JP2006309965A - Electrolyte and battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭酸エステルのフッ化物を含む電解液およびそれを用いた電池に関する。 The present invention relates to an electrolytic solution containing a carbonate fluoride and a battery using the same.
近年、ノート型携帯用コンピュータ,携帯電話,カメラ一体型VTR(ビデオテープレコーダ),デジタルカメラ,シリコンオーディオあるいはハードディスクプレーヤー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 portable computers, mobile phones, camera-integrated VTRs (video tape recorders), digital cameras, silicon audio, and hard disk players 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 secondary battery is known.
これらのリチウム二次電池では、種々の電池特性を向上させるために、例えば、電解液の改良が行われている。例えば、サイクル特性などの向上させるために、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いることが検討されている(例えば、特許文献1参照)。 In these lithium secondary batteries, in order to improve various battery characteristics, for example, improvement of the electrolytic solution is performed. For example, use of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one has been studied in order to improve cycle characteristics and the like (see, for example, Patent Document 1).
また、過充電時における異常発熱を抑制するために、例えば、芳香族化合物を用いることが検討されている。例えば、特許文献2〜6には、アニソール誘導体、ビフェニル、4,4’−ジメチルビフェニル、3−R−チオフェン、3−クロロチオフェン、フランなどを用いることが検討されている。また、特許文献7には、アルキル基を有する非イオン性芳香族化合物を用いることが検討されている。更に、特許文献8には、2,2−ジフェニルプロパンなどを用いることが検討されている。
ところで、近年においては、これらの二次電池を高温環境下で使用することも多くなっており、高温保存特性あるいは高温サイクル特性などの高温特性についても向上させることができる電解液の開発が切望されていた。 By the way, in recent years, these secondary batteries are often used in a high-temperature environment, and the development of an electrolytic solution that can improve high-temperature characteristics such as high-temperature storage characteristics or high-temperature cycle characteristics is eagerly desired. It was.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、過充電時における安全性を保ちつつ、高温特性を向上させることができる電解液およびそれを用いた電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an electrolytic solution capable of improving high-temperature characteristics while maintaining safety during overcharging, and a battery using the same. .
本発明による第1の電解液は、芳香族化合物と、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンとを含有し、芳香族化合物の含有量は8.0質量%以下であり、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量は4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内のものである。 The first electrolytic solution according to the present invention contains an aromatic compound and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, and the content of the aromatic compound is 8.0% by mass or less. The content of -fluoro-1,3-dioxolan-2-one is in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less.
本発明による第2の電解液は、2,4−ジフルオロアニソールと、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとを含有し、2,4−ジフルオロアニソールの含有量は14.7質量%以下であり、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量は4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内のものである。 The second electrolytic solution according to the present invention contains 2,4-difluoroanisole and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, and the content of 2,4-difluoroanisole is 14.7 mass. %, And the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less.
本発明による第1の電池は、正極および負極と共に電解液を備えたものであって、電解液は、芳香族化合物と、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンとを含有し、電解液における芳香族化合物の含有量は8.0質量%以下であり、電解液における4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量は4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内のものである。 A first battery according to the present invention is provided with an electrolytic solution together with a positive electrode and a negative electrode, and the electrolytic solution contains an aromatic compound and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, The content of the aromatic compound in the electrolytic solution is 8.0% by mass or less, and the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the electrolytic solution is 4.2% by mass or more and 85.8% by mass. It is within the following range.
本発明による第2の電池は、正極および負極と共に電解液を備えたものであって、電解液は、2,4−ジフルオロアニソールと、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとを含有し、電解液における2,4−ジフルオロアニソールの含有量は14.7質量%以下であり、電解液における4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量は4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内のものである。 A second battery according to the present invention includes an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode, and the electrolyte solution contains 2,4-difluoroanisole and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one. And the content of 2,4-difluoroanisole in the electrolytic solution is 14.7% by mass or less, and the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the electrolytic solution is 4.2% by mass It is in the range of not less than 85.8% by mass.
本発明の電解液によれば、芳香族化合物を8.0質量%以下、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含むように、または2,4−ジフルオロアニソールを14.7質量%以下、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含むようにしたので、これらが相乗的に作用することにより高温においても化学的安定性を向上させることができる。よって、この電解液を用いた本発明の電池に用いれば、安全性を保ちつつ、高温特性を向上させることができる。 According to the electrolytic solution of the present invention, the aromatic compound is within the range of 8.0% by mass or less, and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is within the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less. Or 2,4-difluoroanisole is contained in the range of 14.7% by mass or less and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less. As a result, the chemical stability can be improved even at high temperatures by acting synergistically. Therefore, if it uses for the battery of this invention using this electrolyte solution, a high temperature characteristic can be improved, maintaining safety.
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.
本発明の一実施の形態に係る電解液は、例えば、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩と添加剤とを含んでいる。 The electrolytic solution according to an embodiment of the present invention includes, for example, a solvent, an electrolyte salt dissolved in the solvent, and an additive.
溶媒は、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含んでいる。これにより溶媒の分解反応を抑制することができるようになっている。 The solvent contains 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one. Thereby, the decomposition reaction of the solvent can be suppressed.
溶媒としては、また、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンに加えて、他の溶媒の1種または2種以上を混合して用いてもよい。他の溶媒としては、例えば炭酸エチレン(1,3−ジオキソラン−2−オン)、炭酸プロピレン(4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン)あるいは炭酸ブチレンなどの環式炭酸エステル、または4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5−トリフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5,5−テトラフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンあるいは4−ジフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンなどのハロゲン原子を有する環式炭酸エステル誘導体、または炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸メチルエチル、炭酸ジ(i−プロピル)、炭酸ジ(n−プロピル)、炭酸ジ(n−ブチル)あるいは炭酸ジ(tert−ブチル)などの鎖式炭酸エステル、またはγ−ブチロラクトンあるいはγ−バレロラクトンなどのラクトン、または酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチルあるいはプロピオン酸エチルなどの鎖式カルボン酸エステル、またはテトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、4−メチル−1,3−ジオキサンあるいは1,3−ベンゾジオキソールなどの環式エーテル、または1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、ジグライム、トリグライム,テトラグライムあるいはジエチルエーテルなどの鎖式エーテル、またはエチレンサルファイト,プロパンスルトン, スルホラン,メチルスルホランあるいはジエチルスルフィンなどの硫黄化合物、またはアセトニトリルあるいはプロピオニトリルなどのニトリル類、またはN,N−ジメチルカルバミン酸メチル、N,N−ジエチルカルバミン酸メチルなどの鎖式カルバミン酸エステル、または1,3−ジオキソール−2−オン、4,5−ジフェニル−1,3−ジオキソール−2−オン、4−ビニル−1, 3−ジオキソラン−2−オン、炭酸アリルメチルあるいは炭酸ジアリルなどの不飽和結合を有する炭酸エステルが挙げられる。 As the solvent, in addition to 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, one or more kinds of other solvents may be mixed and used. Other solvents include, for example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate (1,3-dioxolan-2-one), propylene carbonate (4-methyl-1,3-dioxolan-2-one) or butylene carbonate, or 4 -Trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,4-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4 , 5-trifluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4,5,5-tetrafluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-fluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one Cyclic carbonate derivatives having halogen atoms such as ON or 4-difluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one, or dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl carbonate Chain carbonates such as ethyl, di (i-propyl) carbonate, di (n-propyl) carbonate, di (n-butyl) carbonate or di (tert-butyl) carbonate, or γ-butyrolactone or γ-valerolactone Or a chain carboxylic acid ester such as methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate or ethyl propionate, or tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1 , 3-dioxolane, 1,3-dioxane, 4-methyl-1,3-dioxane or cyclic ethers such as 1,3-benzodioxole, or 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane , Diglyme, triglyme, tetraglyme or diechi Chain ethers such as ether, or sulfur compounds such as ethylene sulfite, propane sultone, sulfolane, methyl sulfolane or diethyl sulfine, or nitriles such as acetonitrile or propionitrile, or methyl N, N-dimethylcarbamate, N, Chain carbamate such as methyl N-diethylcarbamate, or 1,3-dioxol-2-one, 4,5-diphenyl-1,3-dioxol-2-one, 4-vinyl-1,3-dioxolane Examples include carbonates having an unsaturated bond such as 2-one, allylmethyl carbonate, or diallyl carbonate.
中でも、粘度が1mPa・s以下の低粘度溶媒と混合することが好ましい。4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンは、比誘電率が30以上の高誘電率溶媒であるので、1種以上の低粘度溶媒と混合することによりイオン伝導性をより向上させることができるからである。低粘度溶媒としては、上述した溶媒のうち鎖式炭酸エステル、鎖式カルボン酸エステル、鎖式エーテル、または鎖式カルバミン酸エステルが挙げられ、特に炭酸ジメチル,炭酸ジエチルあるいは炭酸メチルエチルが好ましい。 Among these, it is preferable to mix with a low viscosity solvent having a viscosity of 1 mPa · s or less. Since 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is a high dielectric constant solvent having a relative dielectric constant of 30 or more, the ion conductivity can be further improved by mixing with one or more low viscosity solvents. Because you can. Examples of the low-viscosity solvent include chain carbonate ester, chain carboxylate ester, chain ether, or chain carbamate ester among the above-mentioned solvents, and dimethyl carbonate, diethyl carbonate or methyl ethyl carbonate is particularly preferable.
電解質塩としては、例えば、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiAsF6 、LiSbF6 、CF3 SO3 Li、(CF3 SO2 )2 NLi、(CF3 SO2 )3 CLi、(C2 F5 SO2 )2 NLi、LiCl、LiBr、LiI、LiB(C6 H5 )4 、LiPF4 (CF3 )2 、LiPF3 (C2 F5 )3 、LiPF3 (CF3 )3 、LiPF3 (iso−C3 F7 )3 、LiPF5 (iso−C3 F7 )、リチウムビスオキサレートボレート(LiB(C2 O4 )2 )、ジフルオロ[ オキソラト−O,O’] ホウ酸リチウムなどのリチウム塩が挙げられる。 As the electrolyte salt, e.g., LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAsF 6, LiSbF 6, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, (CF 3 SO 2) 3 CLi, (C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi, LiCl, LiBr, LiI, LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (Iso-C 3 F 7 ) 3 , LiPF 5 (iso-C 3 F 7 ), lithium bisoxalate borate (LiB (C 2 O 4 ) 2 ), difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate, etc. Lithium salt.
添加剤としては、芳香族化合物を含んでいる。これにより過充電による温度上昇などが抑制されるようになっている。 As an additive, an aromatic compound is included. Thereby, the temperature rise by overcharge, etc. are suppressed.
芳香族化合物としては、ベンゼン環を1個,2個または3個有するものが好ましい。多いと電解液に溶解し難くなるからである。 As the aromatic compound, those having 1, 2, or 3 benzene rings are preferable. It is because it will become difficult to melt | dissolve in electrolyte solution when there are many.
