JP2002141063A - Lithium secondary battery - Google Patents
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はリチウムの吸蔵・脱
離現象を利用したリチウム二次電池、詳しくは、安全性
に優れたリチウム二次電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery utilizing the phenomenon of insertion and extraction of lithium, and more particularly to a lithium secondary battery excellent in safety.
【0002】[0002]
【従来の技術】パソコン、ビデオカメラ、携帯電話等の
小型化に伴い、情報関連機器、通信機器の分野では、こ
れらの機器に用いる電源として、高エネルギー密度であ
るという理由から、リチウム二次電池が実用化され広く
普及するに至っている。また一方で、自動車の分野にお
いても、環境問題、資源問題から電気自動車の開発が急
がれており、この電気自動車用の電源としても、リチウ
ム二次電池が検討されている。2. Description of the Related Art With the miniaturization of personal computers, video cameras, mobile phones, and the like, in the fields of information-related equipment and communication equipment, lithium secondary batteries are used as power sources for these equipments because of their high energy density. Has been put to practical use and has spread widely. On the other hand, in the field of automobiles, the development of electric vehicles is urgent due to environmental problems and resource problems, and lithium secondary batteries are being studied as power sources for electric vehicles.
【0003】ところが、リチウム二次電池は、構成要素
となる電解液に有機溶媒を用いた非水電解液を用いるこ
とから、その安全性には充分な配慮が必要となる。特
に、過充電状態に陥る場合、過充電反応による電解液分
解に伴う内部圧の上昇といった現象を引き起こし、さら
には、連鎖的な発熱反応による温度上昇といった現象に
至ることから、過充電に対する安全性の高いリチウム二
次電池が切望されている。However, a lithium secondary battery uses a non-aqueous electrolytic solution using an organic solvent as an electrolytic solution as a constituent element, and therefore requires sufficient consideration for its safety. In particular, when the battery is overcharged, it causes a phenomenon such as an increase in internal pressure due to decomposition of the electrolyte due to the overcharge reaction, and furthermore, a temperature rise due to a chain of exothermic reactions. Therefore, a lithium secondary battery having a high level of demand has been eagerly desired.
【0004】リチウム二次電池の安全性向上のための技
術として、電池ケースに安全弁を設置することはよく知
られた技術である。この安全弁は、電池内部圧力が所定
の圧力に達した際、内部ガスを開放するというものであ
り、安全性の向上に一定の効果を発揮する。しかしなが
ら、過充電電流が大きい等、過充電条件によっては、安
全弁が開放した後でも電池の温度上昇は進行し続け、急
激な連鎖反応によりさらなる温度上昇に陥る可能性は残
されている。As a technique for improving the safety of a lithium secondary battery, it is a well-known technique to install a safety valve in a battery case. This safety valve releases internal gas when the battery internal pressure reaches a predetermined pressure, and exhibits a certain effect for improving safety. However, depending on overcharge conditions, such as a large overcharge current, the temperature of the battery continues to rise even after the safety valve is opened, and there is a possibility that the temperature may further fall due to a rapid chain reaction.
【0005】過充電状態の初期の段階では、正極活物質
表面において電解液が分解しガスが発生することが知ら
れている。そこで、特開平4−345770号公報に記
載されているように、正極内にLi2CO3等を添加し、
安全性の高いCO2ガスを発生させ、過充電早期に内部
圧の上昇を助長して安全弁を開放させ、その後の過充電
反応の沈静化を図ろうとする技術も検討されている。[0005] It is known that in the initial stage of the overcharge state, the electrolytic solution is decomposed on the surface of the positive electrode active material to generate gas. Therefore, as described in JP-A-4-345770, Li 2 CO 3 or the like is added into the positive electrode,
A technology for generating highly safe CO 2 gas, promoting an increase in internal pressure at the early stage of overcharging to open a safety valve, and then trying to calm down the overcharging reaction has been studied.
【0006】ところが、Li2CO3等は、充放電反応に
寄与するものではないことから、このような物質を正極
内に添加することは、電池の容量を低下させることにな
り、高エネルギー密度であるというリチウム二次電池の
利点を失わせることになってしまう。また、Li2CO3
の分解は、電池電圧が4.8V程度で生じるものの、正
極活物質の種類、過充電条件等によってはその分解前に
過充電反応を生じる場合もあり、依然として問題を残す
ものとなっていた。However, since Li 2 CO 3 and the like do not contribute to the charge / discharge reaction, the addition of such a substance into the positive electrode lowers the capacity of the battery, resulting in a high energy density. Therefore, the advantage of the lithium secondary battery is lost. Also, Li 2 CO 3
Although decomposition occurs at a battery voltage of about 4.8 V, an overcharge reaction may occur before decomposition depending on the type of the positive electrode active material, overcharge conditions, and the like, and this still leaves a problem.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、リチウム
二次電池の過充電反応について、特に正極活物質の過充
電反応について研究し、幾多の実験を経て、ある知見を
得た。リチウム二次電池は、リチウム遷移金属複合酸化
物を正極活物質とするものが一般的であるが、基本組成
を同じくするリチウム遷移金属複合酸化物であっても、
その組成を変化させることにより、過充電反応が生じる
電池電圧を異ならせることができる。この現象を利用す
れば、、同じ基本組成ではあるが、若干の組成の異なる
2種のリチウム遷移金属複合酸化物を混合して正極活物
質とすることにより、過充電反応を分散させて行わせる
ことができ、急激な連鎖反応による温度上昇を回避ある
いは連鎖反応による温度上昇に至る前に過充電状態のリ
チウム二次電池を沈静化できるというものである。The present inventor has studied the overcharge reaction of a lithium secondary battery, particularly the overcharge reaction of a positive electrode active material, and has gained some knowledge through many experiments. Although a lithium secondary battery generally uses a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material, even a lithium transition metal composite oxide having the same basic composition,
By changing the composition, the battery voltage at which the overcharge reaction occurs can be varied. By utilizing this phenomenon, by mixing two kinds of lithium transition metal composite oxides having the same basic composition but slightly different compositions to form a positive electrode active material, the overcharge reaction can be dispersed and performed. Thus, it is possible to avoid the temperature rise due to a rapid chain reaction or to calm down the overcharged lithium secondary battery before the temperature rise due to the chain reaction.
【0008】本発明は、上記知見に基づいてなされたも
のであり、容量低下等の電池特性に大きな変化を与え
ず、かつ、過充電の際の安全性に優れたリチウム二次電
池を提供することを課題としている。The present invention has been made based on the above findings, and provides a lithium secondary battery which does not significantly change battery characteristics such as a decrease in capacity and is excellent in safety at the time of overcharging. That is the task.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のリチウム二次電池は、基本組成をLiMO
2(Mは、Ni、Co、Mnから選ばれる少なくとも1
種)とする規則配列層状岩塩構造リチウム遷移金属複合
酸化物を正極活物質とするリチウム二次電池であって、
前記正極活物質は、正規組成または前記Mを過剰に含有
した組成式Li1- xM1+xO2(0≦x≦0.1)で表さ
れる第1正極活物質と、前記Mが欠損した組成式Li
1+y1M'y2M1-yO2(M'はMg、Cu、Znから選ばれ
る少なくとも1種;y1+y2=y;0≦y1≦0.1;
0≦y2≦0.1;0<y≦0.1)で表される第2正
極活物質とを含んでなることを特徴とする。Means for Solving the Problems To solve the above problems,
Therefore, the lithium secondary battery of the present invention has a basic composition of LiMO
Two(M is at least one selected from Ni, Co, and Mn.
Species) Ordered Layered Rock Salt Structure Lithium Transition Metal Composite
A lithium secondary battery using an oxide as a positive electrode active material,
The positive electrode active material has a normal composition or an excessive amount of M.
Formula Li1- xM1 + xOTwo(0 ≦ x ≦ 0.1)
A first positive electrode active material, and a composition formula Li deficient in M.
1 + y1M 'y2M1-yOTwo(M 'is selected from Mg, Cu, Zn
Y1 + y2 = y; 0 ≦ y1 ≦ 0.1;
0 ≦ y2 ≦ 0.1; 0 <y ≦ 0.1)
And a polar active material.
【0010】つまり、本発明のリチウム二次電池は、基
本組成を同じくする規則配列層状岩塩構造リチウム遷移
金属複合酸化物であって、組成の若干異なる2種のもの
を混合して正極活物質とするリチウム二次電池である。
詳しい作用については後述するが、この組成の違いによ
り、第1および第2正極活物質となるそれぞれのリチウ
ム複合酸化物の過充電反応を生じる電池電圧が異なるた
め、過充電反応が時期的に分散し、連鎖反応による温度
上昇を緩やかな状態とすることができ、場合によっては
急激な連鎖反応による温度上昇に至る前に、過充電状態
のリチウム二次電池の沈静化が可能になる。That is, the lithium secondary battery of the present invention is an ordered layered rock salt structure lithium transition metal composite oxide having the same basic composition, and two kinds of slightly different compositions are mixed to form a positive electrode active material. Lithium secondary battery.
Although the detailed operation will be described later, the difference in the composition causes a difference in the battery voltage that causes the overcharge reaction of each of the lithium composite oxides serving as the first and second positive electrode active materials. However, the temperature rise due to the chain reaction can be made gradual, and in some cases, the overcharged lithium secondary battery can be calmed down before the temperature rise due to the rapid chain reaction.
【0011】したがって、連鎖反応による温度上昇に陥
った場合に生じる非水電解液の急激な酸化反応による電
池ケースの変形等を緩和あるいは回避することができ、
過充電安全性に優れたリチウム二次電池となる。また、
本発明のリチウム二次電池では、Li2CO3等の充放電
反応に寄与しない物質を正極内に含むものではなく、そ
の点で、リチウム二次電池が有する高エネルギー密度と
いうメリットを阻害することもない。Therefore, it is possible to alleviate or avoid deformation of the battery case due to a rapid oxidation reaction of the non-aqueous electrolyte which occurs when the temperature rises due to the chain reaction,
A lithium secondary battery with excellent overcharge safety. Also,
In the lithium secondary battery of the present invention, a substance that does not contribute to the charge / discharge reaction such as Li 2 CO 3 is not included in the positive electrode, and in that respect, the merit of the high energy density of the lithium secondary battery is hindered. Nor.
【0012】[0012]
【作用】以下に、基本組成をLiNiO2とする規則配
列層状岩塩構造リチウムニッケル複合酸化物を正極活物
質とし、炭素物質を負極活物質とするリチウム二次電池
を例にとって、本発明のリチウム二次電池の作用、特に
過充電時の挙動について説明する。The lithium secondary battery according to the present invention will now be described, taking as an example a lithium secondary battery in which a lithium nickel composite oxide having an ordered layered rock salt structure having a basic composition of LiNiO 2 as a positive electrode active material and a carbon material as a negative electrode active material. The operation of the secondary battery, in particular, the behavior during overcharge will be described.
【0013】規則配列層状岩塩構造は、六方晶系の結晶
構造で、基本組成をLiNiO2とするリチウムニッケ
ル複合酸化物の場合、主にLiからなるLi層、主にN
iからなるNi層、Oからなる2つのO層が存在し、各
層がLi層、O層、Ni層、O層の順に繰り返し積層す
る構造となっている。結晶構造における単位格子は、こ
の繰り返しが3段、つまり12層で構成される。したが
って、いずれの構成原子も欠損あるいは過剰に存在しな
い正規組成のものは、(Li)3a(Ni)3b(O2)6c
という式で表現できる。式中の3a、3b、6cは、そ
れぞれ、結晶学でいうWyckoffの位置を意味す
る。The ordered layered rock salt structure has a hexagonal crystal structure. In the case of a lithium nickel composite oxide having a basic composition of LiNiO 2 , an Li layer mainly composed of Li, mainly N
There is a Ni layer made of i and two O layers made of O, and each layer is repeatedly laminated in the order of a Li layer, an O layer, a Ni layer, and an O layer. The unit lattice in the crystal structure is composed of three repetitions, that is, 12 layers. Therefore, those having a normal composition in which none of the constituent atoms are missing or excessive are (Li) 3a (Ni) 3b (O 2 ) 6c
It can be expressed by the formula In the formulas, 3a, 3b, and 6c respectively indicate positions of Wyckoff in crystallography.
【0014】リチウム二次電池の正極では、充電時に
は、正極活物質であるリチウムニッケル複合酸化物から
リチウムが離脱する次式に示す反応が行われる。In the positive electrode of a lithium secondary battery, at the time of charging, a reaction represented by the following formula, in which lithium is released from lithium nickel composite oxide, which is a positive electrode active material, is performed.
