JP2005093248A - Electrolyte, and battery using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正極および負極と共に電解質を備えた電池、およびそれに用いる電解質に関する。 The present invention relates to a battery including an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte used therefor.
近年、ノート型携帯用コンピュータ,携帯電話あるいはカメラ一体型VTR(ビデオテープレコーダ)などの携帯用電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。それに伴い、これらの携帯用電子機器の電源として、軽量で高エネルギー密度を得ることができる二次電池の開発が進められている。高エネルギー密度を得ることができる二次電池としては、例えば、負極活物質として炭素材料などのリチウム(Li)を吸蔵および離脱することが可能な材料を用いたリチウムイオン二次電池や、あるいは負極活物質として金属リチウムを用いたリチウム二次電池が知られている。 In recent years, many portable electronic devices such as notebook type portable computers, cellular phones, and camera-integrated VTRs (video tape recorders) have appeared, and their size and weight have been reduced. Accordingly, as a power source for these portable electronic devices, development of a secondary battery that is lightweight and capable of obtaining a high energy density is in progress. As a secondary battery capable of obtaining a high energy density, for example, a lithium ion secondary battery using a material capable of inserting and extracting lithium (Li) such as a carbon material as a negative electrode active material, or a negative electrode A lithium secondary battery using metallic lithium as an active material is known.
これらリチウムイオン二次電池あるいはリチウム二次電池では、鉛電池あるいはニッケルカドミウム電池などとは異なり、電解液に非水溶媒が用いられている。そのため、漏液を防止する必要がある。漏液を防止するには、外装部材に気密性の高い金属製容器を用いることが好ましいが、それでは、例えばシート型あるいはカード型などの薄型形状とすることや、あるいは可撓性を持たせることなどが難しい。 In these lithium ion secondary batteries or lithium secondary batteries, a nonaqueous solvent is used for the electrolyte, unlike lead batteries or nickel cadmium batteries. Therefore, it is necessary to prevent leakage. In order to prevent liquid leakage, it is preferable to use a metal container with high airtightness for the exterior member, but in that case, for example, a thin shape such as a sheet type or a card type, or flexibility should be provided. It is difficult.
そこで、電解液に代えて、固体電解質、具体的には、イオン伝導性を有する無機化合物,高分子化合物などに電解質塩を分散させた高分子固体電解質、あるいは、高分子化合物に電解液を保持させたゲル状電解質を用いることが提案されている。 Therefore, instead of the electrolyte solution, a solid electrolyte, specifically, a polymer solid electrolyte in which an electrolyte salt is dispersed in an inorganic compound or polymer compound having ion conductivity, or the electrolyte solution is held in the polymer compound It has been proposed to use a gelled electrolyte.
この固体電解質を用いれば、液漏れの心配が少なく、フィルムなどを外装部材に用いることができ、電池をより薄くすることができる。特に、熱融着が可能な高分子フィルムと金属箔とからなるラミネートフィルムを用いれば、ホットシールなどにより、気密性を高めることができると共に、更に電池の厚みを薄くすることができる。また、ラミネートフィルムは金属製容器に比べて軽量で安価であることから、軽量化および低コスト化を図ることもできる。 If this solid electrolyte is used, there is little fear of a liquid leak, a film etc. can be used for an exterior member, and a battery can be made thinner. In particular, when a laminate film made of a polymer film and a metal foil that can be heat-sealed is used, airtightness can be improved by hot sealing or the like, and the thickness of the battery can be further reduced. In addition, since the laminate film is lighter and cheaper than a metal container, the weight and cost can be reduced.
しかし、フィルムは厚みが薄いので周囲温度の影響を受けやすい。そのため、フィルムを外装部材に用いた電池では、高温で保存した際に、電解液、具体的には、溶媒あるいは電解質塩の分解により、電池特性が劣化してしまうなどの問題があった。例えばノート型携帯用コンピュータ等では、CPU(Central Processing Unit ;中央処理装置)などの発熱により温度が上昇してしまい、サイクル特性などの電池特性が劣化することがあった。また、携帯用電子機器は、夏期に自動車の車内などで放置されると周囲温度が100℃程度になり、この場合にも、サイクル特性などの電池特性が大幅に劣化してしまう場合があった。上述したように、二次電池は、携帯用電子機器の電源として多く使用されているので、これらの問題を解決することは重要である。 However, since the film is thin, it is easily affected by the ambient temperature. Therefore, the battery using the film as the exterior member has a problem that, when stored at a high temperature, the battery characteristics deteriorate due to decomposition of the electrolytic solution, specifically, the solvent or the electrolyte salt. For example, in a notebook type portable computer or the like, the temperature rises due to heat generated by a CPU (Central Processing Unit), and battery characteristics such as cycle characteristics may be deteriorated. In addition, when the portable electronic device is left in a car in the summer, the ambient temperature becomes about 100 ° C. In this case, battery characteristics such as cycle characteristics may be significantly deteriorated. . As described above, since secondary batteries are often used as power sources for portable electronic devices, it is important to solve these problems.
なお、電解液の分解を抑制した電池としては、溶媒にγ−バレロラクトンなどのラクトン化合物と、1−メチル−2−ピロリドンなどの含窒素ヘテロ環化合物とを用いたものがある(特許文献1参照)。また、溶媒に不飽和カーボネートあるいは環状エステル化合物を用いたものもある(特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の溶媒は、主に、常温におけるサイクル特性を改善することを目的とするものであり、高温保存後のサイクル特性は十分に改善することが難しいという問題があった。また、特許文献2に記載の溶媒は、初回の充放電効率が低いので、電池の容量が低くなってしまうという問題があった。 However, the solvent described in Patent Document 1 is mainly intended to improve the cycle characteristics at room temperature, and there is a problem that it is difficult to sufficiently improve the cycle characteristics after high-temperature storage. In addition, the solvent described in Patent Document 2 has a problem that the capacity of the battery is low because the initial charge / discharge efficiency is low.
