JP2000268831A - Nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte battery

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JP2000268831A
JP2000268831A JP11071842A JP7184299A JP2000268831A JP 2000268831 A JP2000268831 A JP 2000268831A JP 11071842 A JP11071842 A JP 11071842A JP 7184299 A JP7184299 A JP 7184299A JP 2000268831 A JP2000268831 A JP 2000268831A
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acid ester
battery
aqueous electrolyte
group
nonaqueous electrolyte
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JP11071842A
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Seiji Morita
誠二 森田
Kanji Urushibara
完二 漆原
Satoru Naruse
悟 成瀬
Tetsuya Yamashita
哲哉 山下
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain increase of internal resistance during long time storage at a room temperature for several years after partial discharge, by adding aromatic mono-carboxylic acid ester at a specific concentration to nonaqueous electrolyte. SOLUTION: Aromatic mono-carboxylic acid ester is added to nonaqueous electrolyte, decomposition of low-boiling solvent by a catalyst reaction of manganese dioxide or the like is prevented, and a discharge characteristic of a battery can be kept for several years. It is effective that this aromatic mono-carboxylic acid ester is contained at 1500-10000 ppm concentration in the nonaqueous electrolyte. Added weight in the nonaqueous electrolyte is restrained, the aromatic mono-carboxylic acid ester with relatively low molecular weight, such as methyl benzonate so as not to excessively dilute the electrolyte is preferably used. As an alkyl group constituting ester by substituting hydrogen in a carboxyl group, a methyl group, an ethyl group, or an n-butyl group with low molecular weight is preferable.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解液電池に
関し、特にこの種の電池に使用する電解液の改良に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery, and more particularly to an improvement in an electrolyte used for this type of battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、非水電解液電池は、エネルギー密
度が比較的高く、また小型化に適していることから、メ
モリーバックアップや、カメラ等の電源をはじめ、様々
は用途で利用されている。非水電解液電池は、例えば、
次のような構造を有している。すなわち、ステンレス芯
体に金属酸化物(二酸化マンガンなど)やフッ化黒鉛を
圧着してなる正極と、リチウム金属あるいはリチウム─
アルミニウム合金からなる負極とを、セパレータを介し
て重ね、これを巻き回したものを発電要素とする。セパ
レータには電解液中を移動するリチウムイオン等の流通
を良好にする目的から、樹脂製の微多孔膜が一般に用い
られる。
2. Description of the Related Art At present, non-aqueous electrolyte batteries have a relatively high energy density and are suitable for miniaturization. Therefore, various batteries are used for various purposes, including memory backup and power supplies for cameras and the like. . Non-aqueous electrolyte batteries, for example,
It has the following structure. That is, a positive electrode formed by pressing a metal oxide (such as manganese dioxide) or graphite fluoride on a stainless steel core, and a lithium metal or lithium metal.
A negative electrode made of an aluminum alloy is overlapped with a separator interposed therebetween, and this is wound to form a power generating element. For the purpose of improving the flow of lithium ions and the like moving in the electrolyte, a microporous resin film is generally used for the separator.

【0003】さらに、発電要素は外装缶に収納され、非
水電解液に浸される。ここで、非水電解液には一般に有
機溶媒が使用されるが、これはプロピレンカーボネート
等のカーボネート類と、1、2─ジメトキシエタン等の
低沸点溶媒との混合溶媒に、過塩素酸リチウムLiCl
4またはトリフルオロメタンスルホン酸リチウムLi
CF3SO3等の溶質を溶解して構成される。なお、外装
缶は発電要素を収納し、非水電解液に浸された後に封口
体によって封口される。
Further, the power generating element is housed in an outer can and is immersed in a non-aqueous electrolyte. Here, an organic solvent is generally used for the non-aqueous electrolyte. Lithium perchlorate LiCl is used as a mixed solvent of a carbonate such as propylene carbonate and a low-boiling solvent such as 1,2-dimethoxyethane.
0 4 or lithium trifluoromethanesulfonate Li
It is constituted by dissolving a solute such as CF 3 SO 3 . Note that the outer can houses the power generation element, and is immersed in the non-aqueous electrolyte, and then sealed by the sealing body.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記の構成を有する非
水電解液電池は、低沸点溶媒を用いることから、特にマ
イナス10℃の低温条件下においても優れた放電特性を
有している。その反面、電池の放電容量を半分以上放電
させたまま室温で長期間放置しておくと、次第に電池の
内部抵抗が上昇することがある。内部抵抗が上がれば大
電流を取り出しにくくなり、放電特性は低下してしま
う。
The non-aqueous electrolyte battery having the above-mentioned structure has excellent discharge characteristics even under a low temperature condition of minus 10 ° C. since it uses a low boiling point solvent. On the other hand, if the battery is left at room temperature for a long time while discharging at least half its discharge capacity, the internal resistance of the battery may gradually increase. If the internal resistance increases, it becomes difficult to take out a large current, and the discharge characteristics deteriorate.

