JP2004235145A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極、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を有するリチウムイオン二次電池であって、前記負極は難黒鉛化炭素からなる負極活物質を含み、前記非水電解液媒中に5〜7員環の環状スルホン酸エステル構造を主骨格として持つスルトン化合物およびビニレンカーボネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の負極保護成分が含有されているリチウムイオン二次電池。
【選択図】なし
Description
(長所)
1.エネルギー密度が高い。
2.出力密度が高い。
3.高温性能が良好である(高温時でも容量ロスや発熱が少なく、効率よく充放電ができる)。
4.自己放電が小さい(貯蔵による容量ロスが少ない)。
5.メモリ効果がない(繰り返しの部分放電でも支障がない)。
(短所)
1.過充電・過放電に弱い(保護回路が必要)。
2.電解液の主成分が有機溶媒である(異常時の安全確保のための保護システムが必要)。
以上が、リチウムイオン二次電池共通の特徴である。
1.突起先端と正極との間のマイクロショート
2.突起が形成されることで正極と負極との間隙が大きくなることによる抵抗の増大(容量の減少)
が起きることを見出した。
前記負極は難黒鉛化炭素からなる負極活物質を含み、
前記非水電解液中に、5〜7員環の環状スルホン酸エステル構造を主骨格として持つスルトン化合物およびビニレンカーボネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の負極保護成分が含有されているリチウムイオン二次電池にある。
前記負極はアモルファス炭素からなる負極活物質を含み、
前記非水電解液中に、5〜7員環の環状スルホン酸エステル構造を主骨格として持つスルトン化合物およびビニレンカーボネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の負極保護成分が含有されているリチウムイオン二次電池にある。
前記負極は難黒鉛化炭素からなる負極活物質を含み、
前記負極表面に突起物の形成を阻害する皮膜が形成されているリチウム二次電池にある。
前記負極はアモルファス炭素からなる負極活物質を含み、
前記負極表面に突起物の形成を阻害する皮膜が形成されているリチウムイオン二次電池にある。
本発明における電解液中に含有される上記負極保護成分の含有量(非水溶媒に対する重量比率、2種以上の場合はそのトータル量)は、より十分な効果を得る点から0.1重量%以上が好ましく、0.5重量%以上がより好ましい。一方、添加効率および効果の点から、4重量%以下が好ましく、3重量%以下がより好ましく、2重量%以下がさらに好ましい。
(電解液の調製)
プロピレンカーボネート(PC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを重量比40:60となるように混合して非水溶媒を用意し、これに1,3−プロパンスルトン(PS)を1重量%となるように加えた。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。
正極は、リチウムマンガンスピネル(LiMn2O4、正極活物質)を89重量%、導電カーボン(アセチレンブラック、導電剤)を7重量%、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)を4重量%の割合で混合し、これにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶剤を加え、混合したものをアルミニウム箔上に塗布し、乾燥、加圧成型、加熱処理して正極を調製した。
この二次電池を用いて、室温(25℃)において、2Aの定電流及び定電圧で、終止電圧4.3Vまで5時間充電し、次に2Aの定電流下、終止電圧2.5Vまで放電し、この充放電を繰り返した。実施例1の電池について、十分なサイクル特性を示すことが確認できた。
実施例1で得られた二次電池を用い容量保存特性を評価した。
1,3−プロパンスルトン(PS)を2重量%となるように加えた点を除き実施例1と同様にして二次電池を作製した。
1,3−プロパンスルトン(PS)を3重量%となるように加えた点を除き、実施例1と同様にして二次電池を作製した。
ビニレンカーボネート1重量%、1,3−プロパンスルトン(PS)1重量%となるように加えた点を除き、実施例1と同様にして二次電池を作製した。
1,3−プロパンスルトン(PS)を加えていない点を除き、実施例1と同様にして二次電池を作製した。
102 アルミ箔
103 シーラント
Claims (16)
- 正極、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を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記負極は難黒鉛化炭素からなる負極活物質を含み、
前記非水電解液中に、5〜7員環の環状スルホン酸エステル構造を主骨格として持つスルトン化合物およびビニレンカーボネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の負極保護成分が含有されているリチウムイオン二次電池。 - 前記難黒鉛化炭素は、少なくとも木炭炭素、砂糖炭、セルロース炭、ベークライト炭、ガラス状炭素、ポリ塩化ビニリデン炭、石油もしくは石炭を由来とするピッチ炭、またはコークス炭からなることを特徴とする請求項1又は2記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記負極に、前記負極保護成分由来の皮膜が形成されている請求項1、2又は3記載のリチウムイオン二次電池。
- 正極、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を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記負極はアモルファス炭素からなる負極活物質を含み、
前記非水電解液中に、5〜7員環の環状スルホン酸エステル構造を主骨格として持つスルトン化合物およびビニレンカーボネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の負極保護成分が含有されているリチウムイオン二次電池。 - 前記アモルファス炭素は、(002)面の面間隔が0.34nm以上であり、真密度が1.7g/cm3未満である請求項5又は6記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記負極に、前記負極保護成分由来の皮膜が形成されていることを特徴とする請求項5、6又は7記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記負極保護成分の非水溶媒に対する含有量が0.1重量%以上4重量%以下である請求項1〜8のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記二次電池の外装容器としてラミネートフィルム容器を備えた請求項1〜9のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 正極、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を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記負極は難黒鉛化炭素からなる負極活物質を含み、
前記負極表面に突起物の形成を阻害する皮膜が形成されているリチウムイオン二次電池。 - 正極、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を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記負極はアモルファス炭素からなる負極活物質を含み、
前記負極表面に突起物の形成を阻害する皮膜が形成されているリチウムイオン二次電池。 - 前記アモルファス炭素は、(002)面の面間隔が0.34nm以上であり、真密度が1.7g/cm3未満である請求項11又は12記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記被膜は、5〜7員環の環状スルホン酸エステル構造を主骨格として持つスルトン化合物およびビニレンカーボネート化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物由来の被膜である請求項11、12又は13記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記二次電池の外装容器としてラミネートフィルム容器を備えた請求項11〜15のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
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