JP3380501B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte secondary battery

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JP3380501B2
JP3380501B2 JP30414299A JP30414299A JP3380501B2 JP 3380501 B2 JP3380501 B2 JP 3380501B2 JP 30414299 A JP30414299 A JP 30414299A JP 30414299 A JP30414299 A JP 30414299A JP 3380501 B2 JP3380501 B2 JP 3380501B2
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JP
Japan
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battery
weight
biphenyl
aqueous electrolyte
carbonate
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尾崎  博樹
正紀 小暮
卓 青木
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ジ−エス・メルコテック株式会社
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    • 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

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、角形非水電解質二
次電池に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、民生用の携帯電話、ポータブル電
子機器や携帯情報端末などの急速な小形軽量化・多様化
に伴い、その電源である電池に対して、小形で軽量かつ
高エネルギー密度で、さらに長期間くり返し充放電が実
現できる二次電池の開発が強く要求されている。なかで
も、水溶液系電解液を使用する鉛電池やニッケルカドミ
ウム電池と比較して、これらの要求を満たす二次電池と
してリチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池
が最も有望であり、活発な研究がおこなわれている。 【0003】非水電解質二次電池の正極活物質には、二
硫化チタン、五酸化バナジウムおよび三酸化モリブデン
をはじめとしてリチウムコバルト複合酸化物、リチウム
ニッケル複合酸化物およびスピネル型リチウムマンガン
酸化物等の一般式LixMO 2(ただし、Mは一種以上
の遷移金属)で表される種々の化合物が検討されてい
る。 【0004】なかでも、リチウムコバルト複合酸化物、
リチウムニッケル複合酸化物およびスピネル型リチウム
マンガン酸化物などは、4V(vs.Li/Li+)以
上の極めて貴な電位で充放電をおこなうため、正極とし
て用いることで高い放電電圧を有する電池を実現でき
る。 【0005】非水電解質二次電池の負極活物質には、金
属リチウムやリチウムを含む合金をはじめとしてリチウ
ムの吸蔵・放出が可能な炭素材料などの種々のものが検
討されているが、なかでも炭素材料を使用すると、サイ
クル寿命の長い電池が得られるという利点がある。 【0006】ところが、上述のような非水電解質二次電
池は、何らかの原因で充電時に所定以上の電流が流れて
過充電状態になると、電池電圧が高くなり、電解液が分
解してガスが発生して電池内圧や温度が上昇し、さらに
この過充電状態が続くと電解質や活物質の急速な分解と
いった異常反応が起こり、電池が破裂損傷する場合があ
る。 【0007】かかる問題の対策として電解液にビフェニ
ル、3−クロロチオフェンおよびフランなどの芳香族化
合物を添加することが有効であることが特開平9−10
6835等に記載されている。しかしながらこれらの化
合物を添加すると、上記過充電時の電池破裂破損には効
果がある反面、電池の放電特性、特に高温で放置された
後の放電特性が著しく悪くなるという問題があった。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、過
充電時の安全性が優れており、なおかつ高温放置後にも
良好な放電特性を有する角形非水電解質二次電池を提供
することにある。 【0009】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者らは、リチウムイオンを吸蔵・放出する物
質を含む正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出する物質
を構含む負極と、非水電解液とを備えてなる電池におい
て、非水電解液は、少なくともエチレンカーボネートや
プロピレンカーボネート等の炭酸エステルを含有し、さ
らにこれにプロパンスルトンとビフェニルを添加するこ
とが良いことを見出した。 【0010】そして、プロパンスルトンとビフェニルの
添加量は、非水電解液に対してそれぞれ1〜5重量%が
良いことを見出した。こうすることにより、過充電時の
電池の破裂損傷を抑制し、かつ、電池の高温放置後にも
