JP3443224B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、正極と負極と非
水電解質とを備え、正極にマンガン酸化物を主体とする
正極材料を使用した非水電解質電池に係り、特に、マン
ガン酸化物を主体とする正極材料を改良した非水電解質
電池に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery that includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and uses a positive electrode material mainly containing manganese oxide for the positive electrode. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery having an improved positive electrode material.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、高出力,高エネルギー密度の新型
電池の1つとして、電解質に非水電解液等の非水電解質
を用い、リチウムの酸化,還元を利用した非水電解質電
池が利用されるようになった。2. Description of the Related Art In recent years, as one of new type batteries with high output and high energy density, a non-aqueous electrolyte battery using a non-aqueous electrolyte such as a non-aqueous electrolyte solution and utilizing oxidation and reduction of lithium has been used. It became so.
【0003】ここで、このような非水電解質電池におい
て、その正極における正極材料としては、従来より、リ
チウムの吸蔵,放出が可能な様々な金属酸化物が使用さ
れているが、材料が安価に得られるという点から、その
正極材料としてマンガン酸化物を主体とするものを使用
する検討されている。Here, in such a non-aqueous electrolyte battery, various metal oxides capable of inserting and extracting lithium have been conventionally used as a positive electrode material for the positive electrode, but the material is inexpensive. From the viewpoint of being obtained, the use of a material mainly containing manganese oxide as the positive electrode material has been studied.
【0004】しかし、このような非水電解質電池におい
ては、正極における電圧が3V以上になるため、その正
極材料にマンガン酸化物を主体とする材料を使用した場
合、このマンガン酸化物を主体とする材料が非水電解質
電池における非水電解液等と接触して反応し、これによ
り自己放電が生じ、この非水電解質電池における保存性
が低下し、特に、二次電池として使用した場合には、そ
の保存性が著しく悪くなると共に、充放電のサイクル特
性も低下する等の問題があった。However, in such a non-aqueous electrolyte battery, since the voltage at the positive electrode is 3 V or higher, when a material mainly containing manganese oxide is used as the positive electrode material, this manganese oxide is mainly contained. The material reacts by contacting with a non-aqueous electrolyte solution or the like in the non-aqueous electrolyte battery, thereby causing self-discharge, the storage stability in this non-aqueous electrolyte battery is lowered, especially when used as a secondary battery, There are problems that the storage property is significantly deteriorated, and the charge / discharge cycle characteristics are deteriorated.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、正極にマ
ンガン酸化物を主体とする正極材料を使用した非水電解
質電池における上記のような問題を解決することを課題
とするものであり、正極材料におけるマンガン酸化物
が、非水電解質電池における非水電解液等と接触して反
応するのを抑制して、自己放電による保存性の低下を少
なくし、特に、二次電池として使用した場合において、
優れた保存性や充放電サイクル特性が得られるようにす
ることを課題とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems in a non-aqueous electrolyte battery using a positive electrode material mainly containing manganese oxide for the positive electrode. Manganese oxide in the material, by suppressing the contact and reaction with a non-aqueous electrolyte in a non-aqueous electrolyte battery, to reduce the deterioration of storage stability due to self-discharge, especially when used as a secondary battery ,
It is an object to obtain excellent storability and charge / discharge cycle characteristics.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明における非水電
解質電池においては、上記のような課題を解決するた
め、正極と負極と非水電解質とを備え、正極にマンガン
酸化物を主体とする正極材料を使用した非水電解質電池
において、上記正極として、上記マンガン酸化物を主体
とする正極材料に、硫酸アンモニウム塩をマンガン酸化
物中のマンガンに対して0.1〜30mol%の範囲で添加さ
せて熱処理し、硫酸アンモニウムとマンガン酸化物との
複合酸化物を形成したものを用いるようにしたのであ
る。In order to solve the above problems, a non-aqueous electrolyte battery according to the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte, and the positive electrode mainly contains manganese oxide. In a non-aqueous electrolyte battery using a material, the manganese oxide is mainly used as the positive electrode.
Ammonium sulfate is added to the positive electrode material
Added in the range of 0.1 to 30 mol% relative to manganese in the product.
And heat-treat it with ammonium sulfate and manganese oxide
That is, a composite oxide is used.
