JP2002083632A - 非水電解液およびこれを用いた非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液およびこれを用いた非水電解液二次電池Info
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Abstract
気特性に優れ、高温保存時に発生するガス抑制に優れた
非水電解液二次電池と、それを可能にする非水電解液を
提供する。 【解決手段】 非水溶媒およびこれに溶解される溶質か
らなり、前記溶媒にプロピレンカーボネートおよび1,
3−プロパンスルトン、もしくはビニレンカーボネート
とジフェニルジスルフィド、ジ−p−トリルジスルフィ
ド、ビス(4−メトキシフェニル)ジスルフィドから選
ばれた少なくとも1種類、もしくはプロピレンカーボネ
ートおよび1,3−プロパンスルトンを含み、且つビニ
レンカーボネートおよびジフェニルジスルフィド、ジ−
p−トリルジスルフィド、ビス(4−メトキシフェニ
ル)ジスルフィドから選ばれた少なくとも1種類を含有
する非水電解液を用いる。
Description
のガス発生抑制、および/またはサイクル特性、電気容
量、保存特性などの電池特性に優れた非水電解液および
これを用いた非水電解液二次電池に関する。
コードレス化が急速に進んでいる。これにつれて駆動用
電源を担う小型、軽量、薄型で、かつ高エネルギー密度
を有する二次電池への要望が高まっている。その中で、
非水電解液を用いる二次電池、特にリチウムイオン二次
電池およびリチウムポリマー二次電池は、とりわけ高電
圧、高エネルギー密度を有し、且つ薄型化が可能な電池
として有望視され、その開発が盛んに行われている。
属リチウムそのものを活物質として用いるものと、活物
質のリチウムを充放電により吸蔵・放出することが可能
な金属化合物や炭素材料を主材料として用いるものがあ
る。これらの内、現在では多くの場合、炭素材料が負極
活物質として用られている。
電解液と負極との反応によって保護膜が形成され、その
保護膜によって負極の化学的安定性が保たれている。し
かし、電池を高温で保存した時には前記保護膜に亀裂が
入りやすく、その亀裂部分で負極と電解液中の非水溶媒
が反応し、ガス発生するという課題があった。さらに、
電池の充電時には炭素材料が負極から剥離し易い課題が
あった。これは、負極中の炭素材料と非水電解液との界
面において、非水溶媒が電気化学的に還元される反応が
起こり、その際に発生するガスが炭素材料に物理的な作
用を及ぼすためと考えられる。
放電によるリチウムの吸蔵・放出が可能な各種のリチウ
ム含有複合酸化物が活物質として一般的に用いられてい
る。これらの正極と炭素負極を備えた非水電解液二次電
池では、充放電サイクル中や保存中に正負極の結着剤が
電解液により膨潤することにより、電極のインピーダン
スが上昇すると共に電池容量が次第に低下するという課
題があった。
型、軽量、薄型化のために、リチウムイオン二次電池で
用いている金属ケースに代わり、樹脂フィルムの間に金
属箔を配して積層したラミネートシートからなる袋状外
装体が多く用いられる。その場合には、電池の高温保存
時などにおける非水溶媒の分解により僅かな量のガスが
発生した場合でも、電池内圧の上昇により、電池厚みの
増加、漏液および充放電特性劣化などの悪影響を及ぼす
という重要な課題があった。
非水電解液二次電池の電解液に関する課題を解決し、高
温保存時のガス発生抑制、および/または、サイクル特
性、電池容量、保存特性などの電池特性にも優れた非水
電解液およびこれを用いた非水電解液二次電池を提供す
ることを目的とする。
めの本発明の非水電解液は、非水溶媒および前記非水溶
媒に溶解した溶質からなり、前記非水溶媒がプロピレン
カーボネート(PC)および1,3−プロパンスルトン
(PS)を含有することを特徴とするものであり、PC
の含有量が0.1重量%〜5.0重量%、PSの含有量
が0.1重量%〜6.5重量%であることが好ましい。
よびに前記非水溶媒に溶解した溶質からなり、前記非水
溶媒がビニレンカーボネート(VC)と、ジフェニルジ
スルフィド(DPDS)、ジ−p−トリルジスルフィド
(DTDS)、ビス(4−メトキシフェニル)ジスルフ
ィド(BMPDS)から選ばれた少なくとも1種類を含
有することを特徴とするものである。
およびに前記非水溶媒に溶解した溶質からなり、前記非
水溶媒にPCおよびPSが含有され、且つVC、DPD
S、DTDS、BMPDSから選ばれた少なくとも1種
類が含有されていることを特徴とするものである。
が含有するPC、PSおよびVCの含有量は、それぞれ
0.1〜5.0重量%、0.1〜6.5重量%、0.1
〜5.0重量%であることが好ましく、またDPDS、
DTDS、BMPDSから選ばれた少なくとも1種類の
含有量は、総量で0.1重量%〜0.6重量%であるこ
とが好ましい。
よび前記非水溶媒に溶解した溶質からなり、前記非水溶
媒がPC、PS、VCを含み、さらにDPDS、DTD
S、BMPDSから選ばれた少なくとも1種類を含有す
ることを特徴とするものであり、これらの含有量の合計
が0.4重量%〜17.1重量%であることが好まし
い。
上記の本発明の各非水電解液を電解液として用いたこと
を特徴とするものである。
溶媒は、主成分として環状カーボネートおよび鎖状カー
ボネートを含有することが好ましい。前記環状カーボネ
ートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピ
レンカーボネート(PC)およびブチレンカーボネート
(BC)から選ばれた少なくとも1種類であることが好
ましい。
メチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート
(DEC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)
から選ばれた少なくとも1種類であることが好ましい。
て、前記非水溶媒中の環状カーボネートの含有量が10
重量%〜70重量%であり、前記鎖状カーボネートの含
有量が30重量%〜90重量%であることが好ましい。
lO4 、LiBF4 、LiPF6 、LiAlCl4、L
iSbF6、LiSCN、LiCl、LiCF3 SO3、
LiCF3 CO2 、LiN(C2F5SO2)2、LiAs
F6 、LiN(CF3SO2) 2、Li2B10Cl10、低級
脂肪族カルボン酸リチウム、LiBr、LiI、クロロ
ボランリチウム、四フェニルホウ酸リチウム、イミド類
などがある。これらを単独または二種類以上を組み合わ
せて溶質として使用できる。これらの中でもLiPF6
単独またはこれを他のリチウム塩と組み合わせて溶質と
して用いることが特に好ましい。
環状カーボネートおよび鎖状カーボネートを混合した非
水溶媒に、前記の溶質を0.5〜1.5Mの濃度で溶解
させた後、前記添加剤を溶解させることにより調製する
ことが好ましい。
溶媒の含有量をそれぞれ重量%で表したが、この重量%
は非水電解液中の全非水溶媒の重量和を100%とした
場合の各非水溶媒の重量百分率である。
の構成部材あるいは材料については特に限定されず、従
来から使用されているものを使用できる。例えば、正極
活物質としては、充電・放電によりリチウムイオンを放
出・吸蔵できるリチウム含有複合金属酸化物を使用でき
る。リチウム含有複合金属酸化物としては、Lix Co
O2 、Lix NiO2、Lix MnO2 、Lix Coy
Ni1-y O2、Lix Coy M1-yOz、LixNi1-yMy
Oz、Lix Mn2 O4 、Lix Mn2-y My O 4 (こ
こで、M=Na、Mg、Sc、Y、Mn、Fe、Co、
Ni、Cu、Zn、Al、Cr、Pb、Sb、Bのうち
の少なくとも1種類、x=0〜1.2、y=0〜0.
