JP4264567B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態に係る二次電池の断面構成を表すものである。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12, 13がそれぞれ配置されている。
図3は、第2の実施の形態の二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものである。
図1に示したような円筒型の二次電池を作製した。
25℃の環境中において、電流値1000mA、上限電圧4.2Vの定電流定電圧充電を行ったのち、電流値1000mAの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行うという充放電を100サイクル行い、1サイクル目の放電容量を100とした場合の100サイクル目の容量維持率(%)を求めた。
25℃の環境中において、電流値1000mA、上限電圧4.2Vの定電流定電圧充電を行ったのち、電流値1000mAの定電流放電を終止電圧2.5Vまで行い、保存前の放電容量を求めた。次いで、25℃の環境中において、電流値1000mA、上限電圧4.2Vの定電流定電圧充電を行い、60℃の恒温槽に30日間保存した。そののち、再び、保存前と同一の条件で充放電を行い、保存後の放電容量を求め、保存前の放電容量を100とした場合の保存後の容量維持率(%)を求めた。
電解液に添加する酸無水物の種類を変えたことを除き、他は参考例1−7と同様にして二次電池を作製した。具体的には、参考例2−1では無水マレイン酸を用い、参考例2−2では無水フタル酸を用い、参考例2−3では無水イタコン酸を用いると共に、電解液における含有量は0.5質量%とした。
溶媒の組成を変えたことを除き、他は参考例1−7と同様にして二次電池を作製した。具体的には、参考例3−1では炭酸エチレンに代えて4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンを40質量%混合し、参考例3−2では炭酸エチレン20質量%と4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン20質量%とを混合して用いた。
負極活物質として、銅−スズ合金粉末に代えて、他のスズ含有合金粉末を用いたことを除き、他は参考例1−7と同様にして二次電池を作製した。具体的には、参考例4−1ではコバルト−スズ(10Co−90Sn)合金粉末、参考例4−2ではコバルト−チタン−スズ(9Co−1Ti−90Sn)合金粉末、参考例4−3ではコバルト−ゲルマニウム−スズ(9Co−1Ge−90Sn)合金粉末、参考例4−4ではコバルト−ビスマス−スズ(9Co−1Bi−90Sn)合金粉末、参考例4−5ではコバルト−アンチモン−スズ(9Co−1Sb−90Sn)合金粉末、参考例4−6ではコバルト−亜鉛−スズ(9Co−1Zn−90Sn)合金粉末、参考例4−7ではコバルト−鉄−スズ(9Co−1Fe−90Sn)合金粉末、参考例4−8ではコバルト−銅−スズ(9Co−1Cu−90Sn)合金粉末、参考例4−9ではコバルト−ニッケル−スズ(9Co−1Ni−90Sn)合金粉末、参考例4−10ではコバルト−クロム−スズ(9Co−1Cr−90Sn)合金粉末、参考例4−11ではコバルト−銀−スズ(9Co−1Ag−90Sn)合金粉末、参考例4−12ではコバルト−マンガン−スズ(9Co−1Mn−90Sn)合金粉末を用いた。化学記号の前に示した数字は質量比である。なお、これらのスズ含有合金粉末は、参考例1−7と同様に、溶融法により作製した。
負極活物質として、銅−スズ合金粉末に代えて、参考例5−1,5−6,5−11、実施例5−2〜5−5,5−8〜5−10ではCoSnC含有材料粉末、参考例5−7ではCoSn合金粉末を用いたことを除き、他は参考例1−1〜1−12と同様にして二次電池を作製した。なお、電解液には無水コハク酸0.5質量%と、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン10質量%と、炭酸エチレン30質量%と、炭酸ジメチル44.5質量%と、LiPF6 15質量%とを混合したものを用いた。
