JPH1140153A - 電 池 - Google Patents
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- JPH1140153A JPH1140153A JP9193612A JP19361297A JPH1140153A JP H1140153 A JPH1140153 A JP H1140153A JP 9193612 A JP9193612 A JP 9193612A JP 19361297 A JP19361297 A JP 19361297A JP H1140153 A JPH1140153 A JP H1140153A
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- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】二次電池の放電時における過電圧の低下を防止
する。 【解決手段】Ｍｇ，Ｂ，Ｐ，Ｉｎから選ばれた少なくと
も１種であり、Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｌから選ばれた少なくと
も１種であり、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｍｏ，
Ｎｂ，Ｙ，Ｂｉから選ばれた少なくとも１種を表わされ
る複合酸化物であり、正極活物質の導電剤としてＬｃが
１５０Å以上の黒鉛と比表面積が５０ｍ2／ｇ 以上のカ
ーボンブラックとの混合物を使用する。
する。 【解決手段】Ｍｇ，Ｂ，Ｐ，Ｉｎから選ばれた少なくと
も１種であり、Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｌから選ばれた少なくと
も１種であり、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｍｏ，
Ｎｂ，Ｙ，Ｂｉから選ばれた少なくとも１種を表わされ
る複合酸化物であり、正極活物質の導電剤としてＬｃが
１５０Å以上の黒鉛と比表面積が５０ｍ2／ｇ 以上のカ
ーボンブラックとの混合物を使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は可逆的に複数回の充
放電が可能な電池に係り、特に非水電解液を用いた二次
電池に関する。
放電が可能な電池に係り、特に非水電解液を用いた二次
電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、二次電池はパソコンや携帯電話な
どの電源として、あるいは電気自動車や電力貯蔵用の電
源として、なくてはならない重要な構成要素の一つとな
っている。
どの電源として、あるいは電気自動車や電力貯蔵用の電
源として、なくてはならない重要な構成要素の一つとな
っている。
【０００３】携帯型コンピュータ（ペンコンピュータと
呼ばれるものも含む）や携帯情報端末（Ｐersonal Digi
tal Ａssistant、あるいはＰersonal Intelligent Comm
unicator、あるいはハンドヘルド・コミュニケータ）と
いった移動体通信（モービル・コンピューティング）が
必要とされる要求として、小型化，軽量化が挙げられ
る。
呼ばれるものも含む）や携帯情報端末（Ｐersonal Digi
tal Ａssistant、あるいはＰersonal Intelligent Comm
unicator、あるいはハンドヘルド・コミュニケータ）と
いった移動体通信（モービル・コンピューティング）が
必要とされる要求として、小型化，軽量化が挙げられ
る。
【０００４】しかし、液晶表示パネルのバックライトや
描画制御によって消費される電力が高いことや、二次電
池の容量が現状ではまだ不十分であることなどの点か
ら、システムのコンパクト化，軽量化が難しい状況にあ
る。
描画制御によって消費される電力が高いことや、二次電
池の容量が現状ではまだ不十分であることなどの点か
ら、システムのコンパクト化，軽量化が難しい状況にあ
る。
【０００５】さらに、地球環境問題の高まりとともに排
ガスや騒音を出さない電気自動車が関心を集めている。
しかし、現状の電池ではエネルギー密度，出力密度が低
いことから走行距離が短い，加速性が悪い，車内のスペ
ースが狭い，車体の安定性が悪いなどの問題点が生じて
いる。
ガスや騒音を出さない電気自動車が関心を集めている。
しかし、現状の電池ではエネルギー密度，出力密度が低
いことから走行距離が短い，加速性が悪い，車内のスペ
ースが狭い，車体の安定性が悪いなどの問題点が生じて
いる。
【０００６】二次電池の中でも特に非水電解液を用いた
リチウム二次電池は、電圧が高く、かつ軽量で、高いエ
ネルギー密度が期待されることから注目されている。こ
の二次電池の正極材料としては、ポリアニリン，ポリア
セン，ポリパラフェニレンなどの導電性高分子やＬｉx
ＣｏＯ2，ＬｉxＮｉＯ2，ＬｉxＭｎ2Ｏ4,ＬｉxＦｅ
Ｏ2，Ｖ2Ｏ5，Ｃｒ2Ｏ5，ＭｎＯ2などの遷移金属の酸化
物，ＴｉＳ2，ＭｏＳ2 などのカルコゲナイト化合物等
が代表的である。特に特開昭55−136131号公報で開示さ
れているＬｉxＣｏＯ2，ＬｉxＮｉＯ2等の二次電池正極
はＬｉ金属を負極として用いた場合４Ｖ以上の起電力を
有することから高エネルギー密度が期待できる。
リチウム二次電池は、電圧が高く、かつ軽量で、高いエ
ネルギー密度が期待されることから注目されている。こ
の二次電池の正極材料としては、ポリアニリン，ポリア
セン，ポリパラフェニレンなどの導電性高分子やＬｉx
ＣｏＯ2，ＬｉxＮｉＯ2，ＬｉxＭｎ2Ｏ4,ＬｉxＦｅ
Ｏ2，Ｖ2Ｏ5，Ｃｒ2Ｏ5，ＭｎＯ2などの遷移金属の酸化
物，ＴｉＳ2，ＭｏＳ2 などのカルコゲナイト化合物等
が代表的である。特に特開昭55−136131号公報で開示さ
れているＬｉxＣｏＯ2，ＬｉxＮｉＯ2等の二次電池正極
はＬｉ金属を負極として用いた場合４Ｖ以上の起電力を
有することから高エネルギー密度が期待できる。
【０００７】しかし、これらは現実には実際に利用しう
る容量がまだ低い、あるいは寿命が短いなどの他、充放
電時における過電圧，自己放電特性や高温特性などの点
でまだ充分な性能とは言えない。また、過充電時に正極
活物質が発熱分解し熱暴走を起こして、電池が発火，爆
発するなど、安全性の面でも問題があった。従来、正極
の高容量化，長寿命化を達成するため、さまざまな活物
質組成が提案されている。
る容量がまだ低い、あるいは寿命が短いなどの他、充放
電時における過電圧，自己放電特性や高温特性などの点
でまだ充分な性能とは言えない。また、過充電時に正極
活物質が発熱分解し熱暴走を起こして、電池が発火，爆
発するなど、安全性の面でも問題があった。従来、正極
の高容量化，長寿命化を達成するため、さまざまな活物
質組成が提案されている。
【０００８】例えば、サイクル特性を改善するものとし
ては、正極活物質に化学式LixMO2（ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｆ
ｅ，Ｍｎのうちから選択される１種又は２種以上の元素
を表す）で示されるリチウム含有複合酸化物を用いるこ
と（特開平2−306022 号公報）、あるいは化学式Ｌｉx
ＭyＧｅzＯp（ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎから選ばれる１種
以上の遷移金属元素、０.９≦ｘ≦１.３，０.８≦ｙ≦
２.０，０.０１≦ｚ≦０.２，２.０≦ｐ≦４.５）で示
される複合酸化物を用いること(特開平7−29603号公
報）が開示されている。
ては、正極活物質に化学式LixMO2（ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｆ
ｅ，Ｍｎのうちから選択される１種又は２種以上の元素
を表す）で示されるリチウム含有複合酸化物を用いるこ
と（特開平2−306022 号公報）、あるいは化学式Ｌｉx
ＭyＧｅzＯp（ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｍｎから選ばれる１種
以上の遷移金属元素、０.９≦ｘ≦１.３，０.８≦ｙ≦
２.０，０.０１≦ｚ≦０.２，２.０≦ｐ≦４.５）で示
される複合酸化物を用いること(特開平7−29603号公
報）が開示されている。
【０００９】また、サイクル特性，自己放電特性を改善
するものとしては、ＡxＭyＮzＯ2（Ａはアルカリ金属か
ら選ばれた少なくとも１種であり、Ｍは遷移金属であ
り、ＮはＡｌ，Ｉｎ，Ｓｎの群から選ばれた少なくとも
１種を表わし、０.０５≦ｘ≦１.１０，０.８５≦ｙ≦
１.００，０.００１≦ｚ≦０.１０)で示される複合酸化
物を使用することが（特開平7−176302号公報)、また、
容量，サイクル特性を改善するものとしては、ＬｉyＮ
ｉ(1-x)ＭｘＯ2(ＭはＣｕ，Ｚｎ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗの群
から選ばれる少なくとも１種の元素、０＜ｘ＜１，０.
９≦ｙ≦１.３）で示される複合酸化物を使用する（特
開平6−283174 号公報）ことなどが開示されている。
するものとしては、ＡxＭyＮzＯ2（Ａはアルカリ金属か
ら選ばれた少なくとも１種であり、Ｍは遷移金属であ
り、ＮはＡｌ，Ｉｎ，Ｓｎの群から選ばれた少なくとも
１種を表わし、０.０５≦ｘ≦１.１０，０.８５≦ｙ≦
１.００，０.００１≦ｚ≦０.１０)で示される複合酸化
物を使用することが（特開平7−176302号公報)、また、
容量，サイクル特性を改善するものとしては、ＬｉyＮ
ｉ(1-x)ＭｘＯ2(ＭはＣｕ，Ｚｎ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗの群
から選ばれる少なくとも１種の元素、０＜ｘ＜１，０.
