JP2001338643A - Lithium battery - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放電末期の急激な放電電圧の低下を抑制し、
高容量のリチウム電池を提供する。
【解決手段】 リチウム電池において、放電反応により
放電前の物質から2種以上の物質に分解する物質と、放
電反応によりLiイオンが挿入可能な物質またはLiイ
オンと結合可能な物質との混合物を含む正極を用いる。
上記の放電反応により2種以上の物質に分解する物質と
してはCuOまたはCuと他の金属とを含む複合酸化物
が好ましく、Liイオンが挿入可能な物質としてはB、
Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Z
n、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、W、Biの少なく
とも1種の金属の酸化物、他の金属またはLiとを含む
複合酸化物が好ましく、Liイオンと結合する物質とし
てはSn、Pb、Al、Au、Pt、Zn、Cd、A
g、Mg、Siの少なくとも1種を含む金属、酸化物、
窒化物または炭化物が好ましい。
(57) [Summary] [Problem] To suppress a sharp drop in discharge voltage at the end of discharge,
Provide high capacity lithium batteries. SOLUTION: In a lithium battery, a mixture of a substance that decomposes from a substance before discharge into two or more substances by a discharge reaction and a substance into which Li ions can be inserted or a substance that can bond to Li ions by a discharge reaction is included. Use a positive electrode.
As the substance that decomposes into two or more kinds of substances by the above-described discharge reaction, CuO or a composite oxide containing Cu and another metal is preferable, and a substance into which Li ions can be inserted is B,
Al, Si, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni, Z
An oxide of at least one metal of n, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, W, and Bi, and a composite oxide containing another metal or Li are preferable. As a substance that binds to Li ions, Sn, Pb , Al, Au, Pt, Zn, Cd, A
g, Mg, a metal containing at least one of Si, an oxide,
Nitride or carbide is preferred.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム電池に係
わり、さらに詳しくは、その正極活物質の改良に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium battery, and more particularly, to improvement of a positive electrode active material.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、高容量密度のリチウム電池として
は、酸化銅(CuO)を正極活物質として用いたリチウ
ム電池(以下、「Li/CuO系電池」と示す)が提案
されていた〔たとえば、Broussely M.,J
umel Y,and Cabano J.P.(19
77)152nd Electrochemical S
ociety Meeting,Atlanta〕。2. Description of the Related Art Hitherto, as a lithium battery having a high capacity density, a lithium battery using copper oxide (CuO) as a positive electrode active material (hereinafter, referred to as "Li / CuO-based battery") has been proposed [for example, Broussley M .; , J
Umel Y, and Cabano J. P. (19
77) 152 nd Electrochemical S
ocietyy Meeting, Atlanta].
【0003】さらに、CuOをベースに他の金属と複合
化した複合酸化物にすることによって放電電圧が上昇す
ることも明らかにされており、例えば、Cu3 B2 O6
は約2.0Vで放電することが報告されている(特許第
1418068号公報)。このCu3 B2 O6 は、放電
反応によりCuが還元され、金属CuとLi酸化物が生
成する2電子反応となり、その結果、容量が大きく、か
つ放電電圧の平坦性が優れているという特長を有してい
る。Further, it has also been clarified that the formation of a composite oxide composed of CuO as a base and another metal increases the discharge voltage. For example, Cu 3 B 2 O 6
Is reported to discharge at about 2.0 V (Japanese Patent No. 1418068). This Cu 3 B 2 O 6 is a two-electron reaction in which Cu is reduced by a discharge reaction to generate metallic Cu and Li oxide, resulting in a large capacity and excellent flatness of discharge voltage. have.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記L
i/CuO系電池やLi/Cu3 B2 O6 系電池は、放
電の進行に伴って金属CuとLi酸化物に分解し、放電
前後で正負極の全体積が著しく減少するために、放電末
期で正極が集電体から剥離したり、剥落するなどの問題
があった。そのため、それらの正極活物質を用いた正極
をコイン形リチウム電池などに適用すると、放電末期に
正極が集電体から離れて放電電圧が急激に低下するとい
う問題があった。However, the above L
An i / CuO-based battery and a Li / Cu 3 B 2 O 6- based battery decompose into metal Cu and Li oxide as the discharge proceeds, and the total volume of the positive and negative electrodes decreases significantly before and after the discharge. In the last stage, there was a problem that the positive electrode peeled off from the current collector or peeled off. Therefore, when a positive electrode using such a positive electrode active material is applied to a coin-type lithium battery or the like, there has been a problem that the positive electrode separates from the current collector at the end of discharge and the discharge voltage drops sharply.
