JPH07220752A - Lithium battery - Google Patents

Lithium battery

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JPH07220752A
JPH07220752A JP6007995A JP799594A JPH07220752A JP H07220752 A JPH07220752 A JP H07220752A JP 6007995 A JP6007995 A JP 6007995A JP 799594 A JP799594 A JP 799594A JP H07220752 A JPH07220752 A JP H07220752A
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JP
Japan
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lithium
electrolyte
positive electrode
salt
conductive polymer
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Application number
JP6007995A
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Japanese (ja)
Inventor
Yuichi Aihara
雄一 相原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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Publication date
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Publication of JPH07220752A publication Critical patent/JPH07220752A/en
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

PURPOSE:To provide a lithium battery improving particularly a low temperature characteristic in a high discharge characteristic by forming lithium salt, constituting an electrolyte, of a plurality of lithium salts, and forming one of the lithium salts of mixed salt which is naphthalenesulfonate. CONSTITUTION:In a positive electrode active material, cobalt acid lithium as the first component, polypyrrole of doping 2,6-naphthalenesulfonate as the second component ad a compound positive pole 2, comprising an organic compound of mixing diacrylic ester of ethylene oxide with monoacrylic ester of polyethylene glycol, as a binding agent are formed on a stainless steel-made positive electrode collector plate 1. On the other hand, a negative electrode 4 formed of lithium metal is press attached to a stainless steel-made negative electrode collector plate 5. The organic compound, trigluoromethanesulfonic acid lithium, ethylene carbonate, gamma-butyrolactone, etc., are mixed and used in an electrolyte 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、リチウム電池の改良に
関するものである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in lithium batteries.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、エレクトロニクス分野の発展に伴
い電子機器が小型化されており、電池においても機器同
様に小型化が望まれている。特にリチウムを負極活物質
として用いた電池は高エネルギー密度が期待できること
から、小型・薄型化に際しては非常に適した電池であ
る。従来のリチウム電池に用いられる正極としては、遷
移金属酸化物をはじめ、導電性高分子化合物、カーボ
ン、グラファイト、または、ポリアクリロニトリルなど
を高温で焼成して得られるパイロポリマー系が挙げられ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, electronic devices have been miniaturized with the development of the electronics field, and batteries as well as the devices have been desired to be miniaturized. In particular, a battery using lithium as the negative electrode active material can be expected to have a high energy density, and is therefore a very suitable battery for making it small and thin. Examples of the positive electrode used in the conventional lithium battery include a pyropolymer system obtained by firing a transition metal oxide, a conductive polymer compound, carbon, graphite, polyacrylonitrile, or the like at a high temperature.

【0003】また近年、導電性高分子化合物の分野にお
ける開拓が進んだことから、導電性高分子化合物を用い
たリチウム二次電池もMcdiarmid らのポリアセチレンを
用いた電池をきっかけに盛んに研究開発が行われるよう
になり、現在では、ポリアニリンを正極に用いたリチウ
ム二次電池が工業化されている。しかしながら、導電性
高分子化合物を用いたリチウム電池の特徴として、エネ
ルギー密度がポリマーのドープ・脱ドープ量に依存する
ことから、ポリピロール等、ピロール3〜5ユニットに
対してドーパントが1つ入るようなタイプのポリマー
は、体積に対するエネルギー密度が低くなってしまう。
また、ポリアニリンのように理論上モノマー1ユニット
に対して1ドーパント入るタイプのポリマーであって
も、体積喚算でのエネルギー密度は高くなく、得られる
電池の使用用途としてはメモリーバックアップなどに限
定されることから、小型・薄型大容量の電池としては不
向きであるという問題がある。
Further, in recent years, since the development in the field of conductive polymer compounds has progressed, lithium secondary batteries using conductive polymer compounds have also been actively researched and developed by the batteries using polyacetylene of Mcdiarmid et al. As a result, lithium secondary batteries using polyaniline as a positive electrode have been industrialized. However, as a feature of the lithium battery using the conductive polymer compound, since the energy density depends on the doping / dedoping amount of the polymer, one dopant may be contained in 3 to 5 units of pyrrole such as polypyrrole. This type of polymer has a low energy density with respect to volume.
In addition, even in the case of a polymer such as polyaniline which theoretically contains one dopant per unit of monomer, the energy density in volume calculation is not high, and the intended use of the obtained battery is limited to memory backup, etc. Therefore, there is a problem that it is not suitable as a small-sized, thin, large-capacity battery.

