JP2000215884A - 非水電解質電池用正極及びその製造方法、ならびこの正極を用いた非水電解質電池及びその製造方法 - Google Patents
非水電解質電池用正極及びその製造方法、ならびこの正極を用いた非水電解質電池及びその製造方法Info
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Abstract
極活物質として用いても、自己放電を抑制して放電保存
特性および高温保存特性に優れ、放電作動電圧が高く、
かつエネルギー密度が高い正極を得られるようにする。 【解決手段】 本発明の正極は、一般式Li1+XMn2-Y
O4(但し、リチウムとマンガンとの原子比が0.56
≦Li/Mn=(1+X)/(2−Y)≦0.62で、
−0.2≦X≦0.2かつY≦1.0である)で表され
るスピネル型マンガン酸リチウムと、一般式Li1+ZC
oO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるコバ
ルト酸リチウムあるいは一般式Li1+ZNiO2(但し、
−0.5≦Z≦0.5)で表されるニッケル酸リチウム
から選択される少なくとも1種とを混合して備えてい
る。
Description
酸リチウムを主正極活物質とする非水電解質電池用正極
およびその製造方法、ならびにリチウムイオンを挿入・
脱離可能な負極活物質からなる負極とスピネル型マンガ
ン酸リチウムを主正極活物質とする正極と非水電解質と
からなる非水電解質電池およびその製造方法に関する。
ートパソコン等の携帯用電子・通信機器等に用いられる
電池として、リチウムイオンを吸蔵・放出できる合金も
しくは炭素材料などを負極活物質とし、コバルト酸リチ
ウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNi
O2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)等のリチ
ウム含有遷移金属酸化物を正極材料とするリチウムイオ
ン電池で代表される非水電解質電池が、小型軽量でかつ
高容量で充放電可能な電池として実用化されるようにな
った。
材料のリチウム含有遷移金属酸化物のうち、ニッケル酸
リチウム(LiNiO2)にあっては、高容量であると
いう特徴を有する反面、安全性、性能的(例えば、過電
圧が大きい)にコバルト酸リチウム(LiCoO2)に
劣るといった重大な問題が存在し、また、マンガン酸リ
チウム(LiMn2O4)にあっては、資源が豊富で安価
であるという特徴を有する反面、低エネルギー密度で高
温でマンガン自体が溶解するという欠点を有することか
らコバルト酸リチウム(LiCoO2)に劣るといった
重大な問題が存在した。このため、現在においては、リ
チウム含有遷移金属酸化物としてコバルト酸リチウム
(LiCoO2)を用いることが主流となっている。
電話、ノートパソコン等の携帯用電子・通信機器等の民
生用の小型機器のみならず、ハイブリッド自動車などの
大型機器の用途までこの種の非水電解質電池が用いられ
るようになると、資源量的に問題があるコバルト酸リチ
ウム(LiCoO2)に代わる材料として、資源的に豊
富で安価であるマンガン酸リチウム(LiMn2O4)が
注目されるようになった。このような背景にあって、マ
ンガン酸リチウム(LiMn2O4)の低エネルギー密度
を解決するために、特開平9−293538号公報にお
いて、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)にコバルト
酸リチウム(LiCoO2)もしくはニッケル酸リチウ
ム(LiNiO2)を添加することで改善しようという
試みがなされた。
9−293538号公報において提案された方法であっ
ても十分ではなかった。マンガン酸リチウム(LiMn
2O4)を正極活物質とした正極を改善するに際して、特
に重要な点は、高温サイクル特性と保存特性の改善にあ
る。高温サイクル特性については、異種元素の添加など
によって結晶構造を安定化させる研究が数多くなされて
いるが、有効な置換元素となるクロムなどは有害物質で
あったり、添加元素の添加量が多い場合はエネルギー密
度が低下する等の問題を生じ、実用的な改善策は未だ見
つかっていないのが現状である。
チウム(LiMn2O4)が電解液と容易に反応して自己
放電し、その結果、ガスを発生させて電池特性を劣化さ
せるという問題を生じた。この現象は特に放電状態で保
存させた場合において顕著に現れる。また、高温保存時
において、マンガン自体が溶解して、多量のガスを発生
するという問題も生じ、有効な改善手段が見つかってい
ない。
こで、本発明は上記した課題を解決するためになされた
ものであって、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)を
主正極活物質として用いても、自己放電を抑制して放電
保存特性および高温保存特性に優れ、放電作動電圧が高
く、かつエネルギー密度が高くて安全性の向上した非水
電解質電池用正極を得るとともに、この正極を用いて上
記特性の優れた非水電解質電池を得られるようにするこ
とを目的とするものである。
は、一般式Li1+XMn2-YO4(但し、リチウムとマン
ガンとの原子比が0.56≦Li/Mn=(1+X)/
(2−Y)≦0.62で、−0.2≦X≦0.2かつY
≦1.0である)で表されるスピネル型マンガン酸リチ
ウムと、一般式Li1+ZCoO2(但し、−0.5≦Z≦
0.5)で表されるコバルト酸リチウムあるいは一般式
Li1+ZNiO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)で表さ
れるニッケル酸リチウムから選択される少なくとも1種
とを混合して備えるようにしている。
は強い酸化剤として作用するため、電解液や電解質塩と
反応して多量のガスを発生する。これにより、電池の性
能が低下するだけでなく、内圧異常により電池の形状を
変化させるとともに、漏液等を発生させて電池の安全性
を低下させる。しかしながら、マンガン酸リチウムに、
上記一般式で表されるコバルト酸リチウムあるいはニッ
ケル酸リチウムを添加して混合して正極とするか、ある
いはその両方を添加して混合して正極とすることによ
