JP2974739B2 - Organic electrolyte battery - Google Patents

Organic electrolyte battery

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JP2974739B2
JP2974739B2 JP2217963A JP21796390A JP2974739B2 JP 2974739 B2 JP2974739 B2 JP 2974739B2 JP 2217963 A JP2217963 A JP 2217963A JP 21796390 A JP21796390 A JP 21796390A JP 2974739 B2 JP2974739 B2 JP 2974739B2
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は有機電解液電池に係わり、さらに詳しくはそ
の有機電解液の改良に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an organic electrolyte battery, and more particularly, to an improvement in the organic electrolyte.

〔従来の技術〕 リチウムを負極とし、二酸化マンガン合剤を正極と
し、有機電解液を用いたリチウム−二酸化マンガン電池
に代表される有機電解液電池は、高エネルギー密度で、
かつ軽量であり、しかも長寿命のため需要が増々増加す
る傾向にある。
[Prior art] Lithium is used as a negative electrode, manganese dioxide mixture is used as a positive electrode, and an organic electrolyte battery represented by a lithium-manganese dioxide battery using an organic electrolyte has a high energy density.
Demand is also increasing due to its light weight and long life.

そして、最近は、電池の安全性の向上をはかるため、
CF3SO3Liを電解質に用いることが行なわれるようになっ
てきた。
And recently, to improve battery safety,
The use of CF 3 SO 3 Li for electrolytes has come to be used.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上記CF3SO3Liを電解質に用いた電池
は、貯蔵中に開路電圧が低下するという問題がある。
However, a battery using the above-mentioned CF 3 SO 3 Li as an electrolyte has a problem that the open-circuit voltage decreases during storage.

また、上記CF3SC3Liと同様に一般式CnF2n+1SO3M(n
は2以上の整数で、Mはアルカリ金属)で表される化合
物を電解質に用いた場合にも、貯蔵中に電池の開路電圧
が低下する現象が認められる。
Further, similar to the above CF 3 SC 3 Li, the general formula C n F 2n + 1 SO 3 M (n
Is an integer of 2 or more, and M is an alkali metal). Even when a compound represented by the formula (I) is used for the electrolyte, a phenomenon that the open circuit voltage of the battery decreases during storage is observed.

このような貯蔵中の開路電圧の低下は、電池組立後に
予備放電することによってある程度抑制することができ
るが、それでも、高温下や長期間の貯蔵をすると、開路
電圧が低下するようになる。
Such a decrease in the open circuit voltage during storage can be suppressed to some extent by pre-discharging after assembling the battery. Nevertheless, the open circuit voltage decreases when stored at a high temperature or for a long time.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、電解質としてCnF2n+1SO3M(nは2以上の
整数で、Mはアルカリ金属である)を用い、かつ有機電
解液(以下、簡略化して「電解液」という)中に50〜1,
000ppmの水分を含有させることによって、貯蔵中の電池
の開路電圧の低下を抑制し、上記問題を解決したもので
ある。
The present invention (n is an integer of 2 or more, M is an alkali metal a is) C n F 2n + 1 SO 3 M as the electrolyte used, and an organic electrolyte solution (hereinafter simplified as "electrolytic solution") 50-1 in
By containing 000 ppm of water, a decrease in the open circuit voltage of the battery during storage is suppressed, and the above problem is solved.

本発明を完成するにいたった経過を詳しく説明する
と、次の通りである。
The progress of completing the present invention will be described in detail as follows.

本発明者らは、まず、上記のように貯蔵中に開路電圧
が低下する原因について検討を行なったところ、上記開
路電圧の低下は、貯蔵中に正極の活物質、集電体、集電
網などの正極材料中から金属成分が電解液中に溶出する
ことによって引き起こされることが判明した。
The present inventors first examined the cause of the decrease in the open-circuit voltage during storage as described above, and found that the decrease in the open-circuit voltage caused the active material of the positive electrode during storage, a current collector, a current collector network, and the like. It was found that this was caused by elution of the metal component from the positive electrode material into the electrolytic solution.

つまり、正極材料から電解液中に溶出した金属成分が
負極のアルカリ金属と反応して、負極の表面に金属とし
て析出し、これが繰り返されて、金属が負極上で成長し
てセパレータを貫通し、ついには正極に達して電池が内
部短絡を起こし、電池の開路電圧が低下し、容量が低下
するのである。
In other words, the metal component eluted from the positive electrode material into the electrolytic solution reacts with the alkali metal of the negative electrode and precipitates as a metal on the surface of the negative electrode, and this is repeated, and the metal grows on the negative electrode and penetrates through the separator, Eventually, the battery reaches the positive electrode, causing an internal short circuit in the battery, lowering the open circuit voltage of the battery and reducing its capacity.

そこで、正極材料から金属成分が溶出するのを防止す
ることによって、上記のような貯蔵中の開路電圧の低下
を防止することができるものと考えられる。
Therefore, it is considered that the above-mentioned decrease in the open circuit voltage during storage can be prevented by preventing the elution of the metal component from the positive electrode material.

本発明者らは、上記考えにそって鋭意研究を重ねた結
果、電解質としてCnF2n+1SO3M(nは2以上の整数で、
Mはアルカリ金属である)を用い、かつ電解液中に水分
を50〜1,000ppm含有させておくときは、正極材料から金
属成分が電解液中に溶出するのが防止され、その結果、
貯蔵中の開路電圧の低下が抑制されることを見出し、本
発明を完成したのである。
The present inventors have made intensive studies along the above idea, C n F 2n + 1 SO 3 M (n as the electrolyte is an integer of 2 or more and
When M is an alkali metal) and the electrolyte contains 50 to 1,000 ppm of water, the metal component is prevented from being eluted from the positive electrode material into the electrolyte, and as a result,
The inventors have found that a decrease in the open circuit voltage during storage is suppressed, and have completed the present invention.

通常、電解液中に水分を含んだ状態で有機電解液電池
を作製すると、電解液中の水分は負極のアルカリ金属と
反応して、水素ガスを発生させ、負極を劣化させるとと
もに、発生した水素ガスによって電池にふくれが生じる
ようになる。しかしながら、電解質として上記CnF2n+1S
O3M(nは2以上の整数で、Mはアルカリ金属である)
を用いているときは、水と負極のアルカリ金属との反応
が抑制され、電池のふくれや負極の劣化を防止すること
ができるのである。
Normally, when an organic electrolyte battery is manufactured with water contained in the electrolyte, the water in the electrolyte reacts with the alkali metal of the negative electrode to generate hydrogen gas, degrade the negative electrode, and generate hydrogen. The gas causes blistering of the battery. However, the above C n F 2n + 1 S
O 3 M (n is an integer of 2 or more, and M is an alkali metal)
When the compound is used, the reaction between water and the alkali metal of the negative electrode is suppressed, and the blister of the battery and the deterioration of the negative electrode can be prevented.

これを確認するため、まず、LiClO4、LiPF6、LiCF3SO
3などの代表的な電解質をプロピレンカーボネートと1,2
−ジメトキシエタンとの容量比1:2の混合溶媒に0.6mol/
溶解して電解液を調製し、その電解液に水分を500ppm
混入させた状態で10mlずつバイアルビンに厚み0.18mmで
28mm×95mmのリチウム片と共に入れて密閉し、室温で5
日放置したところ、LiClO4、LiPF6、LiCF3SO3のいずれ
も、水分が減少し、水素ガスが検出された。また、負極
表面に水酸化物が形成していることも判明した。
To confirm this, first, LiClO 4 , LiPF 6 , LiCF 3 SO
Typical electrolytes such as 3 are propylene carbonate and 1,2
-0.6 mol / in a mixed solvent having a volume ratio of 1: 2 with dimethoxyethane.
Dissolve to prepare an electrolytic solution, and add 500 ppm of water to the electrolytic solution.
0.18 mm thick in vials with 10 ml each mixed
Put in a 28mm x 95mm piece of lithium and seal tightly.
After standing for a day, the water content of all of LiClO 4 , LiPF 6 and LiCF 3 SO 3 was reduced, and hydrogen gas was detected. It was also found that hydroxide was formed on the negative electrode surface.

以上のことから、従来使用の一般的な電解質を用いた
場合、電解液中の水分と負極とが反応し、水素ガスの発
生と負極の劣化が引き起こされることがわかる。そのた
め、従来は、電解液の水分を各種の方法で低減させるこ
とが検討されていて、通常、有機電解液電池では、電解
液の水分含有量を低くした状態で電池作製が行なわれて
いる。
From the above, it can be seen that when a conventional general electrolyte is used, the moisture in the electrolytic solution reacts with the negative electrode, generating hydrogen gas and deteriorating the negative electrode. Therefore, conventionally, reduction of the water content of the electrolytic solution by various methods has been studied. In general, in an organic electrolytic solution battery, a battery is manufactured in a state where the water content of the electrolytic solution is low.

