JP2006059682A - 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池 - Google Patents

非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2006059682A
JP2006059682A JP2004240732A JP2004240732A JP2006059682A JP 2006059682 A JP2006059682 A JP 2006059682A JP 2004240732 A JP2004240732 A JP 2004240732A JP 2004240732 A JP2004240732 A JP 2004240732A JP 2006059682 A JP2006059682 A JP 2006059682A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery
aqueous electrolyte
electrolyte
additive
phosphazene compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004240732A
Other languages
English (en)
Inventor
Masami Ootsuki
正珠 大月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bridgestone Corp
Original Assignee
Bridgestone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bridgestone Corp filed Critical Bridgestone Corp
Priority to JP2004240732A priority Critical patent/JP2006059682A/ja
Priority to PCT/JP2005/014407 priority patent/WO2006018989A1/ja
Publication of JP2006059682A publication Critical patent/JP2006059682A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • H01M6/162Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte
    • H01M6/168Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte by additives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0567Liquid materials characterised by the additives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025Organic electrolyte
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

【課題】従来の電解液用添加剤よりも、非水電解液電池の熱暴走開始温度を上昇させることが可能な非水電解液電池の電解液用添加剤を提供する。
【解決手段】下記式(I):
(NPX2n ・・・ (I)
[式中、Xはそれぞれ独立してF又はClであり、但し、総てのXが同一であることはなく;nは3又は4である]で表され、各Pに結合するClの数が0又は1であるホスファゼン化合物からなる非水電解液電池の電解液用添加剤である。上記ホスファゼン化合物の中でも、前記式(I)中のnが3で、6個のXのうち1〜3個がClであるホスファゼン化合物、及び前記式(I)中のnが4で、8個のXのうち2〜4個がClであるホスファゼン化合物が好ましい。
【選択図】図3