9、z=2.0〜2.3)などが挙げられる。なお、上
記のx値は、充放電開始前の値であり、充放電により増
減する。
バナジウム酸化物のリチウム化合物、ニオブ酸化物のリ
チウム化合物を用いることも可能である。また、上記の
正極材料を組み合わせて混合して用いることも可能であ
る。また、正極活物質の平均粒径は、特に限定はされな
いが、1μm〜30μmであることが好ましい。
リチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材料を用いるこ
とができ、中でも黒鉛型結晶構造を有するグラファイト
を含む材料、例えば天然黒鉛や人造黒鉛を使用すること
が好ましい。特に、格子面(002)の面間隔
(d002)が3.350〜3.400オングストローム
であるグラファイトを用いることが一層好ましい。
めの結着剤としては、フッ素系樹脂材料、例えばポリフ
ッ化ビニリデン(PVDF)、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(P(VDF−HF
P))、もしくはポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)のいずれか、またはこれらの2種類以上を混合して
用いることが好ましい。
に含有されるPCおよびPSは、負極炭素材料表面での
安定な保護膜の形成に寄与する。この保護膜は電池の高
温保存時でも亀裂が発生しない安定な膜である。炭素負
極が前記保護膜により被覆されることにより、天然黒鉛
や人造黒鉛などの活性で高結晶化した炭素材料を負極に
使用した場合でも、高温保存時での電解液中の非水溶媒
の分解が抑制され、ガス発生を抑制する効果を発揮す
る。しかも、この保護膜は電池の充放電の正常な反応を
妨げることはない。
S、DPTSおよびBMPDSは、負極炭素材料表面で
の安定な保護膜形成に寄与する。この保護膜は充放電の
繰り返しにおいても安定な状態が維持される。この保護
膜の作用により、電解液中の非水溶媒が電気化学的に還
元されてガス発生することが抑制される。その結果、負
極炭素材料の負極からの剥離を抑制することができ、サ
イクル特性を向上させることができる。しかも、この保
護膜は電池の正常な充放電反応を妨げることはない。
は、前記保護膜形成時の非水溶媒と炭素負極との反応生
成物が、結着剤であるPVDF、P(VDF−HFP)
などに存在する極性基末端に作用して非水溶媒による結
着剤の膨潤を抑制し、電極材料間の密着性が維持され
る。これにより、電極のインピーダンス上昇を抑制する
と共にサイクル特性を一層向上させる効果を発揮すると
考えられる。
大きなイオン透過度、所定の機械的強度、および絶縁性
を備えた微多孔性薄膜や非水電解液を吸収保持するポリ
マーからなる多孔性の膜が用いられる。さらに、耐有機
溶剤性と疎水性からポリプロピレン、ポリエチレンなど
の単独またはこれらを組み合わせたオレフィン系ポリマ
ーあるいはガラス繊維などから作られたシートや不織布
または織布をセパレータとして用いることもできる。
た正負極の活物質、結着剤、あるいは導電剤が透過しな
い範囲の大きさであることが好ましく、例えば、0.0
1μm〜1μmであるものが好ましい。また、短絡時の
安全性を確保するためには、一定温度以上で溶融して孔
を閉塞し、抵抗を増大させる機能を持つものが好まし
い。セパレータの厚みは、一般的には、10μm〜30
0μmのものが用いられる。また、空孔率は、イオンの
透過性と素材の種類や膜厚に応じて決定されるが、一般
的には30〜80%であることが好ましい。
塩を溶解した非水電解液を吸収保持させたものを、正極
合剤および/または負極合剤に含ませ、さらに非水電解
液を吸収保持するポリマーからなる多孔性のセパレータ
を正極、負極と一体化して電池を構成することも好まし
い。このポリマー材料としては、非水電解液を吸収保持
できるものであればよいが、特に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が好ましい。
ート型、積層型、円筒型、偏平型、角型、電気自動車等
に用いる大型のものなどに適用できる。
帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、
自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車など
に用いることができ、特にこれらの用途に限定されるも
のではない。
挙げて説明する。
おいて作製したリチウムポリマー電池の正面図であり、
図2はそのA−B断面の断面図である。以下、図1およ
び図2を用いて、各実施例および各比較例における電池
に共通した正極板、負極板、および電池要素の作製方法
ならびに電池の構成方法を説明する。
チレンブラックおよび結着剤兼電解液保持剤としてのポ
リマー(P(VDF−HFP))をN−メチル−2−ピ
ロリドン(NMP)からなる有機溶媒で混練分散させた
ペーストを調製した。このペーストを、アルミニウム箔
をラス加工した正極集電体1aに塗着し、乾燥、圧延し
て正極合剤層1bを形成することにより正極板1を作製
した。
P(VDF−HFP)の粉末をNMPで混練分散させた
ペーストを調製した。このペーストを、銅箔をラス加工
した集電体2aの両面に塗着し、乾燥、圧延して負極合
剤層2bを形成することにより負極板2を作製した。
(VDF−HFP)のフィルムからなるポリマー製セパ
レータ3を挿入し、このセパレータ3の間に負極板2を
挿入して、これらを一定の温度に加熱しつつ加圧を行
い、積層一体化された電池要素4を構成した。
片取り付け部1cにアルミニウム箔製の正極リード片5
を溶接し、さらに負極集電体2aのリード片取り付け部
2cには銅箔製負極リード片6を溶接した。7はアルミ
ニウム箔を中間の一層とし、その内側にポリプロピレン
フィルムを、外側にポリエチレンテレフタレートフィル
ムとナイロンフィルムをそれぞれ一体化したラミネート
フィルムから形成された袋状外装体である。この袋状外
装体7の内部に収容された電池要素4のうち、正極リー
ド片5および負極リード片6を袋状外装体の外部へ引き
出し、それらの先端部をそれぞれ正負極の出入力端子5
aおよ6aとした。
溶着する際に、リード片5あるいは6とラミネートフィ
ルムの間の電気的絶縁と気密性を確保するための保護フ
ィルムである。尚、袋状外装体7は、前記のラミネート
フィルムを帯状に切断し、その長さ方向の中央部で2つ