【0004】また、導電性高分子化合物の電池およびエ
レクトロニクス関連のデバイスとして用いる場合におけ
る問題点として、導電性高分子化合物が不溶・不融であ
ることが挙げられる。この問題点の解決策としては、モ
ノマーに長鎖アルキル鎖を導入することや、スルホン酸
基やメトキシ基を分子内に取り入れることで極性溶媒を
はじめ、汎用有機溶媒や、水などに可溶なものまで合成
されるようになった。また、可溶である前駆体を合成
し、キャスト後加熱して必要とする不溶・不融な導電性
高分子化合物を形成する方法なども実用化に向け研究さ
れている。しかしながら、工業化に際しては、コスト的
な面においても妥当な合成方法については未だ見いださ
れたいない。ポリピロールや、ポリアニリンなどは原料
が安価であることからも置換基などの化学修飾を施さず
に用いられれば尚一層好ましい。
Further, as a problem when the conductive polymer compound is used as a battery and a device related to electronics, it is mentioned that the conductive polymer compound is insoluble or infusible. The solution to this problem is to introduce a long-chain alkyl chain into the monomer, or to incorporate a sulfonic acid group or a methoxy group into the molecule, thereby making it soluble in polar solvents, general-purpose organic solvents, and water. Things have come to be synthesized. Further, a method of synthesizing a soluble precursor and heating it after casting to form a necessary insoluble / infusible conductive polymer compound has been studied for practical use. However, in industrialization, no suitable synthetic method has been found in terms of cost. Since polypyrrole, polyaniline and the like are inexpensive raw materials, it is even more preferable to use them without chemical modification such as a substituent.