【0005】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決し、放電末期の急激な放電電圧の低下を抑制し、
高容量のリチウム電池を提供することを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and suppresses a sharp drop in discharge voltage at the end of discharge.
An object is to provide a high-capacity lithium battery.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、リチウム電池
における正極活物質として、放電反応により放電前の物
質から2種以上の物質に分解する物質と、放電反応によ
りLiイオンが挿入可能な物質またはLiイオンと結合
可能な物質との混合物を用いることによって、上記課題
を解決したものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a positive electrode active material in a lithium battery, a material that decomposes from a material before discharge into two or more substances by a discharge reaction, and a material into which Li ions can be inserted by a discharge reaction. Alternatively, the above problem has been solved by using a mixture of a substance capable of binding to Li ions.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】上記の放電反応によって2種以上
の物質に分解する物質としては、例えば、CuOまたは
Cuと他の金属とを含む複合酸化物などが挙げられる。
このようなCuと他の金属を含む複合酸化物としては、
例えば、Cu3 B2 O6 、Cu3 (PO4 )2 、Cu4
O(PO4 )2 、Cu5 O2 (PO4 )2 、Cu2 V2
O7 、CuFe2 O4 、CuV2 O6 、Cu5 O2 (V
O4 )2 、CuSiO3 、Cu 3 teO6 、Cu3 Mo
2 O9 、Cu3 Nb2 O8 、CuB2 O4 、CuAl2
O4 、CuMn2 O4 、Cu2 FeBO5 、Cu2 Mn
BO5 などが挙げられる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Two or more types of the above-mentioned discharge reactions
Examples of the substance that decomposes into CuO or CuO
A composite oxide containing Cu and another metal is exemplified.
Such composite oxides containing Cu and other metals include:
For example, CuThreeBTwoO6, CuThree(POFour)Two, CuFour
O (POFour)Two, CuFiveOTwo(POFour)Two, CuTwoVTwo
O7, CuFeTwoOFour, CuVTwoO6, CuFiveOTwo(V
OFour)Two, CuSiOThree, Cu ThreeteO6, CuThreeMo
TwoO9, CuThreeNbTwoO8, CuBTwoOFour, CuAlTwo
OFour, CuMnTwoOFour, CuTwoFeBOFive, CuTwoMn
BOFiveAnd the like.
【0008】また、上記のLiイオンが挿入可能な物質
としては、例えば、B、Al、Si、Ti、V、Mn、
Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、M
o、W、Biの中から選ばれる少なくとも1種の酸化
物、それらの金属の中から選ばれる少なくとも1種と他
の金属との複合酸化物またはそれらの金属の中から選ば
れる少なくとも1種とLiを含む複合酸化物などが挙げ
られる。これらの具体例としては、例えば、V2 O5 、
Nb2 O5 、TiO2 、MnO2 、MoO3 、WO3 、
LiCoO2 、LiNiO2 、LiMnO2 、LiMn
2 O4 、LiFeO2 などが挙げられる。The above-mentioned substances into which Li ions can be inserted include, for example, B, Al, Si, Ti, V, Mn,
Fe, Co, Ni, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, M
at least one oxide selected from the group consisting of o, W, and Bi; a composite oxide of at least one selected from these metals and another metal; or at least one selected from these metals. A composite oxide containing Li may be used. Specific examples of these include, for example, V 2 O 5 ,
Nb 2 O 5 , TiO 2 , MnO 2 , MoO 3 , WO 3 ,
LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn
Examples include 2 O 4 and LiFeO 2 .