折りし、幅方向の2辺を予め熱融着して作製した。7a
は前記横方向の熱融着部である。袋状外装体7の開口部
から電池要素4を挿入し、所定の電解液を注入した後
に、前記開口部を熱融着で密封した。7bはその熱溶着
部である。このようにして公称容量500mAhリチウ
ムポリマー電池を作製した。
ムポリマー電池に用いた各非水電解液の調整方法を以下
に示す。
量比が4:5:2である混合溶媒に、溶質として1.3
5MのLiPF6を溶解させ、さらに2.0重量%のP
Cと4.0重量%のPSを添加混合し、非水電解液を調
整した。
施例1と同じ溶質を溶解させた。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに6.0重量%のP
Cを添加混合し、非水電解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに6.0重量%のP
Sを添加混合し、非水電解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに0.5重量%のV
Cおよび0.1重量%のDPDSを添加混合し、非水電
解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに0.5重量%のV
Cおよび0.1重量%のDTDSを添加混合し、非水電
解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに0.5重量%のV
Cおよび0.1重量%のBMPDSを添加混合し、非水
電解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに3.0重量%のV
Cおよび0.4重量%のDPDSを添加混合し、非水電
解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに3.0重量%のV
Cおよび0.4重量%のDTDSを添加混合し、非水電
解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに3.0重量%のV
Cおよび0.4重量%のBMPDSを添加混合し、非水
電解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに0.5重量%のV
C、0.1重量%のDPDSおよび0.1重量%のBM
PDSを添加混合し、非水電解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに0.5重量%のV
C、0.1重量%のDTDSおよび0.1重量%BMP
DSを添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに0.5重量%の
VC、0.1重量%のDPDSおよび0.1重量%DT
DS添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに3.0重量%の
VC、0.2重量%のDPDSおよび0.4重量%DT
DSを添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに3.0重量%の
VC、0.2重量%のDPDSおよび0.4重量%のB
MPDSを添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに3.0重量%の
VC、0.4重量%のDTDSおよび0.2重量%のB
MPDSを添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに0.5重量%の
VC、0.1重量%のDPDS、0.1重量%のDTD
Sおよび0.1重量%のBMPDSを添加混合し、非水
電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに3.0重量%の
VC、0.2重量%のDPDS、0.2重量%のDTD
Sおよび0.2重量%のBMPDSを添加混合し、非水
電解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに0.5重量%のV
Cを添加混合し、非水電解液を調整した。
施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに0.5重量%のD
PDSを添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPSおよび0.5重量%のVCを
添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPSおよび0.2重量%のDPD
Sを添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPSおよび0.2重量%のDTD
Sを添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPSおよび0.2重量%のBMP
DSを添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.8重量%のVCおよび
0.2重量%のDPDSを添加混合し、非水電解液を調
整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.8重量%のVCおよび
0.2重量%のDTDSを添加混合し、非水電解液を調
整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.8重量%のVCおよび
0.2重量%のBMPDSを添加混合し、非水電解液を
調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.2重量%のDPDSお
よび0.2重量%のDTDSを添加混合し、非水電解液
を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.2重量%のDPDSお
よび0.2重量%のBMPDSを添加混合し、非水電解
液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.2重量%のDTDSお
よび0.2重量%のBMPDSを添加混合し、非水電解
液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.8重量%のVC、0.