具体的には、ベンゼン、またはフルオロベンゼンなどのベンゼン誘導体、またはビフェニル、または4−フルオロビフェニル、4−メチルビフェニル、2−フルオロビフェニル、3,3’−ジフルオロビフェニル、4,4’−ジフルオロビフェニル、2−メチルビフェニル、3−メチルビフェニル、3,3’−ジメチルビフェニル、4,4’−ジメチルビフェニル、2−フェノキシビフェニルあるいは4−tert−ブチルビフェニルなどのビフェニル誘導体、またはシクロヘキシルベンゼンなどのシクロアルキルベンゼン、またはm−フェニルシクロヘキシルベンゼンなどのシクロアルキルベンゼン誘導体、またはジベンゾフランあるいはその誘導体、またはテルフェニル、または3−シクロヘキシルビフェニル、1,3−ジフェニルシクロヘキサン、3−フェニルビシクロヘキシルあるいは1,3−ジシクロヘキシルベンゼンなどテルフェニルの一部を水素化した化合物、またはジフェニルエーテルあるいはその誘導体、または2−クロロ−p−キシレン、4−クロロ−o−キシレン、4−ブロモ−m−キシレンあるいは2−フルオロ−p−キシレンなどのキシレン誘導体、またはアニソール、または4−クロロアニソール、2,4−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール、4−フルオロアニソール、4−ブロモアニソール、2−クロロアニソール、3−クロロアニソール、3−フルオロアニソールあるいは2,3,5,6−テトラフルオロ−4−メチルアニソールなどアニソール誘導体、またはジメトキシベンゼン、または2−ジメトキシ−4−ブロモベンゼン、1,4−ジメトキシ−2−フルオロベンゼン、1,3−ジメトキシ−5−クロロベンゼン、3,5−ジメトキシ−1−フルオロベンゼン、1,3−ジメトキシ−4−ブロモベンゼン、2,5−ジメトキシ−1−ブロモベンゼンあるいは1,2,4,5−テトラフルオロ−3,6−ジメトキシベンゼンなどのジメトキシベンゼン誘導体、または1,2−ジフェノキシエタン、1−(4−ビフェニルオキシ)−2−フェノキシエタンあるいは1−(2−ビフェニルオキシ)2−フェノキシエタンなどのフェノキシエトキシベンゼンあるいはその誘導体、または1,4−ジフェノキシベンゼンあるいは1,3−ジフェノキシベンゼンなどのジフェノキシベンゼンあるいはその誘導体、またはジフェニルメタン、1,2−ジフェニルエタンあるいは2,2−ジフェニルプロパンなどのジフェニルアルカンあるいはその誘導体、またはtert−ペンチルベンゼン、iso−ペンチルベンゼン、tert−ブチルベンゼンあるいはiso−ブチルベンゼンなどのtert−アルキルベンゼン若しくはiso−アルキルベンゼンが挙げられる。 Specifically, benzene, or a benzene derivative such as fluorobenzene, or biphenyl, or 4-fluorobiphenyl, 4-methylbiphenyl, 2-fluorobiphenyl, 3,3′-difluorobiphenyl, 4,4′-difluorobiphenyl, 2-methylbiphenyl, 3-methylbiphenyl, 3,3′-dimethylbiphenyl, 4,4′-dimethylbiphenyl, biphenyl derivatives such as 2-phenoxybiphenyl or 4-tert-butylbiphenyl, or cycloalkylbenzenes such as cyclohexylbenzene, Or a cycloalkylbenzene derivative such as m-phenylcyclohexylbenzene, or dibenzofuran or a derivative thereof, terphenyl, 3-cyclohexylbiphenyl, 1,3-diphenyl Hexane, 3-phenylbicyclohexyl or 1,3-dicyclohexylbenzene, a compound obtained by hydrogenating a part of terphenyl, diphenyl ether or a derivative thereof, 2-chloro-p-xylene, 4-chloro-o-xylene, 4 -Xylene derivatives such as bromo-m-xylene or 2-fluoro-p-xylene, or anisole, or 4-chloroanisole, 2,4-difluoroanisole, 3,5-difluoroanisole, 4-fluoroanisole, 4-bromo Anisole derivatives such as anisole, 2-chloroanisole, 3-chloroanisole, 3-fluoroanisole or 2,3,5,6-tetrafluoro-4-methylanisole, or dimethoxybenzene, or 2-dimethoxy-4-bromoben 1,4-dimethoxy-2-fluorobenzene, 1,3-dimethoxy-5-chlorobenzene, 3,5-dimethoxy-1-fluorobenzene, 1,3-dimethoxy-4-bromobenzene, 2,5-dimethoxy -1-bromobenzene or dimethoxybenzene derivatives such as 1,2,4,5-tetrafluoro-3,6-dimethoxybenzene, or 1,2-diphenoxyethane, 1- (4-biphenyloxy) -2-phenoxy Phenoxyethoxybenzene or a derivative thereof such as ethane or 1- (2-biphenyloxy) 2-phenoxyethane, or diphenoxybenzene or a derivative thereof such as 1,4-diphenoxybenzene or 1,3-diphenoxybenzene, or diphenylmethane 1,2-diphenylethane or Include diphenylalkanes such as 2,2-diphenylpropane or derivatives thereof, or tert-alkylbenzenes such as tert-pentylbenzene, iso-pentylbenzene, tert-butylbenzene or iso-butylbenzene, or iso-alkylbenzenes.
中でも、フッ素原子を有するものが好ましい。具体的には、フッ素化したベンゼンあるいはフッ素化したアニソールなどが挙げられ、中でもフルオロベンゼンあるいは2,4−ジフルオロアニソールが好ましい。高い効果が得られるからである。 Among these, those having a fluorine atom are preferable. Specific examples include fluorinated benzene or fluorinated anisole, among which fluorobenzene or 2,4-difluoroanisole is preferred. This is because a high effect can be obtained.
また、シクロアルキルベンゼンあるいはその誘導体、またはtert−アルキルベンゼンも好ましく挙げられ、中でも、シクロヘキシルベンゼン、m−フェニルシクロヘキシルベンゼンあるいはtert−ペンチルベンゼンが好ましい。更に、ビフェニルあるいはテルフェニルも好ましい。 Further, cycloalkylbenzene or a derivative thereof, or tert-alkylbenzene is also preferred, and among them, cyclohexylbenzene, m-phenylcyclohexylbenzene or tert-pentylbenzene is preferred. Furthermore, biphenyl or terphenyl is also preferred.
電解液における4−フルオロ−1,3−ジオキシラン−2−オンの含有量は、4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内であり、9.1質量%以上68.2質量%以下の範囲内が好ましく、特に16.8質量%以上59.5質量%以下の範囲内であれば望ましい。また、芳香族化合物の含有量は、2,4−ジフルオロアニソールであれば、14.7質量%以下であり、0.8質量%以上であればより好ましい。一方、2,4−ジフルオロアニソール以外の芳香族化合物であれば、8.0質量%以下であり、0.8質量%以上であればより好ましい。芳香族化合物をこの範囲内で含むようにすれば、過充電による温度上昇などをより抑制することができるが、芳香族化合物のみでは高温環境下において分解され易くなってしまうので、4−フルオロ−1,3−ジオキシラン−2−オンをこの範囲内で含むことにより、芳香族化合物の分解を抑制することができるようになるからである。また、過充電による温度上昇などについても更に抑制することができるからである。 The content of 4-fluoro-1,3-dioxiran-2-one in the electrolytic solution is in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less, and is 9.1% by mass or more and 68.2% by mass. The following range is preferable, and it is particularly preferable if it is within the range of 16.8% by mass to 59.5% by mass. Moreover, if the content of the aromatic compound is 2,4-difluoroanisole, it is 14.7% by mass or less, and more preferably 0.8% by mass or more. On the other hand, if it is an aromatic compound other than 2,4-difluoroanisole, it is 8.0 mass% or less, and more preferably 0.8 mass% or more. If the aromatic compound is included within this range, the temperature rise due to overcharge can be further suppressed, but the aromatic compound alone is likely to be decomposed in a high-temperature environment, so that 4-fluoro- It is because decomposition | disassembly of an aromatic compound can be suppressed now by including 1, 3- dioxirane-2-one in this range. Moreover, it is because the temperature rise by overcharge etc. can be suppressed further.
この電解液は、例えば、次のようにして二次電池に用いられる。 This electrolytic solution is used for a secondary battery as follows, for example.
(第1の二次電池)
図1は、本実施の形態に係る電解液を用いた第1の二次電池の断面構成を表すものである。この二次電池は、負極の容量が、電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12, 13がそれぞれ配置されている。
(First secondary battery)
FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of a first secondary battery using the electrolytic solution according to the present embodiment. This secondary battery is a so-called lithium ion secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium as an electrode reactant. This secondary battery is a so-called cylindrical type, and a
電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a
巻回電極体20の中心には例えばセンターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。
For example, a center pin 24 is inserted in the center of the
図2は図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。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の両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally
正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出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、必要に応じて炭素材料などの導電材および結着剤を含んでいてもよい。リチウムを吸蔵および放出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カルコゲン化物、またはリチウムを含有するリチウム含有化合物が挙げられる。 The positive electrode active material layer 21B includes, for example, one or more of positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium as a positive electrode active material, and a conductive material such as a carbon material and a binder as necessary. An agent may be included. The positive electrode material capable of inserting and extracting lithium does not contain lithium such as titanium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), niobium selenide (NbSe 2 ), or vanadium oxide (V 2 O 5 ). Examples include chalcogenides and lithium-containing compounds containing lithium.
中でも、リチウム含有化合物は、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含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、またはリチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が挙げられ、特にコバルト(Co),ニッケルおよびマンガン(Mn)のうちの少なくとも1種を含むものが好ましい。より高い電圧を得ることができるからである。その化学式は、例えば、Lix MIO2 あるいはLiy MIIPO4 で表される。式中、MIおよびMIIは1種類以上の遷移金属元素を表す。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。 Among these, lithium-containing compounds are preferable because some compounds can obtain a high voltage and a high energy density. Examples of such a lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, or a phosphate compound containing lithium and a transition metal element. In particular, cobalt (Co), nickel and manganese (Mn Among these, those containing at least one of them are preferred. This is because a higher voltage can be obtained. The chemical formula is represented by, for example, Li x MIO 2 or Li y MIIPO 4 . In the formula, MI and MII represent one or more transition metal elements. 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.
リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物(Lix CoO2 )、リチウムニッケル複合酸化物(Lix NiO2 )、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(Lix Ni1-z Coz O2 (z<1))、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(Lix Ni1-v-w Cov Mnw O2 (v+w<1))、あるいはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2 O4 )などが挙げられる。中でも、ニッケルを含む複合酸化物が好ましい。高い容量を得ることができると共に、優れたサイクル特性も得ることができるからである。リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の具体例としては、例えばリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4 )あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1-u Mnu PO4 (u<1))が挙げられる。 Specific examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), and lithium nickel cobalt composite oxide (Li x Ni 1-z Co z O 2 (z <1)), lithium nickel cobalt manganese composite oxide (Li x Ni 1-vw Co v Mn w O 2 (v + w <1)), or lithium manganese having a spinel structure Examples include composite oxide (LiMn 2 O 4 ). Among these, a composite oxide containing nickel is preferable. This is because a high capacity can be obtained and excellent cycle characteristics can also be obtained. Specific examples of the phosphate compound containing lithium and a transition metal element include, for example, a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-u Mn u PO 4 (u <1)). Can be mentioned.
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン,ポリテトラフルオロエチレン,フッ化ビニリデンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体,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テトラフルオロエチレンとの共重合体が挙げられる。 Examples of the binder include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, a copolymer of vinylidene fluoride and chlorotrifluoroethylene, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or vinylidene fluoride and hexafluoro. Examples include a copolymer of propylene and tetrafluoroethylene.
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の両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。負極集電体22Aは、例えば、銅(Cu)箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
The
負極活物質層22Bは、例えば、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んでいる。リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、スズまたはケイ素を構成元素として含む材料が挙げられる。スズおよびケイ素はリチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。
The negative electrode
このような負極材料としては、具体的には、スズの単体,合金,あるいは化合物、またはケイ素の単体,合金,あるいは化合物、またはこれらの1種あるいは2種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。なお、本発明において、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を含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。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。 As such a negative electrode material, specifically, a simple substance, an alloy, or a compound of tin, a simple substance, an alloy, or a compound of silicon, or a material having one or more phases thereof at least in part. Is mentioned. In the present invention, alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.
スズの合金としては、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、ケイ素,ニッケル,銅,鉄,コバルト,マンガン,亜鉛(Zn),インジウム(In),銀(Ag),チタン(Ti),ゲルマニウム(Ge),ビスマス(Bi),アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第2の構成元素として、スズ,ニッケル,銅,鉄,コバルト,マンガン,亜鉛,インジウム,銀,チタン,ゲルマニウム,ビスマス,アンチモンおよびクロムからなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。 As an alloy of tin, for example, as a second constituent element other than tin, silicon, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), Examples include those containing at least one selected from the group consisting of germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr). As an alloy of silicon, for example, as a second constituent element other than silicon, among the group consisting of tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony and chromium The thing containing at least 1 sort (s) of these is mentioned.