【0009】そして、上記のLiイオンと結合する物質
としては、Sn、Pb、Al、Au、Pt、Zn、C
d、Ag、Mg、Siの中から選ばれる少なくとも1種
の金属、酸化物、窒化物または炭化物などが挙げられ
る。これらの具体例としては、例えば、Sn、Al、S
i、SnO、SiO、Si3 N4 、SiCなどが挙げら
れる。[0009] Substances that bind to the above-mentioned Li ions include Sn, Pb, Al, Au, Pt, Zn, C
At least one metal selected from d, Ag, Mg, and Si, an oxide, a nitride, or a carbide is exemplified. Specific examples of these include Sn, Al, S
i, SnO, SiO, Si 3 N 4 , SiC and the like.
【0010】正極は、上記放電反応により放電前の物質
から2種以上の物質に分解する物質と放電反応によりL
iイオンが挿入可能な物質またはLiイオンと結合可能
な物質とからなる正極活物質に、必要であれば、例えば
アセチレンブラック、黒鉛などの導電助剤や、例えばポ
リテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど
のバインダーを加えて混合して正極合剤を調製し、得ら
れた正極合剤を適宜の手段で成形することによって作製
される。The positive electrode is composed of a substance which decomposes from a substance before discharge into two or more kinds of substances by the above-mentioned discharge reaction and L
Positive electrode active material composed of a substance into which i-ion can be inserted or a substance capable of binding to Li-ion, if necessary, for example, a conductive auxiliary such as acetylene black, graphite, or the like, for example, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc. The positive electrode mixture is prepared by adding and mixing the above binder, and the obtained positive electrode mixture is molded by an appropriate means.
【0011】本発明のリチウム電池において、負極に
は、リチウムまたはリチウム含有物質が用いられる。上
記のリチウム含有物質としては、例えば、リチウム−ア
ルミニウム合金などのリチウム合金や、リチウム−カー
ボンなどの炭素材料などが挙げられ、電池に対する要求
特性やその用途などに応じて適宜使い分けられる。ただ
し、上記リチウム含有物質は製造直後にはリチウムを含
んでいなくてもよく、負極の活物質として作用する際
に、リチウムを含有する状態になればよい。また、貯蔵
特性を改善するため、正極活物質の容量に対して負極の
容量を少なくした負極規制の電池としてもよい。In the lithium battery of the present invention, lithium or a lithium-containing substance is used for the negative electrode. Examples of the above-mentioned lithium-containing substance include a lithium alloy such as a lithium-aluminum alloy, a carbon material such as lithium-carbon, and the like, which can be appropriately used depending on required characteristics for a battery and its use. However, the lithium-containing material does not need to contain lithium immediately after production, and may be in a state containing lithium when acting as an active material of the negative electrode. Further, in order to improve storage characteristics, a negative electrode regulated battery in which the capacity of the negative electrode is made smaller than the capacity of the positive electrode active material may be used.
【0012】電解液としては、例えば、LiCF3 SO
3 、LiClO4 、LiPF6 、LiBF4 、LiC4
F9 SO3 などの電解質の1種または2種以上を、1,
2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、プ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブ
チロラクトン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソ
ラン、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネー
トなどの有機溶媒の1種または2種以上の混合溶媒に溶
解したものが用いられ、電池に対する要求特性やその用
途などに応じて適宜使い分けられる。As the electrolytic solution, for example, LiCF 3 SO
3 , LiClO 4 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiC 4
One or more electrolytes such as F 9 SO 3
One or a mixture of two or more organic solvents such as 2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolan, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate. What is dissolved in a solvent is used, and it can be appropriately used depending on the required characteristics of the battery and its use.