【0005】また、導電性高分子化合物を電極として使
用した場合に生じる問題としてイオン拡散の問題があ
る。これまで学会などで幅広く論議されている通り、特
に正極系内へのアニオン拡散がポリマーのモロフォロジ
ーで大きく異なり、また、リチウム塩の分子サイズによ
っても異なる。特に、リチウムカチオンに対してアニオ
ンの拡散速度が遅いことから最近では、正極である導電
性高分子化合物に巨大分子構造であるアニオンを複合化
して膜系内でのドープ・脱ドープを膜系内存在の巨大分
子構造であるアニオンで行い、該アニオンのイオン補償
を拡散速度の速いリチウムカチオンで行う方法が検討さ
れている。また、本特許請求項に記したナフタレンスル
ホン酸塩に関しても同様な効果が期待されることから研
究が盛んに行われている。しかしながら、巨大分子構造
であるアニオンを複合化する方法では、アニオン補償に
入ったカチオンが抜けなくなるなどの問題が生じるた
め、現状での工業化は難しい。また、ナフタレンスルホ
ン酸塩に関しても、塩の溶解度などの問題から特に低温
特性においては塩の析出が生じるために期待できるその
性能は発現することはできない。
Further, there is a problem of ion diffusion as a problem that occurs when a conductive polymer compound is used as an electrode. As widely discussed at academic conferences, the anion diffusion into the positive electrode system differs greatly depending on the polymer morphology, and also depends on the molecular size of the lithium salt. In particular, since the diffusion rate of anions is slow with respect to lithium cations, recently, complexing anions having a macromolecular structure has been combined with positive electrode conductive polymer compounds to allow doping / dedoping in the film system to be intrinsic. A method has been studied in which an anion having an existing macromolecular structure is used and ion compensation of the anion is performed using a lithium cation having a high diffusion rate. Further, the same effect can be expected with respect to the naphthalene sulfonate described in the claims of the present patent application, and therefore research is actively conducted. However, in the method of complexing anions having a macromolecular structure, there is a problem that the cations that have entered anion compensation cannot be removed, so that it is difficult to industrialize them under the present circumstances. Further, regarding the naphthalene sulfonate, the performance that can be expected cannot be exhibited due to the precipitation of the salt, particularly at low temperature characteristics, due to problems such as solubility of the salt.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑みなされたものであり、高放電特性かつ
特に低温特性の良好なリチウム電池を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a lithium battery having high discharge characteristics and particularly good low temperature characteristics.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成すべく、正極と電解質と負極としてリチウム金属ある
いは、リチウム合金またはリチウムをドープできる化合
物を用いるリチウム電池において、前記電解質を構成す
る電解質塩であるリチウム塩がナフタレンスルホン酸塩
とナフタレンスルホン酸塩とは異なるリチウム塩からな
る混合塩を使用することを特徴とする電池であって、該
導電性高分子化合物あるいは、金属酸化物と導電性高分
子化合物を主成分とする正極合材であることを特徴とす
る。また、該導電性高分子化合物がp型導電性高分子で
あり、かつ合成された該導電性高分子化合物がドープ状
態である場合において、そのドーパントが電解質塩のア
ニオン種と同種あるいは異種であってもよい。また金属
酸化物と導電性高分子化合物を主成分とする正極合材該
導電性高分子化合物の配合比が金属酸化物に対して5〜
50重量%が好ましく、電解質を構成する電解質塩であ
るナフタレンスルホン酸塩が1,5−もしくは2,6−
ナフタレンスルホン酸リチウムであることを特徴としナ
フタレンスルホン酸塩とは異なるリチウム塩がトリフル
オロメタンスルホン酸リチウム塩であることを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a lithium battery using a positive electrode, an electrolyte and a lithium metal or a lithium alloy or a compound capable of being doped with lithium as the negative electrode, and an electrolyte constituting the electrolyte. A battery characterized in that a lithium salt, which is a salt, uses a mixed salt of a lithium salt different from naphthalene sulfonate and naphthalene sulfonate, wherein the conductive polymer compound or the metal oxide and a conductive salt are used. It is characterized in that it is a positive electrode composite material containing a hydrophilic polymer compound as a main component. When the conductive polymer compound is a p-type conductive polymer and the synthesized conductive polymer compound is in a doped state, the dopant is the same as or different from the anion species of the electrolyte salt. May be. In addition, the positive electrode mixture containing a metal oxide and a conductive polymer compound as a main component has a compounding ratio of the conductive polymer compound of 5 to the metal oxide.
50% by weight is preferable, and naphthalene sulfonate which is an electrolyte salt constituting the electrolyte is 1,5- or 2,6-
The lithium salt is naphthalene sulfonate, and the lithium salt different from the naphthalene sulfonate is trifluoromethane sulfonate lithium salt.

【0007】[0007]

【作用】従来のナフタレンスルホン酸塩の溶解度などの
問題から同塩のみを電解質塩に使用した電池では低温領
域でその性能を発現することはできなかったが、低温特
性の良好な塩、例えばトリフルオロメタンスルホン酸リ
チウム塩を混合することによって、常温および高温領域
ではナフタレンスルホン酸塩の効果として高特性が発現
し、かつ、低温領域においても、高特性を発現すること
が可能となる。また、正極を金属酸化物と導電性高分子
化合物との混合正極とすることで、低温領域での導電性
高分子化合物のアニオン拡散の律速に伴う放電への影響
を減少することが可能となる。
[Function] A battery using only the same salt as an electrolyte salt could not exhibit its performance in a low temperature region due to a problem such as the solubility of a conventional naphthalene sulfonate, but a salt having a good low temperature characteristic, for example, trifluoride. By mixing with lithium methanesulfonate, high characteristics can be exhibited as an effect of the naphthalene sulfonate at room temperature and high temperature, and high characteristics can be exhibited even at low temperature. Further, by using a mixed positive electrode of a metal oxide and a conductive polymer compound as the positive electrode, it is possible to reduce the influence on the discharge due to the rate limiting of the anion diffusion of the conductive polymer compound in the low temperature region. .

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の詳細について、実施例により
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
EXAMPLES Details of the present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.