【0015】(Li)3a(Ni)3b(O2)6c →
(□mLi1-m)3a(Ni)3b(O2)6c+mLi+ (□
は原子が欠損するサイトを意味する) 上記構成のリチウム二次電池は、安定した充放電を繰り
返すことのできる通常電池電圧範囲として、一般的に、
放電下限電圧を約3V、充電上限電圧を約4.1V程度
に設定され、充電の進行につれ電池電圧の上昇とともに
Liが脱離し、電池電圧4.1Vにおいては、m=0.
6〜0.7程度までLiが離脱する。過充電、つまり上
記充電上限電圧を超える充電を行う場合、さらにLiが
脱離し、リチウムニッケル複合酸化物中に殆どLiが存
在しない状態にまで至る。この状態において、Niの平
均価数は、殆ど4に近づき、結晶構造が不安定化し、遂
には結晶中のOを放出するに至る。この放出された酸素
が引き金となり、正極表面では、非水電解液の分解が始
まる。いわゆる過充電反応の開始である。(Li) 3a (Ni) 3b (O 2 ) 6c →
(□ m Li 1-m ) 3a (Ni) 3b (O 2 ) 6c + mLi + (□
Means a site where an atom is lost.) The lithium secondary battery having the above configuration generally has a normal battery voltage range in which stable charge and discharge can be repeated.
The discharge lower limit voltage is set to about 3 V, and the charge upper limit voltage is set to about 4.1 V. With the progress of charging, Li desorbs as the battery voltage rises, and when the battery voltage is 4.1 V, m = 0.
Li is released up to about 6 to 0.7. In the case of overcharging, that is, charging exceeding the charging upper limit voltage, Li is further desorbed, leading to a state in which almost no Li is present in the lithium nickel composite oxide. In this state, the average valence of Ni almost approaches 4, and the crystal structure becomes unstable, eventually leading to the release of O in the crystal. The released oxygen serves as a trigger, and decomposition of the non-aqueous electrolyte starts on the positive electrode surface. This is the start of the so-called overcharge reaction.
【0016】図1に、正規組成である組成式LiNiO
2で表されるリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質
に用いたリチウム二次電池を一定の電流で充電し続けて
過充電状態とした際における過充電率と電池電圧および
電池温度との関係を、模式的に示す。ここで、過充電率
とは、上記通常電池電圧範囲において充電可能な電気量
(基準容量を意味する)を1とした場合のそれを超えて
電池に充電される電気量を意味する。FIG. 1 shows a composition formula LiNiO having a normal composition.
The relationship between the overcharge rate, the battery voltage, and the battery temperature when the lithium secondary battery using the lithium-nickel composite oxide represented by 2 as the positive electrode active material is continuously charged at a constant current and brought into an overcharged state. Are shown schematically. Here, the overcharge rate means the amount of electricity charged to the battery beyond the amount of electricity that can be charged in the normal battery voltage range (meaning the reference capacity) is one.
【0017】図1においては、電池電圧4.1Vを通常
充電上限電圧とし、それ以上の電圧となるように充電す
る場合を過充電としている。過充電率0〜約0.15で
は、電池電圧は4.1Vからさらに4.7V程度まで上
昇をし続ける。この領域が、上記反応式で示されるLi
が脱離を続ける領域である。過充電率が約1.5を超え
たあたりから、電池電圧の大幅な上昇のない領域に移
る。この領域が、リチウムニッケル複合酸化物からOが
放出され、非水電解液が分解を開始する領域である。こ
の電解液の分解反応は発熱反応であり、この発熱に起因
して電池温度は上昇を開始する。In FIG. 1, a battery voltage of 4.1 V is set as a normal charging upper limit voltage, and a case where the battery is charged to a voltage higher than the normal charging voltage is defined as overcharging. At an overcharge rate of 0 to about 0.15, the battery voltage continues to increase from 4.1V to about 4.7V. This region is defined as Li expressed by the above reaction formula.
Is the region where desorption continues. When the overcharge rate exceeds about 1.5, the operation shifts to a region where the battery voltage does not significantly increase. This region is a region where O is released from the lithium nickel composite oxide and the non-aqueous electrolyte starts to decompose. The decomposition reaction of the electrolytic solution is an exothermic reaction, and the battery temperature starts to rise due to the generated heat.
【0018】非水電解液の分解はガスの発生を伴うた
め、電解液は減少する。この電解液の減少は、以後の過
充電反応の抑制につながる。そしてガス発生による電池
の内部圧は上昇するが、一般にリチウム二次電池では安
全弁が設けられており、所定の圧力に達した際、安全弁
が開弁して内部圧を開放し、過充電の際の安全性をある
程度確保するように作用する。また、リチウム二次電池
は、一般に、正極と負極との間にポリエチレン、ポロプ
ロピレン等の多孔質セパレータが介在しており、温度上
昇に伴って、このセパレータが軟化閉塞し、それ以上の
過充電反応を抑制するように作用する。さらに、リチウ
ム二次電池の設置状態にもよるが、放熱が良好な状態で
あれば、電池の加熱は抑制される。充電電流が小さい等
の比較的穏やかな過充電条件においては、これらリチウ
ム二次電池の持つ自己抑制作用により、過充電状態のリ
チウム二次電池は沈静化し、電池温度は徐々に低下し、
連鎖反応による温度上昇に至るのを回避するようになっ
ている。Since the decomposition of the non-aqueous electrolyte involves gas generation, the amount of the electrolyte decreases. This decrease in the electrolyte leads to suppression of the subsequent overcharge reaction. The internal pressure of the battery rises due to gas generation, but a safety valve is generally provided in a lithium secondary battery. When a predetermined pressure is reached, the safety valve opens to release the internal pressure, and when overcharging, Acts to ensure a certain degree of safety. In addition, lithium secondary batteries generally have a porous separator such as polyethylene or polypropylene interposed between the positive electrode and the negative electrode. As the temperature rises, this separator softens and closes, and further overcharge occurs. It acts to suppress the reaction. Further, depending on the installation state of the lithium secondary battery, if the heat radiation is good, the heating of the battery is suppressed. Under relatively mild overcharge conditions, such as a small charge current, due to the self-suppressing action of these lithium secondary batteries, the overcharged lithium secondary batteries calm down, the battery temperature gradually decreases,
The temperature rise due to the chain reaction is avoided.
【0019】しかし、充電電流が大きい等の過酷な充電
条件下においては、単位時間あたりの発熱量は著しく、
上記自己抑制作用をもってしても電池の温度上昇抑えら
れない。また、逆に電解液の減少、セパレータの閉塞等
といった現象に伴う内部抵抗の増加による抵抗発熱が放
熱をまさり、電池の温度を上昇させる要因ともなる。こ
のようなリチウム二次電池の温度上昇は、遂には、電解
液の酸化反応を引き起こし、また、場合によっては電池
ケースの変形等の悪影響をリチウム二次電池に与える。
そして、温度上昇が急激であり、一気に連鎖反応を引き
起こすような場合には、電池ケースの変形はきわめて著
しいものとなり、このような急激な連鎖反応による温度
上昇を回避することが、リチウム二次電池の安全性向上
には極めて有効である。However, under severe charging conditions such as a large charging current, the amount of heat generated per unit time is remarkable.
Even with the self-suppressing action, the rise in battery temperature cannot be suppressed. On the other hand, resistance heat generated by an increase in internal resistance due to phenomena such as a decrease in electrolyte solution and clogging of a separator outweighs heat dissipation and also causes a rise in battery temperature. Such an increase in the temperature of the lithium secondary battery eventually causes an oxidation reaction of the electrolytic solution, and in some cases, adversely affects the lithium secondary battery such as deformation of the battery case.
When the temperature rises suddenly and causes a chain reaction at a stretch, the deformation of the battery case becomes extremely remarkable, and avoiding the temperature rise due to such a rapid chain reaction can be avoided by using a lithium secondary battery. It is extremely effective for improving the safety of
【0020】図1においては、過充電率0.4を超えた
あたりの電池電圧の急激な変化は、セパレータの閉塞等
を伴った内部抵抗の上昇を示し、また、温度線の勾配の
変化が連鎖反応による温度上昇の開始を示している。そ
の後の急激な温度線の立ち上がりは、電解液の酸化反応
に至る急激な温度変化を示している。なお、図1は、あ
るモデルについて示す模式的なものであり、リチウム二
次電池の構成、過充電条件等によって、ある程度の差異
は生じる。これは本作用の項目で後掲する他の図につい
ても同様である。In FIG. 1, a sudden change in the battery voltage at a point where the overcharge rate exceeds 0.4 indicates an increase in the internal resistance accompanying blockage of the separator, and a change in the gradient of the temperature line. It shows the onset of temperature rise due to the chain reaction. The subsequent rapid rise of the temperature line indicates a rapid change in temperature leading to an oxidation reaction of the electrolytic solution. FIG. 1 is a schematic diagram showing a certain model, and some differences occur depending on the configuration of the lithium secondary battery, overcharge conditions, and the like. This is the same for other figures described later in the section of the present operation.
【0021】リチウムニッケル複合酸化物は、正規組成
のもの他、Niが欠損した組成式Li1+yNi1-yO2で
表されるものも容易に合成することができる。このもの
は、上記Wyckoffの位置を採用して、(Li)3a
(LiyNi1-y)3b(O2)6 cという式で表現できる。
つまり、Niサイトの一部がLiで置換された結晶構造
をもつ。図2に、これを正極活物質に用いたリチウム二
次電池を一定の電流で充電し続けて過充電状態とした際
における過充電率と電池電圧との関係を、上記正規組成
のものの場合と併せ、模式的に示す。The lithium nickel composite oxide has a regular composition
In addition, the composition formula Li in which Ni is missing1 + yNi1-yOTwoso
Those represented can also be easily synthesized. This one
Adopts the above Wyckoff position to obtain (Li)3a
(LiyNi1-y)3b(OTwo)6 cIt can be expressed by the formula
In other words, a crystal structure in which a part of the Ni site is replaced by Li
With. FIG. 2 shows a lithium secondary battery using this as a positive electrode active material.
When the secondary battery continues to be charged with a certain current and becomes overcharged
The relationship between the overcharge rate and the battery voltage at
This is schematically shown together with the case of the above.
【0022】図2に示すように、正規組成のリチウムニ
ッケル複合酸化物を正極活物質に用いたリチウム二次電
池が、約4.7Vで過充電反応を生じるのに対して、組
成式Li1+yNi1-yO2(y≒0.05)で表されるリ
チウムニッケル複合酸化物(Ni欠損型)を正極活物質
に用いたリチウム二次電池では、約5.0Vにおいて過
充電反応を生じる。この過充電反応が生じる電池電圧の
相違は、正規組成のものはリチウム脱離前のNiの平均
価数が3であるのに対して、Ni欠損型のものは3以上
となっていることに起因している。As shown in FIG. 2, a lithium secondary battery using a lithium nickel composite oxide having a regular composition as a positive electrode active material causes an overcharge reaction at about 4.7 V, while a composition formula Li 1 In a lithium secondary battery using a lithium nickel composite oxide (Ni deficient type) represented by + y Ni 1-y O 2 (y ≒ 0.05) as a positive electrode active material, an overcharge reaction occurs at about 5.0 V. Is generated. The difference in the battery voltage at which this overcharge reaction occurs is that the normal composition has an average valence of Ni of 3 before lithium desorption, whereas the Ni deficiency battery has an average valence of 3 or more. Is due.
【0023】ここで、正規組成のものとNi欠損型のも
のとを混合したリチウムニッケル複合酸化物を正極活物
質に用いたリチウム二次電池の過充電における挙動につ
いて考える。図3に、正規組成のリチウムニッケル複合
酸化物と上記Ni欠損型のリチウムニッケル複合酸化物
とを1:1の重量比で混合した混合物を正極活物質とし
て用いたリチウム二次電池を一定の電流で充電し続けて
過充電状態とした際における過充電率と電池電圧との関
係を、模式的に示す。なお理解を容易にするため、この
図においては、セパレータの軟化閉塞による電圧上昇を
省略している。Here, the behavior in overcharging of a lithium secondary battery using a lithium nickel composite oxide mixed with a normal composition and a Ni deficient type as a positive electrode active material will be considered. FIG. 3 shows a constant current of a lithium secondary battery using, as a positive electrode active material, a mixture obtained by mixing a lithium-nickel composite oxide having a regular composition and the above-described Ni-deficient lithium-nickel composite oxide at a weight ratio of 1: 1. 4 schematically shows the relationship between the overcharge rate and the battery voltage when the battery is kept in the overcharged state. Note that, in order to facilitate understanding, a voltage increase due to softening and closing of the separator is omitted in this figure.
