JPH0582168A - 非水系電解液電池 - Google Patents
非水系電解液電池Info
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- JPH0582168A JPH0582168A JP3245932A JP24593291A JPH0582168A JP H0582168 A JPH0582168 A JP H0582168A JP 3245932 A JP3245932 A JP 3245932A JP 24593291 A JP24593291 A JP 24593291A JP H0582168 A JPH0582168 A JP H0582168A
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- Japan
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- battery
- lithium
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- electrolyte battery
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- 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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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 非水系電解液電池の保存特性と、サイクル特
性の向上を目的とする。 【構成】 正極と、リチウムを活物質とする負極と、非
水系電解液とを主構成要要素とし、その電解液に少なく
ともケトン基を二つ以上含む環状化合物を添加してい
る。
性の向上を目的とする。 【構成】 正極と、リチウムを活物質とする負極と、非
水系電解液とを主構成要要素とし、その電解液に少なく
ともケトン基を二つ以上含む環状化合物を添加してい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、正極と、リチウムを活
物質とする負極と、非水系電解液とを備えた非水系電解
液電池に係り、特にその電解液の改良に関する。
物質とする負極と、非水系電解液とを備えた非水系電解
液電池に係り、特にその電解液の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】正極と、リチウムを活物質とする負極と
を用いた非水系電解液電池は、その高エネルギー密度や
優れた保存特性などが注目され、現在活発な研究開発が
行われている。この種の非水系電解液電池を実用化する
上で最も重要な課題となっているのが、保存特性、或い
はサイクル特性が良好な非水系電解液の探索である。
を用いた非水系電解液電池は、その高エネルギー密度や
優れた保存特性などが注目され、現在活発な研究開発が
行われている。この種の非水系電解液電池を実用化する
上で最も重要な課題となっているのが、保存特性、或い
はサイクル特性が良好な非水系電解液の探索である。
【０００３】特に、この種の非水系電解液電池では、負
極側ではリチウムを活物質とする負極との反応が起こ
り、また正極側では高電位に保たれるため、負極、正極
それぞれにおいて電解液は分解されやすい状況になる。
従って、電解液の選択においてはこれらの点を考慮した
組成とすることが必要不可欠である。そのため、これま
でにも種々の電解液を用いることが提案されてはいる
が、それらの殆どは溶媒としてプロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、Υ−ブチロラクトンなどの
高沸点溶媒に、１，２−ジメトキシエタンや、１，３−
ジオキソランなどの低粘度溶媒を混合したものであり、
また一方、溶質としては過塩素酸リチウム、テトラフル
オロホウ酸リチウムなどを使用することが示されてい
る。
極側ではリチウムを活物質とする負極との反応が起こ
り、また正極側では高電位に保たれるため、負極、正極
それぞれにおいて電解液は分解されやすい状況になる。
従って、電解液の選択においてはこれらの点を考慮した
組成とすることが必要不可欠である。そのため、これま
でにも種々の電解液を用いることが提案されてはいる
が、それらの殆どは溶媒としてプロピレンカーボネー
ト、エチレンカーボネート、Υ−ブチロラクトンなどの
高沸点溶媒に、１，２−ジメトキシエタンや、１，３−
ジオキソランなどの低粘度溶媒を混合したものであり、
また一方、溶質としては過塩素酸リチウム、テトラフル
オロホウ酸リチウムなどを使用することが示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】然し乍ら、上述したよ
うな電解液を用いても、必ずしも十分な特性がえられる
わけではなく、特に保存特性やサイクル特性に難点があ
った。
うな電解液を用いても、必ずしも十分な特性がえられる