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、高温保存後のサイクル特性を向上させることができる電解質および電池を提供することにある。 This invention is made | formed in view of this problem, The objective is to provide the electrolyte and battery which can improve the cycling characteristics after high temperature storage.
本発明による電解質は、γ−バレロラクトンを0.5重量%以上10重量%以下、ビニルエチレンカーボネートを0.5重量%以上5重量%以下の範囲内でそれぞれ含む溶媒を含有するものである。 The electrolyte according to the present invention contains a solvent containing γ-valerolactone in a range of 0.5 wt% to 10 wt% and vinyl ethylene carbonate in a range of 0.5 wt% to 5 wt%.
本発明による電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、電解質は、γ−バレロラクトンを0.5重量%以上10重量%以下、ビニルエチレンカーボネートを0.5重量%以上5重量%以下の範囲内でそれぞれ含む溶媒を含有するものである。 The battery according to the present invention includes an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode, and the electrolyte is 0.5% by weight to 10% by weight of γ-valerolactone and 0.5% by weight to 5% by weight of vinylethylene carbonate. % Of the solvent contained in each range.
本発明の電解質および電池によれば、γ−バレロラクトンを0.5重量%以上の含有量で含むようにしたので、高温において電解質が熱分解したり、正極と電解質とが反応してガスが発生することを十分に抑制することができる。また、γ−バレロラクトンは還元されやすいが、その電解質における含有量を10重量%以下とするようにしたので、γ−バレロラクトンが負極で還元分解することを抑制することもできる。更に、γ−バレロラクトンは初回充電時に分解しやすいが、電解質がビニルエチレンカーボネートを0.5重量%以上の含有量で含むようにしたので、γ−バレロラクトンの初回充電時における分解およびそれに伴うガスの発生を十分に抑制することができる。加えて、ビニルエチレンカーボネートは酸化されやすいが、その電解質における含有量を5重量%以下とするようにしたので、ビニルエチレンカーボネートが正極で酸化分解することを抑制することもできる。従って、初期特性を劣化させることなく、高温保存後のサイクル特性を向上させることができる。 According to the electrolyte and battery of the present invention, since γ-valerolactone is contained at a content of 0.5% by weight or more, the electrolyte is thermally decomposed at a high temperature, or the positive electrode and the electrolyte react to generate gas. Generation | occurrence | production can fully be suppressed. Further, although γ-valerolactone is easily reduced, the content of the electrolyte in the electrolyte is set to 10% by weight or less, so that reductive decomposition of γ-valerolactone at the negative electrode can also be suppressed. Furthermore, although γ-valerolactone is likely to be decomposed at the first charge, the electrolyte contains vinyl ethylene carbonate at a content of 0.5% by weight or more. Generation of gas can be sufficiently suppressed. In addition, although vinyl ethylene carbonate is easily oxidized, the content in the electrolyte is set to 5% by weight or less, so that the vinyl ethylene carbonate can be prevented from being oxidatively decomposed at the positive electrode. Therefore, the cycle characteristics after high temperature storage can be improved without deteriorating the initial characteristics.
また、ガスの発生が抑制されることから、ガスの影響を受けやすいフィルム状の外装部材を用いた場合に、大きな効果を発揮することができる。 Moreover, since generation | occurrence | production of gas is suppressed, when using the film-shaped exterior member which is easy to be influenced by gas, a big effect can be exhibited.
特に、正極が、正極活物質に加えて、所定量の炭酸リチウムを含むようにすれば、高温において電解質塩が熱分解することを抑制することもでき、より特性を向上させることができる。 In particular, if the positive electrode contains a predetermined amount of lithium carbonate in addition to the positive electrode active material, thermal decomposition of the electrolyte salt at a high temperature can be suppressed, and the characteristics can be further improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施の形態に係る二次電池を分解して表すものである。この二次電池は、正極端子11および負極端子12が取り付けられた電池素子20をフィルム状の外装部材30の内部に封入したものである。
FIG. 1 shows an exploded view of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. In the secondary battery, a
正極端子11および負極端子12は、外装部材30の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極端子11は、例えば、アルミニウム(Al)などの金属材料により構成されており、負極端子12は、銅(Cu)あるいはニッケル(Ni)などの金属材料により構成されている。
The
外装部材30は、例えば、絶縁層および金属層などが2層以上積層されて貼り合わされたラミネートフィルムにより構成され、絶縁層が内側となるように配置されている。外装部材30の各外縁部は、融着あるいは接着剤により互いに密着されている。内側の絶縁層の構成材料としては、正極端子11および負極端子12に対して接着性を有する材料であれば特に限定されないが、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレン,変性ポリプロピレンあるいはこれらの共重合体などのポリオレフィン樹脂が、透過性を低くでき、気密性にも優れているので好ましい。また、外側の絶縁層の構成材料としては、破れや突き刺し等に対する強度を高くすることができるという観点から、例えばナイロンが好ましい。金属層の構成材料としては、例えば、箔状,板状に成形されたアルミニウム、ステンレス、ニッケルあるいは鉄などが挙げられる。
The
なお、外装部材30は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム,ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
The
この外装部材30と正極端子11および負極端子12との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム31が挿入されている。密着フィルム31は、正極端子11および負極端子12に対して密着性を有するものであればよく、例えば、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレン,変性ポリプロピレンあるいはこれらの共重合体などのポリオレフィン樹脂により構成される。
An
図2は、図1に示した電池素子20のII−II線に沿った断面構造を表すものである。電池素子20は、正極21と負極22とをセパレータ23および電解質24を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ25により保護されている。
FIG. 2 shows a cross-sectional structure along the line II-II of the