Description

本発明は、非水電解液電池の電解液用添加剤、該添加剤を含む電池用非水電解液及び該非水電解液を備えた非水電解液電池に関し、特に熱暴走開始温度を向上させた非水電解液電池に関するものである。
近年、電気自動車や燃料電池自動車の主電源若しくは補助電源として、又は小型電子機器の電源として、軽量且つ長寿命で、エネルギー密度の高い電池が求められている。これに対し、リチウムを負極活物質とする非水電解液電池は、リチウムの電極電位が金属中で最も低く、単位体積当りの電気容量が大きいため、エネルギー密度の高い電池の一つとして知られており、1次電池・2次電池を問わず多くの種類のものが活発に研究され、一部が実用化し市場に供給されている。例えば、非水電解液1次電池は、カメラ、電子ウォッチ及び各種メモリーバックアップ用電源として用いられている。また、非水電解液2次電池は、ノート型パソコン及び携帯電話等の駆動電源として用いられており、更には、電気自動車や燃料電池自動車の主電源若しくは補助電源として用いることが検討されている。
これらの非水電解液電池においては、負極活物質のリチウムが水及びアルコール等の活性プロトンを有する化合物と激しく反応するため、該電池に使用される電解液は、エステル化合物及びエーテル化合物等の非プロトン性有機溶媒に限られている。
しかしながら、上記非プロトン性有機溶媒は、負極活物質のリチウムとの反応性が低いものの、例えば、電池の短絡時等に大電流が急激に流れ、電池が異常に発熱した際に、気化・分解してガスを発生したり、発生したガス及び熱により電池の破裂・発火を引き起こしたり、短絡時に生じる火花が引火する等の危険性が高い。
これに対して、電池用非水電解液にホスファゼン化合物を添加して、非水電解液に不燃性、難燃性又は自己消火性を付与して、短絡等の非常時に電池が発火・引火する危険性を大幅に低減した非水電解液電池が開発されている(特許文献1及び2参照)。
国際公開第02/21631号パンフレット 国際公開第03/041197号パンフレット
しかしながら、電池用非水電解液にホスファゼン化合物を添加しても、電池が異常な高温に曝される等して、電池の熱暴走が一旦始まると、電池の熱暴走を途中で停止させることができない。従って、電池の発火・引火の危険性を低減すると同時に、熱暴走を抑制できる電池の非水電解液用添加剤が求められている。
そこで、本発明の目的は、従来の電解液用添加剤よりも、非水電解液電池の熱暴走開始温度を上昇させることが可能な非水電解液電池の電解液用添加剤を提供することにある。また、本発明の他の目的は、かかる添加剤を含む電池用非水電解液と、該非水電解液を備え、熱暴走開始温度を大幅に向上させた非水電解液電池を提供することにある。
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、特定構造の環状ホスファゼン化合物を非水電解液に添加することで、非水電解液電池の熱暴走開始温度が大幅に上昇することを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の非水電解液電池の電解液用添加剤は、下記式(I):
(NPX2n ・・・ (I)
[式中、Xはそれぞれ独立してF又はClであり、但し、総てのXが同一であることはなく;nは3又は4である]で表され、各Pに結合するClの数が0又は1であるホスファゼン化合物からなることを特徴とする。
本発明の非水電解液電池の電解液用添加剤の好適例においては、前記式(I)中のnが3であり、6個のXのうち1〜3個がClである。
本発明の非水電解液電池の電解液用添加剤の他の好適例においては、前記式(I)中のnが4であり、8個のXのうち2〜4個がClである。
また、本発明の電池用非水電解液は、上記電解液用添加剤と、非プロトン性有機溶媒と、支持塩とを含むことを特徴とする。
更に、本発明の非水電解液電池は、上記電池用非水電解液と、正極と、負極とを備えることを特徴とし、1次電池であっても、2次電池であってもよい。ここで、本発明の非水電解液電池は、熱暴走開始温度が200℃以上であるのが好ましい。
本発明によれば、特定構造の環状ホスファゼン化合物からなり、非水電解液電池の熱暴走開始温度を大幅に上昇させることが可能な非水電解液電池の電解液用添加剤を提供することができる。また、該添加剤を含み、安全性が大幅に改善された電池用非水電解液を提供することができる。更に、該電池用非水電解液を備え、熱暴走開始温度を大幅に向上させた非水電解液電池を提供することができる。
以下に、本発明を詳細に説明する。
<非水電解液電池の電解液用添加剤>
本発明の非水電解液電池の電解液用添加剤は、上記式(I)で表され、各Pに結合するClの数が0又は1である環状ホスファゼン化合物からなることを特徴とする。該ホスファゼン化合物は、非水電解液の発熱反応を抑制して、電池の熱暴走を抑制する効果を有し、該ホスファゼン化合物を含む非水電解液を備えた非水電解液電池は、熱暴走開始温度が高く、安全性が高い。また、該ホスファゼン化合物は、非水電解液電池の非常時に窒素ガス及び/又はリン酸エステル等を発生して、非水電解液を不燃性、難燃性又は自己消火性にし、電池の発火等の危険性を大幅に低減する作用も有する。
本発明の非水電解液電池の電解液用添加剤を構成するホスファゼン化合物は、上記式(I)で表される。式(I)において、Xはそれぞれ独立してF又はClであり、但し、総てのXが同一であることはない。なお、ハロゲン元素を含む化合物を用いると、ハロゲンラジカルの発生が問題となることがあるが、上記ホスファゼン化合物は、分子中のリン元素がハロゲンラジカルを捕捉してハロゲン化リンを形成するため、このような問題は発生しない。