【0005】このような問題は、電解液中の低沸点溶媒
の量を減らすことで抑制できると予想できるが、実際に
は電解液の粘性を上げることにつながり、イオンの移動
を妨げる原因となる。これに対し、電解液にサリチル酸
エステルや芳香族ジカルボン酸エステルを添加すると、
室温保存にかかる内部抵抗の上昇を抑える効果があるこ
とが知られている(特開昭58─68878号公報、特
開平7─022069号公報)。しかし、これらの技術
は電池の内部抵抗の上昇を1年間ほど抑制する上では効
果的であるものの、電池容量を70%以上放電し、室温
で長期間(2年程度以上)にわたって保存すると、電池
の内部抵抗は上昇して、その抑制が困難になりやすい。
このことは、例えば非水電解液電池をガスメータなどの
各種メータの電源に用いるような、2年以上にわたって
使用する環境下では、電圧降下による駆動不良を起こす
などの原因となり、解決すべき課題である。
[0005] Such a problem can be expected to be suppressed by reducing the amount of the low boiling point solvent in the electrolytic solution. However, in practice, this leads to an increase in the viscosity of the electrolytic solution, which hinders the movement of ions. . On the other hand, when salicylic acid ester or aromatic dicarboxylic acid ester is added to the electrolytic solution,
It is known that there is an effect of suppressing an increase in internal resistance during storage at room temperature (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 58-68878 and 7-2202069). However, although these techniques are effective in suppressing the increase in the internal resistance of the battery for about one year, when the battery capacity is discharged by 70% or more and stored at room temperature for a long time (about two years or more), Internal resistance increases, and it is easy to suppress the internal resistance.
This is a problem to be solved, for example, in a case where a non-aqueous electrolyte battery is used as a power source for various meters such as a gas meter, in an environment where the battery is used for two years or more, a driving failure due to a voltage drop or the like occurs. is there.

【0006】以上のことから、本課題に関してはいまだ
改善の余地が残されていると考えられる。本発明は上記
課題に鑑みてなされたものであって、その目的は非水電
解液電池の有する優れた低温放電特性を維持しつつ、部
分放電後の数年にわたる室温での長期保存時に内部抵抗
の上昇を抑制することが可能で、各種メータの電源に好
適した非水電解液電池を提供することにある。
[0006] From the above, it is considered that there is still room for improvement on this subject. The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object the internal resistance during long-term storage at room temperature for several years after partial discharge while maintaining the excellent low-temperature discharge characteristics of nonaqueous electrolyte batteries. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte battery which can suppress the rise of the battery and is suitable for a power supply of various meters.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題に対し、本願発
明者らは鋭意検討した結果、非水電解液電池の電解液の
添加剤として芳香族モノカルボン酸エステルを1500
〜10000ppmの範囲で用いることにより、従来は
困難であった2年以上にわたる電池の保存特性が実現さ
れることを見出した。これにより、上記課題を解決する
ために本発明は、リチウムまたはリチウム合金あるいは
電気化学的にリチウムを吸蔵放出可能な炭素材料からな
る負極と、金属酸化物を活物質とする正極と、非水電解
液とを備える非水電解液電池において、非水電解液に添
加剤として、1500〜10000ppmの濃度で芳香
族モノカルボン酸エステルを添加するものとした。
Means for Solving the Problems In view of the above problems, the inventors of the present invention have conducted intensive studies, and have found that an aromatic monocarboxylic acid ester is added as an additive to an electrolytic solution of a non-aqueous electrolyte battery by 1500.
It has been found that the use in the range of 1 to 10,000 ppm realizes the storage characteristics of the battery for two years or more, which was difficult in the past. Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention provides a negative electrode made of lithium or a lithium alloy or a carbon material capable of electrochemically storing and releasing lithium, a positive electrode using a metal oxide as an active material, And a non-aqueous electrolyte solution comprising a liquid and an aromatic monocarboxylic acid ester at a concentration of 1500 to 10000 ppm as an additive to the non-aqueous electrolyte.