【0007】ここで、この発明における非水電解質電池
のように、マンガン酸化物を主体とする正極材料に、硫
酸アンモニウム塩をマンガン酸化物中のマンガンに対し
て0.1〜30mol%の範囲で添加させて熱処理すると、こ
の正極材料におけるマンガン酸化物の表面において、マ
ンガン酸化物と硫酸アンモニウム塩とが反応してこれら
の複合酸化物が形成され、この硫酸アンモニウム塩との
複合酸化物によりマンガン酸化物が保護されて、非水電
解液等との反応が抑制され、これにより自己放電が少な
くなって保存性が向上し、特に、二次電池として使用し
た場合には、その保存性が著しく改善されると共に、そ
の充放電サイクル特性も向上すると考えられる。Here, as in the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention, a positive electrode material mainly containing manganese oxide is used, and an ammonium sulfate salt is added to manganese in the manganese oxide.
When added in the range of 0.1 to 30 mol% and heat-treated, the manganese oxide and ammonium sulfate salt react with each other on the surface of the manganese oxide in the positive electrode material to form these complex oxides. Manganese oxide is protected by the complex oxide with and the reaction with the non-aqueous electrolyte is suppressed, which reduces self-discharge and improves storage stability, especially when used as a secondary battery. It is considered that the storage stability is significantly improved and the charge / discharge cycle characteristics are also improved.
【0008】また、上記のようにマンガン酸化物を主体
とする正極材料に硫酸アンモニウム塩を添加して熱処理
するにあたり、添加させる硫酸アンモニウム塩の量が
0.1mol%より少ないと、硫酸アンモニウム塩と反応し
て形成される複合酸化物の部分が少なくなり、マンガン
酸化物が非水電解液等と反応して自己放電するのを十分
に抑制できなくなる一方、硫酸アンモニウム塩の量が30
mol%より多くなると、マンガン酸化物における正極材
料としての特性が低下し、リチウムの吸蔵,放出が十分
に行なえなくなって放電特性等が低下すると共に自己放
電も多くなる。When the ammonium sulfate salt is added to the positive electrode material mainly containing manganese oxide as described above and the heat treatment is performed, the amount of ammonium sulfate salt to be added is
If it is less than 0.1 mol%, the amount of the complex oxide formed by reacting with ammonium sulfate decreases, and manganese oxide cannot sufficiently suppress self-discharge by reacting with non-aqueous electrolyte. , The amount of ammonium sulfate salt is 30
When the content is more than mol% , the characteristics of the manganese oxide as a positive electrode material are deteriorated, lithium cannot be occluded and released sufficiently, the discharge characteristics are deteriorated, and self-discharge is increased.
【0009】ここで、上記のようにマンガン酸化物を主
体とする正極材料に硫酸アンモニウム塩を添加させて熱
処理する場合、これらの粉体を単に混合させるだけであ
ってもよいが、正極材料におけるマンガン酸化物に対し
て硫酸アンモニウム塩が均一に付与されるようにするた
め、水等の溶媒にこれらを加えてスラリー状にして熱処
理することが好ましい。Here, when the ammonium sulfate salt is added to the positive electrode material containing manganese oxide as the main component and the heat treatment is performed, these powders may be simply mixed. In order to uniformly apply the ammonium sulfate salt to the oxide, it is preferable to add these to a solvent such as water to form a slurry and heat-treat.
【0010】また、上記のようにマンガン酸化物を主体
とする正極材料に硫酸アンモニウム塩を添加した後、こ
れらを熱処理する場合において、熱処理する温度が低か
ったり、その処理時間が短いと、マンガン酸化物と硫酸
アンモニウム塩との反応による複合酸化物の形成が十分
に行なわれず、マンガン酸化物が非水電解液等と反応し
て、自己放電が生じる一方、その温度が高すぎたり、そ
の処理時間が長くなりすぎると、これによりマンガン酸
化物が劣化して、正極材料における特性が低下するた
め、300〜430℃の範囲の温度で30分〜数時間の
範囲で熱処理することが好ましい。In addition, as described above, when the ammonium sulfate salt is added to the positive electrode material mainly containing manganese oxide and then heat treatment is performed, if the heat treatment temperature is low or the treatment time is short, the manganese oxide is The complex oxide is not sufficiently formed by the reaction between the ammonium sulfate and ammonium sulfate, and the manganese oxide reacts with the non-aqueous electrolyte to cause self-discharge, while the temperature is too high or the treatment time is long. If it is too high, the manganese oxide is deteriorated by this, and the characteristics of the positive electrode material are deteriorated. Therefore, it is preferable to perform heat treatment at a temperature in the range of 300 to 430 ° C. for 30 minutes to several hours.
