JPH08102323A - Positive electrode material for lithium ion secondary battery and its manufacture - Google Patents
Positive electrode material for lithium ion secondary battery and its manufactureInfo
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- JPH08102323A JPH08102323A JP6237658A JP23765894A JPH08102323A JP H08102323 A JPH08102323 A JP H08102323A JP 6237658 A JP6237658 A JP 6237658A JP 23765894 A JP23765894 A JP 23765894A JP H08102323 A JPH08102323 A JP H08102323A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、リチウムイオン二次電
池用正極材料並びにその製造法に関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a positive electrode material for a lithium ion secondary battery and a method for producing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、エレクトロニクス技術の進歩に伴
い、各種電子機器の小型化、軽量化が進み、その結果と
して機器内での電池の収納空間も必然的に縮小され狭隘
化されている。電池の収納空間の縮小に対応するには、
電池の小型化が必要であり、高エネルギー密度で長寿命
な電池の開発が望まれている。2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of electronic technology, various electronic devices have been reduced in size and weight, and as a result, the storage space of batteries in the devices has been inevitably reduced and narrowed. To accommodate the reduction of battery storage space,
It is necessary to reduce the size of the battery, and it is desired to develop a battery having high energy density and long life.
【0003】充電が可能な二次電池として、ニッカド電
池が実用化されたが、この電池のエネルギー密度は満足
すべきものでなく、電池内にカドミウムを含有している
という欠点がある。ニッカド電池に次いで市場に導入さ
れた電池は、急速な充電と瞬間に大電流を放電できるニ
ッケル水素型であり、また、同時期にリチウム二次電池
も実現された。リチウム二次電池は、使用中に充電する
とリチウムがデントライトの結晶になり、電極間でリー
クし、爆発する事故を惹起して以来、製造が中止され
た。ニッケル水素型電池は、重いのと体積当たりのエネ
ルギー密度が低いという欠点がある。A nickel-cadmium battery has been put into practical use as a rechargeable secondary battery, but the energy density of this battery is not satisfactory, and there is a drawback that the battery contains cadmium. The battery that was introduced to the market next to the Ni-Cd battery was a nickel-hydrogen type that can rapidly charge and discharge a large current at the same time, and at the same time, a lithium secondary battery was also realized. When a lithium secondary battery was charged during use, lithium became crystals of dendrite, which leaked between the electrodes and caused an explosion explosion, resulting in discontinuation of production. Nickel-hydrogen batteries have the drawbacks of being heavy and having a low energy density per volume.
【0004】リチウムイオン二次電池は、負極に金属リ
チウムを使用しないため安全性が高く、高エネルギー密
度が得られる電池として最近注目され、多くの技術開発
の結果量産が開始された。Lithium-ion secondary batteries have recently received attention as batteries having high safety and high energy density because they do not use metallic lithium in the negative electrode, and mass production has started as a result of many technological developments.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】リチウムイオン二次電
池の4V級正極材料としては、α−NaFeO2 構造の
LiCoO2 、LiNiO2 及び立方晶スピネル構造の
LiMn2 O4 などの物質が知られている。しかし、こ
れらの物質をリチウム二次電池の正極に用いた場合、充
放電を繰り返すと早期に容量の低下を招来するため、実
用レベルの特性が得難い。そこで、リチウムイオン二次
電池の4V級正極材料の充放電特性の改善が望まれてい
る。Materials such as LiCoO 2 and LiNiO 2 having an α-NaFeO 2 structure and LiMn 2 O 4 having a cubic spinel structure are known as 4V class positive electrode materials for lithium ion secondary batteries. There is. However, when these materials are used for the positive electrode of a lithium secondary battery, repeated charging and discharging causes a reduction in capacity early, and it is difficult to obtain practical level characteristics. Therefore, it is desired to improve the charge / discharge characteristics of the 4V class positive electrode material of the lithium ion secondary battery.
【0006】上記の3つの化合物の中では充放電特性の
よいLiCoO2 が多用されているが、その主要成分で
あるコバルトは、産出国が非常に限定されることから、
高価格であり、政情次第では入手も困難になることがあ
る。LiCoO2 の製造は、Li2 CO3 とxCo(O
H)2 ・yCoCO3 とを混合後、800°C〜900
°Cで焼成して行われているが、この製造方法では、高
エネルギー密度が達成できる酸素不足の化合物、即ちL
iCoO2 - x が生成しにくい。Among the above three compounds, LiCoO 2 having good charge and discharge characteristics is frequently used, but cobalt, which is the main component, is produced in a very limited number of countries.
