JP2953024B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JP2953024B2 JP2953024B2 JP2282162A JP28216290A JP2953024B2 JP 2953024 B2 JP2953024 B2 JP 2953024B2 JP 2282162 A JP2282162 A JP 2282162A JP 28216290 A JP28216290 A JP 28216290A JP 2953024 B2 JP2953024 B2 JP 2953024B2
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- battery
- carbonate
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、非水電解液二次電池の特性の改良に関する
ものである。
ものである。
従来の技術 近年、電子機器のポータブル化、コードレス化が急速
に進んでおり、これらの駆動用電源として小形・軽量
で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高
い。このような点で、非水系二次電池、特にリチウム二
次電池はとりわけ高電圧、高エネルギー密度を有する、
いわゆる夢の電池として期待が大きい。
に進んでおり、これらの駆動用電源として小形・軽量
で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高
い。このような点で、非水系二次電池、特にリチウム二
次電池はとりわけ高電圧、高エネルギー密度を有する、
いわゆる夢の電池として期待が大きい。
発明が解決しようとする課題 非水電解液電池を二次電池化する場合、既に市場には
優れた性能を有するニッケル−カドミウム電池や鉛電池
が存在する関係上、上記の非水電解液二次電池の正極活
性物質には高容量かつ高電圧、すなわち高エネルギー密
度で、しかもニカド電池の２倍位の特性をもつものが望
まれる。この要望を満たすものとしてLiCoO2やLiMn2O4
系の4Vを示す材料があげられる。
優れた性能を有するニッケル−カドミウム電池や鉛電池
が存在する関係上、上記の非水電解液二次電池の正極活
性物質には高容量かつ高電圧、すなわち高エネルギー密
度で、しかもニカド電池の２倍位の特性をもつものが望
まれる。この要望を満たすものとしてLiCoO2やLiMn2O4
系の4Vを示す材料があげられる。
一方、負極には金属リチウムをはじめリチウム合金や
リチウムインオンを含む炭素材などがある。これらの負
極材ではいずれも充電時には、最悪の場合金属リチウム
が析出ことが考えられる。この場合には析出時に電解液
と競争的に反応し、電解液を分解させる。このため負極
用には還元分解されにくく、しかも、正極活物質を考え
ると、高電圧でも酸化分解されにくい有機溶媒を用いる
必要がある。加えて、電池特性面では高率放電特性およ
び低温放電特性にすぐれる有機溶媒を用いることが求め
られる。
リチウムインオンを含む炭素材などがある。これらの負
極材ではいずれも充電時には、最悪の場合金属リチウム
が析出ことが考えられる。この場合には析出時に電解液
と競争的に反応し、電解液を分解させる。このため負極
用には還元分解されにくく、しかも、正極活物質を考え
ると、高電圧でも酸化分解されにくい有機溶媒を用いる
必要がある。加えて、電池特性面では高率放電特性およ
び低温放電特性にすぐれる有機溶媒を用いることが求め
られる。
本発明は、このような課題を解決するもので、電気化
学的酸化還元での安定性に富み、しかもイオンの移動性
にすぐれた二次電池用の非水電解液を見出すことを目的
とする。
学的酸化還元での安定性に富み、しかもイオンの移動性
にすぐれた二次電池用の非水電解液を見出すことを目的
とする。
課題を解決するための手段 これらの課題を解決するため本発明は、精力的な検討
の結果、リチウムイオンの析出に対して安定性にすぐれ
た炭酸エチレンと、電気化学的酸化還元での安定性に富
みしかも低温安定性にすぐれた炭酸プロピレンと、イオ
ンの移動性にすぐれ電気化学的酸化還元での安定性にも
富む炭酸ジエチルとの混合体からなる電解液溶媒を見出
したものである。
の結果、リチウムイオンの析出に対して安定性にすぐれ
た炭酸エチレンと、電気化学的酸化還元での安定性に富
みしかも低温安定性にすぐれた炭酸プロピレンと、イオ
ンの移動性にすぐれ電気化学的酸化還元での安定性にも
富む炭酸ジエチルとの混合体からなる電解液溶媒を見出
したものである。
作用 これにより高率放電特性のみならず、高率充電放電特
性と低温放電特性にもすぐれた電池の開発ができたもの
である。
性と低温放電特性にもすぐれた電池の開発ができたもの
である。
実施例 以下、図面とともに本発明の実施例を説明する。実施
例においては試験の便宜上、電池系としてコイン形電池
を構成して評価を行った。
例においては試験の便宜上、電池系としてコイン形電池
を構成して評価を行った。
第１図にそのコイン形電池の縦断面図を示す。図にお
いて１は耐有機電解液性のステンレス鋼板を加工した電
池ケース、２は同材料の封口板、３はチタニウム製の正
極集電体で、ケース１の内面にスポット溶接されてい
る。４は石油コークスを熱処理してなる炭素材とエチレ
ン・プロピレン共重合体を主体とした結着剤からなる合
剤の所定量を封口板２の内面にスポット溶接されている
ステンレス製のエキスパンドメタル集電体５上に成型さ
れた負極である。
いて１は耐有機電解液性のステンレス鋼板を加工した電
