JP2002298910A - リチウム二次電池およびその非水電解液 - Google Patents

リチウム二次電池およびその非水電解液

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池の過充電などの安全性およびサイクル特
性、電気容量、保存特性などの電池特性に優れたリチウ
ム二次電池を提供するものである。 【解決手段】 コバルトまたはニッケルを含有するリチ
ウムとの複合酸化物からなる正極、リチウム金属、リチ
ウム合金またはリチウムを吸蔵、放出可能な材料からな
る負極、および非水溶媒に電解質が溶解されている非水
電解液からなるリチウム二次電池において、該非水電解
液中に0.1重量%〜10重量%のtert−アルキル
ベンゼン誘導体および0.1重量%〜1.5重量%のビ
フェニル誘導体を含有することを特徴するリチウム二次
電池に関する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池の過充電防止
などの安全性およびサイクル特性、電気容量、保存特性
などの電池特性にも優れたリチウム二次電池を提供する
ことができる新規なリチウム二次電池、および、そのリ
チウム二次電池の安全性を確保する方法、更には、安全
性の高いリチウム二次電池用電解液に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、リチウム二次電池は小型電子機器
などの駆動用電源として広く使用されている。また、小
型ビデオカメラ、携帯電話、ノート型パソコンなどの携
帯用電子・通信機器のみならず、自動車用の電源として
の期待も大きい。このリチウム二次電池は、主に正極、
非水電解液および負極から構成されており、特に、Li
CoO2などのリチウム複合酸化物を正極とし、炭素材
料又はリチウム金属を負極としたリチウム二次電池が好
適に使用されている。そして、そのリチウム二次電池用
電解液の非水溶媒としては、エチレンカーボネート(E
C)、プロピレンカーボネート(PC)などのカーボネ
ート類が好適に使用されている。
【0003】このようなリチウム二次電池は、通常の作
用電圧を上回るような過充電時に、正極からは過剰なリ
チウムが放出されると同時に、負極では過剰なリチウム
の析出が生じて、デンドライトが生じる。そのため、正
・負極の両極が化学的に不安定化する。正・負極の両極
が化学的に不安定になると、やがては非水電解液中のカ
ーボネート類と作用して分解し、急激な発熱反応が起こ
る。これによって、電池が異常に発熱し、電池の安全性
が損なわれるという問題を生じる。このような状況は、
リチウム二次電池のエネルギー密度が増加するほど重要
な問題となる。
【0004】このような問題を解決するため、電解液中
に添加剤として少量の芳香族化合物を添加することによ
って、過充電に対して安全性を確保できるようにしたも
のが、例えば、特開平7−302614号公報において
提案された。この特開平7−302614号公報では、
電解液の添加剤として、分子量500以下で満充電時の
正極電位よりも貴な電位に可逆性酸化還元電位を有する
ようなπ電子軌道を持つアニソール誘導体などを使用し
ている。また、特開2000−156243号公報で
は、ビフェニルや4,4’−ジメチルビフェニルなどを
使用している。このようなアニソール誘導体やビフェニ
ル誘導体は、電池内でレドックスシャトルすることによ
り、過充電に対して電池の安全性を確保している。
【0005】また、特開平9−106835号公報で
は、負極に炭素材料を用い、電解液の添加剤として、ビ
フェニル、3−R−チオフェン、3−クロロチオフェ
ン、フランを約1〜4%使用して、電池の最大作動電圧
を超える電圧でビフェニルなどが重合することによっ
て、電池の内部抵抗を大きくして、過充電に対して電池
の安全性を確保する方法が提案されている。また、特開
平9−171840号公報では、同様に、ビフェニル、
3−R−チオフェン、3−クロロチオフェン、フランを
使用して、電池の最大作動電圧を超える電圧でビフェニ
ルなどが重合することによって気体を発生させ、内部電
気切断装置を作動させることにより内部短絡を生じさせ
て、過充電に対して電池の安全性を確保する方法が提案
されている。また、特開平10−321258号公報で
は、同様に、ビフェニル、3−R−チオフェン、3−ク
ロロチオフェン、フランを使用して、電池の最大作動電
圧を超える電圧でビフェニルなどが重合することによっ
て、導電性ポリマーを発生させることにより、内部短絡
を生じさせて過充電に対して電池の安全性を確保する方
法が提案されている。
【0006】しかしながら、特開平11−162512