It is expensive and can be difficult to obtain depending on the political situation. LiCoO 2 is manufactured by adding Li 2 CO 3 and xCo (O
H) 2 · yCoCO 3 After mixing, 800 ° C ~ 900
Although it is performed by firing at ° C, in this manufacturing method, an oxygen-deficient compound that can achieve a high energy density, that is, L
iCoO 2 -x is difficult to generate.
【0007】これに対し、LiMn2 O4 は、その製造
原料が豊富で価格が安価であり、製造コストも安いた
め、実用化に向けて種々の検討がなされていた。LiM
n2 O 4 は、MnO2 とLi2 CO3 の様なマンガン酸
化物とリチウム塩を混合、粉砕後、加熱処理する方法で
容易に合成でき、一般にリチウムとマンガンのモル比が
化学量論量で1:2のものが製造されていた。この物質
は、電池特性の基本である放電容量とサイクル特性が悪
く実用的でなかった。On the other hand, LiMn2OFourIts manufacturing
Abundant raw materials, low price, and low manufacturing cost
Therefore, various studies have been made for practical use. LiM
n2O FourIs MnO2And Li2CO3Manganic acid like
Compound and lithium salt are mixed, crushed, and then heat treated.
It is easy to synthesize, and the molar ratio of lithium to manganese is generally
A stoichiometric amount of 1: 2 was produced. This substance
Has poor discharge capacity and cycle characteristics, which are the basis of battery characteristics.
It wasn't practical.
【0008】この発明は、リチウムイオン二次電池にお
ける上記問題を解決するものであって、高エネルギー密
度で長期にわたり充放電を繰り返しても容量の低下が極
めて少なく、寿命の長い電池を得ることのできるリチウ
ムイオン二次電池用正極材料とその製造法を提供するこ
とを目的とする。The present invention solves the above-mentioned problems in a lithium ion secondary battery. It is possible to obtain a battery having a long life with a very small decrease in capacity even if charging and discharging are repeated for a long time at a high energy density. An object of the present invention is to provide a positive electrode material for a lithium ion secondary battery that can be manufactured and a method for producing the same.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明のリチウムイオン
二次電池用正極材料は、立方晶スピネル構造で分子式L
iX Mn2 OY (1.1≦X≦1.5、4.2<Y≦
4.4)で示される。このリチウムイオン二次電池用正
極材料は、格子定数aが8.16Å〜8.18Åの範囲
内であり、また、真密度ρが3.1g/cm3 〜3.5
g/cm3 の範囲内であることを特徴とする。The positive electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention has a cubic spinel structure and a molecular formula L.
i X Mn 2 O Y (1.1 ≦ X ≦ 1.5, 4.2 <Y ≦
4.4). The positive electrode material for a lithium ion secondary battery has a lattice constant a in the range of 8.16Å to 8.18Å and a true density ρ of 3.1 g / cm 3 to 3.5.
It is characterized in that it is in the range of g / cm 3 .
【0010】このリチウムイオン二次電池用正極材料
は、マンガン原料としてMn2 O3 、リチウム原料とし
てLiOH・H2 Oを使用し、この原料を混合、粉砕し
た後大気中700°C〜1000°Cで加熱処理するこ
とにより製造される。This positive electrode material for a lithium ion secondary battery uses Mn 2 O 3 as a manganese raw material and LiOH · H 2 O as a lithium raw material, and after mixing and pulverizing the raw materials, 700 ° C. to 1000 ° C. in the atmosphere. It is produced by heat treatment with C.
【0011】[0011]
【作用】本発明のリチウムイオン二次電池用正極材料を
正極に用いたリチウムイオン二次電池は、極めて容量低
下の小さい安定した充放電特性を示す。従来の正極材料
の一つとして知られるLiMn2 O4 は、JCPDS
(Thejoint committee on po
wer diffractionstandards)
カードによると、格子定数aが8.248Å、真密度ρ
が4.281g/cm3 である。一方、本発明のリチウ
ムイオン二次電池用正極材料は、分子式LiX Mn2 O
Y (1.1≦X≦1.5、4.2<Y≦4.4)で示さ
れ、格子定数aが8.16Å〜8.18Åの範囲内であ
り、また、真密度ρが3.1g/cm3 〜3.5g/c
m3 の範囲内である。A lithium ion secondary battery using the positive electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention as a positive electrode exhibits stable charge / discharge characteristics with a very small decrease in capacity. LiMn 2 O 4, which is known as one of the conventional positive electrode materials, is JCPDS
(Thejoint committee on po
(wer diffraction standards)
According to the card, the lattice constant a is 8.248Å, the true density ρ
Is 4.281 g / cm 3 . On the other hand, the positive electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention has a molecular formula of Li X Mn 2 O.