９≦ｙ≦１.３）で示される複合酸化物を使用する（特
開平6−283174 号公報）ことなどが開示されている。
【００１０】また、サイクル特性を改善し、負荷特性を
高くするものとしては、化学式ＬｉxＭｇyＣｏzＮｉ
1-y-zＯa(０.９５≦ｘ≦１.０５，０.０２≦ｚ≦０.１
５ならば、０.００３＜ｙ＜０.０２，ｚ＜０.０２なら
ば、０.００３＜ｙ＜０.０５,ａ＝２）で示される複合
酸化物を用いること（特開平8−185863 号公報）などが
開示されている。
高くするものとしては、化学式ＬｉxＭｇyＣｏzＮｉ
1-y-zＯa(０.９５≦ｘ≦１.０５，０.０２≦ｚ≦０.１
５ならば、０.００３＜ｙ＜０.０２，ｚ＜０.０２なら
ば、０.００３＜ｙ＜０.０５,ａ＝２）で示される複合
酸化物を用いること（特開平8−185863 号公報）などが
開示されている。
【００１１】さらに、充放電時における過電圧を低下さ
せ、容量劣化を抑えるため、正極に添加する導電剤とし
て、一次粒径の平均が０.１μｍ 以下のカーボンブラッ
クと平均粒径が２０μｍ以下の黒鉛との混合材料を使用
する（特開平8−222206 号公報）ことなどが開示されて
いる。
せ、容量劣化を抑えるため、正極に添加する導電剤とし
て、一次粒径の平均が０.１μｍ 以下のカーボンブラッ
クと平均粒径が２０μｍ以下の黒鉛との混合材料を使用
する（特開平8−222206 号公報）ことなどが開示されて
いる。
【００１２】負極材料に関してはＬｉイオンをドープ，
脱ドープできる高結晶性黒鉛や非晶質炭素が主として使
用されている。
脱ドープできる高結晶性黒鉛や非晶質炭素が主として使
用されている。
【００１３】しかし、これらは現実には実際に利用しう
る容量がまだ低い、あるいは寿命が短い，負荷特性が低
いなどの他、急速充電や過充電時にＬｉが樹枝状に負極
表面に析出し、ショートを起こしたり、不可逆な容量が
大きくなったり、電池が発火，爆発するなどの問題があ
った。
る容量がまだ低い、あるいは寿命が短い，負荷特性が低
いなどの他、急速充電や過充電時にＬｉが樹枝状に負極
表面に析出し、ショートを起こしたり、不可逆な容量が
大きくなったり、電池が発火，爆発するなどの問題があ
った。
【００１４】従来、負極の高容量化，負荷特性の改善を
達成するため、例えば、芯を形成する高結晶性炭素粒子
の表面をVIII族の金属元素を含む膜で被覆し、その上に
さらに炭素を被覆させた複合体を用いる(特開平5− 299
073号公報)ことが提案されている。サイクル特性を改善
するものとしては、Ｈ／Ｃ＜０.１５，面間隔＞3.37
Å，Ｌｃ＜１５０Åの炭素物質とＬｉと合金化が可能な
金属との混合物を用いる（特開平2−121258 号公報）こ
とが提案されている。また、高容量化できるものとし
て、黒鉛に酸化銅を付着させたものを使用する（特開平
5−136099 号公報）ことなどが提案されている。
達成するため、例えば、芯を形成する高結晶性炭素粒子
の表面をVIII族の金属元素を含む膜で被覆し、その上に
さらに炭素を被覆させた複合体を用いる(特開平5− 299
073号公報)ことが提案されている。サイクル特性を改善
するものとしては、Ｈ／Ｃ＜０.１５，面間隔＞3.37
Å，Ｌｃ＜１５０Åの炭素物質とＬｉと合金化が可能な
金属との混合物を用いる（特開平2−121258 号公報）こ
とが提案されている。また、高容量化できるものとし
て、黒鉛に酸化銅を付着させたものを使用する（特開平
5−136099 号公報）ことなどが提案されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】正極活物質に化学式Ｌ
ｉxＭＯ2（ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｎのうちから選択
される１種又は２種以上の元素を表す）で示されるリチ
ウム含有複合酸化物を用いる場合、サイクル寿命は改善
される。しかし、容量の面では充分な特性とは言い難
い。また、電圧が低下するなどの欠点を有する。ＡxＭy
ＮzＯ2（Ａはアルカリ金属から選ばれた少なくとも１種
であり、Ｍは遷移金属であり、ＮはＡｌ，Ｉｎ，Ｓｎの
群から選ばれた少なくとも１種を表わし、０.０５≦ｘ
≦１.１０，０.８５≦ｙ≦１.００，０.００１≦ｚ≦
０.１０）で示される複合酸化物を使用する場合にも同
様にサイクル寿命は改善されるが、実際に充放電に利用
しうる容量は低下するため高容量化には至らない。正極
活物質に化学式ＬｉxＭyＧｅzＯp(ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｍ
ｎから選ばれる１種以上の遷移金属元素,０.９≦ｘ≦
１.３，０.８≦ｙ≦２.０，０.０１≦ｚ≦０.２，２.０
≦ｐ≦４.５）で示される複合酸化物を用いる場合、容
量，サイクル寿命の点では改善される。
ｉxＭＯ2（ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｍｎのうちから選択
される１種又は２種以上の元素を表す）で示されるリチ
ウム含有複合酸化物を用いる場合、サイクル寿命は改善
される。しかし、容量の面では充分な特性とは言い難
い。また、電圧が低下するなどの欠点を有する。ＡxＭy
ＮzＯ2（Ａはアルカリ金属から選ばれた少なくとも１種
であり、Ｍは遷移金属であり、ＮはＡｌ，Ｉｎ，Ｓｎの
群から選ばれた少なくとも１種を表わし、０.０５≦ｘ
≦１.１０，０.８５≦ｙ≦１.００，０.００１≦ｚ≦
０.１０）で示される複合酸化物を使用する場合にも同
様にサイクル寿命は改善されるが、実際に充放電に利用
しうる容量は低下するため高容量化には至らない。正極
活物質に化学式ＬｉxＭyＧｅzＯp(ＭはＣｏ，Ｎｉ，Ｍ
ｎから選ばれる１種以上の遷移金属元素,０.９≦ｘ≦
１.３，０.８≦ｙ≦２.０，０.０１≦ｚ≦０.２，２.０
≦ｐ≦４.５）で示される複合酸化物を用いる場合、容
量，サイクル寿命の点では改善される。
【００１６】しかし、過充電時の熱暴走反応を抑制する
ことはできない。LiyNi(1-x)MxO2（ＭはＣｕ，Ｚｎ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｗの群から選ばれる少なくとも１種の元素、
０＜ｘ＜１，０.９≦ｙ≦１.３）で示される複合酸化物
を使用する場合や化学式ＬｉxＭｇyＣｏzＮｉ1-y-zＯa
（０.９５≦ｘ≦１.０５，０.０２≦ｚ≦０.１５なら
ば、０.００３＜ｙ＜０.０２，ｚ＜０.０２ならば、０.
００３＜ｙ＜0.05，ａ＝２）で示される複合酸化物を用
いる場合にも同様である。
ことはできない。LiyNi(1-x)MxO2（ＭはＣｕ，Ｚｎ，Ｎ
ｂ，Ｍｏ，Ｗの群から選ばれる少なくとも１種の元素、
０＜ｘ＜１，０.９≦ｙ≦１.３）で示される複合酸化物
を使用する場合や化学式ＬｉxＭｇyＣｏzＮｉ1-y-zＯa
（０.９５≦ｘ≦１.０５，０.０２≦ｚ≦０.１５なら
ば、０.００３＜ｙ＜０.０２，ｚ＜０.０２ならば、０.
００３＜ｙ＜0.05，ａ＝２）で示される複合酸化物を用
いる場合にも同様である。
【００１７】正極に添加添加する導電剤として、一次粒
径の平均が０.１μｍ 以下のカーボンブラックと平均粒
径が２０μｍ以下の黒鉛との混合材料を使用することに
より、充放電時における過電圧を低下させ、サイクル劣
化を抑制できる。しかし粒径の制御だけでは、急速放電
特性、すなわちレート特性を改善することはできない。
このように、二次電池用正極材料の高容量化，長寿命
化，充放電時における過電圧の低下，レート特性の改善
に加えて、安全性の面で充分な改善方法はあまり見出さ
れていない。
径の平均が０.１μｍ 以下のカーボンブラックと平均粒
径が２０μｍ以下の黒鉛との混合材料を使用することに
より、充放電時における過電圧を低下させ、サイクル劣
化を抑制できる。しかし粒径の制御だけでは、急速放電
特性、すなわちレート特性を改善することはできない。
このように、二次電池用正極材料の高容量化，長寿命
化，充放電時における過電圧の低下，レート特性の改善
に加えて、安全性の面で充分な改善方法はあまり見出さ
れていない。
【００１８】また、負極活物質に芯を形成する高結晶性
炭素粒子の表面をVIII族の金属元素を含む膜で被覆し、
その上にさらに炭素を被覆させた複合体を用いる場合、
表面の炭素がリチウムのインターカレーションを助ける
ため容量が増大し、負荷特性も改善される。しかし、過
充電時のＬｉの樹枝状析出物の生成を抑制できないた
め、電池内で電解液や正極と反応して爆発を起こし、安
全性の面で問題が残る。Ｈ／Ｃ＜０.１５，面間隔＞３.
３７Å，Ｌｃ＜１５０Åの炭素物質とＬｉと合金化が可
能な金属との混合物を用いる場合、見かけ上サイクル寿
命が改善されるが、サイクルが長期化するとＬｉと合金
化する金属の膨張収縮が大きいために崩壊，脱落が起こ
り、充分なサイクル寿命は得られない。
炭素粒子の表面をVIII族の金属元素を含む膜で被覆し、
その上にさらに炭素を被覆させた複合体を用いる場合、
表面の炭素がリチウムのインターカレーションを助ける
ため容量が増大し、負荷特性も改善される。しかし、過
充電時のＬｉの樹枝状析出物の生成を抑制できないた
め、電池内で電解液や正極と反応して爆発を起こし、安
全性の面で問題が残る。Ｈ／Ｃ＜０.１５，面間隔＞３.