わけではなく、特に保存特性やサイクル特性に難点があ
った。
【０００５】そこで、本発明はこの問題点に鑑みて為さ
れたものであって、この種電池の高活性な正、負極と非
水系電解液との反応性を制御することにより、保存特
性、並びにサイクル特性に優れた非水系電解液電池を提
供するものである。
れたものであって、この種電池の高活性な正、負極と非
水系電解液との反応性を制御することにより、保存特
性、並びにサイクル特性に優れた非水系電解液電池を提
供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極と、リチ
ウムを活物質とする負極と、非水系電解液とを備え、こ
の非水系電解液には少なくともケトン基を二つ以上含む
環状化合物が添加されていることを特徴とするものであ
る。
ウムを活物質とする負極と、非水系電解液とを備え、こ
の非水系電解液には少なくともケトン基を二つ以上含む
環状化合物が添加されていることを特徴とするものであ
る。
【０００７】
【作用】前述した如く、この種非水系電解液電池では、
電解液の分解反応が生じ易く、これが種々の電池特性を
劣化させる主因となっていると考えられる。従って本発
明においては、添加剤に環状化合物に少なくともケトン
基を二つ以上含む化合物を用いているので、保存特性に
優れ、サイクル特性も良好な電池が得られる。
電解液の分解反応が生じ易く、これが種々の電池特性を
劣化させる主因となっていると考えられる。従って本発
明においては、添加剤に環状化合物に少なくともケトン
基を二つ以上含む化合物を用いているので、保存特性に
優れ、サイクル特性も良好な電池が得られる。
【０００８】具体的には、電解液の溶媒に無水マレイン
酸、テトラヒドロフラン−２、４−ジオン、無水コハク
酸など、環状化合物に少なくともケトン基を二つ以上含
む化合物を添加することによって、リチウムイオンに溶
媒和するため、電気化学的に安定で分解反応が起こりに
くくなると考えられる。また溶質としては、トリフルオ
ロメタンスルホン酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リ
チウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオ
ロヒ酸リチウム、ヘキサフルオロアンチモン酸リチウ
ム、過塩素酸リチウムなどが使用可能である。
酸、テトラヒドロフラン−２、４−ジオン、無水コハク
酸など、環状化合物に少なくともケトン基を二つ以上含
む化合物を添加することによって、リチウムイオンに溶
媒和するため、電気化学的に安定で分解反応が起こりに
くくなると考えられる。また溶質としては、トリフルオ
ロメタンスルホン酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リ
チウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオ
ロヒ酸リチウム、ヘキサフルオロアンチモン酸リチウ
ム、過塩素酸リチウムなどが使用可能である。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の非水系電解液電池の実施例と
比較例とを対比して詳述する。
比較例とを対比して詳述する。
【００１０】［実施例１−非水系電解液二次電池］第１
図は本発明の一実施例としての偏平形非水系電解液電池
の断面図を示す。１はリチウム・アルミニウム合金より
成る負極であり、負極缶２の内底面に固着された負極集
電体３に圧着されている。４は正極であって充電可能な
活物質であるマンガン酸化物８５重量％に、導電剤とし
てアセチレンブラック１０重量％及び結着剤としてフッ
素樹脂５重量％の割合で加え、十分混合した後、成型し
たものである。そしてこれを正極缶５の内底面に固着せ
る正極集電体６に圧着した。７はポリプロピレン製多孔
性膜よりなるセパレータであって、本発明の要旨とする
無水マレイン酸を５００ｐｐｍ添加されたプロピレンカ
ーボネイトとジメチルカーボネートとの混合物（５０：
５０体積％）にリチウム塩としてのヘキサフルオロリン
酸リチウム（フッ素系ルイス酸リチウム）を１モル／ｌ
の割合で溶解した電解液が含浸されている。尚、この電
解液には缶材の腐食防止剤としての硝酸リチウムが５０
０ｐｐｍ添加されている。８は絶縁パッキングであり、
この電池寸法は直径２４ｍｍ、高さ３ｍｍである。そし
てこの電池を本発明電池Ａとした。
図は本発明の一実施例としての偏平形非水系電解液電池
の断面図を示す。１はリチウム・アルミニウム合金より
成る負極であり、負極缶２の内底面に固着された負極集
電体３に圧着されている。４は正極であって充電可能な
活物質であるマンガン酸化物８５重量％に、導電剤とし
てアセチレンブラック１０重量％及び結着剤としてフッ
素樹脂５重量％の割合で加え、十分混合した後、成型し
たものである。そしてこれを正極缶５の内底面に固着せ
る正極集電体６に圧着した。７はポリプロピレン製多孔
性膜よりなるセパレータであって、本発明の要旨とする
無水マレイン酸を５００ｐｐｍ添加されたプロピレンカ
ーボネイトとジメチルカーボネートとの混合物（５０：