Y (1.1 ≦ X ≦ 1.5, 4.2 <Y ≦ 4.4), the lattice constant a is in the range of 8.16Å to 8.18Å, and the true density ρ is 3 .1 g / cm 3 to 3.5 g / c
It is within the range of m 3 .
【0012】これらを比較すると、本発明のリチウムイ
オン二次電池用正極材料は、従来のLiMn2 O4 より
結晶中のマンガンに対するリチウムと酸素の割合が多
く、格子定数aが小さく、真密度ρが著しく小さくなっ
ていることが分かる。これは、本来Mn原子が存在する
サイトにLi原子が置換し、置換したLi原子のイオン
半径がMn原子のイオン半径より小さいことから格子定
数aが小さくなるものと思われる。真密度ρは結晶の単
位胞中に存在すべきMn原子の位置に、Mn原子より質
量の小さいLi原子あるいは酸素原子が置換しているた
めに極めて小さくなっているものと思われる。Comparing these, the positive electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention has a higher ratio of lithium and oxygen to manganese in the crystal than the conventional LiMn 2 O 4 , a small lattice constant a, and a true density ρ. It can be seen that is significantly smaller. It is considered that this is because the lattice constant a becomes small because the Li atom substitutes for the site where the Mn atom originally exists, and the ionic radius of the substituted Li atom is smaller than the ionic radius of the Mn atom. It is considered that the true density ρ is extremely small because the Li atom or oxygen atom having a smaller mass than the Mn atom is substituted at the position of the Mn atom that should exist in the unit cell of the crystal.
【0013】リチウムイオン二次電池の充放電反応は、
リチウムイオンが正極材料の結晶内をインターカレーシ
ョンすることによって起こる。正極材料の結晶構造が電
池特性に大きく影響する。このことから、本発明のリチ
ウムイオン二次電池用正極材料は、リチウムイオンが極
めて拡散しやすく、また充放電サイクルの繰り返しに対
しても、容易に破壊されず極めて安定した立方晶スピネ
ル構造を有するものと考えられる。The charge / discharge reaction of the lithium ion secondary battery is
It occurs when lithium ions intercalate in the crystals of the positive electrode material. The crystal structure of the positive electrode material greatly affects the battery characteristics. From this, the positive electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention has a very stable cubic spinel structure in which lithium ions are extremely easily diffused and are not easily broken even with repeated charge / discharge cycles. It is considered to be a thing.
【0014】この理由の推測としては、結晶内でLi原
子と酸素原子が化学量論量よりも多いことが拡散に関与
するLi原子量を増加させ、一方過剰な酸素原子はスピ
ネル構造を保持し続けるファンデルワールス層の形成に
寄与していると考えられる。出発原料としてMn原子不
足による空孔子を有するMn2 O3 と炭酸塩よりも反応
性に乏しいLiOH・H2 Oを使用することで、空孔子
へのLiの侵入拡散反応がより進行し、本発明の分子式
LiX Mn2 OY (1.1≦X≦1.5、4.2<Y≦
4.4)でも立方晶スピネル構造が維持できる。The reason for this is to speculate that a larger amount of Li and oxygen atoms in the crystal than the stoichiometric amount increases the amount of Li atoms involved in diffusion, while the excess oxygen atoms continue to retain the spinel structure. It is considered to contribute to the formation of the van der Waals layer. By using Mn 2 O 3 having vacancy due to lack of Mn atoms and LiOH.H 2 O, which is less reactive than carbonate, as a starting material, the invasion and diffusion reaction of Li into the vacancy further progresses, and Molecular Formula of the Invention Li X Mn 2 O Y (1.1 ≦ X ≦ 1.5, 4.2 <Y ≦
Even in 4.4), the cubic spinel structure can be maintained.
