JP2001332296A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Nonaqueous electrolyte secondary batteryInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、携帯用無線電話、携帯用パソコ
ン、携帯用ビデオカメラ等の電子機器が開発され、各種
電子機器が携帯可能な程度に小型化されている。それに
伴って、内蔵される電池としても、高エネルギー密度を
有し、且つ軽量なものが採用されている。2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices such as a portable radio telephone, a portable personal computer, and a portable video camera have been developed, and various electronic devices have been reduced in size to be portable. Along with this, a battery having a high energy density and a light weight is also adopted as a built-in battery.
【0003】そのような要求を満たす二次電池として、
非水電解質を使用した二次電池が実用化されている。こ
の電池は、従来の水溶液系電解液を使用した電池の数倍
のエネルギー密度を有している。[0003] As a secondary battery satisfying such requirements,
Secondary batteries using non-aqueous electrolytes have been put to practical use. This battery has several times the energy density of a battery using a conventional aqueous electrolyte.
【0004】その例として、非水電解質二次電池の正極
活物質にリチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケ
ル複合酸化物またはリチウムマンガン複合酸化物等のリ
チウム遷移金属複合酸化物を用い、負極にリチウム金属
やリチウムが吸蔵・放出可能なLi−Al合金などのリ
チウム合金等の活物質、又はリチウムイオンをホスト物
質(ここでホスト物質とは、リチウムイオンを吸蔵及び
放出できる物質をいう。)である炭素に吸蔵させたリチ
ウムインターカレーション化合物を用い、LiCl
O4、LiPF6等のリチウム塩を溶解した非プロトン性
の有機溶媒を電解液とする非水電解質二次電池があげら
れる。For example, a lithium transition metal composite oxide such as a lithium cobalt composite oxide, a lithium nickel composite oxide or a lithium manganese composite oxide is used as a positive electrode active material of a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a lithium metal is used as a negative electrode. And an active material such as a lithium alloy such as a Li-Al alloy capable of occluding and releasing lithium, or carbon as a host material using lithium ions (here, a host material refers to a material capable of occluding and releasing lithium ions). Lithium intercalation compound occluded in LiCl
A non-aqueous electrolyte secondary battery using an aprotic organic solvent in which a lithium salt such as O 4 or LiPF 6 is dissolved as an electrolytic solution is exemplified.
【0005】しかし、これらの非プロトン性の有機溶媒
を電解液とした場合、有機溶媒の経時的な劣化がおこる
という問題があった。例えば、電池が4.2V以上の高
電圧になったときは、有機溶媒が分解し、発熱して電池
温度が上昇したり、有機溶媒の分解で発生したガスによ
り電池が膨れたりするなどである。However, when these aprotic organic solvents are used as the electrolytic solution, there is a problem that the organic solvents deteriorate with time. For example, when the battery has a high voltage of 4.2 V or more, the organic solvent is decomposed and generates heat to increase the battery temperature, or the gas generated by the decomposition of the organic solvent causes the battery to swell. .
【0006】そこで、特開平9―326262号に開示
されているように、非プロトン性の有機溶媒中に、ニト
ロソベンゼン、ニトロベンゼン、2,2−ジフェニル−
1−ピクリルヒドラジルから選ばれる化合物を含有させ
ていた。これにより、4V以上の充電電位で用いた場合
においても安定で、充放電サイクル特性、充電状態での
保存特性にも優れる非水電解質二次電池が得られてい
た。Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-326262, nitrosobenzene, nitrobenzene, 2,2-diphenyl-
It contained a compound selected from 1-picrylhydrazyl. As a result, a non-aqueous electrolyte secondary battery which is stable even when used at a charging potential of 4 V or more and has excellent charge-discharge cycle characteristics and storage characteristics in a charged state has been obtained.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、非プロ
トン性の有機溶媒中に、ニトロソベンゼン、ニトロベン
ゼン、2,2−ジフェニル−1−ピクリルヒドラジルか
ら選ばれる化合物を含有させると、4V以上の充電電位
で用いた場合においては、安定で、充放電サイクル特
性、充電状態での保存特性にも優れる非水電解質二次電
池が得られるものの、電池の放電性能は著しく低下する
という問題があった。However, when a compound selected from nitrosobenzene, nitrobenzene and 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl is contained in an aprotic organic solvent, a charge of 4 V or more is obtained. When used at a potential, a non-aqueous electrolyte secondary battery which is stable and has excellent charge-discharge cycle characteristics and excellent storage characteristics in a charged state can be obtained, but there is a problem that the discharge performance of the battery is significantly reduced.
