JP2003017054A - 正極活物質及び非水電解質電池の製造方法 - Google Patents
正極活物質及び非水電解質電池の製造方法Info
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- JP2003017054A JP2003017054A JP2001200011A JP2001200011A JP2003017054A JP 2003017054 A JP2003017054 A JP 2003017054A JP 2001200011 A JP2001200011 A JP 2001200011A JP 2001200011 A JP2001200011 A JP 2001200011A JP 2003017054 A JP2003017054 A JP 2003017054A
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 正極活物質中に生成する炭酸リチウム、硫酸
リチウムの影響をなくす。 【解決手段】 一般式LixNiyM1−yO2(但
し、Mは遷移金属、B、Al、Co、Cr、Ga、In
の内の少なくとも1種を表し、0.05≦x≦1.10
であり、0.7≦y≦1.0である。)で表されるリチ
ウム複合酸化物を、当該リチウム複合酸化物100gに
対し500ml以上の水により水洗する。
リチウムの影響をなくす。 【解決手段】 一般式LixNiyM1−yO2(但
し、Mは遷移金属、B、Al、Co、Cr、Ga、In
の内の少なくとも1種を表し、0.05≦x≦1.10
であり、0.7≦y≦1.0である。)で表されるリチ
ウム複合酸化物を、当該リチウム複合酸化物100gに
対し500ml以上の水により水洗する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸リチウム、硫
酸リチウムを除去し、充放電効率を向上させた正極活物
質及び非水電解質電池の製造方法に関する。
酸リチウムを除去し、充放電効率を向上させた正極活物
質及び非水電解質電池の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子技術の進歩により、電子機器
の高性能化、小型化、ポータブル化が進み、これらの電
子機器に使用される高エネルギー密度電池の要求が強ま
ってきている。このような状況下において、LiCoO
2を正極材料とし、リチウムをドープ・脱ドープ可能な
炭素材料を負極材料に用いたリチウムイオン二次電池が
商品化され、カムコーダ、携帯電話、及びノート型パソ
コン等の各種携帯用電子機器の電源として採用されてい
る。
の高性能化、小型化、ポータブル化が進み、これらの電
子機器に使用される高エネルギー密度電池の要求が強ま
ってきている。このような状況下において、LiCoO
2を正極材料とし、リチウムをドープ・脱ドープ可能な
炭素材料を負極材料に用いたリチウムイオン二次電池が
商品化され、カムコーダ、携帯電話、及びノート型パソ
コン等の各種携帯用電子機器の電源として採用されてい
る。
【0003】最近では、このリチウムイオン二次電池
が、常温環境下のみならず、低温から高温までの各種環
境下で使用される電子機器に採用されることが多くなっ
ている。特に、最近採用が増えているノート型パソコン
においては、中央演算装置の高速化に伴い、パソコン内
部温度が高くなり、内蔵されたリチウムイオン二次電池
が高温環境下で長時間使用されるため、高温環境下での
電池特性が重要となっている。
が、常温環境下のみならず、低温から高温までの各種環
境下で使用される電子機器に採用されることが多くなっ
ている。特に、最近採用が増えているノート型パソコン
においては、中央演算装置の高速化に伴い、パソコン内
部温度が高くなり、内蔵されたリチウムイオン二次電池
が高温環境下で長時間使用されるため、高温環境下での
電池特性が重要となっている。
【0004】一方、このリチウムイオン二次電池の原材
料の安定供給のために、LiCoO 2の代わりに、ニッ
ケルを主体とした一般式LixNiyM1−yO2(但
し、Mは遷移金属、B、Al、Co、Cr、Ga、In
の内の少なくとも1種を表し、0.05≦x≦1.10
であり、0.7≦y≦1.0である。)で表されるリチ
ウム複合酸化物を正極活物質として用いる手法が探索さ
れている。
料の安定供給のために、LiCoO 2の代わりに、ニッ
ケルを主体とした一般式LixNiyM1−yO2(但
し、Mは遷移金属、B、Al、Co、Cr、Ga、In
の内の少なくとも1種を表し、0.05≦x≦1.10
であり、0.7≦y≦1.0である。)で表されるリチ
ウム複合酸化物を正極活物質として用いる手法が探索さ
れている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記L
ixNiyM1−yO2は、Mによる置換の影響で充放
電容量が実質的に小さくなるが、それ以上に、特にMが
Alを含む場合、顕著に初回の充電容量に対しての放電
容量の比率(初回充放電効率)が非常に低くなる。ま
た、合成後に炭酸リチウムや硫酸リチウムが生成してい
るため、充電状態かつ高温環境下におかれると、これら
化合物が酸化分解しガスが発生する。
ixNiyM1−yO2は、Mによる置換の影響で充放
電容量が実質的に小さくなるが、それ以上に、特にMが
Alを含む場合、顕著に初回の充電容量に対しての放電
容量の比率(初回充放電効率)が非常に低くなる。ま
た、合成後に炭酸リチウムや硫酸リチウムが生成してい
るため、充電状態かつ高温環境下におかれると、これら
化合物が酸化分解しガスが発生する。
【0006】このことは、従来の電池のように金属を材
料とした外装を用いた場合にはほとんど問題にならない
ことであったが、ポリマー系電池の様に外装にアルミラ
ミネート材等を用いる場合、ほんの僅かなガスの発生に
より電池外装が大きく膨らむため、非常に厳しい条件と
なる。すなわち、外装にアルミラミネート材等を用いる
場合、このほんの僅かなガス発生のため、寸法不良とな
ったり、あるいは、電池性能の劣化が著しいものとな
る。そして、このことがポリマー系電池におけるLix
NiyM1−yO2の実用化を阻む最大の課題となる。
料とした外装を用いた場合にはほとんど問題にならない
ことであったが、ポリマー系電池の様に外装にアルミラ
ミネート材等を用いる場合、ほんの僅かなガスの発生に
より電池外装が大きく膨らむため、非常に厳しい条件と
なる。すなわち、外装にアルミラミネート材等を用いる
場合、このほんの僅かなガス発生のため、寸法不良とな
ったり、あるいは、電池性能の劣化が著しいものとな
る。そして、このことがポリマー系電池におけるLix
NiyM1−yO2の実用化を阻む最大の課題となる。
【0007】そこで、特開平6−342657号公報で
は、合成後のリチウム複合酸化物中の炭酸リチウムを最
小限の水で水洗し乾燥することにより除去し、悪影響を
避けるという方法が開示されている。しかしながら、特
開平6−342657号公報の実施例に基づいて作製さ
れた正極活物質においては、固体内でのH+とLi+の
交換の速さが考慮されておらず、明らかにLix−zH
zNi2−x−yMyO2が生成し充放電容量の劣化を
招くおそれがあり、また、水洗を最小限の水で行うた
め、水中のLi+イオン濃度が高くなり、乾燥後に水酸
化リチウムや炭酸リチウムが再析出する虞がある。外装
がアルミラミネート材のように、柔らかい素材を使用し
たセルにおいては、このような徴量な成分から生成する
ガスも無視できるものではない。
は、合成後のリチウム複合酸化物中の炭酸リチウムを最
小限の水で水洗し乾燥することにより除去し、悪影響を
避けるという方法が開示されている。しかしながら、特
開平6−342657号公報の実施例に基づいて作製さ
れた正極活物質においては、固体内でのH+とLi+の
交換の速さが考慮されておらず、明らかにLix−zH
zNi2−x−yMyO2が生成し充放電容量の劣化を
招くおそれがあり、また、水洗を最小限の水で行うた
め、水中のLi+イオン濃度が高くなり、乾燥後に水酸
化リチウムや炭酸リチウムが再析出する虞がある。外装
がアルミラミネート材のように、柔らかい素材を使用し
たセルにおいては、このような徴量な成分から生成する
ガスも無視できるものではない。
【0008】本発明は、上述したような従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、正極活物質中に生成する炭
酸リチウム、硫酸リチウムの影響をなくした正極活物質
の製造方法、及びそのような正極活物質を用いること
で、高容量で、かつ高温環境下での保存特性に優れた非
水電解質電池の製造方法を提供することを目的とする。
みて提案されたものであり、正極活物質中に生成する炭
酸リチウム、硫酸リチウムの影響をなくした正極活物質
の製造方法、及びそのような正極活物質を用いること
で、高容量で、かつ高温環境下での保存特性に優れた非
水電解質電池の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の正極活物質の製
造方法は、一般式LixNiyM1−yO2(但し、M
は遷移金属、B、Al、Co、Cr、Ga、Inの内の
少なくとも1種を表し、0.05≦x≦1.10であ
り、0.7≦y≦1.0である。)で表されるリチウム
複合酸化物を、当該リチウム複合酸化物100gに対し
500ml以上の水により水洗することを特徴とする。
造方法は、一般式LixNiyM1−yO2(但し、M
は遷移金属、B、Al、Co、Cr、Ga、Inの内の
少なくとも1種を表し、0.05≦x≦1.10であ
り、0.7≦y≦1.0である。)で表されるリチウム
複合酸化物を、当該リチウム複合酸化物100gに対し
500ml以上の水により水洗することを特徴とする。
【0010】上述したような本発明に係る正極活物質の
製造方法では、リチウム複合酸化物を、当該リチウム複
合酸化物100gに対し500ml以上の水により水洗
しているので、当該リチウム複合酸化物合成時に生成す
る炭酸リチウムや硫酸リチウムが十分に除去され、ま
た、Liイオンの再結晶化も防止される。
製造方法では、リチウム複合酸化物を、当該リチウム複
合酸化物100gに対し500ml以上の水により水洗
しているので、当該リチウム複合酸化物合成時に生成す
る炭酸リチウムや硫酸リチウムが十分に除去され、ま
た、Liイオンの再結晶化も防止される。
【0011】また、本発明の非水電解質電池の製造方法
は、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負
極と、正極と負極との間に介在された非水電解質とを備
えた非水電解質電池の製造方法であって、上記正極活物
質を製造するに際し、一般式LixNiyM1−yO2
(但し、Mは遷移金属、B、Al、Co、Cr、Ga、
Inの内の少なくとも1種を表し、0.05≦x≦1.