また、式(I)において、nは3又は4である。nが5以上では、ホスファゼン化合物の効率的な合成が困難となるため好ましくない。ここで、上記ホスファゼン化合物の25℃における粘度としては、電池の充放電特性を十分に確保する観点から、10mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以下が更に好ましい。なお、本発明において、粘度は、粘度測定計[R型粘度計Model RE500-SL、東機産業(株)製]を用い、1rpm、2rpm、3rpm、5rpm、7rpm、10rpm、20rpm及び50rpmの各回転速度で120秒間づつ測定し、指示値が50〜60%となった時の回転速度を分析条件とし、その際に測定した値である。
更に、式(I)において、各Pに結合するClの数は、0又は1である。1つのPに2つのClが結合しているホスファゼン化合物は、Pの電子が2つのClに吸引されてPがプラスを帯びていることに加え、Clの電子軌道とPの電子軌道からなる非占有最低分子軌道の縮重により、Pの還元電位が低くなっている。また、Clが大きな元素であるため、その立体的な障害が理由で脱離し易くなっている。そのため、1つのPに2つのClが結合しているホスファゼン化合物は、反応性が高く、電池の熱暴走を抑制する効果が不十分で、電池の熱暴走開始温度を十分に上昇させることができない。また、このような化合物を添加剤として使用した場合、使用する電位によって該ホスファゼン化合物が還元分解を受け、電池機能として満足できない場合がある[以下、1個のPに2個のClが結合しているホスファゼン化合物をgeminal(ジェミナル)体と称し、各ClがPに1個づつ結合しているホスファゼン化合物をnon-geminal(ノンジェミナル)体と称することがある]。
上記ホスファゼン化合物の中でも、凝固点の低さの観点から、式(I)中のnが3であり、6個のXのうち1〜3個がClで残りがFであるもの、並びに式(I)中のnが4であり、8個のXのうち2〜4個がClで残りがFであるものが好ましい。なお、式(I)中のXがF又はClであるホスファゼン化合物の凝固点を、沸点及び25℃における粘度と共に表1に示す。
Figure 2006059682
表1からも明らかなように、式(I)中のXがF又はClであるホスファゼン化合物においては、Cl数の増加(分子量の増加)に従って沸点が上昇するものの、凝固点は特定のCl数範囲で最小となり、nが3の場合は、Cl数は1〜3の範囲が好適で、nが4の場合は、Cl数は2〜5の範囲が好適である。ここで、上記ホスファゼン化合物は、凝固点が-10℃以下であるのが好ましい。凝固点が-10℃以下のホスファゼン化合物を非水電解液に添加することで、非水電解液電池の低温特性を向上させることができる。
上記ホスファゼン化合物は、例えば、ニトロベンゼン溶媒中、(NPCl2nで表される市販のホスファゼン化合物を、フッ化ナトリウム(NaF)等のフッ素化剤と反応させ、部分フッ素化する方法で合成できる。従来の合成方法としては、J. Chem. Soc., ser. A., pp.2590 81968に記載の合成法が知られているが、該合成法では、収率が低いため、本発明者は、独自の合成プロセスを使用した。より具体的には、式(I)で表され、n=3で、Cl/F比が1/5、2/4、3/3のホスファゼン化合物を合成する場合、0.4Mの(NPCl23のニトロベンゼン溶液に、初回に2当量のNaFを反応させ、その後、極少量の水を添加した後、更に1当量のNaFを反応させた後、減圧蒸留することにより各ホスファゼン化合物を得ることができる。特にCl比が高いホスファゼン化合物を得る場合には、NaFの添加量を減少させればよいし、逆にCl/F比を小さくする場合には、NaFの添加量を増量すればよい。この合成法では、(NPCl2n/NaFの比を変えることにより、所望のCl/F比を有するホスファゼン化合物を合成することができる。なお、上記ホスファゼン化合物は、1種単独で用いてもよいし、2種以上の混合物として用いてもよい。
<電池用非水電解液>
本発明の電池用非水電解液は、上述した非水電解液用添加剤と、非プロトン性有機溶媒と、支持塩とを含むことを特徴とし、熱暴走が抑制されていると共に、発火・引火の危険性が非常に低い。
本発明の電池用非水電解液に用いる非プロトン性有機溶媒としては、特に制限はないが、電解液の粘度を低く抑える観点から、エーテル化合物やエステル化合物等が好ましい。具体的には、1,2-ジメトキシエタン(DME)、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジフェニルカーボネート、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、γ-ブチロラクトン(GBL)、γ-バレロラクトン、エチルメチルカーボネート(EMC)、メチルフォルメート(MF)等が好適に挙げられる。これらの中でも、1次電池の非水電解液用の非プロトン性有機溶媒としては、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン等の環状エステル化合物、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状エステル化合物、1,2-ジメトキシエタン等の鎖状エーテル化合物が好ましく、一方、2次電池の非水電解液用の非プロトン性有機溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトン等の環状エステル化合物、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の鎖状エステル化合物、1,2-ジメトキシエタン等の鎖状エーテル化合物が好ましい。特に、環状のエステル化合物は、比誘電率が高く、リチウム塩等の溶解性に優れる点で好適であり、鎖状のエステル化合物及びエーテル化合物は、低粘度であるため電解液の低粘度化の点で好適である。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよいが、2種以上を併用するのが好適である。また、非プロトン性有機溶媒の25℃における粘度としては、特に制限はないが、10mPa・s(10cP)以下が好ましく、5mPa・s(5cP)以下が更に好ましい。
