JP2001283858A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池

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JP2001283858A
JP2001283858A JP2000097319A JP2000097319A JP2001283858A JP 2001283858 A JP2001283858 A JP 2001283858A JP 2000097319 A JP2000097319 A JP 2000097319A JP 2000097319 A JP2000097319 A JP 2000097319A JP 2001283858 A JP2001283858 A JP 2001283858A
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secondary battery
negative electrode
electrolyte secondary
aqueous electrolyte
battery
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JP2000097319A
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Masaya Okochi
正也 大河内
Kazuya Iwamoto
和也 岩本
Tsumoru Ohata
積 大畠
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非水電解質二次電池において、電池を低温充
電したときに容量低下するという課題を解決し、低温充
電による容量低下が小さく信頼性に優れた非水電解質二
次電池を提供する。 【解決手段】 非水電解質二次電池の負極に0.001
重量%から5.0重量%の(化1)で示されるジアルキ
ルスルホコハク酸エステル塩を含有させる。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解質二次電池
の、とくにその負極に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、負極材料として充放電により、リ
チウムイオンがインターカレーションおよびディインタ
ーカレーションする物質を用いるいわゆるリチウムイオ
ン二次電池が提案され、世界的に活発に研究開発され、
すでに実用化されている。
【0003】この非水電解質二次電池の一種であるリチ
ウムイオン二次電池の正極活物質としてはLiCoO2
やLiNiO2、LiMnO2、LiMn24などのリチ
ウムと遷移金属の複合酸化物が、また負極活物質として
は、充電することにより金属リチウムと電位が近似して
いる黒鉛などの炭素質材料が用いられている系が多い
が、一部にリチウムと遷移金属との複合酸化物を負極に
用いた低電圧作動の系もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記非
水電解質二次電池を低温環境下、例えば0℃で急速充電
した場合電池容量が約85%程度にまで低下するなど低
温充電時の容量低下が大きいという課題を有している。
【0005】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、低温充電時の容量低下が小さく信頼性に優れた非水
電解質二次電池を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の非水電解質二次電池は(化2)で示される
ジアルキルスルホコハク酸エステル塩を負極中に添加す
るものである。低温充電時の容量低下は主に負極と電解
液の親和性が不十分であるために起こると考えられる。
この機構に着目し、種々の検討を重ねた結果、負極中に
(化2)で示されるジアルキルスルホコハク酸エステル
塩を添加することにより負極と電解液の親和性が向上す
ることを見いだした。そして、負極と電解液の親和性が
向上することにより、非水電解質二次電池として用いた
場合には低温充電時の容量低下が抑制されるものであ
る。
【0007】
【化2】
【0008】また(化2)で示されるジアルキルスルホ
コハク酸エステル塩の含有量は負極活物質の重量に対し
0.001重量%から5.0重量%が好ましい。含有量
が0.001重量%より少ないと負極と電解液の親和性
が不十分で、低温充電時の容量低下抑制の効果が少なく
なるからである。一方、この量が多くなりすぎると負極
表面および負極中の細孔をジアルキルスルホコハク酸エ
ステル塩が塞いでしまうためリチウムイオンの拡散性が
低下し電池の充放電特性が悪くなるからである。
【0009】
【発明の実施の形態】次に、本発明の非水電解質二次電
池の詳細な構成内容を示す。
【0010】本発明の非水電解質二次電池は、正極、負
極、非水電解質からなり、負極中に(化2)で示される
ジアルキルスルホコハク酸エステル塩が含有されている
ものである。即ち、本発明の負極は、リチウムを吸蔵・
放出可能な負極活物質に結着剤、導電剤等の他にジアル
キルスルホコハク酸エステル塩を含む合剤層を集電体の
表面に塗着して作製される。
【0011】(化2)で示されるジアルキルスルホコハ
ク酸エステル塩としては、R1及びR2で表されるアルキ