号公報では、ビフェニルなどを添加した電池において、
4.1Vを越える電圧上限までサイクルが繰り返された
り、40℃以上の高温で長期間暴露される充放電状態で
は、サイクル特性などの電池特性を悪化させる傾向があ
り、添加量の増大に伴って、その傾向は顕著になるとい
う問題点があることが記載されている。そこで、2,2
−ジフェニルプロパンなどを添加する電解液が提案さ
れ、電池の最大作動電圧を超える電圧で2,2−ジフェ
ニルプロパンなどが重合することによって、気体を発生
させて内部電気切断装置を作動させたり、導電性ポリマ
ーを発生させることにより、内部短絡を生じさせて、過
充電に対して電池の安全性を確保する方法が提案されて
いる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7−302614号公報や特開2000−156243
号公報に提案されたアニソール誘導体やビフェニル誘導
体は、レドックスシャトルにより過充電に対して有効に
作用するのに対して、サイクル特性や保存特性に悪影響
を及ぼすという問題を生じた。提案されているアニソー
ル誘導体やビフェニル誘導体は、40℃以上の高温や通
常作動電圧で使用している場合に、局部的に少し高い電
圧にさらされると充放電と共に徐々にアニソール誘導体
やビフェニル誘導体が分解し、本来の電池特性が低下す
るという問題がある。したがって、通常の充放電と共に
徐々にアニソール誘導体やビフェニル誘導体が分解して
少なくなってしまうために、300サイクル後に過充電
試験を行うと、安全を十分確保できないこともある。
【0008】また、特開平9−106835号公報、特
開平9−171840号公報、特開平10−32125
8号公報に提案されたビフェニル、3−R−チオフェ
ン、3−クロロチオフェン、フランも同様に、過充電に
対しては有効に作用するのに対して、前記の特開平11
−162512号公報で指摘されているように、サイク
ル特性や保存特性に悪影響を及ぼし、ビフェニル添加量
と共に顕著になるという問題を生じた。これは、ビフェ
ニルなどが4.5V以下の電位で酸化分解されるため
に、40℃以上の高温や通常作動電圧で使用している場
合にも局部的に少し高い電圧にさらされると、徐々にビ
フェニルなどが分解して少なくなってしまうためにサイ
クル寿命が低下してしまう。更には、充放電と共に徐々
にビフェニルなどが分解して少なくなってしまうため
に、300サイクル後に過充電試験を行うと、安全を十
分確保できないこともある。
【0009】更には、特開平11−162512号公報
に提案された2,2−ジフェニルプロパンを添加した電
池は、ビフェニルを添加した電池ほど過充電に対する安
全性は良くないものの、何も添加しない電池よりも過充
電に対する安全性は良い。また、2,2−ジフェニルプ
ロパンを添加した電池は、ビフェニルを添加した電池よ
り優れたサイクル特性が得られるものの、何も添加しな
い電池よりもサイクル特性は悪いことが記載されてい
る。よって、ビフェニルを添加した電池よりも良好なサ
イクル特性を得るためには、安全性の一部を犠牲にする
ことが許容できることが述べられている。このため、過
充電防止などの安全性およびサイクル特性、電気容量、
保存特性などの電池特性は必ずしも満足なものではない
のが現状である。
【0010】本発明は、前記のようなリチウム二次電池
用電解液に関する課題を解決し、電池の過充電防止など
の安全性およびサイクル特性、電気容量、保存特性など
の電池特性にも優れたリチウム二次電池を構成すること
ができるリチウム二次電池、および、安全性の高いリチ
ウム二次電池用電解液を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、コバルトまた
はニッケルを含有するリチウムとの複合酸化物からなる
正極、リチウム金属、リチウム合金またはリチウムを吸
蔵、放出可能な材料からなる負極、および非水溶媒に電
解質が溶解されている非水電解液からなるリチウム二次
電池において、該非水電解液中に0.1重量%〜10重
量%のtert−アルキルベンゼン誘導体および0.1
重量%〜1.5重量%のビフェニル誘導体を含有するこ
とを特徴するリチウム二次電池に関する。
【0012】また、本発明は、コバルトまたはニッケル
を含有するリチウムとの複合酸化物からなる正極、リチ
ウム金属、リチウム合金またはリチウムを吸蔵、放出可
能な材料からなる負極、および非水溶媒に電解質が溶解
されている非水電解液からなるリチウム二次電池用電解
液において、該非水電解液中に0.1重量%〜10重量
%のtert−アルキルベンゼン誘導体および0.1重
量%〜1.5重量%のビフェニル誘導体を含有すること
を特徴するリチウム二次電池用電解液に関する。
