JPH09306546A - 非水電解質二次電池用正極板及び非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池用正極板及び非水電解質二次電池Info
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- JPH09306546A JPH09306546A JP8120114A JP12011496A JPH09306546A JP H09306546 A JPH09306546 A JP H09306546A JP 8120114 A JP8120114 A JP 8120114A JP 12011496 A JP12011496 A JP 12011496A JP H09306546 A JPH09306546 A JP H09306546A
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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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 かさ密度を高めて放電容量を高め、しかも炭
素粉末による極板間の短絡を防ぐことができる非水電解
質二次電池用正極板を得る。 【解決手段】 平均粒子径１〜１０μｍの粉末と平均粒
子径２０〜３０μｍの粉末との粒子径混合粉末からなる
リチウム含有複酸化物粉末（ＬｉＣｏＯ2 粉末）と、平
均粒子径０．１〜１０μｍの炭素粉末からなる導電助剤
と、結着剤とを混練して正極合剤用インクを作る。正極
合剤用インクを集電体に塗布してから乾燥して正極合剤
層を形成する。リチウム含有複酸化物粉末中の平均粒子
径１〜１０μｍの粉末の含有割合は５〜５０重量％と
し、炭素粉末は正極合剤に対して５〜１０重量％含有す
る。
素粉末による極板間の短絡を防ぐことができる非水電解
質二次電池用正極板を得る。 【解決手段】 平均粒子径１〜１０μｍの粉末と平均粒
子径２０〜３０μｍの粉末との粒子径混合粉末からなる
リチウム含有複酸化物粉末（ＬｉＣｏＯ2 粉末）と、平
均粒子径０．１〜１０μｍの炭素粉末からなる導電助剤
と、結着剤とを混練して正極合剤用インクを作る。正極
合剤用インクを集電体に塗布してから乾燥して正極合剤
層を形成する。リチウム含有複酸化物粉末中の平均粒子
径１〜１０μｍの粉末の含有割合は５〜５０重量％と
し、炭素粉末は正極合剤に対して５〜１０重量％含有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池用正極板及び非水電解質二次電池に関するものであ
る。
池用正極板及び非水電解質二次電池に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】マンガン、バナジウム等の酸化物からな
るリチウムの挿入、離脱が可能な材料を正極材に用い、
金属リチウムを負極材に用い、電解質としてリチウム塩
を有機溶媒で溶解した非水電解液を用いる非水電解質二
次電池が知られている。この種の電池は金属リチウムを
用いるため、デンドライト発生による短絡等の危険性が
あり、実用化に至るのが困難であった。そこで、リチウ
ム含有複酸化物と炭素粉末からなる導電助剤と結着剤と
の混合物からなる正極合剤により正極材を形成し、グラ
ファイト等のリチウムの挿入、離脱が可能な材料を用い
て負極材を形成して、電池系内部に金属リチウムのかた
まりを存在させないロッキングチェアー型電池（リチウ
ムイオン非水電解質二次電池）が提案された。これらの
非水電解質二次電池では、小さい体積で容量を高くする
（エネルギー密度を高くする）ことが求められている。
そのためには、正極材及び負極材の活物質材料の充填密
度を高めることが重要となる。しかしながら、無機化合
物（リチウム含有複酸化物）を主体とする正極材（正極
合剤）の場合、導電助剤など充放電に直接関与しない物
質が正極合剤中に占める割合が大きい。また、電極の厚
みが薄いために正極合剤のかさ密度を高めるには限界が
ある。そのため、リチウム含有複酸化物の高密度充填が
困難であった。
るリチウムの挿入、離脱が可能な材料を正極材に用い、
金属リチウムを負極材に用い、電解質としてリチウム塩
を有機溶媒で溶解した非水電解液を用いる非水電解質二
次電池が知られている。この種の電池は金属リチウムを
用いるため、デンドライト発生による短絡等の危険性が
あり、実用化に至るのが困難であった。そこで、リチウ
ム含有複酸化物と炭素粉末からなる導電助剤と結着剤と
の混合物からなる正極合剤により正極材を形成し、グラ
ファイト等のリチウムの挿入、離脱が可能な材料を用い
て負極材を形成して、電池系内部に金属リチウムのかた
まりを存在させないロッキングチェアー型電池（リチウ
ムイオン非水電解質二次電池）が提案された。これらの
非水電解質二次電池では、小さい体積で容量を高くする
（エネルギー密度を高くする）ことが求められている。
そのためには、正極材及び負極材の活物質材料の充填密
度を高めることが重要となる。しかしながら、無機化合
物（リチウム含有複酸化物）を主体とする正極材（正極
合剤）の場合、導電助剤など充放電に直接関与しない物
質が正極合剤中に占める割合が大きい。また、電極の厚
みが薄いために正極合剤のかさ密度を高めるには限界が
ある。そのため、リチウム含有複酸化物の高密度充填が
困難であった。
【０００３】そこで、特開平４−１６２３５７号公報に
示すように、リチウム含有複酸化物および導電助剤（炭
素粉末）の平均粒子径および配合比率を適正化すること
が検討された。該公報に示す技術では、リチウム含有複
