JP3938194B2 - リチウム二次電池 - Google Patents
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Description
[比較例1]
〔酸化電位の測定〕
プロピレンカーボネートの非水溶媒にLiPF6を1Mの濃度になるように溶解して電解液を調製した後、これにtert−ブチルベンゼンを電解液に対して2重量%となるように加えた。ALS社製電気化学アナライザー(モデル608A)を用いて、室温(20℃)で酸化電位を測定した。参照電極には金属リチウム箔、作用極には白金棒電極(直径1mm)を用いた。毎秒10mVの速度で+3Vから+6Vまで掃引した。0.1mAの電流変化が認められた時の電位の値をもって酸化電位と規定した。ただし、小数点2位は四捨五入した。その結果、tert−ブチルベンゼンの酸化電位は4.9Vであった。
EC/PC/DEC(容量比)=30/5/65の非水溶媒を調製し、これにLiPF6を1Mの濃度になるように溶解して電解液を調製した後、さらにtert−ブチルベンゼンを電解液に対して2重量%となるように加えた。
LiCoO2(正極活物質)を90重量%、アセチレンブラック(導電剤)を5重量%、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)を5重量%の割合で混合し、これに1−メチル−2−ピロリドンを加えてスラリー状にしてアルミ箔上に塗布した。その後、これを乾燥し、加圧成形して正極を調製した。人造黒鉛(負極活物質)を95重量%、ポリフッ化ビニリデン(結着剤)を5重量%の割合で混合し、これに1−メチル−2−ピロリドンを加えてスラリー状にして銅箔上に塗布した。その後、これを乾燥し、加圧成形して負極を調製した。そして、ポリプロピレン微多孔性フィルムのセパレータを用い、上記の電解液を注入して18650サイズの円筒型電池(直径18mm、高さ65mm)を作製した。電池には、圧力開放口および内部電流遮断装置を設けた。
2重量%のtert−ブチルベンゼンの代わりに、tert−ブチルベンゼンとシクロヘキシルベンゼン(酸化電位:4.7V)とを電解液に対してそれぞれ1重量%ずつ使用したほかは比較例1と同様に酸化電位を測定した。結果を表1に示す。また、18650サイズの円筒型電池の材料条件および300サイクル後の放電容量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の電池の最高表面温度を表1に示す。比較例1に比べて電流遮断後の温度が低く、また、電流遮断時間も短く、比較例1に比べてさらに過充電防止効果に優れていることが分る。
tert−ブチルベンゼンを全く添加しなかったほかは比較例1と同様に酸化電位を測定した。結果を表1に示す。また、18650サイズの円筒型電池の材料条件および300サイクル後の放電容量維持率、電流遮断時間、電流遮断後の電池の最高表面温度を表1に示す。
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添加化合物(wt%) 電流遮断 電池の 放電容量
時間 最高温度 維持率
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比較例1 t−ブチルベンゼン(2) 25分 68℃ 85.5%
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実施例1 t−ブチルベンゼン(1) 18分 64℃ 85.3%
シクロヘキシルベンゼン(1)
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比較例2 なし 31分 熱暴走 82.8%
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正極:LiCoO2
負極:人造黒鉛
電解液組成(容量比):1M LiPF6
EC/PC/DEC(30/5/65)
正極活物質として、LiCoO2に代えてLiNi0.8Co0.2O2を使用し、また、EC/PC/VC/DEC(容量比)=30/5/2/63の非水溶媒を調製し、これにLiPF6を1Mの濃度になるように溶解して電解液を調製した後、さらにtert−ブチルベンゼンを電解液に対して3重量%使用したほかは比較例1と同様に、18650サイズの円筒型電池を作製し、電池性能を測定した。18650サイズの円筒型電池の材料条件および電池特性を表2に示す。
正極活物質として、LiCoO2に代えてLiNi0.8Co0.2O2を使用し、また、EC/PC/VC/DEC(容量比)=30/5/2/63の非水溶媒を調製し、これにLiPF6を1Mの濃度になるように溶解して電解液を調製した後、さらにtert−ブチルベンゼンを電解液に対して2重量%とシクロヘキシルベンゼンを電解液に対して1重量%使用したほかは比較例1と同様に、18650サイズの円筒型電池を作製し、電池性能を測定した。18650サイズの円筒型電池の材料条件および電池特性を表2に示す。
正極活物質として、LiCoO2に代えてLiNi0.8Co0.2O2を使用したほかは比較例2と同様に、18650サイズの円筒型電池を作製し、電池性能を測定した。18650サイズの円筒型電池の材料条件および電池特性を表2に示す。