池ケース、２は同材料の封口板、３はチタニウム製の正
極集電体で、ケース１の内面にスポット溶接されてい
る。４は石油コークスを熱処理してなる炭素材とエチレ
ン・プロピレン共重合体を主体とした結着剤からなる合
剤の所定量を封口板２の内面にスポット溶接されている
ステンレス製のエキスパンドメタル集電体５上に成型さ
れた負極である。
６は正極で、Mn3O4とLi2CO3と塩基性CoCO3から900℃
で合成したLiMn1.8Co0.2O4100重量部に対しカーボンブ
ラック７重量部、結着剤としてポリ４フッ化エチレン樹
脂粉末７重量部からなる合剤の所定量を正極集電体３の
うえに成型した。
で合成したLiMn1.8Co0.2O4100重量部に対しカーボンブ
ラック７重量部、結着剤としてポリ４フッ化エチレン樹
脂粉末７重量部からなる合剤の所定量を正極集電体３の
うえに成型した。
これらの発電要素を120℃にて減圧乾燥したのち、電
池組立に用いた。７は微孔性のポリプロピレン製セパレ
ータ、８はポリプロピレン製絶縁ガスケットである。
池組立に用いた。７は微孔性のポリプロピレン製セパレ
ータ、８はポリプロピレン製絶縁ガスケットである。
電解液には、リチウムの析出を場合として伴うような
充放電には不可欠であると考えられる炭酸エチレンと炭
酸プロピレンを基本溶媒として、第１表に示したよう
に、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等容積混合溶媒
に、第３成分として炭酸ジエチルを混合し、これに溶質
として六フッ化リン酸リチウムを１モル／の濃度で溶
解して用いた。
充放電には不可欠であると考えられる炭酸エチレンと炭
酸プロピレンを基本溶媒として、第１表に示したよう
に、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの等容積混合溶媒
に、第３成分として炭酸ジエチルを混合し、これに溶質
として六フッ化リン酸リチウムを１モル／の濃度で溶
解して用いた。
この電池の寸法は直径20、電池総高1.6mmである。
電池の評価試験は、20℃にて充放電電流2.0mA、充電
終止電圧4.2V,放電終止電圧3.0Vの条件下で充放電サイ
クル試験を行った。このときの各々の電池Ａ〜Ｈの充電
に要した電気量および放電電気量を第２図、第３図にそ
れぞれ示す。
終止電圧4.2V,放電終止電圧3.0Vの条件下で充放電サイ
クル試験を行った。このときの各々の電池Ａ〜Ｈの充電
に要した電気量および放電電気量を第２図、第３図にそ
れぞれ示す。
また、同じ条件のもとで環境温度が−10℃の場合の放
電電気量を第４図に示す。
電電気量を第４図に示す。
第２図ないし第４図から、20℃および−10℃におい
て、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンを等体積の割合
で用いた電解液において、さらに炭酸ジエチルを電解液
全体積の20〜60％混合することで高率充放電特性だけで
なく、高率放電特性、低温放電特性の両方にすぐれた電
池の開発ができた。
て、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンを等体積の割合
で用いた電解液において、さらに炭酸ジエチルを電解液
全体積の20〜60％混合することで高率充放電特性だけで
なく、高率放電特性、低温放電特性の両方にすぐれた電
池の開発ができた。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれば石油
コークスを負極材に、LiMn1.8Co0.2O4を正極活物質とす
る電池において、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンを
等体積の混合割合で用いた電解液にさらに炭酸ジエチル
を電解液全体積の20〜60％混合することで高率放電特性
だけでなく、高率放電特性と低温放電特性の両方にすぐ
れた電池の開発ができる。
コークスを負極材に、LiMn1.8Co0.2O4を正極活物質とす
る電池において、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンを
等体積の混合割合で用いた電解液にさらに炭酸ジエチル
を電解液全体積の20〜60％混合することで高率放電特性
だけでなく、高率放電特性と低温放電特性の両方にすぐ
れた電池の開発ができる。
なお、実施例では正極活物質にはサイクル性にすぐれ
るLiMn1.8Co0.2O4を用いたが、リチウムイオンを充放電
で出し入れする型の材料である、LixCoO2（０＜ｘ≦
１）やLiMn2O4のサイクル特性を改良したものであるLi
1-yMn2-zAzO4（０≦ｙ≦1,0＜ｚ≦0.5 ただしＡはTi,
V,Cr,Mo,Ni,CoおよびFeからなる群から選ばれた少なく
とも１つの元素である）であっても良い。また、負極材
には石油コークスを焼成したものを用いたが、炭素材な
いしは黒鉛材あるいは負極活物質と合金を形成しうる合
金でもよい。あるいは、リチウム金属も使用しうる。
るLiMn1.8Co0.2O4を用いたが、リチウムイオンを充放電
で出し入れする型の材料である、LixCoO2（０＜ｘ≦
１）やLiMn2O4のサイクル特性を改良したものであるLi
1-yMn2-zAzO4（０≦ｙ≦1,0＜ｚ≦0.5 ただしＡはTi,
V,Cr,Mo,Ni,CoおよびFeからなる群から選ばれた少なく
とも１つの元素である）であっても良い。また、負極材
には石油コークスを焼成したものを用いたが、炭素材な
いしは黒鉛材あるいは負極活物質と合金を形成しうる合