【0011】ここで、正極に使用するマンガン酸化物を
主体とする正極材料は、マンガン酸化物だけで構成され
たものであっても、またマンガン酸化物に他の金属が複
合化されたものであっても良く、特に、リチウムの酸
化,還元を利用した二次電池の正極に使用する場合に
は、リチウムイオンを吸蔵,放出する能力に優れたマン
ガンとリチウムとの複合酸化物を用いることが好まし
い。Here, the positive electrode material mainly composed of manganese oxide used for the positive electrode may be composed of only manganese oxide or may be a composite material of manganese oxide and other metal. In particular, when it is used as a positive electrode of a secondary battery that utilizes oxidation and reduction of lithium, it is preferable to use a composite oxide of manganese and lithium, which has an excellent ability to store and release lithium ions. preferable.
【0012】一方、マンガン酸化物を主体とする正極材
料に添加させる硫酸アンモニウム塩としては、様々な硫
酸アンモニウム塩を用いることができ、例えば(NH
4 )2SO4 、Fe(NH4 )2 (SO4 )2 ・6H2
O、FeNH4 (SO4 )2 ・12H2 O、Co(NH
4 )2 (SO4 )2 ・6H2 O、Ni(NH4 )2 (S
O4 )2 ・6H2 O、AlNH4 (SO4 )2 ・12H
2 O等を使用することができ、特に、マンガン酸化物と
非水電解液等との反応による自己放電を抑制する点から
は、2価の鉄、2価のコバルト、アルミニウムのいずれ
かを含む硫酸アンモニウム塩であるFe(NH4 )2
(SO4 )2 ・6H2 O、Co(NH4 )2(SO4 )2
・6H2 O、AlNH4 (SO4 )2 ・12H2 Oを
用いることが好ましい。On the other hand, various ammonium sulfate salts can be used as the ammonium sulfate salt to be added to the positive electrode material mainly containing manganese oxide, for example, (NH
4) 2 SO 4, Fe ( NH 4) 2 (SO 4) 2 · 6H 2
O, FeNH 4 (SO 4 ) 2 · 12H 2 O, Co (NH
4) 2 (SO 4) 2 · 6H 2 O, Ni (NH 4) 2 (S
O 4) 2 · 6H 2 O , AlNH 4 (SO 4) 2 · 12H
2 O or the like can be used, and in particular, it contains any one of divalent iron, divalent cobalt, and aluminum from the viewpoint of suppressing self-discharge due to the reaction between the manganese oxide and the nonaqueous electrolytic solution. Fe (NH 4 ) 2 which is an ammonium sulfate salt
(SO 4) 2 · 6H 2 O, Co (NH 4) 2 (SO 4) 2
It is preferable to use 6H 2 O and AlNH 4 (SO 4 ) 2 · 12H 2 O.
【0013】また、この発明における非水電解質電池に
おいて、負極に使用する負極材料としては、従来より一
般に使用されている材料を使用することができ、例え
ば、上記のようにリチウムの酸化,還元を利用した二次
電池における負極に使用する場合においては、リチウム
金属や、リチウムイオンの吸蔵,放出が可能な材料であ
る黒鉛,コークス,有機物焼成体等の炭素材料や、Li
−Al,Li−In,Li−Sn,Li−Pb,Li−
Bi,Li−Ga,Li−Sr,Li−Si,Li−Z
n,Li−Cd,Li−Ca,Li−Ba等のリチウム
合金を使用することができる。Further, in the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention, as a negative electrode material used for the negative electrode, a material generally used conventionally can be used. For example, as described above, oxidation and reduction of lithium can be performed. When used as a negative electrode in a used secondary battery, lithium metal, a carbon material such as graphite, coke, or an organic material calcined material, which is a material capable of inserting and extracting lithium ions, and Li,
-Al, Li-In, Li-Sn, Li-Pb, Li-
Bi, Li-Ga, Li-Sr, Li-Si, Li-Z
Lithium alloys such as n, Li-Cd, Li-Ca and Li-Ba can be used.