10であり、0.7≦y≦1.0である。)で表される
リチウム複合酸化物を、当該リチウム複合酸化物100
gに対し500ml以上の水により水洗することを特徴
とする。
は、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負
極と、正極と負極との間に介在された非水電解質とを備
えた非水電解質電池の製造方法であって、上記正極活物
質を製造するに際し、一般式LixNiyM1−yO2
(但し、Mは遷移金属、B、Al、Co、Cr、Ga、
Inの内の少なくとも1種を表し、0.05≦x≦1.
10であり、0.7≦y≦1.0である。)で表される
リチウム複合酸化物を、当該リチウム複合酸化物100
gに対し500ml以上の水により水洗することを特徴
とする。
【0012】上述したような本発明に係る非水電解質電
池の製造方法では、正極活物質を製造するに際し、リチ
ウム複合酸化物を、当該リチウム複合酸化物100gに
対し500ml以上の水により水洗しているので、当該
リチウム複合酸化物合成時に生成する炭酸リチウムや硫
酸リチウムが十分に除去され、また、Liイオンの再結
晶化も防止される。そしてこのような正極活物質を用い
ることで、充放電効率が向上するほか、高温環境下にお
けるガス発生を抑えられた非水電解質電池が得られる。
池の製造方法では、正極活物質を製造するに際し、リチ
ウム複合酸化物を、当該リチウム複合酸化物100gに
対し500ml以上の水により水洗しているので、当該
リチウム複合酸化物合成時に生成する炭酸リチウムや硫
酸リチウムが十分に除去され、また、Liイオンの再結
晶化も防止される。そしてこのような正極活物質を用い
ることで、充放電効率が向上するほか、高温環境下にお
けるガス発生を抑えられた非水電解質電池が得られる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した正極活物
質及び非水電解質電池について、その実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
質及び非水電解質電池について、その実施の形態につい
て図面を参照しながら説明する。
【0014】この正極活物質は、一般式LixNiyM
1−yO2(但し、Mは遷移金属、B、Al、Co、C
r、Ga、Inの内の少なくとも1種を表し、0.05
≦x≦1.10であり、0.7≦y≦1.0である。)
で表されるリチウム複合酸化物を、当該リチウム複合酸
化物100gに対し500ml以上の水により4時間以
内の水洗を行い、200℃以上の温度で乾燥することに
より得られる。
1−yO2(但し、Mは遷移金属、B、Al、Co、C
r、Ga、Inの内の少なくとも1種を表し、0.05
≦x≦1.10であり、0.7≦y≦1.0である。)
で表されるリチウム複合酸化物を、当該リチウム複合酸
化物100gに対し500ml以上の水により4時間以
内の水洗を行い、200℃以上の温度で乾燥することに
より得られる。
【0015】具体的には、まず、リチウム塩と、ニッケ
ル塩と、M塩(但し、Mは遷移金属、B、Al、Co、
Cr、Ga、Inの内の少なくとも1種を表す。)とを
混合し、この混合体を焼成することにより、一般式Li
xNiyM1−yO2で表されるリチウム複合酸化物を
得る。
ル塩と、M塩(但し、Mは遷移金属、B、Al、Co、
Cr、Ga、Inの内の少なくとも1種を表す。)とを
混合し、この混合体を焼成することにより、一般式Li
xNiyM1−yO2で表されるリチウム複合酸化物を
得る。
【0016】次に、得られた上記リチウム複合酸化物を
水で洗浄する。リチウム複合酸化物を洗浄することで、
当該リチウム複合酸化物合成時に生成する炭酸リチウム
や硫酸リチウムを除去する。この炭酸リチウムや硫酸リ
チウムは、リチウム複合酸化物の充放電反応時のLi+
のドープ−脱ドープ反応を阻害していると考えられる。
水で洗浄する。リチウム複合酸化物を洗浄することで、
当該リチウム複合酸化物合成時に生成する炭酸リチウム
や硫酸リチウムを除去する。この炭酸リチウムや硫酸リ
チウムは、リチウム複合酸化物の充放電反応時のLi+
のドープ−脱ドープ反応を阻害していると考えられる。
【0017】ここで本発明では、リチウム複合酸化物の
洗浄において、当該リチウム複合酸化物100g当たり
500ml以上の水を用いる。リチウム複合酸化物10
0gに対し500ml未満の水による水洗では、当該リ
チウム複合酸化物合成時に生成する炭酸リチウムや硫酸
リチウムを除去することが十分にできないほか、水洗水
中のLiイオン濃度が高くなり、リチウム複合酸化物の
乾燥後に、上記Liイオンが水酸化リチウム、炭酸リチ
ウムとして再結晶化してしまう。正極活物質中に水酸化
リチウム、炭酸リチウムが含まれていると、電池を構成
した際に、充電状態で水酸化リチウム、炭酸リチウムが
酸化分解し、ガス発生の原因となる。リチウム複合酸化
物100g当たり500ml以上の水を用いて洗浄する
ことで、当該リチウム複合酸化物合成時に生成する炭酸
リチウムや硫酸リチウムを十分に除去できるほか、Li
イオンの再結晶化も防止することができる。
洗浄において、当該リチウム複合酸化物100g当たり
500ml以上の水を用いる。リチウム複合酸化物10
0gに対し500ml未満の水による水洗では、当該リ
チウム複合酸化物合成時に生成する炭酸リチウムや硫酸
リチウムを除去することが十分にできないほか、水洗水
中のLiイオン濃度が高くなり、リチウム複合酸化物の
乾燥後に、上記Liイオンが水酸化リチウム、炭酸リチ
ウムとして再結晶化してしまう。正極活物質中に水酸化
リチウム、炭酸リチウムが含まれていると、電池を構成
した際に、充電状態で水酸化リチウム、炭酸リチウムが
酸化分解し、ガス発生の原因となる。リチウム複合酸化
物100g当たり500ml以上の水を用いて洗浄する
ことで、当該リチウム複合酸化物合成時に生成する炭酸
リチウムや硫酸リチウムを十分に除去できるほか、Li
イオンの再結晶化も防止することができる。
【0018】なお、リチウム複合酸化物の洗浄方法とし
ては、特に限定されるものではなく、流水で洗浄する方
法でもよいし、あるいは、溜水中にリチウム複合酸化物
を投入し、攪拌することにより洗浄する方法でもよい。
また、洗浄においては、一度に多量の水で洗浄する方法
でもよいし、少量の水で複数回の洗浄を行う方法でもよ
い。複数回の洗浄を行う場合には、用いた水の総量が、
正極活物質100g当たり500ml以上になるように
する。
ては、特に限定されるものではなく、流水で洗浄する方
法でもよいし、あるいは、溜水中にリチウム複合酸化物
を投入し、攪拌することにより洗浄する方法でもよい。
また、洗浄においては、一度に多量の水で洗浄する方法
でもよいし、少量の水で複数回の洗浄を行う方法でもよ
い。複数回の洗浄を行う場合には、用いた水の総量が、
正極活物質100g当たり500ml以上になるように
する。
【0019】次に、水洗されたリチウム複合酸化物を脱
水する。脱水の方法としては、特に限定されるものでは
なく、濾過、デカンテーション、フィルタープレス等、
各種手法を用いることができる。
水する。脱水の方法としては、特に限定されるものでは
なく、濾過、デカンテーション、フィルタープレス等、
各種手法を用いることができる。
【0020】ここで本発明では、洗浄〜脱水の一連の工
程を、4時間以内で行う。洗浄〜脱水の一連の工程が4
時間以上になると、Li+とH+とのイオン交換が無視
できなくなり、正極活物質の充放電容量が著しく低下す
る。H+とLi+の交換は、水洗時に使用する水の量で
はなく、時間に依存して進行する。そのため、洗浄〜脱
水の一連の工程を4時間以内で行うことで、正極活物質
の充放電容量に悪影響を与えるLi+とH+とのイオン
交換をほぼ抑えることができる。
程を、4時間以内で行う。洗浄〜脱水の一連の工程が4
時間以上になると、Li+とH+とのイオン交換が無視
できなくなり、正極活物質の充放電容量が著しく低下す
る。H+とLi+の交換は、水洗時に使用する水の量で
はなく、時間に依存して進行する。そのため、洗浄〜脱
水の一連の工程を4時間以内で行うことで、正極活物質
の充放電容量に悪影響を与えるLi+とH+とのイオン
交換をほぼ抑えることができる。
【0021】次に、脱水されたリチウムイオン複合酸化
物を200℃以上の空気雰囲気、あるいは、真空雰囲気
とした恒温槽内で乾燥する。乾燥温度が200℃以下で
は、リチウム複合酸化物表面に吸着した水を十分に取り
除くことができない。正極活物質表面に水が吸着してい
ると、電池を構成した際に、充電状態でこの水が電気分
解しガス発生の原因となる。乾燥温度を200℃以上と
することで、リチウム複合酸化物表面に吸着した水を十
分に取り除くことができる。また、乾燥終了の目安とし