【0013】従来公知のLi/CuO系電池やLi/C
u3 B2 O6 系電池とは異なり、例えば、本発明に属す
るLi/Cu3 B2 O5 +Nb2 O5 系電池は、Cu3
B2O5 は放電に伴い分解が進みトータルの体積が減少
するものの、Nb2 O5 はその格子間にLiイオンが挿
入されて格子間距離が大きくなり、それに伴って粒子の
体積が膨張する。従って、これらを併用した正極では、
放電前後での体積変化が減少するので、放電末期におけ
る放電電圧の急激な低下が抑制され、高容量が得られる
ようになる。Conventionally known Li / CuO-based batteries and Li / C
Unlike the u 3 B 2 O 6 battery, for example, the Li / Cu 3 B 2 O 5 + Nb 2 O 5 battery according to the present invention has a Cu 3
Although B 2 O 5 is decomposed by discharge and the total volume decreases, Nb 2 O 5 has Li ions inserted between its lattices to increase the interstitial distance, and the particle volume expands accordingly. . Therefore, in the positive electrode using these together,
Since the change in volume before and after the discharge is reduced, a sharp decrease in the discharge voltage at the end of the discharge is suppressed, and a high capacity can be obtained.
【0014】上記放電反応により放電前の物質から2種
以上の物質に分解する物質や放電反応によりLiイオン
が挿入可能な物質またはLiイオンと結合可能な物質を
合成するにあたって、Cu、B、Al、Si、Ti、
V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Ge、Z
r、Nb、Mo、W、Bi、Sn、Pb、Au、Pt、
Cd、Ag、Mg、Siなどの原料としては、それらの
酸化物、ハロゲン化物、炭酸塩などが好適に使用され
る。In synthesizing a substance which decomposes from a substance before discharge into two or more kinds of substances by the above-mentioned discharge reaction, a substance into which Li ions can be inserted by the discharge reaction, or a substance which can combine with Li ions, Cu, B, Al , Si, Ti,
V, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, Ge, Z
r, Nb, Mo, W, Bi, Sn, Pb, Au, Pt,
As raw materials such as Cd, Ag, Mg, and Si, oxides, halides, and carbonates thereof are preferably used.
【0015】そして、合成は、例えば、上記の原料粉末
混合物を大気中で焼成することによって行うことができ
る。焼成温度は、特に限定されることはないが、一般に
500〜2000℃の範囲内の温度が好適に採用され
る。焼成時間も、特に限定されることはないが、一般的
に数十分間〜数時間の範囲内の焼成時間が好適に採用さ
れる。The synthesis can be carried out, for example, by firing the above-mentioned raw material powder mixture in the air. The firing temperature is not particularly limited, but generally, a temperature in the range of 500 to 2000 ° C. is suitably adopted. The firing time is not particularly limited, but generally, a firing time in the range of several tens of minutes to several hours is suitably adopted.
【0016】正極合剤を調製するにあたって使用する導
電助剤としては、構成された電池において化学変化を起
こさない電子伝導性材料であればどのようなものでもよ
く、例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛、土状黒鉛など)、
人工黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケ
ッチェンブラック、炭素繊維や金属粉末(銅、ニッケ
ル、アルミニウム、銀などの粉末)、金属繊維またはポ
リフェニレン誘導体(特開昭59−20971号公報)
などの電子伝導性材料を1種またはそれらの混合物とし
て用いることができる。As the conductive auxiliary used in preparing the positive electrode mixture, any electronic conductive material which does not cause a chemical change in the constructed battery may be used. For example, natural graphite (flaky graphite) may be used. , Earth graphite, etc.),
Artificial graphite, carbon black, acetylene black, Ketjen black, carbon fiber and metal powder (powder of copper, nickel, aluminum, silver, etc.), metal fiber or polyphenylene derivative (JP-A-59-20971)
And the like can be used as one kind or a mixture thereof.
