JP3258907B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents

非水電解液二次電池

Info

Publication number
JP3258907B2
JP3258907B2 JP15157496A JP15157496A JP3258907B2 JP 3258907 B2 JP3258907 B2 JP 3258907B2 JP 15157496 A JP15157496 A JP 15157496A JP 15157496 A JP15157496 A JP 15157496A JP 3258907 B2 JP3258907 B2 JP 3258907B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbonate
aqueous electrolyte
battery
solvent
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP15157496A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH09312171A (ja
Inventor
智一 吉田
丸男 神野
浩志 渡辺
俊之 能間
晃治 西尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP15157496A priority Critical patent/JP3258907B2/ja
Publication of JPH09312171A publication Critical patent/JPH09312171A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3258907B2 publication Critical patent/JP3258907B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は非水電解液二次電池
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。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
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。
【0003】ところで、従来は、非水電解液の溶媒とし
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。
【0004】しかしながら、従来の非水電解液二次電池
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。
【0005】そこで、最近、非水電解液の分解を抑制す
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。
【0006】しかしながら、これらの溶媒を用いても、
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。
【0007】したがって、本発明は、充電保存特性に極
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。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
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
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、
1 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。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明における非環状炭酸エステ
ルの具体例としては、式:R1 OCOOR2中のR1
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。
【0010】
【表1】
【0011】本発明における非環状炭酸エステルは、一
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。
【0012】本発明電池の負極材料は、格子面(00
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。
【0013】本発明をリチウム二次電池に適用する場合
の非水電解液の溶質としては、LiPF6 、LiB
4 、LiClO4 、LiCF3 SO3 、LiAs
6 、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。
【0014】また、本発明をリチウム二次電池に適用す
る場合の正極活物質としては、LiCoO2 、LiNi
2 、LiMnO2 、LiMn2 4 、LiVO2 及び
LiNbO2 が例示されるが、これも特に限定されな
い。
【0015】上述の如く、本発明電池は、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。
【0016】本発明の適用対象の代表例はリチウム二次
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。
【0017】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
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。
【0018】(実験1) (実施例1〜13) 〔正極の作製〕 正極活物質としての平均粒径5μmのLiCoO2 粉末
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。
【0019】〔負極の作製〕 平均粒径20μmの天然黒鉛粉末(Lc>1000Å;
002 =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。
【0020】〔非水電解液の調製〕 エチレンカーボネートと表2に示す非環状炭酸エステル
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。
【0021】
【表2】
【0022】〔リチウム二次電池の作製〕 上記した正極、負極及び非水電解液を用いて、正極容量
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。
【0023】(比較例1) 非水電解液の溶媒として、エチレンカーボネートとジエ
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。
【0024】(比較例2) 非水電解液の溶媒として、エチレンカーボネートとCH
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。
【0025】(比較例3) 非水電解液の溶媒として、ジメチルカーボネート(DM
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。
【0026】〈各電池の充電保存特性〉 各電池を、室温(25°C)にて、200mAで4.2
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。
【0027】 容量残存率(%)=(C2/C1)×100
【0028】表2より、本発明電池A1〜A13は、比
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。
【0029】(実験2) チレンカーボネートと非環状炭酸エステル(G)との
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。
【0030】非水電解液の溶媒として、エチレンカーボ
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。
【0031】〈各電池の充電保存特性〉 各電池の容量残存率を、実験1と同じ方法で求めた。結
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。
【0032】
【表3】
【0033】表3及び図1に示すように、本発明電池A
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。
【0034】(実験3) 非水電解液の溶媒として、プロピレンカーボネート(P
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。
【0035】〈各電池の充電保存特性〉 各電池の容量残存率を、実験1と同じ方法で求めた。結
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。
【0036】
【表4】
【0037】表4に示すように、本発明電池A7,A2
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。
【0038】
【発明の効果】本発明電池は、非水電解液の溶媒とし
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】溶媒中の非環状炭酸エステルの比率と充電保存
特性の関係を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能間 俊之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平8−293323(JP,A) 特開 平10−50325(JP,A) 特開 平5−121097(JP,A) 特開 平5−13088(JP,A) 特開 平4−162370(JP,A) 特開 平5−74486(JP,A) 特開 平8−45545(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 H01M 4/02 H01M 4/58

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  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
    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。
JP15157496A 1996-05-22 1996-05-22 非水電解液二次電池 Expired - Fee Related JP3258907B2 (ja)

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
JPH09312171A JPH09312171A (ja) 1997-12-02
JP3258907B2 true JP3258907B2 (ja) 2002-02-18

Family

ID=15521502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
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
JP (1) JP3258907B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0996187A1 (en) * 1998-10-22 2000-04-26 Wilson Greatbatch Ltd. Organic carbonate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable cells
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

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09312171A (ja) 1997-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3316412B2 (ja) リチウム二次電池
JP3978881B2 (ja) 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JP3213459B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP2000133304A (ja) 非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
JP2002530838A (ja) 改善された低温性能を有する電解質
JPH09147913A (ja) 非水電解質電池
JP3911870B2 (ja) リチウム二次電池用電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
JP2003077476A (ja) リチウムイオン二次電池
JP2000235866A (ja) 非水系電解質二次電池
JP3244389B2 (ja) リチウム二次電池
JP2000021442A (ja) 非水電解液二次電池
KR20090084713A (ko) 비수 전해액 전지 및 비수 전해액 조성물
JP2000243437A (ja) 非水電解質電池用溶質及び非水電解質電池
JP2003031259A (ja) 非水電解質二次電池
JP2002237331A (ja) リチウム二次電池
JP2002313416A (ja) 非水電解質二次電池
JP2003045433A (ja) 非水二次電池
JP3258907B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP4306891B2 (ja) 非水電解質電池
JP4147691B2 (ja) 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JP4075180B2 (ja) 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JP2000228221A (ja) ポリマー電解質電池及びその製造方法
JPH08162155A (ja) 非水電解液電池
JP2002343437A (ja) 非水電解質電池
JP3525921B2 (ja) 非水系二次電池用正極活物質

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081207

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081207

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091207

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131207

Year of fee payment: 12

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees