JP6235836B2 - 非水電解質二次電池およびその組電池 - Google Patents
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Description
前記正極が、Li1+xM1 yM2 zMn2―x―y―zO4(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、0≦z≦0.3、M1およびM2は2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選択される少なくとも1種)で表される正極活物質を含み、非水電解質が、下記一般式(1)、(2)、および(3)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種と、下記一般式(4)で表される化合物とを含む、非水電解質二次電池に関する。
本発明の非水電解質二次電池において、上記一般式(2)で表される化合物が、2−イソシアナトエチルアクリレート、2−イソシアナトエチルメタクリレート、2−イソシアナトエチルクロトネート、2−(2−イソシアナトエトキシ)エチルアクリレート、2−(2−イソシアナトエトキシ)メタクリレート、2−(2−イソシアナトエトキシ)エチルクロトネート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
本発明の非水電解質二次電池に用いる負極は、集電箔上に、少なくとも負極活物質が含まれる負極活物質層が形成されている。この負極活物質層の性能向上のために、導電助材やバインダーが含まれてもよい。
本発明の非水電解質二次電池に用いる正極は、集電箔上に、少なくとも正極活物質を含む正極活物質層が形成されている。この正極活物質層の性能向上のために、導電助材やバインダーが含まれてもよい。
本発明の非水電解質二次電池に用いるセパレータは、前述の正極と負極との間に設置され、絶縁性かつ後述の非水電解質を含むことが出来る構造であればよく、例えば、ナイロン、セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリポロピレン、ポリブテン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、及びそれらを2種類以上複合したものの織布、不織布、微多孔膜などが挙げられる。サイクル特性の安定性が優れることから、ナイロン、セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリポロピレン、ポリブテン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート、及びそれらを2種類以上複合したものの不織布であることが好ましい。
本発明の非水電解質二次電池に用いる非水電解質は、特に限定されないが、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液を高分子に含浸させたゲル電解質などを用いることができる。
本発明の非水電解質二次電池の非水電解質には、前記一般式(1)で表される化合物が含まれる。
本発明の非水電解質二次電池の正極および負極は、集電体の両面に同じ電極を形成させた形態であってもよく、集電体の片面に正極、一方の面に負極を形成させた形態、すなわち、バイポーラ電極であってもよい。例えば、バイポーラ電極である場合は、隣り合うバイポーラ電極の正極側と負極側との間にセパレータを配置し、各正極側と負極側とが対向した層内は、液絡を防止するため正極および負極の周辺部に絶縁材料が配置されている。
1≦B/A≦1.2 (5)
但し、上記式(5)中、Aは正極1cm2あたりの電気容量を示し、Bは負極1cm2あたりの電気容量を示す。
1≦D/C≦1.2 (6)
(但し、Cは正極の面積、Dは負極の面積を示す。)
D/Cが1未満である場合は、例えば先述のB/A=1の場合、負極の容量が正極よりも小さくなるため、過充電時に負極の電位がリチウムの析出電位になる恐れがある。一方、D/Cが1.2より大きい場合は、正極と接していない部分の負極が大きいため、電池反応に関与しない負極活物質が副反応を起こす場合がある。正極および負極の面積の制御は特に限定されないが、例えば、スラリー塗工の際、塗工幅を制御することによって行うことができる。
1≦F/E≦1.5 (7)
(但し、Eは負極の面積、Fはセパレータの面積を示す。)
F/Eが1未満である場合は、正極と負極とが接触し、1.5より大きい場合は外装に要する体積が大きくなり、電池の出力密度が低下する場合がある。
製造例1の正極に用いる正極活物質として、スピネル型のマンガン酸リチウム(Li1.1Al0.1Mn1.8O4)を用いた。
製造例2の正極に用いる正極活物質として、スピネル型のマンガン酸リチウム(LiNi1/2Mn3/2O4)を用いた。前述の活物質を用いたこと、および定電流充電の終止電圧を5.0Vにしたこと以外は製造例1と同様に正極を製造した。その結果、正極の容量は、1.0mAh/cm2であった。
製造例3の正極に用いる正極活物質として、コバルト酸リチウム(LiCoO2)を用いた。前述の活物質を用いたこと、および定電流充電の終止電圧を4.25V、定電流放電の終止電圧を3.0Vにしたこと以外は製造例1と同様に正極を製造した。その結果、正極の容量は、1.0mAh/cm2であった。
