JP3258907B2 - 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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- Secondary Cells (AREA)
Description
に係わり、詳しくは充電状態で保存した場合に保存後に
放電容量が低下しにくい、すなわち充電状態での保存特
性(以下、「充電保存特性」と称する)に優れる非水電
解液二次電池を提供することを目的とした、非水電解液
の溶媒の改良に関する。
リチウム二次電池に代表される非水電解液二次電池が、
従前のアルカリ二次電池に代わる新たな二次電池とし
て、注目されている。電解液の溶媒として非水溶媒を使
用する非水電解液二次電池では、アルカリ水溶液を使用
するアルカリ二次電池と異なり、電圧設計上、水の分解
電圧を考慮する必要がないために、正極及び負極の材料
を適宜選ぶことにより、高電圧・高エネルギー密度な電
池を得ることができる。
て、主に、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、
スルホラン、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、1,2−ジメトキエタン、
テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン又はこれら
の混合物が用いられていた。
には、その電池電圧が一般に3V以上と高いことに起因
して、正極又は負極と非水電解液とが反応して非水電解
液(溶媒)の分解が起こるため、保存特性、とりわけ充
電保存特性が良くないという問題があった。
るべく、溶媒として、水素原子の一部をアルキル基で置
換した特定のアルキル化環状炭酸エステル(特開平5−
299117号公報及び特開平5−290882号公
報)や、水素原子の一部をハロゲン原子で置換した特定
のハロゲン化エーテル又はハロゲン化エステル(特開平
5−198316号公報)を用いることが提案されてい
る。これらは、いずれも還元性の強いリチウムに対して
化学的及び電気化学的に安定な溶媒を用いることによ
り、充電保存特性を改善せんとするものである。
充電保存特性を充分に改善するには至っていないのが実
情である。
めて優れた非水電解液二次電池を提供することを目的と
する。
の本発明に係る非水電解液二次電池(本発明電池)にお
いては、負極材料として、格子面(002)面の面間隔
が3.35〜3.37Åであり、且つc軸方向の大きさ
が150Å以上である黒鉛型結晶構造を有する炭素材料
が用いられ、また非水電解液の溶媒として、式:R1 O
COOR2 〔式中、R1 及びR2 は、両方又は一方が、
C=C二重結合を少なくとも1個有する炭素数2〜4の
1価の炭化水素基である。但し、R1 及びR2 の両方が
前記炭化水素基である場合は、R1 及びR2 は、互い
に、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、
R1 又はR2 の一方のみが前記炭化水素基である場合の
他方の基は、炭素数1〜4のアルキル基である。〕で表
される非環状炭酸エステル5〜70体積%と、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカー
ボネート及びビニレンカーボネートよりなる群から選ば
れた少なくとも一種の環状炭酸エステル95〜30体積
%との混合溶媒が用いられる。
ルの具体例としては、式:R1 OCOOR2中のR1 及
びR2 が表1に示す如き1価基である非環状炭酸エステ
ル(A)〜(M)が挙げられる。
種単独を使用してもよく、必要に応じて二種以上を混合
使用してもよい。本発明における非環状炭酸エステル
は、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボ
ネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)及びビ
ニレンカーボネート(VC)よりなる群から選ばれた少
なくとも一種の環状炭酸エステル(高誘電率溶媒)との
混合形態で使用される。非水電解液の電導度が高くなる
からである。上記非環状炭酸エステルと上記環状炭酸エ
ステルとの混合比は、体積比で5:95〜70:30で
ある。環状炭酸エステルの比率が95体積%より高くな
ると非水電解液の粘度が高くなり、一方、環状炭酸エス
テルの比率が30体積%より低くなると非水電解液の誘
電率が低くなり、いずれの場合も電導度が低下する。
2)の面間隔(d002 )が3.35〜3.37Åであ
り、且つc軸方向の結晶子の大きさ(Lc)が150Å
以上である黒鉛型結晶構造を有する炭素材料である。こ
の炭素材料を使用することにより、充放電サイクル特性
に特に優れた非水電解液二次電池が得られる。
の非水電解液の溶質としては、LiPF6 、LiB
F4 、LiClO4 、LiCF3 SO3 、LiAs
F6 、LiN(CF3 SO2 )2 及びLiSO3 (CF
2 )3 CF3 が例示されるが、特にこれらに限定されな
い。
る場合の正極活物質としては、LiCoO2 、LiNi
O2 、LiMnO2 、LiMn2 O4 、LiVO2 及び
LiNbO2 が例示されるが、これも特に限定されな
い。
炭酸エステルと特定の環状炭酸エステルとの混合溶媒を
非水電解液の溶媒として使用しているので、充電保存特
性に優れる。
電池であるが、本発明は広く非水電解液二次電池に適用
可能である。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して
実施することが可能なものである。
90重量部と、導電剤としての人造黒鉛粉末5重量部
と、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)5重量部のNM
P(N−メチル−2−ピロリドン)溶液とを混練してス
ラリーを調製した。このスラリーをドクターブレード法
により正極集電体としてのアルミニウム箔の両面に塗布
し、150°Cで2時間真空乾燥して、各面に厚さ50
μmの正極合剤層を有する極板を作製した。この極板を
圧延して、厚さ0.100mm、幅40mm、長さ28
0mmの帯状の正極を作製した。
d002 =3.35Å)95重量部とPVdF5重量部の
NMP溶液とを混練してスラリーを調製した。このスラ
リーをドクターブレード法により負極集電体としての銅
箔の両面に塗布し、150°Cで2時間真空乾燥して、
各面に厚さ50μmの負極合剤層を有する極板を作製し
た。これらの極板を圧延して、厚さ0.100mm、幅
42mm、長さ300mmの帯状の負極を作製した。
との体積比1:1の混合溶媒に、LiPF6 (ヘキサフ
ルオロリン酸リチウム)を1M(モル/リットル)溶か