【0015】[0015]
【実施例】以下に本発明の実施例について詳細に述べ
る。マンガン原料としてMn2 O3 、リチウム原料とし
てLiOH・H2 Oを所定量精秤し、これらをめのう乳
鉢を用いて十分混合、粉砕した後、アルミナ製のボート
に入れ大気中で加熱処理を行った。この時の加熱温度は
700°Cとし、加熱時間は12時間とした。このよう
にしてリチウムとマンガンのモル比が1.33:2とな
るLi−Mn化合物を合成した。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below. Predetermined amounts of Mn 2 O 3 as a manganese raw material and LiOH.H 2 O as a lithium raw material were precisely weighed, thoroughly mixed and crushed in an agate mortar, and then placed in an alumina boat and heat-treated in the atmosphere. It was The heating temperature at this time was 700 ° C., and the heating time was 12 hours. In this way, a Li-Mn compound having a molar ratio of lithium to manganese of 1.33: 2 was synthesized.
【0016】なお、比較例として、同様の処理を行って
リチウムとマンガンのモル比が1:2及び0.86:2
となるLi−Mn化合物を合成した。次に、これら3種
類のLi−Mn化合物を用いて電極を作成しセルを組み
立てた。Li−Mn化合物、カーボンブラック、及びテ
フロン粉末を、重量比90:5:5となるよう精秤し、
十分に混練後、シート状に圧延し、ステンレス製網状の
集電体に圧着したものを作成し正極とした。一方、負極
として厚さ1mmのリチウム箔を正極と同様のステンレ
ス製網状の集電体に圧着したものを作成した。これらの
正極と負極はセパレーターを介して重ね合わせ、参照極
と共に電解液に浸漬することによって3極セルを構成す
る。参照極は負極と全く同様のリチウムからなる電極を
用いた。電解液は、プロピレンカーボネイトとジメトキ
シエタンを1:1の割合で混合した液1dm3 に、電解
質として1molの六弗化砒酸リチウムを溶解させて調
製した。As a comparative example, the same treatment was carried out and the molar ratios of lithium and manganese were 1: 2 and 0.86: 2.
The following Li-Mn compound was synthesized. Next, an electrode was created using these three types of Li-Mn compounds to assemble a cell. Li-Mn compound, carbon black, and Teflon powder were precisely weighed so that the weight ratio was 90: 5: 5,
After sufficiently kneading, the mixture was rolled into a sheet and pressed onto a stainless mesh current collector to prepare a positive electrode. On the other hand, as a negative electrode, a 1 mm thick lithium foil was pressure-bonded to a stainless net-like current collector similar to the positive electrode. These positive electrode and negative electrode are stacked via a separator and immersed in an electrolytic solution together with a reference electrode to form a three-electrode cell. As the reference electrode, an electrode made of lithium, which is the same as the negative electrode, was used. The electrolytic solution was prepared by dissolving 1 mol of lithium hexafluoroarsenate as an electrolyte in a solution of 1 dm 3 in which propylene carbonate and dimethoxyethane were mixed at a ratio of 1: 1.
【0017】このようにして組み立てられた3種類の異
なる正極をもつセルについて、充放電サイクル試験を行
った。電流密度1.0mA/cm2 、電圧範囲4.3V
/3.0Vで充放電を繰り返した。その結果を図1に示
す。図1において、曲線1は本実施例(リチウムとマン
ガンのモル比が1.33:2)のLi−Mn化合物を正
極に使用したときのサイクル特性、曲線2はリチウムと
マンガンのモル比が1:2のLi−Mn化合物を正極に
使用したときのサイクル特性、曲線3はリチウムとマン
ガンのモル比が0.86:2のLi−Mn化合物を正極
に使用したときのサイクル特性を示している。A charge / discharge cycle test was conducted on the cells thus assembled having three kinds of positive electrodes. Current density 1.0mA / cm 2 , voltage range 4.3V
Charging / discharging was repeated at /3.0V. The result is shown in FIG. In FIG. 1, curve 1 shows the cycle characteristics when the Li—Mn compound of this example (the molar ratio of lithium and manganese is 1.33: 2) is used for the positive electrode, and curve 2 shows the molar ratio of lithium and manganese of 1 : 2 shows the cycle characteristics when using the Li-Mn compound for the positive electrode, and curve 3 shows the cycle characteristics when using the Li-Mn compound with a molar ratio of lithium and manganese of 0.86: 2 for the positive electrode. .
