JP3428750B2 - 非水溶媒二次電池 - Google Patents

非水溶媒二次電池

Info

Publication number
JP3428750B2
JP3428750B2 JP30472994A JP30472994A JP3428750B2 JP 3428750 B2 JP3428750 B2 JP 3428750B2 JP 30472994 A JP30472994 A JP 30472994A JP 30472994 A JP30472994 A JP 30472994A JP 3428750 B2 JP3428750 B2 JP 3428750B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
lithium
volume
battery
carbonate
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 - Lifetime
Application number
JP30472994A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH08162153A (ja
Inventor
義和 小林
愛一郎 藤原
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.)
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery 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 Toshiba Battery Co Ltd filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
Priority to JP30472994A priority Critical patent/JP3428750B2/ja
Publication of JPH08162153A publication Critical patent/JPH08162153A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3428750B2 publication Critical patent/JP3428750B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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

  • Secondary Cells (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は非水溶媒二次電池に関
し、さらに詳しくは特定種類の溶媒を含む非水電解液を
用いた非水溶媒二次電池に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、電子機器の発達に伴い、小型で軽
量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰返し充放電可
能な二次電池の開発が要望されている。このような二次
電池としては負極活物質としてリチウムまたはリチウム
合金を用い、正極活物質としてモリブデン、バナジウ
ム、チタン、ニオブなどの酸化物、硫化物もしくはこれ
らのセレン化物などを用いたものが知られている。 【0003】しかし、負極活物質にリチウムまたはリチ
ウム合金を用いた電池は、充放電を繰返すと負極上にリ
チウムのデンドライトが発生するため、充放電サイクル
寿命が短いという問題がある。 【0004】この問題に対しては、負極にリチウムとそ
の担持体として炭素質材料を用いることにより解決が図
られている。特に、正極にリチウム塩と二酸化マンガン
を原料とするリチウムマンガン複合酸化物、負極のリチ
ウム担持体として有機高分子化合物を焼成して得られる
炭素質材料を用いたリチウム二次電池は、作動電圧が高
く、充放電サイクル寿命を大幅に向上させることが可能
な電池として注目されている。 【0005】しかし、このような二次電池においては、
電解液に用いる溶媒の種類によって、放電容量などの電
池性能が影響を受けるため、溶媒の選択が極めて重要で
ある。例えば、溶媒として炭酸ジエチルと炭酸エチレン
との混合溶媒などを用いた場合には、低温における放電
容量の低下や、高温における連続充電後の放電容量の著
しい低下を招くという問題がある。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題を解決し、常温に比べて低温における放電容量の低
下、ならびに常温における充電に比べて高温における連
