JP2007012507A - 電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 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を備える。完全充電時の開回路電圧は、4.25V以上6.00V以下の範囲内である。電解液には、ε−カプロラクトン、β−プロピオラクトン、α−ピロンあるいはジケテンなどのラクトンを含んでいる。これにより、完全充電時の開回路電圧が高く設定されても、充放電効率が改善される。
【選択図】 図1
Description
図1は第1の実施の形態に係る二次電池の断面構造を表すものである。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、一対の帯状の正極21と帯状の負極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。
Lif Mn(1-g-h) Nig M1h O(2-j) Fk
(式中、M1は、コバルト,マグネシウム(Mg),アルミニウム,ホウ素(B),チタン(Ti),バナジウム(V),クロム(Cr),鉄,銅(Cu),亜鉛(Zn),ジルコニウム(Zr),モリブデン(Mo),スズ(Sn),カルシウム(Ca),ストロンチウム(Sr)およびタングステン(W)からなる群のうちの少なくとも1種を表す。f,g,h,jおよびkは、0.8≦f≦1.2、0<g<0. 5、0≦h≦0. 5、g+h<1、−0. 1≦j≦0. 2、0≦k≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、fの値は完全放電状態における値を表している。)
Lim1Ni(1-n1)M2n1O(2-p1)Fq1
(式中、M2は、コバルト,マンガン,マグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,カルシウム,ストロンチウムおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を表す。m1,n1,p1およびq1は、0.8≦m1≦1.2、0. 005≦n1≦0. 5、−0. 1≦p1≦0. 2、0≦q1≦0. 1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、m1の値は完全放電状態における値を表している。)
Lir1Co(1-s1)M3s1O(2-t1)Fu1
(式中、M3は、ニッケル,マンガン,マグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,カルシウム,ストロンチウムおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を表す。r1,s1,t1およびu1は、0.8≦r1≦1.2、0≦s1<0.5、−0.1≦t1≦0.2、0≦u1≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、r1の値は完全放電状態における値を表している。)
Liv1Mn2-w1M4w1Ox1Fy1
(式中、M4は、コバルト,ニッケル,マグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,クロム,鉄,銅,亜鉛,モリブデン,スズ,カルシウム,ストロンチウムおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも1種を表す。v1,w1,x1およびy1は、0.9≦v1≦1.1、0≦w1≦0.6、3.7≦x1≦4.1、0≦y1≦0.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、v1の値は完全放電状態における値を表している。)
Liz M5PO4
(式中、M5は、コバルト,マンガン,鉄,ニッケル,マグネシウム,アルミニウム,ホウ素,チタン,バナジウム,ニオブ(Nb),銅,亜鉛,モリブデン,カルシウム,ストロンチウム,タングステンおよびジルコニウムからなる群のうちの少なくとも1種を表す。zは、0.9≦z≦1.1の範囲内の値である。なお、リチウムの組成は充放電の状態によって異なり、zの値は完全放電状態における値を表している。)
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、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り、小型化,軽量化および薄型化が可能となっている。
図5に示したコイン型の二次電池を作製した。この二次電池は、正極51と、負極52とを電解液を含浸させたセパレータ53を介して積層し、外装缶54と外装カップ55との間に挟み、ガスケット56を介してかしめたものである。まず、正極活物質としてリチウム・マンガン・コバルト・ニッケル複合酸化物(LiMn0.3 Co0.2 Ni0.5 O2 )94質量部と、導電剤としてグラファイト3質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合したのち、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを添加し正極合剤スラリーを得た。次いで、得られた正極合剤スラリーを、厚み20μmのアルミニウム箔よりなる正極集電体51Aに均一に塗布し乾燥させて厚み70μmの正極活物質層51Bを形成した。そののち、正極活物質層51Bが形成された正極集電体51Aを直径15mmの円形に打ち抜き、正極51を作製した。
ラクトン、または高誘電率溶媒、またはそれらの両方の種類を代えたことを除き、他は実施例1−2と同様にして二次電池を作製した。その際、ラクトンは、実施例2−1,2−16では化9(9)に示したδ−バレロラクトンとし、実施例2−2,2−17では化9(10)に示したδ−カプロラクトンとし、実施例2−3,2−18では化9(1)に示したβ−プロピオラクトンとし、実施例2−4,2−19では化9(2)に示したβ−ブチロラクトンとし、実施例2−5,2−20では化9(3)に示したジケテンとし、実施例2−6,2−21では化9(6)に示したγ−クロトノラクトンとし、実施例2−7,2−22では化9(7)に示した2−クマラノンとし、実施例2−8,2−23では化9(8)に示したフタリドとし、実施例2−9,2−24では化9(11)に示したα−ピロンとし、実施例2−10,2−25では化9(12)に示したクマリンとし、実施例2−11,2−26では化9(13)に示した3,4−ジヒドロクマリンとし、実施例2−12,2−27では化9(4)に示したγ−ブチロラクトンとし、実施例2−13,2−28では化9(5)に示したγ−バレロラクトンとし、実施例2−14,2−15ではε−カプロラクトンとした。また、高誘電率溶媒は、実施例2−1〜2−13では炭酸エチレンとし、実施例2−14ではハロゲン原子を有する環式炭酸エステル誘導体である4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとし、実施例2−14〜2−28ではハロゲン原子を有する環式炭酸エステル誘導体である4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンとした。
電解液におけるε−カプロラクトンの含有量を2質量%または0.1質量%としたことを除き、他は実施例1−2と同様にして二次電池を作製した。
Claims (5)
- 正極および負極と共に電解質を備えた電池であって、
一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が4.25V以上6.00V以下の範囲内であり、
前記電解質は、ラクトンを含む電解液を含有する
ことを特徴とする電池。 - 前記ラクトンは、4員環のラクトン環を有する化合物,6員環のラクトン環を有する化合物,7員環のラクトン環を有する化合物および炭素原子間の多重結合を有する化合物からなる群のうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載の電池。
- 前記電解液における前記ラクトンの含有量は、0.1質量%以上2質量%以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の電池。
- 前記電解液は、ハロゲン原子を有する環式炭酸エステル誘導体を含むことを特徴とする請求項1記載の電池。
- 一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が4.25V以上4.6V以下の範囲内であることを特徴とする請求項1記載の電池。
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