2重量%のDPDSおよび0.2重量%のDTDSを添
加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.8重量%のVC、0.
2重量%のDPDSおよび0.2重量%のBMPDSを
添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.8重量%のVC、0.
2重量%のDTDSおよび0.2重量%のBMPDSを
添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.2重量%のDPDS、
0.2重量%のDTDSおよび0.2重量%のBMPD
Sを添加混合し、非水電解液を調整した。
実施例1と同じ溶質を溶解させ、さらに2.0重量%の
PC、4.0重量%のPS、0.8重量%のVC、0.
2重量%のDPDS、0.2重量%のDTDSおよび
0.2重量%のBMPDSを添加混合し、非水電解液を
調整した。
0および比較例1〜比較例3で作製した各リチウムポリ
マー電池について高温保存試験を行った。まず、25℃
恒温槽中で300mA(0.6C)の充電電流で電池電
圧が4.2Vになるまで充電し、さらに、4.2Vの定
電圧で充電電流が50mA(0.1C)になるまで充電
して充電を完了した。このようにして充電を完了した電
池を90℃恒温槽入れ、4時間後に恒温槽中で電池厚み
を測定した結果を、表1、表2および表3に示す。なお
表中、PC、PS、VC、DPDS、DTDS、BMP
DSは、それぞれプロピレンカーボネート、1,3−プ
ロパンスルトン、ビニレンカーボネート、ジフェニルジ
スルフィド、ジ−p−トリルジスルフィドおよびビス
(4−メトキシフェニル)ジスルフィドを示す。
び比較例1で作製した各リチウムポリマー電池について
充放電サイクル試験を行った。まず、前記高温保存試験
の場合と同様の方法で充電を完了した後、平均電流35
2mAのGSMパルス放電(1700mAで0.6se
c.の放電と150mAで4msec.の放電とのパル
ス放電)で終止電圧が3.0Vまで放電する充放電サイ
クルを繰り返した。初期放電容量を100%としたとき
の100サイクル後の放電容量維持率を測定した結果を
表2および表3に示す。
℃保存時の発生ガスを抑制できず高温保存4h後の電池
厚みの増加は1.160mmという大きな値を示した。
一方、実施例1は、PCのみを添加した比較例2および
PSのみを添加した比較例3と比較して、優れたガス発
生抑制効果を示しており、これらの結果からPCとPS
を併用することによる顕著な相乗効果が確認できた。
0サイクル後の容量維持率が79.7%であった。一
方、実施例2〜実施例15は89〜91%の容量維持率
があり、VCのみを添加した比較例4、DPDSのみを
添加した比較例5と比較して、何れもサイクル特性に優
れており、これらの結果からVCとDPDS、DTD
S、BMPDSから選ばれた少なくとも1種類を添加す
ることにより、サイクル特性向上添加剤として優れた相
乗効果を確認できた。
池においては、わずかではあるが電池厚みが増加し、高
温時においてこれらの添加剤が分解しガス発生する挙動
が示唆された。これによるガス発生量の増加はわずかで
あるため、円筒形リチウム二次電池などのようにケース
強度の大きい非水電解液二次電池においては、電池厚み
が増加するなどの課題はなく、十分に効果を発揮するこ
とができる。
厚みの増加が1.160mm、100サイクル後の容量
維持率は79.7%であった。一方、実施例16〜実施
例30の電池は、電池厚みの増加が0.20〜0.26
mm、100サイクル後の容量維持率が88〜95%で
あり、いずれも高温保存時のガス発生抑制効果およびサ
イクル特性向上に優れた効果が確認できた。
る効果に優れた添加剤であるVC、DPDS、DTDS
およびBMPDSは、それぞれPCおよびPSと併用す
ることにより高温におけるガス発生を抑制し、且つサイ
クル特性を向上させることがわかった。中でもPC、P
S、VCと、DPDS、DTDS、BMPDSから選ば
れた少なくとも1種類を添加した場合には、特に優れた
効果が得られることがわかった。
はDPDSを電解液に添加することにより、過充電時の
安全性を向上させる開示がある。しかし、その実施例で
開示されている3%の高濃度でDPDSを電解液中に添
加すると、過充電時の安全性は向上するが、高温におけ