【0014】また、この発明における非水電解質電池に
おいて、その非水電解質としては、公知の非水電解液や
高分子固体電解質を使用することができ、非水電解液に
おける溶媒としても公知のものを使用することができ、
例えば、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、ジメチルカーボネート、ジメ
チルスルホキシド、アセトニトリル、ブチレンカーボネ
ート、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルカーボネー
ト等の有機溶媒を1種又は2種以上組み合わせて使用す
ることができ、またこの溶媒に溶解させる溶質として
も、公知のものを用いることができ、例えば、リチウム
を活物質として使用する場合には、トリフルオロメタン
スルホン酸リチウムLiCF3 SO3 ,ヘキサフルオロ
リン酸リチウムLiPF6 ,過塩素酸リチウムLiCl
O4 ,テトラフルオロホウ酸リチウムLiBF4 ,トリ
フルオロメタンスルホン酸イミドリチウムLiN(CF
3 SO2 )2 等のリチウム化合物を使用することができ
る。Further, in the non-aqueous electrolyte battery of the present invention, a known non-aqueous electrolyte or polymer solid electrolyte can be used as the non-aqueous electrolyte, and a known solvent as the non-aqueous electrolyte is also used. Can be used
For example, organic solvents such as propylene carbonate, ethylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, butylene carbonate, 1,2-dimethoxyethane, and diethyl carbonate can be used alone or in combination of two or more. As the solute to be dissolved in this solvent, a known solute can be used. For example, when lithium is used as an active material, lithium trifluoromethanesulfonate LiCF 3 SO 3 and lithium hexafluorophosphate LiPF 6 are used. , Lithium perchlorate LiCl
O 4 , lithium tetrafluoroborate LiBF 4 , trifluoromethanesulfonic acid imide lithium LiN (CF
Lithium compounds such as 3 SO 2 ) 2 can be used.
【0015】また、高分子固体電解質を使用する場合に
も、この高分子固体電解質を構成する高分子に公知のも
のを用いることができ、特に、リチウムイオン等に対す
るイオン導電性の高い高分子を使用することが好まし
く、例えば、ポリエチレンオキサイド,ポリプロピレン
オキサイド,ポリエチレンイミン等が好適に使用され、
またこの高分子に対して上記の溶質と共に、上記の溶媒
を加えてゲル状にして使用することも可能である。Also, when a polymer solid electrolyte is used, a known polymer can be used as the polymer constituting the polymer solid electrolyte, and in particular, a polymer having a high ionic conductivity with respect to lithium ions and the like can be used. It is preferable to use, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyethyleneimine, etc. are preferably used,
It is also possible to add the above-mentioned solute together with the above-mentioned solvent to this polymer to form a gel for use.
【0016】[0016]
【実施例】以下、この発明に係る非水電解質電池につい
て実施例を挙げて具体的に説明すると共に、比較例を挙
げ、この実施例に係る非水電解質電池においては、自己
放電率が低くなって保存特性が改善されることを明らか
にする。但し、この発明における非水電解質電池は下記
の実施例に示したものに限定されるものではなく、その
要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できる
ものである。EXAMPLES Hereinafter, the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention will be specifically described with reference to examples, and comparative examples will be given. In the non-aqueous electrolyte battery according to this example, the self-discharge rate becomes low. Reveal that the storage properties are improved. However, the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention is not limited to the ones shown in the following examples, and can be implemented by appropriately changing it without departing from the scope of the invention.
【0017】(実施例1)この実施例における非水電解
質電池においては、正極と負極とを下記のようにして作
製すると共に、非水電解液を下記のようにして調製し、
図1に示すような外径24.0mm,厚み3.0mmに
なったコイン型の非水電解質二次電池を得るようにし
た。Example 1 In the non-aqueous electrolyte battery of this example, the positive electrode and the negative electrode were prepared as follows, and the non-aqueous electrolyte solution was prepared as follows:
A coin type non-aqueous electrolyte secondary battery having an outer diameter of 24.0 mm and a thickness of 3.0 mm as shown in FIG. 1 was obtained.
【0018】[正極の作製]正極を作製するにあたって
は、正極材料に二酸化マンガンMnO2 を使用する一
方、硫酸アンモニウム塩に(NH4 )2 SO4 を使用
し、この(NH4 )2 SO4 をMnO2 におけるマンガ
ンに対して5mol%の割合で添加して、これを375
℃で2時間熱処理し、このように(NH4 )2 SO4 が
添加されて熱処理されたMnO2 からなる正極材料と、
導電剤であるカーボン粉末と、結着剤であるフッ素樹脂
粉末とを80:10:10の重量比で混合し、この混合
物を円板状に加圧成型した後、これを250℃で加熱乾
燥処理して正極を作製した。[Preparation of Positive Electrode] In preparing the positive electrode, manganese dioxide MnO 2 was used as the positive electrode material, while (NH 4 ) 2 SO 4 was used as the ammonium sulfate salt, and this (NH 4 ) 2 SO 4 was used. It was added at a ratio of 5 mol% with respect to manganese in MnO 2 , and this was added to 375
A positive electrode material composed of MnO 2 which has been heat-treated at 2 ° C. for 2 hours and to which (NH 4 ) 2 SO 4 has been added and heat-treated,
Carbon powder, which is a conductive agent, and fluororesin powder, which is a binder, are mixed in a weight ratio of 80:10:10, and the mixture is pressure-molded into a disk shape, which is then dried by heating at 250 ° C. It processed and produced the positive electrode.