良好な放電性能を有することができる。 【0011】すなわち、本発明の角形非水電解質二次電
池は、リチウムイオンを吸蔵・放出する物質を含む正極
と、リチウムイオンを吸蔵・放出する物質を含む負極
と、非水電解液とを備え、電池蓋と電池ケースとがレー
ザー溶接によって取り付けられた角形非水電解質二次電
池において、前記非水電解液は炭酸エステルとプロパン
スルトンとビフェニルを含み、電解液中のプロパンスル
トンの含有量が1〜5重量%およびビフェニルの含有量
が1〜5重量%であることを特徴とする。 【0012】 【0013】 【発明の実施の形態】本発明で用いるビフェニルの化学
式を化1に示す。また、プロパンスルトンの化学式を化
2に示す。 【0014】 【化1】 【化2】 プロパンスルトンは非水電解液に対して1〜5重量%添
加する。1重量%より小さいと、電池を高温放置した後
の、放電性能劣化を抑制する効果が得られず、また5重
量%より大きいと、電池組立後の初期の放電容量が低下
してしまうからである。 【0015】また、ビフェニルは非水電解液に対して1
〜5重量%添加する。1重量%より小さいと、過充電時
の電池の破裂損傷を抑制する効果が得られず、また5重
量%より大きいと、プロパンスルトンの場合と同様、電
池組立後の初期の放電容量が低下してしまうからであ
る。添加量が多いと初期の放電容量が低下してしまう原
因は、電解液の粘度が高くなり、電導度が低下するため
である。 【0016】本発明における非水電解質二次電池の正極
活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出する物質
を使用することができる。具体的には、LiMO2(た
だし、Mは一種以上の遷移金属)で表される基本構造を
有するリチウム遷移金属複合酸化物を主体とする化合物
を単独または二種以上を混合して使用することができ、
特に放電電圧の高さから遷移金属MとしてCo,Ni,
Mnから選択して使用することが望ましい。また、Li
Mn24などで表される基本構造を有するリチウム遷移
金属複合酸化物を主体とする化合物を用いることも可能
である。 【0017】負極活物質としては、コークス類、ガラス
状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分解
炭素類、炭素繊維などの炭素質材料、あるいは金属リチ
ウム、リチウム合金、ポリアセン等のリチウムイオンを
吸蔵・放出する物質を、単独でまたは二種以上を混合し
て使用することができるが、特に、安全性の高さから炭
素質材料を用いるのが望ましい。 【0018】本発明の非水電解液の溶媒に使用する炭酸
エステルとしては、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、トリフルオロプロピレンカーボネート、、ジメ
チルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチ
ルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロ
ピルカーボネート、エチルイソプロピルカーボネート、
ジブチルカーボネート等を単独でまたは二種以上用いて
これを混合して使用しても良い。 【0019】また、本発明の非水電解液の溶媒として
は、炭酸エステルとプロパンスルトンとビフェニル以外
に、γ-ブチロラクトン、2-メチル-γ-ブチルラクト
ン、アセチル-γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクト
ン、スルホラン、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキ
シエタン、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロ
フラン、3-メチル-1,3-ジオキソラン、酢酸メチル、酢
酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等
の有機溶媒を含有してもよい。 【0020】非水電解液の溶質としての電解質塩は、L
iClO4、LiAsF6、PiPF 6、LiBF4、Li
CF3SO3、LiCF3CF2SO3、LiCF3CF2
2SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25
22等を単独でまたは二種以上を混合して使用するこ
とができる。電解質塩としては中でもLiPF6を用い
るのが好ましい。 【0021】 【実施例】以下に、本発明の実施例を、比較例とあわせ
て、説明するが、本実施例によって、本発明が限定され
るものではない。 【0022】図1は、本例に用いた角形非水電解質二次
電池の概略断面図である。図1において、1は角形非水
電解質二次電池、2は電極群、3は正極、4は負極、5
はセパレータ、6は電池ケース、7は蓋、8は安全弁、
9は正極端子、10は正極リードである。 【0023】この角形非水電解質二次電池1は、アルミ
集電体にリチウムイオンを吸蔵・放出する物質を含む正
極合剤を塗布してなる下記正極3と、銅集電体にリチウ
ムイオンを吸蔵・放出する物質を含む負極合剤を塗布し
てなる下記負極4とがセパレータ5を介して巻回された
扁平巻状電極群2と、電解質塩を含有した非水電解液と
を電池ケース6に収納してなるものである。 【0024】電池ケース6には、安全弁8を設けた電池