５０体積％）にリチウム塩としてのヘキサフルオロリン
酸リチウム（フッ素系ルイス酸リチウム）を１モル／ｌ
の割合で溶解した電解液が含浸されている。尚、この電
解液には缶材の腐食防止剤としての硝酸リチウムが５０
０ｐｐｍ添加されている。８は絶縁パッキングであり、
この電池寸法は直径２４ｍｍ、高さ３ｍｍである。そし
てこの電池を本発明電池Ａとした。
【００１１】［比較例１］有機溶媒としてプロピレンカ
−ボネイトとジメチルカーボネートとの混合物（５０：
５０体積％）を用いた以外は前記実施例１と同様の電池
を作製した。そしてこの電池を比較電池Ｗとした。
−ボネイトとジメチルカーボネートとの混合物（５０：
５０体積％）を用いた以外は前記実施例１と同様の電池
を作製した。そしてこの電池を比較電池Ｗとした。
【００１２】これらの電池を用い、保存前後の放電特性
を調べた。この時の条件は、各電池を充電状態で６０℃
で２０日間保存した後、放電電流２ｍＡで放電するもの
である。この結果を第２図に示す。これより、本発明電
池Ａは、比較電池Ｗに比べて保存特性に優ことが理解さ
れる。
を調べた。この時の条件は、各電池を充電状態で６０℃
で２０日間保存した後、放電電流２ｍＡで放電するもの
である。この結果を第２図に示す。これより、本発明電
池Ａは、比較電池Ｗに比べて保存特性に優ことが理解さ
れる。
【００１３】次に、これらの電池Ａ、Ｗの保存後のサイ
クル特性を比較した。この時の充放電条件は、充放電電
流を１．５ｍＡ、充放電時間を３時間とし、放電時間内
に電池電圧が１．５Ｖに達した電池をサイクル寿命とし
た。この結果を、第３図に示す。この図３から電池Ａ
は、比較電池Ｗに比べて保存後のサイクル特性にも優れ
ていることが分かる。
クル特性を比較した。この時の充放電条件は、充放電電
流を１．５ｍＡ、充放電時間を３時間とし、放電時間内
に電池電圧が１．５Ｖに達した電池をサイクル寿命とし
た。この結果を、第３図に示す。この図３から電池Ａ
は、比較電池Ｗに比べて保存後のサイクル特性にも優れ
ていることが分かる。
【００１４】［実施例２−非水系電解液二次電池］正極
４に充放電可能なコバルト酸化物を用い、セパレータ７
に含浸させる有機溶媒として、プロピレンカーボネイト
とジメトキシエタンとの混合物（３０：７０体積％）に
５００ｐｐｍのテタヒドロフラン−２、４−ジオンを添
加したものを用いた以外は前記実施例１と同様の電池を
作製した。そしてこの電池を本発明電池Ｂとした。
４に充放電可能なコバルト酸化物を用い、セパレータ７
に含浸させる有機溶媒として、プロピレンカーボネイト
とジメトキシエタンとの混合物（３０：７０体積％）に
５００ｐｐｍのテタヒドロフラン−２、４−ジオンを添
加したものを用いた以外は前記実施例１と同様の電池を
作製した。そしてこの電池を本発明電池Ｂとした。
【００１５】［比較例２］有機溶媒にプロピレンカ−ボ
ネイトとジメトキシエタンとの混合物（３０：７体積
％）を用いた以外は前記実施例２と同様の電池を作製し
た。そしてこの電池を比較電池Ｘとした。
ネイトとジメトキシエタンとの混合物（３０：７体積
％）を用いた以外は前記実施例２と同様の電池を作製し
た。そしてこの電池を比較電池Ｘとした。
【００１６】これらの電池Ｂ、Ｘを用い、前記実施例１
と同一条件にて電池保存前後の放電特性を調べた。この
結果を第４図に示す。これより、本発明電池Ｂは、比較
電池Ｘに比べて保存特性に優れていることが理解され
る。
と同一条件にて電池保存前後の放電特性を調べた。この
結果を第４図に示す。これより、本発明電池Ｂは、比較
電池Ｘに比べて保存特性に優れていることが理解され
る。
【００１７】次に、各電池Ａ、Ｘの保存に伴う内部抵抗
の変化を調べた。この結果を第５図に示す。これより本
発明電池Ｂは内部抵抗の上昇が比較電池Ｘに比べて小さ
く保存後の放電特性も優れていることが分かる。
の変化を調べた。この結果を第５図に示す。これより本
発明電池Ｂは内部抵抗の上昇が比較電池Ｘに比べて小さ
く保存後の放電特性も優れていることが分かる。
【００１８】［実施例３−非水系電解液二次電池］負極
１にリチウムの吸蔵・放出可能なカ−ボンを用い、セパ
レータ７に含浸された有機溶媒としてプロピレンカ−ボ
ネイトとγーブチロラクトンとの混合物（３０：７０体
積％）に１０００ｐｐｍの無水コハク酸を添加したもの
を用いた以外は前記と同様の電池を作製した。そしてこ
の電池を本発明電池Ｃとした。
１にリチウムの吸蔵・放出可能なカ−ボンを用い、セパ
レータ７に含浸された有機溶媒としてプロピレンカ−ボ
ネイトとγーブチロラクトンとの混合物（３０：７０体
積％）に１０００ｐｐｍの無水コハク酸を添加したもの
を用いた以外は前記と同様の電池を作製した。そしてこ
の電池を本発明電池Ｃとした。
【００１９】［比較例３］有機溶媒にプロピレンカ−ボ
ネイトとγ−ブチロラクトンとの混合物（３０：７０体
積％）を用いた以外は前記実施例３と同様の電池を作製
した。そしてこの電池を比較電池Ｙとした。
ネイトとγ−ブチロラクトンとの混合物（３０：７０体
積％）を用いた以外は前記実施例３と同様の電池を作製
した。そしてこの電池を比較電池Ｙとした。
【００２０】これらの電池Ｃ、Ｙを用い、前記実施例１