本発明の電池用非水電解液に用いる支持塩としては、リチウムイオンのイオン源となる支持塩が好ましい。該支持塩としては、特に制限はないが、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiAsF6、LiC49SO3、Li(CF3SO2)2N及びLi(C25SO2)2N等のリチウム塩が好適に挙げられる。これら支持塩は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
本発明の電池用非水電解液中の支持塩の濃度としては、0.2〜1.5mol/L(M)の範囲が好ましく、0.5〜1mol/L(M)の範囲が更に好ましい。支持塩の濃度が0.2mol/L未満では、電解液の導電性を充分に確保することができず、電池の放電特性及び充電特性に支障をきたすことがあり、1.5mol/Lを超えると、電解液の粘度が上昇し、リチウムイオンの移動度を充分に確保できないため、前述と同様に電解液の導電性を充分に確保できず、電池の放電特性及び充電特性に支障をきたすことがある。
本発明の電池用非水電解液における上記ホスファゼン化合物の含有量(即ち、添加剤の含有量)は、電解液の安全性を向上させ、電池の熱暴走開始温度を十分に上昇させる観点から、2体積%以上が好ましく、5体積%以上が更に好ましい。
<非水電解液電池>
本発明の非水電解液電池は、上述の電池用非水電解液と、正極と、負極とを備え、必要に応じて、セパレーター等の非水電解液電池の技術分野で通常使用されている他の部材を備え、1次電池であっても、2次電池であってもよい。本発明の非水電解液電池には、上述した添加剤を含む非水電解液が用いられているため、ARC分析における電池の熱暴走開始温度が高く、好ましくは、熱暴走開始温度が200℃以上である。
本発明の非水電解液電池の正極活物質は1次電池と2次電池で一部異なり、例えば、非水電解液1次電池の正極活物質としては、フッ化黒鉛[(CFx)n]、MnO2(電気化学合成であっても化学合成であってもよい)、V25、MoO3、Ag2CrO4、CuO、CuS、FeS2、SO2、SOCl2、TiS2等が好適に挙げられ、これらの中でも、高容量で安全性が高く、更には放電電位が高く、電解液の濡れ性に優れる点で、MnO2、フッ化黒鉛が好ましい。これら正極活物質は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
一方、非水電解液2次電池の正極活物質としては、V25、V613、MnO2、MnO3等の金属酸化物、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24、LiFeO2及びLiFePO4等のリチウム含有複合酸化物、TiS2、MoS2等の金属硫化物、ポリアニリン等の導電性ポリマー等が好適に挙げられる。上記リチウム含有複合酸化物は、Fe、Mn、Co及びNiからなる群から選択される2種又は3種の遷移金属を含む複合酸化物であってもよく、この場合、該複合酸化物は、LiFexCoyNi(1-x-y)2[式中、0≦x<1、0≦y<1、0<x+y≦1]、或いはLiMnxFey2-x-y等で表される。これらの中でも、高容量で安全性が高く、更には電解液の濡れ性に優れる点で、LiCoO2、LiNiO2、LiMn24が特に好適である。これら正極活物質は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の非水電解液電池の負極活物質は1次電池と2次電池で一部異なり、例えば、非水電解液1次電池の負極活物質としては、リチウム金属自体の他、リチウム合金等が挙げられる。リチウムと合金をつくる金属としては、Sn、Pb、Al、Au、Pt、In、Zn、Cd、Ag、Mg等が挙げられる。これらの中でも、埋蔵量の多さ、毒性の観点からAl、Zn、Mgが好ましい。これら負極活物質は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
一方、非水電解液2次電池の負極活物質としては、リチウム金属自体、リチウムとAl、In、Pb又はZn等との合金、リチウムをドープした黒鉛等の炭素材料等が好適に挙げられ、これらの中でも安全性がより高く、電解液の濡れ性に優れる点で、黒鉛等の炭素材料が好ましく、黒鉛が特に好ましい。ここで、黒鉛としては、天然黒鉛、人造黒鉛、メソフェーズカーボンマイクロビーズ(MCMB)等、広くは易黒鉛化カーボンや難黒鉛化カーボンが挙げられる。これら負極活物質は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
上記正極及び負極には、必要に応じて導電剤、結着剤を混合することができ、導電剤としてはアセチレンブラック等が挙げられ、結着剤としてはポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等が挙げられる。これらの添加剤は、従来と同様の配合割合で用いることができる。
