JPH07320781A - 固体電解質二次電池 - Google Patents

固体電解質二次電池

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JPH07320781A
JPH07320781A JP6131423A JP13142394A JPH07320781A JP H07320781 A JPH07320781 A JP H07320781A JP 6131423 A JP6131423 A JP 6131423A JP 13142394 A JP13142394 A JP 13142394A JP H07320781 A JPH07320781 A JP H07320781A
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JP
Japan
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polymer
copolymer
electrolyte
solid electrolyte
vinyl
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JP6131423A
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English (en)
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Mikiya Yamazaki
幹也 山崎
Yoshihiro Shoji
良浩 小路
Seiji Yoshimura
精司 吉村
Koji Nishio
晃治 西尾
Toshihiko Saito
俊彦 斎藤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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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】 【構成】正極と、リチウムを活物質とする負極と、電解
質塩及び高分子の複合体からなる高分子固体電解質、又
は、高分子に電解質塩と非プロトン性溶媒とからなる電
解液を含浸させてなる高分子ゲル状電解質とを備える固
体電解質二次電池であって、前記高分子が、塩化ビニル
−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル
共重合体、酢酸ビニル−アクリロニトリル共重合体、ア
クリル酸メチル−塩化ビニル重合体、スチレン−アクリ
ロニトリル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、
スチレン−メタクリル酸メチル共重合体等のビニル共重
合体である。 【効果】使用せる高分子固体電解質又は高分子ゲル状電
解質が負極と反応しにくく、充放電サイクルを繰り返し
ても内部抵抗が上昇しにくいので、充放電サイクル特性
に優れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体電解質二次電池に係
わり、詳しくは充放電サイクル特性に優れた固体電解質
二次電池を得ることを目的とした、高分子固体電解質又
は高分子ゲル状電解質の改良に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
固体電解質電池が、漏液の心配が無いためにポジション
フリーであること、電解液の注液を必要としないために
電池の組立が容易であることなどの液体電解質電池には
無い利点があることから、注目されている。
【0003】而して、その電解質としては、LiClO
4 、LiBF4 等の電解質塩とPEO(ポリエチレンオ
キシド)とを複合化した高分子固体電解質が提案されて
いる。
【0004】しかしながら、PEOを用いた高分子固体
電解質は、充放電サイクルを繰り返すと、PEOが負極
のリチウムと反応し、両者の界面に電子伝導性の無いL
2O等の被膜が生成するため、従来提案されている固
体電解質二次電池には、充放電サイクル特性が良くない
という問題があった。このため、現在実用化されている
固体電解質電池は、心臓ペースメーカーの電源用に使用
されているリチウム電池(一次電池)のみである。
【0005】本発明は、上述の問題を解決するべくなさ
れたものであって、その目的とするところは、充放電サ
イクル特性に優れた固体電解質二次電池を提供するにあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項1記載の発明に係る固体電解質電池(以下、
「第1電池」と称する。)は、正極と、リチウムを活物
質とする負極と、電解質塩及び高分子の複合体からなる
高分子固体電解質とを備える固体電解質二次電池であっ
て、前記高分子が、ビニル共重合体であるものである。
【0007】また、請求項3記載の発明に係る固体電解
質電池(以下、「第2電池」と称する。)は、正極と、
リチウムを活物質とする負極と、高分子に電解質塩と非
プロトン性溶媒とからなる電解液を含浸させてなる高分
子ゲル状電解質とを備える固体電解質二次電池であっ
て、前記高分子が、ビニル共重合体であるものである。
なお、高分子ゲル状電解質を用いた電池は、厳密にはゲ
ル状電解質電池と称すべきかも知れないが、高分子ゲル
状電解質は見掛け上固形であるので、本明細書ではこれ
をも固体電解質電池に含める。また、第1電池と第2電
池とを本発明電池と総称することがある。
【0008】第1電池は、電解質として電解質塩とビニ
ル共重合体との複合体からなる高分子固体電解質を用い
た固体電解質電池であり、また第2電池は、電解質とし
て電解質塩と非プロトン性溶媒とからなる電解液をビニ
ル共重合体に含浸させてなる高分子ゲル状電解質を用い
た固体電解質電池である。
【0009】本発明電池におけるリチウムを活物質とす