【0008】例えば、4V以下での放電性能では、初回
の充放電効率が低下するという問題があった。また、高
率での放電性能が著しく低下するという問題があった。
すなわち、特開平9―326262号で開示された化合
物では、電池の放電性能を犠牲にするあまり、実用的な
電池が得られないものになっていた。For example, in the discharge performance at 4 V or less, there is a problem that the initial charge / discharge efficiency is reduced. In addition, there is a problem that the discharge performance at a high rate is significantly reduced.
In other words, the compound disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-326262 sacrifices the discharge performance of the battery, so that a practical battery cannot be obtained.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題を鑑
みなされたものであり、正極と負極と非水電解質とを備
えた非水電解質二次電池において、電解質の溶媒が、ニ
トロソベンゼンを除くニトロソ化合物またはニトロン化
合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and in a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, the solvent of the electrolyte is nitrosobenzene. It is characterized by containing at least one kind of nitroso compound or nitrone compound excluding.
【0010】また本発明は、上記非水電解質二次電池に
おいて、非水電解質溶媒中のニトロソベンゼンを除くニ
トロソ化合物またはニトロン化合物の含有量が、電解液
溶媒全体に対するモル比で0.001〜0.1であるこ
とを特徴とする。Further, the present invention provides the above non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the content of the nitroso compound or nitrone compound excluding nitrosobenzene in the non-aqueous electrolyte solvent is 0.001 to 0 in terms of a molar ratio to the entire electrolyte solution solvent. .1.
【0011】さらに本発明は、上記非水電解質二次電池
において、ニトロン化合物が、5,5−ジメチル−1−
ピロリン−N−オキシド、フェニル−N−t−ブチルニ
トロン、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−フ
ェニル−N−t−ブチルニトロンからなる群から選ばれ
た少なくとも1種であることを特徴とし、また、ニトロ
ソベンゼンを除くニトロソ化合物が、2−メチル−2−
ニトロソ−プロパン、2,4,6−トリ−t−ブチルニ
トロソベンゼン、ニトロソデュレンからなる群から選ば
れた少なくとも1種であることを特徴とする。Further, the present invention provides the above non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the nitrone compound is 5,5-dimethyl-1-.
At least one selected from the group consisting of pyrroline-N-oxide, phenyl-Nt-butylnitrone, and 3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-phenyl-Nt-butylnitrone Wherein the nitroso compound other than nitrosobenzene is 2-methyl-2-
It is characterized by being at least one selected from the group consisting of nitroso-propane, 2,4,6-tri-t-butylnitrosobenzene, and nitrosodurene.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】本発明になる非水電解質二次電池
は、正極と負極と非水電解質とをそなえており、非水電
解質としては有機溶媒に軽金属の塩を溶解したものを使
用する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode and a non-aqueous electrolyte, and uses a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a light metal salt in an organic solvent. .
【0013】電解質に使用する有機溶媒としては、エチ
レンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラク
トン、スルホラン、ジメチルスルホキシド、アセトニト
リル、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラ
ン、ジオキソラン、メチルアセテート等の極性溶媒、も
しくはこれらの混合物を使用してもよい。The organic solvent used for the electrolyte includes ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, sulfolane, dimethyl sulfoxide, acetonitrile, dimethylformamide, dimethylacetamide,
A polar solvent such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxolan, methyl acetate, or a mixture thereof may be used.
【0014】本発明においては、これらの有機溶媒が、
ニトロソベンゼンを除くニトロソ化合物またはニトロン
化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする。
このことによって、充電後の電解液の経時的な分解や劣
化が抑制され、充放電サイクル特性、および保存特性を
向上させることができる。なおかつ、4.2V以下での
放電特性にも優れ、とりわけ初回の充放電効率や高率放
電性能の低下を招くことがない。In the present invention, these organic solvents are
It is characterized by containing at least one kind of a nitroso compound or a nitrone compound excluding nitrosobenzene.
As a result, the decomposition and deterioration of the electrolyte after charging with time can be suppressed, and the charge-discharge cycle characteristics and the storage characteristics can be improved. In addition, it has excellent discharge characteristics at 4.2 V or less, and does not cause a decrease in charge / discharge efficiency and high-rate discharge performance at the first time.