と同一条件にて電池保存前後の放電特性を調べた。この
結果を第６図に示す。これより、本発明電池Ｃは、比較
電池Ｙに比べて保存特性に優れていることが理解され
る。
と同一条件にて電池保存前後の放電特性を調べた。この
結果を第６図に示す。これより、本発明電池Ｃは、比較
電池Ｙに比べて保存特性に優れていることが理解され
る。
【００２１】［実施例４−非水系電解液一次電池］負極
１に、リチウム金属を用い、正極４には、３５０〜４３
０℃の温度範囲で熱処理した二酸化マンガンを活物質と
して用い、セパレータ７に含浸させる有機溶媒にプロピ
レンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンとの混合
物（３０：７０体積％）に無水マレイン酸を１００ｐｐ
ｍ添加したものを用いた以外は、実施例１と同様の電池
を作製した。そしてこの電池を本発明電池Ｄとした。
１に、リチウム金属を用い、正極４には、３５０〜４３
０℃の温度範囲で熱処理した二酸化マンガンを活物質と
して用い、セパレータ７に含浸させる有機溶媒にプロピ
レンカーボネイトと１，２−ジメトキシエタンとの混合
物（３０：７０体積％）に無水マレイン酸を１００ｐｐ
ｍ添加したものを用いた以外は、実施例１と同様の電池
を作製した。そしてこの電池を本発明電池Ｄとした。
【００２２】［比較例４］有機溶媒としてプロピレンカ
ーボネイトと１，２−ジメトキシエタンとの混合物（３
０：７０体積％）を用いた以外は、実施例４と同様の電
池を作製した。そしてこの電池を比較電池Ｚとした。
ーボネイトと１，２−ジメトキシエタンとの混合物（３
０：７０体積％）を用いた以外は、実施例４と同様の電
池を作製した。そしてこの電池を比較電池Ｚとした。
【００２３】これらの電池Ｄ、Ｚを用い、前記実施例１
と同一条件にて電池保存前後の放電特性を調べた。その
結果を第７図に示す。これより、本発明電池Ｄは、比較
電池Ｚに比べて保存特性の向上に大きな効果があること
がわかる。
と同一条件にて電池保存前後の放電特性を調べた。その
結果を第７図に示す。これより、本発明電池Ｄは、比較
電池Ｚに比べて保存特性の向上に大きな効果があること
がわかる。
【００２４】（ト）発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は非水系電解液
電池は、その電解液が少なくともケトン基を二つ以上含
む環状化合物を添加しているので、電解液の分解反応が
生じにくく、その結果、この種非水系電解液電池の保存
特性及びサイクル特性を向上させることができる。
電池は、その電解液が少なくともケトン基を二つ以上含
む環状化合物を添加しているので、電解液の分解反応が
生じにくく、その結果、この種非水系電解液電池の保存
特性及びサイクル特性を向上させることができる。
【図１】本発明非水系電解液電池の内部構成を示す断面
図である。
図である。
【図２】本発明電池と比較例電池との保存前後の電池放
電特性図である。
電特性図である。
【図３】本発明電池と比較例電池との保存前後のサイク
ル特性図である。
ル特性図である。
【図４】本発明電池と比較例電池との保存前後の電池放
電特性図である。
電特性図である。
【図５】本発明電池と比較例電池との保存による電池内
部抵抗変化を示す図である。
部抵抗変化を示す図である。
【図６】本発明電池と比較例電池との保存前後の電池放
電特性図である。
電特性図である。
【図７】本発明電池と比較例電池との保存前後の電池放
電特性図である。
電特性図である。
１ 負極 ４ 正極 ７ セパレータ Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 本発明電池 Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ 比較電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 浩志 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)発明者 古川 修弘 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 正極と、リチウムを活物質とする負極
と、非水系電解液とから構成された非水系電解液電池に
おいて、該非水系電解液には少なくともケトン基を二つ
以上含む環状化合物を添加していることを特徴とした非
水系電解液電池。 - 【請求項２】 少なくともケトン基を二つ以上含む環状
化合物が、無水マレイン酸、テトラヒドロフランー２、
４ージオン、無水コハク酸であることを特徴とする請求
項１記載の非水系電解液電池。 - 【請求項３】 前記非水系電解液の溶質が、トリフルオ
ロメタンスルホン酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リ
チウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、ヘキサフルオ
ロヒ酸リチウム、ヘキサフルオロアンチモン酸リチウ
ム、過塩素酸リチウムからなる群より選ばれた少なくと
