JP5298815B2 - リチウムイオン二次電池の製造方法、電解液及びリチウムイオン二次電池 - Google Patents
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Description
(アノードの作製)
天然黒鉛(大阪ガスケミカル社製、商品名:OMAC)92質量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)8質量部とを混合し、N−メチルピロリドン(NMP)に溶解してスラリー状のアノード活物質含有層形成用塗布液を得た。この塗布液をドクターブレード法によって銅箔に塗布し、乾燥することによってアノード活物質含有層を形成した。これにより、厚さ15μmの集電体と厚さ60μmの活物質含有層とが積層されたアノードを得た。
LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2を92質量部と、アセチレンブラック3質量部と、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量部とを混合し、NMPに溶解してスラリー状のカソード活物質含有層形成用塗布液を得た。この塗布液をドクターブレード法によってAl箔に塗布し、乾燥することによってカソード活物質含有層を形成した。これにより、厚さ15μmの集電体と厚さ60μmの活物質含有層とが積層されたカソードを得た。
プロピレンカーボネート(PC)20体積部と、エチレンカーボネート(EC)10体積部と、ジエチルカーボネート70体積部とを混合し、混合溶媒を得た。この混合溶媒に、6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.5mol・dm−3の濃度となるように溶解した。この溶液に、更に1,2−エポキシドデカンを0.1質量%の濃度となるように添加し、電解液を得た。
アノードを17.5mm×34.5mmの寸法に、カソードを17mm×34mmの寸法にそれぞれ打ち抜き、そのアノードとカソードとの間にポリエチレン製のセパレータを配置して積層し、電池素体を形成した。得られた電池素体をアルミラミネートフィルムに入れ、電解液を注液し、真空封入した。これにより、リチウムイオン二次電池を得た。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンを0.3質量%(実施例2)、0.5質量%(実施例3)、1質量%(実施例4)、2質量%(実施例5)、3質量%(実施例6)、5質量%(実施例7)、7質量%(実施例8)の濃度となるようにそれぞれ添加した以外は実施例1と同様にして、実施例2〜8のリチウムイオン二次電池を作製した。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンに代えて、1,2−エポキシペンタデカンを2質量%の濃度となるように添加した以外は実施例1と同様にして、実施例9のリチウムイオン二次電池を作製した。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンに代えて、1,2−エポキシオクタデカンを2質量%の濃度となるように添加した以外は実施例1と同様にして、実施例10のリチウムイオン二次電池を作製した。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンを添加しなかった以外は実施例1と同様にして、比較例1のリチウムイオン二次電池を作製した。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンに代えて、1,2−エポキシペンタンを2質量%の濃度となるように添加した以外は実施例1と同様にして、比較例2のリチウムイオン二次電池を作製した。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンに代えて、1,2−エポキシデカンを2質量%の濃度となるように添加した以外は実施例1と同様にして、比較例3のリチウムイオン二次電池を作製した。
実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池を、25℃において、10mAの定電流で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧3Vで充放電試験を行った。このときの1サイクル目の充放電効率を測定した。その結果を表1に示す。なお、充放電効率は、下記式;
充放電効率(%)={(放電容量)/(充電容量)}×100
により求めたものである。
実施例5、9及び比較例1で得られたリチウムイオン二次電池について、1C(25℃で定電流放電を行ったときに1時間で放電終了となる電流値)から5C(25℃で定電流放電を行ったときに0.2時間で放電終了となる電流値)までの放電容量を測定した。その結果を図13に示す。なお、図中の「A」は実施例5、「B」は実施例9、「C」は比較例1の測定結果をそれぞれ示す。
実施例及び比較例で得られたリチウムイオン二次電池について、4.2VのCCCV充電により1Cのレートで充電を行った。その後、定電流放電を2.5Vまで1Cのレートで行った。これを1サイクルとして500サイクル行い、1サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量の割合(%)をサイクル特性として求めた。その結果を表1に示す。
(アノードの作製)
酸化ケイ素(アルドリッチ社製)をボールミルで粉砕処理することにより酸化ケイ素粉末を得た。この酸化ケイ素粉末83質量部と、ポリイミド樹脂15質量部と、アセチレンブラック2質量部とを混合し、N−メチルピロリドン(NMP)に溶解してスラリー状のアノード活物質含有層形成用塗布液を得た。この塗布液をドクターブレード法によって銅箔に塗布し、乾燥することによってアノード活物質含有層を形成した。これにより、厚さ15μmの集電体と厚さ18μmの活物質含有層とが積層されたアノードを得た。
実施例1と同様にしてカソードを得た。
エチレンカーボネート(EC)30体積部と、ジエチルカーボネート70体積部とを混合し、混合溶媒を得た。この混合溶媒に、6フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を1.5mol・dm−3の濃度となるように溶解した。この溶液に、更に1,2−エポキシドデカンを2質量%の濃度となるように添加し、電解液を得た。
アノードを17.5mm×34.5mmの寸法に、カソードを17mm×34mmの寸法にそれぞれ打ち抜き、そのアノードとカソードとの間にポリエチレン製のセパレータを配置して積層し、電池素体を形成した。得られた電池素体をアルミラミネートフィルムに入れ、電解液を注液し、真空封入した。これにより、リチウムイオン二次電池を得た。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンを1質量%の濃度となるように添加した以外は実施例11と同様にして、実施例12のリチウムイオン二次電池を作製した。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンに代えて、1,2−エポキシペンタデカンを2質量%の濃度となるように添加した以外は実施例11と同様にして、実施例13のリチウムイオン二次電池を作製した。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンに代えて、1,2−エポキシオクタデカンを2質量%の濃度となるように添加した以外は実施例11と同様にして、実施例14のリチウムイオン二次電池を作製した。
電解液の調製時に、1,2−エポキシドデカンを添加しなかった以外は実施例11と同様にして、比較例4のリチウムイオン二次電池を作製した。
上述した<初回充放電効率の測定>と同様の方法で、実施例11〜14及び比較例4で得られたリチウムイオン二次電池の初期充放電効率を測定した。その結果を表2に示す。
上述した<レート特性の測定>と同様の方法で、実施例11〜14及び比較例4で得られたリチウムイオン二次電池の高レート特性を測定した。その結果を表2に示す。
上述した<サイクル特性の測定>と同様の方法で、実施例11〜14及び比較例4で得られたリチウムイオン二次電池のサイクル特性を測定した。その結果を表2に示す。
Claims (8)
- 前記化合物の添加量が、該化合物添加後の電解液全量を基準として0.3〜3.0質量%である、請求項1記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記アノードが、黒鉛、Si含有化合物及びSn含有化合物のうちの少なくとも1種を活物質として含む、請求項1又は2記載のリチウムイオン二次電池の製造方法。
- 前記化合物の含有量が、電解液全量を基準として0.3〜3.0質量%である、請求項4記載の電解液。
- アノードと、カソードと、電解液と、を備え、
前記電解液が、請求項4又は5記載の電解液である、リチウムイオン二次電池。 - 前記アノードが、黒鉛、Si含有化合物及びSn含有化合物のうちの少なくとも1種を活物質として含む、請求項6記載のリチウムイオン二次電池。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のリチウムイオン二次電池の製造方法により製造された、リチウムイオン二次電池。
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