【0008】この芳香族モノカルボン酸エステルとして
は、具体的には安息香酸エステルが望ましい。安息香酸
エステルは芳香族モノカルボン酸エステルで比較的低分
子量であり、非水電解液に対して添加する重量が少量で
抑えられる。このため、非水電解液が過度に薄められる
のが回避される。また、芳香族モノカルボン酸エステル
のカルボキシル基の水素と置換するアルキル基として
は、メチル基、エチル基、n─ブチル基、イソブチル
基、2─エチルヘキシル基のいずれかが比較的低分子量
であるため望ましい。
As the aromatic monocarboxylic acid ester, specifically, a benzoic acid ester is desirable. Benzoic acid ester is an aromatic monocarboxylic acid ester having a relatively low molecular weight, and the weight to be added to the non-aqueous electrolyte can be suppressed with a small amount. Therefore, the non-aqueous electrolyte is prevented from being excessively diluted. In addition, as the alkyl group that substitutes for the hydrogen of the carboxyl group of the aromatic monocarboxylic acid ester, any of a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a 2-ethylhexyl group has a relatively low molecular weight. desirable.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】(非水電解液電池の構成)図1
は、本発明の非水電解液電池の一適用例であるリチウム
電池の構成を示す断面斜視図である。同図に示すリチウ
ム電池100は、有底円筒型の外装缶101に、セパレ
ータ102を介してシート状の正極板103と負極板1
04がスパイラル(渦巻)状に巻かれた状態で収納さ
れ、外装缶101の開口部が絶縁ガスケット105を介
して封口板106でかしめて封口された構成である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Configuration of Nonaqueous Electrolyte Battery) FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional perspective view showing a configuration of a lithium battery as one application example of the nonaqueous electrolyte battery of the present invention. A lithium battery 100 shown in FIG. 1 has a sheet-shaped positive electrode plate 103 and a negative electrode plate 1 placed on a bottomed cylindrical outer can 101 via a separator 102.
04 is housed in a spiral (spiral) state, and the opening of the outer can 101 is swaged by a sealing plate 106 via an insulating gasket 105 and sealed.

【0010】正極板103と負極板104およびセパレ
ータ102には非水電解液が含浸されている。当該セパ
レータ102、正極板103、負極板104等からなる
発電要素と外装缶101との上下間には、絶縁板10
7、108がそれぞれ介在している。負極板104はリ
チウム─アルミニウム合金からなり、リチウムを負極活
物質とするものである。なお、このほかにリチウムまた
は電気化学的にリチウムを吸蔵放出可能な炭素材料を用
いても良い。
The positive electrode plate 103, the negative electrode plate 104, and the separator 102 are impregnated with a non-aqueous electrolyte. An insulating plate 10 is provided between the power generation element including the separator 102, the positive electrode plate 103, the negative electrode plate 104, and the outer can 101.
7, 108 are interposed. The negative electrode plate 104 is made of a lithium-aluminum alloy, and uses lithium as a negative electrode active material. Alternatively, lithium or a carbon material capable of electrochemically storing and releasing lithium may be used.

【0011】正極板103は、ステンレス製ラス芯体を
集電体に、二酸化マンガンMnO2を正極活物質として
用いている。また、このほかにチタン酸化物、ニッケル
酸化物等の金属酸化物を用いても良い。セパレータ10
2は厚み方向にマイクロオーダーの穿孔加工がなされた
ポリエチレン製の微多孔膜であり、発電に際して各種の
非水電解液の成分(電解イオン)が正極板103と負極
板104の間を流通できるようになっている。
The positive electrode plate 103 uses a stainless steel lath core as a current collector and manganese dioxide MnO 2 as a positive electrode active material. In addition, a metal oxide such as a titanium oxide and a nickel oxide may be used. Separator 10
Reference numeral 2 denotes a polyethylene microporous membrane having a micro-order perforated in the thickness direction so that various components (electrolytic ions) of the nonaqueous electrolyte can flow between the positive electrode plate 103 and the negative electrode plate 104 during power generation. It has become.

【0012】非水電解液の溶媒は、本実施の形態ではエ
チレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート
(BC)、1、2─ジメトキシエタン(DME)などの
低沸点溶媒を重量比25:25:50で混合したもので
ある。また、このほかプロピレンカーボネート(P
C)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチル
カーボネート(EMC)、エトキシメトキシエタン(E
ME)、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキソラン
(DOL)等の低沸点溶媒を適宜混合して用いることが
できる。
In the present embodiment, the solvent of the non-aqueous electrolyte is a low boiling point solvent such as ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), or 1,2-dimethoxyethane (DME) in a weight ratio of 25:25:50. Are mixed. In addition, propylene carbonate (P
C), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), ethoxymethoxyethane (E
Low-boiling solvents such as ME), tetrahydrofuran (THF), and dioxolane (DOL) can be appropriately mixed and used.

