JPH06333598A - リチウム2次電池用電解液 - Google Patents

リチウム2次電池用電解液

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JPH06333598A
JPH06333598A JP5148653A JP14865393A JPH06333598A JP H06333598 A JPH06333598 A JP H06333598A JP 5148653 A JP5148653 A JP 5148653A JP 14865393 A JP14865393 A JP 14865393A JP H06333598 A JPH06333598 A JP H06333598A
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JP
Japan
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electrolyte
secondary battery
lithium
charge
lithium secondary
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JP5148653A
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English (en)
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Tamiko Takeuchi
多美子 竹内
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Tokin Corp
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Tokin Corp
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 充放電サイクル特性に優れたリチウム2次電
池用電解液を提供すること。 【構成】 0.01mol/Lから1mol/Lの濃度
のトリアルキルアミン又はトリアリールアミンのうち、
少なくとも一種以上の添加剤を含むリチウム2次電池用
電解液。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム2次電池の電
解液に関するものであり、特に、従来の有機溶媒電解液
に添加剤を加えることによるリチウム2次電池のサイク
ル寿命の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】負極活物質に金属リチウムを用いた2次
電池は、次世代の高エネルギー密度電池として、その開
発が進められている。従来、この種の電池には、有機溶
媒電解液としては、プロピレンカーボネート(PC)、
テトラヒドロフラン(THF)、又は1,2−ジメトキ
シエタン(DME)等が用いられている。又、溶質とし
ては、過塩素酸リチウム(LiClO4)、リチウムヘ
キサフルオロホスフェート(LiPF6)、又はホウフ
ッ化リチウム(LiBF4)等のリチウム塩が用いられ
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、この種の金属リ
チウムを負極活物質とする2次電池は、充放電の繰り返
しに伴う金属リチウムの劣化が早いために、充分なサイ
クル寿命が得られないという問題があった。この原因の
一つとして、従来用いられている電解液で充放電を繰り
返すと、電解液と負極との反応により、負極上に充放電
に関与しない電気的に孤立したリチウムの表面皮膜が生
成するためと言われている。又、サイクル寿命に大きく
関与していると考えられるリチウムの電析形態に対し
て、電解液の組成が及ぼす影響は大きいことが指摘され
ており、リチウムの電析形態が平滑になる電解液組成が
模索されている。
【0004】この問題を解決するために、有機溶媒電解
液中に種々の添加剤を加えることで、リチウム/電解液
の反応を制御しようとする試みや、電析形態を改善しよ
うとする試みがなされている。サイクル寿命の改善が認
められた添加剤としては、2−メチルフラン(2Me
F)、ピロール(Py)、又はチオフェン(Tp)等の
複素環化合物、及びベンゼン等の無極性化合物等が上げ
られているが、いずれもその効果は充分ではない。
【0005】本発明は、前記課題を解決すべくなされた
ものであり、従来の電解液にトリアルキルアミン又はト
リアリ−ルアミン(NR3,R:アルキル基又はアリー
ル基)を添加することを特徴とする。即ち、本発明は、
従来リチウム2次電池に用いられている有機溶媒電解液
に、アルキル基又はアリール基を有するアミンを0.0
1から1mol/L添加することにより、負極の充放電
サイクル特性に優れたリチウム2次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、リチウム塩
を有機溶媒に溶解させたリチウム2次電池用電解液にお
いて、前記電解液の添加剤として、トリアルキルアミン
又はトリアリ−ルアミン化合物のうち、少なくとも一種
以上を電解液中に添加することを特徴とするリチウム2
次電池用電解液であり、又前記リチウム2次電池用電
解液に添加するアミン化合物の添加濃度は、0.01か
ら1mol/Lであることを特徴とするリチウム2次電
池用電解液である。
【0007】
【作用】本発明でアミン(NR3,R:アルキル基又は
アリール基等の官能基)がサイクル特性の向上に作用す
る機構は明かではないが、立体障害が大きく、孤立電子
対を有する電子供与性のアミンは、負極上でリチウム又
は電解液と相互作用することで、電極反応に関与するこ
とが期待でき、従って、リチウムの充放電の可逆性を向
上させていると考えられる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
【0009】(実施例1)負極活物質として金属リチウ
ムを、正極活物質として二酸化マンガンを用いて電池を
構成した。溶媒はプロピレンカーボネート(以下PCと
略す)、溶質は1mol/L LiClO4、添加剤は
1mol/Lトリフェニルアミン[N(C653]で
ある。この電池を用いて電流密度0.1mA/cm2の定
電流で充放電サイクル試験を行った。この際、充電終止
電圧は3.5V、放電終止電圧2.0Vとした。充放電サ
イクル特性の評価は、初期放電容量を100%とした時
の放電容量の容量低下率として行った。
【0010】(実施例2)実施例1と同様に、負極活物
質として金属リチウムを、正極活物質として二酸化マン