り、ガス発生量を大幅に低減させることが実験により確
認することができた。この理由は定かではないが、コバ
ルト酸リチウムもしくはニッケル酸リチウムが、マンガ
ン酸リチウムの酸化剤作用に対する緩衝剤として作用
し、酸化力を弱めることができたためと考えられる。
で保存すると、激しく自己放電し、電解液の分解を伴っ
て多量のガスを発生する。これは、放電状態のマンガン
酸リチウム正極と電解液等との分解反応により電池電圧
が低下し、それに伴って負極の電位が上昇することと重
なって、電解液の分解ガスが多量に発生するものと考え
られる。しかしながら、上記一般式で表されるコバルト
酸リチウムあるいはニッケル酸リチウムを添加して混合
して正極とするか、あるいはその両方を添加して混合し
て正極とすることにより、放電状態で保存した場合であ
っても、ガス発生を抑制することができた。
不安定な低電圧になるに伴って、コバルト酸リチウムあ
るいはニッケル酸リチウムが有効に作用し、マンガン酸
リチウムの直接の劣化を防止するために保存特性が向上
したものと考えられる。また、ガス発生についても、緩
衝剤としてのコバルト酸リチウムあるいはニッケル酸リ
チウムの作用により、マンガンの溶解が抑制されるため
に低減したものと考えられる。
チウムとマンガンの原子比と高温充放電サイクル時の放
電容量維持率を実験により求めた結果、リチウムとマン
ガンの原子比が0.56以上であると良好な放電容量維
持率となった。また、スピネル型マンガン酸リチウムの
リチウムとマンガンの原子比と単位活物質当たりの容量
(比容量)を実験により求めた結果、リチウムとマンガ
ンの原子比が0.62以下であると良好な比容量となっ
た。このことから、スピネル型マンガン酸リチウムのリ
チウムとマンガンの原子比Li/Mnは0.56≦Li
/Mn≦0.62の関係になるように設定することが望
ましい。
ケル酸リチウムの混合量が増加するに伴って緩衝剤とし
ての作用が増大するため、コバルト酸リチウムあるいは
ニッケル酸リチウムの添加量は5重量%以上が望まし
い。また、一般的に、コバルト酸リチウムあるいはニッ
ケル酸リチウムの放電作動電圧はマンガン酸リチウムよ
り低いため、マンガン酸リチウムにコバルト酸リチウム
あるいはニッケル酸リチウムを添加すると放電作動電圧
がマンガン酸リチウム単独より低下すると考えられてい
たが、コバルト酸リチウムあるいはニッケル酸リチウム
の方が電子導電性に優れているため、これらを混合した
方が放電作動電圧が高くなった。
はニッケル酸リチウムの添加量を20重量%以上添加す
ると、コバルト酸リチウムあるいはニッケル酸リチウム
の単独の影響が大きくなるため、その添加量は20重量
%未満が望ましい。結局、スピネル型マンガン酸リチウ
ムの重量をAとし、コバルト酸リチウムあるいはニッケ
ル酸リチウムから選択される少なくとも1種の重量をB
とした場合に0.05≦B/(A+B)<0.2となる
ように混合するのが好ましい。
チウムおよびニッケル酸リチウムの高温充放電サイクル
特性を改善するために、異種金属を添加して結晶構造を
安定させることは種々の研究がなされているが実用的な
異種金属は未だ見つかっていない。そこで、マンガン酸
リチウムにコバルト酸リチウムあるいはニッケル酸リチ
ウムを混合した正極に添加する異種金属を検討した結
果、マグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バナジ
ウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッ
ケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、ニオ
ブ、モリブデンおよびスズのいずれかから選択すればよ
いことがわかった。
異種金属を添加する場合であっも、リチウムと、マンガ
ンと異種金属との和との原子比Li/(Mn+異種金
属)は、0.56≦Li/(Mn+異種金属)≦0.6
2の関係になるように設定するのが高温充放電サイクル
時の放電容量維持率および単位活物質当たりの容量(比
容量)の点で望ましい。
ムにコバルト酸リチウムあるいはニッケル酸リチウムま
たはその両方を添加混合して製造する場合、これらを単
に混合しただけであるとそれぞれの粒子が互いに直接接
触する度合いが少なくなるため、コバルト酸リチウムあ
るいはニッケル酸リチウムを添加する効果が十分に発揮
することができない。しかしながら、これらを圧縮・粉
砕作用あるいは圧縮・衝撃・剪断作用により混合する
と、それぞれの粒子が互いに直接接触する度合いが多く
なるため、コバルト酸リチウムあるいはニッケル酸リチ
ウムを添加する効果を十分に発揮することができるよう
になる。
合する場合と、圧縮・衝撃・剪断作用により混合する場
合を比較すると、圧縮・粉砕作用により混合すると、二
次粒子を破壊しながら混合するため、正極としての性能
を低下させるのに対して、圧縮・衝撃・剪断作用により
混合すると、二次粒子の形状を維持しつつ混合すること
ができるので、コバルト酸リチウムあるいはニッケル酸
リチウムを添加する効果を十分に発揮することができる
ようになる。
リチウムあるいはニッケル酸リチウムまたはその両方を
添加混合して製造した正極は、有機電解液を用いた非水
電解質電池に適用できることのみならず、高分子固体電
解質を用いた非水電解質電池に適用できることに大きな
特徴がある。これは、高分子固体電解質は電解液に比較
して粘度が大きいため、マンガン酸リチウムを単独で用
いた正極にあっては含液性の点で問題を生じる。しかし
ながら、マンガン酸リチウムにコバルト酸リチウムある
いはニッケル酸リチウムまたはその両方を添加混合して
製造した正極にあっては、正極の厚みを薄くできるため
含液性の点を解消できるようになる。
カーボネート系固体高分子、ポリアクリロニトリル系固
体高分子、およびこれらの二種以上からなる共重合体も
しくは架橋した高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVD
F)のようなフッ素系固体高分子から選択される高分子
とリチウム塩と電解液を組み合わせてゲル状にした固体
電解質が好ましい。
下に説明する。 1.正極の作製 (1)実施例1 一般式Li1+XMn2-YO4(但し、−0.2≦X≦0.