【0013】従来の過充電防止の機構としては、4.5
V付近の電位でレドックスシャトルする方法、4.5V
以下の電位で重合することによって、電池の内部抵抗を
大きくする方法、気体を発生させて内部電気切断装置を
作動させることにより内部短絡を生じさせたり、導電性
ポリマーを発生させることにより内部短絡を生じさせ
て、過充電に対する電池の安全性を確保する方法が知ら
れている。
【0014】一方、本発明の過充電防止の機構は、非水
電解液中に含有される前記tert−アルキルベンゼン
誘導体が、リチウムに対して+4.6V〜+5.0Vの
電位で酸化分解することにより、過充電時に正極中のコ
バルトまたはニッケルの溶出が促進され、そのコバルト
またはニッケルが負極上に析出することによって、負極
上に析出したリチウム金属と非水電解液中のカーボネー
トとの反応を未然に抑制するものと考えられる。また、
本発明において、場合によっては、電池内部でコバルト
またはニッケルが負極に析出することにより内部短絡を
起こし、過充電防止効果を発現するものと考えられる。
その結果、電池の安全性が十分確保されるものと推定さ
れる。さらに、本発明において、tert−アルキルベ
ンゼン誘導体と共に、ビフェニル誘導体を0.1重量%
〜1.5重量%と少量添加することによって、前記te
rt−アルキルベンゼン誘導体の過充電防止作用を助長
し、かつ、従来低下することが知られていた電池特性を
向上させるという予期しない効果が発現される。
【0015】さらに、非水電解液中に含有される前記t
ert−アルキルベンゼン誘導体は、リチウムに対する
酸化電位が+4.6V〜+5.0Vと高いために、40
℃以上の高温や通常作動電圧で充放電を繰り返しても、
電圧が局部的に4.2Vを越えて、前記tert−アル
キルベンゼン誘導体が分解することがない。また、0.
1重量%〜1.5重量%と少量のビフェニル誘導体のみ
では、過充電防止効果は発現しないものの、ビフェニル
誘導体の分解がわずかであるために、tert−アルキ
ルベンゼン誘導体と併用することにより、逆に電池特性
が向上することを見出した。更には、300サイクル後
に過充電試験を行うと、前記tert−アルキルベンゼ
ン誘導体の過充電防止作用により、安全を十分確保でき
る。これにより、電池の過充電防止などの安全性に優れ
ているだけではなく、サイクル特性、電気容量、保存特
性などの電池特性にも優れたリチウム二次電池を提供す
ることができるものと考えられる。
【0016】
【発明の実施の形態】非水溶媒に電解質が溶解されてい
る電解液に含有されるtert−アルキルベンゼン誘導
体としては、以下のような化合物が挙げられる。例え
ば、tert−ブチルベンゼン、1−フルオロ−4−t
ert−ブチルベンゼン、1−クロロ−4−tert−
ブチルベンゼン、1−ブロモ−4−tert−ブチルベ
ンゼン、1−ヨード−4−tert−ブチルベンゼン、
5−tert−ブチル−m−キシレン、4−tert−
ブチルトルエン、3,5−ジ−tert−ブチルトルエ
ン、1,3−ジ−tert−ブチルベンゼン、1,4−
ジ−tert−ブチルベンゼン、1,3,5−トリ−t
ert−ブチルベンゼン、tert−ペンチルベンゼ
ン、(1−エチル−1−メチルプロピル)ベンゼン、
(1,1−ジエチルプロピル)ベンゼン、(1,1−ジ
メチルブチル)ベンゼン、(1−エチル−1−メチルブ
チル)ベンゼン、(1−エチル−1−エチルブチル)ベ
ンゼン、(1,1,2−トリメチルプロピル)ベンゼ
ン、1−フルオロ−4−tert−ペンチルベンゼン、
1−クロロ−4−tert−ペンチルベンゼン、1−ブ
ロモ−4−tert−ペンチルベンゼン、1−ヨード−
4−tert−ペンチルベンゼン、5−tert−ペン
チル−m−キシレン、1−メチル−4−tert−ペン
チルベンゼン、3,5−ジ−tert−ペンチルトルエ
ン、1,3−ジ−tert−ペンチルベンゼン、1,4
−ジ−tert−ペンチルベンゼン、1,3,5−トリ
−tert−ペンチルベンゼンなどのtert−アルキ
ルベンゼン誘導体の少なくとも一種以上であることが好
ましい。また、前記ビフェニル誘導体として、ビフェニ
ル、o−テルフェニル、m−テルフェニル、p−テルフ
ェニル、4−メチルビフェニル、4−エチルビフェニ
ル、4−tert−ブチルビフェニルなどを使用するこ
とができ、特に酸化電位が4.8〜5.0Vと高い前記
tert−ブチルベンゼン等の一部を酸化電位が4.5
Vと低いo−テルフェニルに代えることにより、過充電
防止効果を向上させることができる。なお、例えばte
rt−ブチルベンゼンの一部をo−テルフェニルに代え
る場合、tert−ブチルベンゼンの含有量はo−テル
フェニルの重量に対して10倍量以下が好ましく、好ま