ガンを用いて電池を構成した。溶媒はPC、溶質は1m
ol/L LiClO4、添加剤は0.5mol/L N
(C653である。この電池を用いて電流密度0.1m
A/cm2の定電流で充放電サイクル試験を行った。こ
の際、充電終止電圧は3.5V、放電終止電圧2.0Vと
した。充放電サイクル特性の評価は、初期放電容量を1
00%とした時の放電容量の容量低下率として行った。
【0011】(実施例3)実施例1と同様に、負極活物
質として金属リチウムを、正極活物質として二酸化マン
ガンを用いて電池を構成した。溶媒はPC、溶質は1m
ol/L LiClO4、添加剤は0.4mol/L N
(C653である。この電池を用いて電流密度0.1m
A/cm2の定電流で充放電サイクル試験を行った。こ
の際、充電終止電圧は3.5V、放電終止電圧2.0Vと
した。充放電サイクル特性の評価は、初期放電容量を1
00%とした時の放電容量の容量低下率として行った。
【0012】(実施例4)実施例1と同様に、負極活物
質として金属リチウムを、正極活物質として二酸化マン
ガンを用いて電池を構成した。溶媒はPC、溶質は1m
ol/L LiClO4、添加剤は0.1mol/L N
(C653である。この電池を用いて電流密度0.1m
A/cm2の定電流で充放電サイクル試験を行った。こ
の際、充電終止電圧は3.5V、放電終止電圧2.0Vと
した。充放電サイクル特性の評価は、初期放電容量を1
00%とした時の放電容量の容量低下率として行った。
【0013】(実施例5)実施例1と同様に、負極活物
質として金属リチウムを、正極活物質として二酸化マン
ガンを用いて電池を構成した。溶媒はPC、溶質は1m
ol/L LiClO4、添加剤は0.01mol/L
N(C653である。この電池を用いて電流密度0.1
mA/cm2の定電流で充放電サイクル試験を行った。
この際、充電終止電圧は3.5V、放電終止電圧2.0V
とした。充放電サイクル特性の評価は、初期放電容量を
100%とした時の放電容量の容量低下率として行っ
た。
【0014】(実施例6)実施例1と同様に、負極活物
質として金属リチウムを、正極活物質として二酸化マン
ガンを用いて電池を構成した。溶媒はPC、溶質は1m
ol/L LiClO4、添加剤は0.4mol/Lトリ
エチルアミン[N(C253]である。この電池を用
いて電流密度0.1mA/cm2の定電流で充放電サイク
ル試験を行った。この際、充電終止電圧は3.5V、放
電終止電圧2.0Vとした。充放電サイクル特性の評価
は、初期放電容量を100%とした時の放電容量の容量
低下率として行った。
【0015】(実施例7)実施例1と同様に、負極活物
質として金属リチウムを、正極活物質として二酸化マン
ガンを用いて電池を構成した。溶媒はPC及びTHF、
溶質は1mol/L LiClO4、添加剤は0.4mo
l/L N(C653である。この電池を用いて電流
密度0.1mA/cm2の定電流で充放電サイクル試験を
行った。この際、充電終止電圧は3.5V、放電終止電
圧2.0Vとした。充放電サイクル特性の評価は、初期
放電容量を100%とした時の放電容量の容量低下率と
して行った。
【0016】(比較例)比較例として、実施例1〜実施
例7と同様に電池を構成し、溶媒はPC及びテトラヒド
ロフラン(以下THFと略す)、溶質は1mol/L
LiClO4を使用した。添加剤は加えていない。実施
条件、及び評価は、実施例1〜実施例7と同条件とし
た。
【0017】上記の本発明における各実施例について、
電解液の組成と添加剤の種類と濃度を表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】図1は、上記実施例3、6、及び7の電池
の充放電のサイクル回数に対する放電容量の低下率(初
期放電容量を100%とする)の関係を示す特性図であ
る。なお、比較例として、1mol/L LiClO4
/PC電解液を用い添加剤は加えていない電池のサイク
ル特性を同図に示す。図1の特性図から明かなように、
PC/LiClO4電解液にトリエチルアミン[N(C2
53]又はトリフェニルアミン[N(C653]を
添加することにより、リチウム電極の容量低下が抑制さ
れ、充放電サイクル寿命が著しく向上している。
【0020】図2は、上記実施例1から実施例5の電池
において、トリフェニルアミンの添加濃度と充放電サイ
クル400回後の放電容量の低下率との関係を示したも
のである。トリフェニルアミンの添加濃度が0.4mo
l/Lの時、放電容量の低下率が最も低く、トリフェニ
ルアミンの添加効果が高い。
【0021】アミン化合物の濃度が0.01mol/L
以下、及び1mol/L以上で添加効果がないのは、濃
度が0.01mol/L以下では添加した濃度が充分で
はなく、又、1mol/L以上ではリチウムの電極反応
を阻害する効果が大きいためと思われる。
【0022】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来リチウム2次電池に用いられている有機溶媒電解液
に、アルキル基又はアリール基を有するアミン化合物を
0.01から1mol/L添加することにより、充放電
サイクル特性に優れたリチウム2次電池を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電解液を用いたリチウム2次電池
の充放電のサイクル回数に対する放電容量の低下率の関
係を示す特性図。
【図2】アミンの添加濃度と放電容量の低下率の関係を
示す特性図。
【符号の説明】
1 実施例1 2 実施例2 3 実施例3 4 実施例4 5 実施例5 6 実施例6 7 実施例7

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 リチウム塩を有機溶媒に溶解させたリチ
    ウム2次電池用電解液において、前記電解液の添加剤と
    して、トリアルキルアミン又はトリアリ−ルアミン化合
    物のうち、少なくとも一種以上を電解液中に添加するこ
    とを特徴とするリチウム2次電池用電解液。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のリチウム2次電池用電解
    液に添加するアミン化合物の添加濃度は、0.01から
    1mol/Lであることを特徴とするリチウム2次電池
    用電解液。
JP5148653A 1993-05-26 1993-05-26 リチウム2次電池用電解液 Pending JPH06333598A (ja)

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