る負極としては、金属リチウム又はリチウムを吸蔵放出
可能な、合金、酸化物、炭素材料が例示される。リチウ
ムを吸蔵放出可能な合金としては、リチウム−アルミニ
ウム合金、リチウム−インジウム合金、リチウム−錫合
金、リチウム−鉛合金、リチウム−ビスマス合金、リチ
ウム−ガリウム合金、リチウム−亜鉛合金、リチウム−
カドミウム合金、リチウム−珪素合金、リチウム−カル
シウム合金、リチウム−バリウム合金、リチウム−スト
ロンチウム合金が、リチウムを吸蔵放出可能な酸化物と
しては、酸化鉄、酸化錫、酸化ニオビウム、酸化タング
ステン、酸化チタンが、またリチウムを吸蔵放出可能な
炭素材料としては、コークス、黒鉛、有機物焼成体が、
それぞれ例示される。
【0010】本発明電池における正極の活物質は特に制
限されず、例えばマンガン、コバルト、ニッケル、バナ
ジウム及びニオブから選ばれた少なくとも1種の金属を
含有する金属酸化物が挙げられる。
【0011】本発明電池におけるビニル共重合体として
は、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−ア
クリロニトリル共重合体、酢酸ビニル−アクリロニトリ
ル共重合体、アクリル酸メチル−塩化ビニル重合体、ス
チレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、スチレン−メタクリル酸メチル共重合体
が例示される。
【0012】本発明電池における電解質塩としては、過
塩素酸リチウム(LiClO4 )、トリフルオロメタン
スルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )、六フッ化リ
ン酸リチウム(LiPF6 )、四フッ化ホウ酸リチウム
(LiBF4 )、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAs
6 )、六フッ化アンチモン酸リチウム(LiSb
6 )、リチウムトリフルオロメタンスルホン酸イミド
〔LiN(CF3 SO2 2 〕が例示される。
【0013】第2電池における非プロトン性溶媒として
は、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボ
ネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、γ−
ブチロラクトン(γ−BL)、スルホラン(SL)、
1,2−ジメトキシエタン(DME)、1,2−ジエト
キシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EM
C)、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテト
ラヒドロフラン(2M−THF)、1,3−ジオキソラ
ン(DOXL)、4−メチル−1,3−ジオキソラン
(4M−DOXL)が例示される。
【0014】
【作用】充放電サイクルを繰り返しても内部抵抗が上昇
しにくいので、従来の固体電解質電池と比較して、放電
容量が低下しにくい。負極と高分子固体電解質又は高分
子ゲル状電解質とが反応しにくく、それゆえ両者の界面
に電子伝導性の無いLi2 O等の被膜が生成しにくいた
めと推察される。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
【0016】(実施例1〜7:第1電池) 〔正極〕正極活物質としての二酸化マンガンと、導電剤
としての黒鉛粉末と、PTFE(ポリテトラフルオロエ
チレン)とを重量比8:1:1で混合して正極合剤を調
製し、これを円板状に成形し、100°Cで真空乾燥し
て、正極を作製した。
【0017】〔負極〕リチウム−アルミニウム合金を用
いた。
【0018】〔高分子固体電解質〕化1〜化7に構造式
を示す平均分子量約6万の各種のビニル共重合体93重
量部を、アセトニトリルに溶かして溶液を調製し、この
溶液にLiClO4 7重量部を加えて混合し、これをス
テンレス製のシャーレ上にキャストし、減圧乾燥してア
セトニトリルを除去した後、100°Cで加熱乾燥し
て、高分子固体電解質を作製した。使用したビニル共重
合体は全て化1〜化7中のnとmとが1:1の比率のも
のである。
【0019】
【化1】
【0020】
【化2】
【0021】
【化3】
【0022】
【化4】
【0023】
【化5】
【0024】
【化6】
【0025】
【化7】
【0026】〔固体電解質電池〕上記の正極、負極及び
各高分子固体電解質を用いて、順に、扁平型の固体電解
質電池A1〜A7(第1電池;理論容量:30mAh/
g−電池重量;電池寸法:直径20mm、厚さ1.6m
m)を組み立てた。
【0027】(実施例8〜14:第2電池)表2に示す
平均分子量約6万の各種のビニル共重合体フィルムを、
プロピレンカーボネートにLiClO4 を1モル/リッ
トル溶かした溶液(電解液)に浸漬して膨潤させ、高分
子ゲル状電解質を作製した。なお、含浸せる電解液と各
フィルムとの重量比は全て4:1とした。次いで、これ
らの高分子ゲル状電解質を用いたこと以外は実施例1〜
7と同様にして、固体電解質電池A8〜A14(第2電
池)を組み立てた。
【0028】(比較例1)平均分子量約6万のポリエチ
レンオキシド〔−(CH2 −CH2 −O)n −〕93重
量部を、アセトニトリルに溶かして溶液を調製し、この
溶液にLiClO4 7重量部を加え、これをステンレス
製のシャーレ上にキャストし、減圧乾燥してアセトニト
リルを除去した後、100°Cで加熱乾燥して、高分子
固体電解質を作製した。この高分子固体電解質を用いた
こと以外は実施例1〜7と同様にして、固体電解質電池
B1を組み立てた。
【0029】(比較例2〜4)LiClO4 を、エチレ
ンカーボネートと1,2−ジメトキシエタンとの体積比
3:2の混合溶媒(比較例2)、エチレンカーボネート
とテトラヒドロフランとの体積比3:2の混合溶媒(比