【0024】図3に示すように、両者を1:1で混合し
た混合物の場合、それぞれのリチウムニッケル複合酸化
物の過充電反応開始電位の違いから、まず最初に過充電
率約0.08で電池電圧が約4.7Vに達し、正規組成
のものに起因する過充電反応が開始する。そして略一定
の電圧で充電が進行し、過充電率約0.23のあたりで
再び電池電圧が上昇し、過充電率約0.25でNi欠損
型のものに起因する過充電反応が開始する。このように
両者の混合物を用いたリチウム二次電池では、過充電反
応は分散して生じる。過充電反応の分散は、過充電開始
からの単位時間あたりの発熱量の減少となり、過充電に
陥った際の急激な温度上昇が抑制され、連鎖反応による
温度上昇に至る可能性を極めて小さなものとすることが
できる。As shown in FIG. 3, in the case of a mixture in which the two are mixed at a ratio of 1: 1, first, the overcharge rate is about 0.08 due to the difference in the overcharge reaction starting potential of each lithium nickel composite oxide. When the battery voltage reaches about 4.7 V, the overcharge reaction due to the normal composition starts. Then, charging proceeds at a substantially constant voltage, the battery voltage rises again at an overcharge rate of about 0.23, and an overcharge reaction due to the Ni-deficient type starts at an overcharge rate of about 0.25. . Thus, in a lithium secondary battery using a mixture of both, the overcharge reaction occurs in a dispersed manner. Dispersion of the overcharge reaction reduces the calorific value per unit time from the start of overcharge, suppresses a sharp rise in temperature when falling into overcharge, and greatly reduces the possibility of a rise in temperature due to a chain reaction. It can be.
【0025】したがって、まとめれば、基本組成を同じ
とするリチウムニッケル複合酸化物であっても、若干の
組成の違い、特にNiの含有割合の違いにより、過充電
反応を起こす時期が違い、これらを混合した混合物を正
極活物質とする本発明のリチウム二次電池は、過充電反
応が分散して行われることで、連鎖反応による温度上昇
に至る可能性の小さなリチウム二次電池となる。また、
連鎖反応な温度上昇が起こる場合であってもそれは比較
的緩やかに進行するため、電池ケースの変形等のリチウ
ム二次電池への影響は少ないものとなる。Therefore, in summary, even when the lithium-nickel composite oxides have the same basic composition, the timing of causing the overcharge reaction differs due to a slight difference in the composition, in particular, a difference in the content of Ni. The lithium secondary battery of the present invention in which the mixed mixture is used as the positive electrode active material is a lithium secondary battery that has a small possibility of causing a temperature rise due to a chain reaction by performing the overcharge reaction in a dispersed manner. Also,
Even when a temperature rise due to a chain reaction occurs, it proceeds relatively slowly, so that the influence of the deformation of the battery case on the lithium secondary battery is small.
【0026】また、リチウムニッケル複合酸化物は、正
規組成およびNi欠損型組成のものの他、例えば組成式
Li1-xNi1+xO2で表されるようなNiを過剰に含有
するものも合成することができる。このLi1-xNi1+x
O2は、上記Wyckoffの位置を採用して、(Li
1-xNix)3a(Ni)3b(O2)6cという式で表現でき
る。つまり、Liサイトの一部がNiで置換された結晶
構造をもつ。The lithium-nickel composite oxide has a normal composition and a Ni-deficient composition, and also includes, for example, an excess of Ni represented by the composition formula Li 1-x Ni 1 + x O 2. Can be synthesized. This Li 1-x Ni 1 + x
O 2 adopts the position of the Wyckoff to obtain (Li
1-x Ni x ) 3a (Ni) 3b (O 2 ) 6c That is, it has a crystal structure in which a part of the Li site is substituted by Ni.
【0027】このNi過剰型のものは、Ni欠損型とは
逆に、低い電池電圧で過充電反応が生じることが予想さ
れる。ところが、(Li1-xNix)3a(Ni)
3b(O2)6cは不安定であって、僅かにNiが過剰とな
る(Li1-δNiδ)3a(Ni)3b(O2)6c(δ<
x)とNiOとに分離し易いため、実際には、正規組成
と殆ど相違のない電池電圧で過充電反応を開始し、その
挙動は近似する。つまり、本発明のリチウム二次電池で
は、Ni過剰型のリチウムニッケル複合酸化物は正規組
成のものと同グループに位置付けられるものとなる。It is expected that the Ni-rich type will cause an overcharge reaction at a low battery voltage, contrary to the Ni-deficient type. However, (Li 1-x Ni x ) 3a (Ni)
3b (O 2 ) 6c is unstable and slightly excess Ni (Li 1− δNiδ) 3a (Ni) 3b (O 2 ) 6c (δ <
Since x) and NiO are easily separated, the overcharge reaction is actually started at a battery voltage that is hardly different from the normal composition, and the behavior is approximated. That is, in the lithium secondary battery of the present invention, the Ni-excess type lithium-nickel composite oxide is positioned in the same group as that of the normal composition.
【0028】以上が、基本組成をLiNiO2とする規
則配列層状岩塩構造リチウムニッケル複合酸化物を正極
活物質とするリチウム二次電池の作用である。Mを他の
元素であるCoまたはMnに置換えた場合、過充電反応
を引き起こす電池電圧が異なるが、同様の過充電時の挙
動を示すことから、ここでは、それらについての説明は
省略し、上記説明をもって、本発明のリチウム二次電池
の過充電時の作用の説明とする。The above is the operation of the lithium secondary battery in which the lithium nickel composite oxide having the ordered layered rock salt structure having the basic composition of LiNiO 2 is used as the positive electrode active material. When M is replaced with Co or Mn, which is another element, the battery voltage causing an overcharge reaction is different. However, since the same behavior at the time of overcharge is shown, the description thereof is omitted here, and The description will be used to explain the operation of the lithium secondary battery of the present invention at the time of overcharging.
【0029】[0029]
【発明の実施の形態】以下、本発明のリチウム二次電池
の実施の形態について、正極活物質、正極の構成、リチ
ウム二次電池の全体構成等の項目に分け、詳しく説明す
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a lithium secondary battery of the present invention will be described in detail by dividing into items such as a positive electrode active material, a configuration of a positive electrode, and an overall configuration of a lithium secondary battery.
【0030】〈正極活物質〉 (1)対象となるリチウム遷移金属複合酸化物 本発明のリチウム二次電池は、正極活物質として、基本
組成をLiMO2(Mは、Ni、Co、Mnから選ばれ
る少なくとも1種)とする規則配列層状岩塩構造リチウ
ム遷移金属複合酸化物を採用する。基本組成をそれぞれ
LiNiO2、LiCoO2、LiMnO2とするリチウ
ムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、
リチウムマンガン複合酸化物の他、Mが2種以上元素で
構成される基本組成がLi(Ni,Co)O2、Li
(Ni,Mn)O2、Li(Co,Mn)O2、Li(N
i,Co,Mn)O2となるそれぞれのリチウム遷移金
属複合酸化物であってもよい。<Positive Electrode Active Material> (1) Target Lithium Transition Metal Composite Oxide In the lithium secondary battery of the present invention, the basic composition of the positive electrode active material is LiMO 2 (M is selected from Ni, Co, and Mn). (At least one of these) is used. A lithium-nickel composite oxide, a lithium-cobalt composite oxide having a basic composition of LiNiO 2 , LiCoO 2 , and LiMnO 2 respectively;
In addition to the lithium-manganese composite oxide, the basic composition in which M is composed of two or more elements is Li (Ni, Co) O 2 , Li
(Ni, Mn) O 2 , Li (Co, Mn) O 2 , Li (N
Each of the lithium transition metal composite oxides to be (i, Co, Mn) O 2 may be used.
【0031】また、熱的安定性等の他の電池特性の向上
を目的とし、結晶構造における構成元素Mのサイトの一
部を3価の他の金属(Al等)で若干の割合置換した、
例えば、組成式LiM1-nAlnO2(0<n≦0.1)
で表されるようなリチウム遷移金属を排除するものでも
ない。この場合、(M,Al)をひとまとめにして、M
と表現するものとして扱う。For the purpose of improving other battery characteristics such as thermal stability, a part of the site of the constituent element M in the crystal structure was replaced with a trivalent other metal (such as Al) at a small ratio.
For example, the composition formula LiM 1-n Al n O 2 (0 <n ≦ 0.1)
It does not exclude the lithium transition metal represented by. In this case, (M, Al) is put together and M
Treated as expressing.
【0032】さらに、上述のことをより具体的に示せ
ば、例えば、組成式LiNiaCobAlcO2(a+b+
c=1、0<c≦0.1)で表されるようなリチウム遷
移金属複合酸化物も、本明細書でいう基本組成をLiM
O2とするリチウム遷移金属複合酸化物に含まれること
を意味する。この場合、同様に、(Ni,Co,Al)
をひとまとめにして、Mと表現するものとして扱う。Further, the above can be more specifically described, for example, by a composition formula LiNi a Co b Al c O 2 (a + b +
c = 1, 0 <c ≦ 0.1), the basic composition referred to in the present specification is LiM
It means that it is included in the lithium transition metal composite oxide which is O 2 . In this case, similarly, (Ni, Co, Al)
Are treated collectively and expressed as M.
【0033】さらにまた、基本組成ををLiMO2とす
る規則配列層状岩塩構造リチウム遷移金属複合酸化物と
は、化学両論組成のものに限らず、製造過程で生じる不
可避の構成元素の欠損、過剰存在、あるいは、他の不純
物の混入等のあるものをも許容することをも意味する。
上述した内容については、以下に説明する第1正極活物
質、第2正極活物質についても同様に解釈する。Furthermore, an ordered layered rock-salt structure lithium transition metal composite oxide having a basic composition of LiMO 2 is not limited to a stoichiometric composition, but is deficient or excessive in an unavoidable constituent element generated in a manufacturing process. Alternatively, it also means that a mixture of other impurities is allowed.
The above description is similarly interpreted for the first positive electrode active material and the second positive electrode active material described below.
【0034】上記リチウム遷移金属複合酸化物の中で
も、構成元素MにNiを中心的に含むリチウムニッケル
複合酸化物(本明細書において、「基本組成をLiNi
O2とするリチウムニッケル複合酸化物」と表現する)
は、容量が大きく、価格とサイクル特性等の耐久安定性
とのバランスがとれており、実用的な比較的大型のリチ
ウム二次電池を構成できる点で優れている。また、リチ
ウムニッケル複合酸化物を用いたリチウム二次電池は、
上記他の複合酸化物を用いたリチウム二次電池と比較し
て、過充電反応を生じる電池電圧が低く、過充電の比較
的早期から過充電反応を開始させることができるため、
より安全性の高いリチウム二次電池が構成できる。かか
る点を考慮すれば、本発明のリチウム二次電池において
は、基本組成をLiNiO2とする規則配列層状岩塩構
造リチウムニッケル複合酸化物を正極活物質とすること
が望ましい。Among the above lithium transition metal composite oxides, a lithium nickel composite oxide mainly containing Ni as a constituent element M (referred to as “LiNi
Expressed as the lithium nickel composite oxide "to O 2)
Is excellent in that it has a large capacity, balances price with durability stability such as cycle characteristics, and can constitute a practically large lithium secondary battery. In addition, lithium secondary batteries using lithium nickel composite oxide,
Compared with the lithium secondary battery using the other composite oxide, the battery voltage that causes the overcharge reaction is low, and the overcharge reaction can be started relatively early in the overcharge,
A more secure lithium secondary battery can be configured. In consideration of this point, in the lithium secondary battery of the present invention, it is preferable that the lithium nickel composite oxide having a layered rock salt structure with a regular arrangement having a basic composition of LiNiO 2 be used as the positive electrode active material.