３７Å，Ｌｃ＜１５０Åの炭素物質とＬｉと合金化が可
能な金属との混合物を用いる場合、見かけ上サイクル寿
命が改善されるが、サイクルが長期化するとＬｉと合金
化する金属の膨張収縮が大きいために崩壊，脱落が起こ
り、充分なサイクル寿命は得られない。
【００１９】黒鉛に酸化銅を付着させたものを使用する
場合、高容量が得られるが、過充電時のＬｉの樹枝状析
出物の生成を抑制できない。
場合、高容量が得られるが、過充電時のＬｉの樹枝状析
出物の生成を抑制できない。
【００２０】このように、従来の正極と負極の組合せで
は、高容量化，長寿命化，充放電時における過電圧の低
下，レート特性の改善を達成でき、かつ、過充電時にお
いて爆発，発火のない安全性の高い電池は得られていな
い。
は、高容量化，長寿命化，充放電時における過電圧の低
下，レート特性の改善を達成でき、かつ、過充電時にお
いて爆発，発火のない安全性の高い電池は得られていな
い。
【００２１】本発明は二次電池用材料のこれらの電池特
性の改善を図ることを目的とする。
性の改善を図ることを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明の電池は、負極活
物質の少なくとも一種はアルカリ金属と化合物を形成す
る元素とアルカリ金属と化合物を形成しない元素とを含
む炭素材料であり、かつ、前記正極活物質の少なくとも
一種は、一般式ＡwＰvＮｉxＭyＮzＯ2（但しＡはアルカ
リ金属から選ばれた少なくとも１種であり、ＰはＭｇ，
Ｂ，Ｐ，Ｉｎから選ばれた少なくとも１種であり、Ｍは
Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｌから選ばれた少なくとも１種であり、
ＮはＳｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｙ，
Ｂｉから選ばれた少なくとも１種を表わし、ｗ，ｖ，
ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ０.０５≦ｗ≦１.２，０.０００
１≦ｖ≦０.２，０.５≦ｘ≦０.９５,０.００５≦ｙ≦
０.５，０≦ｚ≦０.２の数を表わす)で示される複合酸
化物であり、前記正極活物質の導電剤としてＬｃが１５
０Å以上の黒鉛と比表面積が５０ｍ2／ｇ 以上のカーボ
ンブラックとの混合物を使用することを特徴とする。
物質の少なくとも一種はアルカリ金属と化合物を形成す
る元素とアルカリ金属と化合物を形成しない元素とを含
む炭素材料であり、かつ、前記正極活物質の少なくとも
一種は、一般式ＡwＰvＮｉxＭyＮzＯ2（但しＡはアルカ
リ金属から選ばれた少なくとも１種であり、ＰはＭｇ，
Ｂ，Ｐ，Ｉｎから選ばれた少なくとも１種であり、Ｍは
Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｌから選ばれた少なくとも１種であり、
ＮはＳｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｙ，
Ｂｉから選ばれた少なくとも１種を表わし、ｗ，ｖ，
ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ０.０５≦ｗ≦１.２，０.０００
１≦ｖ≦０.２，０.５≦ｘ≦０.９５,０.００５≦ｙ≦
０.５，０≦ｚ≦０.２の数を表わす)で示される複合酸
化物であり、前記正極活物質の導電剤としてＬｃが１５
０Å以上の黒鉛と比表面積が５０ｍ2／ｇ 以上のカーボ
ンブラックとの混合物を使用することを特徴とする。
【００２３】本発明の新規な電池における正極活物質は
一般式ＡwＰvＮｉxＭyＮzＯ2で示されるものであって、
Ａはアルカリ金属から選ばれた少なくとも一種、例えば
Ｌｉ，Ｎａ，Ｋであり、中でもＬｉが好ましい。ｗの値
は充電状態，放電状態により変動し、その範囲は０.０
５≦ｗ≦１.２である。即ち充電によりＡイオンのディ
インターカレーションが起こりｗの値は小さくなり、放
電によりＡイオンのインターカレーションが起こりｗの
値は大きくなる。
一般式ＡwＰvＮｉxＭyＮzＯ2で示されるものであって、
Ａはアルカリ金属から選ばれた少なくとも一種、例えば
Ｌｉ，Ｎａ，Ｋであり、中でもＬｉが好ましい。ｗの値
は充電状態，放電状態により変動し、その範囲は０.０
５≦ｗ≦１.２である。即ち充電によりＡイオンのディ
インターカレーションが起こりｗの値は小さくなり、放
電によりＡイオンのインターカレーションが起こりｗの
値は大きくなる。
【００２４】また、ＰはＭｇ，Ｂ，Ｐ，Ｉｎから選ばれ
た少なくとも１種であって、好ましくは、Ｍｇであり、
さらに好ましくはＭｇとＰの組合せである。Ｎの量を表
わすｖの値は充電，放電により変動しないが、０.００
０１≦ｖ≦０.０２の範囲である。ｖの値が０.０００１
未満の場合、Ｎの効果が充分発揮されず、高容量を得
るための深い充電，深い放電におけるサイクル性が悪
く、容量も低下し、好ましくない。また、ｖの値が０.
２ を越える場合には容量が低下して好ましくない。Ｍ
ｇとＰの組合せにおけるＭｇ／Ｐの原子比は、０.１ 以
上，１２以下が望ましい。
た少なくとも１種であって、好ましくは、Ｍｇであり、
さらに好ましくはＭｇとＰの組合せである。Ｎの量を表
わすｖの値は充電，放電により変動しないが、０.００
０１≦ｖ≦０.０２の範囲である。ｖの値が０.０００１
未満の場合、Ｎの効果が充分発揮されず、高容量を得
るための深い充電，深い放電におけるサイクル性が悪
く、容量も低下し、好ましくない。また、ｖの値が０.
２ を越える場合には容量が低下して好ましくない。Ｍ
ｇとＰの組合せにおけるＭｇ／Ｐの原子比は、０.１ 以
上，１２以下が望ましい。
【００２５】また、Ｎｉ量を表わすｘの値は０.５≦ｘ
≦０.９５の範囲である。ｘの値が０.５未満の場合、容
量は著しく低下し、好ましくない。また、ｘの値が０.
９５を越える場合には深い充電，深い放電におけるサイ
クル性が悪く、好ましくない。
≦０.９５の範囲である。ｘの値が０.５未満の場合、容
量は著しく低下し、好ましくない。また、ｘの値が０.
９５を越える場合には深い充電，深い放電におけるサイ
クル性が悪く、好ましくない。
【００２６】ＭはＭｎ，Ｃｏ，Ａｌから選ばれた少なく
とも１種であり、ｙの値は充電状態，放電状態により変
動せず、その範囲は０.００５≦ｙ≦０.５である。ｙの
値が０.００５ 未満の場合、Ｍの効果が充分発揮され
ず、深い充電，深い放電におけるサイクル性が悪く好ま
しくない。また、ｙの値が０.５ を越える場合には容量
が低下し、さらに電圧が低下するため好ましくない。
とも１種であり、ｙの値は充電状態，放電状態により変
動せず、その範囲は０.００５≦ｙ≦０.５である。ｙの
値が０.００５ 未満の場合、Ｍの効果が充分発揮され
ず、深い充電，深い放電におけるサイクル性が悪く好ま
しくない。また、ｙの値が０.５ を越える場合には容量
が低下し、さらに電圧が低下するため好ましくない。
【００２７】ＮはＳｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｍ
ｏ，Ｎｂ，Ｙ，Ｂｉから選ばれた少なくとも１種であ
り、ｙの値は充電状態，放電状態により変動せず、その
範囲は０≦ｙ≦０.２である。ｙの値が０.２を越える場
合には容量が低下し、さらに電圧が低下するため好まし
くない。
ｏ，Ｎｂ，Ｙ，Ｂｉから選ばれた少なくとも１種であ
り、ｙの値は充電状態，放電状態により変動せず、その
範囲は０≦ｙ≦０.２である。ｙの値が０.２を越える場
合には容量が低下し、さらに電圧が低下するため好まし
くない。
【００２８】本発明の新規な電池における正極活物質の
導電剤としてはＬｃが１５０Å以上の黒鉛と比表面積が
５０ｍ2／ｇ 以上のカーボンブラックとの混合物を使用
することを特徴とする。黒鉛のみ、あるいはカーボンブ
ラックのみの添加では、電極の内部抵抗が高く良好な電
池特性が得られない。Ｌｃが１５０Å未満の黒鉛を使用
した場合、電子伝導性が低く良好な電池特性が得られな
い。また、比表面積が50ｍ2／ｇ 未満のカーボンブラッ
クを使用した場合も、電極の内部抵抗が高くなるため、
良好な電池特性が得られない。
導電剤としてはＬｃが１５０Å以上の黒鉛と比表面積が
５０ｍ2／ｇ 以上のカーボンブラックとの混合物を使用
することを特徴とする。黒鉛のみ、あるいはカーボンブ
ラックのみの添加では、電極の内部抵抗が高く良好な電
池特性が得られない。Ｌｃが１５０Å未満の黒鉛を使用
した場合、電子伝導性が低く良好な電池特性が得られな
い。また、比表面積が50ｍ2／ｇ 未満のカーボンブラッ
クを使用した場合も、電極の内部抵抗が高くなるため、
良好な電池特性が得られない。
【００２９】本発明の新規な電池における負極活物質の
少なくとも一種はアルカリ金属と化合物を形成する元素
とアルカリ金属と化合物を形成しない元素とを含む炭素
材料であり、アルカリ金属と化合物を形成する元素とし
