JPH05144469A - リチウム電池用電解液 - Google Patents
リチウム電池用電解液Info
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- JPH05144469A JPH05144469A JP3234702A JP23470291A JPH05144469A JP H05144469 A JPH05144469 A JP H05144469A JP 3234702 A JP3234702 A JP 3234702A JP 23470291 A JP23470291 A JP 23470291A JP H05144469 A JPH05144469 A JP H05144469A
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- Japan
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- solvent
- electrolytic solution
- battery
- lithium
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
- H01M10/0568—Liquid materials characterised by the solutes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Electrochemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 炭素数２以上のパーフルオロアルカンスルホ
ン酸リチウムのプロピレンカーボネート、１，２−ジメ
トキシエタン及び脂肪族アミドの混合溶媒溶液を含むリ
チウム電池用電解液。 【効果】 溶質としてパーフルオロアルカンスルホン酸
リチウムを用いて、従来の溶媒を用いては得られない高
い電導度が得られる。また、低温においてもリチウム塩
の溶解性が高いために、リチウム塩の析出が起こらな
い。したがって、安全性と放電特性に優れた電池を構成
できる。
ン酸リチウムのプロピレンカーボネート、１，２−ジメ
トキシエタン及び脂肪族アミドの混合溶媒溶液を含むリ
チウム電池用電解液。 【効果】 溶質としてパーフルオロアルカンスルホン酸
リチウムを用いて、従来の溶媒を用いては得られない高
い電導度が得られる。また、低温においてもリチウム塩
の溶解性が高いために、リチウム塩の析出が起こらな
い。したがって、安全性と放電特性に優れた電池を構成
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム電池用電解液
に関し、特に溶質としてパーフルオロアルカンスルホン
酸リチウムを用いるリチウム電池の電解液の改良に関す
るものである。
に関し、特に溶質としてパーフルオロアルカンスルホン
酸リチウムを用いるリチウム電池の電解液の改良に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】リチウム金属、リチウムインターカレー
ト化合物又はリチウム合金を負極に用いたリチウム電池
は、高エネルギーを有し、かつ自己放電が少ないという
利点がある。そして、電解質としてＬｉＣｌＯ4 がよく
用いられている［たとえば、T.Iwamaru, O. Kajii, Pra
ctical Litium Batteries, p 53(1988)]。
ト化合物又はリチウム合金を負極に用いたリチウム電池
は、高エネルギーを有し、かつ自己放電が少ないという
利点がある。そして、電解質としてＬｉＣｌＯ4 がよく
用いられている［たとえば、T.Iwamaru, O. Kajii, Pra
ctical Litium Batteries, p 53(1988)]。
【０００３】また、最近では、カメラ用電源として筒型
のリチウム−二酸化マンガン電池が普及しつつあり、近
年、この種の電池の適用分野の広がりに伴って、電池特
性の改善が要望されており、その中で特に低温放電特性
の向上及び過放電時の安全性が望まれている。
のリチウム−二酸化マンガン電池が普及しつつあり、近
年、この種の電池の適用分野の広がりに伴って、電池特
性の改善が要望されており、その中で特に低温放電特性
の向上及び過放電時の安全性が望まれている。
【０００４】しかしながら、たとえば、筒型リチウム−
二酸化マンガン電池で、電解質としてＬｉＣｌＯ4 を使
用した電解液を用いた場合、定電流放電を行うと、電池
が異常に発熱し、発火や破損に至ることがある。
二酸化マンガン電池で、電解質としてＬｉＣｌＯ4 を使
用した電解液を用いた場合、定電流放電を行うと、電池
が異常に発熱し、発火や破損に至ることがある。
【０００５】これを改善するため、電解質にＬｉＣＦ3
ＳＯ3を使用すると、通常の条件下では、異常発熱はほ
とんど生じなくなる。しかし、放電電流が大きくなる
と、やはり電池の異常発熱が生じるようになり、過放電
時の安全性向上に対しては十分とはいえない。
ＳＯ3を使用すると、通常の条件下では、異常発熱はほ
とんど生じなくなる。しかし、放電電流が大きくなる
と、やはり電池の異常発熱が生じるようになり、過放電
時の安全性向上に対しては十分とはいえない。
【０００６】そのため、電解質としてパーフルオロアル
カンスルホン酸リチウム類（ＬｉＣn Ｆ2n+1ＳＯ3 ；ｎ
≧２）の使用が提案されているが、従来知られているプ
ロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンの混
合溶媒をこの溶質に用いた電解液は、電導度が低いた
め、電池を構成した場合、高率放電における放電電圧が
低くなるという問題があった。
カンスルホン酸リチウム類（ＬｉＣn Ｆ2n+1ＳＯ3 ；ｎ
≧２）の使用が提案されているが、従来知られているプ
ロピレンカーボネートと１，２−ジメトキシエタンの混
合溶媒をこの溶質に用いた電解液は、電導度が低いた
め、電池を構成した場合、高率放電における放電電圧が
低くなるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点を解決しようとしてなされたものであり、その
目的は前記パーフルオロアルカンスルホン酸リチウム類
を用いて、電導度特性に優れたリチウム電池用電解液を
提供することにある。
な問題点を解決しようとしてなされたものであり、その
目的は前記パーフルオロアルカンスルホン酸リチウム類
を用いて、電導度特性に優れたリチウム電池用電解液を
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のリチ
ウム電池用電解液は、炭素数２以上のパーフルオロアル
カンスルホン酸リチウムを、プロピレンカーボネート、
１，２−ジメトキシエタン及び脂肪族アミドを含む混合
溶媒に溶解した溶液を用いるものである。
ウム電池用電解液は、炭素数２以上のパーフルオロアル
カンスルホン酸リチウムを、プロピレンカーボネート、
１，２−ジメトキシエタン及び脂肪族アミドを含む混合
溶媒に溶解した溶液を用いるものである。
【０００９】本発明において、溶質として用いる上記の
パーフルオロアルカンスルホン酸リチウムは、パーフル
オロアルカン部分が直鎖状、分岐状又は環状のいずれで
もよく、直鎖状又は分岐状のものは一般式ＬｉＣn Ｆ
2n+1ＳＯ3 、環状のものは一般式ＬｉＣn Ｆ2n-1ＳＯ3
（式中、ｎは２以上の整数である）で表わされる。ｎの
数、つまり炭素数が大きくなると、電解液のイオン電導
度が低下し、ｎの数が大きくなりすぎると、溶媒の選択
によっても、イオン伝導度を向上させることに限界が生
じる。したがって、ｎが１０以下のものを用いることが
好ましい。
パーフルオロアルカンスルホン酸リチウムは、パーフル
オロアルカン部分が直鎖状、分岐状又は環状のいずれで
もよく、直鎖状又は分岐状のものは一般式ＬｉＣn Ｆ
2n+1ＳＯ3 、環状のものは一般式ＬｉＣn Ｆ2n-1ＳＯ3
（式中、ｎは２以上の整数である）で表わされる。ｎの
数、つまり炭素数が大きくなると、電解液のイオン電導
度が低下し、ｎの数が大きくなりすぎると、溶媒の選択
によっても、イオン伝導度を向上させることに限界が生
じる。したがって、ｎが１０以下のものを用いることが
好ましい。
【００１０】本発明で用いる脂肪族アミドは、一般式Ｒ
1 Ｒ2ＮＣＯＲ3 （Ｒ1 、Ｒ2 及びＲ3 はそれぞれ独立
して水素又はアルキル基を示し、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 のう
ち少なくとも１個はアルキル基である）で表わされ、Ｒ
3 が水素であるホルムアミド類、あるいはＲ3 がメチ
ル、エチル、プロピルなどのアルキル基であるアルキル
アミド類であり、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 の炭素数の合計が好
ましくは１〜１２、より好ましくは１〜６である。具体
的には、メチルホルムアミド、エチルホルムアミド、プ
ロピルホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジエチル
ホルムアミド、ジプロピルホルムアミドなどのホルムア
ミド類；メチルアセトアミド、エチルアセトアミド、ジ
エチルアセトアミド、メチルプロピオンアミド、エチル
プロピオンアミド、ジメチルプロピオンアミドなどのア
ルキルアミド類を挙げることができる。
1 Ｒ2ＮＣＯＲ3 （Ｒ1 、Ｒ2 及びＲ3 はそれぞれ独立
して水素又はアルキル基を示し、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 のう
ち少なくとも１個はアルキル基である）で表わされ、Ｒ
3 が水素であるホルムアミド類、あるいはＲ3 がメチ
ル、エチル、プロピルなどのアルキル基であるアルキル
アミド類であり、Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 の炭素数の合計が好
ましくは１〜１２、より好ましくは１〜６である。具体
的には、メチルホルムアミド、エチルホルムアミド、プ
ロピルホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジエチル
ホルムアミド、ジプロピルホルムアミドなどのホルムア
ミド類；メチルアセトアミド、エチルアセトアミド、ジ
エチルアセトアミド、メチルプロピオンアミド、エチル
