JP2000228218A - 高分子電解質を有するリチウム電池 - Google Patents

高分子電解質を有するリチウム電池

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JP2000228218A
JP2000228218A JP11065380A JP6538099A JP2000228218A JP 2000228218 A JP2000228218 A JP 2000228218A JP 11065380 A JP11065380 A JP 11065380A JP 6538099 A JP6538099 A JP 6538099A JP 2000228218 A JP2000228218 A JP 2000228218A
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lithium
polymer electrolyte
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high polymer
lithium battery
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Reiko Udagawa
礼子 宇田川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解質の保持安定性に優れ,特にサイクル耐
久性とイオン伝導性に優れたリチウム二次電池を提供す
る。 【解決手段】 フッ化ビニリデンとα−フルオロアクリ
ル酸リチウムまたは、α−トリフルオロメチルアクリル
酸リチウムとの共重合体を母体とし,有機溶媒を含有す
る高分子電解質を有するリチウム電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,高分子電解質を用
いたリチウム電池に関する。特に,サイクル耐久性と高
イオン伝導性に優れたリチウム二次電池に関する。
【0002】
【従来の技術】デバイスとして代表的なリチウム二次電
池は,高エネルギー密度なので,最近急速に携帯電話や
パソコン等に使用されるようになり,大きな伸展を示し
ている。例えば、LiMnO、LiNiO、LiC
oO等の金属酸化物を陽極に用い,リチウム,リチウ
ムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料を陰極に用い,有
機溶媒とリチウム塩からなる非水電解液を用いたリチウ
ム二次電池が多く研究されている。
【0003】リチウム二次電池には,電解質の安全性、
安定性、軽量性等が求められ,イオン伝導性高分子を用
いた電解質の研究が進められている。特開平10−50
141号公報にポリビニールアセタール及びイオン解離
性塩を主成分とした高分子電解質が提案されている。
【0004】特開平10−284123号公報,特開平
10−284128号公報,特開平10−294131
号公報では,フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体,フッ化ビニリデン・クロロトリフルオロ
エチレン共重合体,フッ化ビニリデン・パーフルオロア
ルキルビニールエーテル共重合体が提案されている。リ
チウム二次電池は用途が広く,よりサイクル耐久性に優
れたものを求めて更に研究が進められている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は,特定
の高分子電解質を用いることにより,サイクル耐久性に
優れたリチウム二次電池を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】リチウム電池(陽極,陰
極及び電解質からなる)において,電解質がフッ化ビニ
リデンとα−フルオロアクリル酸リチウムまたは、α−
トリフルオロメチルアクリル酸リチウムとの共重合体を
母体とし,有機溶媒を含有する高分子電解質である事を
特徴とするリチウム電池を提供する。
【0007】本発明における高分子電解質は,分子量1
000以下のリチウム塩を加えることにより高分子電解
質の電気伝導度を高くする事が出来る。リチウム塩は溶
解して、母体となる物質の中に均一に分散するのが好ま
しい。リチウム塩としては、ClO−、BF−、P
−、AsF−、SbF−、CFCOO−、C
SO−、(CFSON−等をアニオンと
するリチウム塩の1種以上を用いるのが好ましい。
【0008】有機溶媒としては炭酸エステルが好まし
く,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等が挙げられる。炭酸エステ
ルは1種だけでもよく,2種以上を混合してもよい。陰
極活物質の材料によっては,鎖状炭酸エステルと環状炭
酸エステルを併用すると,放電特性,サイクル耐久性,
充放電効率をよくする事が出来る。リチウム塩の溶液
は,前記分子量1000以下のリチウム塩を前記有機溶
媒に0.2〜2.0モル/lの濃度で溶解した溶液であ
るのが望ましい。この範囲からはずれると,イオン伝導
度が低下し,高分子電解質の電気伝導度が低下するの
で,0.5〜1.5モル/lがより好ましい。
【0009】高分子電解質の母体であるフッ化ビニリデ
ンとα−フルオロアクリル酸リチウムまたはα−トリフ
ルオロメチルアクリル酸リチウムからなる共重合体は,
これらと共重合出来る他のモノマー単位を20重量%以
下の範囲で共重合する事が出来る。他のモノマー単位と