【0007】(実施例)下記の手順にしたがって、本発
明の実施例1のシート状電池を作製した。 a)電池の正極活物質の第一成分としてコバルト酸リチ
ウムを、第二成分として電解重合して得られる2,6−
ナフタレンスルホン酸アニオンのドープされたポリピロ
ールを用い、そしてエチレンオキシドのジアクリル酸エ
ステル(分子量:4000)とポリエチレングリコール
のモノアクリル酸エステル(分子量:400)を7:3
に混合した有機化合物とを混合したものを複合正極とし
て使用した。この複合正極の作製方法は以下の通りであ
る。すなわちコバルト酸リチウムと前記ポリピロールを
10:1の重量比率で混合したものに、上記有機化合物
10重量部に、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム
1重量部、アゾビスイソブチロニトリル0.05重量
部、エチレンカーボネート10重量部およびγ−ブチロ
ラクトン10重量部を混合させたものを、乾燥不活性ガ
ス雰囲気中、10:3の重量比率で混合した。これらの
混合物を、ステンレス鋼からなる正極集電板の表面に導
電性カーボン被膜を形成した集電体の上にキャストし
た。その後、不活性ガス雰囲気中、100℃で1時間放
置することにより硬化させた。 b)電池の負極活物質としてリチウム金属を用い、これ
をステンレス鋼からなる負極集電板に圧着した。その
後、上記リチウム金属上に電解質層を形成させるべく、
上記有機化合物30重量部とトリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウム6重量部、ベンジルジメチルケタール0.
05重量部、エチレンカーボネート32重量部およびγ
−ブチロラクトン32重量部を混合したものを上記リチ
ウム金属上にキャストし、不活性ガス雰囲気中、紫外線
照射することにより硬化させた。 c)同様にa)で得られた正極上に電解質層を形成させ
た後、b)で作製した集電体/リチウム/電解質と、張
り合わせて封口部をヒートシーラーで熱融着させシート
状電池を作製した。
(Example) A sheet-like battery of Example 1 of the present invention was manufactured according to the following procedure. a) 2,6-obtained by electrolytic polymerization of lithium cobalt oxide as the first component of the positive electrode active material of the battery and electrolytic polymerization as the second component
Using polypyrrole doped with naphthalene sulfonate anion, and diacrylate of ethylene oxide (molecular weight: 4000) and monoacrylate of polyethylene glycol (molecular weight: 400) 7: 3.
A mixture of the organic compound mixed with the above was used as a composite positive electrode. The method for producing this composite positive electrode is as follows. That is, a mixture of lithium cobalt oxide and the polypyrrole in a weight ratio of 10: 1 was added to 10 parts by weight of the organic compound, 1 part by weight of lithium trifluoromethanesulfonate, 0.05 part by weight of azobisisobutyronitrile, and ethylene. A mixture of 10 parts by weight of carbonate and 10 parts by weight of γ-butyrolactone was mixed in a dry inert gas atmosphere at a weight ratio of 10: 3. These mixtures were cast on a current collector having a conductive carbon film formed on the surface of a positive electrode current collector plate made of stainless steel. Then, it was hardened by leaving it for 1 hour at 100 ° C. in an inert gas atmosphere. b) Lithium metal was used as the negative electrode active material of the battery, and this was pressed onto a negative electrode current collector plate made of stainless steel. Then, to form an electrolyte layer on the lithium metal,
30 parts by weight of the above organic compound, 6 parts by weight of lithium trifluoromethanesulfonate, benzyl dimethyl ketal.
05 parts by weight, 32 parts by weight of ethylene carbonate and γ
A mixture of 32 parts by weight of butyrolactone was cast on the above lithium metal and cured by irradiation with ultraviolet rays in an inert gas atmosphere. c) Similarly, after forming an electrolyte layer on the positive electrode obtained in a), it is laminated with the current collector / lithium / electrolyte prepared in b) and the sealing portion is heat-sealed with a heat sealer to form a sheet-like battery. Was produced.

