JPH06140076A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JPH06140076A JPH06140076A JP4307640A JP30764092A JPH06140076A JP H06140076 A JPH06140076 A JP H06140076A JP 4307640 A JP4307640 A JP 4307640A JP 30764092 A JP30764092 A JP 30764092A JP H06140076 A JPH06140076 A JP H06140076A
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- 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
- H01M10/0569—Liquid materials characterised by the solvents
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- 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
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Abstract
て温度特性や負荷特性を向上させ、また耐酸化還元性も
優れたものとする。 【構成】 リチウムをドープ、脱ドープできる負極と、
正極と、非水溶媒に電解質が溶解されてなる非水電解液
とを備える非水電解液二次電池において、非水電解液の
非水溶媒として、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸
メチルエチルを含む混合溶媒を使用する。
Description
非水電解液二次電池に関する。より詳しくは、この発明
は、特定の非水溶媒を使用することにより、温度特性や
負荷特性が良好で、耐酸化還元性にも優れた非水電解液
二次電池に関する。
ラップトップコンピューター等の新しいポータブル電子
機器が数多く登場し、その小型軽量化が図られている。
そのためポータブル電子機器に使用するポータブル電源
として二次電池が注目されるようになっており、高いエ
ネルギー密度を得られる二次電池の開発が進められてい
る。中でも、リチウム(二次)電池は水溶液系電解液二
次電池である鉛電池やニッケルカドニウム電池と比較し
て大きなエネルギー密度が得られるため、活発に研究が
進められている。
溶媒が使用されるが、この非水溶媒としては、従来より
高誘電率で比較的安定であることから炭酸プロピレン
(PC)等の環状炭素エステルが使用されている。しか
し、この炭酸プロピレンを電解液の単独溶媒として使用
した場合には、導電率が比較的低いため負荷特性や低温
特性が著しく劣り、またリチウムの充放電効率も低くな
る。そのため炭酸プロピレンは電解液の単独溶媒として
使用されることはなく、1,2−ジメトキシエタン(D
ME)等の低粘度溶媒と合わせた混合溶媒として使用さ
れている。
−ジメトキシエタンを電解液に使用すると、1,2−ジ
メトキシエタンの耐酸化性が大きくないために、リチウ
ム電池を充電状態で保存した場合の容量劣化や高温下で
のサイクル劣化が大きくなるという問題があった。
炭酸プロピレンと炭酸ジエチル(DEC)との混合溶媒
を使用することが提案されている。しかし、この混合溶
媒を使用しても導電率を十分に高くすることはできず、
このために高負荷での容量や低温での容量を十分に改善
することができないという問題があった。
ルの代わりに炭酸メチルエチル(MEC)を使用し、サ
イクル特性と低温特性を改善することも提案されている
が、いまだ十分に改善されてはいない。
解決しようとするものであり、従来の混合溶媒に代わる
非水溶媒を見出し、導電率が十分に高く、温度特性や負
荷特性も良好で、しかも耐酸化還元性にも優れた非水電
解液二次電池を提供することを目的とする。
目的を達成するために種々の検討を重ねた結果、非水電
解液に使用する非水溶媒として、炭酸プロピレン、炭酸
エチレン及び炭酸メチルエチルの3種の溶媒を含む混合
溶媒を使用することが有効であることを見出し、この発
明を完成させるに至った。
ドープできる負極と、正極と、非水溶媒に電解質が溶解
されてなる非水電解液とを備える非水電解液二次電池に
おいて、非水電解液の非水溶媒が、炭酸プロピレン、炭
酸エチレン及び炭酸メチルエチルを含む混合溶媒である
ことを特徴とする非水電解液二次電池を提供する。
炭酸プロピレン、炭酸エチレン及び炭酸メチルエチルの
3種を含むことを特徴としているが、ここでこの非水溶
媒を構成する各溶媒の混合割合としては、炭酸プロピレ
ンを10〜75容量%、炭酸エチレンを3〜50容量
%、炭酸メチルエチルを10〜80容量%とすることが
好ましい。また、炭酸プロピレンと炭酸エチレンの合計
と炭酸メチルエチルとの体積配合比は、75:25〜2
5:75とすることが好ましい。
しては特に限定はなく、従来のリチウム電池と同様にす