【0015】また本発明は、非水電解質溶媒中のニトロ
ソベンゼンを除くニトロソ化合物またはニトロン化合物
の含有量が、電解液溶媒全体に対するモル比で0.00
1〜0.1とすることにより、充電後の電解液の経時的
な分解や劣化を抑制する効果が得られるものである。こ
れらの化合物の含有量が、モル比で0.001未満の場
合には、過充電性能の向上が見られなかった。また、
0.1より多く添加しても電池性能のさらなる改善は見
られなかった。また、ニトロソベンゼンを除くニトロソ
化合物またはニトロン化合物は高価なため、添加量を多
くしても工業的には無意味である。Further, according to the present invention, the content of the nitroso compound or nitrone compound excluding nitrosobenzene in the non-aqueous electrolyte solvent is 0.005 in molar ratio with respect to the whole electrolyte solvent.
By setting the ratio to 1 to 0.1, an effect of suppressing the decomposition and deterioration of the electrolytic solution after charging over time can be obtained. When the content of these compounds was less than 0.001 in molar ratio, no improvement in overcharge performance was observed. Also,
No further improvement in battery performance was seen with more than 0.1 addition. Further, nitroso compounds or nitrone compounds other than nitrosobenzene are expensive, and therefore, it is industrially meaningless even if the amount of addition is increased.
【0016】本発明においては、ニトロン化合物として
は、5,5−ジメチル−1−ピロリン−N−オキシド、
フェニル−N−t−ブチルニトロン、3,5−ジ−t−
ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル−N−t−ブチルニ
トロンからなる群から選ばれた少なくとも1種、また、
ニトロソベンゼンを除くニトロソ化合物としては、2−
メチル−2−ニトロソ−プロパン、2,4,6−トリ−
t−ブチルニトロソベンゼン、ニトロソデュレンからな
る群から選ばれた少なくとも1種を使用することによ
り、充電後の電解液の経時的な分解や劣化を抑制するよ
り大きな効果が得られるものである。In the present invention, as the nitrone compound, 5,5-dimethyl-1-pyrroline-N-oxide,
Phenyl-Nt-butylnitrone, 3,5-di-t-
At least one selected from the group consisting of butyl-4-hydroxy-phenyl-Nt-butylnitrone,
Nitroso compounds other than nitrosobenzene include 2-
Methyl-2-nitroso-propane, 2,4,6-tri-
By using at least one member selected from the group consisting of t-butylnitrosobenzene and nitrosodulene, a greater effect of suppressing the decomposition and deterioration of the electrolyte solution over time after charging can be obtained.
【0017】なお、本発明においては、有機溶媒に溶解
する軽金属の塩としてはリチウム塩を使用することが好
ましい。リチウム塩としては、LiPF6、LiCl
O4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3CO2、Li
CF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C
F2CF3)2、LiN(COCF3)2およびLiN(C
OCF2CF3)2などの塩もしくはこれらの混合物でも
よい。In the present invention, a lithium salt is preferably used as a salt of a light metal dissolved in an organic solvent. Lithium salts include LiPF 6 , LiCl
O 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 CO 2 , Li
CF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C
F 2 CF 3 ) 2 , LiN (COCF 3 ) 2 and LiN (C
A salt such as OCF 2 CF 3 ) 2 or a mixture thereof may be used.
【0018】また、正極活物質としては、二酸化マンガ
ン、五酸化バナジウムのような遷移金属化合物や、硫化
鉄、硫化チタンのような遷移金属カルコゲン化合物、さ
らにはこれらの遷移金属とリチウムの複合酸化物Lix
MO2(ただし、Mは、Co、NiまたはMnを表し、
0.5≦x≦1であるで表される複合酸化物)、あるい
はリチウムとニッケルの複合酸化物、すなわちLiNi
pM1qM2rO2で表される正極活物質(ただし、M
1、M2はAl、Mn、Fe、Ni、Co、Cr、T
i、Znから選ばれる少なくとも一種の元素、または、
P、Bなどの非金属元素でも良い。さらにp+q+r=
1である)などを用いることができる。特に、高電圧、
高エネルギー密度が得られ、サイクル特性にも優れるこ
とから、リチウム・コバルトの複合酸化物や、リチウム
・コバルト・ニッケル複合酸化物が好ましい。Examples of the positive electrode active material include transition metal compounds such as manganese dioxide and vanadium pentoxide, transition metal chalcogen compounds such as iron sulfide and titanium sulfide, and composite oxides of these transition metals and lithium. Lix
MO 2 (where M represents Co, Ni or Mn;
0.5 ≦ x ≦ 1) or a composite oxide of lithium and nickel, ie, LiNi
The positive electrode active material represented by pM1qM2rO 2 (however, M
1, M2 is Al, Mn, Fe, Ni, Co, Cr, T
at least one element selected from i and Zn, or
Non-metallic elements such as P and B may be used. Furthermore, p + q + r =
1) can be used. In particular, high voltage,
A lithium-cobalt composite oxide and a lithium-cobalt-nickel composite oxide are preferable because a high energy density is obtained and the cycle characteristics are excellent.