酸化物の平均粒子径を１μｍ以上１０μｍ未満とし、導
電助剤として平均粒子径０．１μｍ以上１０μｍ未満の
炭素粉末と平均粒子径０．０１μｍ以上０．０８μｍ未
満の炭素粉末の二種類の炭素粉末を用いる。そして、炭
素粉末のリチウム含有複酸化物に対する重量割合を特定
することが提案されている。この技術では、粒子径の小
さい炭素粉末でリチウム含有複酸化物の相互の電気的接
触を確保した導電ネットワークを形成し、粒子径の大き
い炭素粉末で導電ネットワーク相互及び集電体と導電ネ
ットワークとの電気的接触を確保する。これにより、正
極合剤中における炭素粉末の含有量を少なくできる。
示すように、リチウム含有複酸化物および導電助剤（炭
素粉末）の平均粒子径および配合比率を適正化すること
が検討された。該公報に示す技術では、リチウム含有複
酸化物の平均粒子径を１μｍ以上１０μｍ未満とし、導
電助剤として平均粒子径０．１μｍ以上１０μｍ未満の
炭素粉末と平均粒子径０．０１μｍ以上０．０８μｍ未
満の炭素粉末の二種類の炭素粉末を用いる。そして、炭
素粉末のリチウム含有複酸化物に対する重量割合を特定
することが提案されている。この技術では、粒子径の小
さい炭素粉末でリチウム含有複酸化物の相互の電気的接
触を確保した導電ネットワークを形成し、粒子径の大き
い炭素粉末で導電ネットワーク相互及び集電体と導電ネ
ットワークとの電気的接触を確保する。これにより、正
極合剤中における炭素粉末の含有量を少なくできる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】非水電解質二次電池用
正極板は、通常厚み数１０μｍのアルミ箔等の集電体の
表面に正極合剤用インクを塗布して厚み１００μｍ程度
の正極合剤の層を形成する。しかしながら、前述のよう
に平均粒子径０．０１μｍ以上０．０８μｍ未満という
非常に小さな粒子径を有する炭素粉末を用いると、正極
合剤用インクの流動性が低くなり、均一な厚みの正極合
剤の層を形成し難くなるという問題があった。そのた
め、正極合剤のかさ密度が低下して、容量を高くするこ
とが困難になる。なお、本発明者が実験した範囲におい
ては、正極合剤の層の厚みを略一定にすることができな
かったため、前述のようにして減少する容量は、前述の
公報に示される導電助剤の配合比の低減によって得られ
る容量増加分を上回るものであった。
正極板は、通常厚み数１０μｍのアルミ箔等の集電体の
表面に正極合剤用インクを塗布して厚み１００μｍ程度
の正極合剤の層を形成する。しかしながら、前述のよう
に平均粒子径０．０１μｍ以上０．０８μｍ未満という
非常に小さな粒子径を有する炭素粉末を用いると、正極
合剤用インクの流動性が低くなり、均一な厚みの正極合
剤の層を形成し難くなるという問題があった。そのた
め、正極合剤のかさ密度が低下して、容量を高くするこ
とが困難になる。なお、本発明者が実験した範囲におい
ては、正極合剤の層の厚みを略一定にすることができな
かったため、前述のようにして減少する容量は、前述の
公報に示される導電助剤の配合比の低減によって得られ
る容量増加分を上回るものであった。
【０００５】またこのように非常に小さな粒子径を有す
る炭素粉末は、一般的に用いられているセパレータに形
成されている孔の平均孔径を下回るため、電池に充放電
を繰り返すと正極表面から脱落した炭素粉末がセパレー
タの孔に入り込んで、短絡を起こす原因となることが分
った。
る炭素粉末は、一般的に用いられているセパレータに形
成されている孔の平均孔径を下回るため、電池に充放電
を繰り返すと正極表面から脱落した炭素粉末がセパレー
タの孔に入り込んで、短絡を起こす原因となることが分
った。
【０００６】なお、このように非常に小さな粒子径を有
する炭素粉末を用いなければ、これらの問題は解決する
が、前述したように、導電助剤を多量に添加しなければ
ならないという問題がある。
する炭素粉末を用いなければ、これらの問題は解決する
が、前述したように、導電助剤を多量に添加しなければ
ならないという問題がある。
【０００７】本発明の目的は、正極合剤のかさ密度を高
めて放電容量を高め、しかも炭素粉末による極板間の短
絡を防ぐことができる非水電解質二次電池用正極板を提
供することにある。
めて放電容量を高め、しかも炭素粉末による極板間の短
絡を防ぐことができる非水電解質二次電池用正極板を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、平均粒子径の小さい炭素粉末を用いず
に、リチウム含有複酸化物粉末として平均粒子径１〜１
０μｍの粉末と平均粒子径２０〜３０μｍの粉末との粒
子径混合粉末を用い、炭素粉末として平均粒子径０．１
〜１０μｍの粉末を用いる。
に、本発明では、平均粒子径の小さい炭素粉末を用いず
に、リチウム含有複酸化物粉末として平均粒子径１〜１
０μｍの粉末と平均粒子径２０〜３０μｍの粉末との粒
子径混合粉末を用い、炭素粉末として平均粒子径０．１
〜１０μｍの粉末を用いる。
【０００９】前述したように、平均粒子径の小さい
（０．０１μｍ以上０．０８μｍ未満）炭素粉末を用い
ずに、平均粒子径が０．１〜１０μｍの炭素粉末のみを
導電助剤として用いると、導電助剤を多量に添加しなけ
ればならず、通常の構成においてはリチウム含有複酸化
物の高密度充填が困難になり、容量を高めることができ
ない。しかしながら、発明者らは、リチウム含有複酸化
物粉末として、平均粒子径が２０〜３０μｍのものを適
量用いた場合、比較的容易に正極合剤のかさ密度を高め
ることができることを見い出した。これは、まずリチウ
ム含有複酸化物粉末の粒子径を大きくすると、正極合剤
インクの流動性が高くなり、正極合剤層の厚みを均一に
