JP5412298B2 - リチウムイオン二次電池用正極材料およびそれを用いたリチウムイオン二次電池 - Google Patents
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組成式Lix1Nia1Mnb1Coc1O2
(0.2≦x1≦1.2,0.6≦a1≦0.9,0.05≦b1≦0.3,0.05≦c1≦0.3,a1+b1+c1=1.0)で表される第一の正極活物質と、
組成式Lix2Nia2Mnb2Coc2Md2O2
(0.2≦x2≦1.2,0.7≦a2≦0.9,0.05≦b2<0.25,0.05≦c2<0.25,M=Al,Mg,0<d2≦0.06,a2+b2+c2+d2=1.0)で表される第二の正極活物質と、
組成式Lix3Nia3Mnb3Coc3Md3O2
(0.2≦x3≦1.2,0.7≦a3≦0.9,0.05≦b3<0.25,0.05≦c3<0.25,M=Mo,W,0<d3≦0.06,a3+b3+c3+d3=1.0)で表される第三の正極活物質と、
を含むことを特徴とする。
組成式Lix1Nia1Mnb1Coc1O2
(0.2≦x1≦1.2,0.6≦a1≦0.9,0.05≦b1≦0.3,0.05≦c1≦0.3,a1+b1+c1=1.0)で表される第一の正極活物質と、
組成式Lix2Nia2Mnb2Coc2Md2O2
(0.2≦x2≦1.2,0.7≦a2≦0.9,0.05≦b2<0.25,0.05≦c2<0.25,M=Al,Mg,0<d2≦0.06,a2+b2+c2+d2=1.0)で表される第二の正極活物質と、
組成式Lix3Nia3Mnb3Coc3Md3O2
(0.2≦x3≦1.2,0.7≦a3≦0.9,0.05≦b3<0.25,0.05≦c3<0.25,M=Mo,W,0<d3≦0.06,a3+b3+c3+d3=1.0)で表される第三の正極活物質と、
を含むことを特徴とする。
組成式Lix1Nia1Mnb1Coc1O2
(0.2≦x1≦1.2,0.6≦a1≦0.9,0.05≦b1≦0.3,0.05≦c1≦0.3,a1+b1+c1=1.0)で表される第一の正極活物質と、
組成式Lix2Nia2Mnb2Coc2Md2O2
(0.2≦x2≦1.2,0.7≦a2≦0.9,0.05≦b2<0.25,0.05≦c2<0.25,M=Al,Mg,0<d2≦0.06,a2+b2+c2+d2=1.0)で表される第二の正極活物質と、
組成式Lix3Nia3Mnb3Coc3Md3O2
(0.2≦x3≦1.2,0.7≦a3≦0.9,0.05≦b3<0.25,0.05≦c3<0.25,M=Mo,W,0<d3≦0.06,a3+b3+c3+d3=1.0)で表される第三の正極活物質と、
を混合した材料を用いる。
は、充放電反応に主に寄与するNiの含有量が減少し、容量が低下するためである。
c1>0.3では、充放電反応に主に寄与するNiの含有量が減少し、容量が低下するためである。
原料として、酸化ニッケル,二酸化マンガン,酸化コバルト,(酸化アルミニウム,酸化マグネシウム,酸化モリブテン,酸化タングステン)を使用し、所定の原子比となるように秤量した後に、純水を加えスラリーとした。
充電レートを0.1Cとし、4.3Vまで定電流/定電圧で充電後、0.1Cで2.5Vまで定電流放電した。
4.3Vまで定電流/定電圧で充電後、電極を試験電池から取り出し、DMCで洗浄後、直径3.5mmの円盤状に打ち抜き、サンプルパンにいれ、電解液を1μl(リットル)加え、密封した。
試験電池を用いて、室温の電極抵抗を測定した。
比較例1では、作製した正極活物質1−2のみを正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
比較例2では、作製した正極活物質1−3のみを正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
比較例3では、作製した正極活物質1−4,2−1,3−1を質量比で30:40:30になるように混合して正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
比較例4では、作製した正極活物質1−1,2−4,3−1を質量比で30:40:30になるように混合して正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
比較例5では、作製した正極活物質1−2,2−7,3−1を質量比で30:40:30になるように混合して正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
比較例6では、作製した正極活物質1−1,2−1,3−4を質量比で30:40:30になるように混合して正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
比較例7では、作製した正極活物質1−2,2−1,3−7を質量比で30:40:30になるように混合して正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
