JP2001006732A - 二次電池用非水電解液 - Google Patents
二次電池用非水電解液Info
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- JP2001006732A JP2001006732A JP11179452A JP17945299A JP2001006732A JP 2001006732 A JP2001006732 A JP 2001006732A JP 11179452 A JP11179452 A JP 11179452A JP 17945299 A JP17945299 A JP 17945299A JP 2001006732 A JP2001006732 A JP 2001006732A
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- electrolyte
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 充電初期の充放電効率に優れ、充放電サイク
ルの進行に伴う充放電効率の低下が少なく、かつ保存安
定性に優れた電池を得ることができる二次電池用非水電
解液を提供すること。 【解決手段】 高誘電率溶媒と低粘度溶媒からなる非水
溶媒に電解質を溶解してなる非水電解液にスルホレン類
を０．０１〜１重量％添加したことを特徴とする二次電
池用非水電解液。
ルの進行に伴う充放電効率の低下が少なく、かつ保存安
定性に優れた電池を得ることができる二次電池用非水電
解液を提供すること。 【解決手段】 高誘電率溶媒と低粘度溶媒からなる非水
溶媒に電解質を溶解してなる非水電解液にスルホレン類
を０．０１〜１重量％添加したことを特徴とする二次電
池用非水電解液。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池用非水電
解液に関する。さらに詳しくは、充電初期の充放電効率
に優れ、充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低下
が少なく、かつ保存安定性に優れた電池を得ることがで
きるリチウム二次電池用非水電解液に関する。
解液に関する。さらに詳しくは、充電初期の充放電効率
に優れ、充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低下
が少なく、かつ保存安定性に優れた電池を得ることがで
きるリチウム二次電池用非水電解液に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、パーソナルコンピューターや携帯
電話等の小型化、軽量化に伴い、より高性能な二次電池
が求められている。このような二次電池としては、正極
活物質としてＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ2
等のリチウム酸化物を、負極活物質として金属リチウ
ム、リチウム含有合金、炭素質材料等を用い、ヘキサフ
ルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、テトラフルオロ
ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、過塩素酸リチウム（Ｌ
ｉＣｌＯ4）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム
（ＬｉＳＯ3ＣＦ3）等の電解質を溶解した非水電解液を
用いたリチウム二次電池が提案されている。このような
リチウム二次電池は、４Ｖ以上の高電圧を発生させるこ
とのできる高エネルギー密度を有し、かつ貯蔵性等の信
頼性に優れているため、パーソナルコンピューターや携
帯電話等の民生用電子機器の電源として広く用いられて
いる。
電話等の小型化、軽量化に伴い、より高性能な二次電池
が求められている。このような二次電池としては、正極
活物質としてＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ2
等のリチウム酸化物を、負極活物質として金属リチウ
ム、リチウム含有合金、炭素質材料等を用い、ヘキサフ
ルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、テトラフルオロ
ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、過塩素酸リチウム（Ｌ
ｉＣｌＯ4）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム
（ＬｉＳＯ3ＣＦ3）等の電解質を溶解した非水電解液を
用いたリチウム二次電池が提案されている。このような
リチウム二次電池は、４Ｖ以上の高電圧を発生させるこ
とのできる高エネルギー密度を有し、かつ貯蔵性等の信
頼性に優れているため、パーソナルコンピューターや携
帯電話等の民生用電子機器の電源として広く用いられて
いる。
【０００３】従来、リチウム二次電池用の非水電解液と
しては、一般に、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、γ−
ブチロラクトン、スルホラン等の高誘電率溶媒と、炭酸
ジメチル、炭酸エチルメチル等の低粘度溶媒を混合した