しかし、電解質としてCnF2n+1SO3M(nは2以上の整
数で、Mはアルカリ金属である)を用いるときは、水と
負極との反応が大きく抑制される。たとえば、C4F9SO3L
iを用いて前記と同様の実験を行なうと、後記の実施例
でも示すように、水分値がほとんど変化しない。そし
て、水分を500ppm含有させた電解液を用いて電池を作製
すると、この電池では、意外なことに、貯蔵中の開路電
圧の低下が抑制されるのである。
However, (n is an integer of 2 or more, M is an alkali metal a is) C n F 2n + 1 SO 3 M as the electrolyte when using the reaction between water and the negative electrode is greatly inhibited. For example, C 4 F 9 SO 3 L
When an experiment similar to the above is performed using i, the moisture value hardly changes, as shown in the examples described later. When a battery is manufactured using an electrolytic solution containing 500 ppm of water, a drop in the open circuit voltage during storage is unexpectedly suppressed in this battery.

上記のように、電解液中に水分を含有させることによ
って貯蔵中の開路電圧の低下を抑制できる理由について
は、現在のところ必ずしも明確ではないが、正極の表面
に金属成分の溶出を抑制する保護被膜が形成させること
によるものと考えられる。
As described above, the reason why the decrease in the open-circuit voltage during storage can be suppressed by including water in the electrolyte solution is not always clear at present, but protection for suppressing elution of metal components on the surface of the positive electrode is not yet clear. It is considered that the film was formed.

上記のCnF2n+1SO3Mは、分子量が大きいほど水と負極
との反応を抑制する作用が大きく、nが2以上であるこ
とが必要であり、nが4以上のものが好ましい。CnF
2n+1SO3Mのnが4以上になると、電解液中に水分が500p
pm程度含まれていても、水分と負極との反応がほとんど
生じない。ただし、分子量があまりにも大きくなるとイ
オン伝導度が低下して放電特性などが低下するので、n
が10以下のものを用いることが好ましい。
The above C n F 2n + 1 SO 3 M has a greater effect of suppressing the reaction between water and the negative electrode as the molecular weight is larger, and it is necessary that n is 2 or more, and n is preferably 4 or more. . C n F
When n of 2n + 1 SO 3 M is 4 or more, 500p
Even if about pm is contained, almost no reaction between water and the negative electrode occurs. However, if the molecular weight is too large, the ionic conductivity is reduced, and the discharge characteristics and the like are reduced.
Is preferably 10 or less.

電解液中の水分は、50ppm程度から貯蔵中の開路電圧
の低下を抑制する効果が現れはじめ、より好ましい効果
を得るためには、電解液中の水分量を100ppm以上にする
のが好ましく、特に200ppm以上にすると、さらに好まし
い効果が得られる。ただし、電解液中の水分量が多くな
りすぎると、電解質としてCnF2n+1SO3Mを用いていて
も、電解液中の水分と負極との反応性が強くなりはじめ
るので、電解液の水分量は1,000ppm以下にしておくこと
が必要である。
The water content in the electrolytic solution starts to show the effect of suppressing the decrease in the open circuit voltage during storage from about 50 ppm, and in order to obtain a more preferable effect, it is preferable that the water content in the electrolytic solution be 100 ppm or more, particularly If the content is 200 ppm or more, more preferable effects can be obtained. However, if the amount of water in the electrolytic solution becomes too large, the reactivity between the water in the electrolytic solution and the negative electrode starts to increase, even if C n F 2n + 1 SO 3 M is used as the electrolyte. It is necessary to keep the water content of the water below 1,000 ppm.

電解液の調製にあたって、溶媒としては、たとえば、
1,2−ジメトキシエタン、ジメトキシメタン、ジメトキ
シプロパン、1,3−ジオキソラン、テトラヒドロフラ
ン、2−メチルテトラヒドロフラン、4−メチル−1,3
−ジオキソランなどのエーテル、プロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ
−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのエステ
ル、さらにはジメチルフォルムアミド、ジメチルスルフ
ォキシド、アセトニトリルなどの有機溶媒が単独でまた
は2種以上混合して用いられる。特に放電特性の優れた
電池を得るためには、エーテルを溶媒中55容量%、特に
60容量%以上用いることが好ましい。そして、上記エー
テルとしては、1,2−ジメトキシエタン、ジメトキシメ
タン、ジメトキシプロパンなどの鎖状エーテルが低温で
の放電特性を良好にすることから、特に好適に用いられ
る。
In preparing the electrolytic solution, for example,
1,2-dimethoxyethane, dimethoxymethane, dimethoxypropane, 1,3-dioxolan, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 4-methyl-1,3
Ethers such as dioxolane, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, γ
Esters such as -butyrolactone and γ-valerolactone, and organic solvents such as dimethylformamide, dimethylsulfoxide and acetonitrile are used alone or as a mixture of two or more. In order to obtain a battery with particularly excellent discharge characteristics, ether should be 55% by volume in a solvent, especially
It is preferable to use 60% by volume or more. As the ether, chain ethers such as 1,2-dimethoxyethane, dimethoxymethane, and dimethoxypropane are particularly preferably used because they improve discharge characteristics at low temperatures.