て、鉛，錫，アルミニウム，珪素，インジウム，ガリウ
ム，銀，ほう素，マグネシウムからなる群より選ばれた
少なくとも一つ以上の元素を含み、好ましくは、鉛，
錫，アルミニウム，珪素，銀，ほう素であり、さらに好
ましくは、錫，アルミニウム，珪素，銀であり、最も好
ましくは、錫，銀である。アルカル金属と化合物を形成
しない元素としては、鉄，銅，コバルト，ニッケル，リ
ン，硫黄，セレンからなる群より選ばれた少なくとも一
つ以上の元素を含み、好ましくは、鉄，銅，コバルト，
リン，硫黄であり、さらに好ましくは、鉄，銅，リン，
硫黄であり、最も好ましくは鉄，銅である。
少なくとも一種はアルカリ金属と化合物を形成する元素
とアルカリ金属と化合物を形成しない元素とを含む炭素
材料であり、アルカリ金属と化合物を形成する元素とし
て、鉛，錫，アルミニウム，珪素，インジウム，ガリウ
ム，銀，ほう素，マグネシウムからなる群より選ばれた
少なくとも一つ以上の元素を含み、好ましくは、鉛，
錫，アルミニウム，珪素，銀，ほう素であり、さらに好
ましくは、錫，アルミニウム，珪素，銀であり、最も好
ましくは、錫，銀である。アルカル金属と化合物を形成
しない元素としては、鉄，銅，コバルト，ニッケル，リ
ン，硫黄，セレンからなる群より選ばれた少なくとも一
つ以上の元素を含み、好ましくは、鉄，銅，コバルト，
リン，硫黄であり、さらに好ましくは、鉄，銅，リン，
硫黄であり、最も好ましくは鉄，銅である。
【００３０】アルカル金属と化合物を形成する元素とア
ルカリ金属と化合物を形成しない元素とは、単体，金属
間化合物，酸化物のうちの少なくとも一つもしくはこれ
らの複数個の組合せで前記炭素材料上に存在することを
特徴とする。例えば、アルカリ金属と化合物を形成する
元素として錫を含む場合、錫単体でも、錫を含む酸化物
でもよく、錫を含む金属間化合物でもよい。錫の場合、
好ましくは錫を含む酸化物であり、特に非晶質が望まし
い。銀の場合、好ましくは銀単体もしくは銀を含む金属
間化合物がよい。
ルカリ金属と化合物を形成しない元素とは、単体，金属
間化合物，酸化物のうちの少なくとも一つもしくはこれ
らの複数個の組合せで前記炭素材料上に存在することを
特徴とする。例えば、アルカリ金属と化合物を形成する
元素として錫を含む場合、錫単体でも、錫を含む酸化物
でもよく、錫を含む金属間化合物でもよい。錫の場合、
好ましくは錫を含む酸化物であり、特に非晶質が望まし
い。銀の場合、好ましくは銀単体もしくは銀を含む金属
間化合物がよい。
【００３１】また、アルカリ金属と化合物を形成しない
元素として銅を含む場合、銅単体でも、銅を含む酸化物
でもよく、銅を含む金属間化合物でもよい。銅の場合、
好ましくは、銅単体もしくは銅を含む金属間化合物がよ
く、特に銀と銅の金属間化合物が望ましい。また、リン
や硫黄の場合、リンや硫黄単体でも、リンや硫黄を含む
酸化物でも、リン酸塩，硫酸塩でも、リンや硫黄を含む
金属間化合物でもよい。
元素として銅を含む場合、銅単体でも、銅を含む酸化物
でもよく、銅を含む金属間化合物でもよい。銅の場合、
好ましくは、銅単体もしくは銅を含む金属間化合物がよ
く、特に銀と銅の金属間化合物が望ましい。また、リン
や硫黄の場合、リンや硫黄単体でも、リンや硫黄を含む
酸化物でも、リン酸塩，硫酸塩でも、リンや硫黄を含む
金属間化合物でもよい。
【００３２】アルカリ金属と化合物を形成する元素とア
ルカリ金属と化合物を形成しない元素とは、無電解メッ
キプロセス、あるいは電解メッキプロセス、あるいはド
ライプロセスにより、粒径が１０００Å以下の粒子状に
して炭素材料に担持させることにより、上記元素の効果
が十分に発揮される。粒径が１０００Åよりも大きい場
合、アルカリ金属と化合物を形成する元素がアルカリ金
属を挿入，放出する際の体積変化が大きいために崩壊，
脱落してサイクル寿命が短い。
ルカリ金属と化合物を形成しない元素とは、無電解メッ
キプロセス、あるいは電解メッキプロセス、あるいはド
ライプロセスにより、粒径が１０００Å以下の粒子状に
して炭素材料に担持させることにより、上記元素の効果
が十分に発揮される。粒径が１０００Åよりも大きい場
合、アルカリ金属と化合物を形成する元素がアルカリ金
属を挿入，放出する際の体積変化が大きいために崩壊，
脱落してサイクル寿命が短い。
【００３３】負極活物質としては、グラフアイト，熱分
解グラフアイト，炭素繊維，気相成長炭素質材料，ピッ
チ系炭素質材料，コークス系炭素質材料，フエノール系
炭素質材料，レーヨン系炭素質材料，ポリアクリロニト
リル系炭素質材料，グラッシーカーボン，カーボンブラ
ック，フルフリルアルコール系炭素質材料，ポリパラフ
エニレン等導電性材料からなる群より選ばれた低結晶性
炭素，高結晶性炭素のうちの少なくとも一つあるいはこ
れらを複数個組合せた炭素材料を含むことにより、本発
明の電池は良好な特性を示す。
解グラフアイト，炭素繊維，気相成長炭素質材料，ピッ
チ系炭素質材料，コークス系炭素質材料，フエノール系
炭素質材料，レーヨン系炭素質材料，ポリアクリロニト
リル系炭素質材料，グラッシーカーボン，カーボンブラ
ック，フルフリルアルコール系炭素質材料，ポリパラフ
エニレン等導電性材料からなる群より選ばれた低結晶性
炭素，高結晶性炭素のうちの少なくとも一つあるいはこ
れらを複数個組合せた炭素材料を含むことにより、本発
明の電池は良好な特性を示す。
【００３４】電解液としては、例えばプロピレンカーボ
ネート，プロピレンカーボネート誘導体，エチレンカー
ボネート，ブチレンカーボネート，ビニレンカーボネー
ト，ガンマーブチルラクトン，ジメチルカーボネート，
ジエチルカーボネート，メチルエチルカーボネート、
１，２−ジメトキシエタン、２−メチルテトラヒドロフ
ラン，ジメチルスルフォキシド、１，３−ジオキソラ
ン，ホルムアミド，ジメチルホルムアミド，ジオキソラ
ン，アセトニトリル，ニトロメタン，ギサンメチル，酢
酸メチル，プロピオン酸メチル，プロピオン酸エチル，
リン酸トリエステル，トリメトキシメタン，ジオキソラ
ン誘導体，ジエチルエーテル、１，３−プロパンサルト
ン，スルホラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン，
テトラヒドロフラン，テトラヒドロフラン誘導体，ジオ
キソラン、１，２−ジエトキシエタン、また、これらの
ハロゲン化物などからなる群より選ばれた少なくとも一
つ以上の非水溶媒とリチウム塩、例えばＬｉＣｌＯ4，
ＬｉＢＦ4，ＬｉＰＦ6,LiCF3SO3,ＬｉＣＦ3ＣＯ2，Ｌｉ
ＡｓＦ6，ＬｉＳｂＦ6，ＬｉＢ10Ｃｌ10，ＬｉＡｌＣｌ
４，ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，低級脂肪族カルボン
酸リチウム，クロロボランリチウム，四フェニルホウ酸
リチウムなどからなる群より選ばれた少なくとも一つ以
上の塩との混合溶液、また、これらの混合溶液とポリマ
ー、例えばポリアクリロニトリル，ポリエチレンオキサ
イド，ポリフッ化ビニリデン，ポリメタクリル酸メチ
ル，ヘキサフロロプロピレンからなる群より選ばれた少
なくとも一つ以上とを混合したゲル状電解液を用いるこ
とにより、本発明の電池は良好な特性を示す。
ネート，プロピレンカーボネート誘導体，エチレンカー
ボネート，ブチレンカーボネート，ビニレンカーボネー
ト，ガンマーブチルラクトン，ジメチルカーボネート，
ジエチルカーボネート，メチルエチルカーボネート、
１，２−ジメトキシエタン、２−メチルテトラヒドロフ
ラン，ジメチルスルフォキシド、１，３−ジオキソラ
ン，ホルムアミド，ジメチルホルムアミド，ジオキソラ
ン，アセトニトリル，ニトロメタン，ギサンメチル，酢
酸メチル，プロピオン酸メチル，プロピオン酸エチル，
リン酸トリエステル，トリメトキシメタン，ジオキソラ
ン誘導体，ジエチルエーテル、１，３−プロパンサルト
ン，スルホラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン，
テトラヒドロフラン，テトラヒドロフラン誘導体，ジオ
キソラン、１，２−ジエトキシエタン、また、これらの
ハロゲン化物などからなる群より選ばれた少なくとも一
つ以上の非水溶媒とリチウム塩、例えばＬｉＣｌＯ4，
ＬｉＢＦ4，ＬｉＰＦ6,LiCF3SO3,ＬｉＣＦ3ＣＯ2，Ｌｉ
ＡｓＦ6，ＬｉＳｂＦ6，ＬｉＢ10Ｃｌ10，ＬｉＡｌＣｌ
４，ＬｉＣｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，低級脂肪族カルボン
酸リチウム，クロロボランリチウム，四フェニルホウ酸
リチウムなどからなる群より選ばれた少なくとも一つ以
上の塩との混合溶液、また、これらの混合溶液とポリマ
ー、例えばポリアクリロニトリル，ポリエチレンオキサ
イド，ポリフッ化ビニリデン，ポリメタクリル酸メチ
ル，ヘキサフロロプロピレンからなる群より選ばれた少
なくとも一つ以上とを混合したゲル状電解液を用いるこ
