JP2013229307A - 非水電解質溶液およびリチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】 優れた初回の放電容量を有し、かつ、低温温度領域で実効的に充放電可能なリチウムイオン二次電池を提供する。
【解決手段】 本発明にかかるリチウムイオン二次電池は、負極と、正極と、非水電解質溶液を有し、その非水電解質溶液は、環状カーボネート及び鎖状カーボネートを含み、更にグリコールサルフェート誘導体と、フルオロエチレンカーボネートとを含有する。
【選択図】 図1
Description
図1に、本実施形態のリチウムイオン二次電池10を模式的に示す。図1のリチウムイオン二次電池10は、リチウムイオンを吸蔵・放出する材料(正極活物質,負極活物質)を含む正極20及び負極30と、正極と負極との間にあって本発明に係る非水電解質溶液が保持されたセパレータ40から構成されている。その正極20は、正極集電体22の両面に正極活物質層21を備えて構成されており、負極30は、負極集電体32の両面に負極活物質層31を備えて構成されている。
負極30は、負極集電体32の両面に負極活物質層31を備えて構成されている。さらに負極活物質層31は、負極活物質材料と、導電助剤と、結着剤とを含む塗料を負極集電体32に塗布することによって形成されている。
カーボンブラックとしては、特に、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が好ましく、ケッチェンブラックが特に好ましい。電子伝導性の多孔体を含有させることにより負極活物質材料の粒子と結着剤の界面に空孔を形成でき、その空孔により負極活物質層への非水電解質溶液の染み込みを容易にするので好ましい。
正極20は、正極集電体22の両面に正極活物質層21を備えて構成されている。さらに正極活物質層32は、正極活物質材料と、導電助剤と、結着剤とを含む塗料を正極集電体に塗布することによって形成されている。
正極集電体は、リチウムイオン二次電池用の集電体に使用されている各種公知の金属箔を用いることができる。具体的には、正極集電体22としてはアルミニウム箔が好ましく用いることができる。
セパレータは絶縁性の多孔体から形成されていれば、材料、製法等は特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられているセパレータを使用することができる。例えば、絶縁性の多孔体としては、公知のポリオレフィン樹脂、具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセンなどを重合した結晶性の単独重合体または共重合体が挙げられる。これらの単独重合体または共重合体は、1種を単独で使用することができるが、2種以上のものを混合して用いてもよい。また、単層であっても複層であってもよい。
非水電解質溶液は、非水溶媒として、環状カーボネート及び鎖状カーボネートを含んでいる。環状カーボネートは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどを用いることができ、2種以上を混合して使用しても良い。
以下に示す手順により図1に示したリチウムイオン二次電池1と同様の構成を有する実施例1〜43、比較例1〜4のリチウムイオン二次電池を5個ずつ作製した。
得られた負極及び正極の間にポリエチレンからなるセパレータを挟んで積層し積層体(電池要素)を得た。得られた積層体をアルミラミネートパックに入れ、このアルミラミネートパックに非水電解質溶液を注入した後に真空シールし、リチウムイオン二次電池(縦:60mm、横:85mm、厚さ:3mm)を作製した。
非水電解質溶液に添加する化合物Aの種類及び添加量、化合物B(FEC)の添加量を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして実施例2〜43及び比較例1〜4のリチウムイオン二次電池を5個ずつ作製した。なお、表1中、MDTDは、4−メチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイドを、EDTDは、4−エチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキサイドを示す。
リチウムイオン二次電池作製後、恒温槽にて25℃に設定された環境下で初回の充電を行い、10分間休止後に放電を行った。その際の初回放電容量を評価した。なお、充電は30mAで4.2Vまで定電流定電圧充電を行い、放電は30mAで2.5Vまで定電流放電を行った。上記初回放電時における初回放電容量(mAh)は表1中、電池容量として示すが、表から明らかな通り、実施例はいずれも電池容量が実用的に十分なものであることが確認できた。
低温温度域における放電特性を評価するため、初回放電容量の評価と同様に、リチウムイオン二次電池作製後、該電池を入れた恒温槽の設定温度を−10℃に変更し、2時間経過後、30mAで4.2Vまで定電流定電圧充電を行い、10分間休止後に30mAで2.5Vまで定電流放電を行った。その−10℃における放電容量(mAh)は、表1中、−10℃容量として示す。
20 正極
21 正極活物質層
22 正極集電体
30 負極
31 負極集電体
32 負極活物質層
40 セパレータ
Claims (6)
- 前記グリコールサルフェート誘導体は、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−メチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−エチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質溶液。
- 前記グリコールサルフェート誘導体を、0.5重量%以上10重量%以下含み、フルオロエチレンカーボネートを、0.1重量%以上10重量%以下含むことを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載の非水電解質溶液。
- 前記グリコールサルフェート誘導体は、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−メチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−エチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、のうちのいずれかであることを特徴とする請求項4に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記非水電解質溶液は、前記グリコールサルフェート誘導体を、0.5重量%以上10重量%以下含み、フルオロエチレンカーボネートを、0.1重量%以上10重量%以下含むことを特徴とする請求項4または5のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池。
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