ては、カールフィッシャー水分計を用い、測定温度25
0℃として測定した場合の残留水分量が800ppm以
下となるまでとする。残留水分量を800ppm以下と
することで、正極活物質表面に吸着している水の電気分
解によるガス発生を無視できるものとすることができ
る。
物を200℃以上の空気雰囲気、あるいは、真空雰囲気
とした恒温槽内で乾燥する。乾燥温度が200℃以下で
は、リチウム複合酸化物表面に吸着した水を十分に取り
除くことができない。正極活物質表面に水が吸着してい
ると、電池を構成した際に、充電状態でこの水が電気分
解しガス発生の原因となる。乾燥温度を200℃以上と
することで、リチウム複合酸化物表面に吸着した水を十
分に取り除くことができる。また、乾燥終了の目安とし
ては、カールフィッシャー水分計を用い、測定温度25
0℃として測定した場合の残留水分量が800ppm以
下となるまでとする。残留水分量を800ppm以下と
することで、正極活物質表面に吸着している水の電気分
解によるガス発生を無視できるものとすることができ
る。
【0022】なお、乾燥の方法としては、特に限定され
るものではなく、スプレードライ、フリーズドライ等、
各種手法を用いることができる。また、真空雰囲気中で
の乾燥についても必ず必要ではなく、空気等の雰囲気中
で可能である。
るものではなく、スプレードライ、フリーズドライ等、
各種手法を用いることができる。また、真空雰囲気中で
の乾燥についても必ず必要ではなく、空気等の雰囲気中
で可能である。
【0023】以上のようにして、一般式LixNiyM
1−yO2(但し、Mは遷移金属、B、Al、Co、C
r、Ga、Inの内の少なくとも1種を表し、0.05
≦x≦1.10であり、0.7≦y≦1.0である。)
で表されるリチウム複合酸化物からなる正極活物質が得
られる。
1−yO2(但し、Mは遷移金属、B、Al、Co、C
r、Ga、Inの内の少なくとも1種を表し、0.05
≦x≦1.10であり、0.7≦y≦1.0である。)
で表されるリチウム複合酸化物からなる正極活物質が得
られる。
【0024】上述したような正極活物質の製造方法によ
れば、リチウム複合酸化物100g当たり500ml以
上の水を用いて洗浄しているので、リチウム複合酸化物
合成時に生成する炭酸リチウムや硫酸リチウムが水洗に
より除去される。また、洗浄中に発生するH+とLi+
の交換は、水洗時に使用する水の量ではなく、時間に依
存して進行するため、本発明のように4時間以下という
短時間で水洗を行うことで、イオン交換が殆ど起こらな
い。
れば、リチウム複合酸化物100g当たり500ml以
上の水を用いて洗浄しているので、リチウム複合酸化物
合成時に生成する炭酸リチウムや硫酸リチウムが水洗に
より除去される。また、洗浄中に発生するH+とLi+
の交換は、水洗時に使用する水の量ではなく、時間に依
存して進行するため、本発明のように4時間以下という
短時間で水洗を行うことで、イオン交換が殆ど起こらな
い。
【0025】そして、この正極活物質を用いた電池は、
充放電効率が大幅に向上し、放電容量が大きく増大す
る。さらに、この正極活物質を用いた電池においては、
高温環境下におけるガス発生が無く、保存特性に優れ高
温環境下での電池性能の劣化が抑えられた優れたものと
なる。
充放電効率が大幅に向上し、放電容量が大きく増大す
る。さらに、この正極活物質を用いた電池においては、
高温環境下におけるガス発生が無く、保存特性に優れ高
温環境下での電池性能の劣化が抑えられた優れたものと
なる。
【0026】つぎに、上述したような正極活物質を用い
た非水電解質電池について説明する。
た非水電解質電池について説明する。
【0027】この非水電解液電池1は、図1に示すよう
に、負極2と、負極2を収容する負極缶3と、正極4
と、正極4を収容する正極缶5と、正極4と負極2との
間に配されたセパレータ6と、絶縁ガスケット7とを備
え、負極缶3及び正極缶5内に非水電解液が充填されて
なる。
に、負極2と、負極2を収容する負極缶3と、正極4
と、正極4を収容する正極缶5と、正極4と負極2との
間に配されたセパレータ6と、絶縁ガスケット7とを備
え、負極缶3及び正極缶5内に非水電解液が充填されて
なる。
【0028】負極2は、負極活物質となる例えば金属リ
チウム箔からなる。また、負極活物質として、リチウム
をドープ、脱ドープ可能な材料を用いる場合には、負極
2は、負極集電体上に、上記負極活物質を含有する負極
活物質層が形成されてなる。負極集電体としては、例え
ば、銅、ステンレス、ニッケル等を用いることができ、
その形状としては、箔状、或いはメッシュ、エキスパン
ドメタル等の網状のものが好ましい。厚さとしては、5
μm〜30μmのものが好適に用いられる。
チウム箔からなる。また、負極活物質として、リチウム
をドープ、脱ドープ可能な材料を用いる場合には、負極
2は、負極集電体上に、上記負極活物質を含有する負極
活物質層が形成されてなる。負極集電体としては、例え
ば、銅、ステンレス、ニッケル等を用いることができ、
その形状としては、箔状、或いはメッシュ、エキスパン
ドメタル等の網状のものが好ましい。厚さとしては、5
μm〜30μmのものが好適に用いられる。
【0029】負極活物質としては、リチウム金属或いは
リチウムをドープ・脱ドープ可能なものであればよく、
リチウムとアルミニウム、鉛、インジウム等とのリチウ
ム合金や、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材
料、或いはポリアセチレン、ポリピロール等のポリマー
が用いられる。上記炭素材料としては、特に限定するも
のではないが、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコー
クス、二ードルコークス、石油コークス等)、黒鉛類、
ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール
樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成したもの)、炭
素繊維、活性炭等が使用可能である。
リチウムをドープ・脱ドープ可能なものであればよく、
リチウムとアルミニウム、鉛、インジウム等とのリチウ
ム合金や、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材
料、或いはポリアセチレン、ポリピロール等のポリマー
が用いられる。上記炭素材料としては、特に限定するも
のではないが、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコー
クス、二ードルコークス、石油コークス等)、黒鉛類、
ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール
樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成したもの)、炭
素繊維、活性炭等が使用可能である。
【0030】特に、難黒鉛化炭素類は、重量当たりの充
放電能力が大きい、サイクル特性に優れる等の理由から
好適に用いられる。このなかでも、(002)面の面間
隔が0.370nm以上、真密度が1.70g/cm3
未満であり、かつ空気気流中における示差熱分析で70
0℃以上に発熱ピークを有しない炭素質材料が用いられ
る。
放電能力が大きい、サイクル特性に優れる等の理由から
好適に用いられる。このなかでも、(002)面の面間
隔が0.370nm以上、真密度が1.70g/cm3
未満であり、かつ空気気流中における示差熱分析で70
0℃以上に発熱ピークを有しない炭素質材料が用いられ
る。
【0031】このような性質を有する材料としては、有
機材料を焼成等の手法により炭素化して得られる炭素質
材料が挙げられ、炭素化の出発原料としては、フルフリ
ルアルコール或いはフルフラールのホモポリマー、コポ
リマーよりなるフラン樹脂が好適である。具体的には、
フルフラール+フェノール、フルフリルアルコール+ジ
メチロール尿素、フルフリルアルコール、フルフリルア
ルコール+ホルムアルデヒド、フルフリルアルコール+
フルフラール、フルフラール+ケトン類等によりなる重
合体が好ましく用いられる。
機材料を焼成等の手法により炭素化して得られる炭素質
材料が挙げられ、炭素化の出発原料としては、フルフリ
ルアルコール或いはフルフラールのホモポリマー、コポ
リマーよりなるフラン樹脂が好適である。具体的には、
フルフラール+フェノール、フルフリルアルコール+ジ
メチロール尿素、フルフリルアルコール、フルフリルア
ルコール+ホルムアルデヒド、フルフリルアルコール+
フルフラール、フルフラール+ケトン類等によりなる重
合体が好ましく用いられる。
【0032】或いは、原料として水素/炭素原子比0.