2かつY≦1.0である)で表されるスピネル型マンガ
ン酸リチウム95重量%と、一般式Li1+ZCoO2(但
し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるコバルト酸リチ
ウム5重量%との複合粉末を200g用意し、これらに
適量の炭素導電剤とグラファイトとを添加・混合した混
合粉末を混合装置(例えば、ホソカワミクロン製メカノ
フュージョン装置(AM−15F))内に充填する。
作動させて、圧縮・衝撃・剪断作用を起こさせて混合し
て混合正極活物質とする。この混合により、マンガン酸
リチウムに対してコバルト酸リチウムが電気的に接触し
た状態となる。ついで、この混合正極活物質にフッ素樹
脂系結着剤を一定の割合で混合して正極合剤とする。つ
いで、この正極合剤をアルミ箔からなる正極集電体の両
面に塗着し、乾燥した後、所定の厚みに圧延して実施例
1の正極板aとした。
2かつY≦1.0である)で表されるスピネル型マンガ
ン酸リチウム90重量%と、一般式Li1+ZCoO2(但
し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるコバルト酸リチ
ウム10重量%との複合粉末を200g用意し、この混
合粉末を混合装置(例えば、ホソカワミクロン製メカノ
フュージョン装置(AM−15F))内に充填する。
作動させて、圧縮・衝撃・剪断作用を起こさせて混合し
て混合正極活物質とする。この混合により、マンガン酸
リチウムに対してコバルト酸リチウムが電気的に接触し
た状態となる。ついで、この混合正極活物質に適量の炭
素導電剤とグラファイトとを添加・混合した後、フッ素
樹脂系結着剤を一定の割合で混合して正極合剤とする。
ついで、この正極合剤をアルミ箔からなる正極集電体の
両面に塗着し、乾燥した後、所定の厚みに圧延して実施
例2の正極板bとした。
2かつY≦1.0である)で表されるスピネル型マンガ
ン酸リチウム85重量%と、一般式Li1+ZCoO2(但
し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるコバルト酸リチ
ウム15重量%との複合粉末を200g用意し、この混
合粉末を混合装置(例えば、ホソカワミクロン製メカノ
フュージョン装置(AM−15F))内に充填する。
作動させて、圧縮・衝撃・剪断作用を起こさせて混合し
て混合正極活物質とする。この混合により、マンガン酸
リチウムに対してコバルト酸リチウムが電気的に接触し
た状態となる。ついで、この混合正極活物質に適量の炭
素導電剤とグラファイトとを添加・混合した後、フッ素
樹脂系結着剤を一定の割合で混合して正極合剤とする。
ついで、この正極合剤をアルミ箔からなる正極集電体の
両面に塗着し、乾燥した後、所定の厚みに圧延して実施
例3の正極板cとした。
2かつY≦1.0である)で表されるスピネル型マンガ
ン酸リチウム80.5重量%と、一般式Li1+ ZCoO2
(但し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるコバルト酸
リチウム19.5重量%との複合粉末を200g用意
し、この混合粉末を混合装置(例えば、ホソカワミクロ
ン製メカノフュージョン装置(AM−15F))内に充
填する。
作動させて、圧縮・衝撃・剪断作用を起こさせて混合し
て混合正極活物質とする。この混合により、マンガン酸
リチウムに対してコバルト酸リチウムが電気的に接触し
た状態となる。ついで、この混合正極活物質に適量の炭
素導電剤とグラファイトとを添加・混合した後、フッ素
樹脂系結着剤を一定の割合で混合して正極合剤とする。
ついで、この正極合剤をアルミ箔からなる正極集電体の
両面に塗着し、乾燥した後、所定の厚みに圧延して実施
例4の正極板dとした。
2かつY≦1.0である)で表されるスピネル型マンガ
ン酸リチウムに適量の炭素導電剤とグラファイトとを添
加・混合した後、フッ素樹脂系結着剤を一定の割合で混
合して正極合剤とする。ついで、この正極合剤をアルミ
箔からなる正極集電体の両面に塗着し、乾燥した後、所
定の厚みに圧延して比較例1の正極板eとした。
2かつY≦1.0である)で表されるスピネル型マンガ
ン酸リチウム70重量%と、一般式Li1+ZCoO2(但
し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるコバルト酸リチ
ウム30重量%との複合粉末を200g用意し、この混
合粉末を混合装置(例えば、ホソカワミクロン製メカノ
フュージョン装置(AM−15F))内に充填する。
作動させて、圧縮・衝撃・剪断作用を起こさせて混合し
て混合正極活物質とする。この混合により、マンガン酸
リチウムに対してコバルト酸リチウムが電気的に接触し
た状態となる。ついで、この混合正極活物質に適量の炭
素導電剤とグラファイトとを添加・混合した後、フッ素
樹脂系結着剤を一定の割合で混合して正極合剤とする。
ついで、この正極合剤をアルミ箔からなる正極集電体の
両面に塗着し、乾燥した後、所定の厚みに圧延して比較
例2の正極板fとした。
で表されるコバルト酸リチウムに適量の炭素導電剤とグ
ラファイトとを添加・混合した後、フッ素樹脂系結着剤
を一定の割合で混合して正極合剤とする。ついで、この
正極合剤をアルミ箔からなる正極集電体の両面に塗着
し、乾燥した後、所定の厚みに圧延して比較例3の正極
板gとした。
正極板a,b,c,dおよび比較例1〜3の正極板e,
f,gの厚みを測定するとともに、各正極板a,b,
c,d,e,f,gをそれぞれ3極式ガラスセル内に配
置し、対極および参照極にリチウム金属を用いて配置し
て、4.3V〜3.1Vまで充放電試験を行って初期充
電容量を測定すると、下記の表1に示すような結果とな
った。
リチウムにコバルト酸リチウムを添加することにより、
エネルギー密度が向上し、原材料コストを大幅に低減さ
せることが可能となる。また、正極板の厚みも薄くでき
るので負荷特性が向上するとともに、マンガン酸リチウ
ムのみを用いた正極板をコバルト酸リチウムの厚み程度
まで圧延すると、注液時に電解液が完全に含液され難
く、かつ、あまり圧延すると正極板の折り曲げ強度も弱
くなるという問題も解決できるようになる。
ト酸リチウムの一部を異種金属で置換しても同様な効果
を生じる正極板が得られるようになる。ここで、異種金