較例3)又はエチレンカーボネートと1,2−ジメトキ
シエタンとテトラヒドロフランとの体積比3:1:1の
混合溶媒(比較例4)に1モル/リットル溶かした溶液
を電解液として用いて、順に液体電解質電池B2〜B4
を組み立てた。セパレータとしては、ポリプロピレン製
の不織布を用いた。
【0030】(比較例5)ポリエチレンオキシドフィル
ムを、プロピレンカーボネートにLiClO4 を1モル
/リットル溶かした溶液(電解液)に浸漬して膨潤さ
せ、高分子ゲル状電解質を作製した。なお、含浸せる電
解液とポリエチレンオキシドフィルムとの重量比は全て
4:1とした。次いで、この高分子ゲル状電解質を用い
たこと以外は実施例1〜7と同様にして、固体電解質電
池B5を組み立てた。
【0031】〈分解電流〉各電解質と、作用極としての
白金電極と、対極及び参照極としてのリチウム電極とを
用いて、試験セルを組み立て、次いで白金電極の電位を
0V対参照極(Li/Li+ )に設定したときの還元電
流(分解電流μA/cm2 )を測定して、各電解質の分
解性の難易を調べた。分解電流が大きいほど、電解質が
分解し易いことを表す。結果を表1及び表2に示す。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】表1より、実施例1〜7で作製した高分子
固体電解質は、比較例2〜4で作製した液体電解質はも
とより、比較例1で作製した従来の高分子固体電解質と
比較して、分解電流が小さいことから、分解しにくいこ
とが分かる。また、表2より、実施例8〜14で作製し
た高分子ゲル状電解質は、比較例5で作製した従来の高
分子ゲル状電解質と比較して、分解電流が小さいことか
ら、分解しにくいことが分かる。
【0035】〈50サイクル目の放電容量〉各電池につ
いて、室温(25°C)下にて、0.5mA/cm2
3.20Vまで充電した後、0.5mA/cm2 で2.
00Vまで放電する工程を1サイクルとする充放電サイ
クル試験を行い、50サイクル目の放電容量を求めた。
結果を先の表1及び表2に示す。
【0036】表1及び表2より、分解電流が小さい高分
子固体電解質又は高分子ゲル状電解質を用いた固体電解
質電池A1〜A14(本発明電池)は、分解電流が大き
い高分子固体電解質、液体電解質又は高分子ゲル状電解
質を用いた電池B1〜B5(比較電池)に比し、50サ
イクル目の放電容量が大きく、充放電サイクル特性に優
れていることが分かる。
【0037】
【発明の効果】使用せる高分子固体電解質又は高分子ゲ
ル状電解質が負極と反応しにくく、充放電サイクルを繰
り返しても内部抵抗が上昇しにくいので、充放電サイク
ル特性に優れる。
フロントページの続き (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 斎藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極と、リチウムを活物質とする負極と、
    電解質塩及び高分子の複合体からなる高分子固体電解質
    とを備える固体電解質二次電池であって、前記高分子
    が、ビニル共重合体であることを特徴とする固体電解質
    二次電池。
  2. 【請求項2】前記高分子が、塩化ビニル−酢酸ビニル共
    重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、酢酸
    ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸メチル
    −塩化ビニル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重
    合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体又はスチレン−メ
    タクリル酸メチル共重合体である請求項1記載の固体電
    解質二次電池。
  3. 【請求項3】正極と、リチウムを活物質とする負極と、
    高分子に電解質塩と非プロトン性溶媒とからなる電解液
    を含浸させてなる高分子ゲル状電解質とを備える固体電
    解質二次電池であって、前記高分子が、ビニル共重合体
    であることを特徴とする固体電解質二次電池。
  4. 【請求項4】前記高分子が、塩化ビニル−酢酸ビニル共
    重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、酢酸
    ビニル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸メチル
    −塩化ビニル重合体、スチレン−アクリロニトリル共重
    合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体又はスチレン−メ
    タクリル酸メチル共重合体である請求項3記載の固体電
    解質二次電池。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH103945A (ja) * 1996-06-15 1998-01-06 Sony Corp 難燃性ゲル電解質及びそれを用いた電池
WO1999059173A1 (fr) * 1998-05-12 1999-11-18 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Condensateur electrique double couche et procede de fabrication associe
KR100332676B1 (ko) * 1999-10-19 2002-04-17 윤덕용 염화비닐/비닐아세테이트의 공중합체와 아크릴레이트 계열의 고분자가 블랜드된 다공성 고분자 전해질 조성물 및 그 제조방법
US6413675B1 (en) 1998-07-23 2002-07-02 Nec Corporation Multi layer electrolyte and cell using the same