ることができる。例えば、LiClO4、LiAs
F6、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、L
iN(CF3SO2)2等を使用でき、このうち特にL
iPF6やLiBF4を使用することが好ましい。
限定はなく、例えば、LixMO2(式中、Mは1種以
上の遷移金属を表し、0.05≦x≦1.10である)
を主体とする活物質からなるものを好ましく使用するこ
とができる。この場合、特に遷移金属Mとして、Co、
Ni、Mnの少なくとも1種が使用されていることが好
ましい。これにより、エネルギー密度を高くすることが
可能となる。
脱ドープできるものを使用する。このような負極として
は、例えば、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコーク
ス、ニードルコークス、石油コークス等)、グラファイ
ト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェ
ノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化
したもの)、炭素繊維、活性炭等の炭素材料、あるいは
金属リチウム、リチウム合金(例えば、リチウム−アル
ミニウム合金)、ポリアセチレン、ポリピロール等のポ
リマー等を使用することができる。特に、リチウムをド
ープ、脱ドープできる炭素材料を使用することが、サイ
クル特性が向上するので好ましい。
ることはなく、円筒形、角形、コイン形、ボタン形等の
種々の形状にすることができる。
性と低温特性を改善する非水溶媒として提案されていた
炭酸プロピレンと炭酸メチルエチルからなる混合溶媒
に、更に高誘電率溶媒である炭酸エチレンを配合した3
種の混合溶媒となっているので、電解液が高い導電率と
低い凝固点を同時に達成できるようになる。したがっ
て、電池の負荷特性や低温特性を十分に向上させること
が可能となる。
する。
を作製した。この電池は、負極集電体1aに負極活物質
を塗布した帯状の負極1と、正極集電体2aに正極活物
質を塗布して形成した帯状の正極2とをセパレーター3
を介して巻き回し、この巻回体を上下の両端部に絶縁体
4を載置した状態で電池缶5に収納したものであり、そ
の上部は封口ガスケット6を介して電池蓋7をかしめる
ことにより封口したものである。また、負極リード9を
介して負極1を電池の底部に接続すると共に、正極リー
ド10を介して正極2を電池蓋7と接続し、それぞれ電
極として機能するようにしたものである。
まず、負極を次のように作製した。負極活物質として、
石油ピッチを出発原料とし、これに酸素を含む官能基を
10〜20%導入し(所謂、酸素架橋)、その後不活性
ガス気流中1000℃で焼成することにより、ガラス状
炭素に近い性質の難黒鉛炭素材料を得た。この難黒鉛炭
素材料のX線回折を行ったところ、(002)面の面間
隔は3.76オングストロームで、真比重は1.58g
/cm3であった。この難黒鉛炭素材料を粉砕して平均
粒径10μmの粉末とし、この粉末90重量部と結着剤
としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)10重量部と
を混合して負極合剤とし、これをN−メチル−2−ピロ
リドンに分散させてスラリー状にした。次に、このスラ
リーを負極集電体である厚さ10μmの帯状の銅箔の両
面に均一に塗布し、乾燥後、ロールプレス機で圧縮成型
し、帯状の負極1を得た。
物質として、炭酸リチウムと炭酸コバルトとを0.5モ
ル対1モルの比で混合し、空気中900℃、5時間焼成
してLiCoO2を得た。このようにして得たLiCo
O291重量部と、導電剤としてグラファイト6重量部
と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)3
重量部とを混合して正極合剤とし、これをN−メチル−
2−ピロリドンに分散させてスラリー状にした。次に、
このスラリーを正極集電体である厚さ20μmの帯状の
アルミニウム箔の両面に均一に塗布し、乾燥後、ロール
プレス機で圧縮成型し、帯状の正極2を得た。
さ25μmの微孔性ポリプロピレンフィルムからなるセ
パレーター3を積層して渦巻き型に多数回巻回すること
により巻回体を作製した。
鉄製の缶を用意し、この底部に絶縁板4を挿入し、上記
巻回体を収納した。そして、負極の集電をとるために、
ニッケル製の負極リード9の一端を負極1に圧着し、他
端を電池缶5に溶接した。また、正極の集電をとるため
に、アルミニウム製の正極リード10の一端を正極2に
取り付け、他端を電池内力に応じて電流を遮断する電流
遮断用薄板8を介して電池蓋7に電気的に接続した。
混合溶媒中にLiPF6を1mol/l溶解させた電解
液を注入した。そして、アルファルトを塗布した絶縁封
口ガスケット6を介して電池缶5をかしめ、電池蓋7を
固定し、直径18mm、高さ65mmの円筒型非水電解
液電池を作製した。
び比較例1の円筒型非水電解液電池について、まず、高
負荷特性を評価するために、20℃で、充電電圧を4.
