JP7262060B2 - リチウム二次電池 - Google Patents
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Description
オキサレート塩は、オキサレート錯体をアニオンとし、リチウムイオンをカチオンとする。
ジカルボン酸ジエステル化合物は、エステル化された2つのカルボキシ基を有する限り、特に限定されない。電解液の粘度を考慮すると、ジカルボン酸ジエステル化合物の分子量は、100~230であることが好ましい。
負極は、充電時にリチウム金属が析出する電極である。析出するリチウム金属は電解液中のリチウムイオンに由来し、放電により、再び電解液に溶解する。電解液に含まれるリチウムイオンは、電解液に添加したリチウム塩に由来するものであってもよく、充電により正極活物質から供給されるものであってもよく、これらの双方であってもよい。
正極は、例えば、正極集電体と、正極集電体の表面に形成された正極合剤層とを具備する。正極合剤層は、正極活物質、結着剤および導電剤などを含む正極合剤を分散媒に分散させた正極スラリーを、正極集電体の表面に塗布し、乾燥させることにより形成できる。乾燥後の塗膜を、必要により圧延してもよい。正極合剤層は、正極集電体の一方の表面に形成してもよく、両方の表面に形成してもよい。
電解液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解したリチウム塩と、ジカルボン酸ジエステル化合物と、を含む。リチウム塩は、上記のオキサレート塩を含む。
正極と負極との間には、セパレータを介在させる。セパレータは、イオン透過度が高く、適度な機械的強度および絶縁性を備えている。セパレータとしては、微多孔薄膜、織布、不織布などを用いることができる。セパレータの材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンが好ましい。
以下、本実施形態にかかるリチウム二次電池の構成を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る角形のリチウム二次電池の一部を切欠いた概略斜視図である。
(1)正極の作製
リチウムニッケル複合酸化物(LiNi0.8Co0.18Al0.02O2)と、アセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデンとを、95:2.5:2.5の質量比で混合し、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)を添加した後、混合機(プライミクス社製、T.K.ハイビスミックス)を用いて攪拌し、正極スラリーを調製した。次に、アルミニウム箔の表面に正極スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して、アルミニウム箔の両面に、密度3.6g/cm3の正極合剤層が形成された正極を作製した。
電解銅箔(厚み10μm)を所定の電極サイズに切断して、負極とした。
FECとEMCとDMCとを、FEC:EMC:DMC=20:5:75の容積比で混合した。得られた混合溶媒に、LiFOBを5.8質量%、マロン酸ジメチルを1質量%、LiPF6を12.2質量%となるようにそれぞれ溶解させて、電解液を調製した。
上記で得られた正極に、Al製のタブを取り付けた。上記で得られた負極に、Ni製のタブを取り付けた。不活性ガス雰囲気中で、正極と負極とをポリエチレン薄膜(セパレータ)を介して渦巻状に捲回し、捲回型の電極体を作製した。得られた電極体を、Al層を備えるラミネートシートで形成される袋状の外装体に収容し、上記電解液を注入した後、外装体を封止してリチウム二次電池T1を作製した。
電解液の調製(3)において、マロン酸ジメチルを5質量%添加したこと以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池T2を作製した。
電解液の調製(3)において、マロン酸ジメチルに替えて、マロン酸ジエチルを5質量%添加したこと以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池T3を作製した。
電解液の調製(3)において、マロン酸ジメチルを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池R1を作製した。
電解液の調製(3)において、マロン酸ジメチルを10質量%添加したこと以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池R2を作製した。
電解液の調製(3)において、マロン酸ジメチルを20質量%添加したこと以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池R3を作製した。
電解液の調製(3)において、オキサレート塩を添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にしてリチウム二次電池R4を作製した。
得られた電池T1~T3、R1~R4について、充放電試験を行い、充放電特性を評価した。
5:封口板
6:電池ケース
9:電極群、
11:正極リード
13:正極端子
14:負極リード
Claims (9)
- 正極と、セパレータと、前記セパレータを介して前記正極と対向する負極と、電解液と、を有し、
前記負極には、充電によりリチウム金属が析出してリチウム金属層が形成され、
前記電解液は、
オキサレート錯体をアニオンとし、リチウムイオンをカチオンとするオキサレート塩と、
ジカルボン酸ジエステル化合物と、を含み、
前記ジカルボン酸ジエステル化合物は、前記電解液に0.5質量%以上、10質量%未満含まれる、リチウム二次電池。 - 前記オキサレート塩は、前記電解液に0.1質量%以上、20質量%以下含まれる、請求項1に記載のリチウム二次電池。
- 前記オキサレート塩は、リチウムジフルオロオキサレートボレートを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記負極は、負極集電体を備え、
前記負極集電体は、リチウム金属と反応しない金属材料を備える、請求項1~4のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。 - 前記金属材料は、銅または銅合金である、請求項5に記載のリチウム二次電池。
- 完全放電状態において、前記負極が実質的に放電可能なリチウム金属を有さない、請求項1~6のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
- 前記負極は、前記負極集電体と、前記負極集電体に貼り付けられたリチウム金属箔、あるいは、前記負極集電体に電析または蒸着されたリチウム金属を有する、請求項5に記載のリチウム二次電池。
- 前記正極および前記負極が前記セパレータを介して巻回されている電極群と、前記電解液とが、外装体に収容されている、請求項1~8のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
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