蓋7がレーザー溶接によって取り付けられ、正極端子9
は正極リード10を介して正極3と接続され、負極4は
電池ケース6の内壁と接触により電気的に接続されてい
る。 【0025】正極合剤は、活物質のLiCoO290重
量部と、導電材のアセチレンブラック5重量部と、結着
剤のポリフッ化ビニリデン5重量部とを混合し、N−メ
チル−2−ピロリドンを適宜加えて分散させ、スラリー
を調製した。このスラリーを厚さ20ミクロンのアルミ
集電体に均一に塗布、乾燥させた後、ロールプレスで圧
縮成型することにより正極3を作製した。 【0026】負極合剤は、鱗片状黒鉛90重量部と、ポ
リフッ化ビニリデン10重量部とを混合し、N−メチル
−2−ピロリドンを適宜加えて分散させ、スラリーを調
製した。このスラリーを厚さ10ミクロンの銅集電体に
均一に塗布、乾燥させた後、ロールプレスで圧縮成型す
ることにより負極4を作製した。 【0027】セパレータ5には、厚さ25ミクロンの微
多孔性ポリエチレンフィルムを用いた。 【0028】上述の構成要素を用いて、幅30mm高さ
48mm厚み6mmの角形非水電解質二次電池を作製し
た。 【0029】非水電解液は、下記実施例および比較例の
とおり調製した。 【0030】[実施例1]エチレンカーボネート(E
C)とメチルエチルカーボネート(MEC)の容積比5
0:50の混合液に、LiPF6を1モル/リットル溶
解した溶液に、添加剤としてプロパンスルトンを5重量
%とビフェニル3重量%添加溶解したものを前記角形非
水電解質二次電池1の電解液として用いた。 【0031】[実施例2]添加剤としてプロパンスルト
ンを3重量%とビフェニル3重量%添加溶解した以外
は、実施例1と同様とした。 【0032】[実施例3]添加剤としてプロパンスルト
ンを1重量%とビフェニル3重量%添加溶解した以外
は、実施例1と同様とした。 【0033】[実施例4]添加剤としてプロパンスルト
ンを3重量%とビフェニル5重量%添加溶解した以外
は、実施例1と同様とした。 【0034】[実施例5]添加剤としてプロパンスルト
ンを3重量%とビフェニル1重量%添加溶解した以外
は、実施例1と同様とした。 【0035】[比較例1]添加剤としてプロパンスルト
ンとビフェニルを添加しないこと以外は、実施例1と同
様とした。 【0036】[比較例2]添加剤としてプロパンスルト
ンを3重量%添加溶解し、ビフェニルを添加しないこと
以外は、実施例1と同様とした。 【0037】[比較例3]添加剤としてビフェニルを3
重量%添加溶解し、プロパンスルトンを添加しないこと
以外は、実施例1と同様とした。 【0038】[比較例4]添加剤としてプロパンスルト
ンを0.5重量%とビフェニル0.5重量%添加溶解し
た以外は、実施例1と同様とした。 【0039】[比較例5]添加剤としてプロパンスルト
ンを10重量%とビフェニル10重量%添加溶解した以
外は、実施例1と同様とした。 【0040】上記の実施例1〜5と比較例1〜5の電池
を用い、25℃、1C電流で4.1Vの定電流定電圧充
電を3時間行ったのち、25℃で1Cの定電流で放電終
止電圧2.75Vまで放電を行い初期の放電容量を測定
した。 【0041】また、上記の電池を、充電状態で60℃で
14日間放置した後、25℃で1Cの定電流で放電終止
電圧2.75Vまで放電を行い。その後、25℃、1C
電流で4.1Vの定電流定電圧充電を3時間行ったの
ち、25℃で1Cの定電流で放電終止電圧2.75Vま
で放電を行い高温放置後の電池の放電容量を測定した。 【0042】なお、高温放置後の電池の放電容量と高温
放置前の電池の放電容量の比を回復容量とした。すなわ
ちこの回復容量が大きいほど、電池の高温放置性能が良
好なことになる。これらの試験結果を表1に示す。 【0043】次に上記の実施例1〜5と比較例1〜5の
電池を各20個用いて2Aの充電電流で連続充電を行
い、電池を過充電状態としたときの電池の破裂損傷の発
生率を調査した。 【0044】実施例1〜5と比較例1〜5の電池の上記
の初期放電容量、高温放置時の回復容量、過充電時の破
裂損傷発生率を表1に示す。 【0045】 【表1】 【0046】表1の実施例1〜5に示されるように、エ
チレンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネー
ト(MEC)の容積比50:50の混合液にLiPF6
を1モル/リットル溶解した溶液に、プロパンスルトン
を1〜5重量%とビフェニルを1〜5重量%添加溶解し
たものを電解液とした電池は、初期放電容量、高温放置
時の回復容量、耐過充電性能ともに良好である。 【0047】また、比較例1、2および比較例4より、
ビフェニルの添加量が0.5重量%以下の場合には、過
充電時の破裂損傷発生率が高くなり、また比較例3およ
び比較例4より、プロパンスルトンの添加量が0.5重
量%以下の場合には、高温放置後の回復容量が小さくな
り、また、比較例5よりプロパンスルトンの添加量が1
0重量%以上、ビフェニルの添加量が10重量%以上に
なると初期の放電容量が少なくなり好ましくない。 【0048】[実施例6]エチレンカーボネート(E
C)とメチルエチルカーボネート(MEC)とプロピオ
ン酸メチル(MP)の容積比50:25:25の混合液
に、LiPF6を1モル/リットル溶解した溶液に、添
加剤としてプロパンスルトンを3重量%とビフェニル3
重量%添加溶解したものを前記角形非水電解質二次電池
