JP2000182663A - 非水電解液及びリチウム二次電池 - Google Patents
非水電解液及びリチウム二次電池Info
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Abstract
解液、及びこれを用いたリチウム二次電池を提供する。 【解決手段】 ベンゼン環にアルキル置換基を有してい
てもよいベンジルアルキルカーボネート、及びアルキル
置換基を有していてもよいフェニル基を有する5員環以
上のラクトンの少くとも一方を含有する有機溶媒に、電
解質を溶解したものを電解液とする。
Description
を溶解してなる非水電解液、及びこれを用いたリチウム
二次電池に関するものである。
い、高いエネルギー密度を有するリチウム二次電池が注
目されており、その一部は既に実用化されている。リチ
ウム二次電池の電解液としては、カーボネートやラクト
ン等の有機溶媒に無機又は有機リチウム塩を溶解した非
水電解液が用いられている。
二次電池は電圧が高く、またリチウムは極めて活性なの
で、充放電過程において電解液が分解するという問題が
ある。電解液の分解は充放電効率を低下させ、かつサイ
クル特性も悪化させる。従って本発明は、充放電過程に
おける分解が抑制された非水電解液、及びこれを用いた
充放電効率が高く、かつサイクル特性の優れたリチウム
二次電池を提供しようとするものである。
は、ベンゼン環にアルキル置換基を有していてもよいベ
ンジルアルキルカーボネート及びアルキル置換基を有し
ていてもよいフェニル基を有する5員環以上のラクトン
の少くとも一方を含有する有機溶媒に電解質を溶解した
ものである。
ジルアルキルカーボネートのベンジル基のベンゼン環に
置換するアルキル基としては、メチル基、エチル基、n
−プロピル基、i−プロピル基などの炭素数1〜3のア
ルキル基が好ましい。ベンゼン環に置換するアルキル基
の数は通常は1個であるが、2個以上であってもよい。
また、ベンジル基と共にカーボネートを形成するアルキ
ルとしては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i
−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−
ブチル基、tert−ブチル基などの炭素数1〜4のア
ルキル基が好ましい。ベンジルアルキルカーボネートの
いくつかを例示すると、ベンジルメチルカーボネート、
ベンジルエチルカーボネート、p−メチルフェニルメチ
ル−メチルカーボネート、p−メチルフェニルメチル−
エチルカーボネート、o−メチルフェニルメチル−メチ
ルカーボネート、o−メチルフェニルメチル−エチルカ
ーボネート、m−メチルフェニルメチル−メチルカーボ
ネート、及びm−メチルフェニルメチル−エチルカーボ
ネートなどが挙げられる。
員環以上であればよいが、5員環又は6員環が好まし
い。ラクトン環にはフェニル基が結合していることが必
要である。フェニル基に置換するアルキル基としては、
メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基
などの炭素数1〜3のアルキル基が好ましい。フェニル
基に置換するアルキル基の数は通常は1個であるが、2
個以上であってもよい。このようなラクトンのいくつか
を例示すると、ジヒドロ−5−フェニル−2(3H)−
フラノン、ジヒドロ−3−フェニル−2(3H)−フラ
ノン、テトラヒドロ−6−フェニル−2H−ピラン−2
−オン、テトラヒドロ−3−フェニル−2H−ピラン−
2−オン、ジヒドロ−5−(4−メチルフェニル)−2
(3H)−フラノン、ジヒドロ−3−(4−メチルフェ
ニル)−2(3H)−フラノン、テトラヒドロ−6−
(4−メチルフェニル)−2H−ピラン−2−オン、テ
トラヒドロ−3−(4−メチルフェニル)−2H−ピラ
ン−2−オンなどが挙げられる。
ンジルアルキルカーボネート及びラクトンは、有機溶媒
に占める容積が、30℃で測定して通常0.05〜60
容量%、好ましくは0.1〜30容量%となるように用
いられる。なお、これらのベンジルアルキルカーボネー
ト及びラクトンは通常は1種類を用いるが、所望ならば
いくつかを併用することもできる。
ンと共に本発明に係る電解液の有機溶媒を構成する溶媒
としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネートなどのアルキレンカーボネ
ート類;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などのジアルキルカーボ
ネート類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンな
どのラクトン類;酢酸メチル、プロピオン酸メチルなど
のカルボン酸エステル類;テトラヒドロフラン、2−メ
チルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピランなどの環
状エーテル類;ジメトキシメタン、ジメトキエタンなど
の鎖状エーテル類;スルフォラン、ジエチルスルホンな
どの含硫黄有機溶媒など、非水電解液の溶媒として知ら
れているもののなかから、適宜選択して用いればよい。
なかでもアルキレンカーボネートを用いるのが好まし
い。特に好ましくはアルキレンカーボネートとアルキル
カーボネートを併用する。そして上記のベンジルアルキ
ルカーボネート、フェニル基を有する5員環以上のラク
トン、アルキレンカーボネート及びジアルキルカーボネ
ートの合計が、有機溶媒の70容量%以上を占めるよう
にする。この合計量が80容量%以上、特に90容量%
以上を占めるようにするのが好ましい。
しては、LiClO4 、LiPF6、LiBF4 などの
無機リチウム塩や、LiCF3 SO3 、LiN(CF3
SO 2 )2 、LiN(C2 F5 SO2 )2 、LiN(C
F3 SO2 )(C4 F9 SO 2 )、LiC(CF3 SO
2 )3 などの含フッ素有機リチウム塩などが用いられ
る。これらは2種以上を併用することもできる。電解液
中のこれらの電解質の濃度は通常0.5〜2.0モル/
lである。電解質の濃度が高過ぎても低過ぎても電解液
の電導度は低下する。
物質及び正極活物質と組合せて、リチウム二次電池に用
いることができる。負極活物質としては黒鉛が好ましい
が、酸化錫や酸化珪素などのリチウムを吸蔵・放出可能
な金属酸化物、更にはリチウム金属、リチウム合金など
を用いることもできる。負極用集電体としては銅、ニッ
ケル、ステンレス鋼などが用いられるが、加工性と価格
の点からして銅が好ましい。
NiO2 、LiMn2 O4 などのリチウム遷移金属複合
酸化物やフッ化黒鉛などが用いられる。正極用集電体と
してはアルミニウム、チタン、タンタルやその合金など
が用いられるが、アルミニウムを用いるのが好ましい。
負極と正極とを隔離するセパレーターとしては、ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンの多孔性
フィルムや不織布などが用いられる。電池の構造は、シ
ート状の電極とセパレーターとを重ねて渦巻き状に巻い
たシリンダータイプ、又は薄片状の電極とセパレーター
とを積層したコインタイプなど、従来公知の任意の構造
とすることができる。
に説明する。 正極の製作;LiCoO2 85重量部にカーボンブラッ
ク6重量部及びポリフッ化ビニリデン(呉羽化学社製、
KF−1000)9重量部を加えてよく混合した。この
混合物にN−メチルピロリドンを加えてスラリーとし、
これを厚さ20μmのアルミニウム箔に均一厚さとなる
ように塗布して乾燥した。これを直径12.5mmの円
板状に打抜いて正極とした。
製品、NG−7)94重量部にポリフッ化ビニリデン6
重量部を加えてよく混合した。これにN−メチルピロリ
ドンを加えてスラリーとし、厚さ18μmの銅箔に均一
厚さとなるように塗布して乾燥した。これを直径12.
