JP2018190624A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで本発明の目的は、電荷担体に由来する物質の析出が抑制されており、かつ自己放電による電圧降下が抑制された非水電解質二次電池を提供することにある。
なお、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではなく、本発明の技術思想は、その他の電荷担体(例えばナトリウムイオン)を備える他の非水電解質二次電池(例えばナトリウムイオン二次電池)にも適用される。
なお、本実施形態では、電極体40は捲回電極体として構成されているが、積層型電極体として構成してもよい。
カーボネート系溶媒としては、一般的なリチウムイオン二次電池の非水電解質に用いられるものと同じものまたは同様のものを用いることができ、その例としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、モノフルオロエチレンカーボネート(MFEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、モノフルオロメチルジフルオロメチルカーボネート(F−DMC)、トリフルオロジメチルカーボネート(TFDMC)等が例示される。カーボネート系溶媒は、一種単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
エーテル系溶媒としては、一般的なリチウムイオン二次電池の非水電解質に用いられるものと同じものまたは同様のものを用いることができ、その例としては、ジメトキシエタン(DME)、1,2−ジメトキシプロパン(DMP)等の鎖状エーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテルが挙げられる。エーテル系溶媒は、一種単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
非水電解質80が、極性の高い非水溶媒であるエーテル系溶媒を含有することにより、Na[B(C2O4)2]の非水溶媒への溶解性が高まり、Na[B(C2O4)2]の析出を抑制することができる。よって、これにより電極体上に形成されるLiBOB由来の被膜を均一にすることができ、その結果、電荷担体に由来する物質(本実施形態では金属リチウム)の析出耐性を向上することができる。
非水溶媒中のエーテル系溶媒の占める割合は、電荷担体に由来する物質(本実施形態では金属リチウム)の析出耐性が特に高いことから、5質量%以上が好ましく、10質量%以上がより好ましく、20質量%以上がさらに好ましく、40質量%以上が最も好ましい。一方、エーテル系溶媒は引火点が低いため、安全性の観点から、非水溶媒中のエーテル系溶媒の占める割合は、70質量%以下が好ましい。
非水溶媒は、本発明の効果を損なわない範囲内で、カーボネート系溶媒およびエーテル系溶媒以外の溶媒を含有していてもよい。その例としては、エステル系溶媒、ニトリル系溶媒、スルホン系溶媒、ラクトン系溶媒等の非プロトン性溶媒が挙げられる。
非水電解質80中のLiFSIの濃度は、0.8mol/L以上3mol/L以下である。LiFSIの濃度が0.8mol/L未満だと、支持塩不足となり、イオン伝導度が小さくなりすぎて電池特特性が低下する。一方、LiFSIの濃度が3mol/Lを超えると、支持塩の分解量が増加して、自己放電による電圧低下量が増加する。
LiBOBの非水電解質80に対する重量割合は、0.2質量%以上0.4質量%以下である。LiBOBの重量割合が0.2質量%未満だと、十分な量の被膜を形成することができない。一方、LiBOBの重量割合が0.4質量%を超えると、Na[B(C2O4)2]が析出し易くなり、電極体上に形成されるLiBOB由来の被膜が不均一となり、その結果、電荷担体に由来する物質(本実施形態では金属リチウム)の析出耐性が低下する。
[電池No.1]
正極活物質粉末としてのLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(LNCM)と、導電材としてのアセチレンブラック(AB)と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、LNCM:AB:PVdF=94:3:3の質量比でNMPと混合し、正極活物質層形成用スラリーを調製した。このスラリーを、厚さ15μmの長尺状のアルミニウム箔の両面に帯状に塗布して乾燥した後、プレスすることにより正極を作製した。
また、負極活物質としての球状化黒鉛(C)と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム(SBR)と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)とを、C:SBR:CMC=98:1:1の質量比でイオン交換水と混合して、負極活物質層形成用スラリーを調製した。このスラリーを、厚さ10μmの長尺状の銅箔の両面に帯状に塗布して乾燥した後、プレスすることにより負極を作製した。
また、2枚のセパレータシート(厚さ20μmのPP/PE/PPの三層構造の多孔質ポリオレフィンシート)を用意した。
作製した正極と負極と用意した2枚のセパレータシートとを重ね合わせ、捲回して捲回電極体を作製した。このとき、正極と負極との間にセパレータが介在するようにした。
この作製した捲回電極体を、注液口を有する角型の電池ケースに収容した。
続いて、電池ケースの注液口から非水電解質を注入し、当該注液口を気密に封止してNo.1のリチウムイオン二次電池(電池容量:5Ah)を作製した。
なお、非水電解質には、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、およびジメトキシエタン(DME)を、EC:DMC:EMC:DME=35:33:27:5の質量比で含有する非水溶媒に、添加剤としてのリチウムビス(オキサラト)ボレート(LiBOB)を非水電解質に対する重量割合が0.2質量%となるように、また、支持塩としてのリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)を非水電解質中の濃度が1.0mol/Lとなるように添加したものを用いた。
非水電解質の組成を、表1に示すように変更した以外は、電池No.1と同様にして、No.2〜No.11のリチウムイオン二次電池を作製した。なお、No.9およびNo.10では、支持塩として、LiFSIに代えてLiPF6を用いた。
[限界析出耐性]
上記作製したNo.1〜No.11のリチウムイオン二次電池に初期充電を施した後、25℃の環境下に置き、SOC50%の充電状態に調整した。そして所定の電流値で定電流(CC)充電を500秒間行った。その後、各リチウムイオン二次電池を解体し、負極上での金属リチウムの析出の有無を確認した。負極上での金属リチウムの析出が確認されなかった電流値のうち、最大の電流値(C)を求めた。結果を表1に示す。
上記作製したNo.1〜No.11のリチウムイオン二次電池に初期充電を施した。25℃の環境下に置き、3.0Vになるまで定電流(CC)放電した。その後24時間放置して自己放電させ、このときの電圧低下量を測定した。結果を表1に示す。