KR100406794B1 (ko) * 2001-04-07 2003-11-21 삼성에스디아이 주식회사 리튬 전지 및 그 제조방법
KR100669314B1 (ko) * 2001-04-09 2007-01-15 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지 및 리튬 이차 전지의 제조 방법
US10038217B2 (en) 2014-04-18 2018-07-31 Seeo, Inc. Polymer composition with electrophilic groups for stabilization of lithium sulfur batteries
US10044064B2 (en) 2014-04-18 2018-08-07 Seeo, Inc. Long cycle-life lithium sulfur solid state electrochemical cell
JP2020530187A (ja) * 2017-11-30 2020-10-15 エルジー・ケム・リミテッド ゲルポリマー電解質用組成物、これから製造されるゲルポリマー電解質及びこれを含むリチウム二次電池

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH103945A (ja) * 1996-06-15 1998-01-06 Sony Corp 難燃性ゲル電解質及びそれを用いた電池
WO1999059173A1 (fr) * 1998-05-12 1999-11-18 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Condensateur electrique double couche et procede de fabrication associe
US6392867B1 (en) 1998-05-12 2002-05-21 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Electric double layer capacitor and method for preparing the same
US6413675B1 (en) 1998-07-23 2002-07-02 Nec Corporation Multi layer electrolyte and cell using the same
KR100332676B1 (ko) * 1999-10-19 2002-04-17 윤덕용 염화비닐/비닐아세테이트의 공중합체와 아크릴레이트 계열의 고분자가 블랜드된 다공성 고분자 전해질 조성물 및 그 제조방법
KR100406794B1 (ko) * 2001-04-07 2003-11-21 삼성에스디아이 주식회사 리튬 전지 및 그 제조방법
KR100669314B1 (ko) * 2001-04-09 2007-01-15 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차 전지 및 리튬 이차 전지의 제조 방법
US10038217B2 (en) 2014-04-18 2018-07-31 Seeo, Inc. Polymer composition with electrophilic groups for stabilization of lithium sulfur batteries
US10044065B2 (en) 2014-04-18 2018-08-07 Seeo, Inc. Polymer composition with electrophilic groups for stabilization of lithium sulfur batteries
US10044064B2 (en) 2014-04-18 2018-08-07 Seeo, Inc. Long cycle-life lithium sulfur solid state electrochemical cell
US10141604B2 (en) 2014-04-18 2018-11-27 Seeo, Inc. Polymer composition with electrophilic groups for stabilization of lithium sulfur batteries
US10153514B2 (en) 2014-04-18 2018-12-11 Seeo, Inc. Polymer composition with electrophilic groups for stabilization of lithium sulfur batteries
US10665895B2 (en) 2014-04-18 2020-05-26 Seeo, Inc. Polymer composition with olefinic groups for stabilization of lithium sulfur batteries
JP2020530187A (ja) * 2017-11-30 2020-10-15 エルジー・ケム・リミテッド ゲルポリマー電解質用組成物、これから製造されるゲルポリマー電解質及びこれを含むリチウム二次電池
US11522219B2 (en) 2017-11-30 2022-12-06 Lg Energy Solution, Ltd. Composition for gel polymer electrolyte, gel polymer electrolyte prepared therefrom, and lithium secondary battery including the same

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