また、上記正極及び負極の形状としては、特に制限はなく、電極として公知の形状の中から適宜選択することができる。例えば、シート状、円柱形状、板状形状、スパイラル形状等が挙げられる。
本発明の非水電解液電池に使用する他の部材としては、非水電解液電池において、正負極間に、両極の接触による電流の短絡を防止する役割で介在させるセパレーターが挙げられる。セパレーターの材質としては、両極の接触を確実に防止し得、且つ電解液を通したり含んだりできる材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース系、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂製の不織布、薄層フィルム等が好適に挙げられる。これらの中でも、厚さ20〜50μm程度のポリプロピレン又はポリエチレン製の微孔性フィルム、セルロース系、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のフィルムが特に好適である。本発明では、上述のセパレーターの他にも、通常電池に使用されている公知の各部材が好適に使用できる。
以上に説明した本発明の非水電解液電池の形態としては、特に制限はなく、コインタイプ、ボタンタイプ、ペーパータイプ、角型又はスパイラル構造の円筒型電池等、種々の公知の形態が好適に挙げられる。ボタンタイプの場合は、シート状の正極及び負極を作製し、該正極及び負極でセパレーターを挟む等して、非水電解液電池を作製することができる。また、スパイラル構造の場合は、例えば、セパレーターを介してシート状の正極及び負極を重ね合わせ巻き上げる等して、非水電解液電池を作製することができる。
以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
<ホスファゼン化合物の合成例1>
0.4Mの(NPCl23のニトロベンゼン溶液に、初回に2当量のNaFを反応させ、その後、極少量の水を添加した後、更に1当量のNaFを反応させた。得られた反応混合物を減圧蒸留して、式(I)で表され、n=3で、Cl/F比が1/5、2/4(geminal体及びnon-geminal体)、3/3のホスファゼン化合物をそれぞれ得た。減圧蒸留前の反応混合物のGC-MS分析のGCチャートを図1に示す。
<電池用非水電解液の作製>
次に、エチレンカーボネート(EC)及びエチルメチルカーボネート(EMC)の混合溶媒(EC/EMC体積比=1/2)90体積%に、表2に示す構造のホスファゼン化合物(添加剤)10体積%を加え、得られた混合溶液にLiPF6(支持塩)を1M(mol/L)の濃度で溶解させて非水電解液を調製した。なお、従来例の非水電解液は、EC及びEMCの混合溶媒(EC/EMC体積比=1/2)にLiPF6を1Mの濃度で溶解させて調製した。
<非水電解液2次電池の作製>
LiCoO2(正極活物質)94質量部に対して、アセチレンブラック(導電剤)3質量部と、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)3質量部とを添加し、有機溶媒(酢酸エチルとエタノールとの50/50質量%混合溶媒)で混練した後、該混練物を厚さ25μmのアルミニウム箔(集電体)にドクターブレードで塗工した後、熱風乾燥(100〜120℃)して、厚さ80μmの正極シートを作製した。また、黒鉛(炭素材料)94質量部に対して、アセチレンブラック(導電剤)3質量部と、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)3質量部とを添加し、有機溶媒(酢酸エチルとエタノールとの50/50質量%混合溶媒)で混練した後、該混練物を厚さ25μmのアルミニウム箔(集電体)にドクターブレードで塗工した後、熱風乾燥(100〜120℃)して、厚さ150μmの負極シートを作製した。厚さ25μmのセパレーター(微孔性フィルム:ポリプロピレン製)を介して、上記正極シート及び負極シートを重ね合わせて巻き上げ、円筒型電極を作製した。該円筒型電極の正極長さは約260mmであった。該円筒型電極に、上記電解液を注入して封口し、単三型リチウム電池(非水電解液2次電池)を作製した。得られた電池を4.2V、3.7mAhの条件で充電した後、下記の方法でARC分析を行った。結果を図2及び図3、並びに表2に示す。
(1)ARC分析方法
スタート温度=50℃、終了温度=350℃、温度ステップ=5℃、温度感度=0.02℃/分、待機時間=17分、解析ステップ温度=0.2℃の測定条件の下、Thermal Hazard Technology社製のARC装置を用いて、電池に対してARC分析を行った。なお、図2及び図3中、階段状の領域では、電池が熱暴走しておらず、外部から熱を加えて昇温を行っており、最後のステップから熱暴走開始温度を求めた。また、熱暴走開始温度での傾きから、自己発熱速度を求めた。
Figure 2006059682
表1から明らかなように、式(I)で表され、XがF又はClで、但し、総てのXが同一でなく、nが3又は4で、更に各Pに対するClの結合数が0又は1であるホスファゼン化合物を非水電解液に添加することで、非水電解液電池の熱暴走開始温度を上昇させることができる。
合成例1で得られた反応混合物のGC-MSのGCチャートを示す。 従来例及び比較例1〜3の非水電解液2次電池のARC分析の結果を示す。 従来例、比較例4及び実施例の非水電解液2次電池のARC分析の結果を示す。