できて、プレスによる正極合剤層の圧縮成形が効果的に
行われるためであると考えられる。ただし、粒子径の大
きいリチウム含有複酸化物粉末のみを用いると、通常に
比べて得られる容量は低下する。これは、粒子径の大き
いリチウム含有複酸化物粉末のみを用いると、リチウム
イオンが粉末粒子内に構成される結晶構造中においてリ
チウムサイト（リチウムが結晶中で安定にいることがで
きる所）への移動距離が大きくなる即ちリチウム含有複
酸化物粉末自体のリチウム挿入反応における固相内拡散
抵抗が大きくなることにより、反応効率が低下するため
であると考えられる。
（０．０１μｍ以上０．０８μｍ未満）炭素粉末を用い
ずに、平均粒子径が０．１〜１０μｍの炭素粉末のみを
導電助剤として用いると、導電助剤を多量に添加しなけ
ればならず、通常の構成においてはリチウム含有複酸化
物の高密度充填が困難になり、容量を高めることができ
ない。しかしながら、発明者らは、リチウム含有複酸化
物粉末として、平均粒子径が２０〜３０μｍのものを適
量用いた場合、比較的容易に正極合剤のかさ密度を高め
ることができることを見い出した。これは、まずリチウ
ム含有複酸化物粉末の粒子径を大きくすると、正極合剤
インクの流動性が高くなり、正極合剤層の厚みを均一に
できて、プレスによる正極合剤層の圧縮成形が効果的に
行われるためであると考えられる。ただし、粒子径の大
きいリチウム含有複酸化物粉末のみを用いると、通常に
比べて得られる容量は低下する。これは、粒子径の大き
いリチウム含有複酸化物粉末のみを用いると、リチウム
イオンが粉末粒子内に構成される結晶構造中においてリ
チウムサイト（リチウムが結晶中で安定にいることがで
きる所）への移動距離が大きくなる即ちリチウム含有複
酸化物粉末自体のリチウム挿入反応における固相内拡散
抵抗が大きくなることにより、反応効率が低下するため
であると考えられる。
【００１０】そこで、発明者は、比較的平均粒子径の大
きい（２０〜３０μｍ）リチウム含有複酸化物粉末と反
応効率のよい比較的平均粒子径の小さな（１〜１０μ
ｍ）リチウム含有複酸化物粉末を混合した粒子径混合粉
末を用いることにより、正極合剤のかさ密度を高くし
て、しかも電池の容量を高くすることができることを見
出した。
きい（２０〜３０μｍ）リチウム含有複酸化物粉末と反
応効率のよい比較的平均粒子径の小さな（１〜１０μ
ｍ）リチウム含有複酸化物粉末を混合した粒子径混合粉
末を用いることにより、正極合剤のかさ密度を高くし
て、しかも電池の容量を高くすることができることを見
出した。
【００１１】また、本発明では、導電助剤として粒子径
の小さい炭素粉末を用いず平均粒子径０．１〜１０μｍ
の炭素粉末のみを用いるので電池内部短絡の発生を低減
させることができる。
の小さい炭素粉末を用いず平均粒子径０．１〜１０μｍ
の炭素粉末のみを用いるので電池内部短絡の発生を低減
させることができる。
【００１２】なお、平均粒子径が１μｍ未満のリチウム
含有複酸化物粉末が添加されると正極合剤インクの性状
が変化して均一な厚みの正極合剤層を形成し難くなる。
また平均粒子径が１０μｍから２０μｍの間のリチウム
含有複酸化物粉末が添加されると、平均粒子径２０μｍ
以上のリチウム含有複酸化物粉末により得られる効果が
薄れてしまう。また平均粒子径３０μｍを超えるリチウ
ム含有複酸化物粉末が添加されると電気化学特性が悪化
し、電池の容量低下を招く。またこのような大きな平均
粒子径のリチウム含有複酸化物粉末を得るには造粒など
の二次加工が必要となる場合があり、製造工程が増加す
る点からも好ましくない。また、炭素粉末としては、前
述の短絡防止の観点から平均粒子径の下限は０．１μｍ
とすべきである。また１０μｍ以上のものを用いると導
電助剤としての特性が低下するため、平均粒子径の上限
は１０μｍとすべきである。
含有複酸化物粉末が添加されると正極合剤インクの性状
が変化して均一な厚みの正極合剤層を形成し難くなる。
また平均粒子径が１０μｍから２０μｍの間のリチウム
含有複酸化物粉末が添加されると、平均粒子径２０μｍ
以上のリチウム含有複酸化物粉末により得られる効果が
薄れてしまう。また平均粒子径３０μｍを超えるリチウ
ム含有複酸化物粉末が添加されると電気化学特性が悪化
し、電池の容量低下を招く。またこのような大きな平均
粒子径のリチウム含有複酸化物粉末を得るには造粒など
の二次加工が必要となる場合があり、製造工程が増加す
る点からも好ましくない。また、炭素粉末としては、前
述の短絡防止の観点から平均粒子径の下限は０．１μｍ
とすべきである。また１０μｍ以上のものを用いると導
電助剤としての特性が低下するため、平均粒子径の上限
は１０μｍとすべきである。
【００１３】リチウム含有複酸化物粉末中の平均粒子径
１〜１０μｍの粉末の含有割合は５〜５０重量％とし、
炭素粉末は、正極合剤に対して５〜１０重量％含有する
必要がある。このような配合割合にすると、正極合剤の
かさ密度が高くなり、電池の容量が高くなる。
１〜１０μｍの粉末の含有割合は５〜５０重量％とし、
炭素粉末は、正極合剤に対して５〜１０重量％含有する
必要がある。このような配合割合にすると、正極合剤の
かさ密度が高くなり、電池の容量が高くなる。
【００１４】なお本発明では、０．１〜１０μｍの炭素
粉末のみを用いるため、導電性が低下することが予想さ
れたが、二種類のリチウム含有複酸化物の配合割合を特
定することで、導電性が低下するのを防ぐことができ
た。これは、２０〜３０μｍの平均粒子径を有する粉末
の量が半分以上になるため、比較的少量のリチウム含有
複酸化物粉末を添加することで、リチウム含有複酸化物
粉末間の導電ネットワーク形成と、導電ネットワーク間
および導電ネットワークと集電体との電気的接触を図る
ことができるためであると考えられる。
粉末のみを用いるため、導電性が低下することが予想さ
れたが、二種類のリチウム含有複酸化物の配合割合を特
定することで、導電性が低下するのを防ぐことができ
た。これは、２０〜３０μｍの平均粒子径を有する粉末
の量が半分以上になるため、比較的少量のリチウム含有
複酸化物粉末を添加することで、リチウム含有複酸化物
粉末間の導電ネットワーク形成と、導電ネットワーク間
および導電ネットワークと集電体との電気的接触を図る
ことができるためであると考えられる。
【００１５】なお、ここでいうリチウム含有複酸化物と
は、リチウムを含む複酸化物であり、ＬｉＣｏＯ2 、Ｌ
ｉＮｉＯ2 、ＬｉＣｏ0.97Ｓｎ0.03Ｏ2 、ＬｉＣｏ0.96
Ａｌ0.05Ｏ2 、ＬｉＣｏ0.98Ｉｎ0.06Ｏ2 等を用いるこ
とができる。また炭素粉末としては、グラファイト、無
定形炭素等を用いることができる。また結着剤として
は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフ
ロロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂を用いるこ
とができる。また正極板には電解質（非水電解液）が含
浸される場合がある。非水電解液はリチウム塩が有機溶
媒に溶解されて形成されている。リチウム塩としては、
ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ6、ＣＦ3 ＳＯ
3 Ｌｉ、ＬｉＰＦ6 等を用いることができる。また有機
溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、ジメチルカーボネート、テトロヒドロフラン
及びこれらの混合物を用いることができる。
は、リチウムを含む複酸化物であり、ＬｉＣｏＯ2 、Ｌ
ｉＮｉＯ2 、ＬｉＣｏ0.97Ｓｎ0.03Ｏ2 、ＬｉＣｏ0.96
Ａｌ0.05Ｏ2 、ＬｉＣｏ0.98Ｉｎ0.06Ｏ2 等を用いるこ
とができる。また炭素粉末としては、グラファイト、無
定形炭素等を用いることができる。また結着剤として
は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフ
ロロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂を用いるこ
とができる。また正極板には電解質（非水電解液）が含
浸される場合がある。非水電解液はリチウム塩が有機溶
媒に溶解されて形成されている。リチウム塩としては、
ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ6、ＣＦ3 ＳＯ
3 Ｌｉ、ＬｉＰＦ6 等を用いることができる。また有機
溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、ジメチルカーボネート、テトロヒドロフラン
及びこれらの混合物を用いることができる。
【００１６】また、ここでの各平均粒子径の範囲を有す
る粉末とは、その範囲内に粒子分布のピークを一つ有
し、粒子径の平均値がその範囲内に入る粉末である。例
えば平均粒子径１〜１０μｍの粉末とは、粒子径１〜１
０μｍの範囲内に粒子分布のピークを一つ有し、粒子径
の平均値が１〜１０μｍの範囲内に入る粉末である。
る粉末とは、その範囲内に粒子分布のピークを一つ有
し、粒子径の平均値がその範囲内に入る粉末である。例
えば平均粒子径１〜１０μｍの粉末とは、粒子径１〜１
０μｍの範囲内に粒子分布のピークを一つ有し、粒子径
の平均値が１〜１０μｍの範囲内に入る粉末である。
【００１７】本発明の正極板を用いて、非水電解質二次
電池を作るには、本発明の正極板と負極板とを非水電解
液を含有する電解質層を介して積層すればよい。この場
合、負極板としては、金属リチウム、またはリチウムイ
オンを吸蔵、放出するグラファイト等を負極材として用
いることができる。
電池を作るには、本発明の正極板と負極板とを非水電解
液を含有する電解質層を介して積層すればよい。この場
合、負極板としては、金属リチウム、またはリチウムイ
オンを吸蔵、放出するグラファイト等を負極材として用
いることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】試験に用いる実施例及び比較例の
非水電解質二次電池用正極板を次のようにして製造し
た。まず表１に示す平均粒子径及び重量比のコバルト酸
リチウム（ＬｉＣｏＯ2 ）からなるリチウム含有複酸化
物粉末と、炭素粉末からなる導電助剤と、ポリフッ化ビ
ニリデン（ＰＶＤＦ）からなる結着剤と、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン（ＮＭＰ）からなる分散溶媒とを混練し
て正極合剤用インクをそれぞれ作った。なお、表１に示
す重量比（重量％）は後に形成する正極合剤層（正極合
剤用インクから分散溶媒を除いたもの）に対するそれぞ
れの重量比である。また、平均粒子径０．１μｍ以上の
炭素粉末はグラファイトからなる炭素粉末を用い、０．
０５μｍの炭素粉末はアセチレンブラックからなる炭素
粉末を用いた。次に、正極合剤用インクを厚み２０μｍ
のアルミ箔からなる正極集電体にバーコーターにより塗
布した後に、１００℃で乾燥し、その後、プレスして、
厚み約９０μｍの正極合剤層を形成して各正極板を完成
した。なおプレスは、各極板の最大の充填密度が得ら
れ、且つ正極合剤層の剥離や伸びがない範囲の圧力で行
った。
非水電解質二次電池用正極板を次のようにして製造し
た。まず表１に示す平均粒子径及び重量比のコバルト酸
