JP2008176987A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リチウムイオンを吸蔵および放出する正極と、リチウムイオンを吸蔵および放出する負極と、リチウム塩を含有する非水電解質とを備えた非水電解質二次電池において、前記非水電解質が、末端に少なくとも−CF2H基を一つ含有する非環状フッ素化エーテルと、炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート化合物と、スルトンとを含有していることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
[実施例1]
正極は次のようにして作製した。まず、活物質であるコバルト酸リチウム(LiCoO2)と、導電剤であるアセチレンブラックを混合し、さらに結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液を混合し、この混合物をアルミニウム箔からなる正極集電体の片面に塗布した後、乾燥し、正極合剤の厚みが0.09mmとなるようにプレスした。なお、正極合剤の組成は、コバルト酸リチウム94質量%、アセチレンブラック2質量%、PVdF4質量%とした。
非水電解液に用いた1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)に代えて1,1,2,2−テトラフルオロエチル−2,2,2−トリフルオロエチルエーテル(HCF2CF2OCH2CF3)を用いて実施例1と同様にして非水電解液bを作製し、この非水電解液bを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2の非水電解質二次電池Bを作製した。
非水電解液に用いた1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)に代えて2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル−1,1,2,2−テトラフルオロエチルエーテル(CF3CF2CH2OCF2CF2H)を用いて実施例1と同様にして非水電解液cを作製し、この非水電解液cを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例3の非水電解質二次電池Cを作製した。
非水電解液に用いた1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)に代えて2,2,3,3−テトラフルオロプロピルジフルオロメチルエーテル(HCF2CF2CH2OCHF2)を用いて実施例1と同様にして非水電解液dを作製し、この非水電解液dを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例4の非水電解質二次電池Dを作製した。
非水電解液に用いたVCに代えてスチレンカーボネート(SC)を用いて実施例1と同様にして非水電解液eを作製し、この非水電解液eを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例5の非水電解質二次電池Eを作製した。
非水電解液に用いたVCに代えてカテコールカーボネート(CC)を用いて実施例1と同様にして非水電解液fを作製し、この非水電解液fを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例6の非水電解質二次電池Fを作製した。
非水電解液に用いたPSに代えて1,4−ブタンスルトン(BS)を用いて実施例1と同様にして非水電解液gを作製し、この非水電解液gを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例7の非水電解質二次電池Gを作製した。
非水電解液に用いたPSに代えて1,3−プロペンスルトン(PES)を用いて実施例1と同様にして非水電解液hを作製し、この非水電解液hを用いたこと以外は実施例1と同様にして、実施例8の非水電解質二次電池Hを作製した。
非水電解液として、ECとDECの体積比1:1混合溶媒にLiPF6を1mol/Lとなるように溶解して非水電解液iを作製し、この非水電解液iを用いたこと以外は実施例1と同様にして、比較例1の非水電解質二次電池Iを作製した。
非水電解液として、ECとDECの体積比1:1混合溶媒70質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%との混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解して非水電解液jを作製し、この非水電解液jを用いたこと以外は実施例1と同様にして、比較例2の非水電解質二次電池Jを作製した。
非水電解液として、ECとDECの体積比1:1混合溶媒68質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%と、VC2質量%との混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解して非水電解液kを作製し、この非水電解液kを用いたこと以外は実施例1と同様にして、比較例3の非水電解質二次電池Kを作製した。
非水電解液として、ECとDECの体積比1:1混合溶媒68質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%と、PS2質量%との混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lとなるように溶解して非水電解液lを作製し、この非水電解液lを用いたこと以外は実施例1と同様にして、比較例4の非水電解質二次電池Lを作製した。
実施例1〜8および比較例1〜4の非水電解質二次電池(A〜L)を、25℃において、30mA(1CmA)の定電流で4.2Vまで充電し、続いて4.2Vの定電圧で3時間充電した後、6mA(0.2CmA)の定電流で3.0Vまで放電して1サイクル目の放電容量を測定し、これを「低率放電容量(mAh)」とした。
まず、実施例1〜8の非水電解質二次電池A〜Hおよび比較例1〜4の非水電解質二次電池I〜Lに用いた非水電解液a〜lについて、電解液燃焼性試験をおこなった。電解液燃焼性試験は、2cm×6.5cmのガラスフィルターに電解液を0.5ml染み込ませ、大気中にて10秒間試験炎にさらした後、試験炎を遠ざけ、引火の様子を目視により観察した。
[実施例9]
実施例1で用いた非水電解液aにおいて、電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒86質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)10質量%と、ビニレンカーボネート(VC)2質量%と、1,3−プロパンスルトン(PS)2質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例1と同様にして、実施例9の非水電解質二次電池Mを作製した。