とにより、本発明の電池は良好な特性を示す。
【００３５】本発明の可逆的に充放電が可能な電池の用
途は、特に限定されないが、例えばノートパソコン，ペ
ン入力パソコン，ポケットパソコン，ノート型ワープ
ロ，ポケットワープロ，電子ブックプレーヤー，携帯電
話，コードレスフォン子機，ページャー，ハンディータ
ーミナル，携帯コピー，電子手帳，電卓，液晶テレビ，
電気シェーバー，電動工具，電子翻訳機，自動車電話，
トランシーバー，音声入力機器，メモリーカード，バッ
クアップ電源，テープレコーダー，ラジオ，ヘッドホン
ステレオ，携帯プリンター，ハンディークリーナー，ポ
ータブルＣＤ，ビデオムービー，ナビゲーションシステ
ムなどの機器用の電源や、冷蔵庫，エアコン，テレビ，
ステレオ，温水器，オーブン電子レンジ，食器洗い器，
洗濯機，乾燥器，ゲーム機器，照明機器，玩具，ロード
コンディショナー，医療機器，自動車，電気自動車，ゴ
ルフカート，電動カート，電力貯蔵システムなどの電源
として使用することができる。また，民生用の他，軍需
用，宇宙用としても用いることができる。
途は、特に限定されないが、例えばノートパソコン，ペ
ン入力パソコン，ポケットパソコン，ノート型ワープ
ロ，ポケットワープロ，電子ブックプレーヤー，携帯電
話，コードレスフォン子機，ページャー，ハンディータ
ーミナル，携帯コピー，電子手帳，電卓，液晶テレビ，
電気シェーバー，電動工具，電子翻訳機，自動車電話，
トランシーバー，音声入力機器，メモリーカード，バッ
クアップ電源，テープレコーダー，ラジオ，ヘッドホン
ステレオ，携帯プリンター，ハンディークリーナー，ポ
ータブルＣＤ，ビデオムービー，ナビゲーションシステ
ムなどの機器用の電源や、冷蔵庫，エアコン，テレビ，
ステレオ，温水器，オーブン電子レンジ，食器洗い器，
洗濯機，乾燥器，ゲーム機器，照明機器，玩具，ロード
コンディショナー，医療機器，自動車，電気自動車，ゴ
ルフカート，電動カート，電力貯蔵システムなどの電源
として使用することができる。また，民生用の他，軍需
用，宇宙用としても用いることができる。
【００３６】即ち、負極活物質の少なくとも一種に、ア
ルカリ金属と化合物を形成する元素とアルカリ金属と化
合物を形成しない元素とを含む炭素材料を用い、かつ、
正極活物質の少なくとも一種に、一般式ＡｗＰvＮｉxＭ
yＮzＯ2（但しＡはアルカリ金属から選ばれた少なくと
も１種であり、ＰはＭｇ，Ｂ，Ｐ，Ｉｎから選ばれた少
なくとも１種であり、ＭはＭｎ，Ｃｏ，Ａｌから選ばれ
た少なくとも１種であり、ＮはＳｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｃ
ｕ，Ｓｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｙ，Ｂｉから選ばれた少なくと
も１種を表わし、ｗ，ｖ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ０.０
５≦ｗ≦１.２，０.０００１≦ｖ≦０.２，０.５≦ｘ≦
０.９５，０.００５≦ｙ≦０.５，０≦ｚ≦０.２ の数
を表わす）で示される複合酸化物を使用することによ
り、高容量化，長寿命化，充放電時における過電圧の低
下を達成でき、かつ、過充電時において爆発，発火のな
い安全性の高い電池が得られる。
ルカリ金属と化合物を形成する元素とアルカリ金属と化
合物を形成しない元素とを含む炭素材料を用い、かつ、
正極活物質の少なくとも一種に、一般式ＡｗＰvＮｉxＭ
yＮzＯ2（但しＡはアルカリ金属から選ばれた少なくと
も１種であり、ＰはＭｇ，Ｂ，Ｐ，Ｉｎから選ばれた少
なくとも１種であり、ＭはＭｎ，Ｃｏ，Ａｌから選ばれ
た少なくとも１種であり、ＮはＳｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｃ
ｕ，Ｓｎ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｙ，Ｂｉから選ばれた少なくと
も１種を表わし、ｗ，ｖ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ０.０
５≦ｗ≦１.２，０.０００１≦ｖ≦０.２，０.５≦ｘ≦
０.９５，０.００５≦ｙ≦０.５，０≦ｚ≦０.２ の数
を表わす）で示される複合酸化物を使用することによ
り、高容量化，長寿命化，充放電時における過電圧の低
下を達成でき、かつ、過充電時において爆発，発火のな
い安全性の高い電池が得られる。
【００３７】また、正極活物質の導電剤としてＬｃが１
５０Å以上の黒鉛と比表面積が５０ｍ2／ｇ 以上のカー
ボンブラックとの混合物を使用することにより、急速充
電特性が大幅に改善され、特に、低温でのレート特性に
優れた電池が得られる。本発明の電極及びこれを用いた
電池を種々のシステムに使用することにより、システム
のコンパクト化及び軽量化が図れる。加えて、低温での
ハイレートの放電が必要なシステムへの適用が可能とな
る。
５０Å以上の黒鉛と比表面積が５０ｍ2／ｇ 以上のカー
ボンブラックとの混合物を使用することにより、急速充
電特性が大幅に改善され、特に、低温でのレート特性に
優れた電池が得られる。本発明の電極及びこれを用いた
電池を種々のシステムに使用することにより、システム
のコンパクト化及び軽量化が図れる。加えて、低温での
ハイレートの放電が必要なシステムへの適用が可能とな
る。
【００３８】具体的に本発明の正極活物質の作用を述べ
る。
る。
【００３９】Ｍｎ，Ｃｏ，ＡｌはＮｉに比べて酸化し難
いため、これらのピラ−効果により長寿命化が図れる。
ピラー効果とは、特定の元素に関し、それ自身が充放電
において酸化還元反応に関与しない、即ち、変化を伴わ
ないことから、結晶内でピン止めとなって結晶構造のス
トレスを抑制する効果のことを言う。Ｍｇ，Ｍｏ，Ｃ
ｕ，Ａｌ，Ｃａ，Ｓｉは正極活物質の電気伝導性を高め
る作用があるため、充放電時における過電圧を低下させ
ることができる。
いため、これらのピラ−効果により長寿命化が図れる。
ピラー効果とは、特定の元素に関し、それ自身が充放電
において酸化還元反応に関与しない、即ち、変化を伴わ
ないことから、結晶内でピン止めとなって結晶構造のス
トレスを抑制する効果のことを言う。Ｍｇ，Ｍｏ，Ｃ
ｕ，Ａｌ，Ｃａ，Ｓｉは正極活物質の電気伝導性を高め
る作用があるため、充放電時における過電圧を低下させ
ることができる。
【００４０】また、Ｂ，Ｐ，Ｓｉはイオン半径が小さい
ため、これらの置換により正極活物質の格子体積を収縮
させ、充電時の格子体積の膨張による崩壊を抑制して寿
命を延長させるこことができる。Ｂ，Ｐは格子間位置に
存在するためＢ，Ｐの置換による容量の低下がなく、高
容量を維持できる。Ｓｉ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｂ
ｉによる置換は結晶中で欠陥を生じやすいため、高容量
化を図れるほか、レート特性の改善にも効果がある。Ｍ
ｇ，Ｐ，Ａｌ，Ｂ，Ｓｉ，Ｙ，Ｎｂ，Ｃａは酸素放出能
が低く、酸化物として安定に存在するため、高温での安
全性を改善できる。
ため、これらの置換により正極活物質の格子体積を収縮
させ、充電時の格子体積の膨張による崩壊を抑制して寿
命を延長させるこことができる。Ｂ，Ｐは格子間位置に
存在するためＢ，Ｐの置換による容量の低下がなく、高
容量を維持できる。Ｓｉ，Ｉｎ，Ｓｎ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｂ
ｉによる置換は結晶中で欠陥を生じやすいため、高容量
化を図れるほか、レート特性の改善にも効果がある。Ｍ
ｇ，Ｐ，Ａｌ，Ｂ，Ｓｉ，Ｙ，Ｎｂ，Ｃａは酸素放出能
が低く、酸化物として安定に存在するため、高温での安
全性を改善できる。
【００４１】また、Ｍｇ，Ｐ，Ｓｉ，Ｃａは主となる構
成イオンであるＮｉやＬｉと異なる価数をとり、格子間
位置に挿入されるため、結晶内での電子構造が変化し、
電気伝導性の向上が期待されることから、電極の内部抵
抗の低下による過電圧の低下や、レート特性，温度特性
の改善、さらには高容量化が図れる。また、ＭｇはＬｉ
イオンよりもイオン半径が小さいため、これのＬｉサイ
トへの置換により正極活物質の格子体積を収縮させ、充
電時の格子体積の膨張による崩壊を抑制して寿命を延長
させることができる。さらにＭｇはＬｉサイトへの置換
によりＬｉが放出した後のピラー効果があることから、
充電末期に起こる格子の収縮が抑制され、格子のストレ
スがほとんどなく、過充電を行っても長寿命化を図れ
る。
成イオンであるＮｉやＬｉと異なる価数をとり、格子間
位置に挿入されるため、結晶内での電子構造が変化し、
電気伝導性の向上が期待されることから、電極の内部抵
抗の低下による過電圧の低下や、レート特性，温度特性
の改善、さらには高容量化が図れる。また、ＭｇはＬｉ
イオンよりもイオン半径が小さいため、これのＬｉサイ
トへの置換により正極活物質の格子体積を収縮させ、充