また、二酸化マンガンなどの金属酸化物を正極活物質
として用いる場合には、プロピレンカーボネートなどの
エステルを溶媒中10容量%以上用いておくと、貯蔵中に
おける正極活物質と電解液溶媒として用いられているエ
ーテルとの反応を抑制することができ、電池の貯蔵特性
の低下を防止することができる。特に低温での放電特性
を重視するならば、プロピレンカーボネートと1,2−ジ
メトキシエタンとの組合せにし、その中での1,2−ジメ
トキシエタンの比率を55〜80容量%、特に60〜75容量%
にするのが好ましい。
When a metal oxide such as manganese dioxide is used as a positive electrode active material, if an ester such as propylene carbonate is used in a solvent at 10% by volume or more, it is used as a positive electrode active material and an electrolyte solvent during storage. The reaction with the ether which is present can be suppressed, and a decrease in the storage characteristics of the battery can be prevented. If the low-temperature discharge characteristics are particularly important, use a combination of propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane, and adjust the ratio of 1,2-dimethoxyethane to 55 to 80% by volume, particularly 60 to 75% by volume. %
It is preferred that

電解液中でのCnF2n+1SO3Mの濃度は、0.05〜1mol/が
適切であり、特に0.2〜0.6mol/が好ましい。このCnF
2n+1SO3Mが電解液中に上記濃度で含まれていれば、CnF
2n+1SO3M以外に、例えば、LiClO4、LiBF4、LiPF6などの
他の電解質が少量含まれていてもよい。つまり、CnF
2n+1SO3Mが主電解質として用いられておればよい。
The concentration of C n F 2n + 1 SO 3 M in an electrolytic solution is, 0.05 to 1 mol / are suitable, especially 0.2~0.6Mol / are preferred. This C n F
If 2n + 1 SO 3 M is contained in the electrolyte at the above concentration, C n F
In addition to 2n + 1 SO 3 M, for example, a small amount of another electrolyte such as LiClO 4 , LiBF 4 , and LiPF 6 may be contained. That is, C n F
It is sufficient that 2n + 1 SO 3 M is used as the main electrolyte.

負極はアルカリ金属またはアルカリ金属を含む化合物
からなるが、アルカリ金属としては、たとえばリチウ
ム、ナトリウム、カリウムなどがあげられ、アルカリ金
属を含む化合物としては、それらのアルカリ金属とアル
ミニウム、鉛、インジウム、ガリウム、カドミウム、ス
ズ、マグネシウムなどとの合金、さらには、アルカリ金
属と炭素材料との化合物などがあげられる。このアルカ
リ金属と炭素材料との化合物を負極に用いると、水分と
負極との反応性がさらに低くなるので、より好ましい結
果が得られる。
The negative electrode is made of an alkali metal or a compound containing an alkali metal. Examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium. Examples of the compound containing an alkali metal include those alkali metals and aluminum, lead, indium, and gallium. And alloys of cadmium, tin, magnesium and the like, and compounds of alkali metals and carbon materials. When the compound of the alkali metal and the carbon material is used for the negative electrode, the reactivity between the water and the negative electrode is further reduced, so that a more preferable result is obtained.

正極には、二酸化マンガン、五酸化バナジウム、クロ
ム酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル
酸化物などの正極活物質またはこれらの正極活物質にカ
ーボンブラック、黒鉛などの導電助剤やポリテトラフル
オロエチレンなどの結着材などを適宜添加した合剤を用
い、ステンレス鋼などの集電材料と共に成形体に仕上げ
たものが用いられる。
For the positive electrode, a positive electrode active material such as manganese dioxide, vanadium pentoxide, chromium oxide, lithium cobalt oxide, and lithium nickel oxide, or a conductive auxiliary such as carbon black or graphite, or polytetrafluoroethylene A molded product is used together with a current collecting material such as stainless steel using a mixture to which a binder or the like is appropriately added.

つぎに実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明す
る。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

〔実施例〕〔Example〕

実施例1 450℃で熱処理した二酸化マンガンとカーボンブラッ
クとポリテトラフルオロエチレンからなる二酸化マンガ
ン合剤をステンレス鋼製網を芯材として厚さ0.4mm、幅3
0mmのシート状に成形し、ステンレス鋼製の集電体を取
り付けた帯状正極を250℃で9時間乾燥した後、乾燥雰
囲気中で室温まで冷却した。
Example 1 A manganese dioxide mixture made of manganese dioxide, carbon black and polytetrafluoroethylene heat-treated at 450 ° C., having a thickness of 0.4 mm and a width of 3 using a stainless steel mesh as a core material.
The strip-shaped positive electrode formed into a 0 mm sheet shape and attached with a stainless steel current collector was dried at 250 ° C. for 9 hours, and then cooled to room temperature in a dry atmosphere.