1の電解液として用いた。 【0049】[実施例7]電解液に用いる溶媒をエチレ
ンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート
(MEC)と1,2-ジメトキシエタン(DME)の容積比
50:25:25の混合液とした以外は、実施例6と同
様とした。 【0050】[実施例8]電解液に用いる溶媒をエチレ
ンカーボネート(EC)とメチルエチルカーボネート
(MEC)とジエチルカーボネート(DEC)の容積比
50:25:25の混合液とした以外は、実施例6と同
様とした。 【0051】[実施例9]電解液に用いる溶媒をエチレ
ンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DM
C)の容積比50:50の混合液とした以外は、実施例
6と同様とした。以上実施例6〜9の電池を用い上記と
同様に高温放置試験と過充電試験を実施した結果を表2
に示す。 【0052】 【表2】 【0053】表2の実施例6〜9に示されるように、電
解液の溶媒にプロピオン酸メチル(MP)や1,2-ジメト
キシエタン(DME)などを加えた場合、電解液の溶媒
に炭酸エステルとしてジエチルカーボネート(DEC)、ジ
メチルカーボネート(DMC)などを加えた場合でも、
プロパンスルトンとビフェニルを添加溶解したものを電
解液とした電池は、初期放電容量、高温放置時の回復容
量、耐過充電性能ともに良好であった。 【0054】以上の結果より、非水電解液として、少な
くともエチレンカーボネート(EC)などの炭酸エステ
ルを含む電解液に、プロパンスルトンを1〜5重量%お
よびビフェニルを1〜5重量%を含ませることにより、
過充電時での電池の破裂損傷を抑制しつつ、高温放置後
の回復容量の低下を抑制することができる。 【0055】プロパンスルトンを添加することによる効
果は顕著であり、その作用機構の詳細は、明らかではな
いが、電解液中にプロパンスルトンを1〜5重量%添加
することによって、高温放置時の電解液の分解を抑制す
る作用があり、そのために容量劣化を抑制するのではな
いかと考えられる。また、プロパンスルトンの添加量が
5重量%を越え、ビフェニルの添加量が5重量%を超え
る場合に電池の初期放電容量が低下することは、これら
添加剤の濃度が増すために電解液の粘度が上昇するため
に放電反応が阻害されることに起因するものと考えられ
る。 【0056】 【発明の効果】本発明による電池は、過充電時での電池
の破裂損傷を抑制しつつ、高温放置後の回復容量の低下
を抑制することができる良好な電池を提供することがで
きる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] TECHNICAL FIELD The present invention relates to a square non-aqueous electrolyte
Next battery. [0002] 2. Description of the Related Art In recent years, consumer mobile phones and portable telephones have been developed.
Rapid miniaturization and diversification of child devices and portable information terminals
As a result, the battery that is the power source is small, lightweight and
High energy density enables repeated charge and discharge for longer periods
There is a strong demand for the development of a viable secondary battery. in
Batteries and nickel cadmium that use aqueous electrolytes
Rechargeable batteries that meet these requirements compared to
Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries
Are the most promising and active research is being conducted. The positive electrode active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery includes
Titanium sulfide, vanadium pentoxide and molybdenum trioxide
Including lithium cobalt composite oxide, lithium
Nickel composite oxide and spinel lithium manganese
General formula LixMO such as oxide Two(However, M is more than one kind
Of various transition metals) have been studied.