【0013】一方、非水電解液の電解質は、本実施の形
態ではトリフルオロメタンスルホン酸リチウムLiCF
3SO3を用いている。また、このほか過塩素酸リチウム
LiClO4、ヘキサフルオロリン酸リチウムLiP
6、ヘキサフルオロホウ酸リチウムLiBF6、ヘキサ
フルオロヒ酸リチウムLiAsF6、リチウムトリフル
オロメタンスルホン酸イミド(CF3SO22NLi、
リチウムペンタフルオロエタンスルホン酸イミド(C2
5SO22NLi等を用いることが可能である。
On the other hand, the electrolyte of the non-aqueous electrolyte is lithium trifluoromethanesulfonate LiCF in the present embodiment.
3 SO 3 is used. In addition, lithium perchlorate LiClO 4 , lithium hexafluorophosphate LiP
F 6 , lithium hexafluoroborate LiBF 6 , lithium hexafluoroarsenate LiAsF 6 , lithium trifluoromethanesulfonimide (CF 3 SO 2 ) 2 NLi,
Lithium pentafluoroethanesulfonimide (C 2
F 5 SO 2 ) 2 NLi or the like can be used.

【0014】なお非水電解液はさらに、本発明の特徴と
して添加剤が加えられている。当該添加剤は芳香族モノ
カルボン酸エステルであって、ここでは安息香酸メチル
Ph─COOCH3を用いており、非水電解液中に50
00ppmの濃度になるように調整されている。この安
息香酸メチルは、以下の重要な役割を持っている。すな
わち、非水電解液電池は低沸点溶媒を用いることによ
り、特に低温時における放電特性に優れる反面、ある程
度放電がなされると、正極に含まれる二酸化マンガンな
どの成分の触媒作用を受けて、経時的に徐々に分解され
る性質がみられる。この分解された溶媒成分は負極の表
面に付着し、そこで不活性膜を形成するようになる。こ
れは電池の放電特性を低下させる原因となるものであ
り、電池を約2年以上の長期間にわたって使用する条件
(例えばガスメータのバックアップ用電源として使用す
る場合)などでは電気量低下のため駆動対象が誤作動し
やすくなり、好ましくないことである。安息香酸メチル
は、このような電池の放電特性の低下を抑制するために
添加しており、二酸化マンガンなどの触媒作用による低
沸点溶媒の分解を防ぎ、電池の放電特性を数年間にわた
って維持する役割を有している。
The nonaqueous electrolyte further contains an additive as a feature of the present invention. The additive is an aromatic monocarboxylic acid ester, in which methyl benzoate Ph @ COOCH 3 is used, and 50% of the additive is contained in the non-aqueous electrolyte.
The concentration is adjusted to be 00 ppm. This methyl benzoate has the following important roles. That is, the non-aqueous electrolyte battery uses a low-boiling solvent to provide excellent discharge characteristics, especially at low temperatures, but when discharged to some extent, it is catalyzed by components such as manganese dioxide contained in the positive electrode, and is subject to aging. There is a tendency to be gradually decomposed. The decomposed solvent component adheres to the surface of the negative electrode, where it forms an inert film. This is a cause of lowering the discharge characteristics of the battery. Under conditions in which the battery is used for a long period of about two years or more (for example, when used as a backup power supply for a gas meter), the amount of electricity is reduced and the drive target is reduced. Is liable to malfunction, which is not preferable. Methyl benzoate is added to suppress such deterioration in the discharge characteristics of batteries, and prevents the decomposition of low-boiling solvents due to the catalytic action of manganese dioxide, etc., and maintains the battery's discharge characteristics for several years. have.

【0015】このような安息香酸メチルは、非水電解液
中に1500〜10000ppm程度の濃度で存在させ
ると効果的である。これについては後述の実施例で明ら
かにする。5000ppmという濃度はこの濃度範囲の
一例である。なお、安息香酸メチルは芳香族モノカルボ
ン酸エステルの一例であるが、これは電解液中の添加剤
の重量を抑え、電解液を過度に薄めないために、比較的
低分子量の芳香族モノカルボン酸エステルとして選んで
いる。また、カルボキシル基の水素と置換してエステル
を構成するアルキル基にも、上記の理由から低分子量の
メチル基を用いており、この他にもエチル基、n−ブチ
ル基、イソブチル基、2−エチルヘキシル基など比較的
低分子量のものを用いるのが望ましい。
It is effective that such methyl benzoate is present in the non-aqueous electrolyte at a concentration of about 1500 to 10000 ppm. This will be clarified in an embodiment described later. A concentration of 5000 ppm is an example of this concentration range. Note that methyl benzoate is an example of an aromatic monocarboxylic acid ester. However, in order to reduce the weight of additives in the electrolytic solution and not to excessively dilute the electrolytic solution, a relatively low molecular weight aromatic monocarboxylic acid ester is used. Selected as acid ester. For the above-mentioned reason, a low-molecular-weight methyl group is also used for an alkyl group constituting an ester by substituting with hydrogen of a carboxyl group. In addition, an ethyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, It is desirable to use one having a relatively low molecular weight such as an ethylhexyl group.