るガス発生が顕著であり、ガス発生の課題を解決するこ
とができなかった。本発明のように溶媒中のDPDSの
含有量を0.1重量%〜0.6重量%とごく微量に押さ
え、PCとPSとを併用させることにより、高温におけ
るガス発生を抑制し、且つサイクル特性を向上させるこ
とができた。
にはジ−p−トリルジスルフィドを電解液に添加するこ
とにより、電池のサイクル特性、保存特性が向上するこ
とが提案されているが、これだけでは高温保存時の電池
膨れの問題を解決できず、本発明のようにPCとPSと
を併用することにより高温におけるガス発生を抑制し、
且つサイクル特性を向上させることができた。
PC、鎖状カーボネートおよびVCを混合する例が開示
されているが、本発明のようにVCの添加量を0.1〜
5.0%と微量に添加し、PCとPSとを併用すること
により高温におけるガス発生を抑制し、且つサイクル特
性を向上させることができた。
量を0.1重量%とした以外は、実施例16と同様にし
て、非水電解液を調整した。
%、PSの添加量を6.5重量%とした以外は、実施例
16と同様にして、非水電解液を調整した。
%とした以外は、実施例16と同様にして、非水電解液
を調整した。
%とした以外は、実施例16と同様にして、非水電解液
を調整した。
%とした以外は、実施例20と同様にして、非水電解液
を調整した。
重量%とした以外は、実施例20と同様にして、非水電
解液を調整した。
重量%とした以外は、実施例20と同様にして、非水電
解液を調整した。
重量%とした以外は、実施例20と同様にして、非水電
解液を調整した。
重量%とした以外は、実施例21と同様にして、非水電
解液を調整した。
重量%とした以外は、実施例21と同様にして、非水電
解液を調整した。
1重量%とした以外は、実施例22と同様にして、非水
電解液を調整した。
6重量%とした以外は、実施例22と同様にして、非水
電解液を調整した。
Sの添加量をそれぞれ0.1重量%とした以外は、実施
例20と同様にして、非水電解液を調整した。
Sの添加量をそれぞれ5.0重量%、6.5重量%、
5.0重量%、0.6重量%とした以外は、実施例20
と同様にして、非水電解液を調整した。
Sの添加量をそれぞれ0.1重量%とした以外は、実施
例21と同様にして、非水電解液を調整した。
Sの添加量をそれぞれ5.0重量%、6.5重量%、
5.0重量%、0.6重量%とした以外は、実施例21
と同様にして、非水電解液を調整した。
DSの添加量をそれぞれ0.1重量%とした以外は、実
施例22と同様にして、非水電解液を調整した。
DSの添加量をそれぞれ5.0重量%、6.5重量%、
5.0重量%、0.6重量%とした以外は、実施例22
と同様にして、非水電解液を調整した。
作製したリチウムポリマー電池について、実施例1〜実
施例30および比較例1〜比較例3の各電池について試
験したと同様の方法で、高温保存試験を行った。また、
上記実施例31〜実施例48の各電池について、実施例
2〜実施例15および比較例1の各電池について試験し
たと同様の方法で、充放電サイクル試験を行った。これ
らの結果を表4に示す。
およびVCの添加量は、0.1〜5.0重量%の範囲で
あれば、高温保存試験での電池厚みの増加、充放電サイ
クル特性において格別な差異が認められず、いずれの場
合も良好であった。このことから、PCおよびVCの添
加量は、0.1〜5.0重量%の範囲にするのが好まし
いことがわかった。
量%の範囲であれば、高温保存試験での電池厚みの増
加、充放電サイクル特性において格別な差異が認められ
ず、いずれの場合も良好であった。このことから、PS
の添加量は、0.1〜6.5重量%の範囲にするのが好
ましいことがわかった。
DSの添加量は、0.1〜0.6重量%の範囲であれ
ば、高温保存試験での電池厚みの増加、充放電サイクル
特性において格別な差異が認められず、いずれの場合も
良好であった。このことから、DPDS、DTDSおよ
びBMPDSの添加量は、0.1〜0.6重量%の範囲
にするのが好ましいことがわかった。
TDS、BMPDSから選ばれた少なくとも1種類を添
加した場合、最も充放電サイクル特性が良好で、且つ高
温保存時のガス発生も低減できることがわかった。ま
た、これらの添加剤の添加総量は、0.4〜17.1重
量%の範囲であれば、高温保存試験での電池厚みの増
加、充放電サイクル特性において格別な差異が認められ
なかったことから、PC、PS、VCを含みDPDS、