プロピオンアミド、ジメチルプロピオンアミドなどのア
ルキルアミド類を挙げることができる。
【００１１】本発明におけるプロピレンカーボネート、
１，２−ジメトキシエタン及び脂肪族アミドの混合比
は、それぞれの溶媒が、体積比で混合溶媒中の５〜９０
％であることが好ましく、１５〜５０％がより好まし
い。この範囲を逸脱すると電導度が低下するからであ
る。
１，２−ジメトキシエタン及び脂肪族アミドの混合比
は、それぞれの溶媒が、体積比で混合溶媒中の５〜９０
％であることが好ましく、１５〜５０％がより好まし
い。この範囲を逸脱すると電導度が低下するからであ
る。
【００１２】上記の３成分の溶媒に、他の溶媒を併用し
ても差支えない。併用可能な溶媒としては、ジメトキシ
メタン、ジメトキシプロパン、ジエトキシエタン、１，
３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラ
ン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ンなどのエーテル系溶媒；エチレンカーボネート、ブチ
レンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラ
クトンなどのエステル系溶媒；スルホランなどが例示さ
れる。これらの配合量は、溶媒全体の２５容量％以下で
あることが好ましい。
ても差支えない。併用可能な溶媒としては、ジメトキシ
メタン、ジメトキシプロパン、ジエトキシエタン、１，
３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラ
ン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラ
ンなどのエーテル系溶媒；エチレンカーボネート、ブチ
レンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラ
クトンなどのエステル系溶媒；スルホランなどが例示さ
れる。これらの配合量は、溶媒全体の２５容量％以下で
あることが好ましい。
【００１３】また、混合溶媒中の溶質の濃度は、０．１
〜２．５モル／リットルが好ましく、０．２〜０．７モ
ル／リットルが特に好ましい。濃度が２．５モル／リッ
トルを超えても、また０．１モル／リットル未満でも電
導度が低下する。
〜２．５モル／リットルが好ましく、０．２〜０．７モ
ル／リットルが特に好ましい。濃度が２．５モル／リッ
トルを超えても、また０．１モル／リットル未満でも電
導度が低下する。
【００１４】
【発明の効果】溶媒としてプロピレンカーボネート、
１，２−ジメトキシエタン及び脂肪族アミドを含む混合
溶媒を用いることにより、溶質としてパーフルオロアル
カンスルホン酸リチウムを用いつつ、従来のプロピレン
カーボネートと１，２−ジメトキシエタンの混合溶媒を
用いては得られない高い電導度が得られる。また、低温
においてもリチウム塩の溶解性が高いために、リチウム
塩の析出が起こらない。
１，２−ジメトキシエタン及び脂肪族アミドを含む混合
溶媒を用いることにより、溶質としてパーフルオロアル
カンスルホン酸リチウムを用いつつ、従来のプロピレン
カーボネートと１，２−ジメトキシエタンの混合溶媒を
用いては得られない高い電導度が得られる。また、低温
においてもリチウム塩の溶解性が高いために、リチウム
塩の析出が起こらない。
【００１５】本発明の電解液は、安全性と高い電導度を
有するので、リチウム電池用の電解液として用いたとき
に、安全性と放電特性に優れた電池を構成でき、きわめ
て有用である。
有するので、リチウム電池用の電解液として用いたとき
に、安全性と放電特性に優れた電池を構成でき、きわめ
て有用である。
【００１６】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によってよ
り具体的に説明する。本発明はこの実施例によって限定
されるものではない。なお、これらの実施例及び比較例
において、溶媒の混合比は体積比である。
り具体的に説明する。本発明はこの実施例によって限定
されるものではない。なお、これらの実施例及び比較例
において、溶媒の混合比は体積比である。
【００１７】実施例１ 溶媒としてプロピレンカーボネート、１，２−ジメトキ
シエタン及びジメチルホルムアミドを１：１：１の混合
比で混合した溶媒を用い、この混合溶媒に溶質としてノ
ナフルオロブタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣ4 Ｆ9 Ｓ
Ｏ3 ）を０．３モル／リットル溶解したものを電解液と
した。この電解液をＡとする。この電解液Ａの電導度を
測定したところ、２０℃において６．２ｍＳ／ｃｍ、−
２０℃において３．１ｍＳ／ｃｍと、高い電導度を示し
た。
シエタン及びジメチルホルムアミドを１：１：１の混合
比で混合した溶媒を用い、この混合溶媒に溶質としてノ
ナフルオロブタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣ4 Ｆ9 Ｓ
Ｏ3 ）を０．３モル／リットル溶解したものを電解液と
した。この電解液をＡとする。この電解液Ａの電導度を
測定したところ、２０℃において６．２ｍＳ／ｃｍ、−