電時の格子体積の膨張による崩壊を抑制して寿命を延長
させることができる。さらにＭｇはＬｉサイトへの置換
によりＬｉが放出した後のピラー効果があることから、
充電末期に起こる格子の収縮が抑制され、格子のストレ
スがほとんどなく、過充電を行っても長寿命化を図れ
る。
【００４２】次に本発明の導電剤の作用を述べる。Ｌｃ
が４００Å以上の黒鉛は電子伝導度が高いので、これの
添加によって電極自体の電子伝導性が高まる。さらに比
表面積が５０ｍ2／ｇ 以上のカーボンブラックは、正極
活物質を集電体に固定するために用いられる結着剤を細
孔内部に取り込むため、電極が絶縁性の高い結着剤に覆
われることがなく、電子伝導性が高まる。これら二種類
のカーボンの添加により、電子伝導性はさらに高まり、
従来難しいとされてきた低温でのハイレート放電が可能
となる。
が４００Å以上の黒鉛は電子伝導度が高いので、これの
添加によって電極自体の電子伝導性が高まる。さらに比
表面積が５０ｍ2／ｇ 以上のカーボンブラックは、正極
活物質を集電体に固定するために用いられる結着剤を細
孔内部に取り込むため、電極が絶縁性の高い結着剤に覆
われることがなく、電子伝導性が高まる。これら二種類
のカーボンの添加により、電子伝導性はさらに高まり、
従来難しいとされてきた低温でのハイレート放電が可能
となる。
【００４３】次に本発明の負極活物質の作用を述べる。
過充電時には、アルカリ金属と化合物を形成する元素と
Ｌｉとの反応により、炭素材料上でのＬｉの樹枝状析出
の生成を抑制でき、爆発や発火の少ない安全性の高い電
池が得られる。また、過放電時には、Ｌｉとの反応によ
って得られた上記の化合物からのＬｉの放出反応によ
り、炭素材料上における電解液の還元反応を防止し、正
極活物質の劣化を抑制して長寿命化できる。
過充電時には、アルカリ金属と化合物を形成する元素と
Ｌｉとの反応により、炭素材料上でのＬｉの樹枝状析出
の生成を抑制でき、爆発や発火の少ない安全性の高い電
池が得られる。また、過放電時には、Ｌｉとの反応によ
って得られた上記の化合物からのＬｉの放出反応によ
り、炭素材料上における電解液の還元反応を防止し、正
極活物質の劣化を抑制して長寿命化できる。
【００４４】さらに、アルカリ金属と化合物を形成しな
い元素を含むことにより、アルカリ金属と化合物を形成
する元素を炭素材料上に比較的容易に、１０００Å以下
の粒子状に高分散させることができることが実験的に確
認されている。１０００Å以下の粒子状に高分散させる
ことの効果は、アルカリ金属と化合物を形成する元素に
おけるＬｉの挿入，放出時の膨張，収縮のストレスを緩
和させ、寿命を大幅に延長できることにある。また、本
発明で示した元素を炭素材料へ担持することにより、炭
素材料の電子構造を変化させることができる。これによ
り、層内に残存するＬｉの静電的なトラップを解除させ
ることができ、Ｌｉの放出が容易になる。これによりほ
ぼ理論容量に相当する容量が得られ、かつ、不可逆な容
量損失が低減できる。
い元素を含むことにより、アルカリ金属と化合物を形成
する元素を炭素材料上に比較的容易に、１０００Å以下
の粒子状に高分散させることができることが実験的に確
認されている。１０００Å以下の粒子状に高分散させる
ことの効果は、アルカリ金属と化合物を形成する元素に
おけるＬｉの挿入，放出時の膨張，収縮のストレスを緩
和させ、寿命を大幅に延長できることにある。また、本
発明で示した元素を炭素材料へ担持することにより、炭
素材料の電子構造を変化させることができる。これによ
り、層内に残存するＬｉの静電的なトラップを解除させ
ることができ、Ｌｉの放出が容易になる。これによりほ
ぼ理論容量に相当する容量が得られ、かつ、不可逆な容
量損失が低減できる。
【００４５】アルカリ金属と化合物を形成する元素とし
ては鉛，錫，アルミニウム，珪素，インジウム，ガリウ
ム，銀，ほう素，マグネシウムがサイクル可逆性に優れ
るためによい。アルカリ金属と化合物を形成しない元素
としては、鉄，銅，コバルト，ニッケル，リン，硫黄，
セレンが、アルカリ金属と化合物を形成する元素を容易
に高分散できる。中でも銀，錫，銅，アルミニウムの単
体あるいは金属間化合物は電気伝導性を向上させる効果
もあるため、レート特性や温度特性の改善に効果があ
る。リン酸塩や硫酸塩，酸化物を含む場合にはこれらの
マトリックスの存在により、Ｌｉの挿入，放出時の膨
張，収縮のストレスを緩和でき，長寿命化できる。
ては鉛，錫，アルミニウム，珪素，インジウム，ガリウ
ム，銀，ほう素，マグネシウムがサイクル可逆性に優れ
るためによい。アルカリ金属と化合物を形成しない元素
としては、鉄，銅，コバルト，ニッケル，リン，硫黄，
セレンが、アルカリ金属と化合物を形成する元素を容易
に高分散できる。中でも銀，錫，銅，アルミニウムの単
体あるいは金属間化合物は電気伝導性を向上させる効果
もあるため、レート特性や温度特性の改善に効果があ
る。リン酸塩や硫酸塩，酸化物を含む場合にはこれらの
マトリックスの存在により、Ｌｉの挿入，放出時の膨
張，収縮のストレスを緩和でき，長寿命化できる。
【００４６】本発明の負極活物質と正極活物質の組合せ
の作用を述べる。本発明の正極活物質を用いた場合に問
題となる低温での過充電時の安全性を本発明の負極活物
質を組み合わせることにより改善できる。過充電状態に
おいて、負極に析出した金属状のＬｉが多い場合、析出
Ｌｉと本発明の正極活物質とが急激に反応し、低温にお
いて膨大な熱が発生して、発火，爆発に至る。従来の炭
素材料、例えば天然黒鉛やメソフエーズピッチ系黒鉛を
負極に用いた場合、室温における過充電では、本発明の
正極活物質と組合せても、発火，爆発には至らないが、
低温、特に１０℃以下においては、炭素表面に金属状の
Ｌｉが析出しやすくなり、析出したＬｉと反応して発
火，爆発する。本発明の負極活物質は１０℃以下におい
ても金属状のＬｉが析出しないため、低温での過充電に
おいても、発火，爆発が抑制できる。
の作用を述べる。本発明の正極活物質を用いた場合に問
題となる低温での過充電時の安全性を本発明の負極活物
質を組み合わせることにより改善できる。過充電状態に
おいて、負極に析出した金属状のＬｉが多い場合、析出
Ｌｉと本発明の正極活物質とが急激に反応し、低温にお
いて膨大な熱が発生して、発火，爆発に至る。従来の炭
素材料、例えば天然黒鉛やメソフエーズピッチ系黒鉛を
負極に用いた場合、室温における過充電では、本発明の
正極活物質と組合せても、発火，爆発には至らないが、
低温、特に１０℃以下においては、炭素表面に金属状の
Ｌｉが析出しやすくなり、析出したＬｉと反応して発
火，爆発する。本発明の負極活物質は１０℃以下におい
ても金属状のＬｉが析出しないため、低温での過充電に
おいても、発火，爆発が抑制できる。
【００４７】また、本発明の負極活物質と正極活物質の
組合せにより、過放電時の容量低下がなく、過放電特性
が大幅に改善される。従来の炭素材料、例えば天然黒鉛
やメソフエーズピッチ系黒鉛を負極に本発明の正極活物
質を正極に用いた場合、過放電では、炭素材料上におい
て電解液が分解し、生成した分解物が本発明の正極活物
質上で反応して正極活物質が劣化する。
組合せにより、過放電時の容量低下がなく、過放電特性
が大幅に改善される。従来の炭素材料、例えば天然黒鉛
やメソフエーズピッチ系黒鉛を負極に本発明の正極活物
質を正極に用いた場合、過放電では、炭素材料上におい
て電解液が分解し、生成した分解物が本発明の正極活物
質上で反応して正極活物質が劣化する。
【００４８】本発明の負極活物質では過放電時の炭素材
料上における電解液の還元反応が抑制できるため、正極
活物質の劣化がなく長寿命化できる。さらに、本発明の
負極活物質を用いた場合に問題となる低温特性と低温で
のレート特性を本発明の正極活物質を組み合わせること
により改善できる。従来の正極材料、例えば、ＡxＭyＮ
zＯ2（Ａはアルカリ金属から選ばれた少なくとも１種で
あり、Ｍは遷移金属であり、ＮはＡｌ，Ｉｎ，Ｓｎの群
から選ばれた少なくとも１種を表わし、０.０５≦ｘ≦
１.１０，０.８５≦ｙ≦１.００，０.００１≦ｚ≦０.
１０）を用いた場合、低温、特に−２０℃以下において
正極活物質の電気伝導性が著しく低下するため、正極の
容量が著しく低下する。これにより、負極の作動電位が
設計値から大幅に外れるため、Ｌｉの析出領域や、電解
液の分解領域に到達して、電池の充放電ができなくな
る。
料上における電解液の還元反応が抑制できるため、正極
活物質の劣化がなく長寿命化できる。さらに、本発明の
負極活物質を用いた場合に問題となる低温特性と低温で
のレート特性を本発明の正極活物質を組み合わせること
により改善できる。従来の正極材料、例えば、ＡxＭyＮ
zＯ2（Ａはアルカリ金属から選ばれた少なくとも１種で
あり、Ｍは遷移金属であり、ＮはＡｌ，Ｉｎ，Ｓｎの群
から選ばれた少なくとも１種を表わし、０.０５≦ｘ≦
１.１０，０.８５≦ｙ≦１.００，０.００１≦ｚ≦０.