負極活物質として、スピネル型のチタン酸リチウム(Li4/3Ti5/3O4)を用いた。この負極活物質、導電助材(アセチレンブラック)、およびバインダー(PVdF)を、それぞれ固形分濃度で100重量部、5重量部、および5重量部の混合物のスラリーを作製した。なお、バインダーは固形分濃度5wt%のNMP溶液に調製したものを使用し、後述の塗工をしやすいように、さらにNMPを加えて粘度調整した。このスラリーをアルミニウム箔(20μm)に塗工した後に、120℃のオーブンで乾燥させた後、さらに170℃で真空乾燥することによって負極(50cm2)を作製した。
非水電解質二次電池は次のとおりに作製した。
実施例1〜54、比較例1〜53の非水電解質二次電池を、充放電装置(HJ1005SD8、北斗電工社製)に接続し、エージング工程を経た後にサイクル運転おこないガス発生の有無を評価した。
Claims (7)
- 負極、正極、及び負極と正極との間に介在される非水電解質を備える二次電池であって、
前記負極が、チタン含有酸化物を負極活物質として含み、
前記正極が、Li1+xM1 yM2 zMn2―x―y―zO4(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、0≦z≦0.3、M1およびM2は2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選択される少なくとも1種)で表される正極活物質を含み、
非水電解質が、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液と
下記一般式(1)、(2)、および(3)で表される化合物からなる群から選ばれるいずれか1種と、下記一般式(4)で表される化合物とを含み、
前記一般式(1)、(2)または(3)で表される化合物の含有量が、非水電解質100重量%において、0.01〜10重量%であり、
前記一般式(4)表される化合物の含有量が、非水電解質100重量%において0.0
1〜10重量%である、非水電解質二次電池。
- 一般式(2)で表される化合物が、2−イソシアナトエチルアクリレート、2−イソシ
アナトエチルメタクリレート、2−イソシアナトエチルクロトネート、2−(2−イソシ
アナトエトキシ)エチルアクリレート、2−(2−イソシアナトエトキシ)メタクリレー
ト、2−(2−イソシアナトエトキシ)エチルクロトネート、ビス(2−イソシアナトエ
チル)カーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1記載の非水
電解質二次電池。 - 一般式(3)で表される環状酸無水物が、3−アリルジヒドロフラン−2,5−ジオン
、3−(3−メチルアリル)ジヒドロフラン−2,5−ジオン、3−(3,3−ジメチル
アリル)ジヒドロフラン−2,5−ジオン、3−(2−メチルアリル)ジヒドロフラン−
2,5−ジオン、3−(2,3−ジメチルアリル)ジヒドロフラン−2,5−ジオン、3
−(2,3,3−トリメチルアリル)ジヒドロフラン−2,5−ジオン、3−(2−プロ
ピン−1−イル)ジヒドロフラン−2,5−ジオン、3−(1−メチル−2−プロピン−
1−イル)ジヒドロフラン−2,5−ジオン、及び3−(1,2−ジメチル−2−プロピ
ン−1−イル)ジヒドロフラン−2,5−ジオンからなる群から選ばれる少なくとも1種
である、請求項1記載の非水電解質二次電池。 - 一般式(4)で表される化合物が、ジ(2−プロピニル)オギザレート、ジ(1−メチ
ル−2−プロピニル)オギザレート、ジ(2−ブチニル)オギザレート、ジ(3−ブチニ
ル)オギザレート、ジ(1−メチル−2−ブチニル)オギザレート、ジ(1,1−ジメチ
ル−2−プロピニル)オギザレート、ジ(1,1−ジメチル−2−ブチニル)オギザレー
トからなる群から選ばれる少なくとも一種である、請求項1記載の非水電解質二次電池。 - 前記チタン含有酸化物が、チタン酸リチウム又は二酸化チタンである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。
- Li1+xM1 yM2 zMn2―x―y―zO4(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、0≦z≦0.3、M1およびM2は2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選択される少なくとも1種であり、M1およびM2はそれぞれ異なる元素)に含まれるM1およびM2が、それぞれ独立してAl、Mg、Zn、Ni、Co、Fe、Ti、Cu、ZrおよびCrからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池を複数個接続してなる組電池。
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KR20140082978A (ko) * | 2011-10-17 | 2014-07-03 | 우베 고산 가부시키가이샤 | 비수 전해액 및 그것을 이용한 축전 디바이스 |
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