【0018】上記の3種類のLi−Mn化合物につい
て、X線構造解析を行った結果、これらが立方晶スピネ
ル構造であることが確認された。更に、X線回折図から
これらのLi−Mn化合物の格子定数aを求めた。ま
た、密度ρは、ピクノメーターを用いて求め、化合物中
の酸素量は加熱処理前後の重量変化から求めた。As a result of X-ray structural analysis of the above-mentioned three kinds of Li-Mn compounds, it was confirmed that they had a cubic spinel structure. Furthermore, the lattice constant a of these Li-Mn compounds was determined from the X-ray diffraction pattern. The density ρ was obtained using a pycnometer, and the amount of oxygen in the compound was obtained from the weight change before and after the heat treatment.
【0019】表1に格子定数a、密度ρ、及び化合物中
の酸素量の値を示す。酸素量は、マンガンに対する酸素
のモル比で示した。Table 1 shows the values of the lattice constant a, the density ρ, and the amount of oxygen in the compound. The amount of oxygen is shown by the molar ratio of oxygen to manganese.
【0020】[0020]
【表1】 [Table 1]
【0021】図1のサイクル特性曲線から明らかなよう
に、本実施例のLi−Mn化合物を正極に使用したセル
は、充放電を繰り返したときの容量低下が著しく少な
く、1サイクル目に対する10サイクル目の放電容量維
持率は91.3%であった。また、表1から、本実施例
のLi−Mn化合物は、比較例のLi−Mn化合物に比
べて格子定数aと密度ρとが小さいことが分かる。As is clear from the cycle characteristic curve of FIG. 1, in the cell using the Li-Mn compound of the present embodiment as the positive electrode, the decrease in capacity upon repeated charge and discharge was significantly small, and 10 cycles were compared with the first cycle. The discharge capacity retention rate of the eyes was 91.3%. In addition, it can be seen from Table 1 that the Li-Mn compound of this example has a smaller lattice constant a and a smaller density ρ than the Li-Mn compound of the comparative example.
【0022】他の比較例として、従来の製造法で一般に
使用されるマンガン原料とリチウム原料とを使用してL
i−Mn化合物を合成した。マンガン原料としてMnO
2 、リチウム原料としてLi2 CO3 を使用し、リチウ
ムとマンガンのモル比を1:2とし、実施例と同様の方
法でLi−Mn化合物を合成した後3極セルにして充放
電サイクル試験を行った。その結果を図2に示す。曲線
4がそのサイクル特性を示している。このLi−Mn化
合物は、X線構造解析により立方晶スピネル構造を有す
ることことが確認された。このLi−Mn化合物を正極
に使用したセルは、1サイクル目に対する10サイクル
目の放電容量維持率は3.4%であった。As another comparative example, L is obtained by using a manganese raw material and a lithium raw material which are generally used in the conventional manufacturing method.
An i-Mn compound was synthesized. MnO as manganese raw material
2 , Li 2 CO 3 was used as a lithium raw material, the molar ratio of lithium to manganese was set to 1: 2, and a Li—Mn compound was synthesized by the same method as in the example. went. The result is shown in FIG. Curve 4 shows the cycle characteristics. It was confirmed by X-ray structural analysis that this Li-Mn compound had a cubic spinel structure. The cell using the Li-Mn compound as the positive electrode had a discharge capacity retention ratio of 3.4% at the 10th cycle with respect to the first cycle.
【0023】更に他の比較例として、本発明の製造法で
使用するマンガン原料と従来の製造法で一般に使用され
るリチウム原料とを使用してLi−Mn化合物を合成し
た。マンガン原料としてMn2 O3 、リチウム原料とし
てLi2 CO3 を使用し、実施例と同様の方法で、リチ
ウムとマンガンのモル比の違う3種類のLi−Mn化合
物を合成した後、3極セルにして充放電サイクル試験を
行った。その結果を図3に示す。図3において、曲線5
はリチウムとマンガンのモル比が1.33:2のLi−
Mn化合物を正極に使用したときのサイクル特性、曲線
6はリチウムとマンガンのモル比が1:2のLi−Mn
化合物を正極に使用したときのサイクル特性、曲線7は
リチウムとマンガンのモル比が0.86:2のLi−M
n化合物を正極に使用したときのサイクル特性を示して
いる。As yet another comparative example, a Li-Mn compound was synthesized using the manganese raw material used in the production method of the present invention and the lithium raw material generally used in the conventional production method. Using Mn 2 O 3 as a manganese raw material and Li 2 CO 3 as a lithium raw material and synthesizing three kinds of Li—Mn compounds having different molar ratios of lithium and manganese in the same manner as in the example, a tripolar cell was prepared. Then, a charge / discharge cycle test was performed. The result is shown in FIG. In FIG. 3, the curve 5
Is Li- in which the molar ratio of lithium to manganese is 1.33: 2.