【0009】図1は、本発明の実施例1のシート状電池
の断面図である。図中1は、ステンレス鋼からなる正極
集電板で、2は複合正極であり、正極活物質に第一成分
としてコバルト酸リチウムを、第二成分として2,6−
ナフタレンスルホネートのドープされたポリピロール
を、結着剤としてエチレンオキシドのジアクリル酸エス
テルとポリエチレングリコールのモノアクリル酸エステ
ルを混合した有機化合物を用いた。また。4は、金属リ
チウムであり、5は、ステンレス鋼からなる負極集電板
で、外装も兼ねている。6は、変性ポリプロピレンから
なる封口材である。
FIG. 1 is a sectional view of a sheet-shaped battery of Example 1 of the present invention. In the figure, 1 is a positive electrode current collector plate made of stainless steel, 2 is a composite positive electrode, and lithium cobalt oxide is used as the first component and 2,6-
Naphthalene sulfonate doped polypyrrole was used as a binder, an organic compound obtained by mixing a diacrylate ester of ethylene oxide and a monoacrylate ester of polyethylene glycol. Also. 4 is metallic lithium, 5 is a negative electrode current collector plate made of stainless steel, which also serves as an exterior. 6 is a sealing material made of modified polypropylene.

【0010】(比較例1) a)電池の正極活物質としてコバルト酸リチウムを、導
電剤としてアセチレンブラックを用い、そしてエチレン
オキシドのジアクリル酸エステル(分子量:4000)
とポリエチレングリコールのモノアクリル酸エステル
(分子量:400)を7:3に混合した有機化合物とを
混合したものを複合正極として使用した。この複合正極
の作製方法は以下の通りである。すなわちコバルト酸リ
チウムとアセチレンブラックを10:1の重量比率で混
合したものに、上記有機化合物10重量部に、トリフル
オロメタンスルホン酸酸リチウム1重量部、アゾビスイ
ソブチロニトリル0.05重量部、エチレンカーボネー
ト10重量部およびγ−ブチロラクトン10重量部を混
合させたものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、10:3の
重量比率で混合した。これらの混合物を、ステンレス鋼
からなる正極集電板の表面に導電性カーボン被膜を形成
した集電体の上にキャストした。その後、不活性ガス雰
囲気中、100℃で1時間放置することにより硬化させ
た。 b)電池の負極活物質としてリチウム金属を用い、これ
をステンレス鋼からなる負極集電板に圧着した。次に上
記リチウム金属上にイオン伝導性高分子化合物層を形成
させるべく、上記有機化合物30重量部とトリフルオロ
メタンスルホン酸リチウム1重量部、ベンジルジメチル
ケタール0.05重量部、エチレンカーボネート32重
量部およびγ−ブチロラクトン32重量部を混合したも
のを上記リチウム金属上にキャストし、不活性ガス雰囲
気中、紫外線照射により硬化させた。 c)b)で得られた電解質/リチウム/負極集電体と、
a)で得られた正極集電体/複合正極を接触させ、封口
部をヒートシーラーで熱融着することにより封口し、シ
ート状電池を作製した。
Comparative Example 1 a) Lithium cobalt oxide was used as the positive electrode active material of the battery, acetylene black was used as the conductive agent, and the diacrylate ester of ethylene oxide (molecular weight: 4000).
A mixture of a monoacrylic acid ester of polyethylene glycol (molecular weight: 400) and an organic compound obtained by mixing it in a ratio of 7: 3 was used as a composite positive electrode. The method for producing this composite positive electrode is as follows. That is, in a mixture of lithium cobalt oxide and acetylene black in a weight ratio of 10: 1, 10 parts by weight of the above organic compound, 1 part by weight of lithium trifluoromethanesulfonate, 0.05 part by weight of azobisisobutyronitrile, A mixture of 10 parts by weight of ethylene carbonate and 10 parts by weight of γ-butyrolactone was mixed in a dry inert gas atmosphere at a weight ratio of 10: 3. These mixtures were cast on a current collector having a conductive carbon film formed on the surface of a positive electrode current collector plate made of stainless steel. Then, it was hardened by leaving it for 1 hour at 100 ° C. in an inert gas atmosphere. b) Lithium metal was used as the negative electrode active material of the battery, and this was pressed onto a negative electrode current collector plate made of stainless steel. Next, 30 parts by weight of the organic compound, 1 part by weight of lithium trifluoromethanesulfonate, 0.05 part by weight of benzyl dimethyl ketal, 32 parts by weight of ethylene carbonate and A mixture of 32 parts by weight of γ-butyrolactone was cast on the lithium metal and cured by irradiation with ultraviolet rays in an inert gas atmosphere. c) the electrolyte / lithium / negative electrode current collector obtained in b),
The positive electrode current collector / composite positive electrode obtained in a) was brought into contact, and the sealing portion was heat-sealed with a heat sealer to seal the sheet-shaped battery.