しくは0.3〜5倍量、特に0.5〜3倍量が好まし
い。前記したように酸化電位の異なる少なくとも2種類
の前記tert−アルキルベンゼン誘導体と前記ビフェ
ニル誘導体とを併用することにより、過充電防止効果を
高めることができる上に、電池特性を向上させることも
できるようになる。
【0017】前記tert−アルキルベンゼン誘導体の
含有量は、過度に多いと、電解液の電導度などが変わり
電池性能が低下することがあり、過度に少ないと、十分
な過充電効果が得られないので、電解液の重量に対して
0.1重量%〜10重量%、特に1〜5重量%の範囲と
するのがよい。
【0018】また、前記ビフェニル誘導体の含有量は、
過度に多いと、通常使用時に電池内でビフェニル誘導体
の分解が起こり、電池性能が低下することがあり、過度
に少ないと、十分な過充電効果や電池性能が得られない
ので、電解液の重量に対して0.1重量%〜1.5重量
%、特に0.3重量%〜0.9重量%とするのがよい。
【0019】本発明で使用される非水溶媒としては、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)、ブチレンカーボネート(BC)、ビ
ニレンカーボネート(VC)などの環状カーボネート類
や、γ−ブチロラクトンなどのラクトン類、ジメチルカ
ーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート(M
EC)、ジエチルカーボネート(DEC)などの鎖状カ
ーボネート類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラ
ヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,2−ジメトキ
シエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブト
キシエタンなどのエーテル類、アセトニトリルなどのニ
トリル類、プロピオン酸メチル、ピバリン酸メチル、ピ
バリン酸オクチルなどのエステル類、ジメチルホルムア
ミドなどのアミド類が挙げられる。
【0020】これらの非水溶媒は、1種類で使用しても
よく、また2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
非水溶媒の組み合わせは特に限定されないが、例えば、
環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との組み合わ
せ、環状カーボネート類とラクトン類との組み合わせ、
環状カーボネート類3種類と鎖状カーボネート類との組
み合わせなど種々の組み合わせが挙げられる。
【0021】本発明で使用される電解質としては、例え
ば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiN(S
2CF32、LiN(SO2252、LiC(SO2
CF33、LiPF4(CF32、LiPF3(C25
3、LiPF3(CF33、LiPF3(iso−C
373、LiPF5(iso−C37)などが挙げられ
る。これらの電解質は、1種類で使用してもよく、2種
類以上組み合わせて使用してもよい。これら電解質は、
前記の非水溶媒に通常0.1〜3M、好ましくは0.5
〜1.5Mの濃度で溶解されて使用される。
【0022】本発明の電解液は、例えば、前記の非水溶
媒を混合し、これに前記の電解質を溶解し、前記ter
t−アルキルベンゼン誘導体のうち少なくとも1種とビ
フェニル誘導体のうち少なくとも1種とを溶解すること
により得られる。
【0023】本発明の電解液は、二次電池の構成部材、
特にリチウム二次電池の構成部材として好適に使用され
る。二次電池を構成する電解液以外の構成部材について
は特に限定されず、従来使用されている種々の構成部材
を使用できる。
【0024】例えば、正極活物質としてはコバルトまた
はニッケルを含有するリチウムとの複合金属酸化物が使
用される。このような複合金属酸化物としては、例え
ば、LiCoO2、LiNiO2、LiCo1-xNix2
(0.01<x<1)などが挙げられる。また、LiC
oO2とLiMn24、LiCoO2とLiNiO2、L
iMn24とLiNiO2のように適当に混ぜ合わせて
使用しても良い。
【0025】正極は、前記の正極活物質をアセチレンブ
ラック、カーボンブラックなどの導電剤およびポリテト
ラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデ
ン(PVDF)、スチレンとブタジエンの共重合体(S
BR)、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体(N