【0035】(2)第1正極活物質 本発明のリチウム二次電池を構成する正極活物質の一つ
である第1正極活物質は、正規組成または構成元素Mを
過剰に含有した組成式Li1-xM1+xO2で表されるリチ
ウム遷移金属複合酸化物である。結晶構造における構成
元素MのサイトおよびLiサイトをLiまたはMで置換
していない正規組成LiMO2で表されるもの、およ
び、LiサイトをMで置換した組成式Li1-xM1+xO2
で表されるものを含む。(2) First Positive Electrode Active Material The first positive electrode active material which is one of the positive electrode active materials constituting the lithium secondary battery of the present invention has a regular composition or a composition formula Li containing an excessive amount of the constituent element M. It is a lithium transition metal composite oxide represented by 1-x M 1 + x O 2 . A composition represented by a normal composition LiMO 2 in which the site of the constituent element M and the Li site in the crystal structure are not substituted with Li or M, and a composition formula Li 1-x M 1 + x O in which the Li site is substituted with M Two
Including those represented by
【0036】LiサイトをMで置換した組成式Li1-x
M1+xO2で表されるものを採用する場合、Mでの置換割
合つまり組成式中のxの値は、0<x≦0.1とする。
これは、x>0.1となる場合は、通常の電池電圧範囲
において、充放電に伴って吸蔵・脱離するLiの量が減
少しすぎることになり、リチウム二次電池の容量低下が
顕著となるからである。また、Li1-xM1+xO2は、不
安定であり、正規組成のものと殆ど変わらない電池電圧
において過充電反応を生じるため、xを大きくする意義
が小さいからである。Compositional formula Li 1-x where Li site is substituted by M
When the one represented by M 1 + x O 2 is employed, the substitution ratio of M, that is, the value of x in the composition formula, is set to 0 <x ≦ 0.1.
This is because, when x> 0.1, in the normal battery voltage range, the amount of Li absorbed / desorbed during charging / discharging is excessively reduced, and the capacity of the lithium secondary battery is significantly reduced. This is because In addition, Li 1-x M 1 + x O 2 is unstable and causes an overcharge reaction at a battery voltage that is almost the same as that of the normal composition, so that it is less significant to increase x.
【0037】なお、上記組成の範囲で、組成の微妙に異
なる各種のリチウム遷移金属複合酸化物が存在する。本
発明のリチウム二次電池においては、この微妙に組成の
異なる複数種のリチウム遷移金属複合酸化物を混合して
第1正極活物質とすることを妨げるものではない。In the above composition range, there are various lithium transition metal composite oxides having slightly different compositions. In the lithium secondary battery of the present invention, it does not prevent mixing of a plurality of types of lithium transition metal composite oxides having slightly different compositions into the first positive electrode active material.
【0038】(3)第2正極活物質 本発明のリチウム二次電池を構成する正極活物質のもう
一つである第2正極活物質は、構成元素Mが欠損した組
成式Li1+y1M'y2M1-yO2(M'はMg、Cu、Znか
ら選ばれる少なくとも1種;y1+y2=y)で表される
リチウム遷移金属複合酸化物である。正規組成のものに
おける構成元素Mのサイトの一部をLiで置換した組成
式Li1+yM1-yO2で表されるもの、結晶中において3
価より小さい価数をとるMg、Cu、Znから選ばれる
少なくとも1種からなる金属元素M'で置換した組成式
LiM'yM1-yO2で表されるもの、および、両者で置換
した組成式Li1+y1M'y2M1-yO2で表されるものを含
む。(3) Second positive electrode active material The second positive electrode active material, which is another positive electrode active material constituting the lithium secondary battery of the present invention, has a composition formula of Li 1 + y1 M deficient in the constituent element M. 'y2 M 1-y O 2 (M' is Mg, Cu, at least one selected from Zn; y1 + y2 = y) is a lithium transition metal composite oxide represented by. A composition represented by the composition formula Li 1 + y M 1-y O 2 in which a part of the site of the constituent element M in the composition having the normal composition is replaced with Li.
One represented by a composition formula LiM ′ y M 1-y O 2 substituted with at least one metal element M ′ selected from Mg, Cu and Zn having a valence smaller than the valence, and substituted with both. Includes those represented by the composition formula Li 1 + y1 M ′ y2 M 1-y O 2 .
【0039】これらの中でも、金属元素M'で置換され
たものは、製造上、若干であるが煩雑となる。したがっ
て、製造上の簡便さを考慮する場合、第2正極活物質と
して、構成元素Mのサイトの一部をLiで置換した組成
式Li1+yM1-yO2で表されるものを採用することが望
ましい。Of these, those substituted with the metal element M 'are somewhat complicated in production. Therefore, in consideration of simplicity in manufacturing, a material represented by a composition formula Li 1 + y M 1-y O 2 in which a part of the site of the constituent element M is replaced with Li is used as the second positive electrode active material. It is desirable to adopt it.
【0040】構成元素MサイトのLiおよびM'での置
換割合つまり組成式中のyの値は、0<y≦0.1とす
る。これは第1正極活物質と同様、y>0.1となる場
合は、通常の電池電圧範囲において、充放電に伴って吸
蔵・脱離するLiの量が減少しすぎることになり、リチ
ウム二次電池の容量低下が顕著となるからである。これ
に従い、Li、M'の両者による置換を考え、0≦y1≦
0.1、0≦y2≦0.1とする。The replacement ratio of the M site of the constituent element with Li and M ′, that is, the value of y in the composition formula, is set to 0 <y ≦ 0.1. This is similar to the case of the first positive electrode active material. When y> 0.1, the amount of Li absorbed / desorbed along with charging / discharging is excessively reduced in the normal battery voltage range. This is because the capacity of the secondary battery significantly decreases. According to this, considering substitution by both Li and M ′, 0 ≦ y1 ≦
0.1, 0 ≦ y2 ≦ 0.1.
【0041】また、yの値により、過充電反応が開始さ
れる電池電圧が左右される。第1活物質との関係におい
て、両者の過充電反応開始電圧差は、0.1V以上ある
ことが望ましい。この点を考慮すれば、0.005≦y
≦0.1であることが望ましい。Further, the battery voltage at which the overcharge reaction is started depends on the value of y. In relation to the first active material, it is preferable that the difference between the overcharge reaction start voltages of the two is 0.1 V or more. Considering this point, 0.005 ≦ y
It is desirable that ≦ 0.1.
【0042】なお、第1活物質と同様、上記組成の範囲
で、組成の微妙に異なる各種のリチウム遷移金属複合酸
化物が存在する。本発明のリチウム二次電池において
は、この微妙に組成の異なる複数種のリチウム遷移金属
複合酸化物を混合して第2正極活物質とすることをも妨
げるものではない。As in the case of the first active material, there are various kinds of lithium transition metal composite oxides having slightly different compositions within the above composition range. In the lithium secondary battery of the present invention, it does not prevent the mixing of plural kinds of lithium transition metal composite oxides having slightly different compositions to form the second positive electrode active material.
【0043】(4)正極活物質の製造方法 本発明のリチウム二次電池において正極活物質となる種
々のリチウム遷移金属複合酸化物は、その製造方法を特
に限定するものではない。固相反応法、水溶液からの析
出法、噴霧燃焼法等、既に公知の様々な製造方法を採用
して、それらのリチウム遷移金属複合酸化物を製造する
ことができる。(4) Method for Producing Positive Electrode Active Material Various lithium transition metal composite oxides to be used as the positive electrode active material in the lithium secondary battery of the present invention are not particularly limited. Various known production methods such as a solid phase reaction method, a precipitation method from an aqueous solution, and a spray combustion method can be employed to produce these lithium transition metal composite oxides.
【0044】例えば、Li1-xNi1+xO2で表されるあ
るいは組成式Li1+yNi1-yO2で表されるリチウムニ
ッケル複合酸化物を固相反応法によって製造する場合、
Li源となるリチウム化合物およびNi源となるニッケ
ル化合物を、合成しようとするリチウムニッケル複合酸
化物の構成元素の組成比に応じて混合し、この混合物を
700〜900℃の温度下、酸素雰囲気あるいは空気中
で、8〜24時間焼成して合成することができる。この
際、Li源となるリチウム化合物としては、水酸化リチ
ウム、炭酸リチウム等を用いることができ、Ni源とな
るニッケル化合物には、水酸化ニッケル、硝酸ニッケル
等を用いることができる。For example, when a lithium nickel composite oxide represented by Li 1-x Ni 1 + x O 2 or a composition formula Li 1 + y Ni 1-y O 2 is produced by a solid-state reaction method ,
A lithium compound serving as a Li source and a nickel compound serving as a Ni source are mixed in accordance with the composition ratio of the constituent elements of the lithium-nickel composite oxide to be synthesized, and the mixture is heated at a temperature of 700 to 900 ° C. in an oxygen atmosphere or It can be synthesized by firing in air for 8 to 24 hours. At this time, lithium hydroxide, lithium carbonate, or the like can be used as the lithium compound serving as the Li source, and nickel hydroxide, nickel nitrate, or the like can be used as the nickel compound serving as the Ni source.
【0045】(5)第1正極活物質と第2正極活物質と
の構成比 本発明のリチウム二次電池の正極活物質を構成する第1
正極活物質および第2正極活物質の構成比は、特に限定
するものでなく、過充電反応を分散して行わせるという
作用を充分に達成するのに必要な構成比とすればよい。(5) Constituent Ratio of First Positive Electrode Active Material and Second Positive Electrode Active Material The first positive electrode constituting the positive electrode active material of the lithium secondary battery of the present invention.
The composition ratio of the positive electrode active material and the second positive electrode active material is not particularly limited, and may be a composition ratio necessary for sufficiently achieving the effect of dispersing and performing the overcharge reaction.
【0046】基本組成をLiNiO2とするリチウムニ
ッケル複合酸化物を正極活物質とする場合、例えば、組
成式Li1-xNi1+xO2で表される第1正極活物質と組
成式Li1+y1M'y2Ni1-yO2で表される第2正極活物
質とを用いたときのそれらの構成比は、両者の合計を1
00wt%とした場合において、第1正極活物質が10
wt%を超え60wt%未満であることが望ましい。こ
の好適範囲は、実験によって確証されたものであり、こ
の範囲を超えていずれかの正極活物質が少ない場合は、
その範囲内のものに比べ、過充電反応の分散による効果
が少なく、多いほうの過充電反応に支配されることにな
り、急激な連鎖反応による温度上昇に至る可能性が高ま
るからである。これらの第1正極活物質と第2正極活物
質との組み合わせの場合、さらに実験による検証によれ
ば、第1正極活物質が20wt%以上50wt%以下と
なる構成比である場合、電池ケースの変形程度の小さい
等より過充電安全性が担保されたリチウム二次電池とな
る。さらに、急激な連鎖反応による温度上昇の状態に陥
る可能性が極めて低く、より安全性に優れるリチウム二
次電池とするためには、第1正極活物質が20wt%以
上30wt%以下となる構成比とすることがより望まし
いことが確認できている。When a lithium nickel composite oxide having a basic composition of LiNiO 2 is used as a positive electrode active material, for example, a first positive electrode active material represented by a composition formula Li 1-x Ni 1 + x O 2 and a composition formula Li 1 + y1 M 'y2 Ni 1 -y O 2 with their constituent ratio when using the second positive active material represented the total of both the 1
In the case where the content of the first positive electrode active material is
It is desirable that the content be more than wt% and less than 60 wt%. This preferred range has been confirmed by experiment, and if any of the positive electrode active materials is less than this range,
This is because the effect of dispersion of the overcharge reaction is smaller than that in the range, and the overcharge reaction is dominated by the larger overcharge reaction, and the possibility of a rapid rise in temperature due to a chain reaction increases. In the case of the combination of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material, according to verification by experiment, when the composition ratio of the first positive electrode active material is 20 wt% or more and 50 wt% or less, the battery case A lithium secondary battery in which overcharge safety is ensured because the degree of deformation is small or the like. Furthermore, in order to obtain a lithium secondary battery having an extremely low possibility of falling into a temperature rise state due to a rapid chain reaction and being more excellent in safety, the composition ratio in which the first positive electrode active material is 20 wt% or more and 30 wt% or less is required. Has been confirmed to be more desirable.