スズの化合物あるいはケイ素の化合物としては、例えば、酸素(O)あるいは炭素(C)を含むものが挙げられ、スズまたはケイ素に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。 Examples of the tin compound or silicon compound include those containing oxygen (O) or carbon (C), and may contain the second constituent element described above in addition to tin or silicon.
中でも、この負極材料としては、スズと、コバルトと、炭素とを構成元素として含み、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合Co/(Sn+Co)が30質量%以上70質量%以下であるCoSnC含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。 Among these, as this negative electrode material, tin, cobalt, and carbon are included as constituent elements, the carbon content is 9.9 mass% or more and 29.7 mass% or less, and the total of tin and cobalt is A CoSnC-containing material having a cobalt ratio Co / (Sn + Co) of 30% by mass to 70% by mass is preferable. This is because a high energy density can be obtained in such a composition range, and excellent cycle characteristics can be obtained.
このCoSnC含有材料は、必要に応じて更に他の構成元素を含んでいてもよい。他の構成元素としては、例えば、ケイ素,鉄,ニッケル,クロム,インジウム,ニオブ(Nb),ゲルマニウム,チタン,モリブデン(Mo),アルミニウム,リン(P),ガリウム(Ga)またはビスマスが好ましく、2種以上を含んでいてもよい。容量またはサイクル特性を更に向上させることができるからである。 This CoSnC-containing material may further contain other constituent elements as necessary. As other constituent elements, for example, silicon, iron, nickel, chromium, indium, niobium (Nb), germanium, titanium, molybdenum (Mo), aluminum, phosphorus (P), gallium (Ga) or bismuth is preferable. It may contain more than seeds. This is because the capacity or cycle characteristics can be further improved.
なお、このCoSnC含有材料は、スズと、コバルトと、炭素とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このCoSnC含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズなどが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。 This CoSnC-containing material has a phase containing tin, cobalt, and carbon, and this phase preferably has a low crystallinity or an amorphous structure. In this CoSnC-containing material, it is preferable that at least a part of carbon as a constituent element is bonded to a metal element or a semimetal element as another constituent element. The decrease in cycle characteristics is thought to be due to the aggregation or crystallization of tin or the like, but this is because such aggregation or crystallization can be suppressed by combining carbon with other elements. .
元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えばX線光電子分光法(X-ray Photoelectron Spectroscopy;XPS)が挙げられる。XPSでは、炭素の1s軌道(C1s)のピークは、グラファイトであれば、金原子の4f軌道(Au4f)のピークが84.0eVに得られるようにエネルギー較正された装置において、284.5eVに現れる。また、表面汚染炭素であれば、284.8eVに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、C1sのピークは、284.5eVよりも低い領域に現れる。すなわち、CoSnC含有材料について得られるC1sの合成波のピークが284.5eVよりも低い領域に現れる場合には、CoSnC含有材料に含まれる炭素の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。 As a measuring method for examining the bonding state of elements, for example, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) can be cited. In XPS, the peak of carbon 1s orbital (C1s) appears at 284.5 eV in an energy calibrated apparatus so that the peak of 4f orbit of gold atom (Au4f) is obtained at 84.0 eV if it is graphite. . Moreover, if it is surface contamination carbon, it will appear at 284.8 eV. On the other hand, when the charge density of the carbon element increases, for example, when carbon is bonded to a metal element or a metalloid element, the C1s peak appears in a region lower than 284.5 eV. That is, when the peak of the synthetic wave of C1s obtained for the CoSnC-containing material appears in a region lower than 284.5 eV, at least a part of the carbon contained in the CoSnC-containing material is a metal element or a half of other constituent elements. Combined with metal elements.
なお、XPS測定では、スペクトルのエネルギー軸の補正に、例えばC1sのピークを用いる。通常、表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のC1sのピークを284.8eVとし、これをエネルギー基準とする。XPS測定では、C1sのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとCoSnC含有材料中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、CoSnC含有材料中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準(284.8eV)とする。 In XPS measurement, for example, the C1s peak is used for correcting the energy axis of the spectrum. Usually, since surface-contaminated carbon exists on the surface, the C1s peak of the surface-contaminated carbon is set to 284.8 eV, and this is used as an energy standard. In the XPS measurement, the waveform of the C1s peak is obtained as a shape including the surface contamination carbon peak and the carbon peak in the CoSnC-containing material. For example, by analyzing using a commercially available software, the surface contamination The carbon peak and the carbon peak in the CoSnC-containing material are separated. In the waveform analysis, the position of the main peak existing on the lowest bound energy side is used as the energy reference (284.8 eV).
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、また例えば、リチウムと合金を形成可能な他の金属元素または他の半金属元素を構成元素として含む材料を用いることもできる。このような金属元素あるいは半金属元素としては、マグネシウム(Mg),ホウ素(B),アルミニウム,ガリウム,インジウム,ゲルマニウム,鉛(Pb),ビスマス,カドミウム(Cd),銀,亜鉛,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。 As a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, a material containing another metal element or other metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element can also be used. Such metal elements or metalloid elements include magnesium (Mg), boron (B), aluminum, gallium, indium, germanium, lead (Pb), bismuth, cadmium (Cd), silver, zinc, hafnium (Hf). , Zirconium (Zr), yttrium (Y), palladium (Pd), or platinum (Pt).
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、また例えば、コークス類,ガラス状炭素類,グラファイト類,難黒鉛化性炭素類,熱分解炭素類,炭素繊維あるいは有機高分子化合物燃焼体などの炭素材料を用いてもよく、また、これらの炭素材料と、上述した負極材料とを共に用いるようにしてもよい。炭素材料は、リチウムの吸蔵および放出に伴う結晶構造の変化が非常に少なく、例えば上述した負極材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができ、更に導電剤としても機能するので好ましい。 Examples of negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium include cokes, glassy carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolytic carbons, carbon fibers, or organic polymer compound combustors. Such carbon materials may be used, and these carbon materials and the negative electrode material described above may be used together. The carbon material has very little change in crystal structure due to insertion and extraction of lithium. For example, when used together with the negative electrode material described above, a high energy density and excellent cycle characteristics can be obtained. It is also preferable because it functions as a conductive agent.
負極活物質層22Bは、また、導電剤,結着剤あるいは粘度調整剤などの充電に寄与しない他の材料を含んでいてもよい。導電剤としては、黒鉛繊維,金属繊維あるいは金属粉末などが挙げられる。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン,ポリテトラフルオロエチレン,フッ化ビニリデンとクロロトリフルオロエチレンとの共重合体,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テトラフルオロエチレンとの共重合体,スチレンブタジエンゴム,エチレン−プロピレンゴム,ニトリルゴムあるいはブタジエンゴムなどが挙げられる。粘度調整剤としては、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。
The negative electrode
なお、本実施の形態では、正極活物質とリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料との量を調整することにより、正極活物質による充電容量よりも、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料による充電容量の方が大きくなるようにし、完全充電時においても負極22にリチウム金属が析出しなようになっている。
Note that in this embodiment, by adjusting the amount of the positive electrode active material and the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, lithium can be stored and released rather than the charge capacity of the positive electrode active material. The charge capacity of the possible negative electrode material is increased so that lithium metal does not deposit on the
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ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よりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多硬質膜により構成されており、これらの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
セパレータ23には、本実施の形態に係る電解液が含浸されている。これにより、過充電時における安全性を保ちつつ、高温特性を向上させることができるようになっている。
The
この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。 This secondary battery can be manufactured, for example, as follows.
まず、例えば、正極集電体21Aに正極活物質層21Bを形成し正極21を作製する。正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質の粉末と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製したのち、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとし、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型することにより形成する。また、例えば、正極21と同様にして、負極集電体22Aに負極活物質層22Bを形成し負極22を作製する。
First, for example, the positive electrode active material layer 21B is formed on the positive electrode
次いで、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。続いて、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1,2に示した二次電池が完成する。
Next, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode
この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極21からリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極22に吸蔵される。一方、放電を行うと、例えば、負極22からリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極21に吸蔵される。その際、電解液には、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、芳香族化合物とが上述した割合で含まれているので、過充電による温度上昇などが抑制されると共に、高温特性が改善される。
In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are extracted from the
このように本実施の形態によれば、電解液に芳香族化合物を8.0質量%以下、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含むように、または2,4−ジフルオロアニソールを14.7質量%以下、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含むようにしたので、これらが相乗的に作用することにより高温においても化学的安定性を向上させることができる。よって、安全性を保ちつつ、高温特性を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, the electrolyte contains 8.0% by mass or less of aromatic compound and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass. It is included within the following range, or 2,4-difluoroanisole is 14.7% by mass or less, and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less. Thus, the chemical stability can be improved even at high temperatures by acting synergistically. Therefore, high temperature characteristics can be improved while maintaining safety.
(第2の二次電池)
第2の二次電池は、負極の構成が異なることを除き、他は第1の二次電池と同様の構成および作用を有しており、同様にして製造することができる。よって、図1および図2を参照し、対応する構成要素には同一の符号を付して同一の部分の説明は省略する。
(Secondary secondary battery)
The second secondary battery has the same configuration and operation as the first secondary battery except that the configuration of the negative electrode is different, and can be manufactured in the same manner. Therefore, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the same code | symbol is attached | subjected to a corresponding component and description of the same part is abbreviate | omitted.
負極22は、第1の二次電池と同様に、負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構造を有している。負極活物質層22Bは、例えば、スズまたはケイ素を構成元素として含む負極活物質を含有している。具体的には、例えば、スズの単体,合金,あるいは化合物、またはケイ素の単体,合金,あるいは化合物を含有しており、それらの2種以上を含有していてもよい。
Similar to the first secondary battery, the
また、負極活物質層22Bは、例えば、気相法,液相法あるいは焼成法、またはそれらの2以上の方法を用いて形成されたものであり、負極活物質層22Bと負極集電体22Aとが界面の少なくとも一部において合金化していることが好ましい。具体的には、界面において負極集電体22Aの構成元素が負極活物質層22Bに、または負極活物質の構成元素が負極集電体22Aに、またはそれらが互いに拡散していることが好ましい。充放電に伴う負極活物質層22Bの膨張・収縮による破壊を抑制することができると共に、負極活物質層22Bと負極集電体22Aとの間の電子伝導性を向上させることができるからである。
The negative electrode
なお、気相法としては、例えば、物理堆積法あるいは化学堆積法を用いることができ、具体的には、真空蒸着法,スパッタ法,イオンプレーティング法,レーザーアブレーション法,熱化学気相成長(CVD;Chemical Vapor Deposition )法,プラズマ化学気相成長法あるいは溶射法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金あるいは無電解鍍金などの公知の手法を用いることができる。焼成法というのは、例えば、粒子状の負極活物質を結着材などと混合して溶剤に分散させ、塗布したのち、結着材などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法,反応焼成法あるいはホットプレス焼成法が挙げられる。 As the vapor phase method, for example, a physical deposition method or a chemical deposition method can be used. Specifically, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal chemical vapor deposition ( Examples include CVD (Chemical Vapor Deposition), plasma chemical vapor deposition, and thermal spraying. As the liquid phase method, a known method such as electroplating or electroless plating can be used. The firing method is, for example, a method in which a particulate negative electrode active material is mixed with a binder, dispersed in a solvent, applied, and then heat-treated at a temperature higher than the melting point of the binder. A known method can also be used for the firing method, for example, an atmospheric firing method, a reactive firing method, or a hot press firing method.