リチウム（ＬｉＣｏＯ2 ）からなるリチウム含有複酸化
物粉末と、炭素粉末からなる導電助剤と、ポリフッ化ビ
ニリデン（ＰＶＤＦ）からなる結着剤と、Ｎ−メチル−
２−ピロリドン（ＮＭＰ）からなる分散溶媒とを混練し
て正極合剤用インクをそれぞれ作った。なお、表１に示
す重量比（重量％）は後に形成する正極合剤層（正極合
剤用インクから分散溶媒を除いたもの）に対するそれぞ
れの重量比である。また、平均粒子径０．１μｍ以上の
炭素粉末はグラファイトからなる炭素粉末を用い、０．
０５μｍの炭素粉末はアセチレンブラックからなる炭素
粉末を用いた。次に、正極合剤用インクを厚み２０μｍ
のアルミ箔からなる正極集電体にバーコーターにより塗
布した後に、１００℃で乾燥し、その後、プレスして、
厚み約９０μｍの正極合剤層を形成して各正極板を完成
した。なおプレスは、各極板の最大の充填密度が得ら
れ、且つ正極合剤層の剥離や伸びがない範囲の圧力で行
った。
【００１９】
【表１】 次に各正極板の正極合剤層のかさ密度（g/cm3 ）を測定
した。かさ密度は、実質的に正極合剤層の重量密度とな
り、（正極板の重量−集電体の重量）／（正極合剤層の
体積）の式から算出した。なお、正極合剤層の体積は
（正極板の面積）×（正極板の厚み−集電体の厚み）の
式で求めた。表２はその測定結果を示している。表２よ
り、実施例１〜７の正極板はかさ密度が高いのが分る。
これに対して比較例１，３，６，７の正極板はかさ密度
が低いのが分る。これは、比較例１，３の正極板は、平
均粒子径の小さいＬｉＣｏＯ2 粉末を用い、比較例６，
７の正極板は、平均粒子径の小さい炭素粉末（アセチレ
ンブラック）を用いたため、正極合剤用インクの流動性
が高くなり、均一な厚みの正極合剤層が形成できなかっ
たためである。
した。かさ密度は、実質的に正極合剤層の重量密度とな
り、（正極板の重量−集電体の重量）／（正極合剤層の
体積）の式から算出した。なお、正極合剤層の体積は
（正極板の面積）×（正極板の厚み−集電体の厚み）の
式で求めた。表２はその測定結果を示している。表２よ
り、実施例１〜７の正極板はかさ密度が高いのが分る。
これに対して比較例１，３，６，７の正極板はかさ密度
が低いのが分る。これは、比較例１，３の正極板は、平
均粒子径の小さいＬｉＣｏＯ2 粉末を用い、比較例６，
７の正極板は、平均粒子径の小さい炭素粉末（アセチレ
ンブラック）を用いたため、正極合剤用インクの流動性
が高くなり、均一な厚みの正極合剤層が形成できなかっ
たためである。
【００２０】次にエチレンカーボネートとジメチルカー
ボネートを体積比１：１で混合した混合溶媒に６フッ化
リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6 ）１モル／リットルを溶解
した非水電解液中に上記各正極板と、正極板の理論容量
を上回る容量の金属リチウム対極とをそれぞれ浸漬し、
対極（金属リチウム）に対して２．５〜４．２Ｖの電位
範囲になるように正極板及び対極に５時間率充電を行っ
た後に５時間率放電を行い、各正極板の放電容量を測定
し、各正極板の正極合剤層における単位重量あたりの放
電容量及び各正極板の正極合剤層における単位体積あた
りの放電容量を求めた。表２はその測定結果を示してい
る。表２より、実施例１〜７の正極板を用いると単位重
量あたりの放電容量及び単位体積あたりの放電容量を高
くできるのが分る。これに対して特に比較例２，４の正
極板を用いると単位重量あたりの放電容量及び単位体積
あたりの放電容量が低くなるのが分る。これは、比較例
２，４の正極板は、粒子径の大きいコバルト酸リチウム
粉末を用いたため、反応効率が低下したためである。ま
た比較例５の正極板は、粒子径の大きい炭素粉末を用い
たために活物質利用率が低下して容量が低下した。また
比較例６の正極板では、粒子径の小さい炭素粉末（アセ
チレンブラック）を用いて電池の高容量化を図ったが、
実施例１〜７の正極板には及ばないのが分る。
ボネートを体積比１：１で混合した混合溶媒に６フッ化
リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6 ）１モル／リットルを溶解
した非水電解液中に上記各正極板と、正極板の理論容量
を上回る容量の金属リチウム対極とをそれぞれ浸漬し、
対極（金属リチウム）に対して２．５〜４．２Ｖの電位
範囲になるように正極板及び対極に５時間率充電を行っ
た後に５時間率放電を行い、各正極板の放電容量を測定
し、各正極板の正極合剤層における単位重量あたりの放
電容量及び各正極板の正極合剤層における単位体積あた
りの放電容量を求めた。表２はその測定結果を示してい
る。表２より、実施例１〜７の正極板を用いると単位重
量あたりの放電容量及び単位体積あたりの放電容量を高
くできるのが分る。これに対して特に比較例２，４の正
極板を用いると単位重量あたりの放電容量及び単位体積
あたりの放電容量が低くなるのが分る。これは、比較例
２，４の正極板は、粒子径の大きいコバルト酸リチウム
粉末を用いたため、反応効率が低下したためである。ま
た比較例５の正極板は、粒子径の大きい炭素粉末を用い
たために活物質利用率が低下して容量が低下した。また
比較例６の正極板では、粒子径の小さい炭素粉末（アセ
チレンブラック）を用いて電池の高容量化を図ったが、
実施例１〜７の正極板には及ばないのが分る。
【００２１】次に上記各正極板とグラファイトを負極材
として用いる公知の負極板とをポリプラスチック社より
セルガード２５００の商品名で販売されているセパレー
タを介して積層するように巻回して極板群をそれぞれ作
った。次に各極板群を電池缶に収納してから、電池缶内
に前述の試験で用いた非水電解液を注液して極板及びセ