【0047】また、基本組成をLiNiO2とするリチ
ウムニッケル複合酸化物を正極活物質であって、Niサ
イトをCoおよびAlで部分置換した、例えば、組成式
Li 1-x(Ni,Co,Al)1+xO2で表される第1正
極活物質と組成式Li1+y1M' y2(Ni,Co,Al)
1-yO2で表される第2正極活物質とを用いたときも、上
記のものと同様、実験により、それらの構成比は、両者
の合計を100wt%とした場合において、第1正極活
物質が10wt%を超え60wt%未満であることが望
ましいことが確認されている。また、実験による検証に
よれば、第1正極活物質が20wt%以上50wt%以
下となる構成比である場合、電池ケースの変形程度の小
さい等より過充電安全性が担保されたリチウム二次電池
となることも、上記の場合と同様である。さらに、同様
に、第1正極活物質が20wt%以上40wt%以下と
なる構成比、第1および第2正極活物質のそれぞれの組
成によっては30wt%以上40wt%以下となる構成
比とすることがより望ましいことも確認できている。The basic composition is LiNiOTwoRichi to be
A nickel-nickel composite oxide as a positive electrode active material;
Is partially substituted with Co and Al, for example, a composition formula
Li 1-x(Ni, Co, Al)1 + xOTwoThe first positive represented by
Extremely active material and composition formula Li1 + y1M ' y2(Ni, Co, Al)
1-yOTwoWhen the second positive electrode active material represented by
As in the case of the above, by experiment, their composition ratio was
Is 100 wt%, the first positive electrode active
Desirable that the substance is more than 10 wt% and less than 60 wt%
It has been confirmed that it is good. In addition, for verification by experiment
According to this, the first positive electrode active material has a content of 20 wt% or more and 50 wt% or less.
If the composition ratio is below, the degree of deformation of the battery case is small.
Lithium rechargeable battery with higher overcharge safety
Is also the same as in the above case. Furthermore, the same
In addition, the first positive electrode active material may be 20 wt% or more and 40 wt% or less.
Composition ratio, each set of the first and second positive electrode active materials
Depending on the composition, the composition is 30 wt% or more and 40 wt% or less.
It has been confirmed that the ratio is more desirable.
【0048】〈正極の構成〉本発明のリチウム二次電池
の正極は、上記正極活物質を除き、その構成を特に限定
するものではなく、既に公知のリチウム二次電池の正極
の構成に従えばよい。上記正極活物質は、第1正極活物
質および第2正極活物質となるそれぞれのリチウム遷移
金属複合酸化物を粉状体として製造し、それらを充分に
混合した粉状体混合物とした上で、例えば、その粉状体
混合物を結着剤で結着して形成することができる。より
具体的に例示すれば、まず、正極活物質たるリチウムニ
ッケル複合酸化物と、導電材と、結着剤とを混合し、こ
れらを分散させるための溶剤を添加して、ペースト状の
正極合材を調製する。次に、この正極合材をアルミニウ
ム箔等の正極集電体の表面に塗工機等により塗布し、乾
燥して固形分のみの正極合材を層状に形成すればよい。
そしてこの後に、必要に応じ、ロールプレス等の圧縮機
により圧縮を行い、活物質密度を高めるものであっても
よい。この形態の正極はシート状であり、作製しようと
する電池に適合する大きさに裁断等して用いればばよ
い。<Structure of Positive Electrode> The structure of the positive electrode of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited except for the above-mentioned positive electrode active material. Good. The above-mentioned positive electrode active material is obtained by producing each of the lithium-transition metal composite oxides serving as the first positive-electrode active material and the second positive-electrode active material as a powder, and forming a powder mixture obtained by sufficiently mixing them. For example, it can be formed by binding the powder mixture with a binder. More specifically, first, a lithium nickel composite oxide serving as a positive electrode active material, a conductive material, and a binder are mixed, and a solvent for dispersing these is added. Prepare the ingredients. Next, this positive electrode mixture may be applied to the surface of a positive electrode current collector such as an aluminum foil by a coating machine or the like, and dried to form a positive electrode mixture containing only solids in a layered form.
Thereafter, if necessary, the active material density may be increased by performing compression using a compressor such as a roll press. The positive electrode in this form is in a sheet shape, and may be cut into a size suitable for a battery to be manufactured and used.
【0049】なお、導電材は、正極の電気伝導性を確保
するためのものであり、カーボンブラック、アセチレン
ブラック、黒鉛等の炭素物質粉状体の1種又は2種以上
を混合したものを用いることができる。結着剤は、活物
質粒子および導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすもの
でポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデ
ン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポ
リエチレン等の熱可塑性樹脂を用いることができる。ま
た、分散させるための溶剤としては、N−メチル−2−
ピロリドン等の有機溶剤を用いることができる。なお、
正極合材中の活物質、導電材、結着剤(固形分のみ)の
混合比は、重量比において、正極活物質100重量部に
対して、導電材2〜20重量部、正極結着剤1〜20重
量部とすればよく、溶剤の添加量は、塗工機等の特性に
応じ適量とすればよい。The conductive material is used to secure the electrical conductivity of the positive electrode, and one or a mixture of two or more powdered carbon materials such as carbon black, acetylene black, and graphite is used. be able to. The binding agent plays a role of binding the active material particles and the conductive material particles, and may be a fluororesin such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, or fluororubber, or a thermoplastic resin such as polypropylene or polyethylene. . Further, as a solvent for dispersing, N-methyl-2-
Organic solvents such as pyrrolidone can be used. In addition,
The mixing ratio of the active material, the conductive material, and the binder (only solid content) in the positive electrode mixture is 2 to 20 parts by weight of the conductive material, 100 parts by weight of the positive electrode active material, and the positive electrode binder in weight ratio. The amount may be 1 to 20 parts by weight, and the amount of the solvent added may be an appropriate amount according to the characteristics of the coating machine or the like.
【0050】〈リチウム二次電池の全体構成〉本発明の
リチウム二次電池は、上記正極を除き、その構成を特に
限定するものではなく、既に公知のリチウム二次電池の
構成に従えばよい。<Overall Configuration of Lithium Secondary Battery> The configuration of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, except for the above-described positive electrode, and may follow the configuration of a known lithium secondary battery.
【0051】上記正極に対向させる負極は、金属リチウ
ム、リチウム合金等を、シート状にして、あるいはシー
ト状にしたものをニッケル、ステンレス等の集電体網に
圧着して形成するものであってもよい。しかしデンドラ
イトの析出等を考慮し、安全性に優れたリチウム二次電
池とするために、リチウムを吸蔵・脱離できる炭素物質
を活物質とする負極を用いることができる。使用できる
炭素物質としては、天然あるいは人造の黒鉛、フェノー
ル樹脂等の有機化合物焼成体、コークス等の粉状体が挙
げられる。この場合は、負極活物質に結着剤を混合し、
適当な溶媒を加えてペースト状にした負極合材を、銅等
の金属箔集電体の表面に塗布乾燥して形成する。なお、
炭素物質を負極活物質とした場合、正極同様、負極結着
剤としてはポリフッ化ビニリデン等の含フッ素樹脂等
を、溶剤としてはN−メチル−2−ピロリドン等の有機
溶剤を用いることができる。The negative electrode opposed to the positive electrode is formed by sheeting metal lithium, a lithium alloy, or the like, or by pressing the sheet into a current collector net made of nickel, stainless steel, or the like. Is also good. However, in consideration of dendrite precipitation and the like, a negative electrode using a carbon material capable of inserting and extracting lithium as an active material can be used in order to obtain a lithium secondary battery having excellent safety. Examples of the carbon substance that can be used include natural or artificial graphite, fired organic compounds such as phenolic resins, and powders such as coke. In this case, a binder is mixed with the negative electrode active material,
A negative electrode mixture formed into a paste by adding an appropriate solvent is applied to the surface of a metal foil current collector made of copper or the like, followed by drying to form the mixture. In addition,
When the carbon material is used as the negative electrode active material, a fluorine-containing resin such as polyvinylidene fluoride or the like can be used as the negative electrode binder, and an organic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone can be used as the solvent, similarly to the positive electrode.
【0052】本発明のリチウム二次電池では、一般のリ
チウム二次電池と同様、正極および負極の他に、正極と
負極の間に挟装されるセパレータ、非水電解液等を構成
要素とする。セパレータは、正極と負極とを分離し電解
液を保持するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン等の薄い微多孔膜を用いることができる。なお、セパ
レータは、ある程度の電池温度が上昇した場合、軟化し
てその細孔が閉塞し、電池反応を停止させるいわゆるシ
ャットダウン効果を充分に発揮するものであることが望
ましい。In the lithium secondary battery of the present invention, similarly to a general lithium secondary battery, in addition to the positive electrode and the negative electrode, a separator sandwiched between the positive electrode and the negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and the like are constituent elements. . The separator separates the positive electrode and the negative electrode and holds the electrolyte, and a thin microporous film of polyethylene, polypropylene, or the like can be used. It is desirable that the separator softens and closes its pores when the battery temperature rises to some extent, so that the separator sufficiently exhibits a so-called shutdown effect of stopping the battery reaction.
【0053】また非水電解液は、有機溶媒に電解質であ
るリチウム塩を溶解させたもので、有機溶媒としては、
非プロトン性有機溶媒、例えばエチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエ
チルカーボネート、エチルメチルカーボネート、γ−ブ
チロラクトン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエ
タン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、塩化メチレ
ン等の1種またはこれらの2種以上の混合溶媒を用いる
ことができる。また、溶解させる電解質としては、Li
I、LiClO4、LiAsF6、LiBF4、LiP
F6、LiN(CF 3SO2)2等のリチウム塩を用いるこ
とができる。The non-aqueous electrolyte contains an electrolyte in an organic solvent.
The lithium salt is dissolved, and as the organic solvent,
Aprotic organic solvents such as ethylene carbonate,
Propylene carbonate, dimethyl carbonate, die
Chill carbonate, ethyl methyl carbonate, γ-butyl
Tyrolactone, acetonitrile, 1,2-dimethoxye
Tan, tetrahydrofuran, dioxolan, methyle chloride
Use one or a mixture of two or more of these
be able to. The electrolyte to be dissolved is Li
I, LiClOFour, LiAsF6, LiBFFour, LiP
F6, LiN (CF ThreeSOTwo)TwoUse lithium salt such as
Can be.
【0054】以上のように構成される本発明のリチウム
二次電池であるが、その形状は円筒型、積層型等、種々
のものとすることができる。いずれの形状を採る場合で
あっても、正極および負極にセパレータを挟装させ電極
体とし、正極集電体および負極集電体から外部に通ずる
正極端子および負極端子までの間を集電用リード等を用
いて接続し、この電極体を非水電解液とともに電池ケー
スに挿設し、電池ケースを密閉して電池を完成すること
ができる。The lithium secondary battery of the present invention configured as described above can have various shapes such as a cylindrical type and a laminated type. Regardless of the shape used, a separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body, and a current collecting lead extends from the positive electrode current collector and the negative electrode current collector to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal that lead to the outside. The electrode body is inserted into the battery case together with the non-aqueous electrolyte, and the battery case is sealed to complete the battery.
【0055】本発明のリチウム二次電池では、過充電時
の安全性を高めることを目的としていることから、電池
の内部圧が所定圧に達したときにその内部圧を開放する
ための安全弁を電池ケースに設けることが望ましい。ま
た、PTC素子、温度ヒューズ等、二次電池の温度度上
昇を検知して所定の温度に達したときに電流を制限する
等の機能を果たす他の手段を併用し、過充電時の安全性
をより充分に確保することもできる。Since the lithium secondary battery of the present invention aims at enhancing safety during overcharge, a safety valve for releasing the internal pressure of the battery when the internal pressure reaches a predetermined pressure is provided. It is desirable to provide it in the battery case. In addition, PTC elements, temperature fuses, and other means that detect a rise in the temperature of the secondary battery and limit the current when the temperature reaches a predetermined temperature, etc., are used in combination, to ensure safety during overcharge. Can be secured more sufficiently.
【0056】〈他の実施形態の許容〉以上、本発明のリ
チウム二次電の実施形態について説明したが、上述した
実施形態は一実施形態にすぎず、本発明のリチウム二次
電池は、上記実施形態を始めとして、当業者の知識に基
づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実施する
ことができる。<Allowance of Other Embodiments> The embodiment of the lithium secondary battery of the present invention has been described above. However, the above-described embodiment is merely an embodiment, and the lithium secondary battery of the present invention has the above-described configuration. The present invention can be implemented in various forms including various modifications and improvements based on the knowledge of those skilled in the art, including the embodiment.
【0057】[0057]
【実施例】以下、上記実施形態に基づいて、所定の第1
正極活物質および第2正極活物質を混合して構成した本
発明のリチウム二次電池を作製した。また、比較のた
め、所定の第1正極活物質または第2正極活物質を単独
で用いたリチウム二次電池をも作製した。これら作製し
たリチウム二次電池に過充電試験を行い、本発明のリチ
ウム二次電池の高い安全性を確認した。以下に、これら
について、詳しく説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, based on the above embodiment, a predetermined first
A lithium secondary battery of the present invention constituted by mixing a positive electrode active material and a second positive electrode active material was produced. For comparison, a lithium secondary battery using a predetermined first positive electrode active material or a predetermined second positive electrode active material alone was also manufactured. An overcharge test was performed on the manufactured lithium secondary batteries, and high safety of the lithium secondary batteries of the present invention was confirmed. Hereinafter, these will be described in detail.