(第3の二次電池)
第3の二次電池は、負極22の容量が電極反応物質であるリチウムの析出および溶解による容量成分により表される、いわゆるリチウム金属二次電池である。この二次電池は、負極活物質層22Bをリチウム金属により構成したことを除き、他は第1の二次電池と同様の構成を有しており、同様にして製造することができる。従って、図1および図2を参照し、対応する構成要素には同一の符号を付して同一の部分の説明は省略する。
(Third secondary battery)
The third secondary battery is a so-called lithium metal secondary battery in which the capacity of the
すなわち、この二次電池は、負極活物質としてリチウム金属を用いており、これにより高いエネルギー密度を得ることができるようになっている。負極活物質層22Bは、組み立て時から既に有するように構成してもよいが、組み立て時には存在せず、充電時に析出したリチウム金属により構成するようにしてもよい。また、負極活物質層22Bを集電体としても利用し、負極集電体22Aを削除するようにしてもよい。
That is, this secondary battery uses lithium metal as a negative electrode active material, and thereby can obtain a high energy density. The negative electrode
この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極21からリチウムイオンが放出され、電解液を介して、負極集電体22Aの表面にリチウム金属となって析出する。放電を行うと、例えば、負極活物質層22Bからリチウム金属がリチウムイオンとなって溶出し、電解液を介して正極21に吸蔵される。このようにこの二次電池では、負極22においてリチウム金属の析出および溶解が繰り返されるので、負極22の活性が非常に高くなっているが、本実施の形態では電解液に4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、芳香族化合物とが上述した割合で含まれているので、過充電による温度上昇などが抑制されると共に、高温特性が改善される。
In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are extracted from the
(第4の二次電池)
第4の二次電池は、負極の容量が電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表されるものである。この二次電池は、負極活物質層22Bの構成が異なることを除き、他は第1の二次電池と同様の構成を有しており、同様にして製造することができる。従って、図1および図2を参照し、対応する構成要素には同一の符号を付して同一の部分の説明は省略する。
(Fourth secondary battery)
In the fourth secondary battery, the capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of lithium as an electrode reactant, and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium, and is represented by the sum thereof. This secondary battery has the same configuration as that of the first secondary battery except that the configuration of the negative electrode
負極活物質層22Bは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な1種または2種以上の負極材料を含んでおり、必要に応じて結着剤を含んでいてもよい。このような負極材料としては、例えば、第1の二次電池でも説明した炭素材料や、または、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を構成元素として含む材料が挙げられる。中でも、炭素材料を用いるようにすれば、優れたサイクル特性を得ることができるので好ましい。
The negative electrode
このリチウムを吸蔵および放出可能な負極材料の量は、この負極材料による充電容量が正極21の充電容量よりも小さくなるように調節されている。これにより、この二次電池では、充電の過程において、開回路電圧(すなわち電池電圧)が過充電電圧よりも低い時点で負極22にリチウム金属が析出し始めるようになっている。
The amount of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium is adjusted so that the charge capacity of the negative electrode material is smaller than the charge capacity of the
なお、過充電電圧というのは、電池が過充電状態になった時の開回路電圧を指し、例えば、日本蓄電池工業会(電池工業会)の定めた指針の一つである「リチウム二次電池安全性評価基準ガイドライン」(SBA G1101)に記載され定義される「完全充電」された電池の開回路電圧よりも高い電圧を指す。また換言すれば、各電池の公称容量を求める際に用いた充電方法、標準充電方法、もしくは推奨充電方法を用いて充電した後の開回路電圧よりも高い電圧を指す。例えば、開回路電圧が4.2Vの時に完全充電となる場合には、開回路電圧が0V以上4.2V以下の範囲内の一部においてリチウムを吸蔵および放出可能な負極材料の表面にリチウム金属が析出している。従って、この二次電池では、リチウムを吸蔵および放出可能な負極材料とリチウム金属との両方が負極活物質として機能し、リチウムを吸蔵および放出可能な負極材料はリチウム金属が析出する際の基材となっている。これによりこの二次電池では、いわゆるリチウムイオン二次電池と、いわゆるリチウム金属二次電池との両方の特性を得ることができるようになっている。すなわち、高いエネルギー密度を得ることができると共に、サイクル特性および急速充電特性を向上させることができるようになっている。 The overcharge voltage refers to the open circuit voltage when the battery is overcharged. For example, the “lithium secondary battery” is one of the guidelines established by the Japan Storage Battery Industry Association (Battery Industry Association). Refers to a voltage that is higher than the open circuit voltage of a “fully charged” battery as defined and defined in the “Safety Evaluation Criteria Guidelines” (SBA G1101). In other words, it refers to a voltage higher than the open circuit voltage after charging using the charging method, standard charging method, or recommended charging method used when determining the nominal capacity of each battery. For example, when full charge occurs when the open circuit voltage is 4.2 V, lithium metal is formed on the surface of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium in a part of the open circuit voltage in the range of 0 V to 4.2 V. Is deposited. Therefore, in this secondary battery, both the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium and lithium metal function as the negative electrode active material, and the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium is a base material on which the lithium metal is deposited. It has become. Thereby, in this secondary battery, the characteristics of both a so-called lithium ion secondary battery and a so-called lithium metal secondary battery can be obtained. That is, high energy density can be obtained, and cycle characteristics and quick charge characteristics can be improved.
この二次電池では、充電を行うと、正極21からリチウムイオンが放出され、電解液を介して、まず、負極22に含まれるリチウムを吸蔵および放出可能な負極材料に吸蔵される。更に充電を続けると、開回路電圧が過充電電圧よりも低い状態において、リチウムを吸蔵および放出可能な負極材料の表面にリチウム金属が析出し始める。そののち、充電を終了するまで負極22にはリチウム金属が析出し続ける。次いで、放電を行うと、まず、負極22に析出したリチウム金属がイオンとなって溶出し、電解液を介して、正極21に吸蔵される。更に放電を続けると、負極22中のリチウムを吸蔵および放出可能な負極材料からリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極21に吸蔵される。このようにこの二次電池でも、負極22においてリチウム金属の析出および溶解が繰り返されるので、負極22の活性が非常に高くなっているが、本実施の形態では電解液に4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、芳香族化合物とが上述した割合で含まれているので、過充電による温度上昇などが抑制されると共に、高温特性が改善される。
In the secondary battery, when charged, lithium ions are released from the
(第5の二次電池)
図3は、第5の二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものである。
(Fifth secondary battery)
FIG. 3 shows the configuration of the fifth secondary battery. This secondary battery is a so-called laminate film type, and has a
正極リード31および負極リード32は、それぞれ、外装部材40の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード31および負極リード32は、例えば、アルミニウム,銅,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。
The
外装部材40は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材40は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体30とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
The
なお、外装部材40は、上述したアルミ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
図4は、図3に示した巻回電極体30のI−I線に沿った断面構造を表すものである。電極巻回体30は、正極33と負極34とをセパレータ35および電解質層36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37により保護されている。
FIG. 4 shows a cross-sectional structure taken along line II of the spirally
正極33は、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有している。負極34は、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層34Bと正極活物質層33Bとが対向するように配置されている。正極集電体33A,正極活物質層33B,負極集電体34A,負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、上述した第1ないし第4の二次電池における正極集電体21A,正極活物質層21B,負極集電体22A,負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。
The
電解質層36は、本実施の形態に係る電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。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、電池の漏液を防止することができるので好ましい。高分子化合物としては、例えば、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリメタクリレートなどのエステル系高分子化合物あるいはアクリレート系高分子化合物、または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化ビニリデンの重合体が挙げられ、これらのうちのいずれか1種または2種以上が混合して用いられる。特に、酸化還元安定性の観点からは、フッ化ビニリデンの重合体などのフッ素系高分子化合物を用いることが望ましい。
The
この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。 For example, the secondary battery can be manufactured as follows.
まず、正極33および負極34のそれぞれに、電解液と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層36を形成する。次いで、正極集電体33Aに正極リード31を取り付けると共に、負極集電体34Aに負極リード32を取り付ける。続いて、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ37を接着して巻回電極体30を形成する。そののち、例えば、外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込み、外装部材40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、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間には密着フィルム41を挿入する。これにより、図3,4に示した二次電池が完成する。
First, a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the
また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極33および負極34を作製し、正極33および負極34に正極リード31および負極リード32を取り付けたのち、正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ37を接着して、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成する。次いで、この巻回体を外装部材40に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材40の内部に収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材40の内部に注入したのち、外装部材40の開口部を熱融着して密封する。そののち、熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層36を形成し、図3,4に示した二次電池を組み立てる。
Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the
この二次電池の作用は、上述した第1ないし第4の二次電池と同様である。 The operation of this secondary battery is the same as that of the first to fourth secondary batteries described above.
このように本実施の形態によれば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、芳香族化合物とを上述した割合で含むようにしたので、第2ないし第5の二次電池においても、第1の二次電池と同様に、これらが相乗的に作用することにより高温においても化学的安定性を向上させることができ、安全性を保ちつつ、高温特性を向上させることができる。 Thus, according to the present embodiment, since the 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and the aromatic compound are included in the above-described ratio, the second to fifth secondary batteries are included. In the same manner as in the first secondary battery, these can act synergistically to improve chemical stability even at high temperatures, and to improve high-temperature characteristics while maintaining safety. .
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1−1〜1−7)
負極22の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表される電池、いわゆるリチウムイオン二次電池を作製した。その際、電池は、図1に示したものとした。
(Examples 1-1 to 1-7)
A battery in which the capacity of the
まず、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )とを、Li2 CO3 :CoCO3 =0.5:1(モル比)の割合で混合し、空気中において900℃で5時間焼成して、正極材料としてのリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2 )を得た。次いで、このリチウム・コバルト複合酸化物91質量部と、導電剤であるグラファイト6質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合して正極合剤を調製した。続いて、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとし、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て乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し正極21を作製した。そののち、正極集電体21Aの一端にアルミニウム製の正極リード25を取り付けた。
First, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ) are mixed at a ratio of Li 2 CO 3 : CoCO 3 = 0.5: 1 (molar ratio), and 5 ° C. at 900 ° C. in the air. After firing for a time, lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode material was obtained. Next, 91 parts by mass of this lithium / cobalt composite oxide, 6 parts by mass of graphite as a conductive agent, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a positive electrode mixture. Subsequently, this positive electrode mixture is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a positive electrode mixture slurry, which is uniformly applied to both surfaces of a positive electrode
また、負極材料としてCoSnC含有材料粉末80質量部と、導電剤としてグラファイト(ロンザ製KS−15)11質量部およびアセチレンブラック1質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン8質量部とを、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させたのち、厚み10μmの銅箔よりなる負極集電体22Aに均一に塗布し乾燥させて負極活物質層22Bを形成し負極22を作製した。そののち、負極集電体22Aの一端にニッケル製の負極リード26を取り付けた。その際、負極22の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるように、正極材料と負極材料との充填量を調整した。
Further, 80 parts by mass of CoSnC-containing material powder as a negative electrode material, 11 parts by mass of graphite (KS-15 manufactured by Lonza) and 1 part by mass of acetylene black as a conductive agent, and 8 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, After being dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone, the negative electrode
更にまた、CoSnC含有材料粉末は、コバルト・スズ合金粉末と、炭素粉末とを混合し、メカノケミカル反応を利用して合成した。得られたCoSnC含有材料について組成の分析を行ったところ、コバルトの含有量は29.3質量%、スズの含有量は49.9質量%、炭素の含有量は19.8質量%、スズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合Co/(Sn+Co)は37質量%であった。なお、炭素の含有量は、炭素・硫黄分析装置により測定し、コバルトおよびスズの含有量は、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)発光分析により測定した。また、得られたCoSnC含有材料についてX線回折を行ったところ、回折角2θ=20°〜50°の間に、回折角2θが1.0°以上の広い半値幅を有する回折ピークが観察された。更に、このCoSnC含有材料についてXPSを行ったところ、図5に示したようにピークP1が得られた。ピークP1を解析すると、表面汚染炭素のピークP2と、ピークP2よりも低エネルギー側にCoSnC含有材料中におけるC1sのピークP3とが得られた。このピークP3は、284.5eVよりも低い領域に得られた。すなわち、CoSnC含有材料中の炭素が他の元素と結合していることが確認された。 Furthermore, the CoSnC-containing material powder was synthesized using a mechanochemical reaction by mixing cobalt-tin alloy powder and carbon powder. When the composition of the obtained CoSnC-containing material was analyzed, the content of cobalt was 29.3 mass%, the content of tin was 49.9 mass%, the content of carbon was 19.8 mass%, The ratio Co / (Sn + Co) of cobalt to the total with cobalt was 37% by mass. The carbon content was measured by a carbon / sulfur analyzer, and the cobalt and tin contents were measured by ICP (Inductively Coupled Plasma) emission analysis. Further, when X-ray diffraction was performed on the obtained CoSnC-containing material, a diffraction peak having a wide half-width with a diffraction angle 2θ of 1.0 ° or more was observed between diffraction angles 2θ = 20 ° to 50 °. It was. Further, when XPS was performed on the CoSnC-containing material, a peak P1 was obtained as shown in FIG. When the peak P1 was analyzed, a peak P2 of surface contamination carbon and a peak P3 of C1s in the CoSnC-containing material on the lower energy side than the peak P2 were obtained. This peak P3 was obtained in a region lower than 284.5 eV. That is, it was confirmed that carbon in the CoSnC-containing material was bonded to other elements.