実施例16では、作製した正極活物質1−1,2−1,3−1を質量比で50:20:30になるように混合して正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
実施例17では、作製した正極活物質1−1,2−1,3−1を質量比で20:50:30になるように混合して正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
比較例10では、作製した正極活物質1−1,2−1,3−1を質量比で20:30:50になるように混合して正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
比較例11では、作製した正極活物質1−1,2−1,3−9を質量比で30:40:30になるように混合して正極活物質として用いた以外は、実施例1と同様の方法で試作電池を作製し、充放電試験,示差走査熱量測定および直流抵抗測定を行った。
2 比較例1の正極材の示差走査熱量測定の結果
3 正極板
4 負極板
5 セパレータ
6 電池缶
7 負極リード片
8 密閉蓋部
9 パッキン
10 正極リード片
11 絶縁板
Claims (8)
- 組成式Lix1Nia1Mnb1Coc1O2
(0.2≦x1≦1.2,0.6≦a1≦0.9,0.05≦b1≦0.3,0.05≦c1≦0.3,a1+b1+c1=1.0)で表される第一の正極活物質と、
組成式Lix2Nia2Mnb2Coc2Md2O2
(0.2≦x2≦1.2,0.7≦a2≦0.9,0.05≦b2<0.25,0.05≦c2<0.25,M=Al,Mg,0<d2≦0.06,a2+b2+c2+d2=1.0)で表される第二の正極活物質と、
組成式Lix3Nia3Mnb3Coc3Md3O2
(0.2≦x3≦1.2,0.7≦a3≦0.9,0.05≦b3<0.25,0.05≦c3<0.25,M=Mo,W,0<d3≦0.06,a3+b3+c3+d3=1.0)で表される第三の正極活物質と、
炭素系導電剤と、
を含み、
前記第一の正極活物質、前記第二の正極活物質、および前記第三の正極活物質は、それぞれ前記炭素系導電剤と複合化されており、
前記第三の正極活物質の質量比は、前記第一の正極活物質と前記第二の正極活物質と前記第三の正極活物質の質量の合計を100とすると、40以下であり、
前記第三の正極活物質の平均二次粒径は、7.08μm以下であり、
前記第一の正極活物質および前記第二の正極活物質の平均二次粒径は、前記第三の正極活物質の平均二次粒径よりも大きい、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極材料。 - 請求項1において、
前記第三の正極活物質の平均二次粒径は、5.98μm〜6.86μmである、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極材料。 - 請求項1において、
前記第一の正極活物質の平均二次粒径は、15.3μm〜16.7μmであり、
前記第二の正極活物質の平均二次粒径は、13.2μm〜13.8μmである、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極材料。 - 請求項1において、
前記第一の正極活物質と前記第二の正極活物質と前記第三の正極活物質の質量比は、R1:R2:R3(ただし、20≦R1≦40、20≦R2≦40、20≦R3≦40、およびR1+R2+R3=100)である、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極材料。 - 請求項1において、
前記第三の正極活物質の平均二次粒径は、前記第一の正極活物質の平均二次粒径の二分の一以下である、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極材料。 - 請求項1において、
前記第一の正極活物質のNi含有量a1は、0.7≦a1≦0.9であり、
前記第二の正極活物質のNi含有量a2は、0.8≦a2≦0.9であり、
前記第三の正極活物質のNi含有量a3は、0.8≦a3≦0.9である、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極材料。 - 請求項1において、
前記リチウムイオン二次電池用正極材料に含まれる前記第一の正極活物質、前記第二の正極活物質、および前記第三の正極活物質は、全ての正極活物質に占める割合が、それぞれ質量百分率で50%より低い、
ことを特徴とするリチウムイオン二次電池用正極材料。 - リチウムを吸蔵放出可能な正極と、リチウムを吸蔵放出可能な負極とが、非水電解質およびセパレータを介して配置されることで形成されるリチウムイオン二次電池において、
前記正極が、請求項1に記載のリチウムイオン二次電池用正極材料を有することを特徴とするリチウムイオン二次電池。
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