金でもよい。あるいは、リチウム金属も使用しうる。
また電解質には、六フッ化リン酸リチウムを用いたが
六フッ化ヒ酸リチウムなど、他のリチウム塩であっても
よい。
六フッ化ヒ酸リチウムなど、他のリチウム塩であっても
よい。
第１図は本発明の実施例におけるコイン形電池の縦断面
図、第２図は同電池の20℃で充電に要した電気量を示す
図、第３図は放電電気量を示す図、第４図は−10℃での
放電電気量を示す図である。 １……ケース、２……封口板、３……正極集電体、４…
…負極、５……負極集電体、６……正極、７……セパレ
ータ、８……絶縁ガスケット。
図、第２図は同電池の20℃で充電に要した電気量を示す
図、第３図は放電電気量を示す図、第４図は−10℃での
放電電気量を示す図である。 １……ケース、２……封口板、３……正極集電体、４…
…負極、５……負極集電体、６……正極、７……セパレ
ータ、８……絶縁ガスケット。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−121259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−299056（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−121260（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−139861（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−66856（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−172162（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−172163（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 10/40 H01M 4/58 H01M 4/02
Claims (3)
- 【請求項１】非水電解液と、軽金属のイオン体を主体と
する負極と、一般式LixCoO2（０＜ｘ≦１）あるいはLi
1-yMn2-zAzO4（０≦ｙ≦1,0＜ｚ≦0.5,但しＡはTi,V,C
r,Mo,Ni,CoおよびFeからなる群から選ばれた少なくとも
１つの元素である）の少なくとも１つの活物質を含む正
極とからなる電池であって、上記非水電解液は炭酸エチ
レンと炭酸プロピレンと炭酸ジエチルの混合溶媒からな
ることを特徴とする非水電解液二次電池。 - 【請求項２】軽金属のイオン体が炭素からなることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の非水電解液二次電
池。 - 【請求項３】上記非水電解液は、炭酸エチレンと炭酸プ
ロピレンの混合比率が体積比率において1:1であり、し
かも炭酸ジエチルの混合体積比率が全電解液体積の20〜
60％である特許請求の範囲第１項記載の非水電解液二次
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2282162A JP2953024B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2282162A JP2953024B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04155775A JPH04155775A (ja) | 1992-05-28 |
| JP2953024B2 true JP2953024B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=17648910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2282162A Expired - Fee Related JP2953024B2 (ja) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2953024B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2702311B1 (fr) * | 1993-03-02 | 1995-04-14 | Accumulateurs Fixes | Electrolyte pour générateur rechargeable au lithium. |
| EP0662727B1 (en) * | 1993-12-24 | 1998-04-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nonaqueous secondary battery, positive-electrode active material and process for making the same |
| JP3482591B2 (ja) * | 1998-07-31 | 2003-12-22 | 日本電池株式会社 | 非水電解質電池 |
-
1990
- 1990-10-19 JP JP2282162A patent/JP2953024B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04155775A (ja) | 1992-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |