下のようにして作製された。
[被覆材の形成工程]
酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1.1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLi1.1CoO2粒子の粉末を得た。
酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1.1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLi1.1CoO2粒子の粉末を得た。
(実施例10)
コア粒子の粉末として高結晶性のLi0.9CoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、そのコア粒子の粉末は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLi0.9CoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、そのコア粒子の粉末は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が0.9:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLi0.9CoO2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が0.9:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLi0.9CoO2粒子の粉末を得た。
(実施例11)
コア粒子の粉末として高結晶性のLi1.1CoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、そのコア粒子の粉末は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLi1.1CoO2粒子の粉末を用いたこと以外は、実施例2と同様にして正極活物質を得た。なお、そのコア粒子の粉末は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1.1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLi1.1CoO2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムをLi量とCo量のモル比(Li:Co)が1.1:1となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLi1.1CoO2粒子の粉末を得た。
(実施例12)
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCoO1.97F0.03粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCoO1.97F0.03粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCoO1.97F0.03粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCoO1.97F0.03粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムとフッ化リチウムをLi量とCo量とF量のモル比(Li:Co:F)が1:1:0.03となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCoO1.97F0.03粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムとフッ化リチウムをLi量とCo量とF量のモル比(Li:Co:F)が1:1:0.03となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCoO1.97F0.03粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
酸化コバルトと炭酸リチウムとフッ化リチウムをLi量とCo量とF量のモル比(Li:Co:F)が1:1:0.03となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCoO1.97F0.03粒子の粉末を得た。
酸化コバルトと炭酸リチウムとフッ化リチウムをLi量とCo量とF量のモル比(Li:Co:F)が1:1:0.03となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCoO1.97F0.03粒子の粉末を得た。
(実施例13)
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCo0.95Mg0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCo0.95Mg0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCo0.95Mg0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCo0.95Mg0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化マグネシウムをLi量とCo量とMg量のモル比(Li:Co:Mg)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCo0.95Mg0.05O2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化マグネシウムをLi量とCo量とMg量のモル比(Li:Co:Mg)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCo0.95Mg0.05O2粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化マグネシウムをLi量とCo量とMg量のモル比(Li:Co:Mg)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCo0.95Mg0.05O2粒子の粉末を得た。
酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化マグネシウムをLi量とCo量とMg量のモル比(Li:Co:Mg)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCo0.95Mg0.05O2粒子の粉末を得た。
(実施例14)
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化アルミニウムをLi量とCo量とAl量のモル比(Li:Co:Al)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化アルミニウムをLi量とCo量とAl量のモル比(Li:Co:Al)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化アルミニウムをLi量とCo量とAl量のモル比(Li:Co:Al)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を得た。
酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化アルミニウムをLi量とCo量とAl量のモル比(Li:Co:Al)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を得た。
(実施例15)
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCo0.95Mn0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCo0.95Mn0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCo0.95Mn0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCo0.95Mn0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化マンガンをLi量とCo量とMn量のモル比(Li:Co:Mn)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化マンガンをLi量とCo量とMn量のモル比(Li:Co:Mn)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCo0.95Al0.05O2粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化マンガンをLi量とCo量とMn量のモル比(Li:Co:Mn)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCo0.95Mn0.05O2粒子の粉末を得た。