Claims (6)

  1. 下記式(I):
    (NPX2n ・・・ (I)
    [式中、Xはそれぞれ独立してF又はClであり、但し、総てのXが同一であることはなく;nは3又は4である]で表され、各Pに結合するClの数が0又は1であるホスファゼン化合物からなる非水電解液電池の電解液用添加剤。
  2. 前記式(I)中のnが3であり、6個のXのうち1〜3個がClであることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液電池の電解液用添加剤。
  3. 前記式(I)中のnが4であり、8個のXのうち2〜4個がClであることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液電池の電解液用添加剤。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の電解液用添加剤と、非プロトン性有機溶媒と、支持塩とを含むことを特徴とする電池用非水電解液。
  5. 請求項4に記載の電池用非水電解液と、正極と、負極とを備えた非水電解液電池。
  6. 熱暴走開始温度が200℃以上であることを特徴とする請求項5に記載の非水電解液電池。
JP2004240732A 2004-08-20 2004-08-20 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池 Withdrawn JP2006059682A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004240732A JP2006059682A (ja) 2004-08-20 2004-08-20 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池
PCT/JP2005/014407 WO2006018989A1 (ja) 2004-08-20 2005-08-05 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004240732A JP2006059682A (ja) 2004-08-20 2004-08-20 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006059682A true JP2006059682A (ja) 2006-03-02