電解液用溶媒にヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰ
Ｆ6）、テトラフルオロホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、
過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、トリフルオロメタ
ンスルホン酸リチウム（ＬｉＳＯ3ＣＦ3）等の電解質を
溶解したものが用いられている。
しては、一般に、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、γ−
ブチロラクトン、スルホラン等の高誘電率溶媒と、炭酸
ジメチル、炭酸エチルメチル等の低粘度溶媒を混合した
電解液用溶媒にヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰ
Ｆ6）、テトラフルオロホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、
過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、トリフルオロメタ
ンスルホン酸リチウム（ＬｉＳＯ3ＣＦ3）等の電解質を
溶解したものが用いられている。
【０００４】しかしながら、このような電解液を用いた
電池は、充電初期に負電極と非水電解液との不可逆反応
が起こりやすくなるため充放電効率が一時的に悪くな
り、一定の充放電効率を得るために予備充放電を繰り返
して安定化した後、使用しなければならない欠点があ
る。
電池は、充電初期に負電極と非水電解液との不可逆反応
が起こりやすくなるため充放電効率が一時的に悪くな
り、一定の充放電効率を得るために予備充放電を繰り返
して安定化した後、使用しなければならない欠点があ
る。
【０００５】さらに、前記のような高電圧電池では、充
放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低下が大きく、
また電解液の分解が起こりやすく保存安定性に満足でき
るものではない。したがって、より充電初期の充放電効
率に優れ、充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低
下が少なく、かつ保存安定性に優れた電池を得ることが
できる電解液が求められている。
放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低下が大きく、
また電解液の分解が起こりやすく保存安定性に満足でき
るものではない。したがって、より充電初期の充放電効
率に優れ、充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低
下が少なく、かつ保存安定性に優れた電池を得ることが
できる電解液が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、充電初期の
充放電効率に優れ、充放電サイクルの進行に伴う充放電
効率の低下が少なく、かつ保存安定性に優れた電池を得
ることができる二次電池用非水電解液を提供することを
目的とする。
充放電効率に優れ、充放電サイクルの進行に伴う充放電
効率の低下が少なく、かつ保存安定性に優れた電池を得
ることができる二次電池用非水電解液を提供することを
目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、非水電解
液にスルホレン類を特定の割合で添加することにより、
前記の課題が解決できることを見出し本発明を完成し
た。
液にスルホレン類を特定の割合で添加することにより、
前記の課題が解決できることを見出し本発明を完成し
た。
【０００８】すなわち、本発明は高誘電率溶媒と低粘度
溶媒からなる非水溶媒に電解質を溶解してなる非水電解
液にスルホレン類を０．０１〜１重量％添加したことを
特徴とする二次電池用非水電解液に関する。
溶媒からなる非水溶媒に電解質を溶解してなる非水電解
液にスルホレン類を０．０１〜１重量％添加したことを
特徴とする二次電池用非水電解液に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の二次電池用非水電解液
は、高誘電率溶媒と低粘度溶媒からなる非水溶媒に電解
質を溶解してなる非水電解液にスルホレン類を０．０１
〜１重量％添加したことを特徴とする。
は、高誘電率溶媒と低粘度溶媒からなる非水溶媒に電解
質を溶解してなる非水電解液にスルホレン類を０．０１
〜１重量％添加したことを特徴とする。
【００１０】本発明に用いられるスルホレン類として
は、特に限定されるものではないが、例えば、２−スル
ホレン、３−スルホレン、３−メチル−２−スルホレ
ン、３−メチル−３−スルホレン、３，４−ジメチル−
２−スルホレンおよび３，４−ジメチル−３−スルホレ
ン等が挙げられる。中でも、３−スルホレン、３−メチ
ル−３−スルホレンおよび３，４−ジメチル−３−スル
ホレンからなる群より選ばれた少なくとも１種が好まし
く用いられる。
は、特に限定されるものではないが、例えば、２−スル
ホレン、３−スルホレン、３−メチル−２−スルホレ
ン、３−メチル−３−スルホレン、３，４−ジメチル−