酸化コバルトと炭酸リチウムと酸化マンガンをLi量とCo量とMn量のモル比(Li:Co:Mn)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCo0.95Mn0.05O2粒子の粉末を得た。
(実施例16)
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCo0.95Ni0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCo0.95Ni0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLiCo0.95Ni0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiCo0.95Ni0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムと水酸化ニッケルをLi量とCo量とNi量のモル比(Li:Co:Ni)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCo0.95Ni0.05O2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度の酸化コバルトと炭酸リチウムと水酸化ニッケルをLi量とCo量とNi量のモル比(Li:Co:Ni)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiCo0.95Ni0.05O2粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
次に、酸化コバルトと炭酸リチウムと水酸化ニッケルをLi量とCo量とNi量のモル比(Li:Co:Ni)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCo0.95Ni0.05O2粒子の粉末を得た。
次に、酸化コバルトと炭酸リチウムと水酸化ニッケルをLi量とCo量とNi量のモル比(Li:Co:Ni)が1:0.95:0.05となるよう混合し、空気中1000℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiCo0.95Ni0.05O2粒子の粉末を得た。
(実施例17)
コア粒子の粉末として高結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度のNi、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Mn量のモル比(Li:Ni:Co:Mn)が10:5:2:3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度のNi、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Mn量のモル比(Li:Ni:Co:Mn)が10:5:2:3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
Ni、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Mn量のモル比(Li:Ni:Co:Mn)が10:5:2:3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を得た。
Ni、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Mn量のモル比(Li:Ni:Co:Mn)が10:5:2:3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2粒子の粉末を得た。
(実施例18)
コア粒子の粉末として高結晶性のLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度のNi、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Mn量のモル比(Li:Ni:Co:Mn)が10:3.3:3.3:3.3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度のNi、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Mn量のモル比(Li:Ni:Co:Mn)が10:3.3:3.3:3.3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
Ni、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Mn量のモル比(Li:Ni:Co:Mn)が10:3.3:3.3:3.3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2粒子の粉末を得た。
Ni、Mn、Coの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Mn量のモル比(Li:Ni:Co:Mn)が10:3.3:3.3:3.3となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2粒子の粉末を得た。
(実施例19)
コア粒子の粉末として高結晶性のLiNi0.8Co0.15Al0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiNi0.8Co0.15Al0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLiNi0.8Co0.15Al0.05O2粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiNi0.8Co0.15Al0.05O2粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度のNi、Co、Alの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Al量のモル比(Li:Ni:Co:Al)が10:8.0:1.5:0.5となるよう混合し、酸素雰囲気中900℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiNi0.8Co0.15Al0.05O2粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度のNi、Co、Alの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Al量のモル比(Li:Ni:Co:Al)が10:8.0:1.5:0.5となるよう混合し、酸素雰囲気中900℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiNi0.8Co0.15Al0.05O2粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
Ni、Co、Alの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Al量のモル比(Li:Ni:Co:Al)が10:8.0:1.5:0.5となるよう混合し、酸素雰囲気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiNi0.8Co0.15Al0.05O2粒子の粉末を得た。
Ni、Co、Alの複合水酸化物と炭酸リチウムをLi量、Ni量、Co量、Al量のモル比(Li:Ni:Co:Al)が10:8.0:1.5:0.5となるよう混合し、酸素雰囲気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiNi0.8Co0.15Al0.05O2粒子の粉末を得た。
(実施例20)
コア粒子の粉末として高結晶性のLiMn2O4粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiMn2O4粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
コア粒子の粉末として高結晶性のLiMn2O4粒子の粉末を用いたこと、被覆材として低結晶性のLiMn2O4粒子の粉末を用いたこと以外は実施例2と同様にして、正極活物質を得た。なお、それらのコア粒子の粉末および被覆材は、以下のようにして作製された。
[コア粒子の粉末の形成工程]
平均粒径2.5μm程度のマンガン水酸化物と炭酸リチウムをLi量とMn量のモル比(Li:Mn)が1:2となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiMn2O4粒子の粉末を得た。