6〜0.8の石油ピッチを用い、これに酸素を含む官能
基を導入し、いわゆる酸素架橋を施して酸素含有量10
〜20重量%の前駆体とした後、焼成して得られる炭素
質材料も好適である。さらには、上記フラン樹脂や石油
ピッチ等を炭素化する際にリン化合物、あるいはホウ素
化合物を添加することにより、リチウムに対するドープ
量を大きなものとした炭素質材料も使用可能である。
6〜0.8の石油ピッチを用い、これに酸素を含む官能
基を導入し、いわゆる酸素架橋を施して酸素含有量10
〜20重量%の前駆体とした後、焼成して得られる炭素
質材料も好適である。さらには、上記フラン樹脂や石油
ピッチ等を炭素化する際にリン化合物、あるいはホウ素
化合物を添加することにより、リチウムに対するドープ
量を大きなものとした炭素質材料も使用可能である。
【0033】黒鉛材料としては、より高い負極合剤充填
性を得るために、真比重が2.10g/cm3以上であ
ることが必要であり、2.18g/cm3以上であるも
のが好適に用いられる。このような真比重を得るために
は、X線回折法で得られる面間隔が0.335nm以
上、0.34nm以下であることが必要であり、0.3
35nm以上、0.337nm以下であることがより好
ましい。c軸方向の結晶厚みは、16.0nm以上であ
ることが好ましく、24.0nm以上であることがより
好ましい。
性を得るために、真比重が2.10g/cm3以上であ
ることが必要であり、2.18g/cm3以上であるも
のが好適に用いられる。このような真比重を得るために
は、X線回折法で得られる面間隔が0.335nm以
上、0.34nm以下であることが必要であり、0.3
35nm以上、0.337nm以下であることがより好
ましい。c軸方向の結晶厚みは、16.0nm以上であ
ることが好ましく、24.0nm以上であることがより
好ましい。
【0034】負極活物質層に含有される結合剤として
は、この種の非水電解液電池の負極活物質層の結合剤と
して通常用いられている公知の樹脂材料等を用いること
ができる。
は、この種の非水電解液電池の負極活物質層の結合剤と
して通常用いられている公知の樹脂材料等を用いること
ができる。
【0035】負極缶3は、負極2を収容するものであ
り、また、非水電解液電池1の外部負極となる。
り、また、非水電解液電池1の外部負極となる。
【0036】正極4は、正極集電体上に、正極活物質を
含有する正極活物質層が形成されてなる。正極集電体と
しては、例えば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル
等を用いることができ、その形状としては、箔状、或い
はメッシュ、エキスパンドメタル等の網状のものが好ま
しい。厚さとしては、10μm〜50μmのものが好適
に用いられる。
含有する正極活物質層が形成されてなる。正極集電体と
しては、例えば、アルミニウム、ステンレス、ニッケル
等を用いることができ、その形状としては、箔状、或い
はメッシュ、エキスパンドメタル等の網状のものが好ま
しい。厚さとしては、10μm〜50μmのものが好適
に用いられる。
【0037】正極活物質は、上述したように、一般式L
ixNiyM1−yO2(但し、Mは遷移金属、B、A
l、Co、Cr、Ga、Inの内の少なくとも1種を表
し、0.05≦x≦1.10であり、0.7≦y≦1.
0である。)で表されるリチウム複合酸化物を、当該リ
チウム複合酸化物100gに対し500ml以上の水に
より4時間以内の水洗を行い、200℃以上の温度で乾
燥したものである。
ixNiyM1−yO2(但し、Mは遷移金属、B、A
l、Co、Cr、Ga、Inの内の少なくとも1種を表
し、0.05≦x≦1.10であり、0.7≦y≦1.
0である。)で表されるリチウム複合酸化物を、当該リ
チウム複合酸化物100gに対し500ml以上の水に
より4時間以内の水洗を行い、200℃以上の温度で乾
燥したものである。
【0038】正極活物質層に含有される結合剤として
は、この種の非水電解液電池の正極活物質層の結合剤と
して通常用いられている公知の樹脂材料等を用いること
ができる。
は、この種の非水電解液電池の正極活物質層の結合剤と
して通常用いられている公知の樹脂材料等を用いること
ができる。
【0039】正極缶5は、正極4を収容するものであ
り、また、非水電解液電池1の外部正極となる。
り、また、非水電解液電池1の外部正極となる。
【0040】セパレータ6は、正極4と、負極2とを離
間させるものであり、この種の非水電解液電池のセパレ
ータとして通常用いられている公知の材料を用いること
ができ、例えば織布、不織布、合成樹脂多孔膜等が挙げ
られる。特に、合成樹脂多孔膜が好適に用いられるが、
その中でもポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、強度、
膜抵抗等の面で好適に用いられる。具体的には、ポリエ
チレン又はポリプロピレン製微多孔膜、これらを複合し
た微多孔膜が挙げられる。また、リチウムイオン伝導度
とエネルギー密度との関係から、セパレータの厚みはで
きるだけ薄いことが必要である。具体的には、セパレー
タの厚みは例えば50μm以下が適当である。
間させるものであり、この種の非水電解液電池のセパレ
ータとして通常用いられている公知の材料を用いること
ができ、例えば織布、不織布、合成樹脂多孔膜等が挙げ
られる。特に、合成樹脂多孔膜が好適に用いられるが、
その中でもポリオレフィン系微多孔膜が、厚さ、強度、
膜抵抗等の面で好適に用いられる。具体的には、ポリエ
チレン又はポリプロピレン製微多孔膜、これらを複合し
た微多孔膜が挙げられる。また、リチウムイオン伝導度
とエネルギー密度との関係から、セパレータの厚みはで
きるだけ薄いことが必要である。具体的には、セパレー
タの厚みは例えば50μm以下が適当である。
【0041】絶縁ガスケット7は、負極缶3に組み込ま
れ一体化されている。この絶縁ガスケット7は、負極缶
3及び正極缶5内に充填された非水電解液の漏出を防止
するためのものである。
れ一体化されている。この絶縁ガスケット7は、負極缶
3及び正極缶5内に充填された非水電解液の漏出を防止
するためのものである。
【0042】非水電解液としては、非プロトン性非水溶
媒に電解質を溶解させた溶液が用いられる。
媒に電解質を溶解させた溶液が用いられる。
【0043】非水溶媒としては、例えばプロピレンカー
ボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネー
ト、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スル
ホラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキ
シエタン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチル
1,3−ジオキソラン、プロピオン酸メチル、酪酸メチ
ル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ
プロピルカーボネート等を使用することができる。特
に、電圧安定性の点からは、プロピレンカーボネート、
ビニレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチ
ルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカ
ーボネート等の鎖状カーボネート類を使用することが好
ましい。また、このような非水溶媒は、1種類を単独で
用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
ボネート、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、γ−ブチロラクトン、スル
ホラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキ
シエタン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチル
1,3−ジオキソラン、プロピオン酸メチル、酪酸メチ
ル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ
プロピルカーボネート等を使用することができる。特
に、電圧安定性の点からは、プロピレンカーボネート、
ビニレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチ
ルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカ
ーボネート等の鎖状カーボネート類を使用することが好
ましい。また、このような非水溶媒は、1種類を単独で
用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
【0044】また、非水溶媒に溶解させる電解質として
は、例えば、LiPF6、LiClO4、LiAs
F6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3
SO2) 2等のリチウム塩を使用することができる。こ
れらのリチウム塩の中でも、LiPF6、LiBF4を
使用することが好ましい。
は、例えば、LiPF6、LiClO4、LiAs
F6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3
SO2) 2等のリチウム塩を使用することができる。こ
れらのリチウム塩の中でも、LiPF6、LiBF4を
使用することが好ましい。
【0045】そして、このような非水電解液電池1は例
えばつぎのようにして製造される。
えばつぎのようにして製造される。
【0046】負極2としては、まず、負極活物質と結着
剤とを溶媒中に分散させてスラリーの負極合剤を調製す
る。次に、得られた負極合剤を負極集電体上に均一に塗
布、乾燥して負極活物質層を形成することにより負極2
が作製される。上記負極合剤の結着剤としては、公知の
結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公知
の添加剤等を添加することができる。また、負極活物質
となる金属リチウムをそのまま負極2として用いること
もできる。
剤とを溶媒中に分散させてスラリーの負極合剤を調製す
る。次に、得られた負極合剤を負極集電体上に均一に塗
布、乾燥して負極活物質層を形成することにより負極2
が作製される。上記負極合剤の結着剤としては、公知の
結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公知
の添加剤等を添加することができる。また、負極活物質
となる金属リチウムをそのまま負極2として用いること
もできる。
【0047】正極4としては、まず、一般式LixNi
yM1−yO2(但し、Mは遷移金属、B、Al、C
o、Cr、Ga、Inの内の少なくとも1種を表し、
0.05≦x≦1.10であり、0.7≦y≦1.0で
ある。)で表されるリチウム複合酸化物を合成し、当該
リチウム複合酸化物の100gに対し500ml以上の
水により4時間以内の水洗を行い、200℃以上の温度
で乾燥することにより正極活物質を得る。なお、乾燥終
了の目安としては、カールフィッシャー水分計を用い、
測定温度250℃として測定した場合の残留水分量が8
00ppm以下となるまでとする。
yM1−yO2(但し、Mは遷移金属、B、Al、C
o、Cr、Ga、Inの内の少なくとも1種を表し、
0.05≦x≦1.10であり、0.7≦y≦1.0で
ある。)で表されるリチウム複合酸化物を合成し、当該
リチウム複合酸化物の100gに対し500ml以上の
水により4時間以内の水洗を行い、200℃以上の温度
で乾燥することにより正極活物質を得る。なお、乾燥終
了の目安としては、カールフィッシャー水分計を用い、
測定温度250℃として測定した場合の残留水分量が8
00ppm以下となるまでとする。