【0011】(比較例2) a)電池の正極活物質としてコバルト酸リチウムを、導
電剤としてアセチレンブラックを用い、そしてエチレン
オキシドのジアクリル酸エステル(分子量:4000)
とポリエチレングリコールのモノアクリル酸エステル
(分子量:400)を7:3に混合した有機化合物とを
混合したものを複合正極として使用した。この複合正極
の作製方法は以下の通りである。すなわちコバルト酸リ
チウムとアセチレンブラックを10:1の重量比率で混
合したものに、上記有機化合物10重量部に、2,6−
ナフタレンスルホン酸リチウム1重量部、アゾビスイソ
ブチロニトリル0.05重量部、エチレンカーボネート
10重量部およびγ−ブチロラクトン10重量部を混合
させたものを、乾燥不活性ガス雰囲気中、10:3の重
量比率で混合した。これらの混合物を、ステンレス鋼か
らなる正極集電板の表面に導電性カーボン被膜を形成し
た集電体の上にキャストした。その後、不活性ガス雰囲
気中、100℃で1時間放置することにより硬化させ
た。 b)電池の負極活物質としてリチウム金属を用い、これ
をステンレス鋼からなる負極集電板に圧着した。次に上
記リチウム金属上にイオン伝導性高分子化合物層を形成
させるべく、上記有機化合物30重量部と2,6−ナフ
タレンスルホン酸リチウム1重量部、ベンジルジメチル
ケタール0.05重量部、エチレンカーボネート32重
量部およびγ−ブチロラクトン32重量部を混合したも
のを上記リチウム金属上にキャストし、不活性ガス雰囲
気中、紫外線照射により硬化させた。 c)b)で得られた電解質/リチウム/負極集電体と、
a)で得られた正極集電体/複合正極を接触させ、封口
部をヒートシーラーで熱融着することにより封口し、シ
ート状電池を作製した。実施例、比較例のシート状電池
の電極面積は、作製工程によって種々変更することが可
能であるが、本実施例および比較例では、その電極面積
を33cm2 としたものを作製した。このシート状電池
を用いて、25℃にて充電終止電圧4.2V、放電終止
電圧3.7Vにて6.6mAの定電流充放電を25℃お
よび−20℃において試験を行った。図2は充放電曲線
である。図2からわかるように、本発明の高分子固体電
解質を用いたシート状電池は、比較例1のシート状電池
と比較して、20℃での充放電特性が優れていることが
わかる。 また、−20℃においても比較例2にたいし
て実施例の充放電特性が優れている。すなわち、20℃
においてナフタレンスルホン酸リチウムを配合している
実施例および比較例2の電池は充電時に速やかに導電性
高分子化合物にドープできたため、放電容量が比較例1
と比べて大きくなったものと考えられる。また、−20
℃においての充放電試験では、比較例2の電池は低温溶
解度の低いナフタレンスルホン酸塩のみを使用している
ために、内部インピーダンスが増加したことによって、
IRドロップが大きくなり、規定カット電圧までの放電
容量が減少したものと考えられる。しかしながら本発明
である実施例1の電池は、低温においても、放電容量は
低下していない。これは低温特性に有効なトリフルオロ
スルホン酸塩が含まれているために、金属酸化物である
コバルト酸への出入りは、問題なく行われるものと考え
られる。
Comparative Example 2 a) Lithium cobalt oxide was used as the positive electrode active material of the battery, acetylene black was used as the conductive agent, and the diacrylate ester of ethylene oxide (molecular weight: 4000).
A mixture of a monoacrylic acid ester of polyethylene glycol (molecular weight: 400) and an organic compound obtained by mixing it in a ratio of 7: 3 was used as a composite positive electrode. The method for producing this composite positive electrode is as follows. That is, a mixture of lithium cobalt oxide and acetylene black in a weight ratio of 10: 1, 10 parts by weight of the above organic compound, 2,6-
A mixture of 1 part by weight of lithium naphthalene sulfonate, 0.05 part by weight of azobisisobutyronitrile, 10 parts by weight of ethylene carbonate and 10 parts by weight of γ-butyrolactone was mixed in a dry inert gas atmosphere at 10: 3. Mixed in weight ratio. These mixtures were cast on a current collector having a conductive carbon film formed on the surface of a positive electrode current collector plate made of stainless steel. Then, it was hardened by leaving it for 1 hour at 100 ° C. in an inert gas atmosphere. b) Lithium metal was used as the negative electrode active material of the battery, and this was pressed onto a negative electrode current collector plate made of stainless steel. Next, in order to form an ion conductive polymer compound layer on the lithium metal, 30 parts by weight of the organic compound, 1 part by weight of lithium 2,6-naphthalenesulfonate, 0.05 parts by weight of benzyl dimethyl ketal, and 32 parts of ethylene carbonate. A mixture of 32 parts by weight of γ-butyrolactone and 32 parts by weight of γ-butyrolactone was cast on the lithium metal and cured by irradiation with ultraviolet rays in an inert gas atmosphere. c) the electrolyte / lithium / negative electrode current collector obtained in b),