Cycle characteristics when using a Mn compound for the positive electrode, curve 6 shows Li-Mn in which the molar ratio of lithium and manganese is 1: 2.
The cycle characteristics when the compound is used for the positive electrode, curve 7 is Li-M in which the molar ratio of lithium and manganese is 0.86: 2.
The cycle characteristics when an n compound is used for the positive electrode are shown.
【0024】これらのLi−Mn化合物は、X線構造解
析により立方晶スピネル構造を有することことが確認さ
れた。最も容量低下が小さいリチウムとマンガンのモル
比が1:2のLi−Mn化合物を正極に使用したセル
の、1サイクル目に対する10サイクル目の放電容量維
持率は69.4%であった。更にまた他の比較例とし
て、従来の製造法で一般に使用されるマンガン原料と本
発明の製造法で使用するリチウム原料とを使用してLi
−Mn化合物を合成した。It was confirmed by X-ray structural analysis that these Li-Mn compounds had a cubic spinel structure. The discharge capacity retention ratio at the 10th cycle with respect to the 1st cycle of the cell using the Li-Mn compound in which the molar ratio of lithium and manganese having the smallest capacity decrease was 1: 2 as the positive electrode was 69.4%. In still another comparative example, a manganese raw material generally used in the conventional manufacturing method and a lithium raw material used in the manufacturing method of the present invention are used to obtain Li.
-Mn compound was synthesized.
【0025】マンガン原料としてMnO2 、リチウム原
料としてLiOH・H2 Oを使用し、実施例と同様の方
法で、リチウムとマンガンのモル比の違う3種類のLi
−Mn化合物を合成した後、3極セルにして充放電サイ
クル試験を行った。その結果を図4に示す。図4におい
て、曲線8はリチウムとマンガンのモル比が1.33:
2のLi−Mn化合物を正極に使用したときのサイクル
特性、曲線9はリチウムとマンガンのモル比が1:2の
Li−Mn化合物を正極に使用したときのサイクル特
性、曲線10はリチウムとマンガンのモル比が0.8
6:2のLi−Mn化合物を正極に使用したときのサイ
クル特性を示している。Using MnO 2 as a manganese raw material and LiOH.H 2 O as a lithium raw material, three types of Li having different molar ratios of lithium and manganese were prepared in the same manner as in the example.
After synthesizing the —Mn compound, a charge / discharge cycle test was performed using a 3-electrode cell. FIG. 4 shows the results. In FIG. 4, curve 8 shows a molar ratio of lithium to manganese of 1.33:
The cycle characteristics when the Li-Mn compound of No. 2 is used for the positive electrode, the curve 9 is the cycle characteristics when the Li-Mn compound of which molar ratio of lithium and manganese is 1: 2 is used for the positive electrode, and the curve 10 is the lithium and manganese. The molar ratio of 0.8
The cycle characteristic when a 6: 2 Li-Mn compound is used for the positive electrode is shown.
【0026】これらのLi−Mn化合物は、X線構造解
析により立方晶スピネル構造を有することことが確認さ
れた。最も容量低下が小さいリチウムとマンガンのモル
比が0.86:2のLi−Mn化合物を正極に使用した
セルの、1サイクル目に対する10サイクル目の放電容
量維持率は86.0%であった。図1、図2、図3、図
4及び表1を比較して分かるように、本実施例のリチウ
ムとマンガンのモル比が1.33:2であるLi−Mn
化合物は、格子定数aが8.169Å、密度ρが3.2
8g/cm3 であり、これを正極に使用したセルは、長
期にわたり充放電を繰り返しても容量の低下が著しく少
ない優れた電池特性を示す。この特性は、従来の正極材
料として知られるLiMn2 O4 の特性を大きく上回
る。It was confirmed by X-ray structural analysis that these Li-Mn compounds had a cubic spinel structure. The discharge capacity retention rate at the 10th cycle was 86.0% with respect to the 1st cycle of the cell using the Li-Mn compound having the smallest capacity decrease of 0.86: 2 in the molar ratio of lithium and manganese as the positive electrode. . As can be seen by comparing FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4, and Table 1, Li—Mn in which the molar ratio of lithium to manganese in this example is 1.33: 2.