You. [0004] Among them, lithium cobalt composite oxide,
Lithium nickel composite oxide and spinel lithium
Manganese oxide and the like are 4V (vs. Li / Li+)
To charge and discharge at the extremely noble potential above
Battery with a high discharge voltage.
You. The negative electrode active material of the nonaqueous electrolyte secondary battery includes gold.
Lithium and other alloys containing lithium
Various materials such as carbon materials that can store and release
Although carbon materials are used,
There is an advantage that a battery having a long cycle life can be obtained. However, the non-aqueous electrolyte secondary
The pond has a certain amount of current that flows during charging for some reason.
When the battery is overcharged, the battery voltage increases and the electrolyte is separated.
Gas is generated and the internal pressure and temperature of the battery rise,
If this overcharge state continues, the rapid decomposition of the electrolyte and active material
Abnormal reaction may occur, causing the battery to rupture and damage.
You. As a countermeasure for such a problem, biphenyl is used in the electrolyte.
, Aromatization of 3-chlorothiophene and furan
Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 9-10 / 1994
6835 and the like. However, these changes
The addition of the compound is effective against the above-mentioned battery rupture damage during overcharge.
Despite the effects, the battery's discharge characteristics, especially when left at high temperatures
There is a problem that the subsequent discharge characteristics are significantly deteriorated. [0008] SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention
Excellent safety when charging and even after being left at high temperatures
Providing a prismatic non-aqueous electrolyte secondary battery with good discharge characteristics
Is to do. [0009] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS]
In addition, the present inventors have developed a material that occludes and releases lithium ions.
Positive electrode containing a substance and a substance that absorbs and releases lithium ions
A battery comprising a negative electrode comprising:
Therefore, the non-aqueous electrolyte is at least ethylene carbonate or
Contains carbonates such as propylene carbonate,
Add propane sultone and biphenyl to this.
And found that it was good. Then, propane sultone and biphenyl
The addition amount is 1 to 5% by weight based on the non-aqueous electrolyte.
I found something good. In this way, the overcharge
Suppresses battery rupture damage, and even after leaving batteries at high temperatures
It can have good discharge performance. That is, the rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention
Pond is a positive electrode containing a substance that absorbs and releases lithium ions
And a negative electrode containing a substance that absorbs and releases lithium ions
And a non-aqueous electrolyte, and the battery lid and the battery case are
Non-aqueous electrolyte secondary battery attached by laser welding
In the pond, the non-aqueous electrolyte contains carbonate and propane.
Contains sultone and biphenyl, and contains
Content of 1 to 5% by weight and content of biphenyl
Is 1 to 5% by weight. [0012] [0013] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Chemistry of biphenyl used in the present invention
The formula is shown in Chemical Formula 1. Also, the chemical formula of propane sultone has been
It is shown in FIG. [0014] Embedded image Embedded image Propane sultone is added at 1 to 5% by weight based on the non-aqueous electrolyte.
Add. If less than 1% by weight, after leaving the battery at high temperature
However, the effect of suppressing the deterioration of the discharge performance cannot be obtained.
%, The initial discharge capacity after battery assembly decreases
Because it will. Further, biphenyl is added to a non-aqueous electrolyte at a rate of 1%.
55% by weight. If less than 1% by weight, overcharge
The effect of suppressing the rupture damage of the battery is not obtained.
If the amount is greater than%, the electricity is
This is because the initial discharge capacity after pond assembly is reduced.
You. If the added amount is too large, the initial discharge capacity will decrease.
The reason is that the viscosity of the electrolyte increases and the conductivity decreases.
It is. The positive electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention
Active materials include those that occlude and release lithium ions
Can be used. Specifically, LiMOTwo(T
However, M represents a basic structure represented by one or more transition metals).
Based on lithium transition metal composite oxide
Can be used alone or in combination of two or more.
In particular, because of the high discharge voltage, Co, Ni,
It is desirable to use by selecting from Mn. Also, Li
MnTwoOFourLithium transition having basic structure represented by
Compounds mainly composed of metal composite oxides can be used
It is. As the negative electrode active material, cokes, glass
Carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolysis
Carbonaceous materials such as carbons and carbon fibers, or metal
Lithium, such as aluminum, lithium alloy, polyacene, etc.