【0017】バインダーとしては、例えば、でんぷん、
ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジア
セチルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピ
ロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロ
ピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化
EPDM、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエン、
フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、などの多糖類、熱
可塑性樹脂、ゴム弾性を有するポリマーなどが1種また
はそれらの混合物として用いられる。As the binder, for example, starch,
Polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose,
Hydroxypropyl cellulose, regenerated cellulose, diacetyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber, polybutadiene,
Polysaccharides such as fluorine rubber and polyethylene oxide, thermoplastic resins, polymers having rubber elasticity, and the like are used alone or as a mixture thereof.
【0018】電解液としては、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、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、γ−ブチロラクトン、1,2
−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、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、アセトニトリル、ニトロメタン、蟻酸メチル、酢酸
メチル、燐酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオ
キソラン誘導体、スルホラン、3−メチル−2−オキサ
ゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒ
ドロフラン誘導体、ジエチルエーテル、1,3−プロパ
ンサルトンなどの非プロトン性有機溶媒に、例えば、L
iClO4、LiBF6 、LiPF6 、LiCF3 SO
3 、LiCF3 CO2 、LiAsF 6 、LiSbF6 、
LiB10Cl10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、Li
AlCl4 、LiCl、LiBr、LiI、クロロボラ
ンリチウム、四フェニルホウ酸リチウムなどの電解質の
少なくとも1種を溶解させたものが用いられる。それら
の中でも、プロピレンカーボネートと1,2−ジメトキ
シエタンおよび/またはジエチルカーボネートおよび/
またはメチルエチルカーボネートの混合溶媒に、LiC
lO4 、LiBF6 、LiPF6 、LiCF3 SO3 の
少なくとも1種を溶解させたものが好ましい。この電解
液の電池内への添加量は、特に限定されることなく、正
極活物質や負極活物質の量や電池のサイズによって必要
量用いればよい。また、電解液中の電解質の濃度は、特
に限定されることはないが、0.2〜3.0mol/l
が好ましい。As the electrolyte, for example, propylene car
Bonate, ethylene carbonate, butylene carbonate
Dimethyl carbonate, diethyl carbonate,
Tyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,2
-Dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyl
Tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, 1,3
-Dioxolane, formamide, dimethylformamid
, Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, acetic acid
Methyl, phosphoric acid triester, trimethoxymethane, geo
Xolan derivatives, sulfolane, 3-methyl-2-oxa
Zolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahi
Drofuran derivative, diethyl ether, 1,3-propa
In aprotic organic solvents such as sodium salt, for example, L
iCLOFour, LiBF6, LiPF6, LiCFThreeSO
Three, LiCFThreeCOTwo, LiAsF 6, LiSbF6,
LiBTenClTen, Lithium lower aliphatic carboxylate, Li
AlClFour, LiCl, LiBr, LiI, chlorobora
Electrolytes such as lithium lithium and lithium tetraphenylborate
A solution in which at least one kind is dissolved is used. Those
Among them, propylene carbonate and 1,2-dimethoxy
Cietan and / or diethyl carbonate and / or
Or LiC in a mixed solvent of methyl ethyl carbonate
10Four, LiBF6, LiPF6, LiCFThreeSOThreeof
Preferably, at least one of them is dissolved. This electrolysis
The amount of the solution added to the battery is not particularly limited,
Required depending on the amount of polar active material and negative electrode active material and battery size
The amount may be used. The concentration of the electrolyte in the electrolyte is
Is not limited to 0.2 to 3.0 mol / l
Is preferred.
【0019】[0019]
【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限
定されるものではない。Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples.