つぎに、この帯状正極を厚さ25μmの微孔性ポリプロ
ピレンフィルムからなるセパレータで包み、これに厚さ
0.18mm、幅30mmのリチウムからなる帯状負極を重ね、渦
巻状に巻回して、渦巻状電極体とした後、外径15mmの有
底円筒状の電池ケース内に充填し、リード体のスポット
溶接などを行った。
Next, this strip-shaped positive electrode was wrapped with a separator made of a microporous polypropylene film having a thickness of 25 μm,
A 0.18 mm, 30 mm wide band-shaped negative electrode made of lithium is stacked, spirally wound into a spiral electrode body, and then filled into a bottomed cylindrical battery case with an outer diameter of 15 mm, and spot welded to the lead body And so on.

これとは別に、C4F9SO3Liを100℃で4時間真空乾燥を
行なった後プロピレンカーボネートと1,2−ジメトキシ
エタンとの容量比1:2の混合溶媒に0.6mol/の割合で溶
解し、この溶液に水を添加して水分を200ppm含有させた
電解液を調製し、この電解液を上記電池ケース内に注入
した。
Separately, C 4 F 9 SO 3 Li was vacuum-dried at 100 ° C. for 4 hours, and then mixed with a mixed solvent of propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane at a volume ratio of 1: 2 at a ratio of 0.6 mol /. After dissolving, water was added to the solution to prepare an electrolytic solution containing 200 ppm of water, and the electrolytic solution was poured into the battery case.

つぎに、常法にしたがって電池ケースの開口部を封口
し、第1図に示す構造の筒形有機電解液電池を作製し
た。
Next, the opening of the battery case was sealed according to a conventional method to produce a cylindrical organic electrolyte battery having the structure shown in FIG.

第1図に示す電池について説明すると、(1)は前記
の二酸化マンガン合剤を形成した正極であり、成形にあ
ってはステンレス鋼製網が芯材として使用されている。
(2)はリチウムからなる負極であり、この負極(2)
はステンレス鋼製網に圧着して作製されている。ただ
し、第1図では、繁雑化を避けるため、正極(1)や負
極(2)の作製にあたって使用されたステンレス鋼製網
や集電体などを図示していない。そして、(3)はセパ
レータで、(4)は上記の電解液である。
Referring to the battery shown in FIG. 1, (1) is a positive electrode formed with the above-mentioned manganese dioxide mixture, and a stainless steel net is used as a core material in molding.
(2) is a negative electrode made of lithium, and this negative electrode (2)
Is manufactured by crimping on a stainless steel net. However, FIG. 1 does not show a stainless steel net, a current collector, and the like used in manufacturing the positive electrode (1) and the negative electrode (2) in order to avoid complication. (3) is a separator, and (4) is the above-mentioned electrolytic solution.

(5)はステンレス鋼製の電池ケースであり、この電
池ケース(5)は負極端子を兼ねている。電池ケース
(5)の底部にはポリテトラフルオロエチレンシートか
らなる絶縁材(6)が配設され、電池ケース(5)の内
周部にもポリテトラフルオロエチレンシートからなる絶
縁材(7)が配設されていて、前記正極(1)、負極
(2)およびセパレータ(3)からなる渦巻状電極体
や、電解液(4)などは、この電池ケース(5)内に収
容されている。
(5) is a battery case made of stainless steel, and this battery case (5) also serves as a negative electrode terminal. An insulating material (6) made of a polytetrafluoroethylene sheet is disposed on the bottom of the battery case (5), and an insulating material (7) made of a polytetrafluoroethylene sheet is also provided on the inner periphery of the battery case (5). The spirally wound electrode body comprising the positive electrode (1), the negative electrode (2) and the separator (3), the electrolyte (4), and the like are accommodated in the battery case (5).