5mmの円板状に打抜いて負極とした。
のカーボネートとの混合溶媒95容量部に、ベンジルア
ルキルカーボネート又はフェニル基で置換されたラクト
ン5容量部を添加した。この非水溶媒に乾燥アルゴン雰
囲気下で十分に乾燥した六フッ化リン酸リチウム(Li
PF6 )を1モル/lとなるように溶解して電解液とし
た。
ス鋼製の正極缶に正極を収容し、その上に電解液を含浸
させたセパレーターを介して負極を載置した。負極上に
負極導電体を兼ねるステンレス鋼製の封口板をかぶせ、
正極缶と封口板とを電気絶縁性のガスケットを介してか
しめて密封し、コイン型電池を製作した。
5℃で0.5mAの定電流で、充電終止電圧4.2V、
放電終止電圧2.5Vで、充放電試験を行った。それぞ
れの電池の5サイクル目の充放電効率(%)を表−1に
示す。 充放電効率(%)=(放電容量/充電容量)×100 また、充放電のサイクルと放電容量との関係を図1に示
す。
クル数と放電容量との関係を示す図である。
Claims (6)
- 【請求項1】 有機溶媒に電解質を溶解してなる非水電
解液において、有機溶媒がベンゼン環にアルキル置換基
を有していてもよいベンジルアルキルカーボネート及び
アルキル置換基を有していてもよいフェニル基を有する
5員環以上のラクトンの少くとも一方を含有することを
特徴とする非水電解液。 - 【請求項2】 有機溶媒に占める当該ベンジルアルキル
カーボネート及びラクトンの合計量が0.1〜30容量
%であることを特徴とする請求項1記載の非水電解液。 - 【請求項3】 有機溶媒がアルキレンカーボネートを含
有することを特徴とする請求項1又は2記載の非水電解
液。 - 【請求項4】 電解質が、LiClO4 、LiPF6 、
LiBF4 、LiCF3 SO3 、LiN(CF3 S
O2 )2 、LiN(C2 F5 SO2 )2 、LiN(CF
3 SO2 )(C4 F9 SO2 )及びLiC(CF3 SO
2 )3 よりなる群から選ばれたものであることを特徴と
する請求項1ないし3のいずれかに記載の非水電解液。 - 【請求項5】 電解液中の電解質の濃度が0.5〜2.
0モル/lであることを特徴とする請求項1ないし4の
いずれかに記載の非水電解液。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の非
水電解液を用いたことを特徴とするリチウム二次電池。
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---|---|---|---|
JP35448498A JP3870584B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 非水電解液及びリチウム二次電池 |
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JP35448498A Expired - Fee Related JP3870584B2 (ja) | 1998-12-14 | 1998-12-14 | 非水電解液及びリチウム二次電池 |
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---|---|
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
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US8889302B2 (en) | 2008-02-29 | 2014-11-18 | Mitsubishi Chemical Corporation | Nonaqueous electrolytic solution and nonaqueous-electrolyte battery |
EP2869389A4 (en) * | 2012-06-29 | 2015-07-08 | Mitsubishi Chem Corp | NONAQUEOUS ELECTROLYTIC SOLUTION AND NONAQUEOUS ELECTROLYTIC SOLUTION CELL USING THE SAME |
US9780409B2 (en) | 2012-03-30 | 2017-10-03 | Mitsubishi Chemical Corporation | Nonaqueous electrolytic solution and nonaqueous-electrolyte battery employing the same |
-
1998
- 1998-12-14 JP JP35448498A patent/JP3870584B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US8916298B2 (en) | 2008-02-29 | 2014-12-23 | Mitsubishi Chemical Corporation | Nonaqueous electrolytic solution and nonaqueous-electrolyte battery |
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KR101857930B1 (ko) * | 2012-06-29 | 2018-05-14 | 미쯔비시 케미컬 주식회사 | 비수계 전해액 및 그것을 사용한 비수계 전해액 전지 |
US10320030B2 (en) | 2012-06-29 | 2019-06-11 | Mitsubishi Chemical Corporation | Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte battery employing the same |
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