【0048】次に、得られた正極活物質と結着剤とを溶
媒中に分散させてスラリーの正極合剤を調製する。次
に、得られた正極合剤を正極集電体上に均一に塗布、乾
燥して正極活物質層を形成することにより正極4が作製
される。上記正極合剤の結着剤としては、公知の結着剤
を用いることができるほか、上記正極合剤に公知の添加
剤等を添加することができる。
媒中に分散させてスラリーの正極合剤を調製する。次
に、得られた正極合剤を正極集電体上に均一に塗布、乾
燥して正極活物質層を形成することにより正極4が作製
される。上記正極合剤の結着剤としては、公知の結着剤
を用いることができるほか、上記正極合剤に公知の添加
剤等を添加することができる。
【0049】非水電解液は、電解質塩を非水溶媒中に溶
解することにより調製される。
解することにより調製される。
【0050】そして、負極2を負極缶3に収容し、正極
4を正極缶5に収容し、負極2と正極4との間に、ポリ
プロピレン製多孔質膜等からなるセパレータ6を配す
る。負極缶3及び正極缶5内に非水電解液を注入し、絶
縁ガスケット7を介して負極缶3と正極缶5とをかしめ
て固定することにより、非水電解液電池1が完成する。
4を正極缶5に収容し、負極2と正極4との間に、ポリ
プロピレン製多孔質膜等からなるセパレータ6を配す
る。負極缶3及び正極缶5内に非水電解液を注入し、絶
縁ガスケット7を介して負極缶3と正極缶5とをかしめ
て固定することにより、非水電解液電池1が完成する。
【0051】以上のような非水電解液電池1の製造にお
いては、正極活物質を製造する際に、リチウム複合酸化
物100g当たり500ml以上の水を用いて洗浄して
いるので、リチウム複合酸化物合成時に生成する炭酸リ
チウムや硫酸リチウムが水洗により除去される。また、
洗浄中に発生するH+とLi+の交換は、水洗時に使用
する水の量ではなく、時間に依存して進行するため、本
発明のように4時間以下という短時間で水洗を行うこと
で、イオン交換が殆ど起こらない。
いては、正極活物質を製造する際に、リチウム複合酸化
物100g当たり500ml以上の水を用いて洗浄して
いるので、リチウム複合酸化物合成時に生成する炭酸リ
チウムや硫酸リチウムが水洗により除去される。また、
洗浄中に発生するH+とLi+の交換は、水洗時に使用
する水の量ではなく、時間に依存して進行するため、本
発明のように4時間以下という短時間で水洗を行うこと
で、イオン交換が殆ど起こらない。
【0052】そして、このような正極活物質を用いて得
られる非水電解液電池1は、充放電効率が大幅に向上
し、放電容量が大きく増大したものとなる。さらに、こ
の非水電解液電池1においては、高温環境下におけるガ
ス発生が無く、保存特性に優れ高温環境下での電池性能
の劣化が抑えられた優れたものとなる。
られる非水電解液電池1は、充放電効率が大幅に向上
し、放電容量が大きく増大したものとなる。さらに、こ
の非水電解液電池1においては、高温環境下におけるガ
ス発生が無く、保存特性に優れ高温環境下での電池性能
の劣化が抑えられた優れたものとなる。
【0053】なお、上述した実施の形態では、非水電解
液を用いた非水電解液電池を例に挙げて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、導電性高分子化
合物の単体あるいは混合物を含有する高分子固体電解質
を用いた固体電解質電池や、膨潤溶媒を含有するゲル状
の固体電解質を用いたゲル状電解質電池についても適用
可能である。
液を用いた非水電解液電池を例に挙げて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、導電性高分子化
合物の単体あるいは混合物を含有する高分子固体電解質
を用いた固体電解質電池や、膨潤溶媒を含有するゲル状
の固体電解質を用いたゲル状電解質電池についても適用
可能である。
【0054】上記の高分子固体電解質やゲル状電解質に
含有される導電性高分子化合物として具体的には、シリ
コン、アクリル、アクリロニトリル、ポリフォスファゼ
ン変性ポリマ、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレ
ンオキサイド、フッ素系ポリマ又はこれらの化合物の複
合ポリマや架橋ポリマ、変性ポリマ等が挙げられる。上
記フッ素系ポリマとしては、ポリ(ビニリデンフルオラ
イド)、ポリ(ビニリデンフルオライド−co−ヘキサ
フルオロプロピレン)、ポリ(ビニリデンフルオライド
−co−テトラフルオロエチレン)、ポリ(ビニリデン
フルオライド−co−トリフルオリエチレン)等が挙げ
られる。
含有される導電性高分子化合物として具体的には、シリ
コン、アクリル、アクリロニトリル、ポリフォスファゼ
ン変性ポリマ、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレ
ンオキサイド、フッ素系ポリマ又はこれらの化合物の複
合ポリマや架橋ポリマ、変性ポリマ等が挙げられる。上
記フッ素系ポリマとしては、ポリ(ビニリデンフルオラ
イド)、ポリ(ビニリデンフルオライド−co−ヘキサ
フルオロプロピレン)、ポリ(ビニリデンフルオライド
−co−テトラフルオロエチレン)、ポリ(ビニリデン
フルオライド−co−トリフルオリエチレン)等が挙げ
られる。
【0055】また、上述した実施の形態では、二次電池
を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、一次電池についても適用可能である。ま
た、本発明の電池は、円筒型、角型、コイン型、ボタン
型等、その形状については特に限定されることはなく、
また、薄型、大型等の種々の大きさにすることができ
る。
を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、一次電池についても適用可能である。ま
た、本発明の電池は、円筒型、角型、コイン型、ボタン
型等、その形状については特に限定されることはなく、
また、薄型、大型等の種々の大きさにすることができ
る。
【0056】
【実施例】以下、本発明の効果を確認すべく行った実施
例について説明する。なお、以下の説明では、数値等具
体的な例を挙げて説明しているが、本発明はこれに限定
されるものではないことは言うまでもない。
例について説明する。なお、以下の説明では、数値等具
体的な例を挙げて説明しているが、本発明はこれに限定
されるものではないことは言うまでもない。
【0057】〈サンプル1〉まず、正極を次のように作
製した。水酸化リチウムと、酸化ニッケルと、酸化コバ
ルトとをモル比でLi:Ni:Co=1.01:0.8
0:0.20になるようにボールミルで混合した。この
混合体を100%酸素中で450℃で5時間仮焼した
後、さらに750℃で10時間焼成してリチウム複合酸
化物を得た。そして、焼成終了後、リチウム複合酸化物
を粉砕した。
製した。水酸化リチウムと、酸化ニッケルと、酸化コバ
ルトとをモル比でLi:Ni:Co=1.01:0.8
0:0.20になるようにボールミルで混合した。この
混合体を100%酸素中で450℃で5時間仮焼した
後、さらに750℃で10時間焼成してリチウム複合酸
化物を得た。そして、焼成終了後、リチウム複合酸化物
を粉砕した。
【0058】その後、1000mlのビーカー中にリチ
ウム複合酸化物を100gと蒸留水を500mlとを入
れ、攪拌器で10分間攪拌後、吸引濾過器に移し、5分
で脱水を行った。水洗に要した時間は、ビーカーヘの蒸
留水投入から吸引濾過終了までの時間として、0.25
時間を要した。次に、濾紙上に残った正極活物質を手早
く200℃に保った恒温槽に入れ、0.5時間の予備乾
燥を行い、その後高温室内を真空にして4時間の乾燥を
行い、正極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量
を、カールフィッシャー水分計を用い、測定温度250
℃として測定すると、残留水分量は700ppmであっ
た。
ウム複合酸化物を100gと蒸留水を500mlとを入
れ、攪拌器で10分間攪拌後、吸引濾過器に移し、5分
で脱水を行った。水洗に要した時間は、ビーカーヘの蒸
留水投入から吸引濾過終了までの時間として、0.25
時間を要した。次に、濾紙上に残った正極活物質を手早
く200℃に保った恒温槽に入れ、0.5時間の予備乾
燥を行い、その後高温室内を真空にして4時間の乾燥を
行い、正極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量
を、カールフィッシャー水分計を用い、測定温度250
℃として測定すると、残留水分量は700ppmであっ
た。
【0059】そして、この正極活物質を用いて、コイン
型の非水電解質電池を作製した。まず、この正極活物質
を91重量%と、導電剤としてグラファイトを6重量%
と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを3重量%とを
混合して正極合剤を調製し、N−メチル−2ピロリドン
に分散させて正極合剤スラリーとした。その後、このス
ラリーを乾燥させたものを粉砕して、正極合剤を得た。
型の非水電解質電池を作製した。まず、この正極活物質
を91重量%と、導電剤としてグラファイトを6重量%
と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを3重量%とを
混合して正極合剤を調製し、N−メチル−2ピロリドン
に分散させて正極合剤スラリーとした。その後、このス
ラリーを乾燥させたものを粉砕して、正極合剤を得た。
【0060】そして、この正極合剤をアルミニウムメッ
シュと共に加圧成形し、直径15.5mmの円形状に打
ち抜くことにより、正極ペレットを得た。また、リチウ
ム金属箔を直径15.5mmの円形状に打ち抜くことに
より負極ペレットを作製した。
シュと共に加圧成形し、直径15.5mmの円形状に打
ち抜くことにより、正極ペレットを得た。また、リチウ
ム金属箔を直径15.5mmの円形状に打ち抜くことに
より負極ペレットを作製した。
【0061】そして、負極ペレットを負極缶に収容し、
正極ペレットを正極缶に収容し、負極ペレットと正極ペ
レットとの間に、ポリプロピレン製多孔質膜等からなる
セパレータを配した。負極缶及び正極缶内に非水電解液
を注入し、絶縁ガスケットを介して負極缶と正極缶とを
かしめて固定することにより、非水電解液電池を完成し
た。なお、上記非水電解液は、プロピレンカーボネート
中にLiPF6を1mol/Lで溶解させて調製した。
正極ペレットを正極缶に収容し、負極ペレットと正極ペ
レットとの間に、ポリプロピレン製多孔質膜等からなる
セパレータを配した。負極缶及び正極缶内に非水電解液
を注入し、絶縁ガスケットを介して負極缶と正極缶とを
かしめて固定することにより、非水電解液電池を完成し
た。なお、上記非水電解液は、プロピレンカーボネート
中にLiPF6を1mol/Lで溶解させて調製した。
【0062】〈サンプル2〉リチウム複合酸化物の洗浄
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し2
50mlとし、攪拌器で2分間攪拌した。そして、リチ
ウム複合酸化物の沈殿を3分待った後デカンテーション
により上澄み液を排水し、改めて蒸留水を250ml加
え、攪拌器で5分間攪拌し、吸引濾過器に移し、5分で
脱水を行った。したがって、使用した蒸留水の量、及
び、水洗に要した時間は、サンプル1と同じになり、そ
れぞれ500ml、0.25時間となる。以後、サンプ
ル1と同様の方法で乾燥を行い正極活物質を得た。この
正極活物質の残留水分量は700ppmであった。
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し2
50mlとし、攪拌器で2分間攪拌した。そして、リチ
ウム複合酸化物の沈殿を3分待った後デカンテーション
により上澄み液を排水し、改めて蒸留水を250ml加
え、攪拌器で5分間攪拌し、吸引濾過器に移し、5分で
脱水を行った。したがって、使用した蒸留水の量、及