【0019】さらに、負極としては、リチウム、ナトリ
ウムなどのアルカリ金属や、充放電反応に伴いリチウム
等のアルカリ金属をドープ、脱ドープする材料を用いる
ことができる。後者の例としては、ポリアセチレン、ポ
リピロールなどの導電性ポリマー、あるいはコークス、
ポリマー炭、カーボンファイバーなどの炭素材料を用い
ることができるが、単位体積あたりのエネルギー密度が
大きいことから、炭素質材料を使用することが望まし
い。炭素質としては、熱分解炭素類、コークス類(石油
コークス、ピッチコークス、石炭コークスなど)、カー
ボンブラック(アセチレンブラックなど)、ガラス状炭
素、有機高分子材料焼結体(有機高分子材料を500℃
以上の適当な温度で不活性ガス気流中、あるいは真空中
で焼成したもの)、炭素繊維などがあげられる。Further, as the negative electrode, a material which can be doped or de-doped with an alkali metal such as lithium and sodium or an alkali metal such as lithium during charge / discharge reaction can be used. Examples of the latter include conductive polymers such as polyacetylene and polypyrrole, or coke,
Although carbon materials such as polymer charcoal and carbon fiber can be used, it is desirable to use a carbonaceous material because of its high energy density per unit volume. Examples of the carbonaceous materials include pyrolytic carbons, cokes (such as petroleum coke, pitch coke, and coal coke), carbon black (such as acetylene black), glassy carbon, and organic polymer material sintered bodies (organic polymer materials of 500 ° C
Fired in an inert gas stream or in a vacuum at the above appropriate temperature), carbon fiber, and the like.
【0020】[0020]
【実施例】つぎに、本発明の好適な実施例について、実
験結果に基づいて説明する。Next, preferred embodiments of the present invention will be described based on experimental results.
【0021】[実施例1]本発明になる非水電解質二次
電池は、正極板と隔離体と負極板とからなる長円形巻回
型発電要素が非水系の電解液とともに金属ラミネート樹
脂フィルムを熱溶着してなる金属ラミネート樹脂フィル
ムケースに収納されたものであり、その外観を図1に示
す。図1において、1は電池本体、2は電池ケース、3
は正極端子、4は負極端子、5、6および7はラミネー
トケースの溶着部分である。Embodiment 1 In a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, an elliptical wound type power generating element comprising a positive electrode plate, a separator and a negative electrode plate is made of a metal-laminated resin film together with a non-aqueous electrolyte. It is housed in a heat-welded metal laminated resin film case, and its appearance is shown in FIG. In FIG. 1, 1 is a battery body, 2 is a battery case, 3
Is a positive electrode terminal, 4 is a negative electrode terminal, and 5, 6 and 7 are welded portions of the laminate case.
【0022】正極活物質にはリチウムコバルト複合酸化
物を用いた。正極板は、厚さ25μmのアルミニウム箔
からなる集電体に、上記のリチウムコバルト複合酸化物
が活物質として保持されたものである。正極板は、結着
剤であるポリフッ化ビニリデン5部と導電剤であるアセ
チレンブラック5部とを活物質90部とともに混合し、
適宜N−メチル−2−ピロリドンを加えてペースト状に
調製した後、その集電体材料の両面に塗布、乾燥するこ
とによって製作した。A lithium cobalt composite oxide was used as the positive electrode active material. The positive electrode plate is obtained by holding the above-mentioned lithium cobalt composite oxide as an active material on a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 25 μm. The positive electrode plate is obtained by mixing 5 parts of polyvinylidene fluoride as a binder and 5 parts of acetylene black as a conductive agent together with 90 parts of an active material,
N-methyl-2-pyrrolidone was appropriately added to prepare a paste, which was then applied to both sides of the current collector material and dried.