【0020】実施例1 以下の正極合剤原料 酸化銅(CuO) 40mg 酸化ニオブ(Nb2 O5 ) 8mg アセチレンブラック 10mg ポリテトラフルオロエチレン 2mg を混合して正極合剤を調製した。得られた正極合剤を金
型内に充填し、1t/cm2 の圧力で直径10mmの円
盤状に加圧成形して正極とした。Example 1 The following positive electrode mixture raw materials were prepared by mixing 40 mg of copper oxide (CuO), 8 mg of niobium oxide (Nb 2 O 5 ), 10 mg of acetylene black and 2 mg of polytetrafluoroethylene. The obtained positive electrode mixture was filled in a mold, and pressed into a disk having a diameter of 10 mm at a pressure of 1 t / cm 2 to obtain a positive electrode.
【0021】この正極において、その活物質としては、
酸化銅(CuO)と酸化ニオブ(Nb2 O5 )とを用い
ており、上記酸化銅(CuO)から放電反応によって放
電前の物質から2種以上の物質に分解する物質であり、
酸化ニオブ(Nb2 O5 )がLiイオンが挿入可能な物
質である。つまり、酸化銅(CuO)は、放電反応によ
りCuとLi2 Oに分解し、酸化ニオブ(Nb2 O5 )
は放電反応によりLiイオンがその格子内に挿入され
る。In this positive electrode, the active material is
A substance that uses copper oxide (CuO) and niobium oxide (Nb 2 O 5 ) and decomposes a substance before discharge into two or more substances by a discharge reaction from the copper oxide (CuO);
Niobium oxide (Nb 2 O 5 ) is a substance into which Li ions can be inserted. That is, copper oxide (CuO) is decomposed into Cu and Li 2 O by a discharge reaction, and niobium oxide (Nb 2 O 5 )
Li ions are inserted into the lattice by a discharge reaction.
【0022】そして、上記の正極とともに、負極にはリ
チウム箔を用い、電解液にはエチレンカーボネートとメ
チルエチルカーボネートとの体積比1:2の混合溶媒に
LiPF6 を1.2mol/l溶解させたものを用い
て、直径20mm、厚さ1.6mmのコイン形リチウム
電池を作製した。A lithium foil was used for the negative electrode together with the positive electrode, and 1.2 mol / l of LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate in a volume ratio of 1: 2 for the electrolytic solution. Using this, a coin-shaped lithium battery having a diameter of 20 mm and a thickness of 1.6 mm was produced.
【0023】ここで、上記コイン形リチウム電池の構造
を図1により説明すると、1は上記の正極で、この正極
1には前記のように正極活物質として酸化銅(CuO)
と酸化ニオブ(Nb2 O5 )とを用いている。負極2
は、前記のようにリチウム箔からなり、微孔性ポリエチ
レンフィルムからなるセパレータ3を介して前記の正極
1と対向配置している。正極缶4はステンレス鋼製で、
正極側の集電体と端子とを兼ねており、負極缶5もステ
ンレス鋼製であって、この負極缶5は、負極側の集電体
と端子とを兼ねている。6はポリプロピレン製の環状ガ
スケットであり、この電池には、図示されていないが、
前記の電解液が注入されている。Here, the structure of the coin-shaped lithium battery will be described with reference to FIG. 1. Reference numeral 1 denotes the positive electrode, and the positive electrode 1 has copper oxide (CuO) as a positive electrode active material as described above.
And niobium oxide (Nb 2 O 5 ). Negative electrode 2
Is made of lithium foil as described above, and is disposed to face the positive electrode 1 via the separator 3 made of a microporous polyethylene film. The positive electrode can 4 is made of stainless steel,
The current collector on the positive electrode side also serves as a terminal, and the negative electrode can 5 is also made of stainless steel. The negative electrode can 5 also serves as a current collector on the negative electrode side and a terminal. 6 is an annular gasket made of polypropylene, which is not shown in this battery,
The aforementioned electrolyte is injected.
【0024】この実施例1の電池について、室温下、放
電電流値1.0mA/cm2 で終止電圧0.5Vまで放
電したときの放電電気量は760mAh/gであった。With respect to the battery of Example 1, when discharged at room temperature at a discharge current value of 1.0 mA / cm 2 to a final voltage of 0.5 V, the amount of discharged electricity was 760 mAh / g.