【0019】[負極の作製]負極を作製するにあたって
は、リチウム−アルミニウム合金の圧延板を所定の寸法
に打ち抜いて円板状の負極を作製した。[Preparation of Negative Electrode] In preparing the negative electrode, a rolled plate of lithium-aluminum alloy was punched into a predetermined size to prepare a disc-shaped negative electrode.
【0020】[非水電解液の調製]非水電解液を調製す
るにあたっては、エチレンカーボネートと1,2−ジメ
トキシエタンとを1:1の体積比で混合させた混合溶媒
に、溶質としてヘキサフルオロリン酸リチウムLiPF
6 を1mol/lの割合で溶解させて非水電解液を調製
した。[Preparation of Non-Aqueous Electrolyte Solution] To prepare a non-aqueous electrolyte solution, hexafluoro as a solute is added to a mixed solvent prepared by mixing ethylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane at a volume ratio of 1: 1. Lithium phosphate LiPF
6 was dissolved at a ratio of 1 mol / l to prepare a non-aqueous electrolytic solution.
【0021】[電池の作製]電池を作製するにあたって
は、図1に示すように、上記のようにして作製した円板
状の正極1と負極2の間に上記の非水電解液を含浸させ
たセパレータ3を挾み込み、これらを正極缶4aと負極
缶4bとによって形成される電池缶4内に収容させ、正
極1を正極集電体5を介して正極缶4aに接続させる一
方、負極2を負極集電体6を介して負極缶4bに接続さ
せ、この正極缶4aと負極缶4bとをポリプロピレン製
の絶縁性パッキン7により電気的に絶縁させて非水電解
質電池を作製した。そして、この非水電解質電池の内部
で生じた化学エネルギーを正極缶4aと負極缶4bの両
端子から電気エネルギーとして外部へ取り出すようにし
た。[Production of Battery] To produce a battery, as shown in FIG. 1, the above-mentioned non-aqueous electrolyte was impregnated between the disk-shaped positive electrode 1 and negative electrode 2 produced as described above. The separator 3 is sandwiched, and these are housed in the battery can 4 formed by the positive electrode can 4a and the negative electrode can 4b, and the positive electrode 1 is connected to the positive electrode can 4a through the positive electrode current collector 5, while the negative electrode 2 was connected to the negative electrode can 4b via the negative electrode current collector 6, and the positive electrode can 4a and the negative electrode can 4b were electrically insulated by the insulating packing 7 made of polypropylene to produce a non-aqueous electrolyte battery. Then, the chemical energy generated inside the non-aqueous electrolyte battery was taken out as electric energy from both terminals of the positive electrode can 4a and the negative electrode can 4b.
【0022】(比較例1)この比較例1における非水電
解質電池においては、正極を作製するにあたり、二酸化
マンガンMnO2 に対して硫酸アンモニウム塩の(NH
4 )2 SO4 を加えないようにし、それ以外について
は、上記実施例1の場合と同様にして非水電解質電池を
作製した。(Comparative Example 1) In the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 1, manganese dioxide MnO 2 was mixed with ammonium sulfate (NH 3
4 ) A nonaqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Example 1 except that 2 SO 4 was not added.
【0023】(実施例2)この実施例2における非水電
解質電池においては、正極を作製するにあたり、上記の
二酸化マンガンMnO2 の代わりに、マンガンとリチウ
ムとの原子比が70:30の割合になったマンガン・リ
チウム複合酸化物を用い、このマンガン・リチウム複合
酸化物におけるマンガンに対して、上記の硫酸アンモニ
ウム塩(NH4 )2 SO4 を5mol%の割合で添加さ
せるようにし、それ以外については、上記実施例1の場
合と同様にして非水電解質電池を作製した。(Example 2) In the non-aqueous electrolyte battery of Example 2, in producing a positive electrode, the atomic ratio of manganese to lithium was changed to 70:30 instead of manganese dioxide MnO 2. The above manganese-lithium composite oxide is used, and the above ammonium sulfate salt (NH 4 ) 2 SO 4 is added at a ratio of 5 mol% to manganese in this manganese-lithium composite oxide. A non-aqueous electrolyte battery was prepared in the same manner as in Example 1 above.