【0023】負極板は、厚さ15μmの銅箔からなる集
電体の両面に、ホスト物質としてのグラファイト(黒
鉛)90部と結着剤としてのポリフッ化ビニリデン10
部とを混合し、適宜N−メチル−2−ピロリドンを加え
てペースト状に調製したものを塗布、乾燥することによ
って製作した。The negative electrode plate has 90 parts of graphite (graphite) as a host material and polyvinylidene fluoride 10 as a binder on both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 15 μm.
And N-methyl-2-pyrrolidone were added as appropriate to prepare a paste, which was then coated and dried.
【0024】極板の寸法は、正極板が厚さ180μm、
幅49mm、セパレータが厚さ25μm、幅53mm、
負極板が厚さ170μm、幅51mmであり、正極板及
び負極板にそれぞれリード端子を溶接した。セパレータ
としてはポリエチレン微多孔膜を使用した。正極板とセ
パレータと負極板とを順に重ね合わせて、ポリエチレン
製の長方形状の巻芯を中心として、長辺が発電要素の巻
回中心軸と平行になるよう、その周囲に長円渦状に巻回
して、53×35×4mmの大きさの発電要素とした。The dimensions of the electrode plate are as follows.
Width 49mm, separator thickness 25μm, width 53mm,
The negative electrode plate had a thickness of 170 μm and a width of 51 mm, and lead terminals were welded to the positive electrode plate and the negative electrode plate, respectively. A polyethylene microporous membrane was used as a separator. The positive electrode plate, the separator, and the negative electrode plate are superimposed one after another, and are wound around the polyethylene winding core in an elliptical spiral shape so that the long side is parallel to the winding center axis of the power generation element. By turning, a power generating element having a size of 53 × 35 × 4 mm was obtained.
【0025】この発電要素の巻回中心軸と平行な発電要
素側壁部分に、ポリエチレンからなる巻き止め用テープ
(ここでは接着剤が片面に塗布されている)を貼り付
け、発電要素を巻き止め固定した。A polyethylene tape (here, an adhesive is applied on one side) is attached to a side wall portion of the power generation element parallel to the winding central axis of the power generation element, and the power generation element is stopped and fixed. did.
【0026】この発電要素を、金属ラミネート樹脂フィ
ルムケースに、長円形巻回型発電要素はその巻回中心軸
が袋状金属ラミネート樹脂フィルムケースの開口面に垂
直となるように収納し、リード端子を固定して密封し、
電解液を、各電極とセバレータが十分湿潤し、発電要素
外にフリーな電解液が存在しない量を真空注液した。The power generating element is accommodated in a metal laminated resin film case, and the elliptical wound type power generating element is housed such that the center axis of the winding is perpendicular to the opening surface of the bag-shaped metal laminated resin film case. Fix and seal,
The electrolyte was vacuum-injected in such an amount that each electrode and the separator were sufficiently wetted and free electrolyte did not exist outside the power generating element.
【0027】電解液としては、炭酸エチレンと炭酸ジエ
チルの4:6混合物(体積比)に1.0mol/lのL
iPF6を溶解した溶液を使用した。この電解液に、6
種類のニトロソベンゼン以外のニトロソ化合物やニトロ
ン化合物を添加した。また、比較のために、従来から使
用されているニトロソベンゼンを添加した。最後に、密
封溶着を行って、公称容量500mAhのラミネート型
非水電解質電池を試作した。試作した電池のセル番号、
添加剤の種類および濃度を表1にまとめた。As an electrolyte, 1.0 mol / l of L was added to a 4: 6 mixture (volume ratio) of ethylene carbonate and diethyl carbonate.
Using a solution of iPF 6. In this electrolyte, 6
Various nitroso compounds other than nitrosobenzene and nitrone compounds were added. For comparison, nitrosobenzene conventionally used was added. Lastly, a sealed non-aqueous electrolyte battery having a nominal capacity of 500 mAh was prototyped by performing sealing welding. The cell number of the prototype battery,
Table 1 summarizes the types and concentrations of the additives.
【0028】[0028]
【表1】 [Table 1]
【0029】これらの電池を用いて、充放電サイクル試
験、高率放電試験および過充電試験をおこなった。充放
電サイクル試験は、1Cで4.2Vまで、さらに4.2
V定電圧で、合計3時間充電を行い、続いて、1Cで
2.75Vまで放電し、初期放電容量に対する300サ
イクル後の放電容量の比率を容量保持率とした。Using these batteries, a charge / discharge cycle test, a high rate discharge test, and an overcharge test were performed. The charge / discharge cycle test was performed up to 4.2 V at 1 C and further to 4.2 V.