【0025】また、この実施例1の電池の上記条件下で
の放電特性図を図2に示す。FIG. 2 shows a discharge characteristic diagram of the battery of Example 1 under the above conditions.
【0026】実施例2 実施例1の正極合剤原料中のCuOを以下のように変更
した以外は、実施例1と同様に正極合剤を調製した。 Cu3 B2 O6 40mgExample 2 A positive electrode mixture was prepared in the same manner as in Example 1 except that CuO in the raw material of the positive electrode mixture of Example 1 was changed as follows. Cu 3 B 2 O 6 40mg
【0027】得られた正極合剤を用いた以外は、実施例
1と同様に正極を作製し、その正極を用いた以外は、実
施例1と同様にコイン形リチウム電池を作製した。そし
て、得られた電池について、実施例1と同様に、室温
下、放電電流値1.0mA/cm2 で終止電圧0.5V
まで放電したときの放電電気量は700mAh/gであ
った。A positive electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the obtained positive electrode mixture was used, and a coin-shaped lithium battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode was used. Then, the obtained battery was discharged at a discharge current value of 1.0 mA / cm 2 at room temperature in the same manner as in Example 1.
The amount of discharge electricity when discharged to 700 mAh / g.
【0028】比較例1 以下の正極合剤原料 酸化銅(CuO) 48mg アセチレンブラック 10mg ポリテトラフルオロエチレン 2mg を混合して正極合剤を調製し、得られた正極合剤を用い
た以外は、実施例1と同様に正極を作製し、その正極を
用いた以外は、実施例1と同様にコイン形リチウム電池
を作製した。そして、得られた電池について、実施例1
と同様に、室温下、放電電流値1.0mA/cm2 で終
止電圧0.5Vまで放電したときの放電電気量は620
mAh/gであった。Comparative Example 1 The following positive electrode mixture raw material was prepared except that a positive electrode mixture was prepared by mixing 48 mg of copper oxide (CuO), 10 mg of acetylene black, and 2 mg of polytetrafluoroethylene, and using the obtained positive electrode mixture. A positive electrode was produced in the same manner as in Example 1, and a coin-shaped lithium battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the positive electrode was used. And about the obtained battery, Example 1
Similarly, when discharged at room temperature to a final voltage of 0.5 V at a discharge current value of 1.0 mA / cm 2 , the amount of discharged electricity is 620.
mAh / g.
【0029】また、この比較例1の電池の上記条件下で
の放電特性図を図3に示す。FIG. 3 shows a discharge characteristic diagram of the battery of Comparative Example 1 under the above conditions.
【0030】実施例1の電池の放電特性を示す図2と比
較例1の電池の放電特性を示す図3との対比から明らか
なように、比較例1の電池では、放電末期に急激な放電
電圧の低下が生じ、それによって、放電電気量が前記の
ように620mAh/gと小さくなったが、実施例1の
電池は、比較例1の電池に見られるような放電末期の急
激な放電電圧の低下がなく、その結果、前記のように、
放電電流値が760mAh/gと大きくなった。As is clear from a comparison between FIG. 2 showing the discharge characteristics of the battery of Example 1 and FIG. 3 showing the discharge characteristics of the battery of Comparative Example 1, the battery of Comparative Example 1 has a sharp discharge at the end of discharge. Although the voltage was lowered and the amount of discharged electricity was reduced to 620 mAh / g as described above, the battery of Example 1 was different from the battery of Comparative Example 1 in the sharp discharge voltage at the end of discharge. , As a result, as described above,
The discharge current value increased to 760 mAh / g.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、放電
末期の急激な放電電圧の低下を抑制し、高容量のリチウ
ム電池を提供することができた。As described above, according to the present invention, it is possible to provide a high-capacity lithium battery by suppressing a sharp drop in discharge voltage at the end of discharge.