２−スルホレンおよび３，４−ジメチル−３−スルホレ
ン等が挙げられる。中でも、３−スルホレン、３−メチ
ル−３−スルホレンおよび３，４−ジメチル−３−スル
ホレンからなる群より選ばれた少なくとも１種が好まし
く用いられる。
【００１１】前記スルホレン類の添加量は、非水電解液
に対して０．０１〜１重量％、好ましくは０．０１〜
０．９５重量％である。スルホレン類の添加量が０．０
１重量％未満では初期の充放電効率に優れた効果が認め
られず、１重量％を超えて添加しても、添加量に見合う
効果が得られず、経済的でないばかりか、却って室温以
下では、添加したスルホレン類が電解液より析出し、リ
チウムイオンの移動を妨げることになる。
に対して０．０１〜１重量％、好ましくは０．０１〜
０．９５重量％である。スルホレン類の添加量が０．０
１重量％未満では初期の充放電効率に優れた効果が認め
られず、１重量％を超えて添加しても、添加量に見合う
効果が得られず、経済的でないばかりか、却って室温以
下では、添加したスルホレン類が電解液より析出し、リ
チウムイオンの移動を妨げることになる。
【００１２】本発明の非水電解液に用いられる非水溶媒
としては、高誘電率溶媒と低粘度溶媒の混合溶媒が好ま
しく用いられる。
としては、高誘電率溶媒と低粘度溶媒の混合溶媒が好ま
しく用いられる。
【００１３】前記高誘電率溶媒としては、例えば、炭酸
エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン等の環状炭酸
エステル、γ−ブチロラクトン、γ−ワレロラクトン等
の環状カルボン酸エステルおよびスルホラン等が挙げら
れる。これらは、各々単独で用いても良いし、２種以上
を併用して用いても良い。
エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン等の環状炭酸
エステル、γ−ブチロラクトン、γ−ワレロラクトン等
の環状カルボン酸エステルおよびスルホラン等が挙げら
れる。これらは、各々単独で用いても良いし、２種以上
を併用して用いても良い。
【００１４】前記低粘度溶媒としては、例えば、炭酸ジ
メチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル等の鎖状炭酸
エステル、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン
等の環状エーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，２
−エトキシエタン等の鎖状エーテルおよびアセトニトリ
ル等が挙げられる。これらは、各々単独で用いても良い
し、２種以上を併用して用いても良い。
メチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル等の鎖状炭酸
エステル、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン
等の環状エーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，２
−エトキシエタン等の鎖状エーテルおよびアセトニトリ
ル等が挙げられる。これらは、各々単独で用いても良い
し、２種以上を併用して用いても良い。
【００１５】前記高誘電率溶媒と前記低粘度溶媒との混
合割合は、通常、体積比で２：８〜８：２、好ましくは
３：７〜７：３である。
合割合は、通常、体積比で２：８〜８：２、好ましくは
３：７〜７：３である。
【００１６】本発明の非水電解液に用いられる電解質と
しては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ6）、テトラフルオロホウ酸リチウム（ＬｉＢ
Ｆ4）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、トリフルオ
ロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＳＯ3ＣＦ3）からな
る群より選ばれた少なくとも１種であるリチウム塩が好
ましく用いられる。これらの電解質は、通常、非水溶媒
に対して０．１〜２モル／リットル、好ましくは０．５
〜１．５モル／リットルの濃度になるように溶解して用
いられる。
しては、例えば、ヘキサフルオロリン酸リチウム（Ｌｉ
ＰＦ6）、テトラフルオロホウ酸リチウム（ＬｉＢ
Ｆ4）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、トリフルオ
ロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＳＯ3ＣＦ3）からな
る群より選ばれた少なくとも１種であるリチウム塩が好
ましく用いられる。これらの電解質は、通常、非水溶媒
に対して０．１〜２モル／リットル、好ましくは０．５
〜１．５モル／リットルの濃度になるように溶解して用
いられる。
【００１７】本発明の二次電池用非水電解液を用いた二
次電池の製造方法は、特に限定されず公知の方法を利用
できる。例えば、正極活物質として、ＬｉＣｏＯ2、Ｌ
ｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ2等のリチウム酸化物を、負極
活物質として、金属リチウム、リチウム含有合金、リチ
ウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料等を用
い、さらに電解液として本発明の非水電解液を用いるこ
とにより初期の充放電効率が改善され、かつ充放電サイ
クルの進行に伴う充放電効率の低下が少ないリチウム二
次電池を製造することができる。
次電池の製造方法は、特に限定されず公知の方法を利用
できる。例えば、正極活物質として、ＬｉＣｏＯ2、Ｌ
ｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ2等のリチウム酸化物を、負極
活物質として、金属リチウム、リチウム含有合金、リチ
ウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料等を用
い、さらに電解液として本発明の非水電解液を用いるこ
とにより初期の充放電効率が改善され、かつ充放電サイ
クルの進行に伴う充放電効率の低下が少ないリチウム二
次電池を製造することができる。
【００１８】本発明の二次電池用非水電解液が、特に初
期の充放電効率に優れた性質を有する作用機構について
は、明らかではないが、添加されたスルホレン類がリチ
ウムイオン透過性の高い皮膜を負電極表面に形成し、こ
の皮膜が負電極と非水電解液の不可逆反応を抑制するた
めと推測される。
期の充放電効率に優れた性質を有する作用機構について
は、明らかではないが、添加されたスルホレン類がリチ
ウムイオン透過性の高い皮膜を負電極表面に形成し、こ
の皮膜が負電極と非水電解液の不可逆反応を抑制するた
めと推測される。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はかかる実施例によってのみに限
定されるものではない。
に説明するが、本発明はかかる実施例によってのみに限
定されるものではない。
【００２０】実施例１ 炭酸エチレンと炭酸ジメチルの等容量混合物にヘキサフ
ルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１モル／リット
ル濃度になるように溶解した電解液に、３−スルホレン
を０．０５重量％添加して本発明の非水電解液を得た。
ルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１モル／リット
ル濃度になるように溶解した電解液に、３−スルホレン
を０．０５重量％添加して本発明の非水電解液を得た。
【００２１】得られた非水電解液を用いて、図１に示す
ように、外径２０ｍｍ高さ３ｍｍのコイン型電池を作製
した。負極（１）には金属リチウムを、正極（２）には
ＬｉＣｏＯ2９０重量％、グラファイト７重量％、結合
剤としてフッ素樹脂３重量％の混合物をコイン状に加圧
成型したものを用いた。両極の間にポリプロピレン製多
孔質セパレータ（３）を介して、得られた非水電解液と
ともに、それぞれ封口板（４）およびケース（５）に圧
着した。
ように、外径２０ｍｍ高さ３ｍｍのコイン型電池を作製
した。負極（１）には金属リチウムを、正極（２）には
ＬｉＣｏＯ2９０重量％、グラファイト７重量％、結合
剤としてフッ素樹脂３重量％の混合物をコイン状に加圧
成型したものを用いた。両極の間にポリプロピレン製多
孔質セパレータ（３）を介して、得られた非水電解液と
ともに、それぞれ封口板（４）およびケース（５）に圧
着した。
【００２２】作製したコイン型電池を、電流０．４Ａ、
最大電圧４．２Ｖで、７時間充電し、引き続き、電流
０．４Ａで電圧が２．７５Ｖになるまで放電した。この
操作を所定回数繰り返し、それぞれ放電容量、充電容量
を測定し、下記の式１から充放電効率を算出した。結果
を表１に示した。
最大電圧４．２Ｖで、７時間充電し、引き続き、電流
０．４Ａで電圧が２．７５Ｖになるまで放電した。この
操作を所定回数繰り返し、それぞれ放電容量、充電容量
を測定し、下記の式１から充放電効率を算出した。結果
を表１に示した。
【００２３】 充放電効率（％）＝（放電容量／充電容量）×１００ （式１）
【００２４】実施例２ 実施例１において、３−スルホレンの添加量を０．２重
量％に変更した以外は、実施例１と同様にして本発明の
非水電解液を得た。得られた電解液を用いて実施例１と
同様にしてコイン型電池を作製し、その性能を評価し
た。結果を表１に示した。
量％に変更した以外は、実施例１と同様にして本発明の
非水電解液を得た。得られた電解液を用いて実施例１と
同様にしてコイン型電池を作製し、その性能を評価し
た。結果を表１に示した。
【００２５】比較例１ 実施例１において、３−スルホレンを添加しない以外は
実施例１と同様にして電解液を得た。得られた電解液を
用いて実施例１と同様にしてコイン型電池を作製し、そ
の性能を評価した。結果を表１に示した。
実施例１と同様にして電解液を得た。得られた電解液を
用いて実施例１と同様にしてコイン型電池を作製し、そ
の性能を評価した。結果を表１に示した。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１から、本発明の電解液は、スルホレン
類を添加しているため、充電初期から高い充放電効率を
示し、また充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低