続充電後の放電容量の低下がほとんどない非水溶媒二次
電池を提供することである。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明は、正極;リチウ
ムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料からなる負極;
および非水電解液を備える非水溶媒二次電池において、
前記非水電解液が、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、
炭酸ジメチルおよび炭酸エチレンからなる混合溶媒を含
むことを特徴とする非水溶媒二次電池に関する。 【0008】本発明者らは、非水電解液に用いる溶媒
が、放電容量に及ぼす影響について検討した結果、炭酸
エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジメチル及び炭酸エ
チレンからなる混合溶媒を用いた場合に、低温における
放電または高温における連続充電を行った際の放電容量
の低下が著しく低減されることを見出した。この理由は
明らかではないが、電池組立後に、上記混合溶媒が、活
物質であるリチウムによってごく微量分解され、これに
より発生するエチレンガスが負極中および負極表面に存
在するリチウムの失活を防止し、その結果、放電容量の
低下が低減されるものと考えられる。 【0009】用いる混合溶媒の組成は、特に限定される
ものではないが、好ましい組成は、炭酸エチルメチル3
5〜60容量%、炭酸ジエチル20〜40容量%、炭酸
ジメチル5〜25容量%および炭酸エチレン5〜25容
量%であり、より好ましくは、炭酸エチルメチル40〜
50容量%、炭酸ジエチル25〜35容量%、炭酸ジメ
チル10〜20容量%および炭酸エチレン10〜20容
量%である。 【0010】非水電解液の電解質としては、ヘキサフル
オロリン酸リチウム(LiPF6)、テトラフルオロホウ
酸リチウム(LiBF4)、過塩素酸リチウム(LiCl
4)などが挙げられ、これらの電解質を上記混合溶媒に
0.2〜1.5mol/l の濃度で溶解した非水電解液を用
いる。 【0011】本発明に用いる正極としては、例えばリチ
ウム塩と二酸化マンガンを原料とするリチウムマンガン
複合酸化物からなる活物質;アセチレンブラックをはじ
めとするカーボンブラック、ニッケル粉末などの導電性
材料;ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)
アクリル酸塩、ポリ(メタ)アクリル酸エステルならび
に(メタ)アクリル酸および/または(メタ)アクリル
酸エステルと他のモノマーとの共重合体などの結着剤を
活物質、導電性材料および結着剤の重量比が90:1
0:3となるように配合して、例えばペレット状に成形
したものを用いることができる。 【0012】本発明の負極に用いるリチウム担持体とし
ては、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロ
ースなどの有機高分子化合物を焼成して得られる炭素質
材料;コークス、ピッチなどを焼成して得られる炭素質
材料;および人造グラファイト、天然グラファイトなど
の炭素質材料を挙げることができる。負極の作製は以下
のように行う。例えば、前記高分子化合物をアルゴン、
窒素などの不活性ガス雰囲気中において、500〜3,
000℃の温度および常圧もしくは減圧下の条件で焼成
した炭素質材料に、正極に用いたのと同じ上記結着剤を
炭素質材料と結着剤の重量比が95:5となるように混
合し、例えばペレット状に成形した成形体に、電解含浸
法によりリチウムを含有させるものである。 【0013】セパレータにはポリエチレン、ポリプロピ
レンなどのポリオレフィン系樹脂の不織布や、これらの
多孔膜などを用いることができる。 【0014】 【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。 【0015】実施例1 (I)正極の作製 活物質として水酸化リチウムと二酸化マンガンを原料と
するリチウムマンガン複合酸化物、導電性材料として人
造黒鉛および結着剤としてポリテトラフルオロエチレン
を、活物質、導電性材料および結着剤の重量比が90:
10:3となるように混合・混練し、この混合物を加圧
プレス機を用いて2ton/cm2 の圧力で、直径15mm、厚
さ0.80mmのペレット状に加圧成形して正極(2)と
した。 【0016】(II)負極の作製 メソフェーズピッチを原料とするピッチ系炭素繊維を細
かく粉砕し、2,800℃の温度で焼成して炭素質粉末
を得た。この粉末に結着剤としてブタジエン−スチレン
ラバーを95:5の重量比で混合・混練し、この混合物
を加圧プレス機を用いて3ton/cm2 の圧力で、直径15