しては,例えばテトラフルオロエチレン,クロロトリフ
ルオロエチレン,トリフルオロエチレン,フッ化ビニー
ル,ヘキサフルオロプロピレン,パーフルオロアルキル
ビニールエーテル,エチレン,エチルビニールエーテ
ル,シクロヘキシルビニールエーテル,アクリル酸,ア
クリル酸エステル,メタクリル酸,メタクリル酸エステ
ル等が挙げられる。
【0010】高分子電解質中のリチウム塩溶液の含有量
は30〜80重量%が好ましい。30重量%未満である
と電気伝導度が低くなり、80重量%を超えると高分子
電解質が固体状態を保てなくなるのでよくない。特に,
40〜65重量%が好ましい。また,高分子電解質の母
体は,フッ化ビニリデンとα−フルオロアクリル酸リチ
ウムまたは、α−トリフルオロメチルアクリル酸リチウ
ムの重量比が99/1〜5/95が好ましい。フッ化ビ
ニリデンが99%を超えると共重合体の結晶性が高くな
り,柔軟性が低下し成形加工性が悪くなるので,リチウ
ム塩が母体となる高分子電解質の中に入りにくくなり、
電解質の電気伝導度が低くなる。また,フッ化ビニリデ
ンが5%未満の場合は,高分子電解質の柔軟性が非常に
高くなり、機械的強度が低下する。
【0011】イオン伝導度が高く、強度の大きい高分子
電解質を作製するには,フッ化ビニリデンとα−フルオ
ロアクリル酸リチウムまたは、α−トリフルオロメチル
アクリル酸リチウムとの重量比が95/5〜35/65
が好ましい。本発明で使用する共重合体の分子量は1万
〜20万が好ましい。分子量が20万を超えると溶融粘
度が非常に高くなり,リチウム塩溶液との均一な混合が
困難となり,リチウム塩溶液の保持量が低下し高分子電
解質の電気伝導度が低下する。また,1万未満の場合
は,高分子電解質の機械的強度が非常に低下する。特
に,3万〜15万が好ましい。
【0012】本発明における高分子電解質は色々な方法
で作製出来る。例えば,母体となる共重合体を有機溶媒
に均一に溶解させ,リチウム塩溶液と混合する。この混
合液をガラス板上にバーコーターまたはドクターブレー
ドを用いて塗布、乾燥して有機溶媒を除去し,高分子電
解質フィルムを作製する。有機溶媒としては、テトラヒ
ドロフラン,メチルエチルケトン,メチルイソブチルケ
トン,N−メチルピロリドン,アセトン,アセトニトリ
ル,ジメチルカーボネート,酢酸エチル等が使用出来る
が,テトラヒドロフラン,アセトン等の沸点が80℃以
下の揮発性の有機溶媒が好ましい。
【0013】陰極活物質としては,二次電池の場合はリ
チウムイオンを吸蔵・放出可能な材料であり,例えば,
リチウム金属,リチウム合金,炭素材料等が挙げられ
る。炭素材料としては,種々の熱分解条件で有機物を熱
分解したものや黒鉛等が使用出来る。酸化物としては,
酸化錫を主体とした化合物が使用出来る。
【0014】陽極活物質としては,二次電池の場合はリ
チウムイオンを吸蔵・放出可能な物質であり,例えば,
Ti,Zr,Nb,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Z
n,In,Sn,Sb等の金属を主成分とする酸化物及
び複合酸化物,または前記金属とリチウムとの複合酸化
物等が使用出来る。本発明の陽極及び陰極は,活物質を
有機溶媒と混練して泥しょうとし,それを金属箔集電体
に塗布,乾燥して作製するのが望ましい。また,本発明
では,前記共重合体を有機溶媒に溶解させずに、多孔質
フィルムに形成し,陽極及び陰極の間に挿入し,リチウ
ム塩溶液を吸収させて電池素子を形成する事もできる。
【0015】
【実施例】本発明を実施例により具体的に説明するが,
本発明はこれらの実施例によって限定されるものではな
い。
【0016】実施例1 内容積11のオートクレーブ(撹拌機付き)に,蒸留水
600g,t−ブタノール60g,sec−ブタノール
0.6g、C17COONH 6g、NaHP
.12HO 12g、過硫酸アンモニウム6g、
FeSO・7HO 0.009g,EDTA・2H
O 0.11gおよびCH=CF−COOCH
5.8g(0.15モル)を添加し,窒素ガスで置換し
た後、フッ化ビニリデン100g(1.56モル)を仕
込み,25℃まで昇温した後,ホルムアルデヒドナトリ
ウムスルホキシラート二水塩の1重量%水溶液を20m
l/hの速度で添加し,23気圧の圧力を保持しなが
ら,フッ化ビニリデンを仕込み重合を行った。5時間
後,反応を停止して濃度26%のディスパージョンを得
た。凝集,洗浄,乾燥後,フッ化ビニリデン・CH
CF−COOCH共重合体を回収した。この共重合体
の組成はフッ化ビニリデンとCH=CF−COOCH
との重量比が87/13で,テトラヒドロフランを溶
媒とした極限粘度は1.6dl/gであった。この共重
合体をテトラヒドロフランに溶解し,攪拌しながら水酸
化リチウム水溶液を徐々に添加し,加熱撹拌後,室温ま
で冷却し,メタノールを添加して凝集させ,減圧乾燥し
て,フッ化ビニリデン・CH=CF−COOLi共重
合体(重量比で88/12)を調製した。
【0017】この共重合体10重量部をアルゴン雰囲気
中で,テトラヒドロフラン32重量部に加熱攪拌しなが
ら溶解させた。(溶液1)次に,エチレンカーボネート
とプロピレンカーボネート(体積比1/1)の混合溶媒
にLiPFを1モル/lの濃度でアルゴン雰囲気中で
溶解させた。(溶液2)溶液1を21重量部と溶液2を
5重量部を混合して,60℃で加熱撹拌した。この混合
溶液を室温まで冷却し,ガラス基板上にバーコーターを
用いて塗布し,40℃で1時間乾燥して,テトラヒドロ