The positive electrode current collector / composite positive electrode obtained in a) was brought into contact, and the sealing portion was heat-sealed with a heat sealer to seal the sheet-shaped battery. The electrode area of the sheet-shaped batteries of Examples and Comparative Examples can be variously changed by the manufacturing process, but in the present Example and Comparative Example, the electrode area was 33 cm 2 . Using this sheet-shaped battery, a constant current charge / discharge of 6.6 mA was performed at 25 ° C and -20 ° C at a final charge voltage of 4.2V and a final discharge voltage of 3.7V at 25 ° C. FIG. 2 is a charge / discharge curve. As can be seen from FIG. 2, the sheet-shaped battery using the polymer solid electrolyte of the present invention has excellent charge / discharge characteristics at 20 ° C. as compared with the sheet-shaped battery of Comparative Example 1. Further, even at −20 ° C., the charge / discharge characteristics of the example are superior to those of the comparative example 2. That is, 20 ° C
In the batteries of Example and Comparative Example 2 in which lithium naphthalene sulfonate was blended in Comparative Example 1, the conductive polymer compound could be rapidly doped at the time of charging, so that the discharge capacity was Comparative Example 1.
It is considered that it has become larger than. Also, -20
In the charge / discharge test at ℃, since the battery of Comparative Example 2 uses only naphthalene sulfonate having a low low temperature solubility, the internal impedance is increased.
It is considered that the IR drop increased and the discharge capacity up to the specified cut voltage decreased. However, the discharge capacity of the battery of Example 1 of the present invention did not decrease even at low temperatures. It is considered that the trifluorosulfonic acid salt, which is effective for low-temperature characteristics, is contained in the metal oxide, so that the metal oxide, cobalt oxide, can enter and exit without problems.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上の説明から明かなように、正極と電
解質と負極としてリチウム金属あるいは、リチウム合金
またはリチウムをドープできる化合物を用いるリチウム
電池において、前記電解質を構成する電解質塩であるリ
チウム塩がナフタレンスルホン酸塩とナフタレンスルホ
ン酸塩とは異なるリチウム塩からなる混合塩を使用する
ことを特徴とする電池は、従来電池と比較して常温およ
び高温領域ではナフタレンスルホン酸塩の効果として高
特性が発現し、かつ、低温領域においても、高特性を発
現することが可能である。これらのことから、電池の性
能を向上させることができるという効果を奏する。
As is apparent from the above description, in a lithium battery using a positive electrode, an electrolyte, and a lithium metal or a lithium alloy or a compound capable of being doped with lithium as a negative electrode, a lithium salt that is an electrolyte salt constituting the electrolyte is Batteries that are characterized by using a mixed salt of naphthalene sulfonate and a lithium salt different from naphthalene sulfonate have higher characteristics as the effect of naphthalene sulfonate at room temperature and high temperature range compared to conventional batteries. It is possible to exhibit high characteristics even in a low temperature region. From these things, there is an effect that the performance of the battery can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のシート状電池の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a sheet-shaped battery of the present invention.