mm、厚さ0.96mmのペレット状に加圧成形した。次い
で、このペレット成形体に、電解含浸法によってリチウ
ムを含有させて負極(7)とした。 【0017】(III) 電池の組立て 図1は、本発明にかかるリチウム二次電池の断面図であ
る。該リチウム二次電池は、以下のようにして組立て
た。まず、ステンレス鋼からなる正極容器(1)の内面
にコロイダルカーボンからなる正極集電体(3)を介し
て正極(2)を収納した。炭酸エチルメチル、炭酸ジエ
チル、炭酸ジメチルおよび炭酸エチレンを容量%で4
5:35:10:10に混合した溶媒に過塩素酸リチウ
ムを1mol/L の濃度になるように溶解した電解液を、ポ
リプロピレン不織布に含浸させてセパレータ(4)と
し、前記正極(2)の上に載置した。ステンレス鋼から
なる負極容器(5)の内面に、直径12mm、厚さ0.5
mmのニッケル製エキスパンドメタルからなる負極集電体
(6)を介して負極(7)を着設した。最後に、前記正
極容器(1)の開口部に、絶縁ガスケット(8)を介し
て前記負極容器(5)を嵌合し、正極容器(1)をかし
め加工して正極容器(1)と負極容器(5)内に、正極
(2)、セパレータ(4)、および負極(7)を密閉し
て、外径20.0mm、厚さ2.5mmのコイン形非水溶媒
二次電池を組立てた。 【0018】(IV)3.4V充電後の放電容量の測定 上記のようにして電池を組立て、これを室温で7〜14
日間貯蔵した後、2.7kΩの定抵抗下に2.0Vまで
放電し、次いで、200Ωの保護抵抗下に3.4Vの電
圧で20℃で64時間充電した。この電池を20℃と−
20℃で15kΩの定抵抗下に放電し、2.0Vまでの
放電容量を測定した。結果を表1に示す。 【0019】(V)3.6Vの充電後の放電容量の測定 上記(IV)の測定において、充電電圧を3.6Vに代え
て充電後の放電容量を測定した。結果を同じく表1に示
す。 【0020】(VI)3.4Vの連続充電後の放電容量の
測定 上記(III) のようにして電池を組立て、これを室温で7
〜14日間貯蔵した後、2.7kΩの定抵抗下に2.0
Vまで放電し、次いで、200Ωの保護抵抗下に3.4
Vの電圧で60℃の雰囲気中で20日間連続充電した。
連続充電後に電池を取り出し、20℃で8時間以上放置
した。その後、この電池を20℃で15kΩの定抵抗下
に放電し、2.0Vまでの放電容量を測定した。結果を
表2に示す。なお、比較のために上記(IV)で測定した
3.4Vで64時間充電後の20℃での放電容量の結果
も併せて示す。 【0021】(VII)3.6Vの連続充電後の放電容量の
測定 上記(VI)の測定において、充電電圧を3.6Vに代え
て充電後の放電容量を測定した。結果を表2に示す。な
お、比較のために上記(V)で測定した3.6Vで64
時間充電後の20℃の放電容量の結果も併せて示す。 【0022】非水電解液中のエチレンガスの測定 上記 (III)のようにして組立てた電池を、室温で7〜1
4日間貯蔵した後、この電池を分解しセパレータ(4)
に含まれる電解液を採取し、この中に溶解しているエチ
レンガスをガスクロマトグラフィー装置(島津社製、G
C14A型)によって分析して測定した。結果を表3に
示す。 【0023】実施例2 実施例1で用いた混合溶媒に代えて、炭酸エチルメチ
ル、炭酸ジエチル、炭酸ジメチルおよび炭酸エチレンが
容量%で55:25:10:10である混合溶媒を用い
た以外は、実施例1と同様にして電池を組立て、同様の
測定を行った。結果を表1〜3に示す。 【0024】比較例1 実施例1で用いた混合溶媒に代えて、炭酸ジエチル、炭
酸エチレンが容量%で50:50である混合溶媒を用い
た以外は、実施例1と同様にして電池を組立て、同様の
測定を行った。結果を表1〜3に示す。 【0025】比較例2 実施例1で用いた混合溶媒に代えて、炭酸ジエチル、炭
酸エチレンおよび炭酸プロピレンが容量%で50:4
0:10である混合溶媒を用いた以外は、実施例1と同
様にして電池を組立て、同様の測定を行った。結果を表
1〜3に示す。 【0026】 【表1】 【0027】 【表2】【0028】 【表3】 【0029】 【発明の効果】本発明により、低温における放電容量の
低下、および高温における連続充電後の放電容量の低下
がほとんどないリチウム二次電池が得られる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明のリチウム二次電池の断面図である。 【符号の説明】 1 正極容器 2 正極 3 正極集電体 4 セパレータ 5 負極容器 6 負極集電体 7 負極 8 絶縁ガスケット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 H01M 4/00 - 4/62