び、水洗に要した時間は、サンプル1と同じになり、そ
れぞれ500ml、0.25時間となる。以後、サンプ
ル1と同様の方法で乾燥を行い正極活物質を得た。この
正極活物質の残留水分量は700ppmであった。
【0063】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0064】〈サンプル3〉リチウム複合酸化物の洗浄
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
000mlとしたこと以外は、サンプル1と同様にして
正極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量は80
0ppmであった。
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
000mlとしたこと以外は、サンプル1と同様にして
正極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量は80
0ppmであった。
【0065】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0066】〈サンプル4〉サンプル1と同様にリチウ
ム複合酸化物を焼成し、焼成終了後、リチウム複合酸化
物を粉砕した。その後、水洗を行わずに、以下、サンプ
ル1と同様に、空気中200℃の予備乾燥を0.5時間
行い、次いで雰囲気を真空として4時間の乾燥を行い、
正極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量は70
0ppmであった。
ム複合酸化物を焼成し、焼成終了後、リチウム複合酸化
物を粉砕した。その後、水洗を行わずに、以下、サンプ
ル1と同様に、空気中200℃の予備乾燥を0.5時間
行い、次いで雰囲気を真空として4時間の乾燥を行い、
正極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量は70
0ppmであった。
【0067】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0068】〈サンプル5〉リチウム複合酸化物の洗浄
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し3
00mlとしたこと以外は、サンプル1と同様にして正
極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量は800
ppmであった。
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し3
00mlとしたこと以外は、サンプル1と同様にして正
極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量は800
ppmであった。
【0069】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0070】〈サンプル6〉リチウム複合酸化物の洗浄
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
50mlとし、攪拌器で2分間攪拌した。そして、リチ
ウム複合酸化物の沈殿を3分待った後デカンテーション
により上澄液を排水し、改めて蒸留水を150ml加
え、攪拌器で5分攪拌し、吸引濾過器に移し、5分間の
脱水を行った。したがって、使用した蒸留水の量、及
び、水洗に要した時間は、サンプル5と同じになり、そ
れぞれ300ml、0.25時間となる。以後、サンプ
ル1と同様の方法で乾燥を行い、正極活物質を得た。こ
の正極活物質の残留水分量は800ppmであった。
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
50mlとし、攪拌器で2分間攪拌した。そして、リチ
ウム複合酸化物の沈殿を3分待った後デカンテーション
により上澄液を排水し、改めて蒸留水を150ml加
え、攪拌器で5分攪拌し、吸引濾過器に移し、5分間の
脱水を行った。したがって、使用した蒸留水の量、及
び、水洗に要した時間は、サンプル5と同じになり、そ
れぞれ300ml、0.25時間となる。以後、サンプ
ル1と同様の方法で乾燥を行い、正極活物質を得た。こ
の正極活物質の残留水分量は800ppmであった。
【0071】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0072】〈サンプル7〉リチウム複合酸化物の洗浄
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、濾
紙上に残った正極活物質を手早く200℃に保った恒温
槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、その後恒温槽
内を真空にして1.5時間の乾燥を行い、正極活物質を
得た。この正極活物質の残留水分量は1500ppmで
あった。
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、濾
紙上に残った正極活物質を手早く200℃に保った恒温
槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、その後恒温槽
内を真空にして1.5時間の乾燥を行い、正極活物質を
得た。この正極活物質の残留水分量は1500ppmで
あった。
【0073】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0074】〈サンプル8〉リチウム複合酸化物の洗浄
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、濾
紙上に残ったリチウム複合酸化物を手早く200℃に保
った恒温槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、その
後恒温槽内を真空にして4時間の乾燥を行い、正極活物
質を得た。この正極活物質の残留水分量は800ppm
であった。
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、濾
紙上に残ったリチウム複合酸化物を手早く200℃に保
った恒温槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、その
後恒温槽内を真空にして4時間の乾燥を行い、正極活物
質を得た。この正極活物質の残留水分量は800ppm
であった。
【0075】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0076】〈サンプル9〉リチウム複合酸化物の洗浄
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、濾
紙上に残った正極活物質を手早く200℃に保った恒温
槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、その後恒温槽
内を真空にして15時間の乾燥を行い、正極活物質を得
た。この正極活物質の残留水分量は100ppmであっ
た。
に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し1
000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、濾
紙上に残った正極活物質を手早く200℃に保った恒温
槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、その後恒温槽
内を真空にして15時間の乾燥を行い、正極活物質を得
た。この正極活物質の残留水分量は100ppmであっ
た。
【0077】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0078】〈サンプル10〉リチウム複合酸化物の洗
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を1時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして正極活物質を得た。この正
極活物質の残留水分量は700ppmであった。
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を1時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして正極活物質を得た。この正
極活物質の残留水分量は700ppmであった。
【0079】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0080】〈サンプル11〉リチウム複合酸化物の洗
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を4時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして正極活物質を得た。この正
極活物質の残留水分量は800ppmであった。
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を4時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして正極活物質を得た。この正
極活物質の残留水分量は800ppmであった。
【0081】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0082】〈サンプル12〉リチウム複合酸化物の水
洗時間が0.1時間となる様に、次に記す手順で水洗を
行った。まず、水量をリチウム複合酸化物の100gに
対し1000mlとし、攪拌器で3分攪拌した。そし
て、リチウム複合酸化物のの沈殿を特った後デカンテー
ションにより上澄液を排水し、余分な水を綿で吸い取っ
た状態を水洗終了と見なし、ここまでの時間を0.1時
間で行った。以後、サンプル1と同様の方法で乾燥を行
ない正極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量は
800ppmであった。
洗時間が0.1時間となる様に、次に記す手順で水洗を
行った。まず、水量をリチウム複合酸化物の100gに
対し1000mlとし、攪拌器で3分攪拌した。そし
て、リチウム複合酸化物のの沈殿を特った後デカンテー
ションにより上澄液を排水し、余分な水を綿で吸い取っ
た状態を水洗終了と見なし、ここまでの時間を0.1時
間で行った。以後、サンプル1と同様の方法で乾燥を行
ない正極活物質を得た。この正極活物質の残留水分量は
800ppmであった。
【0083】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0084】〈サンプル13〉リチウム複合酸化物の洗
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を6時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして正極活物質を得た。この正
極活物質の残留水分量は700ppmであった。
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を6時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして正極活物質を得た。この正
極活物質の残留水分量は700ppmであった。
【0085】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0086】〈サンプル14〉リチウム複合酸化物の洗