The battery was charged at a constant voltage of V for a total of 3 hours, then discharged at 2.75 V at 1 C, and the ratio of the discharge capacity after 300 cycles to the initial discharge capacity was defined as the capacity retention rate.
【0030】高率放電試験は、1Cで4.2Vまで、さ
らに4.2V定電圧で、合計3時間充電を行い、0.2
Cおよび2Cで2.75Vまで放電した場合の、0.2
C放電容量に対する2C放電容量の比率を求めた。In the high-rate discharge test, the battery was charged to 4.2 V at 1 C, and further to a constant voltage of 4.2 V for a total of 3 hours.
0.2 when discharged to 2.75V at C and 2C
The ratio of the 2C discharge capacity to the C discharge capacity was determined.
【0031】過充電試験は、1Aで10Vまで定電流で
充電し、その時の電池の状態を観察した。In the overcharge test, the battery was charged at a constant current up to 10 V at 1 A, and the state of the battery at that time was observed.
【0032】これらの結果を表2に示した。なお、表2
において、容量保持率および0.2C放電容量に対する
2C放電容量の比率は、それぞれ10セルの平均値を示
した。The results are shown in Table 2. Table 2
In Table 1, the capacity retention rate and the ratio of the 2C discharge capacity to the 0.2C discharge capacity each showed an average value of 10 cells.
【0033】[0033]
【表2】 [Table 2]
【0034】表2より、電解液の経時変化が小さいこと
を示す指標の一つとなる300サイクル後の容量保持率
が高く、なおかつ高率放電試験、および過充電試験で良
好な結果を示したのは、本発明になる添加剤を、電解液
にモル比で0.001〜0.1の比率で添加した有機電
解液を含有する電池ということが明らかとなった。ま
た、0.1の比率を超える添加をおこなっても、性能に
優位性が認められなかったことから、添加濃度はモル比
で0.001〜0.1が好ましい。Table 2 shows that the capacity retention after 300 cycles, which is one of the indexes indicating that the change with time of the electrolytic solution is small, was high, and good results were obtained in the high rate discharge test and the overcharge test. Has been found to be a battery containing an organic electrolyte in which the additive according to the present invention is added to the electrolyte at a molar ratio of 0.001 to 0.1. Further, even when the addition exceeds the ratio of 0.1, no superiority in performance was recognized, and therefore the addition concentration is preferably 0.001 to 0.1 in molar ratio.
【0035】[実施例2]実施例2に用いた角形非水電
解質二次電池の概略断面を図2に示した。Example 2 FIG. 2 shows a schematic cross section of the prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery used in Example 2.
【0036】図2において、11は角形非水電解質二次
電池、12は電極群、13は正極、14は負極、15は
セパレータ、16は電池ケース、17は蓋、18は安全
弁、19は正極端子、20は正極集電リードである。In FIG. 2, reference numeral 11 denotes a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery, 12 denotes an electrode group, 13 denotes a positive electrode, 14 denotes a negative electrode, 15 denotes a separator, 16 denotes a battery case, 17 denotes a lid, 18 denotes a safety valve, and 19 denotes a positive electrode. The terminal 20 is a positive electrode current collecting lead.
【0037】この角形非水電解質二次電池11は、アル
ミ集電体に正極活物質を含む正極合剤を塗布した正極1
3と、銅集電体に負極活物質を含む負極合剤を塗布した
負極14とがセパレータ15を介して巻回された扁平巻
状電極群12と、電解質塩を含有した非水電解液とを電
池ケース16に収納してなるものである。The prismatic non-aqueous electrolyte secondary battery 11 has a positive electrode 1 made by coating a positive electrode mixture containing a positive electrode active material on an aluminum current collector.
3, a flat electrode group 12 in which a negative electrode 14 in which a negative electrode mixture containing a negative electrode active material is applied to a copper current collector is wound via a separator 15, and a non-aqueous electrolyte solution containing an electrolyte salt. Is stored in the battery case 16.
【0038】電池ケース16には、安全弁18を設けた
電池蓋17がレーザー溶接によって取り付けられ、正極
端子19は正極集電リード20を介して正極13と接続
され、負極14は電池ケース16の内壁と接触により電
気的に接続されている。A battery cover 17 provided with a safety valve 18 is attached to the battery case 16 by laser welding, a positive electrode terminal 19 is connected to the positive electrode 13 via a positive electrode current collecting lead 20, and a negative electrode 14 is connected to the inner wall of the battery case 16. And are electrically connected by contact.