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 正極;リチウムイオンを吸蔵・放出可能
    な炭素質材料からなる負極;および非水電解液を備える
    非水溶媒二次電池において、前記非水電解液が、炭酸エ
    チルメチル35〜60容量%、炭酸ジエチル20〜40
    容量%、炭酸ジメチル5〜25容量%および炭酸エチレ
    5〜25容量%からなる混合溶媒を含むことを特徴と
    する非水溶媒二次電池。
JP30472994A 1994-12-08 1994-12-08 非水溶媒二次電池 Expired - Lifetime JP3428750B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30472994A JP3428750B2 (ja) 1994-12-08 1994-12-08 非水溶媒二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30472994A JP3428750B2 (ja) 1994-12-08 1994-12-08 非水溶媒二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08162153A JPH08162153A (ja) 1996-06-21
JP3428750B2 true JP3428750B2 (ja) 2003-07-22

Family

ID=17936515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30472994A Expired - Lifetime JP3428750B2 (ja) 1994-12-08 1994-12-08 非水溶媒二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3428750B2 (ja)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6350546B1 (en) * 1998-01-20 2002-02-26 Wilson Greatbatch Ltd. Sulfate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable cells
US6153338A (en) * 1998-05-13 2000-11-28 Wilson Greatbatch Ltd. Nonaqueous organic electrolytes for low temperature discharge of rechargeable electrochemical cells
US6746804B2 (en) 1998-05-13 2004-06-08 Wilson Greatbatch Technologies, Inc. Nonaqueous organic electrolytes for low temperature discharge of rechargeable electrochemical cells
US6492064B1 (en) * 1998-06-04 2002-12-10 California Institute Of Technology Organic solvents, electrolytes, and lithium ion cells with good low temperature performance
US6245464B1 (en) * 1998-09-21 2001-06-12 Wilson Greatbatch Ltd. Hermetically sealed lithium-ion secondary electrochemical cell
US6759170B2 (en) 1998-10-22 2004-07-06 Wilson Greatbatch Technologies, Inc. Organic carbonate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable electrochemical cells
US6919141B2 (en) 1998-10-22 2005-07-19 Wilson Greatbatch Technologies, Inc. Phosphate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable electrochemical cells
EP0996187A1 (en) * 1998-10-22 2000-04-26 Wilson Greatbatch Ltd. Organic carbonate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable cells
US6203942B1 (en) 1998-10-22 2001-03-20 Wilson Greatbatch Ltd. Phosphate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable electrochemical cells
US20010004507A1 (en) * 1998-10-22 2001-06-21 Hong Gan Organic carbonate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable electrochemical cells
US6495285B2 (en) 1999-01-25 2002-12-17 Wilson Greatbatch Ltd. Phosphonate additives for nonaqueous electrolyte in rechargeable electrochemical cells
US6350542B1 (en) 1999-01-25 2002-02-26 Wilson Greatbatch Ltd. Sulfite additives for nonaqueous electrolyte rechargeable cells
US6200701B1 (en) 1999-01-25 2001-03-13 Wilson Greatbatch Ltd. Phosphonate additives for nonaqueous electrolyte in rechargeable cells
US6174629B1 (en) * 1999-09-10 2001-01-16 Wilson Greatbatch Ltd. Dicarbonate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable cells
CA2353751A1 (en) * 2000-11-27 2002-05-27 Wilson Greatbatch Ltd. Phosphate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable electrochemical cells
US6511772B2 (en) 2001-01-17 2003-01-28 Wilson Greatbatch Ltd. Electrochemical cell having an electrode with a phosphate additive in the electrode active mixture
US6537698B2 (en) 2001-03-21 2003-03-25 Wilson Greatbatch Ltd. Electrochemical cell having an electrode with a phosphonate additive in the electrode active mixture
US6605385B2 (en) 2001-03-22 2003-08-12 Wilson Greatbatch Ltd. Electrochemical cell having an electrode with a carbonate additive in the electrode active mixture
JP4651279B2 (ja) * 2003-12-18 2011-03-16 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
JPH08162153A (ja) 1996-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3428750B2 (ja) 非水溶媒二次電池
JP3187929B2 (ja) リチウム二次電池
JP4218098B2 (ja) 非水電解質二次電池およびその負極材料
CN103367791B (zh) 一种新型锂离子电池
JPH0963590A (ja) 非水電解質二次電池
US5601950A (en) Non-aqueous electrolyte secondary cell
JP3105204B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP2965450B2 (ja) 非水電解質二次電池用電極
JP3223523B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP3786273B2 (ja) 負極材料およびそれを用いた電池
JP3232636B2 (ja) 非水電解液電池
JPH09115546A (ja) 非水溶媒二次電池
US7270914B2 (en) Lithium secondary cell
JP2001148258A (ja) 非水電解液とリチウム二次電池
JP3211259B2 (ja) 非水電解液二次電池
JPH07335221A (ja) コイン型非水電解液二次電池
JPH1197062A (ja) 有機電解液二次電池
JPH08124597A (ja) 固体電解質二次電池
JP3558751B2 (ja) 非水溶媒二次電池
JP3434557B2 (ja) 非水溶媒二次電池
JPH07142092A (ja) 非水溶媒二次電池
JPH1083837A (ja) リチウム二次電池
JP3410291B2 (ja) コイン形非水溶媒二次電池
JP3979428B2 (ja) リチウム二次電池
JPH0831453A (ja) 非水溶媒二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090516

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090516

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100516

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110516

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110516

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120516

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120516

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130516

Year of fee payment: 10

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130516

Year of fee payment: 10

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140516

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term