【0016】このような内部構造を有するリチウム電池
100は、その外装缶101の周面が外装フィルム(不
図示)で覆われ、外装缶101の底面が負極端子111
となる。一方、正極端子110は前記封口板106の中
央に配置される。正極端子110(負極端子111)は
前記正極板103(負極板104)に対し、正極タブ1
09(負極タブ;(不図示))で接続され、これによっ
て電池外部に電力が取り出される。
In the lithium battery 100 having such an internal structure, the outer surface of the outer can 101 is covered with an outer film (not shown), and the bottom surface of the outer can 101 is connected to the negative electrode terminal 111.
Becomes On the other hand, the positive electrode terminal 110 is disposed at the center of the sealing plate 106. The positive electrode terminal 110 (negative electrode terminal 111) is connected to the positive electrode tab 103 (negative electrode plate 104) with the positive electrode tab 1
09 (negative electrode tab; not shown), whereby electric power is taken out of the battery.

【0017】なお、本発明の非水電解液電池は当然なが
ら円筒型電池に限定するものではなく、角形、ボタン型
など各種のタイプに適用してもよい。
The nonaqueous electrolyte battery of the present invention is not limited to a cylindrical battery, but may be applied to various types such as a prismatic type and a button type.

【0018】[0018]

【実施例】上記実施の形態に基づき、実施例の非水電解
液電池を作製した。その際、非水電解液の添加剤とし
て、上記した安息香酸メチルと、安息香酸エチルを使用
した。これらの添加剤の濃度を変化させ、計5種類の実
施例電池A1〜A5を作製した(安息香酸メチル150
0ppm(A1)、安息香酸エチル1500ppm(A
2)、安息香酸メチル3000ppm(A3)、安息香
酸メチル5000ppm(A4)、安息香酸メチル10
000ppm(A5))。
EXAMPLES Based on the above embodiment, a non-aqueous electrolyte battery of an example was manufactured. At that time, the above-mentioned methyl benzoate and ethyl benzoate were used as additives of the non-aqueous electrolyte. By changing the concentrations of these additives, a total of five types of Example batteries A1 to A5 were produced.
0 ppm (A1), ethyl benzoate 1500 ppm (A
2), methyl benzoate 3000 ppm (A3), methyl benzoate 5000 ppm (A4), methyl benzoate 10
000 ppm (A5)).

【0019】また比較例として、添加剤無添加(B
1)、非水電解液の添加剤にサリチル酸エチル1000
ppm(B2)、フタル酸ジエチル1000ppm(B
3)、安息香酸1500ppm(B4)、酢酸エチル1
500ppm(B5)を用いたもの、および低濃度の安
息香酸メチル1000ppm(B6)、高濃度の安息香
酸メチル12000ppm(B7)を用いたものを作製
した。
As a comparative example, no additive was added (B
1) Ethyl salicylate 1000 as additive for non-aqueous electrolyte
ppm (B2), 1000 ppm of diethyl phthalate (B
3), benzoic acid 1500 ppm (B4), ethyl acetate 1
A sample using 500 ppm (B5), a sample using low-concentration methyl benzoate 1000 ppm (B6), and a high-concentration methyl benzoate 12000 ppm (B7) were prepared.

【0020】なお電池の詳細な作製工程は以下の通りで
ある。 1.正極板の作製;正極活物質として二酸化マンガン8
5wt%と、導電剤として人造黒鉛5wt%およびケッ
チェンブラック5wt%、結着剤としてフッ素樹脂5w
t%を混合し、シート状に成形した。これを帯状のステ
ンレス製ラス芯体の両面に重ねて圧延し、所定の大きさ
に切断して熱処理したものを正極板とした。
The detailed steps of manufacturing the battery are as follows. 1. Preparation of positive electrode plate; manganese dioxide 8 as positive electrode active material
5 wt%, artificial graphite 5 wt% and Ketjen black 5 wt% as conductive agents, and fluorocarbon resin 5 w as binder
t% was mixed and formed into a sheet. This was overlaid on both sides of a belt-shaped stainless steel lath core, rolled, cut into a predetermined size, and heat-treated to obtain a positive electrode plate.