パレータ内に電解液を含浸させてリチウムイオン電池を
それぞれ１０００個作った。そして、各リチウムイオン
電池の端子間に３００Ｖの電圧を０．５秒間印加し、
０．５ｍＡ以上の電流が流れたものを短絡品として、そ
の発生率を調べた。表２はその測定結果を示している。
表２より、粒子径の小さい炭素粉末（アセチレンブラッ
ク）を用いた比較例６，７の正極板を用いた電池は、他
の正極板を用いた電池に比べて短絡しやすいことがわか
る。
として用いる公知の負極板とをポリプラスチック社より
セルガード２５００の商品名で販売されているセパレー
タを介して積層するように巻回して極板群をそれぞれ作
った。次に各極板群を電池缶に収納してから、電池缶内
に前述の試験で用いた非水電解液を注液して極板及びセ
パレータ内に電解液を含浸させてリチウムイオン電池を
それぞれ１０００個作った。そして、各リチウムイオン
電池の端子間に３００Ｖの電圧を０．５秒間印加し、
０．５ｍＡ以上の電流が流れたものを短絡品として、そ
の発生率を調べた。表２はその測定結果を示している。
表２より、粒子径の小さい炭素粉末（アセチレンブラッ
ク）を用いた比較例６，７の正極板を用いた電池は、他
の正極板を用いた電池に比べて短絡しやすいことがわか
る。
【００２２】
【表２】 次にＬｉＣｏＯ2 粉末中の平均粒子径５μｍ（１〜１０
μｍの範囲内）の粉末の含有割合を変え、その他は実施
例１と同様にしてそれぞれ正極板を作り、各正極板のか
さ密度を測定して、平均粒子径５μｍの粉末の含有割合
とかさ密度との関係を調べた。図１はその測定結果を示
している。本図より、平均粒子径５μｍの粉末の含有割
合が５０重量％を越えるとかさ密度が低下するのが分
る。
μｍの範囲内）の粉末の含有割合を変え、その他は実施
例１と同様にしてそれぞれ正極板を作り、各正極板のか
さ密度を測定して、平均粒子径５μｍの粉末の含有割合
とかさ密度との関係を調べた。図１はその測定結果を示
している。本図より、平均粒子径５μｍの粉末の含有割
合が５０重量％を越えるとかさ密度が低下するのが分
る。
【００２３】次にこれらの平均粒子径５μｍ（１〜１０
μｍの範囲内）の粉末の含有割合を変えた正極板を用い
てそれぞれ電池を組み立て、各電池の正極合剤層におけ
る単位重量あたりの放電容量を測定し、平均粒子径５μ
ｍの粉末の含有割合と単位重量あたりの放電容量との関
係を調べた。なお、電池を組立て及び単位重量あたりの
放電容量の測定は前述の試験と同じ方法で行った。図２
はその測定結果を示している。本図より平均粒子径５μ
ｍの粉末の含有割合が５重量％を下回ると活物質利用率
が低下して単位重量あたりの放電容量が低下するのが分
る。以上より、リチウム含有複酸化物粉末中の平均粒子
径５μｍ（１〜１０μｍの範囲内）の粉末の含有割合は
５〜５０重量％が好ましいのが分る。
μｍの範囲内）の粉末の含有割合を変えた正極板を用い
てそれぞれ電池を組み立て、各電池の正極合剤層におけ
る単位重量あたりの放電容量を測定し、平均粒子径５μ
ｍの粉末の含有割合と単位重量あたりの放電容量との関
係を調べた。なお、電池を組立て及び単位重量あたりの
放電容量の測定は前述の試験と同じ方法で行った。図２
はその測定結果を示している。本図より平均粒子径５μ
ｍの粉末の含有割合が５重量％を下回ると活物質利用率
が低下して単位重量あたりの放電容量が低下するのが分
る。以上より、リチウム含有複酸化物粉末中の平均粒子
径５μｍ（１〜１０μｍの範囲内）の粉末の含有割合は
５〜５０重量％が好ましいのが分る。
【００２４】次に正極合剤中の平均粒子径０．４μｍ
（０．１〜１０μｍの範囲内）の炭素粉末の含有量を変
え、その他は実施例１と同様にして形成したそれぞれ正
極板を用いて電池を作り、各電池の正極合剤層における
単位重量あたりの放電容量を測定し、平均粒子径０．４
μｍの炭素粉末の含有量と単位重量あたりの放電容量と
の関係を調べた。なお、電池を組立て及び単位重量あた
りの放電容量の測定は前述の試験と同じ方法で行った。
図３はその測定結果を示している。本図より、炭素粉末
の含有量が５重量％を下回ると正極合剤中の導電性が低
下して活物質利用率が低下して容量が低下するのが分
る。また炭素粉末の含有量が１０重量％を上回るとＬｉ
ＣｏＯ2 粉末量が減少するため理論充填容量が低くな
り、容量が低下するのが分る。以上より、正極合剤中の
平均粒子径０．４μｍ（０．１〜１０μｍの範囲内）の
炭素粉末の含有量は５〜１０重量％が好ましいのが分
る。
（０．１〜１０μｍの範囲内）の炭素粉末の含有量を変
え、その他は実施例１と同様にして形成したそれぞれ正
極板を用いて電池を作り、各電池の正極合剤層における
単位重量あたりの放電容量を測定し、平均粒子径０．４
μｍの炭素粉末の含有量と単位重量あたりの放電容量と
の関係を調べた。なお、電池を組立て及び単位重量あた
りの放電容量の測定は前述の試験と同じ方法で行った。
図３はその測定結果を示している。本図より、炭素粉末
の含有量が５重量％を下回ると正極合剤中の導電性が低
下して活物質利用率が低下して容量が低下するのが分
る。また炭素粉末の含有量が１０重量％を上回るとＬｉ
ＣｏＯ2 粉末量が減少するため理論充填容量が低くな
り、容量が低下するのが分る。以上より、正極合剤中の
平均粒子径０．４μｍ（０．１〜１０μｍの範囲内）の
炭素粉末の含有量は５〜１０重量％が好ましいのが分
る。
【００２５】なお、上記実施例では、リチウム含有複酸
化物粉末としてＬｉＣｏＯ2 粉末を用いたが、ＬｉＣｏ
0.97Ｓｎ0.03Ｏ2 粉末等の他のリチウム含有複酸化物粉
末を用いることができる。ＬｉＣｏ0.97Ｓｎ0.03Ｏ2 粉
末を用いても、本実施例と同様の効果を得ることができ
る。
化物粉末としてＬｉＣｏＯ2 粉末を用いたが、ＬｉＣｏ