BR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)などの
結着剤と混練して正極合剤とした後、この正極材料を集
電体としてのアルミニウムやステンレス製の箔やラス板
に圧延して、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度
真空下で加熱処理することにより作製される。
【0026】負極(負極活物質)としては、リチウム金
属やリチウム合金、またはリチウムを吸蔵・放出可能な
炭素材料〔熱分解炭素類、コークス類、グラファイト類
(人造黒鉛、天然黒鉛など)、有機高分子化合物燃焼
体、炭素繊維〕、または複合スズ酸化物などの物質が使
用される。特に、格子面(002)の面間隔(d002
が0.335〜0.340nm(ナノメーター)である
黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することが好ま
しい。なお、炭素材料のような粉末材料はエチレンプロ
ピレンジエンターポリマー(EPDM)、ポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン
(PVDF)、スチレンとブタジエンの共重合体(SB
R)、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体(NB
R)、カルボキシメチルセルロース(CMC)などの結
着剤と混練して負極合剤として使用される。
【0027】リチウム二次電池の構造は特に限定される
ものではなく、単層又は複層の正極、負極、セパレータ
を有するコイン型電池やポリマー電池、さらに、ロール
状の正極、負極およびロール状のセパレータを有する円
筒型電池や角型電池などが一例として挙げられる。な
お、セパレータとしては公知のポリオレフィンの微多孔
膜、織布、不織布などが使用される。
【0028】本発明におけるリチウム二次電池は、最大
作動電圧が4.2Vより大きい場合にも長期間にわた
り、優れたサイクル特性を有しており、特に最大作動電
圧が4.3Vのような場合にも優れたサイクル特性を有
している。カットオフ電圧は、2.0V以上とすること
ができ、さらに2.5V以上とすることができる。電流
値については特に限定されるものではないが、通常0.
1〜3Cの定電流放電で使用される。また、本発明にお
けるリチウム二次電池は、−40〜100℃と広い範囲
で充放電することができるが、好ましくは0〜80℃で
ある。
【0029】
〔電解液の調製〕
EC/PC/DEC(容量比)=30/5/65の非水
溶媒を調製し、これにLiPF6を1Mの濃度になるよ
うに溶解して電解液を調製した後、さらにtert−ブ
チルベンゼンおよびビフェニルを電解液に対して、それ
ぞれ2.5重量%、0.9重量%となるように加えた。
【0030】〔リチウム二次電池の作製および電池特性
の測定〕LiCoO2(正極活物質)を90重量%、ア
セチレンブラック(導電剤)を5重量%、ポリフッ化ビ
ニリデン(結着剤)を5重量%の割合で混合し、これに
1−メチル−2−ピロリドンを加えてスラリー状にして
アルミ箔上に塗布した。その後、これを乾燥し、加圧成
形して正極を調製した。人造黒鉛(負極活物質)を95
重量%、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)を5重量%の
割合で混合し、これに1−メチル−2−ピロリドンを加
えてスラリー状にして銅箔上に塗布した。その後、これ
を乾燥し、加圧成形して負極を調製した。そして、ポリ
プロピレン微多孔性フィルムのセパレータを用い、上記
の電解液を注入して18650サイズの円筒型電池(直
径18mm、高さ65mm)を作製した。電池には、圧
力開放口および内部電流遮断装置を設けた。この186
50電池を用いて、サイクル試験するために、高温(4
5℃)下、1.45A(1C)の定電流で4.2Vまで
充電した後、終止電圧4.2Vとして定電圧下に合計3
時間充電した。次に1.45A(1C)の定電流下、終
止電圧2.5Vまで放電し充放電を繰り返した。初期放
電容量は、1M LiPF6+EC/PC/DEC(容
量比)=30/5/65を電解液として用いた場合(比
較例1)と比較して同等であった。300サイクル後の
電池特性を測定したところ、初期放電容量を100%と
したときの放電容量維持率は84.4%であった。ま
た、高温保存特性も良好であった。さらに、サイクル試
験を300回繰り返した18650電池を用いて、常温
(20℃)下、満充電状態から2.9A(2C)の定電
流で続けて充電することにより、過充電試験を行った。