１０）を用いた場合、低温、特に−２０℃以下において
正極活物質の電気伝導性が著しく低下するため、正極の
容量が著しく低下する。これにより、負極の作動電位が
設計値から大幅に外れるため、Ｌｉの析出領域や、電解
液の分解領域に到達して、電池の充放電ができなくな
る。
【００４９】本発明の正極活物質では電気伝導度が高
く、特に低温側で電気伝導度が上昇する金属的な挙動を
示す。さらに、本発明の正極活物質及び導電剤と組み合
わせることにより、−２０℃以下の急速放電においても
室温とほぼ同じ容量が得られ、負極の作動電位が設計値
から大幅に外れて、Ｌｉの析出領域や、電解液の分解領
域に到達するといった支障は起こらず、特に低温でのレ
ート特性が大幅に向上する。
く、特に低温側で電気伝導度が上昇する金属的な挙動を
示す。さらに、本発明の正極活物質及び導電剤と組み合
わせることにより、−２０℃以下の急速放電においても
室温とほぼ同じ容量が得られ、負極の作動電位が設計値
から大幅に外れて、Ｌｉの析出領域や、電解液の分解領
域に到達するといった支障は起こらず、特に低温でのレ
ート特性が大幅に向上する。
【００５０】本発明の正極及び負極と電解液との組合せ
としてリチウム塩にＬｉＣｌＯ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＰＦ
6，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＣＦ3ＣＯ2，ＬｉＡｓＦ6，Ｌ
ｉＳｂＦ6，ＬｉＢ10Ｃｌ10，ＬｉＡｌＣｌ4，ＬｉＣ
ｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，低級脂肪族カルボン酸リチウ
ム，クロロボランリチウム，四フェニルホウ酸リチウム
を用いた場合、温度特性で優れた特性を示す。特にＬｉ
ＢＦ4，ＬｉＰＦ6，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＣＦ3ＣＯ2の
うち少なくとも一つを用いた場合、６０℃に放置しても
本発明の正極活物質中のＭ元素の溶出が抑制されるた
め、高温特性に優れた効果を発揮する。
としてリチウム塩にＬｉＣｌＯ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＰＦ
6，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＣＦ3ＣＯ2，ＬｉＡｓＦ6，Ｌ
ｉＳｂＦ6，ＬｉＢ10Ｃｌ10，ＬｉＡｌＣｌ4，ＬｉＣ
ｌ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，低級脂肪族カルボン酸リチウ
ム，クロロボランリチウム，四フェニルホウ酸リチウム
を用いた場合、温度特性で優れた特性を示す。特にＬｉ
ＢＦ4，ＬｉＰＦ6，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，ＬｉＣＦ3ＣＯ2の
うち少なくとも一つを用いた場合、６０℃に放置しても
本発明の正極活物質中のＭ元素の溶出が抑制されるた
め、高温特性に優れた効果を発揮する。
【００５１】また、本発明の正極及び負極と電解液との
組合せとして溶媒にプロピレンカーボネート，プロピレ
ンカーボネート誘導体，エチレンカーボネート，ブチレ
ンカーボネート，ビニレンカーボネート，ガンマーブチ
ルラクトン，ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネ
ート，メチルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシ
エタン、２−メチルテトラヒドロフラン，ジメチルスル
フォキシド、１，３−ジオキソラン，ホルムアミド，ジ
メチルホルムアミド，ジオキソラン，アセトニトリル，
ニトロメタン，ギサンメチル，酢酸メチル，プロピオン
酸メチル，プロピオン酸エチル，リン酸トリエステル，
トリメトキシメタン，ジオキソラン誘導体，ジエチルエ
ーテル、１，３−プロパンサルトン，スルホラン、３−
メチル−２−オキサゾリジノン，テトラヒドロフラン，
テトラヒドロフラン誘導体，ジオキソラン、１，２−ジ
エトキシエタンを用いた場合、寿命特性で優れた特性を
示す。特にプロピレンカーボネート，プロピレンカーボ
ネート誘導体，エチレンカーボネート，ブチレンカーボ
ネート，ビニレンカーボネート，ガンマーブチルラクト
ン，ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネート，メ
チルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、
２−メチルテトラヒドロフラン，ジメチルスルフォキシ
ドのうち少なくとも一つを用いた場合、本発明の負極活
物質と溶媒との不可逆な反応が抑制されるため、寿命特
性に優れた効果を発揮する。
組合せとして溶媒にプロピレンカーボネート，プロピレ
ンカーボネート誘導体，エチレンカーボネート，ブチレ
ンカーボネート，ビニレンカーボネート，ガンマーブチ
ルラクトン，ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネ
ート，メチルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシ
エタン、２−メチルテトラヒドロフラン，ジメチルスル
フォキシド、１，３−ジオキソラン，ホルムアミド，ジ
メチルホルムアミド，ジオキソラン，アセトニトリル，
ニトロメタン，ギサンメチル，酢酸メチル，プロピオン
酸メチル，プロピオン酸エチル，リン酸トリエステル，
トリメトキシメタン，ジオキソラン誘導体，ジエチルエ
ーテル、１，３−プロパンサルトン，スルホラン、３−
メチル−２−オキサゾリジノン，テトラヒドロフラン，
テトラヒドロフラン誘導体，ジオキソラン、１，２−ジ
エトキシエタンを用いた場合、寿命特性で優れた特性を
示す。特にプロピレンカーボネート，プロピレンカーボ
ネート誘導体，エチレンカーボネート，ブチレンカーボ
ネート，ビニレンカーボネート，ガンマーブチルラクト
ン，ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネート，メ
チルエチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、
２−メチルテトラヒドロフラン，ジメチルスルフォキシ
ドのうち少なくとも一つを用いた場合、本発明の負極活
物質と溶媒との不可逆な反応が抑制されるため、寿命特
性に優れた効果を発揮する。
【００５２】さらに、本発明の正極及び負極と電解液と
の組合せとして溶媒に上記溶媒のハロゲン化物を含むこ
とにより、安全性は著しく改善される。特にプロピレン
カーボネート，プロピレンカーボネート誘導体，エチレ
ンカーボネート，ブチレンカーボネート，ビニレンカー
ボネート，ガンマーブチルラクトン，ジメチルカーボネ
ート，ジエチルカーボネート，メチルエチルカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン、２−メチルテトラヒド
ロフラン，ジメチルスルフォキシドの一部の元素を−
Ｆ，−ＣＦ，−ＣＦ2，−ＣＦ3，−Ｃｌ，−ＣＣｌ,−
ＣＣｌ2,−ＣＣｌ3で置き換えたもののうち少なくとも
一つを用いた場合、本発明の正極活物質と溶媒との過充
電条件下での発熱反応が抑えられ、発火の確立が著しく
低下し、高安全性を示す。
の組合せとして溶媒に上記溶媒のハロゲン化物を含むこ
とにより、安全性は著しく改善される。特にプロピレン
カーボネート，プロピレンカーボネート誘導体，エチレ
ンカーボネート，ブチレンカーボネート，ビニレンカー
ボネート，ガンマーブチルラクトン，ジメチルカーボネ
ート，ジエチルカーボネート，メチルエチルカーボネー
ト、１，２−ジメトキシエタン、２−メチルテトラヒド
ロフラン，ジメチルスルフォキシドの一部の元素を−
Ｆ，−ＣＦ，−ＣＦ2，−ＣＦ3，−Ｃｌ，−ＣＣｌ,−
ＣＣｌ2,−ＣＣｌ3で置き換えたもののうち少なくとも
一つを用いた場合、本発明の正極活物質と溶媒との過充
電条件下での発熱反応が抑えられ、発火の確立が著しく
低下し、高安全性を示す。
【００５３】本発明の正極及び負極と電解液との組み合
わせとして上記のリチウム塩と溶媒との混合溶液にポリ
アクリロニトリル，ポリエチレンオキサイド，ポリフッ
化ビニリデン，ポリメタクリル酸メチル，ヘキサフロロ
プロピレンからなる群より選ばれた少なくとも一つ以上
とを混合したゲル状電解液を用いた場合、本発明の正極
活物質とゲル電解液との過充電条件下での発熱反応が抑
えられ、発火の確立が著しく低下し、高安全性を示す。
また、本発明の正極活物質とゲル電解液と組合せでは
４.５Ｖ の高電位においても、本発明の正極活物質にお
いて充電が可能であることから、高容量化が図れる。
わせとして上記のリチウム塩と溶媒との混合溶液にポリ
アクリロニトリル，ポリエチレンオキサイド，ポリフッ
化ビニリデン，ポリメタクリル酸メチル，ヘキサフロロ
プロピレンからなる群より選ばれた少なくとも一つ以上
とを混合したゲル状電解液を用いた場合、本発明の正極
活物質とゲル電解液との過充電条件下での発熱反応が抑
えられ、発火の確立が著しく低下し、高安全性を示す。
また、本発明の正極活物質とゲル電解液と組合せでは
４.５Ｖ の高電位においても、本発明の正極活物質にお
いて充電が可能であることから、高容量化が図れる。
【００５４】
【発明の実施の形態】以下具体例をあげ、本発明をさら
に詳しく説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発
明は実施例に限定されるものではない。
に詳しく説明するが、発明の主旨を越えない限り、本発
明は実施例に限定されるものではない。
【００５５】（実施例１）正極材料として表１に示した
組成の材料を使用し、導電剤として表１に示したＬｃの
黒鉛と比表面積のカーボンブラック５：１を結着剤とし
てポリフッ化ビニリデンを重量比で８８：７：５となる
ように秤量，らいかい機で３０分混煉後、厚さ２０ミク
ロンのアルミ箔の両面に塗布した。負極材料として表１
に示した組成の材料を使用し、これを９３重量％、結着
剤としてポリフッ化ビニリデンを７重量％調製した合剤
を用い、厚さ２０ミクロンの銅箔の両面に塗布した。正
負両極はプレス機で圧延成型し、端子をスポット溶接し