【0024】(比較例2)この比較例2における非水電
解質電池においては、正極を作製するにあたり、上記実
施例2と同じマンガンとリチウムの原子比が70:30
の割合になったマンガン・リチウム複合酸化物を用いる
ようにし、この比較例においては、このマンガン・リチ
ウム複合酸化物に対して上記の硫酸アンモニウム塩(N
H4 )2 SO4 を加えないようにし、それ以外について
は、上記実施例1の場合と同様にして非水電解質電池を
作製した。(Comparative Example 2) In the nonaqueous electrolyte battery of Comparative Example 2, the same manganese to lithium atomic ratio as in Example 2 was 70:30 when the positive electrode was prepared.
The manganese-lithium composite oxide having the above ratio is used. In this comparative example, the above-mentioned ammonium sulfate salt (N
H 4) was not exert 2 SO 4, for otherwise, was used to fabricate a non-aqueous electrolyte battery in the same manner as in Example 1.
【0025】次に、上記のようにして作製した実施例
1,2及び比較例1,2の各非水電解質電池についてそ
れぞれ、これらの非水電解質電池を作製した直後におけ
る保存前のものと、80℃で2ヶ月間保存させた保存後
のものとを用意し、これらの各非水電解質電池をそれぞ
れ放電温度25℃、放電抵抗1kΩの条件で2Vまで放
電させて、保存前の放電容量と保存後の放電容量とを測
定し、下記の式(1)により実施例1,2及び比較例
1,2の各非水電解質電池における自己放電率を求め、
その結果を下記の表1に示した。
自己放電率=100×(1−保存後の放電容量/保存前の放電容量) (1)Next, with respect to the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 produced as described above, the nonaqueous electrolyte batteries immediately after the production of these nonaqueous electrolyte batteries and After storage at 80 ° C. for 2 months, a non-electrolyte battery that had been stored for 2 months was prepared, and each of these non-aqueous electrolyte batteries was discharged to 2 V under the conditions of a discharge temperature of 25 ° C. and a discharge resistance of 1 kΩ to obtain the discharge capacity before storage. The discharge capacity after storage was measured, and the self-discharge rate in each of the non-aqueous electrolyte batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 was calculated by the following formula (1),
The results are shown in Table 1 below. Self-discharge rate = 100 x (1-discharge capacity after storage / discharge capacity before storage) (1)
【0026】[0026]
【表1】 [Table 1]
【0027】この結果から明らかなように、二酸化マン
ガンやマンガン・リチウム複合酸化物に対して上記の硫
酸アンモニウム塩(NH4 )2 SO4 を添加させて熱処
理したものを正極材料に使用した実施例1,2の各非水
電解質電池は、上記のような硫酸アンモニウム塩を加え
なかった比較例1,2の非水電解質電池に比べて自己放
電率が著しく低下しており、保存性が著しく向上してい
た。As is clear from this result, Example 1 was used in which manganese dioxide or manganese-lithium composite oxide was heat-treated by adding the ammonium sulfate salt (NH 4 ) 2 SO 4 to the positive electrode material. , 2 each have a significantly lower self-discharge rate than the non-aqueous electrolyte batteries of Comparative Examples 1 and 2 in which the ammonium sulfate salt is not added as described above, and the storage stability is significantly improved. It was
【0028】(実施例3〜7)これらの実施例3〜7に
おける非水電解質電池においては、正極を作製するにあ
たり、上記実施例2と同じマンガンとリチウムの原子比
が70:30の割合になったマンガン・リチウム複合酸
化物を用い、このマンガン・リチウム複合酸化物におけ
るマンガンに対して、それぞれ下記の表2に示す硫酸ア
ンモニウム塩を5mol%の割合で添加させるように
し、それ以外については、上記実施例1の場合と同様に
して各非水電解質電池を作製した。そして、これらの実
施例3〜7の各非水電解質電池についても、上記の場合
と同様にして自己放電率を求め、その結果を表2に合わ
せて示した。(Examples 3 to 7) In the non-aqueous electrolyte batteries of Examples 3 to 7, in producing the positive electrode, the atomic ratio of manganese to lithium was 70:30, which was the same as in Example 2 above. The resulting manganese-lithium composite oxide was added to the manganese in the manganese-lithium composite oxide, and the ammonium sulfate salt shown in Table 2 below was added at a ratio of 5 mol%. Each non-aqueous electrolyte battery was produced in the same manner as in Example 1. Then, for each of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 3 to 7, the self-discharge rate was determined in the same manner as in the above case, and the results are also shown in Table 2.