正極21および負極22をそれぞれ作製したのち、厚み25μmのポリプロピレン−ポリエチレン−ポリプロピレンフィルムよりなる3層構造のセパレータ(宇部興産製)23を用意し、負極22,セパレータ23,正極21,セパレータ23の順に積層してこの積層体を渦巻状に多数回巻回し、粘着テープにより巻き終わり部分を固定して巻回電極体20を作製した。
After each of the
巻回電極体20を作製したのち、巻回電極体20を一対の絶縁板12,13で挟み、負極リード26を電池缶11に溶接すると共に、正極リード25を安全弁機構15に溶接して、巻回電極体20をニッケルめっきした鉄製の電池缶11の内部に収納した。そののち、電池缶11の内部に電解液を減圧方式により注入することにより、直径18mm、高さ65mmの円筒型の二次電池を作製した。
After producing the
電解液には、溶媒として4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、炭酸エチレン(EC)、炭酸プロピレン(PC)、炭酸ジメチル(DMC)、炭酸メチルエチル(MEC)、炭酸ジエチル(DEC)および1,3−ジオキソール−2−オン(VC)を表1に示した割合で混合した溶媒に、電解質塩としてLiPF6 を溶解させ、更に添加剤として芳香族化合物を添加したものとした。電解液におけるLiPF6 の含有量は11.8質量%とし、添加剤の含有量は1.0質量%とした。また、添加剤には、実施例1−1ではビフェニル(BP)とし、実施例1−2ではシクロへキシルベンゼン(CHB)とし、実施例1−3ではtert−ペンチルベンゼン(TPB)とし、実施例1−4ではテルフェニル(TP)とし、実施例1−5ではフルオロベンゼン(FB)とし、実施例1−6ではm−フェニルシクロヘキシルベンゼン(PCHB)とし、実施例1−7では2,4−ジフルオロアニソール(DFA)とした。 In the electrolyte solution, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), methyl ethyl carbonate (MEC), carbonic acid as a solvent. diethyl (DEC) and 1,3-dioxol-2-one (VC) in the solvent in a mixing ratio shown in Table 1, those of LiPF 6 was dissolved as an electrolyte salt was added an aromatic compound as a further additive It was. The LiPF 6 content in the electrolytic solution was 11.8% by mass, and the additive content was 1.0% by mass. The additive was biphenyl (BP) in Example 1-1, cyclohexylbenzene (CHB) in Example 1-2, and tert-pentylbenzene (TPB) in Example 1-3. Example 1-4 is terphenyl (TP), Example 1-5 is fluorobenzene (FB), Example 1-6 is m-phenylcyclohexylbenzene (PCHB), and Example 1-7 is 2,4. -Difluoroanisole (DFA).
実施例1−1〜1−7に対する比較例1−1として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、添加剤とを用いなかったことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。また、比較例1−2として、添加剤を用いなかったことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。更に、比較例1−3〜1−9として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。電解液における溶媒の組成および電解質塩の含有量は表1に示したようにした。 As Comparative Example 1-1 with respect to Examples 1-1 to 1-7, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and an additive were not used, Example 1-1 was used. A secondary battery was produced in the same manner as ˜1-7. Further, as Comparative Example 1-2, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7, except that the additive was not used. Furthermore, as Comparative Examples 1-3 to 1-9, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was not used, the rest was the same as in Examples 1-1 to 1-7. A secondary battery was produced. The composition of the solvent and the content of the electrolyte salt in the electrolytic solution were as shown in Table 1.
作製した実施例1−1〜1−7および比較例1−1〜1−9の二次電池について、高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表1に示す。 The fabricated secondary batteries of Examples 1-1 to 1-7 and Comparative Examples 1-1 to 1-9 were examined for high-temperature storage characteristics, high-temperature cycle characteristics, and overcharge characteristics. The results are shown in Table 1.
なお、高温保存特性は次のようにした調べた。まず、23℃において0.2Cの定電流密度で電池電圧が4.2Vに達するまで定電流充電を行ったのち、4.2Vの定電圧で3時間定電圧充電を行い満充電状態とした。次いで、23℃において0.2Cの定電流密度で電池電圧が2.5Vに達するまで定電流放電を行った。この充放電を更に1サイクル行い、保存前の放電容量を求めた。続いて、同様の条件で定電流定電圧充電を行い、60℃の恒温槽中で30日間放置したのち、23℃において、同様の条件で定電流放電を行い、保存後の放電容量を求めた。高温保存特性は、保存前の放電容量に対する保存後の放電容量の割合、すなわち、(保存後の放電容量/保存前の放電容量)×100(%)から求めた。 The high temperature storage characteristics were examined as follows. First, constant current charging was performed at 23 ° C. at a constant current density of 0.2 C until the battery voltage reached 4.2 V, and then constant voltage charging was performed at a constant voltage of 4.2 V for 3 hours to obtain a fully charged state. Next, constant current discharge was performed at 23 ° C. at a constant current density of 0.2 C until the battery voltage reached 2.5V. This charge / discharge was further performed for one cycle, and the discharge capacity before storage was determined. Subsequently, constant current and constant voltage charging was performed under the same conditions, and after standing for 30 days in a constant temperature bath at 60 ° C., constant current discharging was performed at 23 ° C. under the same conditions to obtain a discharge capacity after storage. . The high-temperature storage characteristics were determined from the ratio of the discharge capacity after storage to the discharge capacity before storage, that is, (discharge capacity after storage / discharge capacity before storage) × 100 (%).
また、高温サイクル特性は次のようにして調べた。まず、上述した条件で充放電を2サイクル行い、放電容量(23℃における放電容量)を求めた。続いて、60℃の恒温槽中で同様の条件で充放電を100サイクル行い、100サイクル目の放電容量を求めた。高温サイクル特性は、23℃における放電容量に対する60℃における100サイクル目の放電容量維持率(60℃における100サイクル目の放電容量/23℃における放電容量)×100(%)から求めた。 The high temperature cycle characteristics were examined as follows. First, two cycles of charge / discharge were performed under the conditions described above, and the discharge capacity (discharge capacity at 23 ° C.) was determined. Subsequently, 100 cycles of charge and discharge were performed under the same conditions in a constant temperature bath at 60 ° C., and the discharge capacity at the 100th cycle was determined. The high-temperature cycle characteristics were determined from the discharge capacity maintenance ratio at the 100th cycle at 60 ° C. (discharge capacity at the 100th cycle at 60 ° C./discharge capacity at the 23 ° C.) × 100 (%) with respect to the discharge capacity at 23 ° C.
更に、過充電特性は次のようにして調べた。まず、23℃において上述した条件で定電流定電圧充電を行うことにより満充電状態とした。続いて、正極21と負極22との間に2Cの定電流を流して、過充電を行った。過充電特性は、安全弁機構15が作動するまでの電池温度の最高値を求めた。
Furthermore, the overcharge characteristics were examined as follows. First, a fully charged state was obtained by performing constant current constant voltage charging at 23 ° C. under the above-described conditions. Subsequently, overcharging was performed by passing a constant current of 2 C between the
表1から分かるように、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンと、芳香族化合物とを用いた実施例1−1〜1−7によれば、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンと芳香族化合物とを用いていない比較例1−1よりも、あるいは芳香族化合物を用いていない比較例1−2よりも、あるいは4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いていない比較例1−3〜1−9よりも、高温における保存特性,サイクル特性および過充電特性を共に向上させることができた。 As can be seen from Table 1, according to Examples 1-1 to 1-7 using 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and an aromatic compound, 4-fluoro-1,3- More than Comparative Example 1-1 that does not use dioxolan-2-one and an aromatic compound, or Comparative Example 1-2 that does not use an aromatic compound, or 4-fluoro-1,3-dioxolane-2 -Compared with Comparative Examples 1-3 to 1-9 using no ON, both storage characteristics at high temperatures, cycle characteristics, and overcharge characteristics could be improved.
すなわち、電解液に4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンと、芳香族化合物とを含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。 That is, it was found that if 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and an aromatic compound are included in the electrolytic solution, both high temperature characteristics and safety can be improved.
(実施例2−1〜2−36)
電解液における4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を4.2質量%〜85.8質量%の範囲内で変化させたことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。その際、溶媒は、実施例2−1〜2−12では、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、炭酸エチレンと、低粘度溶媒として炭酸ジメチル,炭酸メチルエチルまたは炭酸ジエチルと、必要に応じて1,3−ジオキソール−2−オンとを混合したものとした。実施例2−13〜2−19では4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、炭酸プロピレンと、低粘度溶媒として炭酸ジメチル,炭酸メチルエチルまたは炭酸ジエチルと、1,3−ジオキソール−2−オンとを混合したものとした。実施例2−20〜2−31では、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと炭酸エチレンと炭酸プロピレンと、低粘度溶媒として炭酸ジメチル,炭酸メチルエチルまたは炭酸ジエチルと、必要に応じて1,3−ジオキソール−2−オンとを混合したものとした。実施例2−32〜2−36では4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、必要に応じて低粘度溶媒として炭酸ジメチルと、1,3−ジオキソール−2−オンとを混合したものとした。なお、これらの実施例では、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの増加に伴い他の溶媒の含有量を変化させた。また、芳香族化合物には、ビフェニルとシクロへキシルベンゼンとtert−ペンチルベンゼンとを混合して用いた。電解液における溶媒組成,LiPF6 の含有量および芳香族化合物の含有量は表2,3に示すようにした。
(Examples 2-1 to 2-36)
Except that the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the electrolytic solution was changed within the range of 4.2% by mass to 85.8% by mass, other examples were 1-1. A secondary battery was made in the same manner as 1-7. At that time, in Examples 2-1 to 2-12, the solvent was 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, ethylene carbonate, and dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate or diethyl carbonate as a low viscosity solvent. If necessary, 1,3-dioxol-2-one was mixed. In Examples 2-13 to 2-19, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, propylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate or diethyl carbonate as a low viscosity solvent, and 1,3-dioxole- 2-one was mixed. In Examples 2-20 to 2-31, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, ethylene carbonate and propylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate or diethyl carbonate as a low viscosity solvent, and as required And 1,3-dioxol-2-one. In Examples 2-32 to 2-36, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was mixed with dimethyl carbonate as a low viscosity solvent and 1,3-dioxol-2-one as necessary. It was supposed to be. In these examples, the content of other solvents was changed as 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was increased. As the aromatic compound, biphenyl, cyclohexylbenzene, and tert-pentylbenzene were mixed and used. Tables 2 and 3 show the solvent composition, LiPF 6 content, and aromatic compound content in the electrolytic solution.