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を12時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして正極活物質を得た。この正
極活物質の残留水分量は700ppmであった。
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を12時間としたこと以外
は、サンプル1と同様にして正極活物質を得た。この正
極活物質の残留水分量は700ppmであった。
【0087】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0088】〈サンプル15〉リチウム複合酸化物の洗
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以
外は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、
濾紙上に残ったリチウム複合酸化物を手早く250℃に
保った恒温槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、そ
の後恒温槽内を真空にして4時間の乾燥を行い、正極活
物質を得た。この正極活物質の残留水分量は500pp
mであった。
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以
外は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、
濾紙上に残ったリチウム複合酸化物を手早く250℃に
保った恒温槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、そ
の後恒温槽内を真空にして4時間の乾燥を行い、正極活
物質を得た。この正極活物質の残留水分量は500pp
mであった。
【0089】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0090】〈サンプル16〉リチウム複合酸化物の洗
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以
外は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、
濾紙上に残ったリチウム複合酸化物を手早く150℃に
保った恒温槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、そ
の後恒温槽内を真空にして4時間の乾燥を行い、正極活
物質を得た。この正極活物質の残留水分量は2000p
pmであった。そこで、更に真空中で12時間の乾燥を
行い、最終的に1500ppmの残留水分量とした。
浄に使用する水量をリチウム複合酸化物100gに対し
1000mlとし、水洗時間を0.5時間としたこと以
外は、サンプル1と同様にして水洗を行った。そして、
濾紙上に残ったリチウム複合酸化物を手早く150℃に
保った恒温槽に入れ、0.5時間の予備乾燥を行い、そ
の後恒温槽内を真空にして4時間の乾燥を行い、正極活
物質を得た。この正極活物質の残留水分量は2000p
pmであった。そこで、更に真空中で12時間の乾燥を
行い、最終的に1500ppmの残留水分量とした。
【0091】そして、この正極活物質を用いて、サンプ
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
ル1と同様にしてコイン型の非水電解液電池を作製し
た。
【0092】そして、以上のようにしてサンプル1〜サ
ンプル16で作製した非水電解質電池について、初回サ
イクルの充電容量と放容量を測定し、放電容量/充電容
量(%)を初回充放電効率とした。その後、充電を行
い、コイン型電池解体後、膨れ試験を行い、ガス発生の
有無を評価した。
ンプル16で作製した非水電解質電池について、初回サ
イクルの充電容量と放容量を測定し、放電容量/充電容
量(%)を初回充放電効率とした。その後、充電を行
い、コイン型電池解体後、膨れ試験を行い、ガス発生の
有無を評価した。
【0093】<充放電サイクルの評価>サンプル1〜サ
ンプル16で作製した電池について、電池温度を室温と
してつぎに示すような充放電試験を行った。
ンプル16で作製した電池について、電池温度を室温と
してつぎに示すような充放電試験を行った。
【0094】先ず、各電池に対して、電流密度を0.2
7mA/cm2とし、回路電圧が4.2Vに達するまで
定電流充電を行い、その後、回路電圧が4.2Vに達し
た時点から満充電まで電圧を4.2Vで一定として定電
圧充電を行った。次に、充電後の各電池に対して、終止
電圧が2.5Vとなるまで放電を行った。この充放電を
1サイクルとし、初回サイクルの放電容量/充電容量
(%)を初回充放電効率とした。
7mA/cm2とし、回路電圧が4.2Vに達するまで
定電流充電を行い、その後、回路電圧が4.2Vに達し
た時点から満充電まで電圧を4.2Vで一定として定電
圧充電を行った。次に、充電後の各電池に対して、終止
電圧が2.5Vとなるまで放電を行った。この充放電を
1サイクルとし、初回サイクルの放電容量/充電容量
(%)を初回充放電効率とした。
【0095】<ガス発生の評価>そして、上記の充電条
件で充電を行った各電池を、短絡させないように解体し
て正極ペレットのみ取り出した。この正極ペレットをア
ルミパックで真空封入した。この真空封入したパックを
90℃に保った恒温槽内に4時間静置し、ガス発生によ
るパックの膨れを目視により観察した。
件で充電を行った各電池を、短絡させないように解体し
て正極ペレットのみ取り出した。この正極ペレットをア
ルミパックで真空封入した。この真空封入したパックを
90℃に保った恒温槽内に4時間静置し、ガス発生によ
るパックの膨れを目視により観察した。
【0096】サンプル1〜サンプル16で作製した電池
について、以上の評価結果を表1に示す。
について、以上の評価結果を表1に示す。
【0097】
【表1】
【0098】また、サンプル1〜サンプル16で合成し
た正極活物質について、X線回折測定を行った。サンプ
ル1及びサンプル4で得られた正極活物質のX線回折チ
ャートを図2に示す。また、図2中、20°〜35°部
分を拡大したものを図3に示す。
た正極活物質について、X線回折測定を行った。サンプ
ル1及びサンプル4で得られた正極活物質のX線回折チ
ャートを図2に示す。また、図2中、20°〜35°部
分を拡大したものを図3に示す。
【0099】水洗を全く行わなかったサンプル4を除い
て、炭酸リチウム、硫酸リチウムの回折ピークが無く、
ISDDカード09−0063に記載のLiNiO2に
よい一致を見た。サンプル4においては、炭酸リチウ
ム、硫酸リチウムが存在することを示唆するピークが、
ノイズレベルに近いものではあるが、僅かに存在した。
て、炭酸リチウム、硫酸リチウムの回折ピークが無く、
ISDDカード09−0063に記載のLiNiO2に
よい一致を見た。サンプル4においては、炭酸リチウ
ム、硫酸リチウムが存在することを示唆するピークが、
ノイズレベルに近いものではあるが、僅かに存在した。
【0100】X線回折測定結果から、水洗により炭酸リ
チウムや硫酸リチウムが減少していることは明らかであ
る。そして、表1に示される結果から判るように、サン
プル4の充放電効率は84.5%程度であり、また、ガ
スが発生していることがわかる。
チウムや硫酸リチウムが減少していることは明らかであ
る。そして、表1に示される結果から判るように、サン
プル4の充放電効率は84.5%程度であり、また、ガ
スが発生していることがわかる。
【0101】表1にも示されているように、まず、サン
プル1〜サンプル3、サンプル5及びサンプル6は、水
洗時間を0.25時間としたものであるが、この場合、
水量をリチウム複合酸化物100g当たり500ml以
上としたサンプル1〜サンプル3では、充放電効率が大
幅に向上し、放電容量が大きいものとなっていることが
分かる。また、ガスの発生も無い。しかし、水量を30
0mlとしたサンプル5及びサンプル6では、充放電効
率、放電容量がサンプル4に比較して若干向上している
が、ガスの発生があり、好ましくない。これは、洗浄に
用いる水量が少ないために、炭酸リチウムや硫酸リチウ
ムの除去が不十分となるためであると考えられる。
プル1〜サンプル3、サンプル5及びサンプル6は、水
洗時間を0.25時間としたものであるが、この場合、
水量をリチウム複合酸化物100g当たり500ml以
上としたサンプル1〜サンプル3では、充放電効率が大
幅に向上し、放電容量が大きいものとなっていることが
分かる。また、ガスの発生も無い。しかし、水量を30
0mlとしたサンプル5及びサンプル6では、充放電効
率、放電容量がサンプル4に比較して若干向上している
が、ガスの発生があり、好ましくない。これは、洗浄に
用いる水量が少ないために、炭酸リチウムや硫酸リチウ
ムの除去が不十分となるためであると考えられる。
【0102】したがって、リチウム複合酸化物の水洗処
理においては、リチウム複合酸化物100g当たり50
0ml以上の水量とすることが好ましいことがわかっ
た。
理においては、リチウム複合酸化物100g当たり50
0ml以上の水量とすることが好ましいことがわかっ
た。
【0103】なお、サンプル2及びサンプル6では、水
洗を2回に分けて行っっているが、この場合、1回当た
りの水量が少なくても、複数回水洗することで、水の総
量として同程度の量で1回の水洗を行った場合と同等の
効果が得られていることが分かる。
洗を2回に分けて行っっているが、この場合、1回当た
りの水量が少なくても、複数回水洗することで、水の総
量として同程度の量で1回の水洗を行った場合と同等の
効果が得られていることが分かる。
【0104】したがって、水洗処理においては、少量の
水で複数回の水洗を行うことが可能であるが、その場合
でも、水の総量として、リチウム複合酸化物100g当
たり500ml以上の水量とすることが好ましいと考え
られる。
水で複数回の水洗を行うことが可能であるが、その場合
でも、水の総量として、リチウム複合酸化物100g当
たり500ml以上の水量とすることが好ましいと考え
られる。
【0105】つぎに、サンプル7〜サンプル9は、水洗
に用いる水量をリチウム複合酸化物100g当たり10
00mlとし、水洗時間を0.5時間とし、乾燥温度を
200℃として、乾燥時間を変えることにより乾燥後の
正極活物質の残留水分量を変えたものである。この場
合、サンプル8のように乾燥後の残留水分量が800p
pm以下であれば、充放電効率が大幅に向上し、放電容
量が大きいものとなり、かつ、ガスの発生も無い。ま
た、サンプル9のように残留水分量を100ppmまで
落としても、800ppmのものと同等であることが分
かる。しかし、乾燥後の残留水分量が1500ppmの
サンプル7の場合、ガスが発生した。これは、残留水分
が多いため、充電状態で水が電気分解し、ガス発生した
ためであると考えられる。
に用いる水量をリチウム複合酸化物100g当たり10
00mlとし、水洗時間を0.5時間とし、乾燥温度を
200℃として、乾燥時間を変えることにより乾燥後の
正極活物質の残留水分量を変えたものである。この場
合、サンプル8のように乾燥後の残留水分量が800p
pm以下であれば、充放電効率が大幅に向上し、放電容
量が大きいものとなり、かつ、ガスの発生も無い。ま
た、サンプル9のように残留水分量を100ppmまで
落としても、800ppmのものと同等であることが分
かる。しかし、乾燥後の残留水分量が1500ppmの
サンプル7の場合、ガスが発生した。これは、残留水分
が多いため、充電状態で水が電気分解し、ガス発生した
ためであると考えられる。
【0106】したがって、乾燥後の残留水分量として
は、800ppm以下とすることが好ましいことがわか
った。
は、800ppm以下とすることが好ましいことがわか
った。
【0107】つぎに、サンプル8、サンプル10〜サン
プル14は、水量をリチウム複合酸化物100g当たり
1000mlとし、水洗時間を変えたこと以外、他の条