正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aと、正極集電体21Aの両面あるいは片面に設けられた正極合剤層21Bとを有している。正極集電体21Aには、長手方向における一方の端部に正極合剤層21Bが設けられず露出している部分があり、この露出部分に正極端子11が取り付けられている。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウムなどの金属材料よりなり、箔状あるいは網状とされている。
The
正極合剤層21Bは、正極活物質としてリチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料のいずれか1種または2種以上を含んでおり、必要に応じてポリフッ化ビニリデンあるいはスチレンブタジエンゴムなどの結着剤と炭素材料などの導電剤とを含んでいてもよい。リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料としては、例えば、硫化チタン(TiS2 ),硫化モリブデン(MoS2 ),セレン化ニオブ(NbSe2 )あるいは酸化バナジウム(V2 O5 )などのリチウムを含有しない金属硫化物あるいは金属酸化物など、またはリチウムを含有するリチウム複合酸化物が挙げられる。
The positive
中でも、リチウム複合酸化物は、高電圧および高エネルギー密度を得ることができるものがあるので好ましい。このようなリチウム複合酸化物としては、例えば、化学式Lix MIO2 あるいはLiy MIIPO4 で表されるものが挙げられる。式中、MIおよびMIIは1種類以上の遷移金属を表し、コバルト(Co),ニッケル,マンガン(Mn),鉄(Fe),アルミニウム,バナジウム(V)およびチタン(Ti)のうちの少なくとも1種を含むことが好ましく、特に、コバルト,ニッケルおよびマンガンのうちの少なくとも1種を含むことがより好ましい。xおよびyの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10である。化学式Lix MIO2 で表されるリチウム複合酸化物の具体例としては、LiCoO2 、LiNiO2 、LiNiz Co1-z O2 (0<z<1)、あるいはLiMn2 O4 などが挙げられる。 Among these, lithium composite oxides are preferable because there are those that can obtain a high voltage and a high energy density. Examples of such a lithium composite oxide include those represented by the chemical formula Li x MIO 2 or Li y MIIPO 4 . In the formula, MI and MII represent one or more transition metals, and at least one of cobalt (Co), nickel, manganese (Mn), iron (Fe), aluminum, vanadium (V), and titanium (Ti). In particular, it is more preferable that at least one of cobalt, nickel and manganese is included. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and are generally 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10. Specific examples of the lithium composite oxide represented by the chemical formula Li x MIO 2 include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiNi z Co 1-z O 2 (0 <z <1), or LiMn 2 O 4. .
正極合剤層21Bは、また、炭酸リチウム(Li2 CO3 )を含んでいることが好ましい。高温状態に曝された場合に、後述の電解質塩が熱分解することを抑制することができるからである。炭酸リチウム量は、正極活物質に対して0.2重量%以下の範囲内であることが好ましい。炭酸リチウムが多すぎると、高温状態において余分な炭酸リチウムが分解して二酸化炭素が発生し、この二酸化炭素が正極21と負極22との間に溜まり、電池抵抗が上昇してしまう虞があるからである。また、炭酸リチウム量は、正極活物質に対して0.05重量%以上であることが好ましい。炭酸リチウムが少なすぎると、電解質塩の熱分解を十分に抑制することが難しいからである。
The positive
なお、炭酸リチウムは、例えば、正極活物質としてLiCoO2 を作製する場合には、出発原料である炭酸リチウムと炭酸コバルト(CoCO3 )とを混合し、この混合物を焼成することにより、LiCoO2 と共に得ることができる。この場合、炭酸リチウムと炭酸コバルトとの混合比率を調整することにより、LiCoO2 における炭酸リチウムの含有量を調整することができる。また、炭酸リチウムは、このように正極活物質の合成過程において、正極活物質に含ませるようにしてもよいが、正極活物質に添加することにより、正極合剤層21Bに含ませるようにしてもよい。
For example, in the case of producing LiCoO 2 as a positive electrode active material, lithium carbonate is mixed with lithium carbonate and cobalt carbonate (CoCO 3 ) as starting materials, and this mixture is baked to form LiCoO 2. Can be obtained. In this case, the lithium carbonate content in LiCoO 2 can be adjusted by adjusting the mixing ratio of lithium carbonate and cobalt carbonate. In addition, lithium carbonate may be included in the positive electrode active material in the process of synthesizing the positive electrode active material as described above. However, by adding to the positive electrode active material, lithium carbonate is included in the positive
負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aと、負極集電体22Aの両面あるいは片面に設けられた負極合剤層22Bとを有している。負極集電体22Aには、長手方向における一方の端部に負極合剤層22Bが設けられず露出している部分があり、この露出部分に負極端子12が取り付けられている。負極集電体22Aは、例えば、銅,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料よりなり、箔状あるいは網状とされている。
The
負極合剤層22Bは、例えば、負極活物質として、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料および金属リチウムのいずれか1種または2種以上を含んでおり、必要に応じてポリフッ化ビニリデンあるいはスチレンブタジエンゴムなどの結着剤と炭素材料などの導電剤とを含んでいてもよい。リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料が挙げられる。炭素材料としては、例えば、2000℃以下の比較的低い温度で焼成することにより得られる低結晶性炭素材料、または、結晶化しやすい原料を3000℃付近の高温で焼成することにより得られる人造黒鉛などの高結晶性炭素材料等が挙げられる。また、具体的には、難黒鉛化炭素,熱分解炭素類,コークス類,黒鉛類,ガラス状炭素繊維,有機高分子化合物焼成体,炭素繊維,活性炭あるいはカーボンブラック類などがある。このうち、コークス類には、ピッチコークス,ニードルコークスあるいは石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などを適当な温度で焼成し、炭素化したものをいう。また、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、例えば、ポリアセチレンあるいはポリピロールなどの高分子化合物、または、酸化鉄,酸化ルテニウム,酸化モリブデン,酸化タングステンあるいは酸化チタンなどの酸化物や、またはこれら酸化物の酸素を窒素に置き換えた窒化物も挙げられる。
The negative
リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、更に、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体,合金または化合物が挙げられる。なお、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とからなるものも含める。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium further include simple elements, alloys or compounds of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium. In addition to the alloy composed of two or more metal elements, the alloy includes an alloy composed of one or more metal elements and one or more metalloid elements. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.
リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、マグネシウム(Mg),ホウ素(B),ヒ素(As),アルミニウム,ガリウム(Ga),インジウム(In),ケイ素(Si),ゲルマニウム(Ge),スズ(Sn),鉛(Pb),アンチモン(Sb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),銀(Ag),亜鉛(Zn),ハフニウム(Hf),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y),パラジウム(Pd)あるいは白金(Pt)が挙げられる。これらの合金あるいは化合物としては、例えば化学式Mas Mbt で表されるものが挙げられる。この化学式において、Maはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、MbはMa以外の元素のうちの少なくとも1種を表す。sおよびtの値はそれぞれs>0、t≧0である。 Examples of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium include magnesium (Mg), boron (B), arsenic (As), aluminum, gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), Germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), antimony (Sb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), Examples thereof include yttrium (Y), palladium (Pd), and platinum (Pt). These alloys or compounds, such as those represented by the chemical formula Ma s Mb t. In this chemical formula, Ma represents at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, and Mb represents at least one of elements other than Ma. The values of s and t are s> 0 and t ≧ 0, respectively.
中でも、長周期型周期表における14族の金属元素あるいは半金属元素の単体、合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズ、またはこれらの合金あるいは化合物である。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。 Among them, a simple substance, alloy or compound of a group 14 metal element or metalloid element in the long-period periodic table is preferable, and silicon or tin, or an alloy or compound thereof is particularly preferable. These may be crystalline or amorphous.
このような合金あるいは化合物について具体的に例を挙げれば、LiAl,AlSb,CuMgSb,SiB4 ,SiB6 ,Mg2 Si,Mg2 Sn,Ni2 Si,TiSi2 ,MoSi2 ,CoSi2 ,NiSi2 ,CaSi2 ,CrSi2 ,Cu5 Si,FeSi2 ,MnSi2 ,NbSi2 ,TaSi2 ,VSi2 ,WSi2 ,ZnSi2 ,SiC,Si3 N4 ,Si2 N2 O,SiOv (0<v≦2),SnOw (0<w≦2),SnSiO3 ,LiSiOあるいはLiSnOなどがある。 Specific examples of such alloys or compounds include LiAl, AlSb, CuMgSb, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2. , CaSi 2, CrSi 2, Cu 5 Si, FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2, TaSi 2, VSi 2, WSi 2, ZnSi 2, SiC, Si 3 N 4, Si 2 N 2 O, SiO v (0 < v ≦ 2), SnO w ( 0 <w ≦ 2), there is such SnSiO 3, LiSiO or LiSnO.
セパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン,ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
The
電解質24は、高分子化合物に電解液が保持されており、ゲル状とされている。ゲル状の電解質は高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液あるいは高温における膨れを防止することができるので好ましい。
The
高分子化合物としては、例えば、電解液を吸収してゲル化するものであればいずれを用いてもよく、1種を単独で用いても、複数種を混合して用いてもよい。例えば、ポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素系高分子化合物、または、ポリエチレンオキサイドあるいはこれを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、またはポリアクリロニトリルなどが挙げられる。 As the polymer compound, for example, any one may be used as long as it absorbs the electrolytic solution and gels, and one kind may be used alone, or a plurality kinds may be mixed and used. For example, a fluorine polymer compound such as polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, an ether polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing the same, or polyacrylonitrile It is done.
電解液は、例えば、非水溶媒などの溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。非水溶媒は、電解質塩を溶解し解離させるものであれば、1種を単独で含んでいても、複数種を混合して含んでいてもよい。例えば、炭酸プロピレンあるいは炭酸エチレンなどの環状炭酸エステル類、または、炭酸ジエチルあるいは炭酸ジメチルなどの鎖状炭酸エステル類、または、プロピオン酸メチルあるいは酪酸メチルなどのカルボン酸エステル類、2−メチルテトラヒドロフランあるいはジメトキシエタンなどのエーテル類、または、γ−ブチロラクトンなどのブチロラクトン類、またはスルホラン類、または、これらの水素をハロゲンで置換した化合物が挙げられる。中でも、比較的誘電率が高い化合物を含むことが好ましい。 The electrolytic solution includes, for example, a solvent such as a nonaqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent. As long as the non-aqueous solvent dissolves and dissociates the electrolyte salt, the non-aqueous solvent may contain one kind alone, or may contain plural kinds mixed. For example, cyclic carbonates such as propylene carbonate or ethylene carbonate, chain carbonates such as diethyl carbonate or dimethyl carbonate, carboxylic acid esters such as methyl propionate or methyl butyrate, 2-methyltetrahydrofuran or dimethoxy Examples include ethers such as ethane, butyrolactones such as γ-butyrolactone, sulfolanes, and compounds in which these hydrogens are substituted with halogens. Among these, it is preferable to include a compound having a relatively high dielectric constant.
