JP5323837B2 - 非水電解液リチウム二次電池 - Google Patents
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Description
前記非水電解液は、リチウム塩;及び
(a)下記化学式1で表されるカーボネイト化合物、下記化学式2で表されるカーボネイト化合物、及びこれらの混合物からなる群より選択された環状カーボネイト化合物と(b)下記化学式3で表されるプロピオネート系エステル化合物との混合体積比(a:b)が10:90ないし70:30である非線状カーボネイト系混合有機溶媒を含み、
前記正極の電流密度が3.5ないし5.5mAh/cm2であって、気孔度が18ないし35%である。
R3ないしR6はそれぞれ相互独立的で水素原子、フルオリン(fluorine)及び炭素数が1ないし4のアルキル基からなる群より選択されたいずれか1つである。)
R7及びR8は相互独立的であり、水素原子または炭素数が1ないし4のアルキル基である。)
R1及びR2は相互独立的で直鎖状または分枝状のC1〜6のアルキル基であり、前記R1及びR2はそれぞれ少なくとも1つのハロゲンに置換されるかまたは非置換され得る。R1は望ましくはCH3CH2基である。)
R3ないしR6はそれぞれ相互独立的で水素原子、フルオリン及び炭素数が1ないし4のアルキル基からなる群より選択されたいずれか1つである。)
R7及びR8は相互独立的で水素原子または炭素数が1ないし4のアルキル基である。)
R1及びR2は相互独立的で直鎖状または分枝状のC1〜6アルキル基であり、前記R1及びR2はそれぞれ少なくとも1つのハロゲンに置換されるかまたは非置換され得る。R1は望ましくはCH3CH2基である。)
エチレンカーボネイトとエチルメチルカーボネイトとが1:2の体積比を持つ混合有機溶媒にLiPF6を1M添加して非水電解液を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにジメチルカーボネイトを使用したことを除き、比較例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにジエチルカーボネイトを使用したことを除き、比較例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチレンカーボネイトの代わりにフルオロエチレンカーボネイトを使用したことを除き、比較例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチレンカーボネイトの代わりにフルオロエチレンカーボネイトを使用したことを除き、比較例2と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチレンカーボネイトの代わりにフルオロエチレンカーボネイトを使用したことを除き、比較例3と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が4.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が4.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例2と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が4.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例3と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が4.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例4と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が4.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例5と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が4.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例6と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が5.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が5.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例2と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が5.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例3と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が5.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例4と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が5.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例5と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が5.5mAh/cm2の正極を製造したことを除き、比較例6と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例2と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例3と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例4と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例5と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例6と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例7と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例8と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例9と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例10と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例11と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例12と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例13と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例14と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例15と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例16と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例17と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が26%である正極を製造したことを除き、比較例18と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例2と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例3と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例4と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例5と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例6と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例7と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例8と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例9と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例10と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例11と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例12と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例13と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例14と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例15と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例16と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例17と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして気孔度が34%である正極を製造したことを除き、比較例18と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例1と