DTDS、BMPDSから選ばれた少なくとも1種類を
添加した場合の添加総量は、0.4〜17.1重量%の
範囲にするのが好ましいことがわかった。
載の電解液の添加剤の組み合せに限定されず、発明の趣
旨から容易に置換可能な様々な組み合わせが可能であ
る。
用いたリチウムポリマー電池に関するものであるが、本
発明は、非水電解液二次電池、特に正極にリチウム含有
複合金属酸化物、負極にグラファイト、および正極ある
いは負極の少なくとも一方の結着剤としてフッ素樹脂を
用いた非水電解液二次電池の全てに適用した場合に大き
な効果が得られる。
ることにより、高温保存時の電池厚みの増加が抑制さ
れ、かつ充放電サイクル特性、保存特性などの電池特性
に優れた非水電解液二次電池を提供することができる。
正面図
断面図
Claims (18)
- 【請求項1】 非水溶媒および前記非水溶媒に溶解した
溶質からなり、前記非水溶媒がプロピレンカーボネート
および1,3−プロパンスルトンを含有することを特徴
とする非水電解液。 - 【請求項2】 非水溶媒および前記非水溶媒に溶解した
溶質からなり、前記非水溶媒がビニレンカーボネート
と、ジフェニルジスルフィド、ジ−p−トリルジスルフ
ィド、ビス(4−メトキシフェニル)ジスルフィドから
選ばれた少なくとも1種類を含有することを特徴とする
非水電解液。 - 【請求項3】 前記非水溶媒が、さらに、ビニレンカー
ボネート、ジフェニルジスルフィド、ジ−p−トリルジ
スルフィド、ビス(4−メトキシフェニル)ジスルフィ
ドから選ばれた少なくとも1種類を含有する請求項1に
記載の非水電解液。 - 【請求項4】 前記非水溶媒が、0.1重量%〜5.0
重量%のプロピレンカーボネートおよび0.1重量%〜
6.5重量%の1,3−プロパンスルトンを含有する請
求項1に記載の非水電解液。 - 【請求項5】 前記非水溶媒が0.1重量%〜5.0重
量%のビニレンカーボネートと、ジフェニルジスルフィ
ド、ジ−p−トリルジスルフィド、ビス(4−メトキシ
フェニル)ジスルフィドから選ばれた少なくとも1種類
を総量で0.1重量%〜0.6重量%含有する請求項2
に記載の非水電解液。 - 【請求項6】 非水溶媒および前記非水溶媒に溶解した
溶質からなり、前記非水溶媒が、0.1重量%〜5.0
重量%のプロピレンカーボネートおよび0.1重量%〜
6.5重量%の1,3−プロパンスルトンを含有し、さ
らにビニレンカーボネートを0.1重量%〜5.0重量
%、および/またはジフェニルジスルフィド、ジ−p−
トリルジスルフィド、ビス(4−メトキシフェニル)ジ
スルフィドから選ばれた少なくとも1種類を総量で0.
1重量%〜0.6重量%含有することを特徴とする非水
電解液。 - 【請求項7】 非水溶媒および前記非水溶媒に溶解した
溶質からなり、前記非水溶媒が、プロピレンカーボネー
ト、1,3−プロパンスルトン、ビニレンカーボネート
を含み、さらにジフェニルジスルフィド、ジ−p−トリ
ルジスルフィド、ビス(4−メトキシフェニル)ジスル
フィドから選ばれた少なくとも1種類を含み、これらの
含有量の合計が0.4重量%〜17.1重量%である非
水電解液。 - 【請求項8】 リチウム含有複合金属酸化物を含む材料
を正極活物質とする正極と、グラファイトを含む材料を
負極活物質とする負極とを備え、前記正負極の少なくと
も一方の電極が結着剤としてフッ素樹脂を含む非水電解
液二次電池からなり、環状カーボネートおよび鎖状カー
ボネートを主成分とする非水溶媒に溶質としてリチウム
塩が溶解された非水電解液であって、前記非水溶媒が
0.1重量%〜5.0重量%のプロピレンカーボネート
および0.1重量%〜6.5重量%の1,3−プロパン
スルトンを含有することを特徴とする非水電解液。 - 【請求項9】 リチウム含有複合金属酸化物を含む材料
を正極活物質とする正極と、グラファイトを含む材料を
負極活物質とする負極とを備え、前記正負極の少なくと
も一方の電極が結着剤としてフッ素樹脂を含む非水電解
液二次電池からなり、環状カーボネートおよび鎖状カー
ボネートを主成分とする非水溶媒に溶質としてリチウム
塩が溶解された非水電解液であって、前記非水溶媒が
0.1重量%〜5.0重量%のビニレンカーボネート
と、ジフェニルジスルフィド、ジ−p−トリルジスルフ
ィド、ビス(4−メトキシフェニル)ジスルフィドから
選ばれた少なくとも1種類を総量で0.1重量%〜0.