Absorb and release substances, alone or as a mixture of two or more
Can be used.
It is desirable to use a base material. Carbonic acid used as a solvent for the non-aqueous electrolyte of the present invention
As esters, ethylene carbonate, propylene
Carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate
, Trifluoropropylene carbonate,
Chill carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl
Leucarbonate, dipropyl carbonate, methylpro
Pill carbonate, ethyl isopropyl carbonate,
Using dibutyl carbonate alone or two or more
These may be mixed and used. Further, as a solvent of the non-aqueous electrolyte of the present invention,
Is other than carbonate, propane sultone and biphenyl
Γ-butyrolactone, 2-methyl-γ-butyl lactone
, Acetyl-γ-butyrolactone, γ-valerolactone
, Sulfolane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxy
Cietan, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydro
Furan, 3-methyl-1,3-dioxolan, methyl acetate, vinegar
Ethyl acid, methyl propionate, ethyl propionate, etc.
May be contained. The electrolyte salt as a solute of the non-aqueous electrolyte is L
iCLOFour, LiAsF6, PiPF 6, LiBFFour, Li
CFThreeSOThree, LiCFThreeCFTwoSOThree, LiCFThreeCFTwoC
FTwoSOThree, LiN (CFThreeSOTwo)Two, LiN (CTwoFFiveS
OTwo)TwoEtc. may be used alone or as a mixture of two or more.
Can be. Among the electrolyte salts, LiPF6Using
Preferably. [0021] EXAMPLES Examples of the present invention are described below together with comparative examples.
However, the present invention is limited by the present embodiment.
Not something. FIG. 1 shows the secondary non-aqueous electrolyte used in this embodiment.
It is a schematic sectional drawing of a battery. In FIG. 1, 1 is a square non-water
Electrolyte secondary battery, 2 is an electrode group, 3 is a positive electrode, 4 is a negative electrode, 5
Is a separator, 6 is a battery case, 7 is a lid, 8 is a safety valve,
9 is a positive electrode terminal and 10 is a positive electrode lead. This prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery 1 is made of aluminum.
Positive current collector containing substances that occlude and release lithium ions
The following positive electrode 3 coated with an electrode mixture and lithium current collector
Apply a negative electrode mixture containing substances that occlude and release ions
And the following negative electrode 4 was wound via a separator 5
Flat-wound electrode group 2 and non-aqueous electrolyte containing electrolyte salt
Is stored in the battery case 6. A battery provided with a safety valve 8 in a battery case 6
The lid 7 is attached by laser welding and the positive terminal 9
Is connected to the positive electrode 3 via the positive electrode lead 10, and the negative electrode 4
It is electrically connected to the inner wall of the battery case 6 by contact.
You. The positive electrode mixture is LiCoO as an active material.Two90 weight
Parts, acetylene black 5 parts by weight of conductive material, and binding
5 parts by weight of polyvinylidene fluoride as an agent,
Chill-2-pyrrolidone is appropriately added and dispersed, and a slurry is prepared.
Was prepared. This slurry is made of 20 micron thick aluminum
After evenly coating and drying the current collector, press it with a roll press.
The positive electrode 3 was produced by compression molding. The negative electrode mixture was composed of 90 parts by weight of flaky graphite,
A mixture of 10 parts by weight of vinylidene refluoride and N-methyl
-2-Pyrrolidone is appropriately added and dispersed to prepare a slurry.
Made. This slurry is converted into a 10-micron thick copper current collector.
After uniform application and drying, compression molding with a roll press
Thereby, the negative electrode 4 was produced. The separator 5 has a fineness of 25 μm in thickness.
A porous polyethylene film was used. Using the above components, a width of 30 mm and a height of 30 mm
48mm thick 6mm square non-aqueous electrolyte secondary battery
Was. The non-aqueous electrolyte was prepared according to the following Examples and Comparative Examples.
Prepared as follows. Example 1 Ethylene carbonate (E
C) and a volume ratio of methyl ethyl carbonate (MEC) of 5
In a mixture of 0:50, LiPF61 mol / liter
5% by weight of propane sultone as an additive
% And biphenyl added by 3% by weight and dissolved.