実施例2−1〜2−36に対する比較例2−1〜2−5として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、他は実施例2−1〜2−36と同様にして二次電池を作製した。また、比較例2−6として、電解液における4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を1.7質量%としたことを除き、他は実施例2−1〜2−36と同様にして二次電池を作製した。各比較例において、電解液における溶媒の組成、LiPF6 の含有量および芳香族化合物の含有量は表3に示すようにした。 As Comparative Examples 2-1 to 2-5 with respect to Examples 2-1 to 2-36, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was not used, other examples 2-1 to A secondary battery was fabricated in the same manner as in 2-36. Moreover, as Comparative Example 2-6, except that the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the electrolytic solution was 1.7 mass%, other examples 2-1 to 2- A secondary battery was produced in the same manner as in Example 36. In each comparative example, the composition of the solvent, the content of LiPF 6 and the content of the aromatic compound in the electrolytic solution were as shown in Table 3.
作製した実施例2−1〜2−36および比較例2−1〜2−6の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表2,3に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 2-1 to 2-36 and Comparative Examples 2-1 to 2-6, high temperature storage characteristics, high temperature cycle characteristics, and overcharge were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. The characteristics were investigated. The results are shown in Tables 2 and 3.
表2,3から分かるように、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含む実施例2−1〜2−36によれば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを含まないあるいは4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量が4.2質量%未満である比較例2−1〜2−6よりも、高温における保存特性,サイクル特性および過充電特性が共に向上した。特に、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量が9.1質量%以上68.2質量%以下の範囲内、更には16.8質量%以上59.5質量%以下の範囲内において高い効果が得られた。 As can be seen from Tables 2 and 3, Examples 2-1 to 2-36 containing 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one within the range of 4.2 mass% to 85.8 mass% According to Comparative Example 2-1, which does not contain 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one or the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is less than 4.2% by mass Both the storage characteristics at high temperatures, the cycle characteristics, and the overcharge characteristics were improved over ˜2-6. In particular, the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is in the range of 9.1% by mass to 68.2% by mass, and more preferably 16.8% by mass to 59.5% by mass. A high effect was obtained within the range.
すなわち、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができ、特に9.1質量%以上68.2質量%以下の範囲内が好ましく、16.8質量%以上59.5質量%以下の範囲内であれば望ましいことが分かった。 That is, if 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is contained within the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less, both high temperature characteristics and safety can be improved. In particular, it was found that the content in the range of 9.1% by mass to 68.2% by mass is preferable, and that the content is preferably in the range of 16.8% by mass to 59.5% by mass.
(実施例3−1〜3−15)
電解液におけるビフェニル、シクロへキシルベンゼン、tert−ペンチルベンゼン、テルフェニル、フルオロベンゼンまたはm−フェニルシクロヘキシルベンゼンの含有量を0.1質量%または8.0質量%としたことを除き、他は実施例1−1〜1−6と同様にして二次電池を作製した。また、電解液における2,4−ジフルオロアニソールの含有量を0.1質量%、8.0質量%または14.7質量%としたことを除き、他は実施例1−7と同様にして二次電池を作製した。その際、各実施例では、電解液における溶媒の組成およびLiPF6 の含有量を表4,5に示すようにした。
(Examples 3-1 to 3-15)
Others were carried out except that the content of biphenyl, cyclohexylbenzene, tert-pentylbenzene, terphenyl, fluorobenzene or m-phenylcyclohexylbenzene in the electrolytic solution was 0.1% by mass or 8.0% by mass. Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-6. In addition, except that the content of 2,4-difluoroanisole in the electrolytic solution was 0.1% by mass, 8.0% by mass or 14.7% by mass, the other two were performed in the same manner as in Example 1-7. A secondary battery was produced. At that time, in each Example, the composition of the solvent and the content of LiPF 6 in the electrolytic solution were as shown in Tables 4 and 5.
実施例3−1〜3−15に対する比較例3−1〜3−13として、電解液におけるビフェニル、シクロへキシルベンゼン、tert−ペンチルベンゼン、テルフェニル、フルオロベンゼン、m−フェニルシクロヘキシルベンゼン、または2,4−ジフルオロアニソールの含有量を11.4質量%、11.5質量%または17.6質量%としたことを除き、あるいは電解液における4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を1.6質量%としたことを除き、他は実施例3−1〜3−15と同様にして二次電池を作製した。各比較例では、電解液における溶媒の組成、LiPF6 の含有量および芳香族化合物の含有量を表4,5に示すようにした。 As Comparative Examples 3-1 to 3-13 for Examples 3-1 to 3-15, biphenyl, cyclohexylbenzene, tert-pentylbenzene, terphenyl, fluorobenzene, m-phenylcyclohexylbenzene, or 2 in the electrolytic solution , 4-difluoroanisole is 11.4% by mass, 11.5% by mass or 17.6% by mass, or 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the electrolyte solution A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 3-1 to 3-15, except that the content was 1.6% by mass. In each comparative example, the composition of the solvent, the content of LiPF 6 and the content of the aromatic compound in the electrolytic solution are as shown in Tables 4 and 5.
作製した実施例3−1〜3−15および比較例3−1〜3−13の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を実施例1−1〜1−7および比較例1−2の結果と共に表4,5に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 3-1 to 3-15 and Comparative Examples 3-1 to 3-13, high temperature storage characteristics, high temperature cycle characteristics, and overcharge were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. The characteristics were investigated. The results are shown in Tables 4 and 5 together with the results of Examples 1-1 to 1-7 and Comparative example 1-2.
表4,5から分かるように、ビフェニル、シクロへキシルベンゼン、tert−ペンチルベンゼン、テルフェニル、フルオロベンゼンまたはm−フェニルシクロヘキシルベンゼンを8.0質量%以下の範囲内で含むようにした実施例1−1〜1−6,3−1〜3−12によれば、あるいは2,4−ジフルオロアニソールを14.7質量%以下の範囲内で含むようにした実施例1−7,3−13〜3−15によれば、これらの含有量が8.0質量%超、または14.7質量%超である、あるいは4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量が4.2質量%未満である比較例1−2,3−1〜3−13よりも、高温における保存特性,サイクル特性および過充電特性が共に向上した。 As can be seen from Tables 4 and 5, Example 1 in which biphenyl, cyclohexylbenzene, tert-pentylbenzene, terphenyl, fluorobenzene or m-phenylcyclohexylbenzene was contained within a range of 8.0% by mass or less. -1 to 1-6, 3-1 to 3-12, or Examples 1-7 and 3-13 to contain 2,4-difluoroanisole in the range of 14.7% by mass or less According to 3-15, these contents are more than 8.0% by mass, or more than 14.7% by mass, or the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is 4.2%. Both the storage characteristics at high temperature, the cycle characteristics, and the overcharge characteristics were improved as compared with Comparative Examples 1-2 and 3-1 to 3-13 which are less than mass%.
すなわち、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含み、2,4−ジフルオロアニソールを14.7質量%以下の範囲で含むように、あるいは2,4−ジフルオロアニソール以外の他の芳香族化合物を8.0質量%以下の範囲内で含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。 That is, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is contained in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less, and 2,4-difluoroanisole is contained in the range of 14.7% by mass or less. It has been found that both high temperature characteristics and safety can be improved if it is included or if other aromatic compounds other than 2,4-difluoroanisole are included within the range of 8.0% by mass or less. .
(実施例4−1〜4−8)
ビフェニル、シクロへキシルベンゼン、tert−ペンチルベンゼン、テルフェニル、フルオロベンゼン、m−フェニルシクロヘキシルベンゼンおよび2,4−ジフルオロアニソールのうちの2種以上を表6に示す含有量となるように混合したことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。その際、電解液における溶媒の組成およびLiPF6 の含有量を表6に示すようにした。
(Examples 4-1 to 4-8)
Two or more of biphenyl, cyclohexylbenzene, tert-pentylbenzene, terphenyl, fluorobenzene, m-phenylcyclohexylbenzene and 2,4-difluoroanisole were mixed so as to have the contents shown in Table 6. Other than the above, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. At that time, the composition of the solvent and the content of LiPF 6 in the electrolytic solution were as shown in Table 6.
実施例4−1〜4−8に対する比較例4−1,4−2として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、あるいは電解液における4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量を1.7質量%としたことを除き、他は実施例4−1〜4−8と同様にして二次電池を作製した。その際、溶媒の組成、電解液におけるLiPF6 の含有量および芳香族化合物の含有量を表6に示すようにした。 As Comparative Examples 4-1 and 4-2 for Examples 4-1 to 4-8, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was not used, or 4-fluoro- A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 4-1 to 4-8, except that the content of 1,3-dioxolan-2-one was 1.7% by mass. At that time, Table 6 shows the composition of the solvent, the content of LiPF 6 in the electrolytic solution, and the content of the aromatic compound.
作製した実施例4−1〜4−8および比較例4−1,4−2の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表7に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 4-1 to 4-8 and Comparative examples 4-1 and 4-2, high temperature storage characteristics, high temperature cycle characteristics, and overcharge were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. The characteristics were investigated. The results are shown in Table 7.
表6,7から分かるように、ビフェニル、シクロへキシルベンゼン、tert−ペンチルベンゼン、テルフェニル、フルオロベンゼン、m−フェニルシクロヘキシルベンゼンおよび2,4−ジフルオロアニソールのうちの2種以上を用い、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含む実施例4−1〜4−8によれば、4.2質量%未満である比較例4−1,4−2よりも、高温における保存特性,サイクル特性および過充電特性を向上させることができた。 As can be seen from Tables 6 and 7, using two or more of biphenyl, cyclohexylbenzene, tert-pentylbenzene, terphenyl, fluorobenzene, m-phenylcyclohexylbenzene and 2,4-difluoroanisole, According to Examples 4-1 to 4-8 containing fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less, it is less than 4.2% by mass. Compared with Comparative Examples 4-1 and 4-2, storage characteristics at high temperatures, cycle characteristics, and overcharge characteristics could be improved.
すなわち、芳香族化合物のうちのいずれか2種以上を混合しても、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。 That is, it was found that even when any two or more of the aromatic compounds are mixed, both the high temperature characteristics and the safety can be improved.
(実施例5−1〜5−7)
負極材料としてケイ素を用い、銅箔よりなる負極集電体22Bに電子ビーム蒸着法によりケイ素を堆積させ、加熱乾燥させることにより負極活物質層22Aを形成し、負極22を作製したことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。その際、負極22の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるように、正極材料と負極材料との充填量を調整した。
(Examples 5-1 to 5-7)
Except that silicon was used as the negative electrode material, silicon was deposited on the negative electrode
実施例5−1〜5−7に対する比較例5−1として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンと、添加剤とを用いなかったことを除き、すなわち、比較例1−1と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例5−1〜5−7と同様にして二次電池を作製した。また、比較例5−2として、添加剤を用いなかったことを除き、すなわち、比較例1−2と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例5−1〜5−7と同様にして二次電池を作製した。更に、比較例5−3〜5−9として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、すなわち、比較例1−3〜1−9と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例5−1〜5−7と同様にして二次電池を作製した。 As Comparative Example 5-1 to Examples 5-1 to 5-7, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and an additive were not used, that is, Comparative Example 1-1 A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 5-1 to 5-7, except that the same electrolytic solution was used. Further, as Comparative Example 5-2, except that the additive was not used, that is, except that the same electrolytic solution as Comparative Example 1-2 was used, the others were as in Examples 5-1 to 5-7. Similarly, a secondary battery was produced. Further, as Comparative Examples 5-3 to 5-9, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was not used, that is, the same electrolytic solution as Comparative Examples 1-3 to 1-9 A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 5-1 to 5-7 except that was used.
作製した実施例5−1〜5−7および比較例5−1〜5−9の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表8に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 5-1 to 5-7 and Comparative Examples 5-1 to 5-9, high temperature storage characteristics, high temperature cycle characteristics, and overcharge were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. The characteristics were investigated. The results are shown in Table 8.