【0021】2.負極板の作製;リチウム─アルミニウ
ム合金を所定の大きさに切断し、これを負極板とした。 3.電解液の調合;エチレンカーボネート25wt%、
ブチレンカーボネート25wt%、1、2─ジメトキシ
エタン50wt%を混合してなる混合溶媒に、溶質とし
てトリフルオロメタンスルホン酸リチウム0.5Mを溶
解させた。その後、場合によっては添加剤を所定の濃度
で添加した。
2. Preparation of Negative Electrode Plate: A lithium-aluminum alloy was cut into a predetermined size to obtain a negative electrode plate. 3. Preparation of electrolyte solution: 25% by weight of ethylene carbonate,
In a mixed solvent obtained by mixing 25 wt% of butylene carbonate and 50 wt% of 1,2-dimethoxyethane, 0.5 M of lithium trifluoromethanesulfonate was dissolved as a solute. Thereafter, if necessary, additives were added at a predetermined concentration.

【0022】4.電池の組立て;上記のように作製した
正極板と負極板を、ポリエチレン製微多孔膜のセパレー
タを介して巻き回し、円筒型外装缶(直径17mm×高
さ33.5mm)に収納した。その後、正極および負極
の集電タブを所定の場所に接続し、封口体をスポット溶
接して上記電解液を注液した後、完全に封口して各実施
例の電池とした。
4. Assembling of the battery: The positive electrode plate and the negative electrode plate prepared as described above are wound around a polyethylene microporous membrane separator, and are wound into a cylindrical outer can (diameter 17 mm × height 33.5 mm). Stowed. Thereafter, the current collecting tabs of the positive electrode and the negative electrode were connected to predetermined locations, and the sealing body was spot-welded to inject the above electrolyte, and then completely sealed to obtain the batteries of the respective examples.

【0023】(性能比較実験)次に、作製した実施例電
池A1〜A5および比較例電池B1〜B7について、性
能比較実験を行った。実験方法としては各電池を放電容
量が70%になるまで放電し、室温(23℃)で12カ
月間および24カ月間にわたり保存し、保存前と保存後
の内部抵抗と、パルス放電特性を調べた。この実験結果
を表1(内部抵抗の変化)と表2(パルス放電特性の変
化)に示す。
(Performance Comparison Experiment) Next, a performance comparison experiment was performed on the fabricated example batteries A1 to A5 and comparative example batteries B1 to B7. As an experimental method, each battery was discharged until the discharge capacity reached 70%, stored at room temperature (23 ° C.) for 12 months and 24 months, and the internal resistance before and after storage and pulse discharge characteristics were examined. Was. The experimental results are shown in Table 1 (change in internal resistance) and Table 2 (change in pulse discharge characteristics).

【0024】なお内部抵抗値に関しては、保存前と保存
後の内部抵抗相対値(内部抵抗相対値=保存後の内部抵
抗値/保存前の内部抵抗値)として表1に表した。また
パルス放電は、低温下(─10℃)で10Ω×100m
secの条件で行った。表2では各電池のパルス放電特
性をパルス放電電圧差(実施例電池A1のパルス放電電
圧値─各電池のパルス放電電圧値)として表した。
The internal resistance values are shown in Table 1 as relative values of internal resistance before and after storage (relative value of internal resistance = internal resistance value after storage / internal resistance value before storage). The pulse discharge is 10Ω × 100m at low temperature (─10 ° C.)
This was performed under the condition of sec. In Table 2, the pulse discharge characteristics of each battery are represented as a pulse discharge voltage difference (pulse discharge voltage value of Example battery A1 / pulse discharge voltage value of each battery).

【0025】[0025]

【表1】 [Table 1]

【0026】[0026]

【表2】 [Table 2]

【0027】(実験結果の考察)表1から明らかなよう
に、添加剤が無添加の比較例電池B1に対し、電解液に
何らかの添加剤を添加した場合には、ある程度の内部抵
抗の上昇が抑えられている。しかしながら保存期間が1
2カ月を超え、24カ月まで継続する場合には、添加剤
を加えた実施例と比較例の間で大きな差が生じている。
すなわち比較例電池B1〜B6では少なくとも内部抵抗
相対値が5倍以上も変化しているのに対し、実施例電池
A1〜A5では、いずれも内部抵抗相対値がほとんど変
化しないという結果が得られた。このように、実施例で
は2年程度にわたる長期間の保存特性が比較例より優れ
ていることが明らかになった。
(Consideration of Experimental Results) As is clear from Table 1, when an additive is added to the electrolyte solution in Comparative Example Battery B1 in which no additive is added, the internal resistance increases to some extent. It is suppressed. However, the retention period is 1
In the case of continuing over 2 months and continuing up to 24 months, there is a large difference between the example in which the additive is added and the comparative example.
That is, in Comparative Examples B1 to B6, the internal resistance relative value changed at least five times or more, whereas in Examples Batteries A1 to A5, the result that the internal resistance relative value hardly changed was obtained. . Thus, it became clear that the long-term storage characteristics of about 2 years in the examples are superior to those of the comparative examples.