0.97Ｓｎ0.03Ｏ2 粉末等の他のリチウム含有複酸化物粉
末を用いることができる。ＬｉＣｏ0.97Ｓｎ0.03Ｏ2 粉
末を用いても、本実施例と同様の効果を得ることができ
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、平均粒子径の小さい
（０．０１μｍ以上０．０８μｍ未満）炭素粉末を用い
ずに、正極合剤のかさ密度を高めることができる上、リ
チウム含有複酸化物粉末の反応効率が低下するのを抑制
することができる。本発明の正極板を用いれば、非水電
解液二次電池の電池の単位重量あたりの放電容量及び単
位体積あたりの放電容量を高くできる。また本発明によ
れば、平均粒子径の小さい炭素粉末を用いることがない
ので極板間の短絡を防止することができる。
（０．０１μｍ以上０．０８μｍ未満）炭素粉末を用い
ずに、正極合剤のかさ密度を高めることができる上、リ
チウム含有複酸化物粉末の反応効率が低下するのを抑制
することができる。本発明の正極板を用いれば、非水電
解液二次電池の電池の単位重量あたりの放電容量及び単
位体積あたりの放電容量を高くできる。また本発明によ
れば、平均粒子径の小さい炭素粉末を用いることがない
ので極板間の短絡を防止することができる。
【図１】 平均粒子径５μｍ（１〜１０μｍの範囲内）
の粉末の含有割合とかさ密度との関係を示す図である。
の粉末の含有割合とかさ密度との関係を示す図である。
【図２】 平均粒子径５μｍ（１〜１０μｍの範囲内）
の粉末の含有割合と単位重量あたりの放電容量との関係
を示す図である。
の粉末の含有割合と単位重量あたりの放電容量との関係
を示す図である。
【図３】 平均粒子径０．４μｍ（０．１〜１０μｍの
範囲内）の炭素粉末の含有量と単位重量あたりの放電容
量との関係を示す図である
範囲内）の炭素粉末の含有量と単位重量あたりの放電容
量との関係を示す図である
Claims (2)
- 【請求項１】 リチウム含有複酸化物粉末からなる活物
質材料と炭素粉末からなる導電助剤と結着剤とを含有す
る正極合剤の層が集電体上に形成されてなる非水電解質
二次電池用正極板において、 前記リチウム含有複酸化物粉末として平均粒子径１〜１
０μｍの粉末と平均粒子径２０〜３０μｍの粉末との粒
子径混合粉末を用い、 前記リチウム含有複酸化物粉末中の前記平均粒子径１〜
１０μｍの粉末の含有割合は５〜５０重量％であり、 前記炭素粉末として平均粒子径０．１〜１０μｍの粉末
を用い、 前記炭素粉末は、前記正極合剤に対して５〜１０重量％
含有されていることを特徴とすることを特徴とする非水
電解質二次電池用正極板。 - 【請求項２】 リチウム含有複酸化物粉末からなる活物
質材料と炭素粉末からなる導電助剤と結着剤とを含有す
る正極合剤の層が集電体上に形成されてなる正極板と負
極板とが非水電解液を含有する電解質層を介して積層さ
れた非水電解質二次電池において、 前記リチウム含有複酸化物粉末として平均粒子径１〜１
０μｍの粉末と平均粒子径２０〜３０μｍの粉末との粒
子径混合粉末を用い、 前記リチウム含有複酸化物粉末中の前記平均粒子径１〜
１０μｍの粉末の含有割合は５〜５０重量％であり、 前記炭素粉末として平均粒子径０．１〜１０μｍの粉末
を用い、 前記炭素粉末は、前記正極合剤に対して５〜１０重量％
含有されていることを特徴とする非水電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120114A JPH09306546A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 非水電解質二次電池用正極板及び非水電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8120114A JPH09306546A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 非水電解質二次電池用正極板及び非水電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09306546A true JPH09306546A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14778299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8120114A Pending JPH09306546A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 非水電解質二次電池用正極板及び非水電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09306546A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002110251A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-12 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | リチウムイオン２次電池 |
| WO2004030125A1 (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-08 | Seimi Chemical Co., Ltd. | リチウム二次電池用の正極活物質及びその製造方法 |
| JP2006185887A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