件をほぼ同じとしたものである。この場合、水洗時間を
0.1時間より長く、4時間以下としたサンプルサンプ
ル8、サンプル10及びサンプル11では、充放竃効率
が大幅に向上し、放電容量が大きいものとなることが分
かる。また、ガスの発生も無い。
プル14は、水量をリチウム複合酸化物100g当たり
1000mlとし、水洗時間を変えたこと以外、他の条
件をほぼ同じとしたものである。この場合、水洗時間を
0.1時間より長く、4時間以下としたサンプルサンプ
ル8、サンプル10及びサンプル11では、充放竃効率
が大幅に向上し、放電容量が大きいものとなることが分
かる。また、ガスの発生も無い。
【0108】しかし、水洗時間を0.1時間としたサン
プル12では、充放電容量、充放電効率は増加している
が、ガスが発生してしまっている。これは、水洗時間が
0.1時間以下と短い場合、リチウム複合酸化物粉末中
の気泡が抜けきらないために活物質表面が完全に濡れ
ず、炭酸リチウムや硫酸リチウムの溶解が妨げられたこ
と、また、それら不純物の溶解拡散が不十分となったこ
と等により、リチウム複合酸化物中の炭酸リチウムや硫
酸リチウムが完全に除去されずに、ガスが発生したため
と考えられる。
プル12では、充放電容量、充放電効率は増加している
が、ガスが発生してしまっている。これは、水洗時間が
0.1時間以下と短い場合、リチウム複合酸化物粉末中
の気泡が抜けきらないために活物質表面が完全に濡れ
ず、炭酸リチウムや硫酸リチウムの溶解が妨げられたこ
と、また、それら不純物の溶解拡散が不十分となったこ
と等により、リチウム複合酸化物中の炭酸リチウムや硫
酸リチウムが完全に除去されずに、ガスが発生したため
と考えられる。
【0109】また、水洗時間を6時間としたサンプル1
3では、充放電容量や充放電効率がともに減少し始め、
水洗時間を12時間としたサンプル14では、充放電容
量や充放電効率の減少が著しいことが分かる。これは、
4時間を越える水洗を行った場合、炭酸リチウムや硫酸
リチウムは、水洗により除去できたが、リチウム複合酸
化物結晶内でのLi+とH+の交換が無視できない程度
に起こり、充放電容量や充放電効率が低下したと考えら
れ、また、それらイオンの交換量は時間に依存している
ことを示唆していると考えられる。
3では、充放電容量や充放電効率がともに減少し始め、
水洗時間を12時間としたサンプル14では、充放電容
量や充放電効率の減少が著しいことが分かる。これは、
4時間を越える水洗を行った場合、炭酸リチウムや硫酸
リチウムは、水洗により除去できたが、リチウム複合酸
化物結晶内でのLi+とH+の交換が無視できない程度
に起こり、充放電容量や充放電効率が低下したと考えら
れ、また、それらイオンの交換量は時間に依存している
ことを示唆していると考えられる。
【0110】すなわち、Li+とH+の交換の速さは、
炭酸リチウムや硫酸リチウムの溶解速度に比べて遅いた
め、水洗時間が4時間以下では、Li+とH+との交換
は無視でき、そのため、不純物である炭酸リチウムや硫
酸リチウムは除去できたと考えられる。しかし、水洗時
間が4時間を越えると、Li+とH+の交換が無視でき
なくなり、リチウム複合酸化物の充放電容量や充放電効
率が著しく低下したと考えられる。
炭酸リチウムや硫酸リチウムの溶解速度に比べて遅いた
め、水洗時間が4時間以下では、Li+とH+との交換
は無視でき、そのため、不純物である炭酸リチウムや硫
酸リチウムは除去できたと考えられる。しかし、水洗時
間が4時間を越えると、Li+とH+の交換が無視でき
なくなり、リチウム複合酸化物の充放電容量や充放電効
率が著しく低下したと考えられる。
【0111】したがって、水洗処理においては、水洗時
間を0.1時間より長く、4時間以下の範囲とすること
が好ましいことがわかった。
間を0.1時間より長く、4時間以下の範囲とすること
が好ましいことがわかった。
【0112】つぎに、サンプル8、サンプル15及びサ
ンプル16では、水洗を同条件で行い、乾燥温度のみ変
えたものであるが、この場合、サンプル8及びサンプル
15の結果から、乾燥温度を200℃以上とすると、充
放電効率が大幅に向上し、放電容量が大きいものとなる
ことが分かる。また、ガスの発生も無い。
ンプル16では、水洗を同条件で行い、乾燥温度のみ変
えたものであるが、この場合、サンプル8及びサンプル
15の結果から、乾燥温度を200℃以上とすると、充
放電効率が大幅に向上し、放電容量が大きいものとなる
ことが分かる。また、ガスの発生も無い。
【0113】しかし、乾燥を150℃で行ったサンプル
16の場合、充放電効率、放電容量が若干向上している
が、ガスの発生があり、好ましくないものであることが
分かる。これは、乾燥温度が低いため、リチウム複合酸
化物表面に吸着している水が充分に除去できなかったた
め、水が充電状態で電気分解し、ガス発生したためであ
ると考えられる。したがって、正極活物質表面に吸着し
ている水の電気分解によるガス発生を抑えるためには、
残留水分量を800ppm以下とすることが必要である
といえる。また、この水分は、サンプル16のように乾
燥時間を12時間延長しても減少量が小さかったことか
ら、150℃の温度で800ppm以下とする為には非
常に長い時間を要することが推測され、実用的ではな
い。
16の場合、充放電効率、放電容量が若干向上している
が、ガスの発生があり、好ましくないものであることが
分かる。これは、乾燥温度が低いため、リチウム複合酸
化物表面に吸着している水が充分に除去できなかったた
め、水が充電状態で電気分解し、ガス発生したためであ
ると考えられる。したがって、正極活物質表面に吸着し
ている水の電気分解によるガス発生を抑えるためには、
残留水分量を800ppm以下とすることが必要である
といえる。また、この水分は、サンプル16のように乾
燥時間を12時間延長しても減少量が小さかったことか
ら、150℃の温度で800ppm以下とする為には非
常に長い時間を要することが推測され、実用的ではな
い。
【0114】したがって、水洗処理後の乾燥は、200
℃以上の雰囲気下で行い、残留水分量を800ppm以
下とすることが好ましいことがわかった。
℃以上の雰囲気下で行い、残留水分量を800ppm以
下とすることが好ましいことがわかった。
【0115】
【発明の効果】本発明では、正極活物質を製造する際
に、リチウム複合酸化物100g当たり500ml以上
の水を用いて洗浄しているので、リチウム複合酸化物合
成時に生成する炭酸リチウムや硫酸リチウムが水洗によ
り除去される。また、洗浄中に発生するH+とLi+の
交換は、水洗時に使用する水の量ではなく、時間に依存
して進行するため、本発明のように4時間以下という短
時間で水洗を行うことで、イオン交換が殆ど起こらな
い。
に、リチウム複合酸化物100g当たり500ml以上
の水を用いて洗浄しているので、リチウム複合酸化物合
成時に生成する炭酸リチウムや硫酸リチウムが水洗によ
り除去される。また、洗浄中に発生するH+とLi+の
交換は、水洗時に使用する水の量ではなく、時間に依存
して進行するため、本発明のように4時間以下という短
時間で水洗を行うことで、イオン交換が殆ど起こらな
い。
【0116】そして、このような正極活物質を用いて得
られる非水電解質電池は、充放電効率が大幅に向上し、
放電容量が大きく増大したものとなる。さらに、この非
水電解質電池においては、高温環境下におけるガス発生
が無く、保存特性に優れ高温環境下での電池性能の劣化
が抑えられた優れたものとなる。
られる非水電解質電池は、充放電効率が大幅に向上し、
放電容量が大きく増大したものとなる。さらに、この非
水電解質電池においては、高温環境下におけるガス発生
が無く、保存特性に優れ高温環境下での電池性能の劣化
が抑えられた優れたものとなる。
【図1】本発明を適用して製造される非水電解液電池の
一構成例を示す断面図である。
一構成例を示す断面図である。
【図2】サンプル1及びサンプル4で得られた正極活物
質のX線回折チャートである。
質のX線回折チャートである。
【図3】図2中、20°〜35°部分を拡大して示すX
線回折チャートである。
線回折チャートである。
1 非水電解液電池、 2 負極、 3 負極缶、 4
正極、 5 正極缶、 6 セパレータ、 7 絶縁
ガスケット
正極、 5 正極缶、 6 セパレータ、 7 絶縁
ガスケット
フロントページの続き
Fターム(参考) 4G048 AA04 AB02 AB05 AC06 AE05
5H029 AJ03 AJ04 AJ14 AK03 AL06
AL12 AL16 AM03 AM04 AM05
AM07 AM16 CJ02 CJ12 CJ28
HJ00 HJ01 HJ02 HJ14
5H050 AA08 AA09 AA19 BA15 CA08
CB07 CB12 CB20 DA02 GA02
GA12 GA27 HA00 HA01 HA02
HA14 HA20
Claims (6)
- 【請求項1】 一般式LixNiyM1−yO2(但
し、Mは遷移金属、B、Al、Co、Cr、Ga、In
の内の少なくとも1種を表し、0.05≦x≦1.10
であり、0.7≦y≦1.0である。)で表されるリチ
ウム複合酸化物を、当該リチウム複合酸化物100gに
対し500ml以上の水により水洗することを特徴とす
る正極活物質の製造方法。 - 【請求項2】 水洗時間を4時間以内とすることを特徴
とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。 - 【請求項3】 リチウム複合酸化物の水洗後に200℃
以上の温度で乾燥を行い、リチウム複合酸化物に含まれ
る最終的な水分量を800ppm以下とすることを特徴
とする請求項1記載の正極活物質の製造方法。 - 【請求項4】 正極活物質を有する正極と、負極活物質
を有する負極と、正極と負極との間に介在された非水電
解質とを備えた非水電解質電池の製造方法において、上
記正極活物質を製造するに際し、 一般式LixNiyM1−yO2(但し、Mは遷移金
属、B、Al、Co、Cr、Ga、Inの内の少なくと
も1種を表し、0.05≦x≦1.10であり、0.7
≦y≦1.0である。)で表されるリチウム複合酸化物
を、当該リチウム複合酸化物100gに対し500ml
以上の水により水洗することを特徴とする非水電解質電
池の製造方法。 - 【請求項5】 水洗時間を4時間以内とすることを特徴
とする請求項4記載の非水電解質電池の製造方法。 - 【請求項6】 リチウム複合酸化物の水洗後に200℃
以上の温度で乾燥を行い、リチウム複合酸化物に含まれ
る最終的な水分量を800ppm以下とすることを特徴
とする請求項4記載の非水電解質電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001200011A JP2003017054A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 正極活物質及び非水電解質電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001200011A JP2003017054A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 正極活物質及び非水電解質電池の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003017054A true JP2003017054A (ja) | 2003-01-17 |
Family
ID=19037208
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001200011A Withdrawn JP2003017054A (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 正極活物質及び非水電解質電池の製造方法 |
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