CoSnC含有材料の組成を変化させたことを除き、他は参考例5−1,5−6〜5−7,5−11、実施例5−2〜5−5,5−8〜5−10と同様にして二次電池を作製した。その際、実施例6−1では、原料としてコバルト粉末と、スズ粉末と、炭素粉末と、ケイ素粉末とを用意し、コバルト粉末とスズ粉末とを合金化してコバルト・スズ合金粉末を作製したのち、この合金粉末に炭素粉末およびケイ素粉末を加えて混合したことを除き、他は参考例5−1,5−6〜5−7,5−11、実施例5−2〜5−5,5−8〜5−10と同様にしてCoSnC含有材料を作製した。実施例6−2では、原料としてコバルト粉末と、スズ粉末と、炭素粉末と、チタン粉末とを用意し、コバルト粉末とスズ粉末とチタン粉末とを合金化してコバルト・スズ・チタン合金粉末を作製したのち、この合金粉末に炭素粉末を加えて混合したことを除き、他は参考例5−1,5−6〜5−7,5−11、実施例5−2〜5−5,5−8〜5−10と同様にしてCoSnC含有材料を作製した。
図6に示したコイン型の二次電池を作製した。この二次電池は、正極51と、負極52とを電解液を含浸させたセパレータ53を介して積層し、外装缶54と外装カップ55との間に挟み、ガスケット56を介してかしめたものである。まず、正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2 )94質量部と、導電剤としてグラファイト3質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合したのち、溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを添加し正極合剤スラリーを得た。次いで、得られた正極合剤スラリーを、厚み20μmのアルミニウム箔よりなる正極集電体51Aに均一に塗布し乾燥させて厚み70μmの正極活物質層51Bを形成した。そののち、正極活物質層51Bが形成された正極集電体51Aを直径15mmの円形に打ち抜き、正極51を作製した。
負極活物質として、銅−スズ合金粉末に代えて、ケイ素含有合金粉末を用いたことを除き、他は参考例1−7と同様にして二次電池を作製した。具体的には、参考例8−1では銅−ケイ素(20Co−80Si)合金粉末、参考例8−2ではコバルト−ケイ素(20Co−80Si)合金粉末、参考例8−3ではコバルト−インジウム−ケイ素(18Co−2In−80Si)合金粉末、参考例8−4ではコバルト−インジウム−チタン−ケイ素(16Co−2In−2Ti−80Si)合金粉末を用いた。化学記号の前に示した数字は質量比である。これらのケイ素含有合金粉末は、参考例1−7と同様に、溶融法により作製した。
Claims (7)
- 正極および負極と共に電解液を備えた二次電池であって、
前記負極は、CoSnC含有材料を負極活物質として含み、
前記CoSnC含有材料は、構成元素としてスズ(Sb)と、コバルト(Co)と、炭素(C)とを含み、炭素の含有量が9.9質量%以上29.7質量%以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合が30質量%以上70質量%以下であり、
前記電解液は、酸無水物およびその誘導体からなる群のうちの少なくとも1種の添加物を含む二次電池。 - 前記添加物は、環に−C(=O)−O−C(=O)−基を含む環式化合物である請求項1記載の二次電池。
- 前記電解液における添加物の含有量は、0.001質量%以上10質量%以下の範囲内である請求項1記載の二次電池。
- 前記電解液は、ハロゲン原子を有する環状の炭酸エステル誘導体を含む請求項1記載の二次電池。
- 前記電解液は、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよび4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オンのうちの少なくとも一方を含む請求項1記載の二次電池。
- 前記CoSnC含有材料は、構成元素として更に、ケイ素(Si),ニッケル(Ni),銅(Cu),鉄(Fe),マンガン(Mn),亜鉛(Zn),インジウム(In),銀(Ag),チタン(Ti),ゲルマニウム(Ge),ビスマス(Bi),アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含む請求項1記載の二次電池。
- 前記CoSnC含有材料は、X線光電子分析法により284.5eVよりも低い領域に前記炭素の1sピークが得られる請求項1記載の二次電池。
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