It was used as an electrolyte for the water electrolyte secondary battery 1. Example 2 Propane Sult as an Additive
3% by weight and 3% by weight of biphenyl were added and dissolved
Was the same as in Example 1. Example 3 Propane Sult as an Additive
1% by weight and 3% by weight of biphenyl were added and dissolved
Was the same as in Example 1. Example 4 Propane Sult as an Additive
3% by weight and biphenyl 5% by weight
Was the same as in Example 1. Example 5 Propane Sult as an Additive
3% by weight and 1% by weight of biphenyl were added and dissolved.
Was the same as in Example 1. COMPARATIVE EXAMPLE 1 Propane Sult as an Additive
Example 1 except that no phenyl and biphenyl were added.
It was like. Comparative Example 2 Propane Sult as an Additive
Dissolve 3% by weight of benzene and do not add biphenyl
Except for the above, it was the same as Example 1. Comparative Example 3 Biphenyl was used as an additive
Dissolve by weight%, do not add propane sultone
Except for the above, it was the same as Example 1. Comparative Example 4 Propane Sult as an Additive
0.5% by weight of biphenyl and 0.5% by weight of biphenyl
The procedure was the same as in Example 1 except for the above. Comparative Example 5 Propane Sult as an Additive
And 10% by weight of biphenyl were added and dissolved.
The rest was the same as in Example 1. The batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5
At a constant current and a constant voltage of 4.1 V at 25 ° C. and 1 C current.
After 3 hours, discharge at 25 ° C with a constant current of 1C.
Discharge to stop voltage 2.75V and measure initial discharge capacity
did. The above battery was charged at 60 ° C.
After leaving for 14 days, discharge is stopped at a constant current of 1C at 25 ° C.
Discharge to a voltage of 2.75V. Then, at 25 ° C, 1C
The constant current and constant voltage charging of 4.1 V was performed for 3 hours.
At a constant current of 1C at 25 ° C to a discharge end voltage of 2.75V.
And the discharge capacity of the battery after standing at high temperature was measured. The discharge capacity of the battery after being left at high temperature and the
The ratio of the discharge capacity of the battery before standing was taken as the recovery capacity. Sand
The higher the recovery capacity of the battery, the better the high-temperature storage performance of the battery
It will be good. Table 1 shows the test results. Next, in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5,
Continuous charging with 2A charging current using 20 batteries each
Battery explosion when the battery is overcharged.
The birth rate was investigated. The above-mentioned batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 5
Initial discharge capacity, recovery capacity when left at high temperatures, breakage when overcharged
Table 1 shows the crack damage occurrence rate. [0045] [Table 1] As shown in Examples 1 to 5 in Table 1,
Tylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate
(MEC) in a 50:50 volume ratio of LiPF6
In a solution of 1 mol / l dissolved in propane sultone
1-5% by weight and biphenyl 1-5% by weight
Batteries with an initial electrolyte discharge capacity and high temperature
The recovery capacity at the time and the overcharge resistance are both good. Further, from Comparative Examples 1 and 2 and Comparative Example 4,
If the amount of biphenyl added is 0.5% by weight or less,
The rate of occurrence of rupture damage during charging increased, and Comparative Example 3 and
And Comparative Example 4, the amount of propane sultone added was 0.5 times
%, The recovery capacity after leaving at high temperatures is small.
In comparison with Comparative Example 5, the amount of propane sultone added was 1
0% by weight or more and the amount of biphenyl added to 10% by weight or more
If so, the initial discharge capacity is reduced, which is not preferable. Example 6 Ethylene carbonate (E
C), methyl ethyl carbonate (MEC) and propio
Liquid mixture of methyl phosphate (MP) at a volume ratio of 50:25:25
And LiPF6Is added to a solution of
3% by weight of propane sultone as additive and biphenyl 3
The above-mentioned prismatic non-aqueous electrolyte secondary battery in which
1 was used as the electrolytic solution. Example 7 The solvent used for the electrolytic solution was ethyl
Carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate
(MEC) and 1,2-dimethoxyethane (DME) volume ratio
Same as Example 6 except that the mixture was 50:25:25.
It was like. Example 8 The solvent used for the electrolytic solution was ethyl
Carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate
(MEC) and diethyl carbonate (DEC) volume ratio
Same as Example 6 except that the mixture was 50:25:25.