平均粒径2.5μm程度のマンガン水酸化物と炭酸リチウムをLi量とMn量のモル比(Li:Mn)が1:2となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、徐冷することで、コア粒子の粉末として平均粒径2.5μmを有する、高結晶性のLiMn2O4粒子の粉末を得た。
[被覆材の形成工程]
マンガン水酸化物と炭酸リチウムをLi量とMn量のモル比(Li:Mn)が1:2となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiMn2O4粒子の粉末を得た。
マンガン水酸化物と炭酸リチウムをLi量とMn量のモル比(Li:Mn)が1:2となるよう混合し、空気中900℃6h焼成し、室温でクエンチを行うことで、被覆材としての低結晶性のLiMn2O4粒子の粉末を得た。
(評価)
上述のようにして得られた実施例8〜20の正極活物質について、サイクル特性を実施例1〜3、比較例1〜4と同様にして評価した。
上述のようにして得られた実施例8〜20の正極活物質について、サイクル特性を実施例1〜3、比較例1〜4と同様にして評価した。
表3は、実施例8〜20の正極活物質の構成および評価結果を示す。
上記評価結果から以下のことがわかる。すなわち、コア粒子の粉末および被覆材としてLiCoO2粒子の粉末以外のリチウム複合酸化物粒子の粉末を用いた場合にも、コア粒子の粉末および被覆材としてLiCoO2粒子の粉末を用いた場合と同様に、良好なサイクル特性を得ることができる。
なお、表3では、具体的な初期充放電容量の記載を省略しているが、実施例8〜20でも、実施例1〜3と同様に高い初期充放電容量が得られた。
なお、表3では、具体的な初期充放電容量の記載を省略しているが、実施例8〜20でも、実施例1〜3と同様に高い初期充放電容量が得られた。
<iv 二次粒子の被覆材について>
(実施例21)
コア粒子の粉末の形成工程、被覆材の形成工程、複合一次粒子の形成工程および複合二次粒子の形成工程を実施例2と同様に行うことで、複合二次粒子の粉末を得た。
(実施例21)
コア粒子の粉末の形成工程、被覆材の形成工程、複合一次粒子の形成工程および複合二次粒子の形成工程を実施例2と同様に行うことで、複合二次粒子の粉末を得た。
得られた複合二次粒子の粉末97重量%と、被覆材としてのAl2O3(単一酸化物)粒子の粉末3重量%とを配合し、高速回転式衝撃粉砕機の一種である高速撹拌混合機(ホソカワミクロン株式会社製、ノビルタ)に投入した。回転翼を1000rpmで回転させ、10分間の処理を施し、二次粒子表面にAl2O3を被着し、被覆層を形成することにより、表面被覆型の複合二次粒子の粉末を得た。以上により、目的とする正極活物質が得られた。
(実施例22)
被覆材としてMgO(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてMgO(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例23)
被覆材としてNiO(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてNiO(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例24)
被覆材としてMn2O3(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてMn2O3(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例25)
被覆材としてZrO2(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてZrO2(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例26)
被覆材としてTiO2(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてTiO2(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例27)
被覆材としてB2O3(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてB2O3(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例28)
被覆材としてWO3(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてWO3(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例29)
被覆材としてBi2O3(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてBi2O3(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例30)
被覆材としてP2O5(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてP2O5(単一酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例31)
被覆材としてLiF(フッ化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてLiF(フッ化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例32)
被覆材としてLiMn2O4(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてLiMn2O4(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例33)
被覆材としてLiNi0.5Co0.3Mn0.2O2(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてLiNi0.5Co0.3Mn0.2O2(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例34)
被覆材としてLiNi0.8Co0.15Al0.05O2(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてLiNi0.8Co0.15Al0.05O2(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例35)
被覆材としてLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてLiNi0.33Co0.33Mn0.33O2(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例36)
被覆材としてLiFePO4(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてLiFePO4(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例37)
被覆材としてLiMn0.7Fe0.3PO4(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてLiMn0.7Fe0.3PO4(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例38)
被覆材としてLi4Ti5O12(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてLi4Ti5O12(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例39)
被覆材としてLi3PO4(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてLi3PO4(複合酸化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(実施例40)
被覆材としてMgF2(フッ化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
被覆材としてMgF2(フッ化物)粒子の粉末を配合したこと以外は、実施例21と同様にして正極活物質を得た。
(評価)
上述のようにして得られた実施例21〜40の正極活物質について、サイクル特性を実施例1〜3、比較例1〜4と同様にして評価した。但し、サイクル特性は300サイクル後の容量維持率とした。
上述のようにして得られた実施例21〜40の正極活物質について、サイクル特性を実施例1〜3、比較例1〜4と同様にして評価した。但し、サイクル特性は300サイクル後の容量維持率とした。
表4は、実施例21〜40の正極活物質の構成および評価結果を示す。
上記評価結果から以下のことがわかる。すなわち、実施例21〜40では、実施例2で得られた二次粒子の表面にさらに被覆層を形成することで、低結晶性の二次粒子表面と電解液の接触を抑制できる。これにより、二次粒子から電解液への金属溶出を更に抑制し、サイクル特性を更に向上させることができる。また、被覆材の材料としては、種々の酸化物やフッ化物を用いることができる。