【0058】〈作製したリチウム二次電池〉作製したリ
チウム二次電池の構造を図4を用いて説明する。作製し
たリチウム二次電池は電極を捲回したロール状の電極体
を、円筒型の電池ケースに挿設したリチウム二次電池で
ある。図4はその断面を示している。<Prepared Lithium Secondary Battery> The structure of the prepared lithium secondary battery will be described with reference to FIG. The manufactured lithium secondary battery is a lithium secondary battery in which a roll-shaped electrode body in which electrodes are wound is inserted into a cylindrical battery case. FIG. 4 shows the cross section.
【0059】本リチウム二次電池1は、電極体10と、
電極体10を非水電解液とともに密封する電池ケース2
0と、電池容器20に付設され電極体10に導通する正
極端子30および負極端子40とから構成されている。
電極体10は、シート状の正極11とシート状の負極1
2とをセパレータ13を挟装し捲回芯14を中心に捲回
したロール状のものとなっている。The lithium secondary battery 1 includes an electrode body 10 and
Battery case 2 for sealing electrode body 10 together with non-aqueous electrolyte
0, a positive electrode terminal 30 and a negative electrode terminal 40 attached to the battery case 20 and electrically connected to the electrode body 10.
The electrode body 10 includes a sheet-shaped positive electrode 11 and a sheet-shaped negative electrode 1.
2 is a roll having a separator 13 sandwiched therebetween and wound around a winding core 14.
【0060】正極11は、まず、正極活物質(詳細は後
述)90重量部に対して、導電材としてグラファイトを
5重量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを5重量
部混合し、溶剤として適量のN−メチル−2−ピロリド
ンを添加し、これらを充分に混練してペースト状の正極
合材を調製し、次いで、この正極合材を厚さ15μmの
アルミニウム箔集電体の両面に塗布し、乾燥し、正極合
材密度を高めるべくプレスして作製したものである。正
極11は、その厚さを75μmとし、その大きさを、1
24mm×3100mmとした。The positive electrode 11 is prepared by mixing 5 parts by weight of graphite as a conductive material and 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder with 90 parts by weight of a positive electrode active material (details will be described later). Of N-methyl-2-pyrrolidone, and kneading them sufficiently to prepare a paste-like positive electrode mixture, and then applying this positive electrode mixture to both sides of a 15 μm-thick aluminum foil current collector. , Dried, and pressed to increase the density of the positive electrode mixture. The positive electrode 11 has a thickness of 75 μm and a size of 1 μm.
It was 24 mm x 3100 mm.
【0061】負極12は、負極活物質に球状人造黒鉛を
採用し、まず、この黒鉛の95重量部に対して、結着剤
としてポリフッ化ビニリデンを5重量部混合し、溶剤と
して適量のN−メチル−2−ピロリドンを添加し、これ
らを充分に混練してペースト状の負極合材を調製し、次
いで、この負極合材を厚さ10μmの銅箔集電体の両面
に塗布し、乾燥し、負極合材密度を高めるべくプレスし
て作製したものである。負極12は、その厚さを83μ
mとし、その大きさを、130mm×3200mmとし
た。The negative electrode 12 employs spherical artificial graphite as the negative electrode active material. First, 95 parts by weight of this graphite is mixed with 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of N- Methyl-2-pyrrolidone was added, and these were sufficiently kneaded to prepare a paste-like negative electrode mixture. Then, the negative electrode mixture was applied to both surfaces of a 10 μm-thick copper foil current collector, and dried. And pressed to increase the density of the negative electrode mixture. The negative electrode 12 has a thickness of 83 μm.
m, and its size was 130 mm × 3200 mm.
【0062】セパレータ13は、多孔質ポリプロピレン
製シートからなり、その厚さを25μmとし、その大き
さを、136mm×3400mmとし、それを2枚用い
た。捲回芯14は、正極端子側に位置するアルミニウム
合金製のアルミ捲回芯部14aと、アルミ捲回芯部14
aに同軸的に螺合連結され負極端子側に位置する樹脂製
の樹脂捲回芯部14bとからなる。The separator 13 was made of a porous polypropylene sheet, had a thickness of 25 μm, a size of 136 mm × 3400 mm, and used two sheets thereof. The winding core 14 includes an aluminum winding core 14 a made of an aluminum alloy located on the positive electrode terminal side, and an aluminum winding core 14.
and a resin-wound core portion 14b made of resin and coaxially screw-connected to a.
【0063】この捲回芯14に上記正極11および負極
12をその間にセパレータ13を挟装して捲回して作製
された電極体10は、捲回時に正極11と負極12とに
それぞれ正極リード11aおよび負極リード12aが付
設され、それらのリード11a、12aは、電極体10
のそれぞれの捲回端部から延出している。The electrode body 10 produced by winding the positive electrode 11 and the negative electrode 12 on the wound core 14 with the separator 13 interposed therebetween has a positive electrode lead 11a on the positive electrode 11 and the negative electrode 12 at the time of winding. And a negative electrode lead 12a, and the leads 11a, 12a
From each wound end.
【0064】電池ケース20は、アルミニウム合金製の
円筒状の外装缶21と、外装缶21の両開口端にそれぞ
れ接合されるアルミニウム合金製の円盤状の正極側蓋板
22および負極側蓋板23とからなる。外装缶21の板
厚は1.5mmであり、その外径は33mm、長さは1
70mmとした。正極側蓋板22、負極側蓋板23は、
板厚が1.5mmであり、外装缶21の内径に略等しい
外径の円盤形状を成している。なお、外装缶21と正極
側蓋板22、負極側蓋板23との接合は、図のAの箇所
を全周レーザー溶接することによって行われている。The battery case 20 includes a cylindrical outer can 21 made of an aluminum alloy, and a disc-shaped positive electrode side cover plate 22 and a negative electrode side cover plate 23 made of an aluminum alloy which are respectively joined to both open ends of the outer case 21. Consists of The outer can 21 has a thickness of 1.5 mm, an outer diameter of 33 mm, and a length of 1 mm.
70 mm. The positive electrode side cover plate 22 and the negative electrode side cover plate 23
The plate thickness is 1.5 mm, and it has a disk shape with an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the outer can 21. The outer can 21 and the positive-side lid plate 22 and the negative-side lid plate 23 are joined together by laser welding at a point A in the figure.
【0065】正極側蓋板22および負極側蓋板23には
それぞれ電池ケース20の内部圧力が所定圧を超える場
合に開弁する安全弁24が付設されており(正極側は図
示していない)、また、負極側蓋板23には、さらに電
解液注入口25が設けられ、電解液注入口25を封口す
る注入孔栓26が螺合して取付けられている。なお、安
全弁は、電池内圧が15MPaとなった時点で開放する
ように設計されている。Each of the positive cover plate 22 and the negative cover plate 23 is provided with a safety valve 24 that opens when the internal pressure of the battery case 20 exceeds a predetermined pressure (the positive electrode is not shown). Further, the negative electrode side cover plate 23 is further provided with an electrolyte injection port 25, and an injection hole plug 26 for sealing the electrolyte injection port 25 is screwed and attached. The safety valve is designed to open when the internal pressure of the battery becomes 15 MPa.
【0066】正極端子30は、アルミニウム合金製で、
集電部30aと、ボルト状の外部端子部30bとからな
り、集電部30aは、捲回芯14のアルミ捲回芯部14
aに螺合連結され、また、外部端子部30bは、先端を
電池外部に突出する状態で電池ケース20の正極側蓋板
22に設けられた正極端子取付穴22aに、ガスケット
31を介し、ワッシャ32、ナット33によって付設さ
れており、電池ケース20とは絶縁が保たれている。集
電部30aには電極体10より延出する帯状の正極リー
ド11aがその周囲に接合され、正極端子30と正極1
1との電気的導通が確保されている。The positive electrode terminal 30 is made of an aluminum alloy.
The current collecting unit 30a includes a current collecting unit 30a and a bolt-shaped external terminal unit 30b.
The external terminal 30b is screwed to the positive terminal mounting hole 22a formed in the positive cover plate 22 of the battery case 20 with its tip protruding outside the battery. 32 and a nut 33, which are insulated from the battery case 20. A strip-shaped positive electrode lead 11a extending from the electrode body 10 is joined to the periphery of the current collector 30a, and the positive electrode terminal 30 and the positive electrode 1 are connected to each other.
1 and electrical continuity are secured.
【0067】負極端子40は、銅合金製で、集電部40
aと、ボルト状の外部端子部40bとからなり、集電部
40aは、捲回芯14の樹脂捲回芯部14bに螺合連結
され、また、外部端子部40bは、先端を電池外部に突
出する状態で電池ケース20の負極側蓋板23に設けら
れた負極端子取付穴23aに、ガスケット41を介し、
ワッシャ42、ナット43によって付設されており、電
池ケース20とは絶縁が保たれている。集電部40aに
は電極体10より延出する帯状の負極リード12aがそ
の周囲に接合され、負極端子40と負極12との電気的
導通が確保されている。The negative electrode terminal 40 is made of a copper alloy.
a, and a bolt-shaped external terminal portion 40b. The current collecting portion 40a is screwed and connected to the resin wound core portion 14b of the wound core 14, and the external terminal portion 40b has a tip outside the battery. In a protruding state, a gasket 41 is inserted through a gasket 41 into a negative electrode terminal mounting hole 23 a provided in the negative electrode side lid plate 23 of the battery case 20.
The battery case 20 is provided with a washer 42 and a nut 43 to keep the battery case 20 insulated. A strip-shaped negative electrode lead 12a extending from the electrode body 10 is joined to the periphery of the current collector 40a to ensure electrical conduction between the negative electrode terminal 40 and the negative electrode 12.
【0068】注液するする非水電解液は、エチレンカー
ボネーとジエチルカーボネートとを体積比で3:7に混
合した混合有機溶媒に、LiPF6を1Mの濃度で溶解
したものを用いた。非水電解液の注液量は、70ccと
した。As the non-aqueous electrolyte to be injected, a solution prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 M in a mixed organic solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7 was used. The injection amount of the non-aqueous electrolyte was 70 cc.
【0069】上記リチウム二次電池は、正極活物質の構
成のみ異なる8種のものを作製した。正極活物質を構成
する第1正極活物質には、組成式LiNiO2で表され
る正規組成のリチウムニッケル複合酸化物を、第2正極
活物質には、組成式Li1.05Ni0.95O2で表されるN
i欠損型のリチウムニッケル複合酸化物をそれぞれ使用
した。各々のリチウム二次電池の正極活物質は、第1正
極活物質と第2正極活物質との構成比が異なる。作製し
たリチウム二次電池を#1〜#8と番号付けし、それぞ
れのリチウム二次電池における第1正極活物質と第2正
極活物質との構成比を下記表1に示す。As the lithium secondary batteries, eight kinds of lithium secondary batteries differing only in the constitution of the positive electrode active material were produced. The first positive electrode active material constituting the positive electrode active material is a lithium nickel composite oxide having a regular composition represented by a composition formula LiNiO 2 , and the second positive electrode active material is represented by a composition formula Li 1.05 Ni 0.95 O 2 . N
An i-deficient lithium nickel composite oxide was used. The positive electrode active materials of the respective lithium secondary batteries have different composition ratios between the first positive electrode active material and the second positive electrode active material. The manufactured lithium secondary batteries are numbered # 1 to # 8, and the composition ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material in each lithium secondary battery is shown in Table 1 below.