非水溶媒は、また、化1に示したγ−バレロラクトンと、化2に示したビニルエチレンカーボネートとを含んでいる。γ−バレロラクトンは、高温時に、電解質24が熱分解することや、あるいは、正極21と電解質24との反応によるガスの発生を抑制するためのものである。但し、γ−バレロラクトンは、初回充電時に分解し、ガスを発生させるため、初回充放電効率などを低下させてしまうという性質も有している。ビニルエチレンカーボネートは、このγ−バレロラクトンの分解を抑制するためのものである。すなわち、本実施の形態では、γ−バレロラクトンとビニルエチレンカーボネートとの両方を含むことにより、初回充放電効率などの初期特性を低下させることなく、高温保存後のサイクル特性を向上させることができるようになっている。
The non-aqueous solvent also contains γ-valerolactone shown in Chemical Formula 1 and vinyl ethylene carbonate shown in Chemical Formula 2. The γ-valerolactone is for suppressing the thermal decomposition of the
溶媒におけるγ−バレロラクトンの含有量は、0.5重量%以上10重量%以下の範囲内であることが好ましい。γ−バレロラクトンが少ないと、γ−バレロラクトンの作用効果を十分に得ることが難しく、多すぎると、γ−バレロラクトンが負極合剤層22Bの表面で還元分解して特性が劣化してしまう虞があるからである。
The content of γ-valerolactone in the solvent is preferably in the range of 0.5 wt% to 10 wt%. When the amount of γ-valerolactone is small, it is difficult to obtain the effect of γ-valerolactone sufficiently. When the amount is too large, γ-valerolactone is reduced and decomposed on the surface of the negative
また、溶媒におけるビニルエチレンカーボネートの含有量は、0.5重量%以上10重量%以下の範囲内であることが好ましい。ビニルエチレンカーボネートが少ないと、γ−バレロラクトンの分解を十分に抑制することが難しく、多すぎると、ビニルエチレンカーボネートが正極合剤層21Bの表面で酸化分解してサイクル特性などの電池特性が劣化してしまう虞があるからである。
Moreover, it is preferable that content of the vinyl ethylene carbonate in a solvent exists in the range of 0.5 weight% or more and 10 weight% or less. If the amount of vinyl ethylene carbonate is small, it is difficult to sufficiently suppress the decomposition of γ-valerolactone, and if it is too large, the vinyl ethylene carbonate oxidatively decomposes on the surface of the positive
電解質塩としては、例えばLiPF6 ,LiBF4 ,LiAsF6 ,LiClO4 ,LiB(C6 H5 )4 ,CH3 SO3 Li,CF3 SO3 Li,LiN(SO2 CF3 )2 ,LiN(SO2 C2 F5 )2 ,LiC(SO2 CF3 )3 ,LiAlCl4 ,LiSiF6 ,LiClあるいはLiBrなどのリチウム塩が挙げられる。特に、酸化安定性の点からはLiPF6 あるいはLiBF4 が好ましい。リチウム塩は、いずれか1種を用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。 Examples of the electrolyte salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN ( Examples thereof include lithium salts such as SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, or LiBr. In particular, LiPF 6 or LiBF 4 is preferable from the viewpoint of oxidation stability. Any one of the lithium salts may be used, or a plurality of lithium salts may be mixed and used.
電解質塩の濃度は特に限定されないが、溶媒に対して、0.4mol/dm3 以上1.5mol/dm3 以下の範囲内であることが好ましい。この範囲内とすることにより、電解液のイオン伝導度を高くすることができるからである。 The concentration of the electrolyte salt is not particularly limited, it is preferred for the solvent, in the range of 0.4 mol / dm 3 or more 1.5 mol / dm 3 or less. It is because the ion conductivity of electrolyte solution can be made high by setting it as this range.
この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極合剤層21Bからリチウムイオンが離脱し、電解質24を介して負極合剤層22Bに吸蔵される。放電を行うと、例えば、負極合剤層22Bからリチウムイオンが離脱し、電解質24を介して正極合剤層21Bに吸蔵される。ここでは、γ−バレロラクトンを所定量で含んでいるので、高温で保存されても、電解質24が熱分解されることや、あるいは正極21と電解質24とが反応してガスが発生することが十分に抑制される。また、ビニルエチレンカーボネートを所定量で含んでいるので、初回充電時に還元されやすいγ−バレロラクトンが負極22で分解してガスが発生することも十分に抑制される。従って、初回充放電効率などの初期特性が劣化することなく、高温保存後でも優れたサイクル特性が得られる。
In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive
このような構成を有する二次電池は、例えば次のようにして製造することができる。 The secondary battery having such a configuration can be manufactured, for example, as follows.
まず、正極活物質と結着剤と必要に応じて導電剤とを混合して正極合剤を調製し、1−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより正極合剤塗液を作製する。続いて、この正極合剤塗液を正極集電体21Aの両面あるいは片面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して正極合剤層21Bを形成し、正極21を作製する。
First, a positive electrode active material, a binder and, if necessary, a conductive agent are mixed to prepare a positive electrode mixture, and dispersed in a solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone to prepare a positive electrode mixture coating liquid To do. Subsequently, this positive electrode mixture coating solution is applied to both surfaces or one surface of the positive electrode
また、例えば、負極活物質と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、1−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより負極合剤塗液を作製する。続いて、この負極合剤塗液を負極集電体22Aの両面あるいは片面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極合剤層22Bを形成し、負極22を作製する。
Further, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and dispersed in a solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone to prepare a negative electrode mixture coating solution. Subsequently, the negative electrode mixture coating liquid is applied to both surfaces or one surface of the negative electrode
更に、例えば高誘電率溶媒とγ−バレロラクトンとビニルエチレンカーボネートとを所定量で混合し、この混合溶媒に電解質塩を溶解させ、電解液を作製する。続いて、この電解液と、高分子化合物と、ジメチルカーボネートなどの混合溶剤とを混合撹拌してゾル状の電解質溶液を作製する。 Further, for example, a high dielectric constant solvent, γ-valerolactone, and vinyl ethylene carbonate are mixed in a predetermined amount, and an electrolyte salt is dissolved in the mixed solvent to prepare an electrolytic solution. Subsequently, the electrolytic solution, the polymer compound, and a mixed solvent such as dimethyl carbonate are mixed and stirred to prepare a sol electrolyte solution.