表8から分かるように、実施例1−1〜1−7と同様の結果が得られた。すなわち、他の負極材料を用いた場合にも、電解液に4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンと、芳香族化合物とを含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。 As can be seen from Table 8, the same results as in Examples 1-1 to 1-7 were obtained. That is, even when other negative electrode materials are used, if the electrolyte contains 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and an aromatic compound, both high temperature characteristics and safety are improved. I found out that
(実施例6−1〜6−29)
電解液における4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を変化させたことを除き、すなわち、実施例2−1〜2−12,2−20〜2−31,2−32〜2−36と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例5−1〜5−7と同様にして二次電池を作製した。
(Examples 6-1 to 6-29)
Except that the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the electrolytic solution was changed, that is, Examples 2-1 to 2-12, 2-20 to 2-31, 2-32 A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 5-1 to 5-7, except that the same electrolytic solution as in ˜2-36 was used.
実施例6−1〜6−29に対する比較例6−1〜6−5として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、すなわち、比較例2−1〜2−5と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例6−1〜6−27と同様にして二次電池を作製した。また、比較例6−6として、電解液における4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を1.7質量%としたことを除き、すなわち、比較例6−6と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例6−1〜6−27と同様にして二次電池を作製した。 As Comparative Examples 6-1 to 6-5 with respect to Examples 6-1 to 6-29, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was not used, that is, Comparative Examples 2-1 to 2-1 A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 6-1 to 6-27, except that the electrolytic solution similar to 2-5 was used. Further, as Comparative Example 6-6, except that the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the electrolytic solution was 1.7 mass%, that is, the same as Comparative Example 6-6 A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 6-1 to 6-27, except that the electrolytic solution was used.
作製した実施例6−1〜6−27および比較例6−1〜6−6の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表9,10に示す。 Regarding the fabricated secondary batteries of Examples 6-1 to 6-27 and Comparative Examples 6-1 to 6-6, high-temperature storage characteristics, high-temperature cycle characteristics, and overcharge were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. The characteristics were investigated. The results are shown in Tables 9 and 10.
表9,10から分かるように、実施例2−1〜2−36と同様の結果が得られた。すなわち、他の負極材料を用いた場合にも、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができ、特に9.1質量%以上68.2質量%以下の範囲内が好ましいことが分かった。 As can be seen from Tables 9 and 10, the same results as in Examples 2-1 to 2-36 were obtained. That is, even when other negative electrode materials are used, if 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is contained in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less, the temperature is high. Both characteristics and safety can be improved, and it has been found that the range of 9.1% by mass to 68.2% by mass is particularly preferable.
(実施例7−1〜7−15)
電解液におけるビフェニル、シクロへキシルベンゼン、tert−ペンチルベンゼン、テルフェニル、フルオロベンゼンまたはm−フェニルシクロヘキシルベンゼンの含有量を0.1質量%または8.0質量%としたことを除き、すなわち、実施例3−1〜3−12と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例5−1〜5−7と同様にして二次電池を作製した。また、電解液における2,4−ジフルオロアニソールの含有量を0.1質量%、8.0質量%または14.7質量%としたことを除き、すなわち、実施例3−13〜3−15と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例5−1〜5−7と同様にして二次電池を作製した。
(Examples 7-1 to 7-15)
Except that the content of biphenyl, cyclohexylbenzene, tert-pentylbenzene, terphenyl, fluorobenzene or m-phenylcyclohexylbenzene in the electrolyte was 0.1% by mass or 8.0% by mass, ie, carried out A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 5-1 to 5-7, except that the same electrolytic solution as in Examples 3-1 to 3-12 was used. Further, except that the content of 2,4-difluoroanisole in the electrolytic solution was 0.1% by mass, 8.0% by mass or 14.7% by mass, ie, Examples 3-13 to 3-15 and A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 5-1 to 5-7, except that the same electrolytic solution was used.
実施例7−1〜7−15に対する比較例7−1〜7−13として、電解液におけるビフェニル、シクロへキシルベンゼン、tert−ペンチルベンゼン、テルフェニル、フルオロベンゼン、m−フェニルシクロヘキシルベンゼン、または2,4−ジフルオロアニソールの含有量を11.4質量%、11.5質量%または17.6質量%としたことを除き、あるいは電解液における4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの含有量を1.6質量%としたことを除き、すなわち、比較例3−1〜3−13と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例7−1〜7−15と同様にして二次電池を作製した。 As Comparative Examples 7-1 to 7-13 for Examples 7-1 to 7-15, biphenyl, cyclohexylbenzene, tert-pentylbenzene, terphenyl, fluorobenzene, m-phenylcyclohexylbenzene, or 2 in the electrolytic solution , 4-difluoroanisole is 11.4% by mass, 11.5% by mass or 17.6% by mass, or 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one in the electrolyte solution Except that the content was 1.6% by mass, that is, except that the same electrolytic solution as in Comparative Examples 3-1 to 3-13 was used, other than that in Example 7-1 to 7-15 Thus, a secondary battery was produced.
作製した実施例7−1〜7−15および比較例7−1〜7−13の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表11,12に示す。 Regarding the fabricated secondary batteries of Examples 7-1 to 7-15 and Comparative Examples 7-1 to 7-13, high temperature storage characteristics, high temperature cycle characteristics, and overcharge were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. The characteristics were investigated. The results are shown in Tables 11 and 12.
表11,12から分かるように、実施例3−1〜3−15と同様の結果が得られた。すなわち、他の負極材料を用いた場合にも、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含み、2,4−ジフルオロアニソールを14.7質量%以下の範囲内で含むように、あるいは2,4−ジフルオロアニソール以外の他の芳香族化合物を8.0質量%以下の範囲内で含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。 As can be seen from Tables 11 and 12, the same results as in Examples 3-1 to 3-15 were obtained. That is, when other negative electrode materials are used, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is contained in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less, and 2,4-difluoro If anisole is included in the range of 14.7% by mass or less, or other aromatic compound other than 2,4-difluoroanisole is included in the range of 8.0% by mass or less, the high temperature characteristics and It has been found that both safety can be improved.
(実施例8−1〜8−8)
ビフェニル、シクロへキシルベンゼン、tert−ペンチルベンゼン、テルフェニル、フルオロベンゼン、m−フェニルシクロヘキシルベンゼンおよび2,4−ジフルオロアニソールのうちの2種以上を表13に示す含有量となるように混合したことを除き、すなわち、実施例4−1〜4−8と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例5−1〜5−7と同様にして二次電池を作製した。
(Examples 8-1 to 8-8)
Two or more of biphenyl, cyclohexylbenzene, tert-pentylbenzene, terphenyl, fluorobenzene, m-phenylcyclohexylbenzene and 2,4-difluoroanisole were mixed so as to have the contents shown in Table 13. In other words, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 5-1 to 5-7 except that the same electrolytic solution as in Examples 4-1 to 4-8 was used.
実施例8−1〜8−8に対する比較例8−1,8−2として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、あるいは電解液における4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量を1.7質量%としたことを除き、すなわち、比較例4−1,4−2と同様の電解液を用いたことを除き、他は実施例5−1〜5−7と同様にして二次電池を作製した。 As Comparative Examples 8-1 and 8-2 for Examples 8-1 to 8-8, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was not used, or 4-fluoro-in the electrolyte solution Except that the content of 1,3-dioxolan-2-one was 1.7% by mass, that is, except that the same electrolytic solution as in Comparative Examples 4-1 and 4-2 was used. Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 5-1 to 5-7.
作製した実施例8−1〜8−8および比較例8−1,8−2の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表14に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 8-1 to 8-8 and Comparative Examples 8-1 and 8-2, high temperature storage characteristics, high temperature cycle characteristics, and overcharge were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. The characteristics were investigated. The results are shown in Table 14.
表13,14から分かるように、実施例4−1〜4−8と同様の結果が得られた。すなわち、芳香族化合物のうちのいずれか2種以上を混合しても、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。 As can be seen from Tables 13 and 14, the same results as in Examples 4-1 to 4-8 were obtained. That is, it was found that even when any two or more of the aromatic compounds are mixed, both the high temperature characteristics and the safety can be improved.
(実施例9−1〜9−10,10−1〜10−10)
実施例9−1〜9−10として、負極材料にケイ素を用い、厚み35μmの銅箔よりなる負極集電体22Bに、スパッタリング法によりケイ素よりなる負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製したことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。その際、電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表15に示したようにした。また、負極22の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるように、正極材料と負極材料との充填量を調整した。
(Examples 9-1 to 9-10, 10-1 to 10-10)
As Examples 9-1 to 9-10, a negative electrode
実施例10−1〜10−10として、負極材料としてケイ素を用い、平均粒径が1μmのケイ素粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンに分散させたのち、厚み18μmの銅箔よりなる負極集電体22Aに塗布し、乾燥および加圧をしたのち、更に真空雰囲気下において400℃で12時間熱処理することにより負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製したことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。その際、ケイ素粉末と、ポリフッ化ビニリデンとは、ケイ素粉末:ポリフッ化ビニリデン=90:10の質量比で混合した。また、電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表16に示したようにした。更に、負極22の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるように、正極材料と負極材料との充填量を調整した。
As Examples 10-1 to 10-10, silicon was used as the negative electrode material, silicon powder having an average particle diameter of 1 μm, polyvinylidene fluoride as a binder, and N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent were dispersed. After that, it was applied to a negative electrode
実施例9−1〜9−10,10−1〜10−10に対する比較例9−1〜9−10,10−1〜10−10として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、他は実施例9−1〜9−10,10−1〜10−10と同様にして二次電池を作製した。電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表15,16に示したようにした。 As Comparative Examples 9-1 to 9-10, 10-1 to 10-10 to Examples 9-1 to 9-10, 10-1 to 10-10, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 9-1 to 9-10 and 10-1 to 10-10, except that was not used. Tables 15 and 16 show the solvent composition, LiPF 6 content, additive type and content in the electrolytic solution.
作製した実施例9−1〜9−10,10−1〜10−10および比較例9−1〜9−10,10−1〜10−10の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表15,16に示す。 About the produced secondary batteries of Examples 9-1 to 9-10, 10-1 to 10-10 and Comparative Examples 9-1 to 9-10, 10-1 to 10-10, Examples 1-1 to 1-1 The high temperature storage characteristics, high temperature cycle characteristics, and overcharge characteristics were examined in the same manner as in -7. The results are shown in Tables 15 and 16.
表15,16から分かるように、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含み、2,4−ジフルオロアニソールを14.7質量%以下の範囲内で含むように、または2,4−ジフルオロアニソール以外の他の芳香族化合物を8.0質量%以下の範囲内で含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。 As can be seen from Tables 15 and 16, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is contained in the range of 4.2 mass% to 85.8 mass%, and 2,4-difluoroanisole is 14. If it is contained within the range of 7% by mass or less, or other aromatic compound other than 2,4-difluoroanisole is contained within the range of 8.0% by mass or less, both high temperature characteristics and safety are achieved. It has been found that it can be improved.
(実施例11−1〜11−14,12−1〜12−14,13−1〜13−14)
実施例11−1〜11−14として、負極材料として人造黒鉛粉末を用い、この人造黒鉛粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンに分散させたのち、銅箔よりなる負極集電体22Aに塗布し、乾燥させて負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製したことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。その際、電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表17に示したようにした。また、負極22の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるように、正極材料と負極材料との充填量を調整した。
(Examples 11-1 to 11-14, 12-1 to 12-14, 13-1 to 13-14)
As Examples 11-1 to 11-14, after using artificial graphite powder as a negative electrode material, and dispersing this artificial graphite powder and polyvinylidene fluoride as a binder in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent The negative electrode
実施例12−1〜12−14として、厚み15μmの帯状銅箔よりなる負極集電体22Aにリチウム金属箔を貼り付けて負極22を作製したことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。すなわち、負極22の容量がリチウムの析出および溶解により表されるリチウム金属二次電池を作製した。その際、電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表18に示したようにした。
As Examples 12-1 to 12-14, except that the
実施例13−1〜13−14として、負極材料に人造黒鉛を用い、この人造黒鉛粉末と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンに分散させたのち、銅箔よりなる負極集電体22Aに塗布し、乾燥させて負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製したことを除き、他は実施例1−1〜1−7と同様にして二次電池を作製した。その際、負極22の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和で表されるように、正極材料と負極材料との充填量を設計した。また、電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表19に示したようにした。
As Examples 13-1 to 13-14, artificial graphite was used as a negative electrode material, and this artificial graphite powder and polyvinylidene fluoride as a binder were dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. The negative electrode
本実施例に対する比較例11−1〜11−13,12−1〜12−13,13−1〜13−13として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、あるいは芳香族化合物を用いなかったことを除き、あるいはこれらの双方を用いなかったことを除き、他は実施例11−1〜11−14,12−1〜12−14,13−1〜13−14と同様にして二次電池を作製した。電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表17,18,19に示したようにした。 As Comparative Examples 11-1 to 11-13, 12-1 to 12-13, 13-1 to 13-13 with respect to this example, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was not used. Except that the aromatic compound was not used or that both of these were not used, other examples 11-1 to 11-14, 12-1 to 12-14, 13-1 A secondary battery was fabricated in the same manner as 13-14. Tables 17, 18, and 19 show the solvent composition, LiPF 6 content, additive type and content in the electrolytic solution.