(8)はステンレス鋼製の封口板であり、この封口板
(8)の中央部にはガス通気孔(8a)が設けられてい
る。(9)はポリプロピレン製の環状パッキング、(1
0)はチタン製の可撓性薄板で、(11)は環状のポリプ
ロピレン製の熱変形部材であり、この熱変形部材(11)
は温度によって変形することにより可撓性薄板(10)の
破壊圧力を変える作用をする。(12)はニッケルメッキ
を施した圧延鋼製の端子板であり、この端子板(12)に
は切刃(12a)とガス排出孔(12b)とが設けられてい
て、電池内部にガスが発生して電池の内部圧力が上昇
し、その内圧上昇によって可撓性薄板(10)が変形した
ときに、上記切刃(12a)によって可撓性薄板(10)を
破壊し、電池内部のガスを上記ガス排出孔(12b)から
電池外部に排出できるように設計されている。(13)は
絶縁パッキングで、(14)はリード体であり、このリー
ド体(14)は正極(1)と封口板(8)とを電気的に接
続しており、端子板(12)は封口板(8)との接触によ
り正極端子として作用する。また、(15)は負極(2)
と電池ケース(5)とを電気的に接続するリード体であ
る。
(8) is a sealing plate made of stainless steel, and a gas ventilation hole (8a) is provided in the center of the sealing plate (8). (9) is a circular packing made of polypropylene, (1)
0) is a flexible thin plate made of titanium, and (11) is an annular polypropylene heat deformable member.
Acts to change the burst pressure of the flexible sheet (10) by being deformed by temperature. (12) is a nickel-plated rolled steel terminal plate. This terminal plate (12) is provided with a cutting blade (12a) and a gas discharge hole (12b) so that gas can flow into the battery. When the internal pressure of the battery is increased and the flexible thin plate (10) is deformed by the increase of the internal pressure, the flexible thin plate (10) is broken by the cutting edge (12a) and the gas inside the battery is destroyed. Is designed to be discharged from the battery through the gas discharge hole (12b). (13) is an insulating packing, (14) is a lead body, and this lead body (14) electrically connects the positive electrode (1) and the sealing plate (8), and the terminal plate (12) is Acts as a positive electrode terminal by contact with the sealing plate (8). (15) is the negative electrode (2)
And a lead body for electrically connecting the battery case and the battery case.

実施例2 C4F9SO3Liをプロピレンカーボネートと1,2−ジメトキ
シエタンとの容量比1:2の混合溶媒に0.6mol/溶解し、
この溶液に水を添加して水分を500ppm含有させた電解液
を調製し、この電解液を用いたほかは、実施例と同様に
して筒形有機電解液電池を作製した。
Example 2 0.6 mol / dissolved C 4 F 9 SO 3 Li in a mixed solvent of propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane in a volume ratio of 1: 2,
Water was added to this solution to prepare an electrolytic solution containing 500 ppm of water, and a cylindrical organic electrolytic cell was produced in the same manner as in the example except that this electrolytic solution was used.

実施例3 リチウムに代えてリチウム−アルミニウム合金(リチ
ウム含有量98%)を用いて負極(2)としたほかは、実
施例1と同様にして筒形有機電解液電池を作製した。
Example 3 A cylindrical organic electrolyte battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the negative electrode (2) was replaced with a lithium-aluminum alloy (98% lithium content) instead of lithium.

比較例1 CF3SO3Liをプロピレンカーボネートと1,2−ジメトキ
シエタンとの容量比1:2の混合溶媒に0.6mol/溶解し、
この溶液に水を添加して水分を200ppm含有させた電解液
を調製し、この電解液を用いたほかは、実施例1と同様
にして筒形有機電解液電池を作製した。
Comparative Example 1 CF 3 SO 3 Li was dissolved in a mixed solvent of propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane at a volume ratio of 1: 2 at a ratio of 0.6 mol / mol,
Water was added to this solution to prepare an electrolytic solution containing 200 ppm of water, and a cylindrical organic electrolytic cell was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used.

比較例2 C4F9SO3Liをプロピレンカーボネートと1,2−ジメトキ
シエタンとの容量比1:2の混合溶媒に0.6mol/溶解して
電解液を調製し、この電解液を用いたほかは、実施例1
と同様にして筒形有機電解液電池を作製した。
Comparative Example 2 An electrolytic solution was prepared by dissolving C 4 F 9 SO 3 Li in a mixed solvent of propylene carbonate and 1,2-dimethoxyethane in a volume ratio of 1: 2 at a ratio of 0.6 mol / ml. Example 1
In the same manner as in the above, a cylindrical organic electrolyte battery was produced.

これら実施例1〜3および比較例1〜2の電池を20個
ずつ室温で1週間放置し、電池電圧が3.4V以下になった
ものを開路電圧不良とし、不良発生電池の割合(開路電
圧不良率)を調べた。その結果を第1表に〔開路電圧不
良電池個数/試験電池個数〕で示す。
Each of the batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 was allowed to stand at room temperature for 1 week at room temperature, and those having a battery voltage of 3.4 V or less were regarded as open circuit voltage failures. Rate). The results are shown in Table 1 by [number of open-circuit voltage defective batteries / number of test batteries].