一方、No.1のリチウムイオン二次電池とNo.8のリチウムイオン二次電池との比較より、非水溶媒がエーテル系溶媒を含まず、また支持塩がLiPF6である従来の一般的な非水電解質を用いた場合には、限界析出耐性が低いことがわかる。
No.4のリチウムイオン二次電池とNo.9のリチウムイオン二次電池との比較より、支持塩がLiPF6である非水電解質にエーテル系溶媒を含有させると、限界析出耐性が高いものの、支持塩の分解量が多いため、自己放電による電圧低下量が非常に大きいことがわかる。
No.4のリチウムイオン二次電池とNo.10のリチウムイオン二次電池との比較より、LiBOBの添加量が多すぎるとNa[B(C2O4)2]が析出し、その結果、限界析出耐性が低くなることがわかる。
No.4〜No.7のリチウムイオン二次電池とNo.11のリチウムイオン二次電池との比較より、LiFSIの濃度が高すぎると、支持塩の分解量が多いため、自己放電による電圧低下量が大きくなることがわかる。
20 電池ケース
21 ケース本体
22 封口板
23 正極端子
24 負極端子
30 安全弁
32 注液口
33 封止材
40 捲回電極体
50 正極シート
51 正極集電箔
52 露出部
53 正極活物質層
60 負極シート
61 負極集電箔
62 露出部
63 負極活物質層
72,74 セパレータ
80 非水電解質
WL 捲回軸
Claims (1)
- 正極および負極を含む電極体と、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、カーボネート系溶媒と、エーテル系溶媒と、支持塩と、リチウムビス(オキサラト)ボレートとを含有し、
前記支持塩が、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドであり、
リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドの前記非水電解質中の濃度が、0.8mol/L以上3mol/L以下であり、
リチウムビス(オキサラト)ボレートの前記非水電解質に対する重量割合が、0.2質量%以上0.4質量%以下であり、
リチウムビス(オキサラト)ボレートに対する前記エーテル系溶媒の質量比(エーテル系溶媒/リチウムビス(オキサラト)ボレート)が、25以上である、
非水電解質二次電池。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019212618A (ja) * | 2018-06-01 | 2019-12-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014110235A (ja) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | Samsung Sdi Co Ltd | リチウムイオン二次電池用電解液及びリチウムイオン二次電池 |
JP2016048624A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 日立マクセル株式会社 | リチウム二次電池 |
JP2016184462A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 三菱化学株式会社 | 非水系電解液及び非水系電解液二次電池 |
JP2017504145A (ja) * | 2013-11-18 | 2017-02-02 | ビーエーエスエフ コーポレーション | リチウムイオン電池のための4.2v以上の正極材料と一緒に使用するための非水電解質溶液におけるリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(lifsi)の使用 |
WO2017061464A1 (ja) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | 宇部興産株式会社 | 非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイス |
JP2017162793A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 株式会社日本触媒 | 非水電解液およびそれを用いた非水電解液二次電池 |
JP2019515460A (ja) * | 2016-11-03 | 2019-06-06 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウムイオン二次電池 |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014110235A (ja) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | Samsung Sdi Co Ltd | リチウムイオン二次電池用電解液及びリチウムイオン二次電池 |
JP2017504145A (ja) * | 2013-11-18 | 2017-02-02 | ビーエーエスエフ コーポレーション | リチウムイオン電池のための4.2v以上の正極材料と一緒に使用するための非水電解質溶液におけるリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(lifsi)の使用 |
JP2016048624A (ja) * | 2014-08-27 | 2016-04-07 | 日立マクセル株式会社 | リチウム二次電池 |
JP2016184462A (ja) * | 2015-03-25 | 2016-10-20 | 三菱化学株式会社 | 非水系電解液及び非水系電解液二次電池 |
WO2017061464A1 (ja) * | 2015-10-09 | 2017-04-13 | 宇部興産株式会社 | 非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイス |
JP2017162793A (ja) * | 2016-03-08 | 2017-09-14 | 株式会社日本触媒 | 非水電解液およびそれを用いた非水電解液二次電池 |
JP2019515460A (ja) * | 2016-11-03 | 2019-06-06 | エルジー・ケム・リミテッド | リチウムイオン二次電池 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019212618A (ja) * | 2018-06-01 | 2019-12-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
JP7209262B2 (ja) | 2018-06-01 | 2023-01-20 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | リチウム二次電池 |
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