属としては、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(A
l)、カルシウム(Ca)、バナジウム(V)、チタン
(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(F
e)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、銅(C
u)、亜鉛(Zn)、ストロンチウム(Sr)、ジルコ
ニウム(Zr)、ニオブ(Nb)、モリブデン(Mo)
およびスズ(Sn)等から選択して用いるようにすれば
よい。
樹脂系結着剤と水とを混合して負極合剤とする。この負
極合剤を銅箔からなる負極集電体の両面に塗着して負極
板とする。なお、負極活物質としては、リチウムイオン
を挿入・脱離し得るカーボン系材料、例えば、グラファ
イト、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭
素繊維、またはこれらの焼成体等が好適である。また、
酸化錫、酸化チタン等のリチウムイオンを挿入・脱離し
得る酸化物を用いてもよい。
b,c,dおよび比較例1〜3の正極板e,f,gにリ
ードを取り付けるとともに、上述のようにして作製され
た負極板にリードを取り付け、これらの各正・負極板を
ポリプロピレン製のセパレータを介して渦巻状に巻回し
て各渦巻状電極体とする。これらの各渦巻状電極体をそ
れぞれの電池外装缶に挿入した後、各リードを正極端子
あるいは負極端子に接続する。この外装缶内にエチレン
カーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DE
C)の等容積混合溶媒に電解質塩として1モル/リット
ルの六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を添加した
電解液を注入した後、封口して公称容量500mAHの
各試験電池A〜Gを構成する。なお、電池の形状は薄型
であっても、角形であっても、円筒型であってもどのよ
うな形状でも良いし、そのサイズについても特に制限は
ない。
した試験電池を実施例1の電池Aとし、実施例2の正極
板bを用いて構成した試験電池を実施例2の電池Bと
し、実施例3の正極板cを用いて構成した試験電池を実
施例3の電池Cとし、実施例4の正極板dを用いて構成
した試験電池を実施例4の電池Dとした。また、比較例
1の正極板eを用いて構成した試験電池を比較例1の電
池Eとし、比較例2の正極板fを用いて構成した試験電
池を比較例2の電池Fとし、比較例3の正極板gを用い
て構成した試験電池を比較例3の電池Gとした。
ンカーボネート(EC)にジエチルカーボネート(DE
C)を混合したもの以外に、水素イオンを供給する能力
のない非プロトン性溶媒を使用し、例えば、ジメチルカ
ーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(E
MC)を混合したものを用いることができる。また、そ
の混合比については、ECに対してDEC、DMC、E
MCから選択した1種を5:95〜60:40の範囲で
混合したものを使用できる。また、電解質としては、上
述したLiPF6以外に、LiBF4、LiClO4、L
iN(SO2C2F5)2に代表されるイミド塩等を使用す
ることができる。
気で500mA(1C)の充電電流で4.2Vまで充電
し、4.2V到達後から充電電流が25mA以下となる
まで4.2V定電圧充電した後、10分間休止し、50
0mA(1C)の放電電流で放電終止電圧が3.0Vに
なるまで放電させる4.2V−500mA定電流−定電
圧充電および500mA定電流放電を行った。このよう
に、充放電を行った後、室温の雰囲気で500mA(1
C)の充電電流で4.2Vまで充電し、4.2V到達後
から充電電流が25mA以下となるまで4.2V定電圧
充電した後、60℃の雰囲気で20日間保存した。
生量を測定した後、500mA(1C)の放電電流で放
電終止電圧が3.0Vになるまで放電させた時の放電時
間から保存後放電容量を求め、初期容量に対する比を求
めて容量維持率を算出した。また、これを再度、充放電
させてその放電時間から回復容量を求め、初期容量に対
する比を求めて容量回復率を算出した。これらの結果を
下記の表2に示した。また、コバルト酸リチウムの添加
量とガス発生量の関係をグラフにすると図1に示すよう
な結果となった。
リチウムのみを正極活物質とした正極を用いた比較例1
の電池Eはガス発生量が多いことが分かる。これは、マ
ンガン酸リチウムはその強い酸化剤としての能力を有す
るため、電解液や電解質塩と反応して多量のガスを発生
したと考えられる。これにより、ラミネート外装体を用
いた電池のみならず、ハードケースを用いた電池の形状
を変化させるとともに、内圧異常や漏液等の原因となっ
て、電池の安全性を大きく低下させることとなる。
に、電池A→電池B→電池C→電池D→電池F→電池G
というようにコバルト酸リチウムの添加量を増大させる
に伴って、発生ガス量および電圧降下(即ち、自己放
電)が低下し、容量維持率および容量回復率が増大する
結果となった。これは、コバルト酸リチウムを添加する
と、コバルト酸リチウムは電解液等との反応を抑制する
作用があるため、緩衝剤として作用してガス発生量が低
減したと考えられる。
気で500mA(1C)の充電電流で4.2Vまで充電
し、4.2V到達後から充電電流が25mA以下となる
まで4.2V定電圧充電した後、10分間休止し、50
0mA(1C)の放電電流で放電終止電圧が3.0Vに
なるまで放電させる4.2V−500mA定電流−定電
圧充電および500mA定電流放電を行った後、60℃
の雰囲気で20日間保存し、保存後の各電池A〜Gの電
池電圧とガス発生量を測定すると、下記の表3に示すよ
うな結果となった。また、コバルト酸リチウムの添加量
とガス発生量の関係をグラフにすると図1に示すような
結果となった。
リチウムのみを正極活物質とした正極を用いた比較例1
の電池Eは、充電保存後よりも放電保存後において、電
池電圧がほぼ0Vになるまで激しく自己放電し、電解液
の分解を伴って多量のガスが発生した。これは、放電状
態のマンガン酸リチウムは電解液等との分解反応により
正極の電位が低下し、それに伴って負極の電位が上昇す