作製した実施例および比較例の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表17〜19に示す。 About the produced secondary battery of the Example and the comparative example, it carried out similarly to Examples 1-1 to 1-7, and investigated the high temperature storage characteristic, the high temperature cycling characteristic, and the overcharge characteristic. The results are shown in Tables 17-19.
表17〜19から分かるように、負極材料に人造黒鉛を用いたリチウムイオン電池、または負極22の容量がリチウムの析出および溶解により表されるリチウム金属二次電池、または負極22の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和で表される二次電池の場合にも、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含み、2,4−ジフルオロアニソールを14.7質量%以下の範囲内で含むように、または2,4−ジフルオロアニソール以外の他の芳香族化合物を8.0質量%以下の範囲内で含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。
As can be seen from Tables 17 to 19, a lithium ion battery using artificial graphite as a negative electrode material, or a lithium metal secondary battery in which the capacity of the
(実施例14−1〜14−3)
幅30mm×高さ48mm×厚み5mmの角型容器を用いたことを除き、実施例5−1〜5−7と同様にて二次電池を作製した。その際、電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表20に示したようにした。なお、負極22は、電子ビーム蒸着法によりケイ素からなる負極活物質層22Bを形成したものである。
(Examples 14-1 to 14-3)
Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 5-1 to 5-7, except that a square container having a width of 30 mm, a height of 48 mm, and a thickness of 5 mm was used. At that time, the solvent composition, the LiPF 6 content, the type and content of the additive in the electrolytic solution were as shown in Table 20. The
実施例14−1〜14−3に対する比較例14−1,14−2として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、他は実施例14−1〜14−3と同様にして二次電池を作製した。電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表20に示したようにした。 As Comparative Examples 14-1 and 14-2 for Examples 14-1 to 14-3, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was not used, Example 14-1 to Example 14-1 was used. A secondary battery was fabricated in the same manner as 14-3. Table 20 shows the solvent composition, the content of LiPF 6 , the type and content of additives in the electrolytic solution.
作製した実施例14−1〜14−3および比較例14−1,14−2の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表20に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 14-1 to 14-3 and Comparative Examples 14-1 and 14-2, high temperature storage characteristics, high temperature cycle characteristics, and overcharge were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. The characteristics were investigated. The results are shown in Table 20.
表20から分かるように、他の外装部材を用いた場合にも、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含み、2,4−ジフルオロアニソールを14.7質量%以下の範囲内で含むように、または2,4−ジフルオロアニソール以外の他の芳香族化合物を8.0質量%以下の範囲内で含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。 As can be seen from Table 20, even when other exterior members are used, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is included in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less, 2,4-difluoroanisole may be contained within a range of 14.7% by mass or less, or other aromatic compound other than 2,4-difluoroanisole may be contained within a range of 8.0% by mass or less. It has been found that both high temperature characteristics and safety can be improved.
(実施例15−1〜15−3)
図3および図4に示した二次電池を作製した。まず、実施例5−1〜5−7と同様にして正極33および負極34を作製した。
(Examples 15-1 to 15-3)
The secondary battery shown in FIGS. 3 and 4 was produced. First, the
次いで、高分子化合物として、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのブロック共重合体を用意し、このブロック共重合体と電解液と混合溶剤とを混合し、前駆溶液を作製した。共重合体におけるヘキサフルオロプロピレンの割合は7質量%とした。電解液の組成は表21に示したようにした。 Next, a block copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene was prepared as a polymer compound, and the block copolymer, an electrolytic solution, and a mixed solvent were mixed to prepare a precursor solution. The ratio of hexafluoropropylene in the copolymer was 7% by mass. The composition of the electrolytic solution was as shown in Table 21.
得られた前駆溶液を、正極33および負極34のそれぞれの両面に塗布したのち、混合溶剤を揮発させゲル状の電解質層36を形成した。
The obtained precursor solution was applied to both surfaces of the
そののち、電解質層36をそれぞれ形成した正極33と負極34とを、厚み25μmの微孔性ポリエチレンフィルムよりなるセパレータ35を介して積層し、巻回して巻回電極体30を形成した。
After that, the
得られた巻回電極体30をラミネートフィルムよりなる外装部材40に減圧封入することにより図3および図4に示した二次電池を作製した。
The obtained
実施例15−1〜15−3に対する比較例15−1,15−2として、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを用いなかったことを除き、他は実施例15−1〜15−3と同様にして二次電池を作製した。電解液における溶媒組成, LiPF6 の含有量、添加剤の種類および含有量は、表21に示したようにした。 As Comparative Examples 15-1 and 15-2 for Examples 15-1 to 15-3, except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one was not used, Example 15-1 was otherwise used. A secondary battery was fabricated in the same manner as in 15-3. Table 21 shows the solvent composition, LiPF 6 content, additive type and content in the electrolytic solution.
作製した実施例15−1〜15−3および比較例15−1,15−2の二次電池について、実施例1−1〜1−7と同様にして高温保存特性,高温サイクル特性および過充電特性を調べた。結果を表21に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 15-1 to 15-3 and Comparative Examples 15-1 and 15-2, high temperature storage characteristics, high temperature cycle characteristics, and overcharge were performed in the same manner as in Examples 1-1 to 1-7. The characteristics were investigated. The results are shown in Table 21.
表21から分かるように、ゲル状の電解質を用いた場合にも、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内で含み、2,4−ジフルオロアニソールを14.7質量%以下の範囲内で含むように、または2,4−ジフルオロアニソール以外の他の芳香族化合物を8.0質量%以下の範囲内で含むようにすれば、高温特性および安全性を共に向上させることができることが分かった。 As can be seen from Table 21, even when a gel electrolyte is used, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is contained in the range of 4.2% by mass to 85.8% by mass, 2,4-difluoroanisole may be contained within a range of 14.7% by mass or less, or other aromatic compound other than 2,4-difluoroanisole may be contained within a range of 8.0% by mass or less. It has been found that both high temperature characteristics and safety can be improved.
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、電解質として電解液を用いる場合、あるいは電解液を高分子化合物に保持させたゲル状電解質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、例えば、イオン伝導性セラミックス,イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などのイオン伝導性無機化合物と電解液とを混合したもの、または他の無機化合物と電解液とを混合したもの、またはこれらの無機化合物とゲル状電解質と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 an electrolytic solution is used as an electrolyte or the case where a gel electrolyte in which an electrolytic solution is held in a polymer compound is used has been described. However, other electrolytes may be used. Good. Other electrolytes include, for example, a mixture of an ion conductive inorganic compound such as ion conductive ceramics, ion conductive glass or ionic crystal and an electrolytic solution, or a mixture of another inorganic compound and an electrolytic solution. Or a mixture of these inorganic compounds and a gel electrolyte.
また、上記実施の形態および実施例では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明したが、ナトリウム(Na)あるいはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、またはマグネシウムあるいはカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、またはアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。その際、負極には、上記実施の形態で説明した負極活物質、例えばスズまたはケイ素を構成元素として含む材料、あるいは炭素材料などを同様にして用いることができる。 In the above embodiment and examples, a battery using lithium as an electrode reactant has been described. However, other alkali metals such as sodium (Na) or potassium (K), or alkalis such as magnesium or calcium (Ca) are used. The present invention can also be applied to the case of using an earth metal or another light metal such as aluminum. At that time, the negative electrode active material described in the above embodiment, for example, a material containing tin or silicon as a constituent element, or a carbon material can be used in the same manner for the negative electrode.
更に、上記実施の形態または実施例では、円筒型,角型あるいはラミネートフィルム型の二次電池を具体的に挙げて説明したが、本発明はコイン型あるいはボタン型などの他の形状を有する二次電池、または積層構造などの他の構造を有する二次電池についても同様に適用することができる。また、本発明は、二次電池に限らず、一次電池などの他の電池についても同様に適用することができる。 Further, in the above embodiment or example, a cylindrical type, a square type or a laminate film type secondary battery has been specifically described. However, the present invention is not limited to a coin type or a button type. The present invention can be similarly applied to a secondary battery or a secondary battery having another structure such as a laminated structure. Further, the present invention is not limited to the secondary battery, and can be similarly applied to other batteries such as a primary battery.
11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17…ガスケット、20,30…巻回電極体、21,33…正極、21A,33A…正極集電体、21B,33B…正極活物質層、22,34…負極、22A,34A…負極集電体、22B,34B…負極活物質層、23,35…セパレータ、24…センターピン、25,31…正極リード、26,32…負極リード、36…電解質層、37…保護テープ、40…外装部材、41…密着フィルム。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20, 30 ... Winding electrode body, 21, 33 ... Positive electrode, 21A, 33A ... Positive electrode current collector, 21B, 33B ... Positive electrode active material layer, 22, 34 ... Negative electrode, 22A, 34A ... Negative electrode current collector, 22B, 34B ... Negative electrode active material layer, 23, 35 ... Separator , 24 ... Center pin, 25, 31 ... Positive electrode lead, 26, 32 ... Negative electrode lead, 36 ... Electrolyte layer, 37 ... Protective tape, 40 ... Exterior member, 41 ... Adhesion film.
Claims (14)
前記芳香族化合物の含有量は、8.0質量%以下であり、
前記4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量は、4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内である
ことを特徴とする電解液。 Containing an aromatic compound and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one,
The content of the aromatic compound is 8.0% by mass or less,
The electrolytic solution, wherein the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less.
前記2,4−ジフルオロアニソールの含有量は、14.7質量%以下であり、
前記4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量は、4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内である
ことを特徴とする電解液。 2,4-difluoroanisole and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one,
The content of 2,4-difluoroanisole is 14.7% by mass or less,
The electrolytic solution, wherein the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one is in the range of 4.2% by mass or more and 85.8% by mass or less.
前記電解液は、芳香族化合物と、4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンとを含有し、
前記電解液における芳香族化合物の含有量は、8.0質量%以下であり、
前記電解液における4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量は、4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内である
ことを特徴とする電池。 A battery comprising an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The electrolytic solution contains an aromatic compound and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one,
The content of the aromatic compound in the electrolytic solution is 8.0% by mass or less,
Content of 4-fluoro- 1, 3- dioxolan-2-one in the said electrolyte solution exists in the range of 4.2 mass% or more and 85.8 mass% or less. The battery characterized by the above-mentioned.
前記電解液は、2,4−ジフルオロアニソールと、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとを含有し、
前記電解液における2,4−ジフルオロアニソールの含有量は、14.7質量%以下であり、
前記電解液における4−フルオロ−1, 3−ジオキソラン−2−オンの含有量は、4.2質量%以上85.8質量%以下の範囲内である
ことを特徴とする電池。
A battery comprising an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode,
The electrolytic solution contains 2,4-difluoroanisole and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one,
The content of 2,4-difluoroanisole in the electrolytic solution is 14.7% by mass or less,
Content of 4-fluoro- 1, 3- dioxolan-2-one in the said electrolyte solution exists in the range of 4.2 mass% or more and 85.8 mass% or less. The battery characterized by the above-mentioned.
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