JP2013037864A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】非水電解質に所定のドナー数を有する有機溶媒である添加剤を含ませることにより、Liの消費を抑制できる。本発明の非水電解質二次電池は、リチウムイオンの吸蔵、放出が可能な正負極と、非水電解質とを備え、前記非水電解質はドナー数が18〜24の有機溶媒である添加剤と、前記非水電解質全体の質量を基準として0%〜2.0%の範囲で含まれる多環式芳香族炭化水素とを含む。ドナー数を18以上にすることによりLiイオンの溶媒和を良く形成することができ、Liイオンの皮膜への取込を効果的に抑制できる。また、ドナー数の値として24以下にすることにより、充放電反応が進行して欲しいときにはLiイオンを容易に脱溶媒和させることができるためLiイオンの移動抵抗を小さくすることができ本非水電解質二次電池の出力を向上することができる。
【選択図】なし
Description
前記非水電解質はドナー数が18〜24の有機溶媒である添加剤と、前記非水電解質全体の質量を基準として0%〜2.0%の範囲で含まれる多環式芳香族炭化水素とを含むことを特徴とする。
・試験電池の製造
試験例1−1〜1−19及び2−1〜2−10の試験電池をそれぞれ作成した。各試験電池は、表1〜4に示す構成要素を組み合わせて作成した。試験例1−1の試験電池を例として製造方法を説明するが、他の試験電池も同様に製造した。
・サイクル試験(耐久特性評価)
各試験電池についてコンディショニングを行った後、雰囲気温度60℃で、CC−CV充電(1C、4.0V)及びCC放電(2.0Vまで)を1サイクルとして300サイクル充放電を行い、1回目の充電容量(初期容量)に対する容量維持率を算出した。容量維持率は試験電池2−1の容量維持率を100としたときの相対値として算出した。この値は高い方が耐久特性に優れている。
・出力特性試験
SOCを60%としたときに、放電レート1C、2C、3C、5C、及び10Cにて放電を行ったそれぞれの場合において放電開始前から10秒経過したときの電圧の傾きを求め、それらの値より内部抵抗を測定した。測定条件は雰囲気温度−15℃とした。試験電池2−1の内部抵抗を100としたときの相対値として算出した。この値は小さい方が出力特性に優れている。
・添加剤の有無及び種類の検討
表1より明らかなように、添加剤を含有させていない試験電池2−1(比較例)の結果と比べて検討すると、ドナー数が18.0〜24.0の範囲に入っている試験電池1−1〜1−4においては耐久特性、出力特性共に、比較例の試験電池よりも非常に優れたものになっていることが分かった。試験電池2−2はドナー数が18.0よりも小さいため、出力特性は向上しているものの、耐久特性が充分では無かった。試験電池2−3はドナー数が24.0よりも大きいため、耐久特性は向上しているものの、出力特性が充分では無かった。つまり、ドナー数の範囲が18.0〜24.0にあれば耐久特性及び出力特性の双方共に優れた電池を提供できることが分かった。
・多環式芳香族炭化水素の有無及び種類の検討
表2より明らかなように、多環式芳香族炭化水素の電子親和力の値が黒鉛の値(1.65eV)よりも小さい試験電池1−3,1−5〜1−11は、多環式芳香族炭化水素を含有させていない試験電池2−1(比較例)の結果や、多環式芳香族炭化水素は添加しているものの電子親和力の値が黒鉛の値よりも大きな試験電池2−5の結果よりも優れた出力特性を示すことが明らかになった。
・添加剤及び多環式芳香族炭化水素の添加量の検討
表3より明らかなように、試験電池2−1及び2−6との比較の結果、多環式芳香族炭化水素は添加量が2.0質量%以下の範囲であれば、添加剤の添加量に関わらず耐久特性の向上が認められた。従って、多環式芳香族炭化水素が2.0質量%以下の添加量であれば耐久特性の向上効果が認められることが分かった。試験電池1−3及び1−12〜14について、試験電池1−15と比較した結果から、多環式芳香族炭化水素を添加することにより出力特性が向上することが明らかになった。また、試験電池2−6との比較の結果、多環式芳香族炭化水素の添加量を2.0%以下にすることで出力特性を高く保つことが可能であることが明らかになった。
・非水電解質へのオキサラト錯体などの添加の効果の評価
表4より明らかなように、試験電池1−3との比較により、オキサラト錯体などを添加した試験電池1−16〜1−19は、耐久特性及び出力特性の双方共に優れていることが明らかになった。従って、オキサラト錯体などとの併用は効果的であることが分かった。
Claims (7)
- リチウムイオンの吸蔵、放出が可能な正負極と、非水電解質とを備える非水電解質二次電池であって、
前記非水電解質はドナー数が18〜24の有機溶媒である添加剤と、前記非水電解質全体の質量を基準として0%〜2.0%の範囲で含まれる多環式芳香族炭化水素とを含むことを特徴とする非水電解質二次電池。 - 前記非水電解質は前記多環式芳香族炭化水素を含有する請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記非水電解質全体の質量を基準として前記添加剤の含有量は1.2%〜15.4%である請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池。
- 前記多環式芳香族炭化水素は電子親和力が黒鉛の電子親和力よりも低い請求項1〜3のうちの何れか1項に記載の非水電解質二次電池。
- 前記多環式芳香族炭化水素は電子親和力が負性の電子親和力である請求項1〜3のうちの何れか1項に記載の非水電解質二次電池。
- 前記非水電解質はオキサラト錯体及び/又はオキサラト誘導体錯体を含有する請求項1〜5のうちの何れか1項に記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極はオリビン型リン酸鉄を含む請求項1〜6のうちの何れか1項に記載の非水電解質二次電池。
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