ることと重なって分解ガスが多量に発生したと考えられ
る。
に、電池A→電池B→電池C→電池D→電池F→電池G
というようにコバルト酸リチウムの添加量を増大させる
に伴って、発生ガス量および電圧降下(即ち、自己放
電)が低下する結果となった。この原因については明ら
かではないが、放電末期のマンガン酸リチウムの不安定
な低電圧領域になるにつれてコバルト酸リチウムが有効
に働き、マンガン酸リチウムの直接の劣化を防止して保
存特性が向上したと考えられる。また、ガス発生につい
ては、コバルト酸リチウムが緩衝剤として作用してガス
発生量が低減された考えられる。
囲気で500mA(1C)の充電電流で4.2Vまで充
電し、4.2V到達後から充電電流が25mA以下とな
るまで4.2V定電圧充電した後、10分間休止し、5
00mA(1C)の放電電流で放電終止電圧が3.0V
になるまで放電させるという充放電サイクル試験を行
い、各サイクルでの放電容量を測定してグラフで表すと
図2に示すような結果となった。
極a(コバルト酸リチウムの添加量が5重量%のもの)
を用いた実施例1の電池Aを示し、◇印は実施例2の正
極b(コバルト酸リチウムの添加量が10重量%のも
の)を用いた実施例2の電池Bを示し、◆印は実施例3
の正極c(コバルト酸リチウムの添加量が15重量%の
もの)を用いた実施例3の電池Cを示し、□印は実施例
4の正極d(コバルト酸リチウムの添加量が19.5重
量%のもの)を用いた実施例4の電池Dを示し、〇印は
比較例1の正極e(コバルト酸リチウムが無添加のも
の)を用いた比較例1の電池Eを示し、■印は比較例2
の正極f(コバルト酸リチウムの添加量が30重量%の
もの)を用いた比較例2の電池Fを示し、△印は比較例
3の正極g(コバルト酸リチウムのみのもの)を用いた
比較例3の電池Gを示す。
ウムの添加量が多いほどサイクル特性の劣化が少なくな
ることが分かる。これは、コバルト酸リチウムが緩衝剤
として作用し、マンガン酸リチウムが電解液や電解質塩
と直接反応するのが抑制されたものと考えることができ
る。なお、この抑制効果はコバルト酸リチウムの添加量
が多くなるにつれて増大することから、最低限でも5重
量%以上とする必要がある。
気で500mA(1C)の充電電流で4.2Vまで充電
し、4.2V到達後から充電電流が25mA以下となる
まで4.2V定電圧充電した後、10分間休止し、50
0mA(1C)の放電電流で放電終止電圧が3.0Vに
なるまで放電させ、その放電曲線を表すと、図3に示す
ような結果となった。
極a(コバルト酸リチウムの添加量が5重量%のもの)
を用いた実施例1の電池Aを示し、◇印は実施例2の正
極b(コバルト酸リチウムの添加量が10重量%のも
の)を用いた実施例2の電池Bを示し、◆印は実施例3
の正極c(コバルト酸リチウムの添加量が15重量%の
もの)を用いた実施例3の電池Cを示し、△印は実施例
4の正極d(コバルト酸リチウムの添加量が19.5重
量%のもの)を用いた実施例4の電池Dを示し、〇印は
比較例1の正極e(コバルト酸リチウムが無添加のも
の)を用いた比較例1の電池Eを示し、▲印は比較例2
の正極f(コバルト酸リチウムの添加量が30重量%の
もの)を用いた比較例2の電池Fを示し、□印は比較例
3の正極g(コバルト酸リチウムのみのもの)を用いた
比較例3の電池Gを示す。
作動電圧はマンガン酸リチウムを用いた正極の作動電圧
より低いため、マンガン酸リチウムにコバルト酸リチウ
ムを添加するとその作動電圧が低下すると考えられてい
た。しかしながら、図3より明らかなように、コバルト
酸リチウムを20重量%まで添加した正極、即ち、実施
例1の正極a(図3の●印)、実施例2の正極b(図3
の◇印)、実施例3の正極c(図3の◆印)、実施例4
の正極d(図3の△印)を用いた電池の作動電圧が高い
結果となった。
ン酸リチウムよりも電子導電性が優れているためと考え
られる。即ち、コバルト酸リチウムの添加量が20重量
%までであると、マンガン酸リチウムが有する作動電圧
を維持しつつ、かつコバルト酸リチウムが有する導電性
を維持できるため、マンガン酸リチウムにコバルト酸リ
チウムを添加することにより、その作動電圧が高くなっ
たということができる。
0重量%以上になると、コバルト酸リチウム単独の性能
が現れて、コバルト酸リチウムの支配性を帯びてくるた
め、マンガン酸リチウム単独と同程度の作動電圧になる
ものと考えられる。以上のことから、コバルト酸リチウ
ムの添加量は20重量%程度までが好ましい。なお、こ
れらの各正極a〜gを用い、対極および参照極に金属リ
チウム箔を使用して3極式ガラスセルにて4.3V〜
3.1Vまでの電圧領域で充放電試験を行った場合でも
同様の結果が得られた。
耐過充電特性が低下することが予想されるので、以下の
ように過充電試験を行い、耐過充電特性について検討し
た。即ち、上述のようにして作製した各電池A〜Gをそ
れぞれ3個ずつ用意し、これらの3個ずつの各電池A〜
Gを500mA(1C)および1500mA(3C)の
充電電流で過充電を行い、そのときの電池異常(電池安
全弁の作動、漏液の発生等)を観測すると表4に示すよ
うな結果となった。なお、表4において、〇印は3個と
も異常を生じなかったことを示し、△印は3個のうち1
個が異常を生じたことを示し、×印は3個の全てに異常
が生じたことを示している。
電においてはいずれの電池も異常が生じなかった。しか
しながら、3Cの過充電においては、コバルト酸リチウ
ムの性能支配が少ないと思われる15重量%までの添加
量においては異常が生じなかったのに対して、添加量が
30重量%以上になると異常が発生した。また、添加量
が19.5重量%であると、異常が生じたものと、生じ
なかったものがあった。このことからも、コバルト酸リ
チウムの添加量は20重量%未満にすることが望まし
い。
重量%とした正極(実施例3の正極c)を用いた電池C
についての3C過充電時の特性(過充電時間に対する電
池電圧、過充電電流、電池表面温度)を測定すると、図
4に示すような結果となり、コバルト酸リチウムの添加
量を19.5重量%とした正極(実施例4の正極d)を
用いた電池Dについての3C過充電時の特性を測定する
と、図5に示すような結果となった。なお、この3C過
充電試験においては、電池電圧が12Vになると、充電
電流がカットされるような回路を用いて行った。