ル基が2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、
ヘキシル基から選ばれた少なくとも1つであるとよい。
【0012】また、このジアルキルスルホコハク酸エス
テル塩の含有量は、負極活物質の重量に対し0.001
重量%から5.0重量%であることが好ましい。
【0013】負極材料としては、Li−Al等のリチウ
ム合金や、メソフェーズ小球体を黒鉛化したもの、天然
黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素、炭素繊維等の炭素材料
や、シリコンや錫の酸化物又はこれらを含んだ複合酸化
物等の無機酸化物や、コバルト窒化物類、銅窒化物類、
ニッケル窒化物類等の窒化物や、ポリアセチレン等の有
機高分子や、シリコンや錫を含む金属間化合物又は合金
などのリチウムイオンを吸蔵・放出できる化合物であれ
ばよい。
【0014】本発明に用いられる正極は、集電体上に正
極活物質を含む合剤層を塗布したものである。正極活物
質には、LixCoO2、LixNiO2、LixMn
24、LixMnO2やこれらにTi、V、Mn、Fe、
Ni、Co等の金属を固溶させたリチウム含有遷移金属
酸化物を使用することができる。
【0015】本発明における非水電解質は、有機溶媒
と、その溶媒に溶解するリチウム塩とから構成されてい
る。有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート
(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ビニレン
カーボネート(VC)などの環状カーボネート類、ジメ
チルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート
(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)など
の鎖状カーボネート類、γ−ブチロラクトン等のγ−ラ
クトン類の非プロトン性有機溶媒を挙げることができ、
これらの一種または二種以上を混合して使用する。これ
らの溶媒に溶解するリチウム塩としては、例えばLiB
4、LiPF6等を使用することができる。また、非水
電解質としてポリマー電解質、ゲル状ポリマー電解質等
を使用することもできる。ポリマー電解質としてはポリ
エチレンオキサイドやフッ化ビニリデンとヘキサフルオ
ロプロピレンの共重合体等を使用することができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0017】図1に本発明の効果を示すために試作した
円筒形電池の構造を示す。
【0018】(実施例1)図1において正極板1は、コ
バルト酸リチウム(LiCoO2)を活物質とし、これ
に導電剤としてアセチレンブラックを3重量%混合した
後、結着剤としてポリ四フッ化エチレン樹脂の水性ディ
スパージョンを7重量%練合してペースト状とした合剤
を、アルミニウム箔からなる芯材の両面に塗着、乾燥し
圧延した後、所定の大きさに切り出したものである。ま
たその端部に正極リード片4をスポット溶接している。
【0019】負極板2は、球状黒鉛を活物質とし、結着
剤として活物質に対して3重量%のスチレンブタジエン
ゴムを混合した後、カルボキシメチルセルロース水溶液
に懸濁させて作成したペーストに、(化2)で示される
1及びR2が(表2)で示したアルキル基であるジアル
キルスルホコハク酸エステルのナトリウム塩を活物質に
対して0.001重量%添加した。このペーストを銅箔
からなる芯材の両面に塗着、乾燥した後、圧延して、所
定の大きさに切り出したものである。またこの負極板の
端部には負極リード片5をスポット溶接している。
【0020】セパレータ3はポリエチレンからなる多孔
性フィルムを、正極板1および負極板2よりも幅広く裁
断して用いた。
【0021】正極板1および負極板2を、セパレータを
介在させて全体を渦巻状に巻回して極板群を構成した。
【0022】次に上記極板群の上下部を温風で加熱し、
セパレータ3を熱収縮させた後、極板群の下側に下部絶
縁リング6を装着し、直径17mm、高さ50mmの電
池ケース7に収納して負極リード片5を電池ケース7に
スポット溶接した。また極板群の上側には上部絶縁リン
グ8を装着し、電池ケース7の上部に溝入れした後、本
発明の非水電解液を注入した。あらかじめガスケットが
組み込まれた組立封口板9と正極リード片4をスポット
溶接した後、組立封口板9を電池ケース7に装着し、非
水電解質二次電池とした。
【0023】非水電解液にはエチレンカーボネートとエ
チルメチルカーボネートを体積比で1:3で混合した溶
媒に、電解質である六フッ化リン酸エステル(LiPF
6)を1.0mol/l溶解したものを用い図1に示し
た円筒形リチウム電池(非水電解質二次電池)を構成し
た。尚、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩として
は、R1及びR2が2−エチルヘキシル基のもの、2−メ
チルヘキシル基のもの、ヘキシル基のものを使用し、そ
れぞれ電池A、電池B、電池Cとした。また、比較のた
め、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩を添加しなか
ったこと以外は全く同等な方法で作製し、電池Dとし
た。
【0024】(実施例2)次に、R1及びR2がジエチル
ヘキシル基であるジアルキルスルホコハク酸エステル塩
を用い、添加量を変化させた以外は実施例1と同等の方
法で電池を作製した。活物質に対する量を0.0005
重量%としたものを電池E、5重量%としたものを電池
F、10.0重量%としたものを電池Gとした。
【0025】以上のように、本発明の電池A、B、C、
E、F、Gと、比較例としての電池Dを用意し、20℃
で充電終始電圧4.2Vとし1時間率の定電流充電を行
い、放電終始電圧を3.0Vとした1時間率の定電流放
電を行い各電池の充放電容量を確認した後に、各電池を
0℃で充電終始電圧4.2Vとし1時間率の定電流充電
を行った後に、再び20℃同一条件で放電し、低温充電
による容量劣化率を求めた。20℃での充電後の放電容
量を100とした場合の0℃での充電後の放電比容量を
(表1)に示す。
【0026】
【表1】
【0027】(表1)より本発明の電池A、B、C、
E、F、Gの低温充電後の容量劣化率を比較例の電池D
と比較すると本発明の効果は明らかである。ジアルキル
スルホコハク酸エステル塩を添加した負極を用いた電池
A、B、C、E、F、Gの低温充電後の比容量は87%
以上と向上している。しかし、ジアルキルスルホコハク
酸エステル塩の添加量が少なすぎる電池Gは比容量が8
7%と、電池A、Fに比較して目覚しい性能の向上は見
られなかった。また、ジアルキルスルホコハク酸エステ
ル塩の添加量の多すぎる電池Gは、20℃の試験におい
ても放電時の分極が大きく、さらに低温充電後の特性
が、電池A、Fに比較して劣る結果になった。
【0028】なお実施例には円筒形電池を用いている
が、角形電池、コイン形電池などを用いても同様の結果
が得られることを確認している。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明のリチウムイオン
二次電池は(化2)で示されるジアルキルスルホコハク
酸エステル塩を含有した負極を用いて構成したものであ
るので、低温充電による容量低下が小さく信頼性に優れ
た非水電解質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の円筒形電池の断面図
【符号の説明】
1 正極板 2 負極板 3 セパレータ 4 正極リード片 5 負極リード片 6 下部絶縁リング 7 電池ケース 8 上部絶縁リング 9 組立封口板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大畠 積 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ05 AK03 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 DJ08 HJ01 HJ02 5H050 AA06 BA17 CA08 CB07 DA09 EA21 EA23 FA05 HA01 HA02

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極、負極および非水電解質とを備え、
    前記負極に(化1)で示されるジアルキルスルホコハク
    酸エステル塩を少なくとも1種類含有することを特徴と
    する非水電解質二次電池。 【化1】
  2. 【請求項2】 (化1)のR1及びR2で示されるアルキ
    ル基が2−エチルヘキシル基、2−メチルヘキシル基、
    ヘキシル基から選ばれた少なくとも1つであることを特
    徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
  3. 【請求項3】 負極中の(化1)で示されるジアルキル
    スルホコハク酸エステル塩の含有量が負極活物質の重量
    に対し0.001重量%から5.0重量%であることを
    特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電池。
  4. 【請求項4】 負極がリチウムを吸蔵・放出可能な炭素
    材を活物質とすることを特徴とする請求項1記載の非水
    電解質二次電池。
  5. 【請求項5】 正極がリチウム含有酸化物を活物質とす
    ることを特徴とする請求項1記載の非水電解質二次電
    池。
JP2000097319A 2000-03-31 2000-03-31 非水電解質二次電池 Pending JP2001283858A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014160651A (ja) * 2013-01-28 2014-09-04 Nippon Zeon Co Ltd リチウムイオン二次電池用バインダー組成物、その製造方法、リチウムイオン二次電池用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用電極、及びリチウムイオン二次電池

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JP2014160651A (ja) * 2013-01-28 2014-09-04 Nippon Zeon Co Ltd リチウムイオン二次電池用バインダー組成物、その製造方法、リチウムイオン二次電池用スラリー組成物、リチウムイオン二次電池用電極、及びリチウムイオン二次電池

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