なお、表4では、具体的な初期充放電容量の記載を省略しているが、実施例21〜40でも、実施例1〜3と同様に高い初期充放電容量が得られた。
なお、表4では、具体的な初期充放電容量の記載を省略しているが、実施例21〜40でも、実施例1〜3と同様に高い初期充放電容量が得られた。
以上、本技術の実施形態およびその変形例、ならびに実施例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
また、上述の実施形態およびその変形例、ならびに実施例の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備え、
上記一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
上記コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物と上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性は、上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性よりも低い正極活物質。
(2)
ラマンスペクトルにおいて、550cm-1以上650cm-1以下の範囲にあるピークの強度Aと450cm-1以上500cm-1以下の範囲にあるピークの強度Eのピーク強度比E/Aが以下の式(1)で表される関係を満たす(1)に記載の正極活物質。
0.1≦E/A≦0.35 ・・・(1)
(3)
上記コア粒子の平均粒径は、0.5μm以上10μm以下である(1)または(2)に記載の正極活物質。
(4)
上記二次粒子の平均粒径は、1μm以上50μm以下である(1)から(3)のいずれかに記載の正極活物質。
(5)
上記層の平均膜厚は、1nm以上50nm以下である(1)から(4)のいずれかに記載の正極活物質。
(6)
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物は、層状岩塩構造を有している(1)から(5)のいずれかに記載の正極活物質。
(7)
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の平均組成は、以下の式(B)で表される(1)から(6)のいずれかに記載の正極活物質。
LiwMxNyO2-zXz ・・・(B)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。)
(8)
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の平均組成は、以下の式(C)で表される(1)から(6)のいずれかに記載の正極活物質。
LixCo1-yMyO2-zXz ・・・(C)
(但し、xは0.8<x<1.2、yは0≦y<0.15、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、LaおよびWのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。)
(9)
上記二次粒子の表面に設けられ、酸化物またはフッ化物を含む他の層をさらに備える(1)から(8)のいずれかに記載の正極活物質。
(10)
上記他の層に含まれる上記酸化物および上記フッ化物は、Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、W、Bi、PおよびBのうちの少なくとも1種を含む(9)に記載の正極活物質。
(11)
上記他の層に含まれる上記酸化物は、リチウム複合酸化物である(9)に記載の正極活物質。
(12)
上記他の層に含まれる上記リチウム複合酸化物の平均組成は、以下の式(C)で表される(11)に記載の正極活物質。
LiwMxNyO2-zXz ・・・(C)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。)
(13)
(1)から(12)のいずれかに記載の正極活物質を含む正極。
(14)
(13)に記載の正極を備える電池。
(15)
(14)に記載の電池を備える電池パック。
(16)
(14)に記載の電池を備え、
上記電池から電力の供給を受ける電子機器。
(17)
(14)に記載の電池と、
上記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を備える電動車両。
(18)
(14)に記載の電池を備え、
上記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
(19)
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記電池の充放電制御を行う(18)に記載の蓄電装置。
(20)
(14)に記載の電池を備え、
上記電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記電池に電力が供給される電力システム。
(1)
複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備え、
上記一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
上記コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物と上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性は、上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性よりも低い正極活物質。
(2)
ラマンスペクトルにおいて、550cm-1以上650cm-1以下の範囲にあるピークの強度Aと450cm-1以上500cm-1以下の範囲にあるピークの強度Eのピーク強度比E/Aが以下の式(1)で表される関係を満たす(1)に記載の正極活物質。
0.1≦E/A≦0.35 ・・・(1)
(3)
上記コア粒子の平均粒径は、0.5μm以上10μm以下である(1)または(2)に記載の正極活物質。
(4)
上記二次粒子の平均粒径は、1μm以上50μm以下である(1)から(3)のいずれかに記載の正極活物質。
(5)
上記層の平均膜厚は、1nm以上50nm以下である(1)から(4)のいずれかに記載の正極活物質。
(6)
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物は、層状岩塩構造を有している(1)から(5)のいずれかに記載の正極活物質。
(7)
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の平均組成は、以下の式(B)で表される(1)から(6)のいずれかに記載の正極活物質。
LiwMxNyO2-zXz ・・・(B)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。)
(8)
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の平均組成は、以下の式(C)で表される(1)から(6)のいずれかに記載の正極活物質。
LixCo1-yMyO2-zXz ・・・(C)
(但し、xは0.8<x<1.2、yは0≦y<0.15、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、LaおよびWのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。)
(9)
上記二次粒子の表面に設けられ、酸化物またはフッ化物を含む他の層をさらに備える(1)から(8)のいずれかに記載の正極活物質。
(10)
上記他の層に含まれる上記酸化物および上記フッ化物は、Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、W、Bi、PおよびBのうちの少なくとも1種を含む(9)に記載の正極活物質。
(11)
上記他の層に含まれる上記酸化物は、リチウム複合酸化物である(9)に記載の正極活物質。
(12)
上記他の層に含まれる上記リチウム複合酸化物の平均組成は、以下の式(C)で表される(11)に記載の正極活物質。
LiwMxNyO2-zXz ・・・(C)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。)
(13)
(1)から(12)のいずれかに記載の正極活物質を含む正極。
(14)
(13)に記載の正極を備える電池。
(15)
(14)に記載の電池を備える電池パック。
(16)
(14)に記載の電池を備え、
上記電池から電力の供給を受ける電子機器。
(17)
(14)に記載の電池と、
上記電池から電力の供給を受けて車両の駆動力に変換する変換装置と、
上記電池に関する情報に基づいて車両制御に関する情報処理を行う制御装置と
を備える電動車両。
(18)
(14)に記載の電池を備え、
上記電池に接続される電子機器に電力を供給する蓄電装置。
(19)