| CN100337351C (zh) * | 2002-11-29 | 2007-09-12 | 清美化学股份有限公司 | 锂二次电池用的正极活性物质的制造方法 |
| WO2009078125A1 (ja) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Panasonic Corporation | リチウム二次電池用正極形成用塗工液、リチウム二次電池用正極およびリチウム二次電池 |
| CN101789523A (zh) * | 2009-01-28 | 2010-07-28 | 三洋电机株式会社 | 非水电解质二次电池 |
| WO2010086910A1 (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-05 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池の製造方法 |
| US7981544B2 (en) | 2007-02-13 | 2011-07-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and production method thereof |
| WO2021210444A1 (ja) | 2020-04-16 | 2021-10-21 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質、及び非水電解質二次電池 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP8120114A patent/JPH09306546A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002110251A (ja) * | 2000-09-27 | 2002-04-12 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | リチウムイオン２次電池 |
| US7824803B2 (en) | 2002-09-26 | 2010-11-02 | Seimi Chemical Co., Ltd. | Positive electrode active substance for lithium secondary battery and process for producing the same |
| WO2004030125A1 (ja) * | 2002-09-26 | 2004-04-08 | Seimi Chemical Co., Ltd. | リチウム二次電池用の正極活物質及びその製造方法 |
| US7981547B2 (en) | 2002-09-26 | 2011-07-19 | Seimi Chemical Co., Ltd. | Process for positive electrode active substance for lithium secondary battery |
| CN100382363C (zh) * | 2002-09-26 | 2008-04-16 | 清美化学股份有限公司 | 锂二次电池用正极活性物质及其制备方法 |
| CN100337351C (zh) * | 2002-11-29 | 2007-09-12 | 清美化学股份有限公司 | 锂二次电池用的正极活性物质的制造方法 |
| JP2006185887A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水電解液二次電池 |
| US7981544B2 (en) | 2007-02-13 | 2011-07-19 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and production method thereof |
| US8043387B2 (en) | 2007-02-13 | 2011-10-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Positive electrode for nonaqueous electrolyte secondary battery, and production method thereof |
| JP2009146788A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Panasonic Corp | リチウム二次電池用正極形成用塗工液、リチウム二次電池用正極およびリチウム二次電池 |
| WO2009078125A1 (ja) * | 2007-12-14 | 2009-06-25 | Panasonic Corporation | リチウム二次電池用正極形成用塗工液、リチウム二次電池用正極およびリチウム二次電池 |
| CN101789523A (zh) * | 2009-01-28 | 2010-07-28 | 三洋电机株式会社 | 非水电解质二次电池 |
| WO2010086910A1 (ja) * | 2009-02-02 | 2010-08-05 | パナソニック株式会社 | 非水電解質二次電池及び非水電解質二次電池の製造方法 |
| WO2021210444A1 (ja) | 2020-04-16 | 2021-10-21 | 三洋電機株式会社 | 非水電解質二次電池用正極活物質、及び非水電解質二次電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050322 |