【0039】正極合剤は実施例1で使用したのと同じも
のを使用した。この正極合剤を厚さ30ミクロンのアル
ミニウム集電体に均一に塗布、乾燥させた後、ロールプ
レスで圧縮成型し、所望の大きさに切断することにより
正極を作製した。また、正極リードの取り出し部基部
に、補強部材としてのポリプロピレンシートを貼り付け
た。The same positive electrode mixture as used in Example 1 was used. The positive electrode mixture was uniformly applied to a 30-μm-thick aluminum current collector, dried, then compression-molded by a roll press, and cut into a desired size to produce a positive electrode. Further, a polypropylene sheet as a reinforcing member was attached to the base of the take-out portion of the positive electrode lead.
【0040】負極合剤も実施例1で使用したのと同じも
のを使用した。この負極合剤を厚さ20ミクロンの銅集
電体に均一に塗布、乾燥させた後、ロールプレスで圧縮
成型し、所望の大きさに切断することにより負極を作製
した。The same negative electrode mixture as used in Example 1 was used. The negative electrode mixture was uniformly applied to a copper current collector having a thickness of 20 microns, dried, compression-molded by a roll press, and cut into a desired size to prepare a negative electrode.
【0041】セパレータおよび電解液は、実施例1で使
用したものと同じものを使用した。また、比較のため
に、従来、添加がおこなわれたことのあるニトロソベン
ゼンも同様の濃度で添加をおこない、比較用の電池とし
た。The same separator and electrolyte as those used in Example 1 were used. For comparison, nitrosobenzene, which had been conventionally added, was also added at the same concentration to obtain a comparative battery.
【0042】電解液に、6種類のニトロソベンゼンを除
くニトロソ化合物やニトロン化合物を添加した。また、
比較のために、従来から使用されているニトロソベンゼ
ンを添加した。このようにして幅30mm高さ48mm
厚み6mmの角形非水電解質二次電池を作製した。試作
した電池のセル番号、添加剤の種類および濃度を表3に
まとめた。A nitroso compound other than six kinds of nitrosobenzene and a nitrone compound were added to the electrolytic solution. Also,
For comparison, a conventionally used nitrosobenzene was added. Thus, width 30 mm, height 48 mm
A 6-mm-thick rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery was produced. Table 3 summarizes the cell numbers, types of additives, and concentrations of the prototype batteries.
【0043】[0043]
【表3】 [Table 3]
【0044】これらの電池を用いて、実施例1と同様の
条件で、充放電サイクル試験、高率放電試験および過充
電試験を行なった。その結果を表4に示した。なお、表
4において、容量保持率および0.2C放電容量に対す
る2C放電容量の比率は、それぞれ10セルの平均値を
示した。Using these batteries, a charge / discharge cycle test, a high rate discharge test, and an overcharge test were performed under the same conditions as in Example 1. Table 4 shows the results. In Table 4, the capacity retention rate and the ratio of the 2C discharge capacity to the 0.2C discharge capacity each indicated an average value of 10 cells.
【0045】[0045]
【表4】 [Table 4]
【0046】表4より、電解液の経時変化が小さいこと
を示す指標の一つとなる300サイクル後の容量保持率
が高く、なおかつ高率放電試験、および過充電試験で良
好な結果を示したのは、本発明なる添加剤を、電解液に
モル比で0.001〜0.1の比率で添加した有機電解
液を含有する電池ということが明らかとなった。また、
0.1の比率を超える添加をおこなっても、性能に優位
性が認められないことから、添加濃度はモル比で0.0
01〜0.1が好ましい。Table 4 shows that the capacity retention after 300 cycles, which is one of the indexes indicating that the change with time of the electrolytic solution is small, was high, and good results were obtained in the high rate discharge test and the overcharge test. Has been found to be a battery containing an organic electrolyte in which the additive of the present invention is added to the electrolyte at a molar ratio of 0.001 to 0.1. Also,
Even when the addition exceeds the ratio of 0.1, no superiority in performance is recognized, so the addition concentration is 0.0
01 to 0.1 is preferred.