実施例9で用いた電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒76質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)20質量%と、VC2質量%と、PS2質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例9と同様にして、実施例10の非水電解質二次電池Nを作製した。
実施例9で用いた電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒56質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)40質量%と、VC2質量%と、PS2質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例9と同様にして、実施例11の非水電解質二次電池Oを作製した。
実施例9で用いた電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒46質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)50質量%と、VC2質量%と、PS2質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例9と同様にして、実施例12の非水電解質二次電池Pを作製した。
実施例9で用いた電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒36質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)60質量%と、VC2質量%と、PS2質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例9と同様にして、実施例13の非水電解質二次電池Qを作製した。
実施例9〜13の非水電解質二次電池(M〜Q)について、実施例1と同じ条件で、低率放電容量と高率放電容量とを測定し、「低率放電容量」に対する「高率放電容量」の割合(=高率/低率放電容量比、%)を求めた。これらの試験結果を表3にまとめた。なお、表3には、比較のため、実施例1の結果も示した。
[実施例14]
実施例1で用いた非水電解液aにおいて、電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒69.4質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%と、VC0.3質量%と、PS0.3質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例1と同様にして、実施例14の非水電解質二次電池Rを作製した。
実施例1で用いた非水電解液aにおいて、電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒69質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%と、VC0.5質量%と、PS0.5質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例1と同様にして、実施例15の非水電解質二次電池Sを作製した。
実施例1で用いた非水電解液aにおいて、電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒60質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%と、VC5質量%と、PS5質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例1と同様にして、実施例16の非水電解質二次電池Tを作製した。
実施例1で用いた非水電解液aにおいて、電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒55質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%と、VC5質量%と、PS10質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例1と同様にして、実施例17の非水電解質二次電池Uを作製した。
実施例1で用いた非水電解液aにおいて、電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒55質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%と、VC10質量%と、PS5質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例1と同様にして、実施例18の非水電解質二次電池Vを作製した。
実施例1で用いた非水電解液aにおいて、電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒50質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%と、VC10質量%と、PS10質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例1と同様にして、実施例19の非水電解質二次電池Wを作製した。
実施例1で用いた非水電解液aにおいて、電解液溶媒の組成を、ECとDECの混合溶媒40質量%と、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−1,2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HCF2CF2CH2OCF2CF2H)30質量%と、VC15質量%と、PS15質量%との混合溶媒に代えたこと以外は実施例1と同様にして、実施例20の非水電解質二次電池Xを作製した。
実施例14〜20の非水電解質二次電池(R〜X)について、実施例1と同じ条件で、低率放電容量と高率放電容量とを測定し、「低率放電容量」に対する「高率放電容量」割合(=高率/低率放電容量比、%)を求めた。これらの試験結果を表4にまとめた。なお、表4には、比較のため、実施例1の結果も示した。
2 正極合剤
3 正極集電体
4 負極
5 負極合剤
6 負極集電体
7 正極端子
8 負極端子
9 セパレータ
10 金属樹脂複合フィルム
Claims (1)
- リチウムイオンを吸蔵および放出する正極と、リチウムイオンを吸蔵および放出する負極と、リチウム塩を含有する非水電解質とを備えた非水電解質二次電池において、前記非水電解質が、末端に少なくとも−CF2H基を一つ含有する非環状フッ素化エーテルと、炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート化合物と、スルトンとを含有していることを特徴とする非水電解質二次電池。
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