２０℃において３．１ｍＳ／ｃｍと、高い電導度を示し
た。
【００１８】実施例２ ジメチルホルムアミドの代わりにメチルホルムアミドを
用いた以外は実施例１と同様にして、電解液Ｂを得た。
電解液Ｂの電導度は、２０℃において４．４ｍＳ／ｃ
ｍ、−２０℃において２．８ｍＳ／ｃｍであった。
用いた以外は実施例１と同様にして、電解液Ｂを得た。
電解液Ｂの電導度は、２０℃において４．４ｍＳ／ｃ
ｍ、−２０℃において２．８ｍＳ／ｃｍであった。
【００１９】実施例３ ジメチルホルムアミドの代わりにジメチルアセトアミド
を用いた以外は実施例１と同様にして、電解液Ｃを得
た。電解液Ｃの電導度は、２０℃において６．１ｍＳ／
ｃｍ、−２０℃において２．９ｍＳ／ｃｍであった。
を用いた以外は実施例１と同様にして、電解液Ｃを得
た。電解液Ｃの電導度は、２０℃において６．１ｍＳ／
ｃｍ、−２０℃において２．９ｍＳ／ｃｍであった。
【００２０】比較例 溶媒としてプロピレンカーボネート及び１，２−ジメト
キシエタンを１：２の混合比で混合した溶媒を用い、こ
の混合溶媒に溶質としてノナフルオロブタンスルホン酸
リチウム（ＬｉＣ4 Ｆ9 ＳＯ3 ）を０．３モル／リット
ル溶解したものを電解液Ｄとした。この電解液Ｄの電導
度は、２０℃において４．０ｍＳ／ｃｍ、−２０℃にお
いて２．５ｍＳ／ｃｍであった。
キシエタンを１：２の混合比で混合した溶媒を用い、こ
の混合溶媒に溶質としてノナフルオロブタンスルホン酸
リチウム（ＬｉＣ4 Ｆ9 ＳＯ3 ）を０．３モル／リット
ル溶解したものを電解液Ｄとした。この電解液Ｄの電導
度は、２０℃において４．０ｍＳ／ｃｍ、−２０℃にお
いて２．５ｍＳ／ｃｍであった。
【００２１】本発明による電解液Ａ〜Ｃは、比較電解液
Ｄに比べていずれも電導度特性が優れている。このこと
から、本発明による電解液Ａ〜Ｃをリチウム電池に用い
ることにより、放電特性に優れた電池を構成することが
できる。
Ｄに比べていずれも電導度特性が優れている。このこと
から、本発明による電解液Ａ〜Ｃをリチウム電池に用い
ることにより、放電特性に優れた電池を構成することが
できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川上 章 大阪府茨木市丑寅１丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内 (72)発明者 喜多 房次 大阪府茨木市丑寅１丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 炭素数２以上のパーフルオロアルカンス
ルホン酸リチウムのプロピレンカーボネート、１，２−
ジメトキシエタン及び脂肪族アミドの混合溶液を含むリ
チウム電池用電解液。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234702A JPH05144469A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | リチウム電池用電解液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234702A JPH05144469A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | リチウム電池用電解液 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144469A true JPH05144469A (ja) | 1993-06-11 |
Family
ID=16975062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3234702A Withdrawn JPH05144469A (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | リチウム電池用電解液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05144469A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9240701B2 (en) | 2011-06-08 | 2016-01-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Lithium-ion secondary battery |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP3234702A patent/JPH05144469A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9240701B2 (en) | 2011-06-08 | 2016-01-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Lithium-ion secondary battery |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |