JP5254825B2 - 非水電解液二次電池 - Google Patents
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Description
LiCoO2からなる正極活物質をアセチレンブラック、グラファイト等の炭素系導電剤(例えば3質量%)と、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)よりなる結着剤(例えば3質量%)等を、N−メチルピロリドンからなる有機溶剤等に溶解したものを混合して、活物質スラリーあるいは活物質ペーストとする。これらの活物質スラリーあるいは活物質ペーストを、スラリーの場合はダイコーター、ドクターブレード等を用いて、ペーストの場合はローラコーティング法等により正極芯体(例えば、厚みが15μmのアルミニウム箔あるいはアルミニウムメッシュ)の両面に均一に塗付して活物質層を塗布した正極板を形成する。この後、活物質層を塗布した正極板を乾燥機中に通過させて、スラリーあるいはペースト作製時に必要であった有機溶剤を除去して乾燥させ、乾燥後にこの正極板をロールプレス機により圧延して、厚みが0.14mmの正極板とする。
天然黒鉛よりなる負極活物質、PVdFよりなる結着剤(例えば3質量%)等と、N−メチルピロリドンからなる有機溶剤等に溶解したものを混合して、スラリーあるいはペーストとする。これらのスラリーあるいはペーストを、スラリーの場合はダイコーター、ドクターブレード等を用いて、ペーストの場合はローラコーティング法等により負極芯体(例えば、厚みが10μmの銅箔)の両面の全面にわたって均一に塗布して、活物質層を塗布した負極板を形成する。この後、活物質層を塗布した負極板を乾燥機中に通過させて、スラリーあるいはペースト作製時に必要であった有機溶剤を除去して乾燥させる。乾燥後、この乾燥負極板をロールプレス機により圧延して、厚みが0.13mmの負極板とする。なお、負極活物質の充填密度は、ロールプレス機の加圧圧力を変えることにより所定の値に調節した。
上述のようにして作製した正極板と負極板を、有機溶媒との反応性が低いポリオレフイン系樹脂からなる微多孔膜(例えば厚みが0.022mm)を間にセパレータとして挟んで、かつ、各極板の幅方向の中心線を一致させて重ね合わせる。この後、巻き取り機により捲回し、最外周をテープ止めして実施例及び比較例の渦巻状電極体とする。次いで、上述のようにして作製した電極体を所定の厚みのアルミニウム合金製角形外装缶にそれぞれ挿入し、電極体より延出した正極集電タブ、負極集電タブを外装缶と共に溶着する。
所定の組成比となるようにECに非環状カーボネートを混合した溶媒中に1M−LiPF6となる割合で溶解させ、必要に応じてVC及びD2POも所定量添加して、電解液を作製した。
次いで、各種電解液を外装缶の開口部より必要量注液した後シールして、実施例及び比較例の全てについて設計容量が750mAhの非水電解液二次電池を作製した。
上述のようにして作製した実施例及び比較例のそれぞれについて、以下に示した充放電条件下で各種充放電試験を行った。なお、充放電試験は全て40℃に維持された恒温槽中で行った。
まず最初に、各電池について、1It=750mA(1C)の定電流で充電し、電池電圧が4.2Vに達した後は4.2Vの定電圧で電流値が20mAになるまで充電し、その後、1Itの定電流で電池電圧が3.0Vに達するまで放電を行い、この時の放電容量を初期容量として求めた。
サイクル特性の測定は、初期容量を測定した各電池について、1Itの定電流で電池電圧が4.2Vに達するまで充電した後に4.2Vの定電圧で電流値が20mAになるまで充電し、その後、1Itの定電流で電池電圧が3.0Vに達するまで放電することを1サイクルとし、300サイクルに達するまで繰返して300サイクル後の放電容量を求めた。そして、各電池について以下の計算式に基づいて300サイクル後の容量維持率(%)を求めた。
容量維持率(%)=(300サイクル後の放電容量/初期容量)×100
前記サイクル特性を測定した各電池について、電池の膨れをマイクロメータで測定した。
非水電解液の溶媒として、EC/EMC=30/70の体積比で混合した溶媒中に1M−LiPF6となる割合で溶解させ、更にVC及びD2POをそれぞれ表1に示した割合で添加した電解液を用いて実施例1〜7及び比較例1〜6の非水電解液二次電池を作製し、ぞれぞれの電池について初期容量、容量維持率及び電池膨れの測定を行った。ただし、負極の充填密度は全て1.5g/mlであり、また、外装缶の厚みは全て0.3mmである。結果をまとめて表1に示す。
実施例8〜14では、電解液の溶媒系を環状カーボネートであるECに非環状カーボネートとしてEMCないしDECをそれぞれ表2に示すとおりに混合したものとし、これに支持塩としてLiPF6を1Mとなるように添加し、更にVC(1.0質量%)及びD2PO(1.0質量%)の両成分を添加して、実施例1〜7ないし比較例1〜6の場合と同様にして初期容量、容量維持率及び電池膨れの測定を行った。ただし、負極の充填密度は全て1.5g/mlであり、また、外装缶の厚みは全て0.3mmである。結果をまとめて表2に示す。
実施例15〜20,比較例7〜12では、非水電解液の溶媒として、EC/EMC/DEC=30/60/10の体積比で混合した溶媒中に1M−LiPF6となる割合で溶解させたものを使用し、外装缶の厚みを0.50mm〜0.15mmまで変化させて、VC(1.0質量%)及びD2PO(1.0質量%)の両成分を添加した(実施例15〜20)及び添加しない場合(比較例7〜12)のそれぞれの電解液に対応する非水電解液二次電池を作製し、実施例1〜7ないし比較例1〜6の場合と同様にして初期容量、容量維持率及び電池膨れの測定を行った。ただし、負極の充填密度は全て1.5g/mlである。結果をまとめて表3に示す。
Claims (2)
- リチウムを可逆的に挿入脱離できる炭素質材料からなる負極と、リチウムを可逆的に挿入脱離できる正極と、これらの正極と負極とを隔離するセパレータと、有機溶媒にリチウム塩からなる溶質が溶解した非水電解液と、角形アルミニウム合金製の外装缶とを備えた非水電解液二次電池において、
前記非水電解液中にビニレンカーボネート及びジ(2−プロピニル)オギザレートを含み、前記ビニレンカーボネートの添加量は前記非水電解液の質量に対して0.1質量%以上3質量%以下であり、前記ジ(2−プロピニル)オギザレートの添加量は前記非水電解液の質量に対して0.1質量%以上2質量%以下であり、
前記非水電解液はエチレンカーボネートと非環状カーボネートとの混合溶媒からなり、
前記エチレンカーボネートの含有割合は前記混合溶媒の20体積%以上40体積%以下であり、
前記外装缶の厚みは0.15mm〜0.50mmであることを特徴とする非水電解液二次電池。 - 前記非環状カーボネートがエチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネートから選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池。
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