他の機器とネットワークを介して信号を送受信する電力情報制御装置を備え、
上記電力情報制御装置が受信した情報に基づき、上記電池の充放電制御を行う(18)に記載の蓄電装置。
(20)
(14)に記載の電池を備え、
上記電池から電力の供給を受け、または、発電装置もしくは電力網から上記電池に電力が供給される電力システム。
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
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
Claims (14)
- 複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備え、
上記一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
上記コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物と上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性は、上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性よりも低い正極活物質。 - ラマンスペクトルにおいて、550cm-1以上650cm-1以下の範囲にあるピークの強度Aと450cm-1以上500cm-1以下の範囲にあるピークの強度Eのピーク強度比E/Aが以下の式(1)で表される関係を満たす請求項1に記載の正極活物質。
0.1≦E/A≦0.35 ・・・(1) - 上記コア粒子の平均粒径は、0.5μm以上10μm以下である請求項1に記載の正極活物質。
- 上記二次粒子の平均粒径は、1μm以上50μm以下である請求項1に記載の正極活物質。
- 上記層の平均膜厚は、1nm以上50nm以下である請求項1に記載の正極活物質。
- 上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物は、層状岩塩構造を有している請求項1に記載の正極活物質。
- 上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の平均組成は、以下の式(B)で表される請求項1に記載の正極活物質。
LiwMxNyO2-zXz ・・・(B)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。) - 上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の平均組成は、以下の式(C)で表される請求項1に記載の正極活物質。
LixCo1-yMyO2-zXz ・・・(C)
(但し、xは0.8<x<1.2、yは0≦y<0.15、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、LaおよびWのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。) - 上記二次粒子の表面に設けられ、酸化物またはフッ化物を含む他の層をさらに備える請求項1に記載の正極活物質。
- 上記他の層に含まれる上記酸化物および上記フッ化物は、Li、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mn、Cu、Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、W、Bi、PおよびBのうちの少なくとも1種を含む請求項9に記載の正極活物質。
- 上記他の層に含まれる上記酸化物は、リチウム複合酸化物である請求項9に記載の正極活物質。
- 上記他の層に含まれる上記リチウム複合酸化物の平均組成は、以下の式(C)で表される請求項11に記載の正極活物質。
LiwMxNyO2-zXz ・・・(C)
(但し、wは0.8<w<1.2、x+yは0.9<x+y<1.1、yは0≦y<0.1、zは0≦z<0.05である。MはTi、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、MnおよびCuのうちの少なくとも1種である。NはNa、Mg、Al、Si、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Ba、La、WおよびBiのうちの少なくとも1種である。XはF、ClおよびSのうちの少なくとも1種である。) - 複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備える正極活物質を含み、
上記一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
上記コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物と上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性は、上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性よりも低い正極。 - 正極活物質を含む正極と、負極と、電解質とを備え、
上記正極活物質は、複数の一次粒子が凝集した二次粒子を備え、
上記一次粒子は、
リチウム複合酸化物を含むコア粒子と、
上記コア粒子の表面に設けられ、リチウム複合酸化物を含む層と
を備え、
上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物と上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物とは同組成またはほぼ同組成であり、
上記層に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性は、上記コア粒子に含まれる上記リチウム複合酸化物の結晶性よりも低い電池。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014157039A JP2016033901A (ja) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | 正極活物質、正極および電池 |
| PCT/JP2015/003468 WO2016017079A1 (ja) | 2014-07-31 | 2015-07-09 | 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム |
| US15/325,902 US10665856B2 (en) | 2014-07-31 | 2015-07-09 | Positive electrode active material, positive electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system |
| KR1020177000993A KR102300465B1 (ko) | 2014-07-31 | 2015-07-09 | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 |
| CN201580041212.7A CN106663794B (zh) | 2014-07-31 | 2015-07-09 | 正极活性物质、正极、电池、电池组、电子装置、电动车辆、电力存储装置和电力系统 |
| KR1020207025134A KR20200105550A (ko) | 2014-07-31 | 2015-07-09 | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2014157039A JP2016033901A (ja) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | 正極活物質、正極および電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016033901A true JP2016033901A (ja) | 2016-03-10 |
Family
ID=55217006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2014157039A Pending JP2016033901A (ja) | 2014-07-31 | 2014-07-31 | 正極活物質、正極および電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10665856B2 (ja) |
| JP (1) | JP2016033901A (ja) |
| KR (2) | KR102300465B1 (ja) |
| CN (1) | CN106663794B (ja) |
| WO (1) | WO2016017079A1 (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180003983A (ko) * | 2016-07-01 | 2018-01-10 | 썬전 쩐화 이-켐 컴퍼니 리미티드 | 리튬 이온 이차 전지용 리튬 코발트 옥사이드의 캐소드 재료 및 이의 제조 방법 및 적용 |