この時、電流遮断時間は22分、電流遮断後の電池の最
高表面温度は67℃であった。18650サイズの円筒
型電池の材料条件および電池特性を表1に示す。
【0031】実施例2 ビフェニルの使用量を電解液に対して0.5重量%とし
たほかは実施例1と同様に円筒型電池を作製した。18
650サイズの円筒型電池の材料条件および300サイ
クル後の放電容量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の
電池の最高表面温度を表1に示す。
【0032】実施例3 ビフェニルの使用量を電解液に対して1.3重量%とし
たほかは実施例1と同様に円筒型電池を作製した。18
650サイズの円筒型電池の材料条件および300サイ
クル後の放電容量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の
電池の最高表面温度を表1に示す。
【0033】実施例4 ビフェニルに代えてo−テルフェニルを電解液に対して
0.9重量%使用したほかは実施例1と同様に円筒型電
池を作製した。18650サイズの円筒型電池の材料条
件および300サイクル後の放電容量維持率、電流遮断
時間、電流遮断後の電池の最高表面温度を表1に示す。
【0034】実施例5 tert−ブチルベンゼンに代えてtert−ペンチル
ベンゼンを電解液に対して2.5重量%使用し、またビ
フェニルに代えて4−エチルビフェニルを電解液に対し
て0.9重量%使用したほかは実施例1と同様に円筒型
電池を作製した。18650サイズの円筒型電池の材料
条件および300サイクル後の放電容量維持率、電流遮
断時間、電流遮断後の電池の最高表面温度を表1に示
す。
【0035】実施例6 tert−アルキルベンゼン誘導体として、tert−
ブチルベンゼンおよびtert−ペンチルベンゼンを電
解液に対してそれぞれ2重量%ずつ使用し、またビフェ
ニル誘導体として4−メチルビフェニルを電解液に対し
て0.5重量%使用したほかは実施例1と同様に円筒型
電池を作製した。18650サイズの円筒型電池の材料
条件および300サイクル後の放電容量維持率、電流遮
断時間、電流遮断後の電池の最高表面温度を表1に示
す。
【0036】比較例1 tert−アルキルベンゼン誘導体およびビフェニル誘
導体を全く添加しなかったほかは実施例1と同様に円筒
型電池を作製した。18650サイズの円筒型電池の材
料条件および300サイクル後の放電容量維持率、電流
遮断時間、電流遮断後の電池の最高表面温度を表1に示
す。
【0037】比較例2 ビフェニルを電解液に対して1.3重量%使用し、te
rt−アルキルベンゼン誘導体を全く使用しなかったほ
かは実施例1と同様に円筒型電池を作製した。1865
0サイズの円筒型電池の材料条件および300サイクル
後の放電容量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の電池
の最高表面温度を表1に示す。
【0038】比較例3 ビフェニルを電解液に対して4重量%使用し、tert
−アルキルベンゼン誘導体を全く使用しなかったほかは
比較例2と同様に円筒型電池を作製した。18650サ
イズの円筒型電池の材料条件および300サイクル後の
放電容量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の電池の最
高表面温度を表1に示す。
【0039】実施例7 正極活物質として、LiCoO2に代えてLiNi0.8
0.22を使用したほかは実施例5と同様に、1865
0サイズの円筒型電池を作製した。18650サイズの
円筒型電池の材料条件および300サイクル後の放電容
量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の電池の最高表面
温度を表1に示す。
【0040】比較例4 tert−アルキルベンゼン誘導体およびビフェニル誘
導体を全く添加しなかったほかは実施例7と同様に、1
8650サイズの円筒型電池を作製し、電池性能を測定
した。18650サイズの円筒型電池の材料条件および
電池特性を表1に示す。
【0041】実施例8 tert−ブチルベンゼンに代えて4−フルオロ−te
rt−ペンチルベンゼンを電解液に対して3.0重量%
使用したほかは実施例1と同様に円筒型電池を作製し
た。18650サイズの円筒型電池の材料条件および3
00サイクル後の放電容量維持率、電流遮断時間、電流
遮断後の電池の最高表面温度を表1に示す。
【0042】比較例5 トルエンを電解液に対して3.0重量%使用し、ビフェ
ニルを電解液に対して0.5重量%使用したほかは比較
例1と同様に円筒型電池を作製した。18650サイズ