Family

ID=35907379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004240732A Withdrawn JP2006059682A (ja) 2004-08-20 2004-08-20 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2006059682A (ja)
WO (1) WO2006018989A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006059681A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Bridgestone Corp 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池
JP2009245911A (ja) * 2008-03-11 2009-10-22 Hitachi Chem Co Ltd 電解液及びこれを用いた二次電池
WO2010101179A1 (ja) * 2009-03-03 2010-09-10 株式会社Nttファシリティーズ リチウムイオン電池
WO2011027530A1 (ja) * 2009-09-02 2011-03-10 パナソニック株式会社 非水溶媒、並びにそれを用いた非水電解液および非水系二次電池

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0963644A (ja) * 1995-06-13 1997-03-07 Mitsui Petrochem Ind Ltd 非水電解液及び非水電解液電池
JPH1160243A (ja) * 1997-08-13 1999-03-02 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 水酸化ニッケル、ニッケル酸リチウム及びこれらの製造方法、並びに該ニッケル酸リチウムを用いたリチウムイオン二次電池
JP2001023687A (ja) * 1999-07-09 2001-01-26 Sony Corp 非水電解質電池
JP2001516492A (ja) * 1996-05-24 2001-09-25 エス・アール・アイ・インターナシヨナル 電池用不燃性/自消性電解質
WO2001086746A1 (fr) * 2000-05-08 2001-11-15 Bridgestone Corporation Batterie d'accumulateurs a electrolyte non aqueux
WO2002021629A1 (fr) * 2000-09-07 2002-03-14 Bridgestone Corporation Additif pour electrolyte liquide non aqueux, cellule secondaire d'electrolyte liquide non aqueux et condensateur electrique d'electrolyte liquide non aqueux a double couche
WO2002021631A1 (fr) * 2000-09-07 2002-03-14 Bridgestone Corporation Additif pour element secondaire a electrolyte liquide non aqueux, element secondaire a electrolyte liquide non aqueux, additif pour condensateur double couche electrique a electrolyte liquide non aqueux et condensateur double couche electrique a electrolyte liquide non aqueux
WO2003041197A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-15 Bridgestone Corporation Non-aqueous electrolyte primary cell and additive for non-aqueous electrolyte of the cell
WO2003090295A1 (en) * 2002-04-19 2003-10-30 Bridgestone Corporation Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, process for producing the same and nonaqueous electrolyte battery
JP2003532976A (ja) * 1999-11-05 2003-11-05 コノコフィリップス カンパニー リチウム系蓄電池用の複合炭素電極
JP2006059681A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Bridgestone Corp 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004006301A (ja) * 2002-04-10 2004-01-08 Bridgestone Corp 非水電解液2次電池用の正極及びその製造方法、並びに該正極を備えた非水電解液2次電池
JP4632017B2 (ja) * 2003-10-07 2011-02-16 株式会社Gsユアサ 非水電解質二次電池
JP4701599B2 (ja) * 2003-10-10 2011-06-15 株式会社Gsユアサ 非水電解質二次電池
JP4458841B2 (ja) * 2003-12-26 2010-04-28 株式会社ブリヂストン 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液電池