そののち、正極21および負極22のそれぞれに、ゾル状の電解質溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させてゲル状の電解質24を形成する。次いで、正極集電体21Aの端部に正極端子11を取り付けると共に、負極集電体22Aの端部に負極端子12を取り付ける。続いて、電解質24が形成された正極21と負極22とをセパレータ23を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ25を接着して電池素子20を形成する。
After that, a sol electrolyte solution is applied to each of the
最後に、例えば、外装部材30に電池素子20を挟み込み、外装部材30の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極端子11および負極端子12と外装部材30との間には密着フィルム31を挿入する。これにより、図1および図2に示した二次電池が完成する。
Finally, for example, the
このように本実施の形態では、電解質がγ−バレロラクトンを0.5重量%以上の含有量で含むようにしたので、高温において電解質24が熱分解したり、正極21と電解質24とが反応してガスが発生することを十分に抑制することができる。また、γ−バレロラクトンは還元されやすいが、その電解質24における含有量を10重量%以下とするようにしたので、γ−バレロラクトンが負極22で還元分解することを抑制することもできる。更に、γ−バレロラクトンは初回充電時に分解しやすいが、電解質がビニルエチレンカーボネートを0.5重量%以上の含有量で含むようにしたので、γ−バレロラクトンの初回充電時における分解およびそれに伴うガスの発生を十分に抑制することもできる。加えて、ビニルエチレンカーボネートは酸化されやすいが、その電解質24における含有量を5重量%以下とするようにしたので、ビニルエチレンカーボネートが正極21で酸化分解することを抑制することもできる。従って、初期特性を劣化させることなく、高温保存後のサイクル特性を向上させることができる。
Thus, in this embodiment, since the electrolyte contains γ-valerolactone in a content of 0.5 wt% or more, the
また、ガスの発生が抑制されることから、ガスの影響を受けやすいフィルム状の外装部材30を用いた場合に、大きな効果を発揮することができる。
Moreover, since generation | occurrence | production of gas is suppressed, when the film-shaped
特に、正極21が、正極活物質に加えて、所定量の炭酸リチウムを含むようにすれば、高温において電解質塩が熱分解することを抑制することもでき、より特性を向上させることができる。
In particular, if the
更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。 Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail.
(実施例1〜12)
まず、炭酸リチウムと炭酸コバルトとを混合し、900℃の空気中において約5時間焼成したのち、粉砕することにより平均粒径が8μmのLiCoO2 を作製した。その際、実施例2〜12で、炭酸リチウムと炭酸コバルトとの混合比を調整し、炭酸リチウムの含有量がLiCoO2 に対して0.01重量%,0.25重量%,0.05重量%または0.2重量%となるように調整した。また、実施例1では、炭酸リチウムの含有量が0.05重量%となるように作製したLiCoO2 をイオン交換水中に24時間浸したのち、ろ過によって炭酸リチウムを取り除いた。作製した実施例1〜12のLiCoO2 について、炭酸リチウム量を中和滴定法により測定した。その結果を表1に示す。なお、実施例1では検出限界以下であったので、表1には、炭酸リチウム量を零と記載した。
(Examples 1-12)
First, lithium carbonate and cobalt carbonate were mixed, fired in air at 900 ° C. for about 5 hours, and then pulverized to produce LiCoO 2 having an average particle diameter of 8 μm. At that time, in Examples 2 to 12, the mixing ratio of lithium carbonate and cobalt carbonate was adjusted, and the lithium carbonate content was 0.01% by weight, 0.25% by weight, 0.05% by weight with respect to LiCoO 2 . % Or 0.2% by weight. In Example 1, LiCoO 2 produced so that the lithium carbonate content was 0.05% by weight was immersed in ion-exchanged water for 24 hours, and then lithium carbonate was removed by filtration. The LiCoO 2 of Examples 1 to 12 produced, was determined by neutralization titration of lithium carbonate amount. The results are shown in Table 1. In Example 1, since it was below the detection limit, in Table 1, the amount of lithium carbonate was described as zero.
次いで、作製したLiCoO2 を正極活物質として用い、そのLiCoO2 91重量部と、ポリフッ化ビニリデン3重量部と、導電剤である鱗片状黒鉛6重量部とを、溶剤である1−メチル−2−ピロリドンを用いてプラネタリーミキサーによって混練し、正極合剤塗液を作製した。続いて、正極合剤塗液をダイコータを用いて厚み20μmの帯状アルミニウム箔よりなる正極集電体21Aの両面に均一に塗布し、減圧状態において100℃で24時間乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型して正極合剤層21Bを形成した。そののち、幅118mm、長さ640mmに裁断して正極21を作製した。
Next, using the produced LiCoO 2 as a positive electrode active material, 91 parts by weight of LiCoO 2, 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride, and 6 parts by weight of scaly graphite as a conductive agent, 1-methyl-2 as a solvent -Kneaded with a planetary mixer using pyrrolidone to prepare a positive electrode mixture coating solution. Subsequently, the positive electrode mixture coating solution was uniformly applied to both surfaces of the positive electrode
また、負極活物質として(002)面の面間隔が0.337nm、(002)面のC軸結晶子厚みが50nm、ピクノメータ法による真密度が2.23g/cm3 、BET法による比表面積が1.6m2 /g、平均粒径が33μm、嵩密度が0.98g/cm3 の黒鉛90重量%と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン10重量%とを、溶剤である1−メチル−2−ピロリドンを用いてプラネタリーミキサーによって混練し、負極合剤塗液を作製した。続いて、負極合剤塗液をダイコータを用いて厚み10μmの帯状銅箔よりなる負極集電体22Aの両面に均一に塗布し、減圧状態において120℃で24時間乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型して負極合剤層22Bを形成した。そののち、幅120mm、長さ800mmに裁断し、負極22を作製した。
Further, the negative electrode active material has a (002) plane spacing of 0.337 nm, a (002) plane C-axis crystallite thickness of 50 nm, a true density by a pycnometer method of 2.23 g / cm 3 , and a specific surface area by a BET method. 1.6 m 2 / g, an average particle diameter of 33 .mu.m, and the graphite 90 wt% of the bulk density of 0.98 g / cm 3, polyvinylidene fluoride 10 wt% and a binder is the solvent 1-methyl - 2-Pyrrolidone was used to knead with a planetary mixer to prepare a negative electrode mixture coating solution. Subsequently, the negative electrode mixture coating solution was uniformly applied to both surfaces of the negative electrode
また、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとγ−バレロラクトンとビニルエチレンカーボネートとを混合した溶媒に、溶媒に対してLiPF6 を0.8mol/kgの濃度で溶解させ電解液を調製した。その際、溶媒におけるエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとγ−バレロラクトンとビニルエチレンカーボネートとの含有量を実施例1〜12で表1に示したように変化させた。なお、表1において、ECはエチレンカーボネート、PCはプロピレンカーボネート、GVLはγ−バレロラクトン、VECはビニルエチレンカーボネートをそれぞれ表している。次いで、ヘキサフルオロプロピレンが7重量%の割合で共重合されたポリフッ化ビニリデンと、調整した電解液と、混合溶剤であるジメチルカーボネートとを混合撹拌し、ゾル状の電解質溶液を作製した。 In addition, an electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 0.8 mol / kg in a solvent in which ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-valerolactone, and vinyl ethylene carbonate were mixed. At that time, the contents of ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-valerolactone and vinyl ethylene carbonate in the solvent were changed as shown in Table 1 in Examples 1-12. In Table 1, EC represents ethylene carbonate, PC represents propylene carbonate, GVL represents γ-valerolactone, and VEC represents vinyl ethylene carbonate. Next, polyvinylidene fluoride copolymerized with 7% by weight of hexafluoropropylene, the prepared electrolyte, and dimethyl carbonate as a mixed solvent were mixed and stirred to prepare a sol electrolyte solution.