【図1】本発明に係るリチウム電池の一例を示す断面図
である。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a lithium battery according to the present invention.
【図2】実施例1の電池の放電特性図である。FIG. 2 is a discharge characteristic diagram of the battery of Example 1.
【図3】比較例1の電池の放電特性図である。FIG. 3 is a discharge characteristic diagram of the battery of Comparative Example 1.
1 正極 2 負極 3 セパレータ 1 positive electrode 2 negative electrode 3 separator
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H024 AA02 AA03 CC03 DD14 FF15 FF16 FF17 FF18 FF20 HH00 5H050 AA08 BA17 CA07 CB08 CB09 CB12 DA09 EA02 EA10 EA12 EA23 EA24 FA17 GA10 HA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H024 AA02 AA03 CC03 DD14 FF15 FF16 FF17 FF18 FF20 HH00 5H050 AA08 BA17 CA07 CB08 CB09 CB12 DA09 EA02 EA10 EA12 EA23 EA24 FA17 GA10 HA02
Claims (4)
に用い、有機溶媒系の電解液を用いるリチウム電池にお
いて、放電反応により放電前の物質から2種以上の物質
に分解する物質と、放電反応によりLiイオンが挿入可
能な物質またはLiイオンと結合可能な物質との混合物
を含む正極を用いたことを特徴とするリチウム電池。1. A lithium battery using lithium or a lithium-containing substance for a negative electrode and using an organic solvent-based electrolyte, a substance which decomposes a substance before discharge into two or more substances by a discharge reaction, and a lithium which is decomposed by a discharge reaction. A lithium battery using a positive electrode including a mixture of a substance capable of inserting ions or a substance capable of binding to Li ions.
に分解する物質が、CuOまたはCuと他の金属とを含
む複合酸化物である請求項1記載のリチウム電池。2. The lithium battery according to claim 1, wherein the substance decomposed into two or more kinds of substances by the discharge reaction is CuO or a composite oxide containing Cu and another metal.
B、Al、Si、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、
Zn、Ga、Ge、Zr、Nb、Mo、W、Biの中か
ら選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物またはそれら
の金属の中から選ばれる少なくとも1種と他の金属とを
含む複合酸化物またはそれらの金属の中から選ばれる少
なくとも1種とLiとを含む複合酸化物である請求項1
記載のリチウム電池。3. The substance into which the Li ion can be inserted,
B, Al, Si, Ti, V, Mn, Fe, Co, Ni,
Oxide of at least one metal selected from Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, W, Bi, or composite oxide containing at least one selected from these metals and another metal Or a composite oxide containing at least one selected from the metals and Li.
The lithium battery as described.
n、Pb、Al、Au、Pt、Zn、Cd、Ag、M
g、Siの中から選ばれる少なくとも1種を含む金属、
酸化物、窒化物または炭化物である請求項1記載のリチ
ウム電池。4. The method according to claim 1, wherein the substance binding to the Li ion is S
n, Pb, Al, Au, Pt, Zn, Cd, Ag, M
g, a metal containing at least one selected from Si,
The lithium battery according to claim 1, which is an oxide, a nitride, or a carbide.
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9450245B2 (en) * | 2001-04-09 | 2016-09-20 | Sony Corporation | Negative material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using the negative material |
| CN113629229A (en) * | 2021-08-03 | 2021-11-09 | 浙江帕瓦新能源股份有限公司 | Phosphate-coated wet-method-doped ternary cathode material and preparation method thereof |
-
2000
- 2000-05-26 JP JP2000155590A patent/JP2001338643A/en not_active Withdrawn
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| US9972831B2 (en) | 2001-04-09 | 2018-05-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd | Negative material for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using the negative material |
| CN113629229A (en) * | 2021-08-03 | 2021-11-09 | 浙江帕瓦新能源股份有限公司 | Phosphate-coated wet-method-doped ternary cathode material and preparation method thereof |
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