フランを除去し,厚さ100μmの透明な高分子電解質
フィルムを作製した。このフィルムの組成は,共重合
体,エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの
混合溶媒およびLiPFが重量比で50/44/6で
あった。このフィルムをガラス基板より剥離し,交流イ
ンピーダンス法により電気伝導度を25℃、アルゴン雰
囲気中で測定したところ、8×10−4s/cmであっ
た。
【0018】陽極活物質としてLiCoO粉末を11
重量部,導電材としてアセチレンブラック1.5重量
部,共重合体6重量部,溶液2を11重量部及びアセト
ン70重量部をアルゴン雰囲気中で混合し,加熱攪拌し
て泥しょうを調製した。この泥しょうを表面を粗面化し
た厚さ20μmのアルミニウム箔にバーコーターを用い
て塗布,乾燥して陽極を作製した。陰極活物質としてメ
ソフェーズカーボンファイバ粉末(平均直径8μm,平
均長さ50μm)12重量部,共重合体6重量部,溶液
2を11重量部及びアセトン70重量部をアルゴン雰囲
気中で混合し,加熱撹拌して泥しょうを調製した。この
泥しょうを表面を粗面化した厚さ20μmの銅箔にバー
コーターを用いて塗布,乾燥して陰極を作製した。
【0019】上記高分子電解質フィルムを1.5cm角
に成形し,これを陽極と陰極の間に挿入して,厚さが
1.5mm,長さが3cm角の2枚のポリテトラフルオ
ロエチレン板の間に入れて強く締めて,その外側を外装
フィルムで被覆してリチウムイオン二次電池を作製し
た。これらの操作はすべてアルゴン雰囲気中で行った。
充放電条件は,0.5クーロンの定電流で,充電電圧は
4.2Vまで,放電電圧は2.5Vまでの電位で充放電
サイクル試験を行った。1000サイクル後の容量保持
率は90%であった。
【0020】実施例2 CH=CF−COOCH15.8g(0.15モ
ル)の代わりに、CH=C(CF)−COOCH
23.1g(0.15モル)を仕込んだ以外は実施例1
と同様な方法で,高分子電解質フィルムを作製した。こ
のフィルムの電気伝導度を測定したところ、2×10
−3s/cmであった。この高分子電解質フィルムを用
いて,実施例1と同様にして電池素子を作製して,充放
電サイクル試験を行った。1000サイクル後の容量保
持率は92%であった。
【0021】
【発明の効果】本発明のリチウム電池は,高分子電解質
の安定性に優れ,良好な電気伝導度を保ち、高分子電解
質と電極活物質との密着がよいので,充放電サイクル耐
久性に優れている。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウム電池(陽極,陰極及び電解質か
    らなる)において,電解質がフッ化ビニリデンとα−フ
    ルオロアクリル酸リチウムまたは、α−トリフルオロメ
    チルアクリル酸リチウムとの共重合体を母体とし,有機
    溶媒を含有する高分子電解質であるリチウム電池。
  2. 【請求項2】 有機溶媒は分子量1000以下のリチウ
    ム塩を溶解させた溶液であり,それが高分子電解質に含
    有される請求項1記載のリチウム電池。
  3. 【請求項3】 高分子電解質に含有される有機溶媒が,
    炭酸エステルである請求項2記載のリチウム電池。
  4. 【請求項4】 高分子電解質が,分子量1000以下の
    リチウム塩と有機溶媒からなる溶液を30〜80重量%
    含有する請求項2又は請求項3に記載のリチウム電池。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008214420A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Tosoh F-Tech Inc 乳化剤を用いずに制御されたラジカル重合法によるフッ化ビニリデン系共重合体
JP2010031288A (ja) * 2009-10-07 2010-02-12 Unimatec Co Ltd カルボキシル基含有含フッ素共重合体
JP2012018909A (ja) * 2010-06-07 2012-01-26 Sekisui Chem Co Ltd 電解質及び電解質膜
WO2019239781A1 (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 株式会社クレハ バインダー組成物、電極合剤、電極構造体、電極構造体の製造方法および二次電池

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008214420A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Tosoh F-Tech Inc 乳化剤を用いずに制御されたラジカル重合法によるフッ化ビニリデン系共重合体
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JP2012018909A (ja) * 2010-06-07 2012-01-26 Sekisui Chem Co Ltd 電解質及び電解質膜
WO2019239781A1 (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 株式会社クレハ バインダー組成物、電極合剤、電極構造体、電極構造体の製造方法および二次電池

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