| JP2018006336A (ja) * | 2016-06-22 | 2018-01-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電池、及び電池の作製方法 |
| JP2018045965A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | 非水電解質電池、電池パック及び車両 |
| JP2018116903A (ja) * | 2017-01-20 | 2018-07-26 | Tdk株式会社 | 正極活物質、これを用いた正極及びリチウムイオン二次電池 |
| WO2018225450A1 (ja) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | 株式会社村田製作所 | 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム |
| WO2019189679A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水系電解質二次電池用正極活物質 |
| JP2020510973A (ja) * | 2017-10-26 | 2020-04-09 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム欠乏遷移金属酸化物を含むコーティング層が形成されたリチウム過剰のリチウムマンガン系酸化物を含む正極活物質およびこれを含むリチウム二次電池用正極 |
| JP2021509522A (ja) * | 2017-12-29 | 2021-03-25 | セイケム インコーポレイテッド | オニウム金属酸化フッ化物前駆体を介した、Liイオンバッテリ用カソードセラミック粒子上のLimMOxFyシェル形成 |
| JP2022035302A (ja) * | 2020-08-20 | 2022-03-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 二次電池およびその作製方法、および車両 |
| JPWO2022106954A1 (ja) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | ||
| WO2022113686A1 (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質及び非水電解質二次電池 |
| JP2022554075A (ja) * | 2020-06-01 | 2022-12-28 | 蜂巣能源科技股▲ふん▼有限公司 | リチウムイオン電池に用いられる正極材料及びその製造方法並びにリチウムイオン電池 |
| JP2025076277A (ja) * | 2023-10-31 | 2025-05-15 | 有研(広東)新材料技術研究院 | 全固体電池被覆型ハロゲン化物正極複合材料及びその製造方法並びに応用 |
| JP2025521941A (ja) * | 2022-09-27 | 2025-07-10 | エルジー・ケム・リミテッド | 正極活物質の品質評価方法、正極活物質および正極の製造方法 |
| JP7809648B2 (ja) | 2020-11-17 | 2026-02-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 二次電池、蓄電システム、車両、および正極の作製方法 |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110957479A (zh) | 2016-07-05 | 2020-04-03 | 株式会社半导体能源研究所 | 正极活性物质 |
| WO2018026650A1 (en) * | 2016-08-02 | 2018-02-08 | Apple Inc. | Coated nickel-based cathode materials and methods of preparation |
| US12308421B2 (en) | 2016-09-12 | 2025-05-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrode and power storage device comprising graphene compound |
| KR20190065324A (ko) * | 2016-10-12 | 2019-06-11 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 양극 활물질 입자 및 양극 활물질 입자의 제작 방법 |
| US10541453B2 (en) * | 2016-10-31 | 2020-01-21 | Grst International Limited | Battery module for starting a power equipment |
| DE102017201406A1 (de) * | 2017-01-30 | 2018-08-02 | Airbus Operations Gmbh | Energiespeichersystem, verfahren zum betreiben eines energiespeichersystems und verfahren zum herstellen eines energiespeichersystems |
| CN118412521A (zh) | 2017-05-12 | 2024-07-30 | 株式会社半导体能源研究所 | 正极活性物质粒子 |
| KR20240023214A (ko) | 2017-05-19 | 2024-02-20 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 양극 활물질, 양극 활물질의 제작 방법, 및 이차 전지 |
| CN110337744B (zh) | 2017-06-26 | 2024-06-04 | 株式会社半导体能源研究所 | 正极活性物质的制造方法及二次电池 |
| JP6894419B2 (ja) * | 2017-11-15 | 2021-06-30 | エコプロ ビーエム カンパニー リミテッドEcopro Bm Co., Ltd. | 二次電池用正極活物質及びその製造方法 |
| US20200373560A1 (en) * | 2019-05-21 | 2020-11-26 | Nano One Materials Corp. | Stabilized High Nickel NMC Cathode Materials for Improved Battery Performance |
| EP3813164B1 (en) * | 2018-06-21 | 2024-09-18 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Positive electrode active material and battery |
| US11876157B2 (en) | 2018-09-28 | 2024-01-16 | Lg Chem, Ltd. | Positive electrolyte active material for secondary battery, preparation method thereof, and lithium secondary battery including same |
| WO2020068134A1 (en) * | 2018-09-30 | 2020-04-02 | Seeo, Inc. | High-energy cathode material particles with oxy-fluoride surfaces for aqueous processing |
| CN109994729B (zh) | 2019-03-19 | 2021-03-05 | 宁德新能源科技有限公司 | 正极材料及使用所述正极材料的电化学装置 |
| US20210135215A1 (en) * | 2019-10-31 | 2021-05-06 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Positive active material for rechargeable lithium battery, method of preparing the same, and rechargeable lithium battery including the same |
| US20230135556A1 (en) * | 2020-03-27 | 2023-05-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Secondary battery, electronic device, vehicle, and method for manufacturing secondary battery |
| CN113078309B (zh) * | 2021-03-25 | 2023-07-28 | 宁德新能源科技有限公司 | 正极活性材料及使用其的电化学装置和电子装置 |
| KR20220137427A (ko) * | 2021-04-02 | 2022-10-12 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전고체 전지용 복합양극활물질, 그 제조방법, 전고체 전지용 양극층 및 이를 포함하는 전고체 전지 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521066A (ja) | 1991-07-12 | 1993-01-29 | Yuasa Corp | リチウム二次電池 |
| JPH10144291A (ja) | 1996-11-12 | 1998-05-29 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質電池及びその正極の製造方法 |
| KR20030083476A (ko) | 2002-04-23 | 2003-10-30 | 주식회사 엘지화학 | 수명 특성과 안전성이 우수한 리튬 금속 복합 산화물 및이의 제조 방법 |
| JP4608946B2 (ja) | 2004-05-26 | 2011-01-12 | トヨタ自動車株式会社 | リチウム複合酸化物材料およびその利用 |
| KR100822013B1 (ko) * | 2005-04-15 | 2008-04-14 | 주식회사 에너세라믹 | 불소화합물코팅 리튬이차전지 양극 활물질 및 그 제조방법 |
| KR101338705B1 (ko) | 2007-01-29 | 2013-12-06 | 유미코르 | 아일랜드-커버형 리튬 코발타이트 산화물 |
| KR101403828B1 (ko) | 2007-03-05 | 2014-06-03 | 도다 고교 가부시끼가이샤 | 비수전해질 이차 전지용 Li-Ni 복합 산화물 입자 분말 및 그의 제조 방법 및 비수전해질 이차 전지 |
| JP2008289273A (ja) * | 2007-05-17 | 2008-11-27 | Toyota Motor Corp | 給電システムおよび車両 |
| JP4518125B2 (ja) | 2007-09-27 | 2010-08-04 | トヨタ自動車株式会社 | 正極活物質およびリチウム二次電池 |
| WO2010029745A1 (ja) | 2008-09-10 | 2010-03-18 | 戸田工業株式会社 | 非水電解質二次電池用Li-Ni複合酸化物粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池 |
| JP4873000B2 (ja) | 2008-12-05 | 2012-02-08 | ソニー株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質および非水電解質二次電池 |
| JP2010177042A (ja) | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非水電解質電池用正極とその製造方法および非水電解質電池 |
| BR112012010448A2 (pt) | 2009-11-05 | 2016-03-08 | Umicore Nv | pó de óxido de metal de transição de lítio para uso em uma bateria recarregável, processo para cobrir o mesmo, e, uso de um pó de óxido de metal de transição de lítio |
| CN102088084A (zh) | 2009-12-03 | 2011-06-08 | 剩沅科技股份有限公司 | 一种锂电池复合电极活性材料及其制备方法 |
| JP2012113823A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-14 | Nippon Chem Ind Co Ltd | リチウム二次電池用正極活物質、その製造方法及びリチウム二次電池 |
| JP5423725B2 (ja) * | 2011-05-17 | 2014-02-19 | トヨタ自動車株式会社 | 正極活物質粒子及びその製造方法 |
| JP2013026038A (ja) | 2011-07-21 | 2013-02-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非水電解質二次電池とその製造方法 |
| JP5861444B2 (ja) | 2011-12-20 | 2016-02-16 | ソニー株式会社 | 二次電池用活物質、二次電池および電子機器 |
| JP2013218787A (ja) | 2012-04-04 | 2013-10-24 | Sony Corp | 正極活物質、正極、二次電池、電池パック、電動車両、電力貯蔵システム、電動工具および電子機器 |
| KR101473968B1 (ko) * | 2012-08-14 | 2014-12-18 | 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 | 리튬 이차 전지용 음극 활물질, 리튬 이차 전지용 음극 활물질의 제조 방법 및 이를 포함하는 리튬 이차 전지 |
| CN103943822B (zh) | 2014-05-13 | 2017-03-29 | 南通瑞翔新材料有限公司 | 一种锂离子二次电池用镍基正极活性材料及其制备方法 |
-
2014
- 2014-07-31 JP JP2014157039A patent/JP2016033901A/ja active Pending
-
2015
- 2015-07-09 KR KR1020177000993A patent/KR102300465B1/ko active Active
- 2015-07-09 WO PCT/JP2015/003468 patent/WO2016017079A1/ja not_active Ceased
- 2015-07-09 US US15/325,902 patent/US10665856B2/en active Active
- 2015-07-09 CN CN201580041212.7A patent/CN106663794B/zh active Active
- 2015-07-09 KR KR1020207025134A patent/KR20200105550A/ko not_active Ceased
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018006336A (ja) * | 2016-06-22 | 2018-01-11 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電池、及び電池の作製方法 |
| KR20180003983A (ko) * | 2016-07-01 | 2018-01-10 | 썬전 쩐화 이-켐 컴퍼니 리미티드 | 리튬 이온 이차 전지용 리튬 코발트 옥사이드의 캐소드 재료 및 이의 제조 방법 및 적용 |
| JP2018045965A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | 株式会社東芝 | 非水電解質電池、電池パック及び車両 |
| JP2018116903A (ja) * | 2017-01-20 | 2018-07-26 | Tdk株式会社 | 正極活物質、これを用いた正極及びリチウムイオン二次電池 |
| JPWO2018225450A1 (ja) * | 2017-06-09 | 2020-04-09 | 株式会社村田製作所 | 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム |
| WO2018225450A1 (ja) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | 株式会社村田製作所 | 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム |
| JP7041802B2 (ja) | 2017-10-26 | 2022-03-25 | エルジー エナジー ソリューション リミテッド | リチウム欠乏遷移金属酸化物を含むコーティング層が形成されたリチウム過剰のリチウムマンガン系酸化物を含む正極活物質およびこれを含むリチウム二次電池用正極 |