電池の表面温度は80℃前後と低く、充電電流がカット
された後は余熱で電池温度が上昇しているだけで、放熱
が徐々に行われた。一方、図5の場合は、電池電圧が1
2Vのとき、すでに電池の表面温度は200℃以上の高
温となっており、安全弁が作動して放熱され、電池温度
が急激に下降した。以上のことから、コバルト酸リチウ
ムの添加量を20重量%以上とした場合には、過充電時
に熱暴走が生じるため、コバルト酸リチウムの添加量は
20重量%未満とすることが望ましい。
定して、マンガン酸リチウムとの混合方法を変化させた
場合の電池性能の相違について検討した。即ち、上述し
たように、マンガン酸リチウムに15重量%のコバルト
酸リチウムを添加し、これらに適量の炭素導電剤および
グラファイトとを混合した後に、圧縮・衝撃・剪断作用
を生じさせるように高速撹拌処理した正極活物質合剤を
用いて形成したものを正極c(実施例3の正極cと同様
である)とした。
のコバルト酸リチウムと、適量の炭素導電剤およびグラ
ファイトとを混合(単純混合)したものをスラリー状に
分散させた正極活物質合剤を用いて形成したものを正極
hとした。また、マンガン酸リチウムと、15重量%の
コバルト酸リチウムと、適量の炭素導電剤およびグラフ
ァイトとを混合した後、らいかい式乳鉢に擦り潰しなが
ら混合して、圧縮・粉砕作用により混合(粉砕混合)し
た正極活物質合剤を用いて形成したものを正極iとし
た。
電子顕微鏡で観察すると、高速撹拌処理した正極活物質
合剤はそれぞれの粒子が直接接触して混合されている粒
子が多かったのに対して、単純混合したものは直接接触
して混合されている粒子が少なかった。また、これらの
正極活物質合剤の粒度分布を分布測定すると、図6に示
すような結果となった。なお、図6において、図6
(a)は高速撹拌処理した粒子の粒度分布を示し、図6
(b)は単純混合した粒子の粒度分布を示し、図6
(c)は粉砕混合した粒子の粒度分布を示している。
ては粒子径が小さい粒子の分布が多いことが分かる。こ
れは、粉砕混合においては、マンガン酸リチウム等を製
造する際の焼結時に生じた2次粒子を破壊しながら混合
されたためと考えられる。一方、高速撹拌処理において
は、単純混合とほぼ同様な粒度分布になっていることが
分かる。これは、高速撹拌処理においては2次粒子の形
状をほぼ維持して混合することができることを意味して
いる。
c,h,iを用いて、上述と同様に公称容量500mA
Hの試験電池を作製した。なお、正極cを用いた電池を
電池Cとし、正極hを用いた電池を電池Hとし、正極i
を用いた電池を電池Iとした。これらの各電池C,H,
Iと、上述した電池E(比較例1の正極eを用いた電
池)を用いて、上述と同様に充放電を行って放電曲線
(500mA(1C))を求めると図7に示すような結
果となった。図7より明らかなように、いずれの混合方
法であっても、コバルト酸リチウムの添加効果があるこ
とが分かる。しかしながら、高速撹拌処理を行った正極
cを用いた電池Cおよび粉砕混合を行った正極iを用い
た電池Iは単純混合を行った正極hを用いた電池Hより
も優れた特性となった。
述した電池E(比較例1の正極eを用いた電池)を用い
て、上述と同様に高温(60℃)充放電サイクル試験を
行って、サイクル特性を求めると図8に示すような結果
となった。図8より明らかなように、高速撹拌処理を行
った正極cを用いた電池Cは粉砕混合を行った正極iを
用いた電池Iよりも優れた特性となった。これは、粉砕
混合を行った正極iにおいては、マンガン酸リチウムの
製造工程で得られた2次粒子を破壊しながら混合するた
め、2次粒子の持つ正極としての性能を低下させたと考
えられる。以上のことから、コバルト酸リチウムを添加
した効果をうまく引き出すためには粒子形状を維持しつ
つ一体化した粒子の割合が多いことが望ましい。
ムをマンガン酸リチウムに添加した場合について検討し
た。一般式Li1+XMn2-YO4(但し、−0.2≦X≦
0.2かつY≦1.0である)で表されるスピネル型マ
ンガン酸リチウム85重量%と、一般式Li1+ZNiO2
(但し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるニッケル酸
リチウム15重量%との複合粉末を200g用意し、こ
れらに適量の炭素導電剤とグラファイトとを添加・混合
した混合粉末を混合装置(例えば、ホソカワミクロン製
メカノフュージョン装置(AM−15F))内に充填す
る。
作動させて、圧縮・衝撃・剪断作用を起こさせて混合し
て混合正極活物質とする。この混合により、マンガン酸
リチウムに対してニッケル酸リチウムが電気的に接触し
た状態となる。ついで、この混合正極活物質にフッ素樹
脂系結着剤を一定の割合で混合して正極合剤とする。つ
いで、この正極合剤をアルミ箔からなる正極集電体の両
面に塗着し、乾燥した後、所定の厚みに圧延して正極板
jとした。
jを用いて、上述と同様に公称容量500mAHの試験
電池Jを作製した。この電池Jと、上述した電池C(実
施例3の正極板cを用いた電池)および電池E(比較例
1の正極板eを用いた電池)を用いて、上述と同様に充
放電(500mA(1C))を行って放電曲線を求める
と図9に示すような結果となった。図9より明らかなよ
うに、コバルト酸リチウムに代えてニッケル酸リチウム
を添加しても、マンガン酸リチウム単独よりも放電性能
が向上していることが分かる。
て、上述と同様に4.2Vまで充電した後、高温(60
℃)で20日間保存した場合の電池電圧およびガス発生
量を測定するとともに、容量維持率および容量回復率を
求めると下記の表5に示すような結果となった。
て、上述と同様に3.0Vまで放電した後、高温(60
℃)で20日間保存した場合の電池電圧およびガス発生
量を測定すると下記の表6に示すような結果となった。
バルト酸リチウムに代えてニッケル酸リチウムを添加し
ても、マンガン酸リチウム単独よりも放電性能を向上さ
せることができた。
ガンの原子比の検討 上述したマンガン酸リチウムは、リチウムとマンガンの
原子比(Li/Mn)が0.601のスピネル型マンガ
ン酸リチウムを用いたが、この原子比(Li/Mn)は
マンガン酸リチウムの持つエネルギー密度および60℃
でのサイクル特性に密接に関わってくるため、この原子
比(Li/Mn)について検討した。まず、原子比(L