も１つであることを特徴とする請求項１、または請求項
２記載の非水系電解液電池。 - 【請求項４】 前記正極が、マンガン酸化物、ニッケル
酸化物、或いはコバルト酸化物であることを特徴とする
特許請求項１、請求項２、または請求項３記載の非水系
電解液電池。 - 【請求項５】 前記負極が、リチウム金属、或はリチウ
ムの吸蔵・放出可能な合金、酸化物、カーボンであるこ
とを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、または
請求項４記載の非水系電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3245932A JPH0582168A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 非水系電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3245932A JPH0582168A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 非水系電解液電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0582168A true JPH0582168A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17141004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3245932A Pending JPH0582168A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 非水系電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0582168A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001297793A (ja) * | 2000-04-13 | 2001-10-26 | Mitsubishi Chemicals Corp | 非水系電解液二次電池及びそれに用いる非水系電解液 |
| US6790555B2 (en) | 1999-07-28 | 2004-09-14 | Mitsubishi Chemical Corporation | Electrochemical cell having a controlled electrode surface |
| JP2005276517A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Three M Innovative Properties Co | 非水性混合溶媒及びそれを含む非水性電解液 |
| JP2008518392A (ja) * | 2004-10-27 | 2008-05-29 | チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド | 電池用非水電解液 |
| US7385735B2 (en) | 2001-12-21 | 2008-06-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Sheet transport apparatus, image reading apparatus and image forming apparatus |
| US8048573B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-11-01 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Organic electrolytic solution and lithium battery using the same |
| US8173297B2 (en) | 2006-08-25 | 2012-05-08 | Sony Corporation | Electrolytic solution containing an acyl halide and battery containing same |
| US10361464B2 (en) | 2014-06-16 | 2019-07-23 | Nec Corporation | Electrolytic solution and secondary battery |
| CN110574212A (zh) * | 2017-04-28 | 2019-12-13 | 三星Sdi株式会社 | 用于锂二次电池的电解液和包括该电解液的锂二次电池 |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP3245932A patent/JPH0582168A/ja active Pending
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