【0047】[0047]
【発明の効果】本発明における添加剤を用いることで、
電池内に含まれる有機溶媒の安定性が向上することか
ら、4V以上の充電電位でも安定で、充放電サイクル特
性、充電状態での保存特性にも優れる非水電解質二次電
池が得られた。また、有機電解液の分解が抑制され、サ
イクル保持特性が向上した。なおかつ、4V以下での放
電時において、初回の充放電効率の低下、あるいは高率
での放電性能の著しい低下を抑制することが可能となっ
た。本発明の工業的価値はきわめて大きい。By using the additive in the present invention,
Since the stability of the organic solvent contained in the battery is improved, a non-aqueous electrolyte secondary battery that is stable even at a charging potential of 4 V or more and has excellent charge / discharge cycle characteristics and storage characteristics in a charged state is obtained. In addition, the decomposition of the organic electrolyte was suppressed, and the cycle retention characteristics were improved. Further, at the time of discharging at 4 V or less, it is possible to suppress a decrease in the initial charge / discharge efficiency or a significant decrease in the discharge performance at a high rate. The industrial value of the present invention is extremely large.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】実施例1の非水電解質二次電池の外観を示す
図。FIG. 1 is a diagram showing the appearance of a non-aqueous electrolyte secondary battery of Example 1.
【図2】実施例2の角形非水電解質二次電池の概略断面
を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic cross section of a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 2.
1 電池本体 2 電池ケース 3 正極端子 4 負極端子 5、6、7 ラミネートケースの溶着部分 11 角形非水電解質二次電池 12 電極群 13 正極 14 負極 15 セパレータ 16 電池ケース 17 蓋 18 安全弁 19 正極端子 20 正極集電リード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery main body 2 Battery case 3 Positive electrode terminal 4 Negative electrode terminal 5, 6, 7 Welding part of laminate case 11 Rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery 12 Electrode group 13 Positive electrode 14 Negative electrode 15 Separator 16 Battery case 17 Cover 18 Safety valve 19 Positive electrode 20 Positive current collecting lead
Claims (4)
電解質二次電池において、前記電解質の溶媒が、ニトロ
ソベンゼンを除くニトロソ化合物またはニトロン化合物
の少なくとも1種を含有することを特徴とする非水電解
質二次電池。1. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, wherein the solvent of the electrolyte contains at least one of a nitroso compound or a nitrone compound excluding nitrosobenzene. Non-aqueous electrolyte secondary battery.
除くニトロソ化合物またはニトロン化合物の含有量が、
電解液溶媒全体に対するモル比で0.001〜0.1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。2. The content of a nitroso compound or a nitrone compound excluding nitrosobenzene in a non-aqueous electrolyte solvent is as follows:
2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the molar ratio with respect to the entire electrolyte solvent is 0.001 to 0.1.
1−ピロリン−N−オキシド、フェニル−N−t−ブチ
ルニトロン、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ
−フェニル−N−t−ブチルニトロンからなる群から選
ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1
または2記載の非水電解質二次電池。3. The method according to claim 1, wherein the nitrone compound is 5,5-dimethyl-
At least one member selected from the group consisting of 1-pyrroline-N-oxide, phenyl-Nt-butylnitrone, and 3,5-di-t-butyl-4-hydroxy-phenyl-Nt-butylnitrone 2. The method according to claim 1, wherein
Or the non-aqueous electrolyte secondary battery according to 2.
が、2−メチル−2−ニトロソ−プロパン、2,4,6
−トリ−t−ブチルニトロソベンゼン、ニトロソデュレ
ンからなる群から選ばれた少なくとも1種であることを
特徴とする請求項1または2記載の非水電解質二次電
池。4. A nitroso compound other than nitrosobenzene is 2-methyl-2-nitroso-propane, 2,4,6
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery is at least one selected from the group consisting of tri-t-butylnitrosobenzene and nitrosodulene.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007012598A (en) * | 2005-05-31 | 2007-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery and battery module |
WO2018016421A1 (en) * | 2016-07-22 | 2018-01-25 | 株式会社Gsユアサ | Nonaqueous electrolyte, power storage element, and method for producing power storage element |
WO2023137625A1 (en) * | 2022-01-19 | 2023-07-27 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | Secondary battery, battery module, battery pack, and electric device |
-
2000
- 2000-05-25 JP JP2000154047A patent/JP2001332296A/en active Pending
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US20240145793A1 (en) * | 2022-01-19 | 2024-05-02 | Contemporary Amperex Technology Co., Limited | Secondary Battery, Battery Module, Battery Pack and Power Consuming Device |
US12119457B2 (en) | 2022-01-19 | 2024-10-15 | Contemporary Amperex Technology (Hong Kong) Limited | Secondary battery, battery module, battery pack and power consuming device |
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