6重量%含有することを特徴とする非水電解液。 - 【請求項10】 リチウム含有複合金属酸化物を含む材
料を正極活物質とする正極と、グラファイトを含む材料
を負極活物質とする負極とを備え、前記正負極の少なく
とも一方の電極が結着剤としてフッ素樹脂を含む非水電
解液二次電池からなり、環状カーボネートおよび鎖状カ
ーボネートを主成分とする非水溶媒に溶質としてリチウ
ム塩が溶解された非水電解液であって、前記非水溶媒
が、0.1重量%〜5.0重量%のプロピレンカーボネ
ートおよび0.1重量%〜6.5重量%の1,3−プロ
パンスルトンを含有し、さらにビニレンカーボネートを
0.1重量%〜5.0重量%、および/またはジフェニ
ルジスルフィド、ジ−p−トリルジスルフィド、ビス
(4−メトキシフェニル)ジスルフィドから選ばれた少
なくとも1種類を総量で0.1重量%〜0.6重量%含
有することを特徴とする非水電解液。 - 【請求項11】 リチウム含有複合金属酸化物を含む材
料を正極活物質とする正極と、グラファイトを含む材料
を負極活物質とする負極とを備え、前記正負極の少なく
とも一方の電極が結着剤としてフッ素樹脂を含む非水電
解液二次電池からなり、環状カーボネートおよび鎖状カ
ーボネートを主成分とする非水溶媒に溶質としてリチウ
ム塩が溶解された非水電解液であって、前記非水溶媒が
プロピレンカーボネート、1,3−プロパンスルトン、
ビニレンカーボネート含み、さらにジフェニルジスルフ
ィド、ジ−p−トリルジスルフィド、ビス(4−メトキ
シフェニル)ジスルフィドから選ばれた少なくとも1種
類を含み、これらの含有量の合計が0.4重量%〜1
7.1重量%である非水電解液。 - 【請求項12】 前記非水溶媒は、10重量%〜70重
量%の環状カーボネートおよび30重量%〜90重量%
の鎖状カーボネートを含有する請求項8〜請求項11の
いずれかに記載の非水電解液。 - 【請求項13】 前記環状カーボネートが、エチレンカ
ーボネートおよびブチレンカーボネートから選ばれた少
なくとも1種類である請求項8〜請求項12のいずれか
に記載の非水電解液。 - 【請求項14】 前記環状カーボネートが、エチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート、およびブチレン
カーボネートから選ばれた少なくとも1種類である請求
項9または請求項12のいずれかに記載の非水電解液。 - 【請求項15】 前記鎖状カーボネートが、ジメチルカ
ーボネート、ジエチルカーボネート、およびエチルメチ
ルカーボネートから選ばれた少なくとも1種類である請
求項8〜請求項12のいずれかに記載の非水電解液。 - 【請求項16】 前記グラファイトが天然黒鉛または人
造黒鉛であり、前記グラファイトの格子面(002)の
面間隔(d002)が3.350〜3.400オングスト
ロームである請求項8〜請求項10のいずれかに記載の
非水電解液。 - 【請求項17】 前記フッ素系樹脂がポリフッ化ビニリ
デン、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、およびポリテトラフルオロエチレンから選ば
れた少なくとも1種類である請求項8〜請求項10のい
ずれかに記載の非水電解液。 - 【請求項18】 請求項1〜17のいずれかに記載の非
水電解液を電解液として用いたことを特徴とする非水電
解液二次電池。
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