第1表に示すように、実施例1〜3の電池は、開路電
圧不良がまったくなかったが、比較例1〜2の電池には
開路電圧不良が発生した。この結果は、電解質としてC4
F9SO3Liを用いることにより、水と負極との反応が抑制
され、かつ電解液中に水分を含有させることによって開
路電圧不良の発生が抑制されることを示している。
As shown in Table 1, the batteries of Examples 1 to 3 did not have any open circuit voltage defect, but the batteries of Comparative Examples 1 and 2 had the open circuit voltage defect. This result indicates that C 4
It is shown that the use of F 9 SO 3 Li suppresses the reaction between water and the negative electrode, and suppresses the occurrence of open-circuit voltage failure by including water in the electrolyte.

すなわち、実施例1〜3の電池と比較例1の電池とで
は、電解質は異なるが、いずれも電解液に水分を含有さ
せている。上記のように実施例1〜3の電池に開路電圧
不良がなかったのは、実施例1〜3の電池では電解質と
して用いたC4F9SO3Liが電解液中の水分と負極との反応
を抑制したが、比較例1の電池で開路電圧不良が生じた
のは、電解質として用いたCF3SO3Liが電解液中の水分と
負極との反応を抑制することができず、負極の劣化が生
じたためである。
In other words, the batteries of Examples 1 to 3 and the battery of Comparative Example 1 have different electrolytes, but all contain water in the electrolyte. As described above, there was no open circuit voltage failure in the batteries of Examples 1 to 3 in the batteries of Examples 1 to 3 because C 4 F 9 SO 3 Li used as the electrolyte was formed by the moisture in the electrolyte and the negative electrode. Although the reaction was suppressed, the open circuit voltage defect occurred in the battery of Comparative Example 1 because CF 3 SO 3 Li used as the electrolyte could not suppress the reaction between the water in the electrolyte and the negative electrode, This is due to the deterioration of.

また、実施例1〜3の電池と比較例2の電池とでは、
電解質は同じであるが、実施例1〜3の電池では電解液
中に水分を含有させており、比較例2の電池では電解液
中に水分を含有させていない。上記のように実施例1〜
3の電池に開路電圧不良がなかったのは、実施例1〜3
の電池では電解液中に水分を含有させているからであ
る。
In addition, the batteries of Examples 1 to 3 and the battery of Comparative Example 2
The electrolyte is the same, but the batteries of Examples 1 to 3 contain water in the electrolyte, and the batteries of Comparative Example 2 do not contain water in the electrolyte. Example 1 as described above
The batteries of Example 3 had no open circuit voltage failure.
This is because the battery contains water in the electrolyte.

つぎに、上記実施例1〜3の電池に使用した電解液お
よび比較例1の電池に使用した電解液を、それぞれ10ml
ずつ、厚み0.18mmで28mm×95mmのリチウム片〔ただし、
実施例3の場合は、同寸法のリチウム−アルミニウム合
金(リチウム含有量98%)片〕と共にバイアルビンに入
れて密閉し、室温で5日間放置した後、電解液中の水分
を測定した。その結果を第2表に示す。
Next, the electrolyte used for the batteries of Examples 1 to 3 and the electrolyte used for the battery of Comparative Example 1 were each 10 mL.
Each, 0.18mm thick lithium piece of 28mm x 95mm (However,
In the case of Example 3, the sample was placed in a vial bin together with a lithium-aluminum alloy (lithium content: 98%) piece of the same dimensions], sealed, and allowed to stand at room temperature for 5 days. Table 2 shows the results.

第2表に示すように、実施例1〜3の電池に使用した
電解液は、比較例1の電池に使用した電解液に比べて、
放置による水分の減少が少なく、C4F9SO3Liの使用によ
り電解液中の水分とリチウムとの反応が抑制されること
を示していた。
As shown in Table 2, the electrolytic solution used for the batteries of Examples 1 to 3 was smaller than the electrolytic solution used for the battery of Comparative Example 1.
The decrease in water due to standing was small, indicating that the use of C 4 F 9 SO 3 Li suppressed the reaction between water in the electrolyte and lithium.

つぎに、貯蔵中の開路電圧の低下が正極材料からの金
属成分の溶出に基づくものであることを確認するために
下記の実験を行なった。
Next, the following experiment was conducted to confirm that the decrease in the open circuit voltage during storage was due to the elution of the metal component from the positive electrode material.