| US11258054B2 (en) | 2017-10-26 | 2022-02-22 | Lg Energy Solution, Ltd. | Positive electrode active material comprising lithium-rich lithium manganese-based oxide in which coating layer including lithium-deficient transition metal oxide is formed, and positive electrode for lithium secondary battery comprising the same |
| JP2020510973A (ja) * | 2017-10-26 | 2020-04-09 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウム欠乏遷移金属酸化物を含むコーティング層が形成されたリチウム過剰のリチウムマンガン系酸化物を含む正極活物質およびこれを含むリチウム二次電池用正極 |
| JP2021509522A (ja) * | 2017-12-29 | 2021-03-25 | セイケム インコーポレイテッド | オニウム金属酸化フッ化物前駆体を介した、Liイオンバッテリ用カソードセラミック粒子上のLimMOxFyシェル形成 |
| JP7204757B2 (ja) | 2017-12-29 | 2023-01-16 | セイケム インコーポレイテッド | オニウム金属酸化フッ化物前駆体を介した、Liイオンバッテリ用カソードセラミック粒子上のLimMOxFyシェル形成 |
| JPWO2019189679A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2021-04-01 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水系電解質二次電池用正極活物質 |
| WO2019189679A1 (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-03 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水系電解質二次電池用正極活物質 |
| US11811052B2 (en) | 2018-03-29 | 2023-11-07 | Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. | Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery |
| JP7276323B2 (ja) | 2018-03-29 | 2023-05-18 | 住友金属鉱山株式会社 | 非水系電解質二次電池用正極活物質 |
| JP2022554075A (ja) * | 2020-06-01 | 2022-12-28 | 蜂巣能源科技股▲ふん▼有限公司 | リチウムイオン電池に用いられる正極材料及びその製造方法並びにリチウムイオン電池 |
| JP7352019B2 (ja) | 2020-06-01 | 2023-09-27 | 蜂巣能源科技股▲ふん▼有限公司 | リチウムイオン電池に用いられる正極材料及びその製造方法 |
| JP2022035302A (ja) * | 2020-08-20 | 2022-03-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 二次電池およびその作製方法、および車両 |
| WO2022106954A1 (ja) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 二次電池、蓄電システム、車両、および正極の作製方法 |
| JPWO2022106954A1 (ja) * | 2020-11-17 | 2022-05-27 | ||
| JP7809648B2 (ja) | 2020-11-17 | 2026-02-02 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 二次電池、蓄電システム、車両、および正極の作製方法 |
| JPWO2022113686A1 (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | ||
| WO2022113686A1 (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質及び非水電解質二次電池 |
| JP2025521941A (ja) * | 2022-09-27 | 2025-07-10 | エルジー・ケム・リミテッド | 正極活物質の品質評価方法、正極活物質および正極の製造方法 |
| JP2025076277A (ja) * | 2023-10-31 | 2025-05-15 | 有研(広東)新材料技術研究院 | 全固体電池被覆型ハロゲン化物正極複合材料及びその製造方法並びに応用 |
| JP7714091B2 (ja) | 2023-10-31 | 2025-07-28 | 有研(広東)新材料技術研究院 | 全固体電池被覆型ハロゲン化物正極複合材料及びその製造方法並びに応用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20170187035A1 (en) | 2017-06-29 |
| WO2016017079A1 (ja) | 2016-02-04 |
| KR20200105550A (ko) | 2020-09-07 |
| CN106663794A (zh) | 2017-05-10 |
| CN106663794B (zh) | 2019-10-01 |
| US10665856B2 (en) | 2020-05-26 |
| KR102300465B1 (ko) | 2021-09-08 |
| KR20170039648A (ko) | 2017-04-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102300465B1 (ko) | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 | |
| KR102334085B1 (ko) | 정극 활물질, 정극, 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 | |
| JP6414214B2 (ja) | 正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム | |
| WO2015079624A1 (ja) | 電極および電池 | |
| WO2017104117A1 (ja) | 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム | |
| US10629904B2 (en) | Positive electrode active material, positive electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system | |
| JP2013222502A (ja) | 正極活物質およびその製造方法、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置ならびに電力システム | |
| WO2018012528A1 (ja) | 電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム | |
| KR102160332B1 (ko) | 전지, 전지 팩, 전자 기기, 전동 차량, 축전 장치 및 전력 시스템 | |
| CN108352460A (zh) | 电池、电池组、电子设备、电动车辆、蓄电装置及电力系统 | |
| JP2013222503A (ja) | 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム | |
| JP2016152213A (ja) | 負極活物質粒子およびその製造方法、負極、電池、ならびに導電性粒子 | |
| WO2017002288A1 (ja) | 負極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム | |
| WO2018198967A1 (ja) | 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム | |
| WO2018135061A1 (ja) | 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム | |
| JP7251554B2 (ja) | 電池、電池パック、電子機器、電動車両および電力システム | |
| WO2018225450A1 (ja) | 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム | |
| JPWO2019017344A1 (ja) | 正極活物質、正極、電池、電池パック、電子機器、電動車両、蓄電装置および電力システム |