そののち、この電解質溶液を正極21および負極22の表面に塗布し、ジメチルカーボネートを揮発させ、電解質24を形成した。次いで、正極集電体21Aに短冊状の正極端子11を取り付けると共に、負極集電体22Aに短冊状の負極端子12を取り付けた。続いて、電解質24が形成された正極21と負極22とをセパレータ23を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ25を接着して電池素子20を形成した。
After that, this electrolyte solution was applied to the surfaces of the
そののち、厚み50μmのアルミニウム箔が厚み30μmのポリオレフィンフィルムで挟まれた三層構造の外装部材30に電池素子20を挟み込み、外装部材30の外縁部同士を熱融着して封入した。その際、正極端子11および負極端子12と外装部材30との間にはプロピレン樹脂よりなる密着フィルム31を挿入した。以上の工程により、実施例1〜12の二次電池を得た。
After that, the
また、実施例1〜12に対する比較例1〜12として、正極活物質に対する炭酸リチウム量および溶媒の組成を表1に示したように変えたことを除き、他は実施例1〜12と同様にして二次電池を作製した。なお、表1においてGBLはγ−ブチロラクトン、VCはビニレンカーボネートをそれぞれ表している。 Further, as Comparative Examples 1 to 12 with respect to Examples 1 to 12, except that the amount of lithium carbonate and the composition of the solvent with respect to the positive electrode active material were changed as shown in Table 1, others were the same as in Examples 1 to 12. A secondary battery was manufactured. In Table 1, GBL represents γ-butyrolactone, and VC represents vinylene carbonate.
作製した実施例1〜12および比較例1〜12の二次電池について、23℃雰囲気中において、電流値0.2C、上限電圧4.2V、充電時間10時間の定電流定電圧充電を行ったのちに、電流値0.5C、終止電圧3Vの条件で定電流放電を行った。そして、得られた初回充電容量および初回放電容量から、(初回放電容量)/(初回充電容量)×100(%)として初回充放電効率を算出した。その結果を表1に示す。なお、0.2Cとは電池の定格容量を5時間で放電させる電流値であり、0.5Cとは電池の定格容量を2時間で放電させる電流値のことである。 About the produced secondary battery of Examples 1-12 and Comparative Examples 1-12, in 23 degreeC atmosphere, the electric current value 0.2C, the upper limit voltage 4.2V, and the constant current constant voltage charge of the charge time 10 hours were performed. Thereafter, constant current discharge was performed under the conditions of a current value of 0.5 C and a final voltage of 3 V. Then, from the obtained initial charge capacity and initial discharge capacity, the initial charge / discharge efficiency was calculated as (initial discharge capacity) / (initial charge capacity) × 100 (%). The results are shown in Table 1. In addition, 0.2 C is a current value that discharges the rated capacity of the battery in 5 hours, and 0.5 C is a current value that discharges the rated capacity of the battery in 2 hours.
また、作製した実施例1〜12および比較例1〜12の二次電池について、まず、23℃雰囲気中において、電流値0.5C、上限電圧4.2V、充電時間5時間の定電流定電圧充電を行ったのちに、60℃雰囲気中において30日間保存した。そののち、23℃雰囲気中において、電流値1C、終止電圧3Vの定電流放電を行った。次いで、23℃雰囲気中において、電流値1C、上限電圧4.2V、充電時間3時間の定電流定電圧充電を行ったのちに、23℃雰囲気中において、1Cの電流値、終止電圧3Vの定電流放電を行った。この充放電は250サイクル繰り返した。そして、3サイクル目の放電容量に対する250サイクル目の放電容量の比率として高温保存後容量維持率を算出した。その結果を表1に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 1-12 and Comparative Examples 1-12, first, in a 23 ° C. atmosphere, a constant current constant voltage with a current value of 0.5 C, an upper limit voltage of 4.2 V, and a charging time of 5 hours. After charging, it was stored in an atmosphere at 60 ° C. for 30 days. After that, constant current discharge with a current value of 1 C and a final voltage of 3 V was performed in an atmosphere at 23 ° C. Next, after performing constant current and constant voltage charging with a current value of 1 C, an upper limit voltage of 4.2 V, and a charging time of 3 hours in a 23 ° C. atmosphere, a constant current value of 1 C and a final voltage of 3 V are fixed in the 23 ° C. atmosphere. A current discharge was performed. This charging / discharging was repeated 250 cycles. The capacity retention rate after high-temperature storage was calculated as the ratio of the discharge capacity at the 250th cycle to the discharge capacity at the 3rd cycle. The results are shown in Table 1.
表1に示したように、実施例1〜10では、高温保存後容量維持率について、比較例1〜12に比べて良好であった。また、初回充放電効率については、比較例3,4,6,7,9〜12に比べて良好であった。 As shown in Table 1, in Examples 1 to 10, the capacity retention rate after high-temperature storage was better than Comparative Examples 1 to 12. Further, the initial charge / discharge efficiency was better than those of Comparative Examples 3, 4, 6, 7, and 9-12.