【0070】[0070]
【表1】 [Table 1]
【0071】〈過充電試験〉上記#1〜#8のリチウム
二次電池に対して、コンディショニングを兼ねた基準容
量測定のためのサイクル充放電を行った。このサイクル
充放電は25℃の環境温度下で行うものとした。1回目
のサイクルは、電流密度0.2mA/cm2の定電流で
電池電圧4.1Vまで充電を行い、さらにその電池電圧
で定電圧充電を行い(充電合計時間6時間)、次いで、
電流密度0.2mA/cm2の定電流で電池電圧3.0
Vまで放電を行うものとした。さらに、2回目のサイク
ルから5回目のサイクルまでは、電流密度1mA/cm
2の定電流で電池電圧4.1Vまで充電を行い、さらに
その電池電圧で定電圧充電を行い(充電合計時間2時
間)、次いで、電流密度1mA/cm2の定電流で電池
電圧3.0Vまで放電を行うサイクルを繰り返した。そ
して、5回目のサイクルの放電容量をもって、この容量
をそれぞれのリチウム二次電池の基準容量とした。この
サイクル充放電の結果、それぞれの電池の基準容量は、
略同等の値を示した。また、いずれのリチウム二次電池
も2サイクル目と5サイクル目との間の放電容量差が殆
ど見られなかったことから、これらのリチウム二次電池
の通常使用電圧範囲は3.0〜4.1Vとすることが妥
当であることを確認した。<Overcharge Test> The lithium secondary batteries # 1 to # 8 were subjected to cycle charge / discharge for measuring reference capacity, which also served as conditioning. This cycle charge / discharge was performed at an environmental temperature of 25 ° C. In the first cycle, the battery was charged to a battery voltage of 4.1 V at a constant current of a current density of 0.2 mA / cm 2 , and was further charged at a constant voltage at the battery voltage (total charging time of 6 hours).
Battery voltage of 3.0 at a constant current of 0.2 mA / cm 2
Discharge was performed up to V. Further, the current density was 1 mA / cm from the second cycle to the fifth cycle.
The battery was charged at a constant current of 2 to a battery voltage of 4.1 V, and the battery voltage was charged at a constant voltage (total charging time: 2 hours). Then, the battery voltage was 3.0 V at a constant current of 1 mA / cm 2. The cycle of discharging until was repeated. Then, the discharge capacity in the fifth cycle was used as the reference capacity of each lithium secondary battery. As a result of this cycle charging and discharging, the reference capacity of each battery is:
Approximately equivalent values were shown. In addition, in any of the lithium secondary batteries, there was almost no difference in discharge capacity between the second cycle and the fifth cycle. Therefore, the normal operating voltage range of these lithium secondary batteries was 3.0 to 4.0. It was confirmed that 1 V was appropriate.
【0072】次に、それぞれのリチウム二次電池に対し
て、過充電試験を行った。過充電試験の条件は、以下の
ものとした。まず、各電池の基準容量を1時間で放電す
る際の電流値(1時間率放電における電流値)を1Cと
した場合のこの1Cに相当する電流で電池電圧4.1V
まで定電流充電し、さらにその電池電圧で定電圧充電し
た(充電総時間3時間)。次いで、電池ケース表面に電
池温度測定用の熱電対を取り付け、さらに10Cに相当
する電流で上限電圧22Vとなるまでの充電を行うもの
とした。Next, each lithium secondary battery was subjected to an overcharge test. The conditions of the overcharge test were as follows. First, assuming that the current value (current value in one hour rate discharge) when discharging the reference capacity of each battery in one hour is 1 C, the battery voltage is 4.1 V at a current corresponding to 1 C.
The battery was charged at a constant current until the battery voltage reached, and the battery was charged at a constant voltage (total charging time: 3 hours). Next, a thermocouple for measuring the battery temperature was attached to the surface of the battery case, and charging was performed with a current corresponding to 10 C until the upper limit voltage reached 22 V.
【0073】この過充電試験にける電池の安全性の評価
は、過充電過程での安全弁の開放情況、電解液の酸化反
応の有無、電池ケースの変形の度合について、それぞれ
目視観察によって行い、それらの結果から総合評価を下
した。この評価結果を、下記表2示す。The safety of the battery in this overcharge test was evaluated by visual observation of the opening state of the safety valve during the overcharge process, the presence or absence of the oxidation reaction of the electrolyte, and the degree of deformation of the battery case. The overall evaluation was made based on the results. The evaluation results are shown in Table 2 below.
【0074】[0074]
【表2】 [Table 2]
【0075】上記表2から明らかなように、いずれのリ
チウム二次電池も安全弁は開放している。第1正極活物
質または第2正極活物質を単独で用いた#1および#8
のリチウム二次電池は、電池ケースに著しい変形が見ら
れ、安全性に問題があることが判る。これに対し、第1
正極活物質と第2正極活物質を混合して用いた#2〜#
7のリチウム二次電池は、正極活物質の構成比に偏りの
ある#2および#7のリチウム二次電池に若干の変形が
見られるものの、それら以外の#3〜#6のリチウム二
次電池には電池ケースの変形は見られなかった。さら
に、#3および#4のリチウム二次電池は、電解液の酸
化反応も生じず、極めて過充電安全性の高いリチウム二
次電池であることが判る。As is clear from Table 2, the safety valves are open in all lithium secondary batteries. # 1 and # 8 using the first positive electrode active material or the second positive electrode active material alone
In the lithium secondary battery, the battery case was significantly deformed, and it was found that there was a problem in safety. In contrast, the first
# 2 to # using a mixture of the positive electrode active material and the second positive electrode active material
The lithium secondary battery of No. 7 is slightly different from the lithium secondary batteries of # 2 and # 7 having a bias in the composition ratio of the positive electrode active material, but other lithium secondary batteries of # 3 to # 6 No deformation of the battery case was observed. Furthermore, it can be seen that the lithium secondary batteries of # 3 and # 4 do not cause an oxidation reaction of the electrolyte, and are extremely safe for overcharge.
【0076】次に、第1正極活物質のみを用いた#8の
リチウム二次電池および電解液の酸化反応すら認められ
なかった#3、#4のリチウム二次電池の過充電率と電
池電圧との関係を、図5に、また、過充電率と電池温度
との関係を、図6に、それぞれ示す。Next, the overcharge rate and battery voltage of the lithium secondary battery of # 8 using only the first positive electrode active material and the lithium secondary batteries of # 3 and # 4 in which even the oxidation reaction of the electrolytic solution was not observed. 5 and FIG. 6 shows the relationship between the overcharge rate and the battery temperature.
【0077】図5および図6から明らかなように、#8
のリチウム二次電池は、過充電反応の開始が遅く、一気
に連鎖的な反応による温度上昇に至っており、このため
に電池ケースの著しい変形をを生じている。これに対
し、#3および#4のリチウム二次電池は、過充電初期
の段階から緩やかな過充電反応が開始し、上述したリチ
ウム二次電池の自己抑制作用によって、連鎖反応による
温度上昇に至る前に沈静化していることが判る。したが
って、電解液の酸化反応をも生じない極めて安全性の高
いリチウム二次電池であることが判る。As apparent from FIGS. 5 and 6, # 8
In the lithium secondary battery described above, the overcharge reaction is started slowly, resulting in a sudden rise in temperature due to a chain reaction, which causes a significant deformation of the battery case. On the other hand, in the lithium secondary batteries of # 3 and # 4, a gradual overcharge reaction starts from the initial stage of overcharge, and the self-suppressing action of the lithium secondary battery leads to a temperature rise due to a chain reaction. You can see that it has calmed down before. Therefore, it is understood that the lithium secondary battery is extremely safe and does not cause an oxidation reaction of the electrolyte.
【0078】〈正極活物質を変更して行った試験〉次
に、上記リチウムニッケル複合酸化物とは異なる組成を
もつリチウムニッケル複合酸化物を用いて、同様の試験
を行った。正極活物質となるリチウム複合酸化物は、N
iサイトをCoおよびAlで部分置換したリチウムニッ
ケル複合酸化物である。この正極活物質を用いて、2つ
のシリーズのリチウム二次電池を作製し、試験を行っ
た。<Test Performed by Changing Positive Electrode Active Material> Next, a similar test was performed using a lithium nickel composite oxide having a composition different from that of the above lithium nickel composite oxide. The lithium composite oxide serving as the positive electrode active material is N
This is a lithium nickel composite oxide in which the i-site is partially substituted with Co and Al. Using this positive electrode active material, two series of lithium secondary batteries were manufactured and tested.
【0079】第1シリーズのリチウム二次電池は、正極
活物質の構成のみ異なる8種のものを作製した。正極活
物質を構成する第1正極活物質には、組成式LiNi
0.81Co0.16Al0.03O2で表されるNi欠損のないリ
チウムニッケル複合酸化物を、第2正極活物質には、組
成式Li1.02Ni0.79Co0.16Al0.03O2で表される
Ni欠損型のリチウムニッケル複合酸化物をそれぞれ使
用した。なお、作製したリチウム二次電池の正極活物質
を除く構成は、上記リチウム二次電池と同様のため、こ
こでの説明は省略する。各々のリチウム二次電池の正極
活物質は、第1正極活物質と第2正極活物質との構成比
が異なる。作製したリチウム二次電池を#9〜#16と
番号付けし、それぞれのリチウム二次電池における第1
正極活物質と第2正極活物質との構成比を下記表3に示
す。As the first series of lithium secondary batteries, eight kinds of lithium secondary batteries differing only in the constitution of the positive electrode active material were produced. The first positive electrode active material constituting the positive electrode active material includes a composition formula LiNi
A lithium-nickel composite oxide having no Ni deficiency represented by 0.81 Co 0.16 Al 0.03 O 2 is used as the second positive electrode active material, and a Ni deficiency type oxide represented by a composition formula Li 1.02 Ni 0.79 Co 0.16 Al 0.03 O 2 is used. A lithium nickel composite oxide was used. Note that the structure of the manufactured lithium secondary battery except for the positive electrode active material is the same as that of the above-described lithium secondary battery, and thus description thereof is omitted. The positive electrode active materials of the respective lithium secondary batteries have different composition ratios between the first positive electrode active material and the second positive electrode active material. The manufactured lithium secondary batteries are numbered # 9 to # 16, and the first in each lithium secondary battery is
The composition ratio between the positive electrode active material and the second positive electrode active material is shown in Table 3 below.
【0080】[0080]
【表3】 [Table 3]
【0081】上記#9〜#16のリチウム二次電池を、
上記過充電試験と同条件の過充電試験に供し、それらの
リチウム二次電池の安全性を評価した。この過充電試験
における電池の安全性の評価は、過充電過程での安全弁
の開放情況、電解液の酸化反応の有無、電池ケースの変
形の度合について、それぞれ目視観察によって行い、そ
れらの結果から総合評価を下した。この評価結果を、下
記表4示す。The lithium secondary batteries # 9 to # 16 were
The lithium secondary batteries were subjected to an overcharge test under the same conditions as the above overcharge test to evaluate the safety of the lithium secondary batteries. In this overcharge test, the safety of the battery was evaluated by visual observation of the state of opening of the safety valve during the overcharge process, the presence or absence of the oxidation reaction of the electrolyte, and the degree of deformation of the battery case. I gave an evaluation. The evaluation results are shown in Table 4 below.
【0082】[0082]
【表4】 [Table 4]
【0083】上記表4から明らかなように、いずれのリ
チウム二次電池も安全弁は開放している。第1正極活物
質または第2正極活物質を単独で用いた#9および#1
6のリチウム二次電池は、電池ケースに著しい変形が見
られ、安全性に問題があることが判る。これに対し、第
1正極活物質と第2正極活物質を混合して用いた#10
〜#15のリチウム二次電池は、正極活物質の構成比に
偏りのある#10および#15のリチウム二次電池に若
干の変形が見られるものの、それら以外の#11〜#1
4のリチウム二次電池には電池ケースの変形は見られな
かった。さらに、#12および#13のリチウム二次電
池は、電解液の酸化反応も生じず、極めて過充電安全性
の高いリチウム二次電池であることが判る。As is clear from Table 4, the safety valves of all lithium secondary batteries are open. # 9 and # 1 using the first positive electrode active material or the second positive electrode active material alone
In the lithium secondary battery of No. 6, remarkable deformation was observed in the battery case, and it was found that there was a problem in safety. On the other hand, the first positive electrode active material and the second positive electrode active material were
In the lithium secondary batteries # 11 to # 15, although the composition ratios of the positive electrode active materials are biased, the lithium secondary batteries # 10 and # 15 are slightly deformed, but the other lithium batteries are # 11 to # 1.
No deformation of the battery case was observed in the lithium secondary battery of No. 4. Furthermore, it can be seen that the lithium secondary batteries # 12 and # 13 do not cause an oxidation reaction of the electrolytic solution, and are extremely safe for overcharge.
