JP2015060719A - 非水電解質電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態に係る電池100は、負極11と、負極11の表面に結合した不織布セパレータ13と、不織布セパレータ13を介して負極11に対向する正極12と、非水電解質とを具備する。負極11は、リチウムチタン複合酸化物を含む。不織布セパレータ13は電気絶縁性の繊維を含む。不織布セパレータ13は、サイカス法により測定される負極11に対する剥離強度が0.1N以上である。
【選択図】図1
Description
実施形態によると、非水電解質電池が提供される。この非水電解質電池は、負極と、負極の表面に結合した不織布セパレータと、不織布セパレータを介して負極と対向する正極と、非水電解質とを具備する。負極は、リチウムチタン複合酸化物を含む。不織布セパレータは電気絶縁性の繊維を含む。不織布セパレータは、サイカス法により測定される負極に対する剥離強度が0.1N以上である。
非水溶媒は、特に限定されるものではないが、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、1,2−ジメトキシエタン(DME)、γ−ブチロラクトン(GBL)、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン(2−MeHF)、1,3−ジオキソラン、スルホラン、アセトニトリル(AN)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネイト(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)等が挙げられる。これらの溶媒は一種類で使用してもよいし2種類以上を混合して用いてもよい.
電解質塩としては、LiPF6、LiBF4、Li(CF3SO2)2N(ビストリフルオロメタンスルホニルアミドリチウム;通称LiTFSI)、LiCF3SO3(通称LiTFS)、Li(C2F5SO2)2N(ビスペンタフルオロエタンスルホニルアミドリチウム;通称LiBETI)、LiClO4、LiAsF6、LiSbF6、ビスオキサラトホウ酸リチウム(LiB(C2O4)2(通称LiBOB))、ジフルオロ(トリフルオロ−2−オキシド−2−トリフルオロ−メチルプロピオナト(2−)−0,0)ホウ酸リチウム(LiBF2(OCOOC(CF3)2)(通称LiBF2(HHIB)))などのリチウム塩が挙げられる。これらの電解質塩は1種類で使用してもよいし、又は2種類以上を混合して用いてもよい。特に、LiPF6又はLiBF4を用いることが好ましい.
電解質塩濃度は, 1M以上3M以下の範囲内とすることが好ましい。これにより、高負荷電流を流した場合の性能を向上することができる。
以下に例を挙げ、本発明を更に詳しく説明するが、発明の主旨を超えない限り本発明は以下に掲載される実施例に限定されるものでない。
実施例1では、以下の手順により図1〜図3に示す非水電解質電池100と同様の非水電解質電池100を作製した。
アルミニウム箔である負極集電体11aの両面に、負極作製用スラリーを塗布した。この際、負極集電体11aに、表面にスラリーが塗布されていない部分11cを残した。負極作製用スラリーは、負極活物質としてのチタン酸リチウムLi4Ti5O12を用いて調製した。
このようにして得られた負極11上に、以下の手順に従うエレクトロスピニング法により、不織布セパレータ13を形成した。
アルミニウム箔である正極集電体12aの両面に、正極作製用スラリーを塗布した。この際、正極集電体12aに、表面にスラリーが塗布されていない部分12cを残した。正極作製用スラリーは、正極活物質としてのマンガン酸リチウムLiMn2O4を用いて調製した。
上記のようにして作製した負極11と不織布セパレータ13とを含む構造体及び正極12を用いて、図1〜図3に示す非水電解質電池100と同様の実施例1の非水電解質電池100を作製した。ここで、非水電解質としては、プロピレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:2で混合して非水溶媒を調製し、この非水溶媒に電解質としてPF6を1.5mol/Lとなるように溶解させて調製したものを用いた。
(短絡試験)
実施例1の非水電解質電池100に対して、1000回充放電を繰り返した。その結果、実施例1の非水電解質電池100は、1000回充放電を繰り返しても、負極11と正極12との間の短絡が起こらないことが分かった。
実施例1の非水電解質電池100に対して、抵抗率測定を行った。
実施例1の非水電解質電池100における負極11の表面に対する不織布セパレータ13の剥離強度を、先に説明した方法により、荷重フリーの切削モードで測定した。測定条件を以下の表2に示す。
実施例1の非水電解質電池100が具備する不織布セパレータ13に対し、先に説明した方法によって、SEM観察を行った。得られたSEM像の1つを、図7に示す。
実施例1の非水電解質電池100が具備する不織布セパレータ13の空孔率を、水銀圧入法によって測定した。実施例1の非水電解質電池100が具備する不織布セパレータ13の空孔率は90%であった。
実施例2では、実施例1と同様の方法で非水電解質電池100を作製した。
実施例3〜15では、エレクトロスピニング法による不織布セパレータ13の形成条件を変えた以外は、実施例1と同様の方法を用いて、非水電解質電池100をそれぞれ作製した。
比較例1〜8では、不織布セパレータ13の代わりに、厚さが20μmである自立型の市販のセルロースセパレータを用いたことを除いて、実施例1と同様にして非水電解質電池を作製した。用いたセルロースセパレータのメーカー公称値としての空孔率は、69%であった。
比較例9及び10では、不織布セパレータ13の代わりに、Al2O3粒子で形成したセパレータを用いたことを除いて、実施例1と同様にして非水電解質電池を作製した。Al2O3粒子で形成したセパレータは、グラビア法によって負極の表面に形成した。
チタン酸リチウムの代わりに黒鉛を用いたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解質電池を作製した。
図9は、実施例1〜15及び比較例1〜8で作製した非水電解質電池の交流インピーダンスの値を示したグラフである。
Claims (6)
- リチウムチタン複合酸化物を含む負極と、
電気絶縁性の繊維を含む不織布セパレータであって、前記負極の表面に結合し、サイカス法により測定される前記負極に対する剥離強度が0.1N以上である不織布セパレータと、
前記不織布セパレータを介して前記負極に対向する正極と
非水電解質と
を具備することを特徴とする非水電解質電池。 - 前記不織布セパレータは厚さが20μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質電池。
- 前記繊維の平均繊維径が1μm以下であることを特徴とする請求項2に記載の非水電解質電池。
- 前記繊維が有機物によって形成されていることを特徴とする請求項2に記載の非水電解質電池。
- 前記有機物が、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリビニリデンフロライド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルニトリル、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアレート、及びポリエーテルイミド、熱可塑性ポリイミドからなる群より選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項4に記載の非水電解質電池。
- 前記有機物がポリアミドイミドを含むことを特徴とする請求項4に記載の非水電解質電池。
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