2Vに設定して1Aで2.5時間を行う充電と、700
mAの定電流で終止電圧2.5Vまで行う放電とを9サ
イクル行い、その後同一条件で再度充電し、比較的高負
荷である1Aの定電流放電を行い、その時の放電容量を
測定した。
高負荷特性の評価時と同様の充放電サイクルを行い、そ
の後−20℃で1Aの定電流放電を行い、その時の放電
容量を測定した。
高負荷特性や低温特性の評価時と同様の充放電サイクル
を行い、次いで60℃で15時間放置し、その後20℃
で1Aの定電流放電を行い、その間の自己放電率を求め
た。
の結果から、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸メチ
ルエチルの3種の溶媒を含む電解液を使用したこの発明
の実施例の電池は、通常のサイクルだけでなく高負荷特
性、低温特性及び自己放電特性にも優れていることが明
らかである。
の導電率が十分に高くなり、温度特性や負荷特性も良好
で、しかも耐酸化還元性も優れたものとなる。
る。
に関する。より詳しくは、この発明は、特定の非水溶媒
を使用することにより、温度特性や負荷特性が良好で、
耐酸化還元性にも優れた非水電解液二次電池に関する。
溶媒が使用されるが、この非水溶媒としては、従来より
高誘電率で比較的安定であることから炭酸プロピレン
(PC)等の環状炭酸エステルが使用されている。しか
し、この炭酸プロピレンを電解液の単独溶媒として使用
した場合には、導電率が比較的低いため負荷特性や低温
特性が著しく劣り、またリチウムの充放電効率も低くな
る。そのため炭酸プロピレンは電解液の単独溶媒として
使用されることはなく、1,2−ジメトキシエタン(D
ME)等の低粘度溶媒と合わせた混合溶媒として使用さ
れている。
特性の評価時と同様の充放電サイクルを行い、その後−
20℃で1Aの定電流放電を行い、その時の放電容量を
測定した。
Claims (5)
- 【請求項1】 リチウムをドープ、脱ドープできる負極
と、正極と、非水溶媒に電解質が溶解されてなる非水電
解液とを備える非水電解液二次電池において、非水電解
液の非水溶媒が、炭酸プロピレン、炭酸エチレン及び炭
酸メチルエチルを含む混合溶媒であることを特徴とする
非水電解液二次電池。 - 【請求項2】 非水溶媒に、炭酸プロピレンが10〜7
5容量%、炭酸エチレンが3〜50容量%、炭酸メチル
エチルが10〜80容量%含まれる請求項1記載の非水
電解液二次電池。 - 【請求項3】 炭酸プロピレンと炭酸エチレンとの合計
と、炭酸メチルエチルとの体積配合比が75:25〜2
5:75である請求項2記載の非水電解液二次電池。 - 【請求項4】 正極が、LixMO2(式中、Mは1種
以上の遷移金属を表し、0.05≦x≦1.10であ
る)からなる請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解
液二次電池。 - 【請求項5】 負極が、リチウムをドープ、脱ドープで
きる炭素材料からなる請求項1〜4のいずれかに記載の
非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30764092A JP3506386B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP30764092A JP3506386B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06140076A true JPH06140076A (ja) | 1994-05-20 |
JP3506386B2 JP3506386B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=17971474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30764092A Expired - Lifetime JP3506386B2 (ja) | 1992-10-21 | 1992-10-21 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3506386B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0782207A1 (en) * | 1995-12-25 | 1997-07-02 | SHARP Corporation | Nonaqueous type secondary battery |
JP2000353544A (ja) * | 1999-06-09 | 2000-12-19 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解液二次電池 |
CN108615889A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-02 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池用单复石墨颗粒合浆方法 |
-
1992
- 1992-10-21 JP JP30764092A patent/JP3506386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0782207A1 (en) * | 1995-12-25 | 1997-07-02 | SHARP Corporation | Nonaqueous type secondary battery |
US6040092A (en) * | 1995-12-25 | 2000-03-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nonaqueous secondary battery |
JP2000353544A (ja) * | 1999-06-09 | 2000-12-19 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 非水電解液二次電池 |
JP4565287B2 (ja) * | 1999-06-09 | 2010-10-20 | 株式会社豊田中央研究所 | 非水電解液二次電池 |
CN108615889A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-02 | 合肥国轩高科动力能源有限公司 | 一种锂离子电池用单复石墨颗粒合浆方法 |
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JP3506386B2 (ja) | 2004-03-15 |
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