The compound has a lattice constant a of 8.169Å and a density ρ of 3.2.
8 g / cm 3 , and a cell using this as a positive electrode shows excellent battery characteristics in which the capacity is not significantly reduced even after repeated charge and discharge. This characteristic greatly exceeds the characteristic of LiMn 2 O 4 known as a conventional positive electrode material.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のリチウム
イオン二次電池用正極材料を用いることにより、高エネ
ルギー密度で長期にわたり充放電を繰り返しても容量の
低下が極めて少なく、寿命の長い電池を得ることのでき
る。また、この正極材料は本発明の製造法により、極め
て容易に合成することができる。As described above, by using the positive electrode material for a lithium ion secondary battery of the present invention, the capacity is remarkably reduced even when charging and discharging are repeated for a long time at a high energy density, and the battery has a long life. Can be obtained. Further, this positive electrode material can be synthesized very easily by the production method of the present invention.
【図1】マンガン原料にMn2 O3 、リチウム原料にL
iOH・H2 Oを使用して合成した化合物を正極に使用
したセルの、充放電サイクルの特性図である。Fig. 1 Mn 2 O 3 as a manganese raw material and L as a lithium raw material
The compounds synthesized using the IOH · H 2 O cell used in the positive electrode is a characteristic diagram of a charge-discharge cycle.
【図2】マンガン原料にMnO2 、リチウム原料にLi
2 CO3 を使用して合成した化合物を正極に使用したセ
ルの、充放電サイクルの特性図である。FIG. 2 shows MnO 2 as a manganese raw material and Li as a lithium raw material.
FIG. 3 is a characteristic diagram of charge / discharge cycles of a cell using a compound synthesized using 2 CO 3 as a positive electrode.
【図3】マンガン原料にMn2 O3 、リチウム原料にL
i2 CO3 を使用して合成した化合物を正極に使用した
セルの、充放電サイクルの特性図である。FIG. 3: Mn 2 O 3 as a manganese raw material and L as a lithium raw material
FIG. 3 is a characteristic diagram of charge / discharge cycles of a cell in which a compound synthesized using i 2 CO 3 is used as a positive electrode.
【図4】マンガン原料にMnO2 、リチウム原料にLi
OH・H2 Oを使用して合成した化合物を正極に使用し
たセルの、充放電サイクルの特性図である。FIG. 4 MnO 2 as a manganese raw material and Li as a lithium raw material
The compounds synthesized using the OH · H 2 O cell used in the positive electrode is a characteristic diagram of a charge-discharge cycle.
1 本発明の実施例のLi−Mn化合物を正極に使用
したときのサイクル特性曲線 2 比較例のLi−Mn化合物を正極に使用したとき
のサイクル特性曲線 3 比較例のLi−Mn化合物を正極に使用したとき
のサイクル特性曲線 4 比較例のLi−Mn化合物を正極に使用したとき
のサイクル特性曲線 5 比較例のLi−Mn化合物を正極に使用したとき
のサイクル特性曲線 6 比較例のLi−Mn化合物を正極に使用したとき
のサイクル特性曲線 7 比較例のLi−Mn化合物を正極に使用したとき
のサイクル特性曲線 8 比較例のLi−Mn化合物を正極に使用したとき
のサイクル特性曲線 9 比較例のLi−Mn化合物を正極に使用したとき
のサイクル特性曲線 10 比較例のLi−Mn化合物を正極に使用したとき
のサイクル特性曲線1 Cycle characteristic curve when using the Li-Mn compound of the Example of this invention for a positive electrode 2 Cycle characteristic curve when using the Li-Mn compound of a comparative example for a positive electrode 3 Li-Mn compound of a comparative example was used for a positive electrode Cycle characteristic curve when used 4 Cyclic characteristic curve when Li-Mn compound of Comparative Example is used for positive electrode 5 Cycle characteristic curve 6 when Li-Mn compound of Comparative Example is used for positive electrode 6 Li-Mn of Comparative Example Cycle characteristic curve when compound is used for positive electrode 7 Cycle characteristic curve when Li-Mn compound of comparative example is used for positive electrode 8 Cycle characteristic curve when Li-Mn compound of comparative example is used for positive electrode 9 Comparative example Cycle characteristic curve when the Li-Mn compound of No. 10 is used for the positive electrode 10 Cycle characteristic curve when the Li-Mn compound of Comparative