【図2】実施例、比較例のシート状電池の10サイクル
目の放電曲線を示したグラフである。
FIG. 2 is a graph showing discharge curves at 10th cycle of the sheet-shaped batteries of Examples and Comparative Examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極集電体 2 複合正極、 3 電解質 4 金属リチウム、 5 負極集電体 6 封口材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode current collector 2 Composite positive electrode, 3 Electrolyte 4 Metallic lithium, 5 Negative electrode current collector 6 Sealing material

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極、電解質、及び負極としてリチウム
金属、リチウム合金又はリチウムをドープできる化合物
を用いるリチウム電池において、前記電解質を構成する
電解質塩であるリチウム塩が複数のリチウム塩からな
り、その1つがナフタレンスルホン酸塩である混合塩か
らなることを特徴とするリチウム電池。
1. In a lithium battery using a positive electrode, an electrolyte, and a compound capable of being doped with lithium metal, a lithium alloy, or lithium as a negative electrode, a lithium salt that is an electrolyte salt constituting the electrolyte is composed of a plurality of lithium salts. A lithium battery comprising a mixed salt of naphthalene sulfonate.
【請求項2】 前記正極が、導電性高分子化合物である
ことを特徴とする請求項1記載のリチウム電池。
2. The lithium battery according to claim 1, wherein the positive electrode is a conductive polymer compound.
【請求項3】 前記正極が、金属酸化物と導電性高分子
化合物を主成分とする正極合剤であることを特徴とする
請求項1記載のリチウム電池。
3. The lithium battery according to claim 1, wherein the positive electrode is a positive electrode mixture containing a metal oxide and a conductive polymer compound as main components.
【請求項4】 前記導電性高分子化合物がp型導電性高
分子であり、且つ合成された該導電性高分子化合物がド
ープ状態である場合において、そのドーパントが電解質
塩のアニオン種と同種あるいは異種であることを特徴と
する請求項2又は3記載のリチウム電池。
4. When the conductive polymer compound is a p-type conductive polymer and the synthesized conductive polymer compound is in a doped state, the dopant is the same as the anion species of the electrolyte salt or The lithium battery according to claim 2 or 3, which is of a different type.
【請求項5】 前記導電性高分子化合物の配合比が、金
属酸化物に対して5〜50重量%であることを特徴とす
る請求項3記載のリチウム電池。
5. The lithium battery according to claim 3, wherein the compounding ratio of the conductive polymer compound is 5 to 50% by weight with respect to the metal oxide.
【請求項6】 前記電解質を構成する電解質塩であるナ
フタレンスルホン酸塩が、1,5−又は2,6−ナフタ
レンスルホン酸リチウムであることを特徴とする請求項
1記載のリチウム電池。
6. The lithium battery according to claim 1, wherein the naphthalene sulfonate which is an electrolyte salt constituting the electrolyte is 1,5- or 2,6-naphthalene sulfonate lithium.
【請求項7】 前記電解質を構成する複数のリチウム塩
において、他のリチウム塩がトリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウム塩であることを特徴とする請求項1記載の
リチウム電池。
7. The lithium battery according to claim 1, wherein, in the plurality of lithium salts forming the electrolyte, the other lithium salt is a lithium trifluoromethanesulfonate salt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002343426A (en) * 2001-05-22 2002-11-29 Mitsui Chemicals Inc Nonaqueous electrolyte and secondary battery using the same

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