【0028】なお、比較例電池B7では安息香酸メチル
を12000ppmと大量に用いているため、これによ
って電解液中の低沸点溶媒成分の分解が抑制され、長期
間の保存でも実施例並に内部抵抗相対値が維持されたと
考えられる。一方、比較例電池B6では同じ安息香酸メ
チルを用いているものの、1000ppmと少量のため
に保存後の内部抵抗が上昇している。このことから、安
息香酸メチルは少なくとも1500ppm以上添加する
のが望ましい。
In Comparative Example Battery B7, since methyl benzoate was used in a large amount of 12000 ppm, the decomposition of the low-boiling-point solvent component in the electrolytic solution was suppressed. It is considered that the relative value was maintained. On the other hand, in Comparative Battery B6, although the same methyl benzoate was used, the internal resistance after storage increased due to the small amount of 1000 ppm. For this reason, it is desirable to add at least 1500 ppm or more of methyl benzoate.

【0029】しかし、安息香酸メチルの添加量が多すぎ
ると好ましくなく、パルス放電特性に悪影響を及ぼすこ
とが表2の結果から窺える。パルス放電特性は電池を瞬
間的に放電させ、このときの電圧の落ち込み加減の安定
性に基づいて電池特性を表すものである。ここで、図2
は一例として、二酸化マンガン─リチウム電池の放電特
性図を示している。当図のように、例えば300mse
cほどの短い放電時間において、そのときの放電電池電
圧の降下が低いほど性能が良いと言うことができる。
However, the results in Table 2 suggest that it is not preferable that the amount of methyl benzoate added is too large, and that the pulse discharge characteristics are adversely affected. The pulse discharge characteristic expresses the battery characteristic based on the stability of the voltage drop at this time when the battery is discharged instantaneously. Here, FIG.
Shows a discharge characteristic diagram of a manganese dioxide-lithium battery as an example. As shown in this figure, for example, 300 mse
In a discharge time as short as c, it can be said that the lower the drop in the discharge battery voltage at that time, the better the performance.

【0030】したがって、表2に示すパルス放電電圧差
は、A1のパルス放電電圧を基準としているため、その
値がマイナス方向の絶対値が大きいほど、実施例電池A
1よりもパルス放電電圧が優れて(放電電圧が高い)お
り、その値がプラス方向の絶対値が大きいほど、実施例
電池A1よりもパルス放電電圧が悪い(放電電圧が低
い)と言える。実施例電池A2〜A5では24カ月間の
保存期間にわたり、パルス放電電圧差が0に近いことか
ら、実施例電池A1のパルス放電電圧さとほとんど差が
ないことが分かるが、比較例電池B1〜B7では、パル
ス放電電圧差がプラス方向に比較的大きな差を生じてい
ることから、実施例電池A1よりもパルス放電電圧差が
低いことがわかる。
Therefore, since the pulse discharge voltage difference shown in Table 2 is based on the pulse discharge voltage of A1, the larger the absolute value of the value in the minus direction, the larger the value of the battery A of the embodiment.
It can be said that the pulse discharge voltage is superior (i.e., the discharge voltage is higher) than that of Example 1, and that the larger the absolute value in the positive direction is, the lower the pulse discharge voltage is (the lower the discharge voltage) is than the battery A1 of the embodiment. In the example batteries A2 to A5, since the pulse discharge voltage difference was close to 0 over a storage period of 24 months, it can be seen that there was almost no difference from the pulse discharge voltage of the example battery A1, but the comparative example batteries B1 to B7. Since the pulse discharge voltage difference has a relatively large difference in the plus direction, it can be seen that the pulse discharge voltage difference is lower than that of the battery A1 of Example.