比較例1,2,5,9において高温保存後容量維持率が劣化したのは、比較例1では、γ−ブチロラクトンが酸化にも還元にも弱いので、高温保存中あるいは充放電サイクル中に分解してしまったためであると考えられ、比較例2では、溶媒にγ−バレロラクトンが含まれておらず、比較例5,9では、γ−バレロラクトンが少ないので、高温保存中の電解質24の熱分解を抑制することが難しかったためであると考えられる。また、比較例3,4,6〜8,10,12において特性が劣化したのは、比較例3,4では、初回充電時の負極22におけるγ−バレロラクトンの還元分解を抑制することができず、比較例6,10では、γ−バレロラクトンが多すぎ、高温保存中に余剰なγ−バレロラクトンが負極上で還元されて電池抵抗が上昇してしまったためと考えられ、比較例7,11では、その還元抑制効果が十分でなく、比較例8,12では、ビニルエチレンカーボネートが多すぎ、高温保存中に余剰なビニルエチレンカーボネートが正極上で酸化されて電池抵抗が上昇してしまったためと考えられる。
In Comparative Examples 1, 2, 5, and 9, the capacity retention rate after high-temperature storage deteriorated because, in Comparative Example 1, γ-butyrolactone is weak in both oxidation and reduction, so it decomposes during high-temperature storage or charge / discharge cycles. In Comparative Example 2, the solvent does not contain γ-valerolactone, and in Comparative Examples 5 and 9, the amount of γ-valerolactone is small. This is probably because it was difficult to suppress thermal decomposition. Further, the characteristics deteriorated in Comparative Examples 3, 4, 6 to 8, 10, and 12. In Comparative Examples 3 and 4, reductive decomposition of γ-valerolactone in the
これに対して、実施例1〜10では、溶媒におけるγ−バレロラクトンおよびビニルエチレンカーボネートの含有量が適切なことから、初回充電時および高温保存中における電解質24の分解,ガスの発生などが抑制され、特性が向上したものと考えられる。
On the other hand, in Examples 1 to 10, since the contents of γ-valerolactone and vinyl ethylene carbonate in the solvent are appropriate, the decomposition of the
すなわち、電解質24が、γ−バレロラクトンを0.5重量%以上10重量%以下、ビニルエチレンカーボネートを0.5重量%以上5重量%以下の範囲内でそれぞれ含む溶媒を含有するようにすれば、初期特性を低下させることなく、高温保存後のサイクル特性を向上させることができることが分かった。
That is, if the
また、実施例10〜12を比較すると分かるように、炭酸リチウム量が正極活物質に対して0.5重量%以上0.2重量%以下の実施例10によれば、0.05重量%未満の実施例11および0.2重量%よりも多い実施例12に比べて、高温保存後容量維持率が良好であった。 Further, as can be seen by comparing Examples 10 to 12, according to Example 10 in which the amount of lithium carbonate is 0.5 wt% or more and 0.2 wt% or less with respect to the positive electrode active material, less than 0.05 wt% Compared with Example 11 and Example 12 with more than 0.2% by weight, the capacity retention rate after high-temperature storage was good.
このように実施例11,12が実施例10に比べて高温保存後容量維持率が低かったのは、実施例11では、炭酸リチウムが少なすぎ、高温保存時にLiPF6 が熱分解してフッ化水素(HF)が発生し、そのフッ化水素により電池素子20あるいは電解質24が若干劣化してしまったためであると考えられ、実施例12では、炭酸リチウムが多すぎ、高温保存中に余剰な炭酸リチウムが分解して二酸化炭素等のガスが発生し、このガスが正極21と負極22との間に留まって電池抵抗が若干上昇してしまったためであると考えられる。一方、実施例10では、炭酸リチウム量が適切なことから、高温保存中におけるフッ化水素の発生および二酸化炭素等のガスの発生が十分に抑制され、高温保存後容量維持率が良好であったと考えられる。
Thus, Examples 11 and 12 had a lower capacity retention rate after high-temperature storage than Example 10, because in Example 11, there was too little lithium carbonate, and LiPF 6 was thermally decomposed during high-temperature storage and fluorinated. This is probably because hydrogen (HF) was generated, and the
すなわち、正極21が炭酸リチウムを正極活物質に対して0.05重量%以上0.2重量%以下の範囲内で含むようにすれば、高温保存特性をより向上させることができることが分かった。
That is, it was found that the high temperature storage characteristics can be further improved if the
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、ゲル状の電解質24を用いる場合について説明したが、他の電解質を用いるようにしてもよい。他の電解質としては、電解液、窒化リチウムあるいはヨウ化リチウムなどの無機固体電解質、または電解液,ゲル状の電解質,無機固体電解質のいずれか2種以上を混合したものが挙げられる。
Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiments and examples, the case where the
また、上記実施の形態および実施例では、正極21および負極22を積層し巻回するようにしたが、正極および負極を葛折りしたり、いわゆる蛇腹状に折り畳むようにしてもよい。
In the above-described embodiment and examples, the
更に、上記実施の形態および実施例では、外装部材30にフィルムを用いる場合について説明したが、本発明は外装部材に金属製容器を用いた例えば円筒型,角型,コイン型あるいはボタン型の二次電池にも適用することができ、その場合も、同様の効果を得ることができる。加えて、二次電池に限らず一次電池にも適用することができる。
Further, in the above-described embodiments and examples, the case where a film is used for the
11…正極端子、12…負極端子、20…電池素子、21…正極、21A…正極集電体、21B…正極合剤層、22…負極、22A…負極集電体、22B…負極合剤層、23…セパレータ、24…電解質、25…保護テープ、30…外装部材、31…密着フィルム。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記電解質は、γ−バレロラクトンを0.5重量%以上10重量%以下、ビニルエチレンカーボネートを0.5重量%以上5重量%以下の範囲内でそれぞれ含む溶媒を含有することを特徴とする電池。 A battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The battery contains a solvent containing γ-valerolactone in a range of 0.5 wt% to 10 wt% and vinyl ethylene carbonate in a range of 0.5 wt% to 5 wt%, respectively. .
3. The battery according to claim 2, further comprising a film-shaped exterior member that houses the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte.
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