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添加化合物(wt%) 電流遮断 電池の 放電容量
時間 最高温度 維持率
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比較例3 t−ブチルベンゼン(3) 24分 67℃ 84.7%
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実施例2 t−ブチルベンゼン(2) 19分 65℃ 84.3%
シクロヘキシルベンゼン(1)
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比較例4 なし 31分 熱暴走 80.4%
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正極:LiNi0.8Co0.2O2
負極:人造黒鉛
電解液組成(容量比):1M LiPF6
EC/PC/VC/DEC(30/5/2/63)
(但し、比較例4では、EC/PC/DEC(30/5/65)
tert−ブチルベンゼンに代えてtert−ペンチルベンゼン(酸化電位:4.8V)を電解液に対して2重量%使用したほかは比較例1と同様に、18650サイズの円筒型電池を作製し、電池性能を測定した。18650サイズの円筒型電池の材料条件および電池特性を表3に示す。
2重量%のtert−ブチルベンゼンの代わりに、tert−ペンチルベンゼンおよびシクロヘキシルベンゼンを電解液に対してそれぞれ2重量%、1重量%使用したほかは比較例1と同様に、18650サイズの円筒型電池を作製し、電池性能を測定した。18650サイズの円筒型電池の材料条件および電池特性を表3に示す。
2重量%のtert−ブチルベンゼンの代わりに、tert−ブチルベンゼン、tert−ペンチルベンゼンおよびシクロヘキシルベンゼンを電解液に対してそれぞれ2重量%、2重量%、1重量%使用したほかは比較例1と同様に、18650サイズの円筒型電池を作製し、電池性能を測定した。18650サイズの円筒型電池の材料条件および電池特性を表3に示す。
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添加化合物(wt%) 電流遮断 電池の 放電容量
時間 最高温度 維持率
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比較例5 t−ペンチルベンゼン(2) 22分 66℃ 85.3%
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実施例3 t−ペンチルベンゼン(2) 17分 63℃ 84.7%
シクロヘキシルベンゼン(1)
────────────────────────────────────
実施例4 t−ブチルベンゼン(2) 17分 63℃ 84.9%
t−ペンチルベンゼン(2)
シクロヘキシルベンゼン(1)
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正極:LiCoO2
負極:人造黒鉛
電解液組成(容量比):1M LiPF6
EC/PC/DEC(30/5/65)
Claims (7)
- コバルトまたはニッケルとリチウムとを含有する複合金属酸化物からなる正極、リチウム金属、リチウム合金もしくはリチウムを吸蔵、放出可能な材料からなる負極、および非水溶媒に電解質が溶解されている非水電解液からなるリチウム二次電池であって、非水電解液が、該電解液に対して合計含有量が0.1〜10質量%のシクロヘキシルベンゼン及びtert−ペンチルベンゼン誘導体を含有することを特徴とするリチウム二次電池。
- 非水溶媒が、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、およびビニレンカーボネートからなる群より選ばれる環状カーボネートを含有している請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 負極が負極活物質として炭素材料を含有する請求項1もしくは2に記載のリチウム二次電池。
- 炭素材料が格子面(002)の面間隔(d002)が0.335〜0.340nmの黒鉛型結晶構造を有する炭素材料である請求項3に記載のリチウム二次電池。
- 非水溶媒が、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、およびジエチルカーボネートからなる群より選ばれる鎖状カーボネートを含有している請求項1乃至4のうちのいずれかの項に記載のリチウム二次電池。
- tert−ペンチルベンゼン誘導体がtert−ペンチルベンゼンである請求項1乃至5のうちのいずれかの項に記載のリチウム二次電池。
- tert−ペンチルベンゼン誘導体の含有量がシクロヘキシルベンゼンの含有量の0.3〜4倍量の範囲にある請求項1乃至5のうちのいずれかの項に記載のリチウム二次電池。
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