【0029】[0029]
【表2】 [Table 2]
【0030】この結果、マンガンとリチウムの複合酸化
物に対して上記のような各硫酸アンモニウム塩を添加さ
せて熱処理した正極材料を用いた実施例3〜7の各非水
電解質電池は、上記実施例1,2の非水電解質電池の場
合と同様に、硫酸アンモニウム塩を加えなかった比較例
1,2の非水電解質電池に比べて自己放電率が著しく低
下して、保存性が著しく向上しており、特に、その硫酸
アンモニウム塩として、2価の鉄を含むFe(NH4 )
2 (SO4 )2 ・6H2 Oや、2価のコバルトを含むC
o(NH4 )2 (SO4 )2 ・6H2 Oや、アルミニウ
ムを含むAlNH4 (SO4 )2 ・12H2 Oを用いた
場合には、自己放電率がさらに低下して、保存性がさら
に向上していた。As a result, each of the nonaqueous electrolyte batteries of Examples 3 to 7 using the positive electrode material obtained by adding the ammonium sulfate salt as described above to the composite oxide of manganese and lithium and performing the heat treatment was As in the case of the non-aqueous electrolyte batteries of Nos. 1 and 2, the self-discharge rate was remarkably reduced and the storability was significantly improved as compared with the non-aqueous electrolyte batteries of Comparative Examples 1 and 2 in which no ammonium sulfate salt was added. , Especially Fe (NH 4 ) containing divalent iron as its ammonium sulfate salt
2 (SO 4) and 2 · 6H 2 O, C containing divalent cobalt
o (NH 4) 2 (SO 4) and 2 · 6H 2 O, in the case of using the AlNH 4 (SO 4) 2 · 12H 2 O containing aluminum, self-discharge rate is further lowered, storage stability It was even better.
【0031】(実験例1〜8)これらの実験例において
は、前記の実施例2の場合と同様に、その正極を作製す
るにあたり、マンガンとリチウムの原子比が70:30
の割合になったマンガン・リチウム複合酸化物を用い、
このマンガン・リチウム複合酸化物におけるマンガンに
対して、前記の硫酸アンモニウム塩(NH4 )2 SO4
を添加させる量(mol%)を下記の表3に示すように
変更させ、それ以外については、前記の各実施例の場合
と同様にして各非水電解質電池を作製した。(Experimental Examples 1 to 8) In these Experimental Examples, the manganese-lithium atomic ratio was 70:30 when producing the positive electrode, as in the case of the above-described Example 2.
Using the manganese-lithium composite oxide with the ratio of
With respect to manganese in this manganese-lithium composite oxide, the above ammonium sulfate salt (NH 4 ) 2 SO 4
The amount (mol%) to be added was changed as shown in Table 3 below, and other than that, each nonaqueous electrolyte battery was manufactured in the same manner as in each of the above-described Examples.
【0032】そして、このようにして作製した各実験例
の非水電解質電池についても、それぞれ前記の場合と同
様にして自己放電率を求め、その結果を表3に合わせて
示した。The self-discharge rates of the non-aqueous electrolyte batteries of the respective experimental examples thus produced were obtained in the same manner as in the above case, and the results are also shown in Table 3.
【0033】[0033]
【表3】 [Table 3]
【0034】この結果から明らかなように、マンガン・
リチウム複合酸化物に対して硫酸アンモニウム塩(NH
4 )2 SO4 を添加させるにあたり、この硫酸アンモニ
ウム塩(NH4 )2 SO4 の添加量を、上記のマンガン
・リチウム複合酸化物のマンガンに対して0.1〜30
mol%の範囲で添加させた実験例2〜7の各非水電解
質電池は、上記の硫酸アンモニウム塩の添加量が0.0
5mol%と少ない実験例1の非水電解質電池や、その
添加量が40mol%と多い実験例8の非水電解質電池
に比べて自己放電率が著しく低下しており、保存特性に
優れた非水電解質電池を得る点からは、硫酸アンモニウ
ム塩をマンガン・リチウム複合酸化物等のマンガン酸化
物を主体とする正極材料におけるマンガンに対して0.
1〜30mol%の範囲で添加させることが好ましかっ
た。As is clear from this result, manganese
Ammonium sulfate salt (NH
4) Upon is added 2 SO 4, the amount of the ammonium salt (NH 4) 2 SO 4, relative to the manganese of the manganese-lithium complex oxide from 0.1 to 30
In each of the nonaqueous electrolyte batteries of Experimental Examples 2 to 7 added in the range of mol%, the addition amount of the ammonium sulfate salt was 0.0.