i/Mn)に対する60℃での300サイクル時の容量
維持率(サイクル特性)を求めると、図10に示すよう
な結果となった。また、原子比(Li/Mn)に対する
単位活物質当たりの正極活物質容量(正極活物質比容量
(mAh/g))を測定すると図11に示すような結果
となった。
Mn)が0.56以上であれば、原子比(Li/Mn)
が大きくなるほど高温時(60℃)の300サイクル時
の容量維持率が高くなるが、原子比(Li/Mn)が
0.62より大きくなってもこれ以上は容量維持率は大
きくはならなかった。一方、図11から言えることは、
原子比(Li/Mn)が大きくなると正極活物質比容量
が小さくなった。以上のことから、容量維持率からする
と原子比(Li/Mn)は0.56以上とする必要があ
るが、あまり原子比(Li/Mn)が大きくなると、今
度は正極活物質比容量が小さくなるため、容量維持率が
変わらなくなる0.62までで十分である。結局、原子
比(Li/Mn)が0.56≦Li/Mn≦0.62の
関係となるような値のものから選択して用いるのが望ま
しい。
属(例えば、Mg、Al、Ca、V、Ti、Cr、F
e、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Zr、Nb、Mo
およびSn等)で置換したものについては、置換する金
属によって異なるが、リチウムと、マンガンと異種金属
(Metal)の和との原子比(Li/(Mn+Met
al))が0.56≦Li/(Mn+Metal)≦
0.62の関係となるような値のものから選択して用い
るのが望ましい。
適用する例について説明したが、本発明をポリマー電池
(高分子固体電解質電池)に適用すれば有効である。特
に、ポリマー電池は電解液と比較して粘度が高いため、
マンガン酸リチウム単独での使用は含液性の点で大きな
問題となってくる。本発明をポリマー電池に適用すれ
ば、正極板の厚みを薄くできるため、この点からも有効
である。
ボネート系固体高分子、ポリアクリロニトリル系固体高
分子、およびこれらの二種以上からなる共重合体もしく
は架橋した高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)
のようなフッ素系固体高分子から選択される高分子とリ
チウム塩と電解液を組み合わせてゲル状にした固体電解
質である。
電池)の作製例について説明する。ポリエチレン多孔質
体を正極板と負極板とで挟み込んだ後、電池外装体内に
挿入する。この電池外装体内に、ポリエチレングリコー
ルジアクリレート(分子量が1000のもの)とエチレ
ンカーボネートあるいはジエチルカーボネートの等量混
合溶媒に、1mol/lとなるように6フッ化リン酸リ
チウム(LiPF6)を溶解した溶液とを容量比が1:
10の割合となるように混合する。この混合溶液に重合
開始剤としてt−ヘキシルパーオキシピバレートを50
00ppm添加したものを3ml注入した後、60℃の
温度で3時間加熱して硬化処理して、ポリマー電池を作
製する。ここで、正極板として上述した実施例3の正極
板cを用いたポリマー電池を電池Kとし、比較例1の正
極板eを用いたポリマー電池を電池Lとした。
上述と同様に4.2Vまで充電した後、高温(60℃)
で20日間保存した場合の電池電圧およびガス発生量を
測定するとともに、容量維持率および容量回復率を求め
ると下記の表7に示すような結果となった。
述と同様に3.0Vまで放電した後、高温(60℃)で
20日間保存した場合の電池電圧およびガス発生量を測
定すると下記の表8に示すような結果となった。
マー電池においてもリチウムイオン電池と同様にコバル
ト酸リチウムの添加効果が現れていることが分かる。以
上に述べたように、本発明によれば、主正極活物質であ
るマンガン酸リチウムに適量のコバルト酸リチウムある
いはニッケル酸リチウムから選択した少なくとも1種を
添加することにより、高温特性、保存特性に優れ、かつ
放電作動電圧に優れた非水電解液電池が得られるように
なる。
とガス発生量の関係を示す図である。
場合での3C過充電時間と、電池電圧、充電電流、電池
表面温度の関係を示す図である。
場合での3C過充電時間と、電池電圧、充電電流、電池
表面温度の関係を示す図である。
を示す図である。
示す図である。
特性を示す図である。
す図である。
維持率の関係を示す図である。
量の関係を示す図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 スピネル型マンガン酸リチウムを主正極
活物質とする非水電解質電池用正極であって、 一般式Li1+XMn2-YO4(但し、リチウムとマンガン
との原子比が0.56≦Li/Mn=(1+X)/(2
−Y)≦0.62で、−0.2≦X≦0.2かつY≦
1.0である)で表されるスピネル型マンガン酸リチウ
ムと、 一般式Li1+ZCoO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)
で表されるコバルト酸リチウムあるいは一般式Li1+Z
NiO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるニ
ッケル酸リチウムから選択される少なくとも1種とを、 前記スピネル型マンガン酸リチウムの重量をAとし、前
記コバルト酸リチウムあるいは前記ニッケル酸リチウム
から選択される少なくとも1種の重量をBとした場合に
0.05≦B/(A+B)<0.2の範囲になるように
混合して備えたことを特徴とする非水電解質電池用正
極。 - 【請求項2】 前記スピネル型マンガン酸リチウム、前
記コバルト酸リチウムおよび前記ニッケル酸リチウムは
その一部がマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、
バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウ
ム、ニオブ、モリブデンおよびスズのいずれかから選択
される他の金属で置換されていることを特徴とする請求
項1に記載の非水電解質電池用正極。 - 【請求項3】 前記スピネル型マンガン酸リチウム(L
i1+XMn2-YO4)の一部が前記他の金属で置換されて
いる場合は、リチウムと、マンガンと前記他の金属の和
との原子比Cが0.56≦C≦0.62(但し、−0.