実施例1〜2の電池に使用した電解液および比較例2
の電池に使用した電解液を、それぞれ10mlずつバイアル
ビンに入れ、さらに実施例1〜2の電池に使用した正極
および比較例2の電池に使用した正極をバイアルビンに
入れて、密閉し、80℃で6日間貯蔵した。ただし、正極
は、バイアルビンに入れやすいように集電体(ステンレ
ス鋼SUS430)の両側1cmずつを残して切り取ったものを
使用した。
Electrolyte used for batteries of Examples 1 and 2 and Comparative Example 2
10 ml of the electrolyte solution used for each of the batteries was placed in a vial bin, and the positive electrode used for the batteries of Examples 1 and 2 and the positive electrode used for the battery of Comparative Example 2 were placed in a vial bin, and sealed. Stored at 6 ° C for 6 days. However, the positive electrode used was cut out of the current collector (stainless steel SUS430) except for 1 cm on both sides so that it could be easily put into a vial bin.

その結果、比較例2の電解液では、ステンレス鋼製の
集電体に腐食が認められ、電解液中からはCr、Fe、Mnが
検出され、正極活物質の二酸化マンガン(MnO2)および
ステンレス鋼製の集電体から金属成分が溶出しているこ
とが確認された。
As a result, in the electrolyte of Comparative Example 2, corrosion was observed in the stainless steel current collector, and Cr, Fe, and Mn were detected in the electrolyte, and manganese dioxide (MnO 2 ) as the positive electrode active material and stainless steel were detected. It was confirmed that the metal component was eluted from the steel current collector.

一方、実施例1〜2の電解液の場合には、Cr、Feの溶
出量が比較例2の場合に比べて1/20〜1/100に減少して
おり、Mnの溶出量も約半分になっていた。
On the other hand, in the case of the electrolyte solutions of Examples 1 and 2, the elution amounts of Cr and Fe are reduced to 1/20 to 1/100 as compared with the case of Comparative Example 2, and the elution amount of Mn is also about half. Had become.

以上のことから、電解液中に水分を含有させていない
場合は、正極から金属成分が溶出し、負極たとえばリチ
ウム(Li)がある場合には、溶出した金属イオンがリチ
ウムと反応し、金属が負極のリチウム表面に析出し、こ
れが繰り返されて、金属が負極のリチウム上で成長して
セパレータを貫通し、ついには正極に達して電蓄が内部
短絡し、電池の開路電圧が低下するようになることがわ
かるし、また、正極から金属成分が溶出するのを抑制す
ることによって、電池の開路電圧の低下が抑制されるこ
とがわかる。
From the above, when no water is contained in the electrolytic solution, the metal component elutes from the positive electrode, and when there is a negative electrode such as lithium (Li), the eluted metal ions react with lithium to form a metal. This is repeated so that the metal grows on the lithium of the negative electrode, penetrates through the separator, and finally reaches the positive electrode, causing internal short-circuiting of the electric storage and lowering the open circuit voltage of the battery. It can be seen that the reduction of the open circuit voltage of the battery is suppressed by suppressing the elution of the metal component from the positive electrode.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明では、電解質としてCnF
2n+1SO3Mを用い、かつ電解液中に一定量の水分を含有さ
せることによって、貯蔵中の電池の開路電圧を低下を抑
制することができた。
As described above, in the present invention, C n F
By using 2n + 1 SO 3 M and making the electrolyte contain a certain amount of water, it was possible to suppress a decrease in the open circuit voltage of the battery during storage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る有機電解液電池の一例を模式的に
示す断面図である。 (1)……正極、(2)……負極、(3)……セパレー
タ、(4)……電解液
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing one example of the organic electrolyte battery according to the present invention. (1)… positive electrode, (2)… negative electrode, (3)… separator, (4)… electrolyte

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】金属元素を含む正極と、アルカリ金属また
はアルカリ金属を含む化合物からなる負極と、有機電解
液とを発電要素とする有機電解液電池において、 上記有機電解液が、電解質としてCnF2n+1SO3M(nは2
以上の整数で、Mはアルカリ金属である)を含み、かつ
水分を50〜1,000ppm含むことを特徴とする有機電解液電
池。
A positive electrode containing a 1. A metal element, a negative electrode composed of a compound containing an alkali metal or an alkali metal, in the organic electrolyte cell using organic electrolyte and the power generating element, the organic electrolytic solution, C n as the electrolyte F 2n + 1 SO 3 M (n is 2
Wherein M is an alkali metal, and 50 to 1,000 ppm of water.
【請求項2】CnF2n+1SO3MがC4F9SO3Liである請求項1記
載の有機電解液電池。
2. The organic electrolyte battery according to claim 1, wherein the C n F 2n + 1 SO 3 M is C 4 F 9 SO 3 Li.
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