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0963644A (ja) * 1995-06-13 1997-03-07 Mitsui Petrochem Ind Ltd 非水電解液及び非水電解液電池
JP2001516492A (ja) * 1996-05-24 2001-09-25 エス・アール・アイ・インターナシヨナル 電池用不燃性/自消性電解質
JPH1160243A (ja) * 1997-08-13 1999-03-02 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 水酸化ニッケル、ニッケル酸リチウム及びこれらの製造方法、並びに該ニッケル酸リチウムを用いたリチウムイオン二次電池
JP2001023687A (ja) * 1999-07-09 2001-01-26 Sony Corp 非水電解質電池
JP2003532976A (ja) * 1999-11-05 2003-11-05 コノコフィリップス カンパニー リチウム系蓄電池用の複合炭素電極
WO2001086746A1 (fr) * 2000-05-08 2001-11-15 Bridgestone Corporation Batterie d'accumulateurs a electrolyte non aqueux
WO2002021629A1 (fr) * 2000-09-07 2002-03-14 Bridgestone Corporation Additif pour electrolyte liquide non aqueux, cellule secondaire d'electrolyte liquide non aqueux et condensateur electrique d'electrolyte liquide non aqueux a double couche
WO2002021631A1 (fr) * 2000-09-07 2002-03-14 Bridgestone Corporation Additif pour element secondaire a electrolyte liquide non aqueux, element secondaire a electrolyte liquide non aqueux, additif pour condensateur double couche electrique a electrolyte liquide non aqueux et condensateur double couche electrique a electrolyte liquide non aqueux
WO2003041197A1 (en) * 2001-11-07 2003-05-15 Bridgestone Corporation Non-aqueous electrolyte primary cell and additive for non-aqueous electrolyte of the cell
WO2003090295A1 (en) * 2002-04-19 2003-10-30 Bridgestone Corporation Positive electrode for nonaqueous electrolyte battery, process for producing the same and nonaqueous electrolyte battery
JP2006059681A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Bridgestone Corp 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006059681A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Bridgestone Corp 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池
JP2009245911A (ja) * 2008-03-11 2009-10-22 Hitachi Chem Co Ltd 電解液及びこれを用いた二次電池
WO2010101179A1 (ja) * 2009-03-03 2010-09-10 株式会社Nttファシリティーズ リチウムイオン電池
JP5602128B2 (ja) * 2009-03-03 2014-10-08 株式会社Nttファシリティーズ リチウムイオン電池
WO2011027530A1 (ja) * 2009-09-02 2011-03-10 パナソニック株式会社 非水溶媒、並びにそれを用いた非水電解液および非水系二次電池
CN102239596A (zh) * 2009-09-02 2011-11-09 松下电器产业株式会社 非水溶剂、使用了该非水溶剂的非水电解液以及非水系二次电池

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006018989A1 (ja) 2006-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7116311B2 (ja) 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池
JP5359163B2 (ja) 非水電解液
JP2008300126A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液2次電池
JP2008053212A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液電池
JP2008041296A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液電池
JP2010015719A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液二次電池
JP2010050021A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液二次電池
JP4458841B2 (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液電池
JP2001052736A (ja) リチウム二次電池
JP4785735B2 (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液電池
JP2004006301A (ja) 非水電解液2次電池用の正極及びその製造方法、並びに該正極を備えた非水電解液2次電池
JP2008108462A (ja) リチウム二次電池およびその製造方法
JP2013062164A (ja) 電気化学素子用非水電解液および電気化学素子
JP2001319653A (ja) 非水二次電池
JP2010015717A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液二次電池
JP3949337B2 (ja) 非水電解液およびそれを用いた二次電池
JP2008300125A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液2次電池
WO2006018989A1 (ja) 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池
WO2005091421A1 (ja) 電池の非水電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池
JP2010015720A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液二次電池
WO2021193388A1 (ja) リチウム二次電池
JP2010050026A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液二次電池
JP2008052988A (ja) 電池用非水電解液及びそれを備えた非水電解液電池
JP4787477B2 (ja) 非水電解液電池の電解液用添加剤、電池用非水電解液及び非水電解液電池
JP3438364B2 (ja) 非水電解液

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060602

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070424

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20070424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132

Effective date: 20100223

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20100419