JP2013191439A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の非水電解質二次電池は、正極1と、負極2と、正極1と負極2との間に配置されたセパレータ3と、非水電解質15と、を備える。負極2は、リチウムの溶解析出電位を基準として0.8Vよりも高い反応電位でリチウムを吸蔵放出する活物質と、黒鉛材料を含む導電剤とを含む。非水電解質15は、プロピレンカーボネートを含有し、さらに1,3−プロパンサルトン、ビニレンカーボネートおよびフルオロエチレンカーボネートから選ばれる少なくともいずれか一種の化合物を含有する。
【選択図】図1
Description
正極と、
負極と、
前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、
非水電解質と、
を備え、
前記負極は、リチウムの溶解析出電位を基準として0.8Vよりも高い反応電位でリチウムを吸蔵放出する活物質と、黒鉛材料を含む導電剤とを含有し、
前記非水電解質は、プロピレンカーボネートを含有し、さらに1,3−プロパンサルトン、ビニレンカーボネートおよびフルオロエチレンカーボネートから選ばれる少なくともいずれか一種の化合物を含有する。
(実施例1)
<正極の作製>
まず、正極活物質として、LiNi0.80Co0.15Al0.05O2を準備した。LiNi0.80Co0.15Al0.05O2の調製法は、以下の通りである。
プロピレンカーボネート(PC)に、1.0Mの濃度となるように六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を加えて溶解し、さらに0.05重量%、0.1重量%、1.5重量%、5.0重量%となるように1,3−プロパンサルトン(PS)を加えて溶解し、電解液を調製した。
まず、負極活物質としてLi4Ti5O12(平均粒径≦1μm)を準備した。負極活物質として用いたLi4Ti5O12の調製法は以下の通りである。なお、ここでの平均粒径は、散乱式粒度分布測定装置(HORIBA製)で測定された値である。また、Li4Ti5O12の充放電の反応電位は、約1.55V(vs.Li/Li+)である。
得られた正極1および負極2を、セパレータ3を介して積層し、図1(c)に示すような電極群13を作製した。セパレータとしては、表面処理を行った厚さ80μmのポリプロピレン製の不織布シートを用いた。
電解液が異なる以外は、実施例1と同様の方法で電池A4を作製した。電解液には、プロピレンカーボネート(PC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比で4:1となるように混合した混合溶媒に、1.0Mの濃度となるように六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を加えて溶解し、さらに1.5重量%となるように1,3−プロパンサルトン(PS)を加えて溶解したものを用いた。
電解液が異なる以外は、実施例1と同様の方法で電池を作製した。電解液には、プロピレンカーボネート(PC)に、1.0Mの濃度となるように六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を加えて溶解し、さらに0.1重量%、1.5重量%、5.0重量%となるようにビニレンカーボネート(VC)を加えて混合したものを用いた。ビニレンカーボネートの含有量が0.1重量%、1.5重量%、5.0重量%である電解液を用いて得られた電池を、それぞれ電池A5、A6、A7とした。
電解液が異なる以外は、実施例1と同様の方法で電池を作製した。電解液には、プロピレンカーボネート(PC)に、1.0Mの濃度となるように六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を加えて溶解し、さらに0.1重量%、1.5重量%、5.0重量%となるようにフルオロエチレンカーボネート(FEC)を加えて混合したものを用いた。フルオロエチレンカーボネートの含有量が0.1重量%、1.5重量%、5.0重量%である電解液を用いて得られた電池を、それぞれ電池A8、A9、A10とした。
電解液が異なる以外は、実施例1と同様の方法で電池A11を作製した。電解液には、プロピレンカーボネート(PC)に、1.0Mの濃度となるように六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を加えて溶解し、さらに25.0重量%となるようにフルオロエチレンカーボネート(FEC)および1.5重量%となるようにアジポニトリルを加えて混合したものを用いた。
異なる負極活物質を用い、さらに電解液に加えた1,3−プロパンサルトン(PS)を1.5重量%に変更した以外は、実施例1と同様の方法で電池A12を作製した。負極活物質には下記の方法で調製したLiTi2O4を用いた。なお、LiTi2O4の充放電の反応電位は、約1.3V(vs.Li/Li+)である。
異なる負極活物質を用い、さらに電解液に加えた1,3−プロパンサルトン(PS)を1.5重量%に変更した以外は、実施例1と同様の方法で電池A13を作製した。負極活物質には下記の方法で調製したH2Ti12O25を用いた。なお、H2Ti12O25の充放電の反応電位は、約1.55V(vs.Li/Li+)である。
負極に異なる導電剤を用い、さらに電解液に加えた1,3−プロパンサルトン(PS)を1.5重量%と変更した以外は、実施例1と同様の方法で電池A14を作製した。導電剤には人造黒鉛粉末(Timcal社製、KS−4)を用いた。
電解液に加えた1,3−プロパンサルトン(PS)を、0.05重量%および5.5重量%と変更した以外は、実施例1と同様の方法で電池A15およびA16を作製した。
電解液に加えたビニレンカーボネート(VC)を、0.05重量%および5.5重量%と変更した以外は、実施例1と同様の方法で電池A17およびA18を作製した。
電解液に加えたフルオロエチレンカーボネート(FEC)を、0.05重量%および5.5重量%と変更した以外は、実施例1と同様の方法で電池A19およびA20を作製した。
電解液に1,3−プロパンサルトン(PS)を加えなかった以外は、実施例1と同様の方法で電池B1を作製した。
電解液が異なる以外は、実施例1と同様の方法で電池B2を作製した。電解液には、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比で1:3となるように混合した混合溶媒に、1.0Mの濃度となるように六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を加えて溶解して得られたものを用いた。すなわち、比較例2の電解液には、非水溶媒としてプロピレンカーボネート(PC)が用いられておらず、さらに1,3−プロパンサルトン(PS)、ビニレンカーボネート(VC)およびフルオロエチレンカーボネート(FEC)は添加されていなかった。
<電池特性の評価>
作製した各電池を用いて、電池特性の評価を行った。
過充電後容量維持率(%)=(過充電後の放電容量/過充電前の放電容量)×100
電池特性の評価を行った各電池を用いて60℃保存試験を行った。
1a 正極集電体
1b 正極合剤層
2 負極
2a 負極集電体
2b 負極合剤層
3 セパレータ
11 正極リード
12 負極リード
13 電極群
14 電池ケース
15 電解液(非水電解質)
Claims (4)
- 正極と、
負極と、
前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、
非水電解質と、
を備え、
前記負極は、リチウムの溶解析出電位を基準として0.8Vよりも高い反応電位でリチウムを吸蔵放出する活物質と、黒鉛材料を含む導電剤とを含有し、
前記非水電解質は、プロピレンカーボネートを含有し、さらに1,3−プロパンサルトン、ビニレンカーボネートおよびフルオロエチレンカーボネートから選ばれる少なくともいずれか一種の化合物を含有する、
非水電解質二次電池。 - 前記非水電解質における1,3−プロパンサルトンおよびビニレンカーボネート含有量は、それぞれ0.1重量%以上5.0重量%以下である、
請求項1に記載の非水電解質二次電池。 - 前記負極に含まれる前記活物質が、Tiを含有する酸化物である、
請求項1または2に記載の非水電解質二次電池。 - 前記負極に含まれる前記活物質が、一般式Li4Ti5O12で表されるチタン酸リチウムである、
請求項1から3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。
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