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例4と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例7と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例10と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例13と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例16と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例19と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例22と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例25と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例28と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例31と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例34と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例37と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例40と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例43と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例46と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例49と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチルメチルカーボネイトの代わりにエチルプロピオネートを使用して製造したことを除き、比較例52と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチレンカーボネイト:エチルプロピオネート=1:2(体積比)の組成をエチレンカーボネイト:エチルプロピオネート=1:9(体積比)の組成に変更したものを使用して製造したことを除き、実施例5と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチレンカーボネイト:エチルプロピオネート=1:2(体積比)の組成をエチレンカーボネイト:エチルプロピオネート=4:6(体積比)の組成に変更したものを使用して製造したことを除き、実施例5と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
エチレンカーボネイト:エチルプロピオネート=1:2(体積比)の組成をエチレンカーボネイト:エチルプロピオネート=6:4(体積比)の組成に変更したものを使用して製造したことを除き、実施例5と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が3mAh/cm2、気孔度が15%である正極を使用して製造したことを除き、実施例2と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が6mAh/cm2、気孔度が15%である正極を使用して製造したことを除き、実施例2と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が3mAh/cm2、気孔度が40%である正極を使用して製造したことを除き、実施例2と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
LiCoO2を正極活物質にして電流密度が6mAh/cm2、気孔度が40%である正極を使用して製造したことを除き、実施例2と同様の方法でリチウム二次電池を製造した。
実施例及び比較例で製造されたパウチ型電池に電解液を注入した後、常温で2日間エイジング(aging)してから0.2Cレートで50分間充電した。次いで、脱ガス/再封止して室温で0.2Cで4.2Vまで定電流/定電圧条件で充電し、0.2Cで3.0Vまで定電流条件で放電することを初期充放電とする。このとき、放電容量対比充電容量の比率を初期効率と言う。初期充放電の後、同じ電圧領域で1.0Cレートで充放電を400回施し、初期放電容量対比400回容量の保持率を下記表1に示した。
上記のような方法によって実施例及び比較例で製造されたパウチ型電池を初期充放電した後、同じ電圧領域で1.0Cレートで充放電を4回施し、1.0Cレートで充電してから0.2Cレートで放電した。このとき、1.0Cレートの4回目放電容量と0.2Cレートの放電容量との比を下記表1に示した。
Claims (10)
- リチウム二次電池であって、
リチウムイオンを吸蔵及び放出できる炭素材からなる負極と、
リチウム含有酸化物からなる正極と、
負極と正極の間に介在されたセパレーターと、及び
非水電解液とを備えてなり、
前記非水電解液が、
リチウム塩と、
(a)下記[化学式1]で表される環状カーボネイト化合物と、
(b)下記[化学式3]で表されるプロピオネート系エステル化合物との混合体積比(a:b)が10:90乃至70:30とされてなる非線状カーボネイト系混合有機溶媒と、及び、
負極とプロピオネート系エステル化合物との間の反応抑制剤とを含んでなり、
前記反応抑制剤が、環状酸無水物、環状S=O基を持つ化合物及びアクリレート系化合物からなる群より選択されてなるものであり、
前記正極が、3.5乃至5.5mA/cm2の電流密度と、18乃至35%の気孔度を有してなる、リチウム二次電池。
R3乃至R6は、それぞれ相互独立的であり、水素原子、フルオリン(fluorine)及び炭素数が1乃至4のアルキル基からなる群より選択されたいずれか1つである。)
R1はCH3CH2基であり、
R2は直鎖状または分枝状のC1〜6のアルキル基であり、
R1及びR2はそれぞれ少なくとも1つのハロゲンにより置換されるか又は非置換され得る。) - 前記化学式1で表されるカーボネイト化合物が、エチレンカーボネイト、プロピレンカーボネイト、フルオロエチレンカーボネイト及びブチレンカーボネイトからなる群より選択されたいずれか1つ又はこれらのうちの2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記化学式3で表されるプロピオネート系エステル化合物が、メチルプロピオネート系エステル、エチルプロピオネート系エステル、プロピルプロピオネート系エステル及びブチルプロピオネート系エステルからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のリチウム二次電池。
- 前記化学式4で表されるエチルプロピオネート系化合物が、エチルプロピオネート、エチル3‐フルオロプロパノエート、エチル3,3‐ジフルオロプロパノエート、エチル3,3,3‐トリフルオロプロパノエート、2‐フルオロエチルプロピオネート、2,2‐ジフルオロエチルプロピオネート、2,2,2‐トリフルオロエチルプロピオネート、2,2,2‐トリフルオロエチル3‐フルオロプロパノエート、2,2,2‐トリフルオロエチル3,3‐ジフルオロプロパノエート及び2,2,2‐トリフルオロエチル3,3,3‐トリフルオロプロパノエートからなる群より選択されたいずれか1つ又はこれらのうちの2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項4に記載のリチウム二次電池。
- 前記リチウム塩が、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、CF3SO3Li及びLiC(CF3SO2)3からなる群より選択されるいずれか1つ又はこれらのうちの2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項1〜5の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記負極が、リチウムイオンを吸蔵または放出できる炭素材で製造されたことを特徴とする、請求項1〜6の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極がリチウム含有酸化物で製造されたことを特徴とする、請求項1〜7の何れか一項に記載のリチウム二次電池。
- リチウム塩と、
(a)下記化学式1で表される環状カーボネイト化合物と、
(b)下記化学式4で表されるエチルプロピオネート系エステル化合物との混合体積比(a:b)が10:90乃至70:30である非線状カーボネイト系混合有機溶媒と、及び、
環状酸無水物、環状S=O基を持つ化合物及びアクリレート系化合物からなる群より選択されてなる反応抑制剤とからなる、非水電解液。
R3乃至R6は、それぞれ相互独立的であり、水素原子、フルオリン及び炭素数が1乃至4のアルキル基からなる群より選択されたいずれか1つである。)
少なくとも1つ以上の水素原子がフルオリンに置換されるか又は非置換され得る。) - 前記化学式4で表されるエチルプロピオネート系化合物が、エチルプロピオネート、エチル3‐フルオロプロパノエート、エチル3,3‐ジフルオロプロパノエート、エチル3,3,3‐トリフルオロプロパノエート、2‐フルオロエチルプロピオネート、2,2‐ジフルオロエチルプロピオネート、2,2,2‐トリフルオロエチルプロピオネート、2,2,2‐トリフルオロエチル3‐フルオロプロパノエート、2,2,2‐トリフルオロエチル3,3‐ジフルオロプロパノエート及び2,2,2‐トリフルオロエチル3,3,3‐トリフルオロプロパノエートからなる群より選択されたいずれか1つ又はこれらのうちの2種以上の混合物であることを特徴とする、請求項9に記載の非水電解液。
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