の円筒型電池の材料条件および300サイクル後の放電
容量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の電池の最高表
面温度を表1に示す。
【0043】比較例6 n−ブチルベンゼンを電解液に対して3.0重量%使用
し、ビフェニルを電解液に対して0.5重量%使用した
ほかは比較例1と同様に円筒型電池を作製した。186
50サイズの円筒型電池の材料条件および300サイク
ル後の放電容量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の電
池の最高表面温度を表1に示す。
【0044】比較例7 ジ−n−ブチルフタレートを電解液に対して3.0重量
%使用し、ビフェニルを電解液に対して0.5重量%使
用したほかは比較例1と同様に円筒型電池を作製した。
18650サイズの円筒型電池の材料条件および300
サイクル後の放電容量維持率、電流遮断時間、電流遮断
後の電池の最高表面温度を表1に示す。
【0045】比較例8 4−フルオロトルエンを電解液に対して3.0重量%使
用し、ビフェニルを電解液に対して0.5重量%使用し
たほかは比較例1と同様に円筒型電池を作製した。18
650サイズの円筒型電池の材料条件および300サイ
クル後の放電容量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の
電池の最高表面温度を表1に示す。
【0046】以上の実施例は、過充電時にいずれも負極
上に十分なコバルトまたはニッケルが析出していた。本
発明の有機化合物を添加した電池は、比較例の電池より
も過充電に対する安全性およびサイクル特性が良いこと
がわかる。
【0047】
【表1】
【0048】なお、本発明は記載の実施例に限定され
ず、発明の趣旨から容易に類推可能な様々な組み合わせ
が可能である。特に、上記実施例の溶媒の組み合わせは
限定されるものではない。更には、上記実施例は186
50サイズの円筒型電池に関するものであるが、本発明
は角型、アルミラミネート型、コイン型の電池にも適用
される。
【0049】
【発明の効果】本発明によれば、電池の過充電防止など
の安全性およびサイクル特性、電気容量、保存特性など
の電池特性にも優れたリチウム二次電池を提供すること
ができる。
フロントページの続き Fターム(参考) 5H029 AJ03 AJ04 AJ05 AJ12 AK03 AL02 AL07 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ14 HJ01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コバルトまたはニッケルを含有するリチ
    ウムとの複合酸化物からなる正極、リチウム金属、リチ
    ウム合金またはリチウムを吸蔵、放出可能な材料からな
    る負極、および非水溶媒に電解質が溶解されている非水
    電解液からなるリチウム二次電池において、該非水電解
    液中に0.1重量%〜10重量%のtert−アルキル
    ベンゼン誘導体および0.1重量%〜1.5重量%のビ
    フェニル誘導体を含有することを特徴するリチウム二次
    電池。
  2. 【請求項2】 前記ビフェニル誘導体がビフェニル、o
    −テルフェニル、m−テルフェニル、p−テルフェニ
    ル、4−メチルビフェニル、4−エチルビフェニル、4
    −tert−ブチルビフェニルから選ばれる少なくとも
    1種以上であることを特徴とする請求項1記載のリチウ
    ム二次電池。
  3. 【請求項3】 コバルトまたはニッケルを含有するリチ
    ウムとの複合酸化物からなる正極、リチウム金属、リチ
    ウム合金またはリチウムを吸蔵、放出可能な材料からな
    る負極、および非水溶媒に電解質が溶解されている非水
    電解液からなるリチウム二次電池用電解液において、該
    非水電解液中に0.1重量%〜10重量%のtert−
    アルキルベンゼン誘導体および0.1重量%〜1.5重
    量%のビフェニル誘導体を含有することを特徴するリチ
    ウム二次電池用電解液。
  4. 【請求項4】 前記ビフェニル誘導体がビフェニル、o
    −テルフェニル、m−テルフェニル、p−テルフェニ
    ル、4−メチルビフェニル、4−エチルビフェニル、4
    −tert−ブチルビフェニルから選ばれる少なくとも
    1種以上であることを特徴とする請求項3記載のリチウ
    ム二次電池用電解液。
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