して、非水電解液を調製した。表2中の(A)〜(M)
は、それぞれ表1中の非環状炭酸エステル(A)〜
(M)である。
が負極容量よりも小さいAAサイズのリチウム二次電池
(本発明電池)A1〜A13を作製した。なお、セパレ
ータには、リチウムイオン透過性を有するポリプロピレ
ン製の微多孔膜を使用した。
チルカーボネートとの体積比1:1の混合溶媒を使用し
たこと以外は実施例1〜13と同様にして、比較電池B
1を作製した。
3 OCOOCF3 との体積比1:1の混合溶媒を使用し
たこと以外は実施例1〜13と同様にして、比較電池B
2を作製した。
C)と4,4,5,5−テトラメチル−1,3−ジオキ
ソラン−2−オンとの体積比1:1の混合溶媒を使用し
たこと以外は実施例1〜13と同様にして、比較電池B
3を作製した。
Vまで充電した後、200mAで2.75Vまで放電し
て、保存前の放電容量C1を求めた。次いで、これらの
放電後の各電池を、200mAで4.2Vまで充電し、
60°Cで20日間保存した後、200mAで2.75
Vまで放電して、保存後の放電容量C2を求めた。保存
前の放電容量C1及び保存後の放電容量C2の各値を、
下式に代入して、容量残存率を求めた。結果を先の表2
に示す。
較電池B1〜B3に比べて、容量残存率が高く、充電保
存特性に優れていることが分かる。
体積比99:1、95:5、90:10、80:20、
70:30、60:40、40:60、30:70、2
0:80、10:90、0:100(非環状炭酸エステ
ル(G)単独)の混合溶媒に、LiPF6 (ヘキサフル
オロリン酸リチウム)を1M(モル/リットル)溶かし
て、非水電解液を調製した。次いで、これらの各非水電
解液を用いたこと以外は実施例1〜13と同様にして、
順に電池A15〜A25を作製した。電池A15,A2
3〜A25は、比較電池であり、電池A16〜A22
は、本発明電池である。
ネートを単独使用したこと以外は実施例1〜13と同様
にして、比較電池B4を作製した。但し、エチレンカー
ボネートは常温で固体であるので、非水電解液は、エチ
レンカーボネートの加熱溶融液にLiPF6 を1M溶か
して調製した。
果を表3及び図1に示す。図1は、溶媒中の非環状炭酸
エステル(G)の比率と充電保存特性の関係を、縦軸に
容量残存率(%)を、横軸に溶媒中の非環状炭酸エステ
ル(G)の体積%をとって示したグラフである。なお、
表3及び図1には、本発明電池A7の結果も表2より転
記して示してある。
7,A16〜A22は、比較電池A15,A23〜A2
5,B4に比べて、容量残存率が高く、充電保存特性に
優れている。この事実から、非環状炭酸エステルと環状
炭酸エステルとの混合比率は、非環状炭酸エステルを5
〜70体積%、環状炭酸エステルを95〜30体積%と
することが好ましいことが分かる。
C)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボ
ネート(VC)又はγ−ブチロラクトン(γ−BL)
と、非環状炭酸エステル(G)との体積比1:1の混合
溶媒に、LiPF6 を1M溶かして、非水電解液を調製
した。次いで、これらの各非水電解液を用いたこと以外
は実施例1〜14と同様にして、順に電池A26〜A2
9を作製した。電池A29は、比較電池であり、電池A
26〜A28は、本発明電池である。
果を表4に示す。表4には、本発明電池A7の結果も表
2より転記して示してある。
6〜A28は、比較電池A29に比べて、容量残存率が
高く、充電保存特性に優れている。
て、特定の非環状炭酸エステルと特定の環状炭酸エステ
ルとの所定割合の混合溶媒を用いているので、充電保存
特性に優れる。
特性の関係を示したグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】格子面(002)面の面間隔が3.35〜
3.37Åであり、且つc軸方向の大きさが150Å以
上である黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を負極材料と
する非水電解液二次電池において、非水電解液の溶媒と
して、式:R1 OCOOR2〔式中、R1 及びR2 は、
両方又は一方が、C=C二重結合を少なくとも1個有す
る炭素数2〜4の1価の炭化水素基である。但し、R1
及びR2 の両方が前記炭化水素基である場合は、R1 及
びR2 は、互いに、同一であってもよく、異なっていて
もよい。また、R1 又はR2 の一方のみが前記炭化水素
基である場合の他方の基は、炭素数1〜4のアルキル基
である。〕で表される非環状炭酸エステル5〜70体積
%と、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネー
ト、ブチレンカーボネート及びビニレンカーボネートよ
りなる群から選ばれた少なくとも一種の環状炭酸エステ
ル95〜30体積%との混合溶媒が用いられていること
を特徴とする非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15157496A JP3258907B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15157496A JP3258907B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09312171A JPH09312171A (ja) | 1997-12-02 |
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Family
ID=15521502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP15157496A Expired - Fee Related JP3258907B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4159215B2 (ja) * | 1999-11-18 | 2008-10-01 | 三洋電機株式会社 | リチウム二次電池 |
JP2002175837A (ja) | 2000-12-06 | 2002-06-21 | Nisshinbo Ind Inc | 高分子ゲル電解質及び二次電池並びに電気二重層キャパシタ |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP15157496A patent/JP3258907B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH09312171A (ja) | 1997-12-02 |
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