た後１５０℃で５時間真空乾燥した。微多孔性ポリプロ
ピレン製セパレ−タを介して正極と負極を積層し、これ
を渦巻状に捲回し、アルミ製の電池缶に挿入した。負極
端子は電池缶に、正極端子は電池蓋に溶接した。電解液
には１molのＬｉＰＦ6を１リットルのエチレンカーボネ
ートとジエチルカーボネートの混合溶液に溶解したもの
を使用し、電池缶内に注液した。電池蓋をかしめて１８
００ｍＡｈ容量の円筒型電池を作製した。電池は３６０
ｍＡで４.２Ｖまで充電後、３６０ｍＡで２.７Ｖまで放
電する定電流充放電を行い、容量，寿命，−２０℃での
１.５Ｃ のレート特性，−２０℃での２Ｃの過充電試験
を評価した。結果を表１に示す。
組成の材料を使用し、導電剤として表１に示したＬｃの
黒鉛と比表面積のカーボンブラック５：１を結着剤とし
てポリフッ化ビニリデンを重量比で８８：７：５となる
ように秤量，らいかい機で３０分混煉後、厚さ２０ミク
ロンのアルミ箔の両面に塗布した。負極材料として表１
に示した組成の材料を使用し、これを９３重量％、結着
剤としてポリフッ化ビニリデンを７重量％調製した合剤
を用い、厚さ２０ミクロンの銅箔の両面に塗布した。正
負両極はプレス機で圧延成型し、端子をスポット溶接し
た後１５０℃で５時間真空乾燥した。微多孔性ポリプロ
ピレン製セパレ−タを介して正極と負極を積層し、これ
を渦巻状に捲回し、アルミ製の電池缶に挿入した。負極
端子は電池缶に、正極端子は電池蓋に溶接した。電解液
には１molのＬｉＰＦ6を１リットルのエチレンカーボネ
ートとジエチルカーボネートの混合溶液に溶解したもの
を使用し、電池缶内に注液した。電池蓋をかしめて１８
００ｍＡｈ容量の円筒型電池を作製した。電池は３６０
ｍＡで４.２Ｖまで充電後、３６０ｍＡで２.７Ｖまで放
電する定電流充放電を行い、容量，寿命，−２０℃での
１.５Ｃ のレート特性，−２０℃での２Ｃの過充電試験
を評価した。結果を表１に示す。
【００５６】（比較例１）正極材料，負極材料及び導電
剤として表１に示す材料を使用し、実施例１と同様にし
て電池を作製した。容量，寿命，−２０℃での１.５ Ｃ
のレート特性，−２０℃での２Ｃの過充電試験を評価し
た。結果を表１に示す。実施例１と比較して極端に低い
特性が存在する。
剤として表１に示す材料を使用し、実施例１と同様にし
て電池を作製した。容量，寿命，−２０℃での１.５ Ｃ
のレート特性，−２０℃での２Ｃの過充電試験を評価し
た。結果を表１に示す。実施例１と比較して極端に低い
特性が存在する。
【００５７】
【表１】
【００５８】
【発明の効果】電池及びシステムの高安全性とコンパク
ト化及び軽量化，低温での良好なハイレート特性と長寿
命化を実現できる。
ト化及び軽量化，低温での良好なハイレート特性と長寿
命化を実現できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ａ (72)発明者 村中 廉 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内
Claims (7)
- 【請求項１】負極，正極，リチウム塩を含む非水電解質
からなる可逆的に複数回の充放電が可能な電池に関し、
該負極活物質の少なくとも一種はアルカリ金属と化合物
を形成する元素とアルカリ金属と化合物を形成しない元
素とを含む炭素材料であり、かつ、前記正極活物質の少
なくとも一種は、一般式ＡwＰvＮｉxＭyＮzＯ2（但しＡ
はアルカリ金属から選ばれた少なくとも１種であり、Ｐ
はＭｇ，Ｂ，Ｐ，Ｉｎから選ばれた少なくとも１種であ
り、ＭはＭｎ，Ｃｏ，Ａｌから選ばれた少なくとも１種
であり、ＮはＳｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｃｕ，Ｓｎ，Ｍｏ，Ｎ
ｂ，Ｙ，Ｂｉから選ばれた少なくとも１種を表わし、
ｗ，ｖ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ０.０５≦ｗ≦１.２，
０.０００１≦ｖ≦０.２，０.５≦ｘ≦０.９５，０.０
０５≦ｙ≦０.５，０≦ｚ≦０.２の数を表わす）で示さ
れる複合酸化物であり、前記正極活物質の導電剤として
Ｌｃが１５０Å以上の黒鉛と比表面積が５０ｍ2／ｇ 以
上のカーボンブラックとの混合物を使用することを特徴
とする電池。 - 【請求項２】前記負極活物質のアルカリ金属と化合物を
形成する元素として、鉛，錫，アルミニウム，珪素，イ
ンジウム，ガリウム，銀，ほう素，マグネシウムからな
る群より選ばれた少なくとも一つ以上の元素を含み、か
つ、アルカリ金属と化合物を形成しない元素として、
鉄，銅，コバルト，ニッケル，リン，硫黄，セレンから
なる群より選ばれた少なくとも一つ以上の元素を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の電池。 - 【請求項３】前記アルカリ金属と化合物を形成する元素
とアルカリ金属と化合物を形成しない元素とは、単体，
金属間化合物，酸化物のうちの少なくとも一つもしくは
これらの複数個の組合せで前記炭素材料上に存在するこ
とを特徴とする請求項１記載の電池。 - 【請求項４】前記アルカリ金属と化合物を形成する元素
とアルカリ金属と化合物を形成しない元素とを、粒径が
１０００Å以下の粒子状にして炭素材料に担持させるこ
とを特徴とする請求項１記載の電池。 - 【請求項５】前記負極活物質として、グラフアイト，熱
分解グラフアイト，炭素繊維，気相成長炭素質材料，ピ
ッチ系炭素質材料，コークス系炭素質材料，フエノール
系炭素質材料，レーヨン系炭素質材料，ポリアクリロニ
トリル系炭素質材料，グラッシーカーボン，カーボンブ
ラック，フルフリルアルコール系炭素質材料，ポリパラ
フエニレン等導電性材料からなる群より選ばれた低結晶
性炭素，高結晶性炭素のうちの少なくとも一つあるいは
これらを複数個組合せた炭素材料を含むことを特徴とす
る請求項１記載の電池。 - 【請求項６】電解液として、プロピレンカーボネート，
プロピレンカーボネート誘導体，エチレンカーボネー
ト，ブチレンカーボネート，ビニレンカーボネート，ガ
ンマーブチルラクトン，ジメチルカーボネート，ジエチ
ルカーボネート，メチルエチルカーボネート、１，２−
ジメトキシエタン、２−メチルテトラヒドロフラン，ジ
メチルスルフォキシド、１，３−ジオキソラン，ホルム
アミド，ジメチルホルムアミド，ジオキソラン，アセト
ニトリル，ニトロメタン，ギサンメチル，酢酸メチル，
プロピオン酸メチル，プロピオン酸エチル，リン酸トリ
エステル，トリメトキシメタン，ジオキソラン誘導体，
ジエチルエーテル、１，３−プロパンサルトン，スルホ
ラン、３−メチル−２−オキサゾリジノン，テトラヒド
ロフラン，テトラヒドロフラン誘導体，ジオキソラン、
１，２−ジエトキシエタン、および／または、これらの
ハロゲン化物からなる群より選ばれた少なくとも一つ以
上の非水溶媒と、ＬｉＣｌＯ4，ＬｉＢＦ4，ＬｉＰ
Ｆ6，ＬｉＣＦ3ＳＯ3，LiCF3CO2,ＬｉＡｓＦ6，ＬｉＳ
ｂＦ6，ＬｉＢ10Ｃｌ10,ＬｉＡｌＣｌ4,ＬｉＣｌ,Ｌｉ
Ｂｒ，ＬｉＩ，低級脂肪族カルボン酸リチウム，クロロ
ボランリチウム，四フェニルホウ酸リチウムなどからな
る群より選ばれた少なくとも一つ以上のリチウム塩との
混合溶液、および／または、これらの混合溶液と、ポリ
アクリロニトリル，ポリエチレンオキサイド，ポリフッ
化ビニリデン，ポリメタクリル酸メチル，ヘキサフロロ
プロピレンからなる群より選ばれた少なくとも一つ以上
のポリマとを混合したゲル状電解液を用いる請求項１に
記載の電池。 - 【請求項７】ノートパソコン，ペン入力パソコン，ポケ
ットパソコン，ノート型ワープロ，ポケットワープロ，
電子ブックプレーヤー，携帯電話，コードレスフォン子
機，ページャー，ハンディーターミナル，携帯コピー，
電子手帳，電卓，液晶テレビ，電気シェーバー，電動工
具，電子翻訳機，自動車電話，トランシーバー，音声入
力機器，メモリーカード，バックアップ電源，テープレ
コーダー，ラジオ，ヘッドホンステレオ，携帯プリンタ
ー，ハンディークリーナー，ポータブルＣＤ，ビデオム
ービー，ナビゲーションシステム，冷蔵庫，エアコン，
テレビ，ステレオ，温水器，オーブン電子レンジ，食器
洗い器，洗濯機，乾燥器，ゲーム機器，照明機器，玩
具，ロードコンディショナー，医療機器，自動車，電気
自動車，ゴルフカート，電動カート，電力貯蔵システム
に請求項１に記載の電池を使用することを特徴とする請
求項１に記載の電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193612A JPH1140153A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 電 池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193612A JPH1140153A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 電 池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1140153A true JPH1140153A (ja) | 1999-02-12 |
Family
ID=16310847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9193612A Pending JPH1140153A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 電 池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1140153A (ja) |
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| CN117477039A (zh) * | 2023-12-19 | 2024-01-30 | 宁德新能源科技有限公司 | 二次电池和包括该二次电池的电子设备 |
-
1997
- 1997-07-18 JP JP9193612A patent/JPH1140153A/ja active Pending
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