2≦X≦0.2かつY≦1.0である)の関係を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の非水電解質電池用正
極。 - 【請求項4】 スピネル型マンガン酸リチウムを主正極
活物質とする非水電解質電池用正極の製造方法であっ
て、 一般式Li1+XMn2-YO4(但し、リチウムとマンガン
との原子比が0.56≦Li/Mn=(1+X)/(2
−Y)≦0.62で、−0.2≦X≦0.2かつY≦
1.0である)で表されるスピネル型マンガン酸リチウ
ムの粉末と、 一般式Li1+ZCoO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)
で表されるコバルト酸リチウムあるいは一般式Li1+Z
NiO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるニ
ッケル酸リチウムから選択される少なくとも1種の粉末
とを、 前記スピネル型マンガン酸リチウムの粉末の重量をAと
し、前記コバルト酸リチウムあるいは前記ニッケル酸リ
チウムから選択される少なくとも1種の粉末の重量をB
とした場合に0.05≦B/(A+B)<0.2の範囲
になるように混合機に充填する充填工程と、 前記混合機に充填された複合粉末に圧縮、衝撃、剪断作
用を生じさせて混合させるかあるいは粉砕混合させる混
合工程とを備えたことを特徴とする非水電解質電池用正
極の製造方法。 - 【請求項5】 前記スピネル型マンガン酸リチウム、前
記コバルト酸リチウムおよび前記ニッケル酸リチウムの
一部をマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バナ
ジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニ
ッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、ニ
オブ、モリブデンおよびスズのいずれかから選択される
他の金属で置換する工程を備えたことを特徴とする請求
項4に記載の非水電解質電池用正極の製造方法。 - 【請求項6】 前記スピネル型マンガン酸リチウム(L
i1+XMn2-YO4)の一部を前記他の金属で置換する場
合は、リチウムと、マンガンと前記他の金属の和との原
子比Cが0.56≦C≦0.62(但し、−0.2≦X
≦0.2かつY≦1.0である)の関係を有するように
置換させることを特徴とする請求項5に記載の非水電解
質電池用正極の製造方法。 - 【請求項7】 リチウムイオンを挿入・脱離可能な負極
活物質からなる負極とスピネル型マンガン酸リチウムを
主正極活物質とする正極と非水電解質とからなる非水電
解質電池であって、 一般式Li1+XMn2-YO4(但し、リチウムとマンガン
との原子比が0.56≦Li/Mn=(1+X)/(2
−Y)≦0.62で、−0.2≦X≦0.2かつY≦
1.0である)で表されるスピネル型マンガン酸リチウ
ムと、 一般式Li1+ZCoO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)
で表されるコバルト酸リチウムあるいは一般式Li1+Z
NiO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるニ
ッケル酸リチウムから選択される少なくとも1種とを、 前記スピネル型マンガン酸リチウムの重量をAとし、前
記コバルト酸リチウムあるいは前記ニッケル酸リチウム
から選ばれる少なくとも1種の重量をBとした場合に
0.05≦B/(A+B)<0.2の範囲になるように
混合された正極活物質からなる正極を備えたことを特徴
とする非水電解質電池。 - 【請求項8】 前記スピネル型マンガン酸リチウム、前
記コバルト酸リチウムおよび前記ニッケル酸リチウムは
その一部がマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、
バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバル
ト、ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウ
ム、ニオブ、モリブデンおよびスズのいずれかから選択
される他の金属で置換されていることを特徴とする請求
項7に記載の非水電解質電池。 - 【請求項9】 前記スピネル型マンガン酸リチウム(L
i1+XMn2-YO4)の一部が前記他の金属で置換されて
いる場合は、リチウムと、マンガンと前記他の金属の和
との原子比Cが0.56≦C≦0.62(但し、−0.
2≦X≦0.2かつY≦1.0である)の関係を有する
ことを特徴とする請求項8に記載の非水電解質電池。 - 【請求項10】 前記非水電解質は有機電解液あるいは
高分子固体電解質のいずれかから選択したことを特徴と
する請求項7から請求項9のいずかに記載の非水電解質
電池。 - 【請求項11】 前記高分子固体電解質は、ポリカーボ
ネート系固体高分子、ポリアクリロニトリル系固体高分
子、およびこれらの二種以上からなる共重合体もしくは
架橋した高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)の
ようなフッ素系固体高分子から選択される高分子とリチ
ウム塩と電解液を組み合わせてゲル状にした固体電解質
であることを特徴とする請求項10に記載の非水電解質
電池。 - 【請求項12】 リチウムイオンを挿入・脱離可能な負
極活物質からなる負極とスピネル型マンガン酸リチウム
を主正極活物質とする正極と非水電解質を用いた非水電
解質電池の製造方法であって、 一般式Li1+XMn2-YO4(但し、リチウムとマンガン
との原子比が0.56≦Li/Mn=(1+X)/(2
−Y)≦0.62で、−0.2≦X≦0.2かつY≦
1.0である)で表されるスピネル型マンガン酸リチウ
ムの粉末と、 一般式Li1+ZCoO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)
で表されるコバルト酸リチウムあるいは一般式Li1+Z
NiO2(但し、−0.5≦Z≦0.5)で表されるニ
ッケル酸リチウムから選択される少なくとも1種の粉末
とを、 前記スピネル型マンガン酸リチウムの粉末の重量をAと
し、前記コバルト酸リチウムあるいは前記ニッケル酸リ
チウムから選択される少なくとも1種の粉末の重量をB
とした場合に0.05≦B/(A+B)<0.2の範囲
になるように混合機に充填する充填工程と、 前記混合機に充填された複合粉末に圧縮、衝撃、剪断作
用を生じさせて混合させるかあるいは粉砕混合させる混
合工程とを備えたことを特徴とする非水電解質電池の製
造方法。 - 【請求項13】 前記スピネル型マンガン酸リチウム、
前記コバルト酸リチウムおよび前記ニッケル酸リチウム
の一部をマグネシウム、アルミニウム、カルシウム、バ
ナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、
ニッケル、銅、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、
ニオブ、モリブデンおよびスズのいずれかから選択され
る他の金属で置換する工程を備えたことを特徴とする請
求項12に記載の非水電解質電池の製造方法。 - 【請求項14】 前記スピネル型マンガン酸リチウム
(Li1+XMn2-YO4)の一部を前記他の金属で置換す
る場合は、リチウムと、マンガンと前記他の金属の和と
の原子比Cが0.56≦C≦0.62(但し、−0.2
≦X≦0.2かつY≦1.0である)の関係を有するよ
うに置換させることを特徴とする請求項13に記載の非
水電解質電池の製造方法。 - 【請求項15】 前記非水電解質は有機電解液あるいは
高分子固体電解質のいずれかから選択したことを特徴と
する請求項12から請求項14のいずかに記載の非水電
解質電池の製造方法。 - 【請求項16】 前記高分子固体電解質は、ポリカーボ
ネート系固体高分子、ポリアクリロニトリル系固体高分
子、およびこれらの二種以上からなる共重合体もしくは
架橋した高分子、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)の
ようなフッ素系固体高分子から選択される高分子とリチ
ウム塩と電解液を組み合わせてゲル状にした固体電解質
であることを特徴とする請求項15に記載の非水電解質
電池の製造方法。
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