Compared to the non-aqueous electrolyte battery of Experimental Example 1 with a small amount of 5 mol% and the non-aqueous electrolyte battery of Experimental Example 8 with a large addition amount of 40 mol%, the self-discharge rate was significantly reduced, and the non-aqueous electrolyte excellent in storage characteristics was used. From the standpoint of obtaining an electrolyte battery, ammonium sulfate is added to manganese in a positive electrode material mainly containing manganese oxide such as manganese-lithium composite oxide in an amount of 0.
It was preferable to add in the range of 1 to 30 mol%.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
非水電解質電池においては、正極として、マンガン酸化
物を主体とする正極材料に、硫酸アンモニウム塩をマン
ガン酸化物中のマンガンに対して0.1〜30mol%の範囲
で添加させて熱処理したものを用いるようにしたため、
この正極材料におけるマンガン酸化物の表面に硫酸アン
モニウム塩との複合酸化物が形成され、この硫酸アンモ
ニウム塩との複合酸化物によりマンガン酸化物が保護さ
れて、非水電解液等との反応が抑制されるようになり、
これにより自己放電が少なくなって保存性に優れた非水
電解質電池がえられるようになり、特に、二次電池とし
て使用する場合には、その保存性が著しく改善され、ま
たその充放電サイクル特性も向上し、保存特性及び充放
電サイクル特性に優れた非水電解質電池がえられるよう
になった。As described in detail above, in the non-aqueous electrolyte battery according to the present invention , manganese oxide is used as the positive electrode.
The positive electrode material mainly composed of
Range of 0.1 to 30 mol% with respect to manganese in gun oxide
Since it was made to be added and heat treated ,
A complex oxide with an ammonium sulfate salt is formed on the surface of the manganese oxide in the positive electrode material, the manganese oxide is protected by the complex oxide with the ammonium sulfate salt, and a reaction with a nonaqueous electrolytic solution or the like is suppressed. Becomes,
As a result, it becomes possible to obtain a non-aqueous electrolyte battery with less self-discharge and excellent storage stability, and especially when it is used as a secondary battery, its storage stability is significantly improved, and its charge-discharge cycle characteristics are also improved. The non-aqueous electrolyte battery having excellent storage characteristics and charge / discharge cycle characteristics has also been obtained.
【図1】各実施例及び各比較例における非水電解質電池
の内部構造を示した概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an internal structure of a non-aqueous electrolyte battery in each of Examples and Comparative Examples.
1 正極 2 負極 1 positive electrode 2 Negative electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01M 10/40 H01M 10/40 Z // C01G 45/02 C01G 45/02 (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−74054(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/36 - 4/62 H01M 4/00 - 4/04 C01G 45/00 - 45/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01M 10/40 H01M 10/40 Z // C01G 45/02 C01G 45/02 (72) Inventor Toshiyuki Noma Keihan, Moriguchi City, Osaka Prefecture 2-5-5 Hondori Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Koji Nishio 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-3-74054 ( JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/36-4/62 H01M 4/00-4/04 C01G 45/00-45/02
Claims (2)
にマンガン酸化物を主体とする正極材料を使用した非水
電解質電池において、上記正極として、上記マンガン酸
化物を主体とする正極材料に、硫酸アンモニウム塩をマ
ンガン酸化物中のマンガンに対して0.1〜30mol%の範
囲で添加させて熱処理し、硫酸アンモニウムとマンガン
酸化物との複合酸化物を形成したものを用いたことを特
徴とする非水電解質電池。 1. A includes a positive electrode, a negative electrode and a nonaqueous electrolyte, the nonaqueous electrolyte battery using the positive electrode material mainly composed of manganese oxide in the positive electrode, as the positive electrode, the manganate
The positive electrode material, which is mainly composed of
Range of 0.1 to 30 mol% with respect to manganese in gangan oxide.
And heat-treat it with ammonium sulfate and manganese
A non-aqueous electrolyte battery using a composite oxide formed with an oxide .
いて、上記のマンガン酸化物を主体とする正極材料に添The positive electrode material mainly composed of the above manganese oxide.
加させる硫酸アンモニウム塩として、2価の鉄、2価のAs ammonium sulfate salt to be added, divalent iron, divalent iron
コバルト、アルミニウムのいずれかを含む硫酸アンモニAmmonium sulphate containing either cobalt or aluminum
ウム塩を用いたことを特徴とする非水電解質電池。A non-aqueous electrolyte battery using an um salt.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP32950995A JP3443224B2 (en) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | Non-aqueous electrolyte battery |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP32950995A JP3443224B2 (en) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | Non-aqueous electrolyte battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09147840A JPH09147840A (en) | 1997-06-06 |
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