Example is used for the positive electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 一富 東京都日野市旭ケ丘3丁目3番33号 古河 機械金属株式会社日野研究所内 (72)発明者 中野 憲二 福島県いわき市常磐下船尾町杭出作23番6 号 古河電池株式会社いわき事業所内 (72)発明者 萬ケ原 徹 福島県いわき市常磐下船尾町杭出作23番6 号 古河電池株式会社いわき事業所内 (72)発明者 丹野 諭 福島県いわき市常磐下船尾町杭出作23番6 号 古河電池株式会社いわき事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kazutomi Yamamoto 3-3-33 Asahigaoka, Hino-shi, Tokyo Inside the Hino Research Center, Furukawa Machinery Co., Ltd. (72) Kenji Nakano Joban Shimo-Funao-cho, Iwaki City, Fukushima Prefecture Des. 23-6 No. 23, Furukawa Battery Co., Ltd. Iwaki Plant (72) Inventor Toru Mangahara Piles, Joban Shimo-Funao-cho, Iwaki City, Fukushima Prefecture Des. No. 23-6 No. 23 Furukawa Battery Co., Ltd. Iwaki Plant (72) Inventor Tanno Satoshi No. 23-6, Hashidashi, Joban Shimo-Funao-cho, Iwaki City, Fukushima Prefecture Furukawa Battery Co., Ltd., Iwaki Plant
Claims (4)
2 OY (1.1≦X≦1.5、4.2<Y≦4.4)で
示されるリチウムイオン二次電池用正極材料。1. A cubic spinel structure having a molecular formula of Li X Mn
2 O Y (1.1 ≦ X ≦ 1.5, 4.2 <Y ≦ 4.4) A positive electrode material for a lithium ion secondary battery.
囲内であることを特徴とする請求項1記載のリチウムイ
オン二次電池用正極材料。2. The positive electrode material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lattice constant is in the range of 8.16Å to 8.18Å.
cm3 の範囲内であることを特徴とする請求項1または
請求項2記載のリチウムイオン二次電池用正極材料。3. The true density is 3.1 g / cm 3 to 3.5 g /
The positive electrode material for a lithium ion secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the positive electrode material has a cm 3 range.
ム原料としてLiOH・H2 Oを使用し、この原料を混
合、粉砕した後大気中700°C〜1000°Cで加熱
処理することを特徴とする請求項1、請求項2、または
請求項3記載のリチウムイオン二次電池用正極材料の製
造法。4. Mn 2 O 3 is used as a manganese raw material, LiOH.H 2 O is used as a lithium raw material, and the raw materials are mixed and pulverized, and then heat-treated at 700 ° C. to 1000 ° C. in the atmosphere. The method for producing a positive electrode material for a lithium ion secondary battery according to claim 1, claim 2, or claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6237658A JPH08102323A (en) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Positive electrode material for lithium ion secondary battery and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6237658A JPH08102323A (en) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Positive electrode material for lithium ion secondary battery and its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08102323A true JPH08102323A (en) | 1996-04-16 |
Family
ID=17018591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6237658A Pending JPH08102323A (en) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | Positive electrode material for lithium ion secondary battery and its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08102323A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001266874A (en) * | 2000-03-16 | 2001-09-28 | Toho Titanium Co Ltd | Lithium ion secondary battery |
| US6929788B2 (en) * | 1999-12-15 | 2005-08-16 | Lg Chemical Co., Ltd. | Method for preparing lithium manganese spinel oxide having improved electrochemical performance |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP6237658A patent/JPH08102323A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6929788B2 (en) * | 1999-12-15 | 2005-08-16 | Lg Chemical Co., Ltd. | Method for preparing lithium manganese spinel oxide having improved electrochemical performance |
| JP2001266874A (en) * | 2000-03-16 | 2001-09-28 | Toho Titanium Co Ltd | Lithium ion secondary battery |
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