【0031】比較例電池B7では、安息香酸メチルの濃
度が濃すぎると、この特性が優れないことを示している
と思われる。添加剤の濃度が12000ppm程度まで
高いと、電解液自体のイオン伝導度に悪影響を与え易く
なる。これらのことから、安息香酸メチルは実施例にあ
る通り、1500〜10000ppmの範囲で添加する
のが望ましい。また、これは安息香酸エチルや、そのほ
かの芳香族モノカルボン酸エステルを用いる場合にもほ
ぼ同様であると考えられる。
In the battery of Comparative Example B7, when the concentration of methyl benzoate is too high, it is considered that this characteristic is not excellent. When the concentration of the additive is as high as about 12000 ppm, the ionic conductivity of the electrolytic solution itself tends to be adversely affected. From these facts, it is desirable to add methyl benzoate in the range of 1500 to 10000 ppm as described in Examples. This is also considered to be substantially the same when ethyl benzoate or another aromatic monocarboxylic acid ester is used.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
はリチウムまたはリチウム合金あるいは電気化学的にリ
チウムを吸蔵放出可能な炭素材料からなる負極と、金属
酸化物を活物質とする正極と、非水電解液とを備える非
水電解液電池であって、非水電解液には、添加剤とし
て、1500〜10000ppmの濃度で芳香族モノカ
ルボン酸エステルが含まれているため、ある程度放電し
た状態で2年以上にわたって長期保存しても、従来に比
べて内部抵抗の上昇を抑え、良好な放電特性を維持する
ことが可能となる。
As is apparent from the above, the present invention provides a negative electrode made of lithium or a lithium alloy or a carbon material capable of electrochemically storing and releasing lithium, a positive electrode using a metal oxide as an active material, A non-aqueous electrolyte battery comprising: a non-aqueous electrolyte solution, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains an aromatic monocarboxylic acid ester at a concentration of 1500 to 10000 ppm as an additive, so that the battery is discharged to some extent. Thus, even if the battery is stored for a long period of two years or more, it is possible to suppress an increase in internal resistance and maintain good discharge characteristics as compared with the related art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一適用例である非水電解液電池の部分
断面斜視図である。
FIG. 1 is a partial cross-sectional perspective view of a non-aqueous electrolyte battery as an application example of the present invention.

【図2】二酸化マンガン─リチウム電池のパルス放電特
性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing pulse discharge characteristics of a manganese dioxide-lithium battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 外装缶 102 セパレータ 103 正極板 104 負極版 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Outer can 102 Separator 103 Positive electrode plate 104 Negative electrode plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 成瀬 悟 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 山下 哲哉 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H024 AA03 AA12 CC02 CC12 FF15 FF16 FF18 FF19 HH01 HH02 5H029 AJ04 AK02 AL12 AM03 AM04 AM05 AM06 AM07 BJ02 BJ14 EJ11 HJ10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Satoru Satoru 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Yamashita 2-chome, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd. F term (reference) 5H024 AA03 AA12 CC02 CC12 FF15 FF16 FF18 FF19 HH01 HH02 5H029 AJ04 AK02 AL12 AM03 AM04 AM05 AM06 AM07 BJ02 BJ14 EJ11 HJ10

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムまたはリチウム合金あるいは電
気化学的にリチウムを吸蔵放出可能な炭素材料からなる
負極と、金属酸化物を活物質とする正極と、非水電解液
とを備える非水電解液電池であって、 前記非水電解液には、添加剤として、1500〜100
00ppmの濃度で芳香族モノカルボン酸エステルが含
まれていることを特徴とする非水電解液電池。
1. A non-aqueous electrolyte battery including a negative electrode made of lithium or a lithium alloy or a carbon material capable of electrochemically storing and releasing lithium, a positive electrode using a metal oxide as an active material, and a non-aqueous electrolyte. In the non-aqueous electrolyte, 1500 to 100 as an additive
A nonaqueous electrolyte battery comprising an aromatic monocarboxylic acid ester at a concentration of 00 ppm.
【請求項2】 前記芳香族モノカルボン酸エステルは、
安息香酸エステルであることを特徴とする請求項1に記
載の非水電解液電池。
2. The aromatic monocarboxylic acid ester,
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, which is a benzoate.
【請求項3】 前記芳香族モノカルボン酸エステルは、
メチル基、エチル基、n─ブチル基、イソブチル基、2
─エチルヘキシル基のいずれかのアルキル基が、カルボ
キシル基の水素と置換した構造であることを特徴とする
請求項1または2に記載の非水電解液電池。
3. The aromatic monocarboxylic acid ester,
Methyl group, ethyl group, n-butyl group, isobutyl group, 2
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1 or 2, wherein any of the alkyl groups of the diethylhexyl group is substituted with hydrogen of a carboxyl group.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015111676A1 (en) 2014-01-22 2015-07-30 三菱化学株式会社 Non-aqueous electrolyte solution and non-aqueous electrolyte solution secondary battery using same

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