【0084】第2シリーズのリチウム二次電池は、正極
活物質の構成のみ異なる8種のものを作製した。正極活
物質を構成する第1正極活物質には、組成式LiNi
0.8Co0.15Al0.05O2で表されるNi欠損のないリチ
ウムニッケル複合酸化物を、第2正極活物質には、組成
式Li1.02Ni0.79Co0.16Al0.03O2で表されるN
i欠損型のリチウムニッケル複合酸化物をそれぞれ使用
した。なお、作製したリチウム二次電池の正極活物質を
除く構成は、上記リチウム二次電池と同様のため、ここ
での説明は省略する。各々のリチウム二次電池の正極活
物質は、第1正極活物質と第2正極活物質との構成比が
異なる。作製したリチウム二次電池を#17〜#24と
番号付けし、それぞれのリチウム二次電池における第1
正極活物質と第2正極活物質との構成比を下記表5に示
す。As the lithium secondary batteries of the second series, eight kinds of lithium secondary batteries differing only in the constitution of the positive electrode active material were produced. The first positive electrode active material constituting the positive electrode active material includes a composition formula LiNi
A lithium-nickel composite oxide having no Ni deficiency represented by 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 is used as the second positive electrode active material, and N 2 represented by the composition formula Li 1.02 Ni 0.79 Co 0.16 Al 0.03 O 2 is used.
An i-deficient lithium nickel composite oxide was used. Note that the structure of the manufactured lithium secondary battery except for the positive electrode active material is the same as that of the above-described lithium secondary battery, and thus description thereof is omitted. The positive electrode active materials of the respective lithium secondary batteries have different composition ratios between the first positive electrode active material and the second positive electrode active material. The fabricated lithium secondary batteries are numbered # 17 to # 24, and the first in each lithium secondary battery is
Table 5 below shows the composition ratio between the positive electrode active material and the second positive electrode active material.
【0085】[0085]
【表5】 [Table 5]
【0086】上記#17〜#24のリチウム二次電池
を、上記過充電試験と同条件の過充電試験に供し、それ
らのリチウム二次電池の安全性を評価した。この過充電
試験における電池の安全性の評価は、過充電過程での安
全弁の開放情況、電解液の酸化反応の有無、電池ケース
の変形の度合について、それぞれ目視観察によって行
い、それらの結果から総合評価を下した。この評価結果
を、下記表6示す。The lithium secondary batteries # 17 to # 24 were subjected to an overcharge test under the same conditions as the above-described overcharge test, and the safety of the lithium secondary batteries was evaluated. In this overcharge test, the safety of the battery was evaluated by visual observation of the state of opening of the safety valve during the overcharge process, the presence or absence of the oxidation reaction of the electrolyte, and the degree of deformation of the battery case. I gave an evaluation. The evaluation results are shown in Table 6 below.
【0087】[0087]
【表6】 [Table 6]
【0088】上記表6から明らかなように、いずれのリ
チウム二次電池も安全弁は開放している。第1正極活物
質または第2正極活物質を単独で用いた#17および#
24のリチウム二次電池は、電池ケースに著しい変形が
見られ、安全性に問題があることが判る。これに対し、
第1正極活物質と第2正極活物質を混合して用いた#1
8〜#23のリチウム二次電池は、正極活物質の構成比
に偏りのある#18および#23のリチウム二次電池に
若干の変形が見られるものの、それら以外の#19〜#
22のリチウム二次電池には電池ケースの変形は見られ
なかった。さらに、#19〜#21のリチウム二次電池
は、電解液の酸化反応も生じず、極めて過充電安全性の
高いリチウム二次電池であることが判る。As is clear from Table 6, the safety valves of all the lithium secondary batteries are open. # 17 and # using only the first positive electrode active material or the second positive electrode active material
In the lithium secondary battery of No. 24, a remarkable deformation was observed in the battery case, and it was found that there was a problem in safety. In contrast,
# 1 using a mixture of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material
In the lithium secondary batteries of Nos. 8 to # 23, although the composition ratios of the positive electrode active materials are biased, the lithium secondary batteries of Nos. # 18 and # 23 are slightly deformed, but other lithium batteries are # 19 to # 23.
No deformation of the battery case was observed in the lithium secondary battery No. 22. Further, it can be seen that the lithium secondary batteries # 19 to # 21 do not cause an oxidation reaction of the electrolytic solution, and are extremely highly overcharged.
【0089】〈評価のまとめ〉以上の結果を総合すれ
ば、基本組成をLiMO2とするリチウム遷移金属複合
酸化物を正極活物質として用いたリチウム二次電池にお
いて、その正極活物質を上述した第1正極活物質と第2
正極活物質とを混合して構成することにより、過充電反
応が時期的に分散して生じ、電池ケースの著しい変形を
伴うような急激な連鎖反応による温度上昇を回避できる
ことが確認できる。また、第1正極活物質と第2正極活
物質の構成比を適切なものとすることにより、過充電状
態のリチウム二次電池を連鎖反応による温度上昇に至る
前に沈静化させることができ、極めて過充電安全性に優
れたリチウム二次電池となることが確認できる。<Summary of Evaluation> Summarizing the above results, in a lithium secondary battery using a lithium transition metal composite oxide having a basic composition of LiMO 2 as a positive electrode active material, the positive electrode 1 positive electrode active material and 2nd
It can be confirmed that, by mixing the positive electrode active material and the positive electrode active material, the overcharge reaction occurs in a time-dispersed manner, and it is possible to avoid a temperature rise due to a rapid chain reaction accompanied by a significant deformation of the battery case. Further, by making the composition ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material appropriate, the overcharged lithium secondary battery can be calmed before the temperature rise due to the chain reaction, It can be confirmed that the lithium secondary battery has extremely excellent overcharge safety.
【0090】[0090]
【発明の効果】本発明は、基本組成をLiMO2とする
リチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として用いた
リチウム二次電池を、その正極活物質が、組成式Li
1-xM1+xO2で表される上記第1正極活物質と、組成式
Li1+y1M'y2M1-yO2で表される上記第2正極活物質
を含んで構成するものである。このような構成をもつ本
発明のリチウム二次電池は、第1正極活物質と第2正極
活物質の過充電反応開始の電池電圧が異なるため、過充
電反応が時期的に分散され、急激な連鎖反応による温度
上昇を回避あるいは連鎖反応による温度上昇に至る前に
過充電状態の沈静化できるという、過充電安全性に優れ
たリチウム二次電池となる。According to the present invention, there is provided a lithium secondary battery using a lithium transition metal composite oxide having a basic composition of LiMO 2 as a positive electrode active material.
The first positive electrode active material represented by 1-x M 1 + x O 2 and the second positive electrode active material represented by the composition formula Li 1 + y1 M ′ y2 M 1-y O 2 Is what you do. In the lithium secondary battery of the present invention having such a configuration, since the battery voltages at the start of the overcharge reaction of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material are different, the overcharge reaction is temporally dispersed, and A lithium secondary battery excellent in overcharge safety, in which an overcharge state can be calmed before avoiding a temperature rise due to a chain reaction or before reaching a temperature rise due to a chain reaction.
【図1】 正規組成である組成式LiNiO2で表され
るリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用いたリ
チウム二次電池を一定の電流で充電し続けて過充電状態
とした際における過充電率と電池電圧および電池温度と
の関係を、模式的に示す。FIG. 1 shows an overcharge when a lithium secondary battery using a lithium nickel composite oxide represented by a composition formula LiNiO 2 , which is a normal composition, as a positive electrode active material is continuously charged at a constant current to be in an overcharged state. The relationship between the rate, the battery voltage, and the battery temperature is schematically shown.
【図2】 Niが欠損した組成式Li1+yNi1-yO2で
表されるリチウムニッケル複合酸化物を正極活物質に用
いたリチウム二次電池を一定の電流で充電し続けて過充
電状態とした際における過充電率と電池電圧との関係
を、正規組成のものの場合と併せ、模式的に示す。FIG. 2 shows that a lithium secondary battery using a lithium-nickel composite oxide represented by a composition formula of Li 1 + y Ni 1-y O 2 deficient in Ni as a positive electrode active material is continuously charged at a constant current and excessively charged. The relationship between the overcharge rate and the battery voltage when in the charged state is schematically shown together with the case of the normal composition.
【図3】 正規組成のリチウムニッケル複合酸化物と上
記Ni欠損型のリチウムニッケル複合酸化物とを1:1
の重量比で混合した混合物を正極活物質として用いたリ
チウム二次電池を一定の電流で充電し続けて過充電状態
とした際における過充電率と電池電圧との関係を、模式
的に示す。FIG. 3 shows a 1: 1 mixture of a lithium-nickel composite oxide having a regular composition and the above-described Ni-deficient lithium-nickel composite oxide.
4 schematically shows a relationship between an overcharge rate and a battery voltage when a lithium secondary battery using a mixture mixed at a weight ratio of 1 as a positive electrode active material is continuously charged with a constant current to be in an overcharged state.
【図4】 過充電試験に供するために作製したリチウム
二次電池の構造を示す。FIG. 4 shows a structure of a lithium secondary battery manufactured for use in an overcharge test.
【図5】 実施例において、#8のリチウム二次電池お
よび#3、#4のリチウム二次電池の過充電率と電池電
圧との関係を示す。FIG. 5 shows the relationship between the overcharge rate and the battery voltage of the lithium secondary batteries of # 8 and # 3 and # 4 in Examples.
【図6】 実施例において、#8のリチウム二次電池お
よび#3、#4のリチウム二次電池の過充電率と電池温
度との関係を示す。FIG. 6 shows the relationship between the overcharge rate and the battery temperature of the lithium secondary battery of # 8 and the lithium secondary batteries of # 3 and # 4 in Examples.
1:円筒型リチウム二次電池 10:電極体 20:電池ケース 21:外装缶 22:正極側蓋板 23:負極側蓋板 30:正極端子 40:負極端子 1: Cylindrical lithium secondary battery 10: Electrode body 20: Battery case 21: Outer can 22: Positive side cover plate 23: Negative side cover plate 30: Positive terminal 40: Negative terminal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三輪 和利 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の1 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 岡山 忍 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ12 AK03 AL06 AL07 AL08 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ17 HJ01 HJ02 5H050 AA15 BA16 BA17 CA07 CA08 CA09 CB07 CB08 CB09 CB12 FA05 FA19 HA01 HA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kazutoshi Miwa 41-cho, Yokomichi, Nagakute-cho, Aichi-gun, Aichi Prefecture Inside Toyota Central Research Laboratory, Inc. (72) Inventor Shinobu Okayama 1 Toyota-cho, Toyota-shi, Aichi Prefecture Address Toyota Motor Corporation F term (reference) 5H029 AJ12 AK03 AL06 AL07 AL08 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ17 HJ01 HJ02 5H050 AA15 BA16 BA17 CA07 CA08 CA09 CB07 CB08 CB09 CB12 FA05 FA19 HA01 HA02
Claims (3)
o、Mnから選ばれる少なくとも1種)とする規則配列
層状岩塩構造リチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質
とするリチウム二次電池であって、 前記正極活物質は、 正規組成または前記Mを過剰に含有した組成式Li1-x
M1+xO2(0≦x≦0.1)で表される第1正極活物質
と、 前記Mが欠損した組成式Li1+y1M'y2M1-yO2(M'は
Mg、Cu、Znから選ばれる少なくとも1種;y1+
y2=y;0≦y1≦0.1;0≦y2≦0.1;0<y
≦0.1)で表される第2正極活物質と、 を含んでなることを特徴とするリチウム二次電池。The basic composition is LiMO 2 (M is Ni, C
o, Mn), wherein the positive electrode active material is an ordered layered rock salt structure lithium transition metal composite oxide having at least one selected from the group consisting of o and Mn. Composition formula Li 1-x contained in
A first positive electrode active material represented by M 1 + x O 2 (0 ≦ x ≦ 0.1); and a composition formula Li 1 + y1 M ′ y2 M1 -y O 2 (M ′ At least one selected from Mg, Cu and Zn; y1 +
0 <y1 <0.1; 0 <y2 <0.1; 0 <y
≦ 0.1), and a second positive electrode active material represented by the formula:
2とする規則配列層状岩塩構造リチウムニッケル複合酸
化物である請求項1に記載のリチウム二次電池。2. The cathode active material has a basic composition of LiNiO.
2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the lithium secondary battery is a layered rock-salt structure lithium nickel composite oxide designated as 2.
活物質と前記第2正極活物質との構成比は、両者の合計
を100wt%とした場合において、第1正極活物質が
10wt%を超え60wt%未満である請求項2に記載
のリチウム二次電池。3. The composition ratio of the first positive electrode active material and the second positive electrode active material in the positive electrode active material is 10 wt% when the total of both is 100 wt%. 3. The lithium secondary battery according to claim 2, wherein the content is more than 60 wt%.
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