JP2014107222A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電池容量及びサイクル特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供する。
【解決手段】リチウムイオン二次電池は、負極と正極と電解液とからなる。負極は、負極集電体と、負極集電体の表面を被覆し且つリチウムイオンを吸蔵・放出し得る負極活物質からなる。負極活物質は、黒鉛を含む。負極集電体表面の前記負極活物質層が塗工された領域における単位面積当たりの負極活物質層の目付け量は、10mg/cm2を超えて大きい。電解液の溶媒は、フッソ系エチレンカーボネートを含み、且つ電解液は、添加剤として下記の「化1」で表される化合物を含む。
【化1】
(Mは、P又はBであり、Xはハロゲン基であり、Rは鎖状炭化水素基であり、n1は1又は2であり、n2は1以上4以下の整数であり、n3は0以上3以下の整数である。)
【選択図】 なし
Description
正極集電体と、前記正極集電体の表面を被覆し且つリチウムイオンを吸蔵・放出し得る正極活物質からなる正極活物質層よりなる正極と、
電解質を溶媒に溶解させてなる電解液と、を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記負極活物質は、黒鉛を含み、
前記負極集電体表面の前記負極活物質層が塗工された領域における単位面積当たりの前記負極活物質層の目付け量は、10mg/cm2を超え、
前記電解液の前記溶媒は、フッソ系エチレンカーボネートを含み、且つ
前記電解液は、添加剤として下記の「化1」で表される化合物を含むことを特徴とする。
まず、黒鉛粉末と、結着剤としてのCMC(カルボキシメチルセルロース)とSBR(スチレン・ブタジエンゴム)とを混合し、溶媒としての水を加えてスラリー状の混合物を得た。黒鉛粉末と、CMCと、SBRとの質量比は、百分率で、黒鉛粉末/CMC/SBR=98.3/0.7/1であった。負極集電体表面の前記負極活物質層が塗工された領域における単位面積当たりの負極活物質層の目付け量は、8.7mg/cm2とした。
電池2では、電池1に比べて、正極活物質及び負極活物質を厚目付けとした。電池2の正極活物質層の目付け量は30mg/cm2とし、負極活物質層の目付け量は17.4mg/cm2とした。その他は、電池1と同様である。
電池3では、電解液の組成を変更した。電池3の電解液の有機溶媒は、フルオロエチレンカーボネート(FEC)と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)とジメチルカーボネート(DMC)とを、体積%でFEC/EC/EMC/DMC=4/26/30/40の配合比で混合して調製した。電解液には、更に、添加剤として、上記の「化2」で表された化合物LiPF2(C2O4)2(以下、LPFOという。)を0.01mol/Lを添加した。その他は、電池1と同様である。
電池4では、電解液の有機溶媒の組成を変更した。電池4の電解液の有機溶媒は、体積%でFEC/EC/EMC/DMC=4/26/30/40の配合比でこれらを混合して調製した。その他は、電池2と同様である。
電池5では、電池4の電解液に、添加剤としてLPFOを0.01mol/Lを添加した。その他は、電池4と同様である。
電池6では、負極の負極活物質層の目付け量を18.66mg/cm2とした以外は、電池5と同様である。
電池1〜6について、充放電サイクル試験を25℃で行った。サイクル試験の充電条件を1C、4.2VのCC(定電流)充電とし、放電条件を1C、2.5VのCC(定電流)放電とした。コンディショニング処理後の最初の充放電試験を1サイクル目とし、500サイクル目まで同様の充放電を繰り返し行った。サイクル試験の初回の放電容量を表1、表2に示した。また、サイクル試験の結果を図1に示した。
Claims (7)
- 負極集電体と、前記負極集電体の表面を被覆し且つリチウムイオンを吸蔵・放出し得る負極活物質からなる負極活物質層とよりなる負極と、
正極集電体と、前記正極集電体の表面を被覆し且つリチウムイオンを吸蔵・放出し得る正極活物質からなる正極活物質層よりなる正極と、
電解質を溶媒に溶解させてなる電解液と、を有するリチウムイオン二次電池であって、
前記負極活物質は、黒鉛を含み、
前記負極集電体表面の前記負極活物質層が塗工された領域における単位面積当たりの前記負極活物質層の目付け量は、10mg/cm2を超え、
前記電解液の前記溶媒は、フッソ系エチレンカーボネートを含み、且つ
前記電解液は、添加剤として下記の「化1」で表される化合物を含むことを特徴とするリチウムイオン二次電池。
- 前記負極活物質層の目付け量は、18mg/cm2を超える請求項1記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記負極活物質層の目付け量は、25mg/cm2以下である請求項1又は2に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記正極活物質は、リチウム(Li)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、及びニッケル(Ni)を有するリチウム・マンガン系複合酸化物であって、
前記正極集電体表面の前記負極活物質層が塗工された領域における単位面積当たりの前記正極活物質層の目付け量は、26mg/cm2以上40mg/cm2以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。 - 前記電解液1リットル当たりの前記添加剤のモル濃度は、0.005モル/L以上0.04モル/L以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
- 前記電解液の前記溶媒全体を100体積%としたときに、前記フッソ系エチレンカーボネートは、1体積%以上30体積%以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載のリチウムイオン二次電池。
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