It was like. Example 9 The solvent used for the electrolytic solution was ethyl
Carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DM
Example 1 except that the mixed solution of C) was in a volume ratio of 50:50.
Same as 6. Using the batteries of Examples 6 to 9 as described above,
Table 2 shows the results of the high-temperature storage test and the overcharge test.
Shown in [0052] [Table 2] As shown in Examples 6 to 9 in Table 2,
Methyl propionate (MP) or 1,2-dimethoate
When xyethane (DME) is added, the solvent of the electrolyte
Diethyl carbonate (DEC) as carbonate ester
Even when methyl carbonate (DMC) is added,
Dissolve and add propane sultone and biphenyl
Discharged batteries have initial discharge capacity and recovery capacity when left at high temperatures.
Both the amount and the overcharge resistance were good. From the above results, a small amount of non-aqueous electrolyte
At least carbonate carbonate such as ethylene carbonate (EC)
1% to 5% by weight of propane sultone
And 1 to 5% by weight of biphenyl,
After leaving the battery at high temperature while suppressing the rupture damage of the battery during overcharge
Of the recovery capacity can be suppressed. Effect by adding propane sultone
Fruit is remarkable, and the details of its mechanism of action are not clear.
However, 1-5% by weight of propane sultone is added to the electrolyte.
To prevent decomposition of the electrolyte when left at high temperatures.
Therefore, capacity deterioration should not be suppressed.
It is thought. Also, the amount of propane sultone added
Exceeds 5% by weight and the amount of biphenyl added exceeds 5% by weight
If the initial discharge capacity of the battery is
Because the viscosity of the electrolyte increases because the concentration of the additive increases
Is considered to be caused by the inhibition of the discharge reaction
You. [0056] The battery according to the present invention is a battery for overcharging.
Of recovery capacity after high-temperature storage while suppressing rupture damage of steel
It is possible to provide a good battery that can suppress
Wear.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実施形態を示す図であって、角形非
水電解質二次電池の縦断面図。 【符号の説明】 1 非水電解質二次電池 2 電極群 3 正極 4 負極 5 セパレータ 6 電池ケース 7 蓋 8 安全弁 9 正極端子 10 正極リード
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a view showing one embodiment of the present invention, and is a longitudinal sectional view of a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery. [Description of Signs] 1 Non-aqueous electrolyte secondary battery 2 Electrode group 3 Positive electrode 4 Negative electrode 5 Separator 6 Battery case 7 Cover 8 Safety valve 9 Positive electrode terminal 10 Positive electrode lead

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−102173(JP,A) 特開 平11−162511(JP,A) 特開 平10−321258(JP,A) 特開 平9−171840(JP,A) 特開 平9−106835(JP,A) 特開 平11−31523(JP,A) 特開 平11−47920(JP,A) 特開 平10−241651(JP,A) 特開 平9−213286(JP,A) 特開 平10−228888(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-102173 (JP, A) JP-A-11-162511 (JP, A) JP-A-10-321258 (JP, A) JP-A 9-102 171840 (JP, A) JP-A-9-106835 (JP, A) JP-A-11-31523 (JP, A) JP-A-11-47920 (JP, A) JP-A-10-241651 (JP, A) JP-A-9-213286 (JP, A) JP-A-10-228888 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 10/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】リチウムイオンを吸蔵・放出する物質を構
成要素とする正極と、リチウムイオンを吸蔵・放出する
物質を構成要素とする負極と、非水電解液とを備え、
池蓋と電池ケースとがレーザー溶接によって取り付けら
れた角形非水電解質二次電池において、前記非水電解液
は炭酸エステルとプロパンスルトンとビフェニルを
み、電解液中のプロパンスルトンの含有量が1〜5重量
%およびビフェニルの含有量が1〜5重量%であること
を特徴とする角形非水電解質二次電池。
(57) [Claims] (1) A positive electrode composed of a substance that absorbs and releases lithium ions, a negative electrode composed of a substance that absorbs and releases lithium ions, and a non-aqueous electrolyte equipped with a door, electricity
The lid and battery case are attached by laser welding.
In prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery, the nonaqueous electrolytic solution contains a carbonic acid ester and propane sultone and biphenyl
And the content of propane sultone in the electrolyte is 1 to 5 weight
% And a prismatic nonaqueous electrolyte secondary battery, wherein the amount of biphenyl is 5 weight percent.
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