下が少ないことが分かる。それに対し、スルホレン類を
添加していない電解液は、充電初期の充放電効率が低
く、また充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低下
が大きいことが分かる。
類を添加しているため、充電初期から高い充放電効率を
示し、また充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低
下が少ないことが分かる。それに対し、スルホレン類を
添加していない電解液は、充電初期の充放電効率が低
く、また充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低下
が大きいことが分かる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によると、充電初期の充放電効率
に優れ、充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低下
が少なく、かつ保存安定性に優れた電池を得ることので
きる二次電池用非水電解液を提供することができる。
に優れ、充放電サイクルの進行に伴う充放電効率の低下
が少なく、かつ保存安定性に優れた電池を得ることので
きる二次電池用非水電解液を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で作製したコイン型電池の概略
断面図である。
断面図である。
１ 負極 ２ 正極 ３ セパレータ ４ 封口板 ５ ケース ６ 絶縁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H029 AJ02 AJ04 AJ05 AK03 AL06 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ03 DJ09 EJ11 EJ12 HJ01 HJ02
Claims (5)
- 【請求項１】 高誘電率溶媒と低粘度溶媒からなる非水
溶媒に電解質を溶解してなる非水電解液にスルホレン類
を０．０１〜１重量％添加したことを特徴とする二次電
池用非水電解液。 - 【請求項２】 スルホレン類が、３−スルホレン、３−
メチル−３−スルホレンおよび３，４−ジメチル−３−
スルホレンからなる群より選ばれた少なくとも１種であ
る請求項１記載の二次電池用非水電解液。 - 【請求項３】 高誘電率溶媒が、環状炭酸エステル、環
状カルボン酸エステルまたはスルホランである請求項１
記載の二次電池用非水電解液。 - 【請求項４】 低粘度溶媒が鎖状炭酸エステル、環状エ
ーテル、鎖状エーテルまたはアセトニトリルである請求
項１記載の二次電池用非水電解液。 - 【請求項５】 電解質がヘキサフルオロリン酸リチウ
ム、テトラフルオロホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム
およびトリフルオロメタンスルホン酸リチウムからなる
群より選ばれた少なくとも１種である請求項１記載の二
次電池用非水電解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11179452A JP2001006732A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 二次電池用非水電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11179452A JP2001006732A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 二次電池用非水電解液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001006732A true JP2001006732A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=16066116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11179452A Pending JP2001006732A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 二次電池用非水電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001006732A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1311585C (zh) * | 2003-08-20 | 2007-04-18 | 三星Sdi株式会社 | 可充电锂电池的电解液及包含它的可充电锂电池 |
-
1999
- 1999-06-25 JP JP11179452A patent/JP2001006732A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1311585C (zh) * | 2003-08-20 | 2007-04-18 | 三星Sdi株式会社 | 可充电锂电池的电解液及包含它的可充电锂电池 |
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