JPH0896848A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

非水電解質二次電池

Info

Publication number
JPH0896848A
JPH0896848A JP6228118A JP22811894A JPH0896848A JP H0896848 A JPH0896848 A JP H0896848A JP 6228118 A JP6228118 A JP 6228118A JP 22811894 A JP22811894 A JP 22811894A JP H0896848 A JPH0896848 A JP H0896848A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrolyte
battery
secondary battery
carboxylic acid
acid ester
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6228118A
Other languages
English (en)
Inventor
Toru Matsui
徹 松井
Kenichi Takeyama
健一 竹山
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP6228118A priority Critical patent/JPH0896848A/ja
Publication of JPH0896848A publication Critical patent/JPH0896848A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温での充放電サイクルや長期にわたる保存
においても、電池内部でのガス発生が抑制され、電池破
裂のない安全性の高い信頼性の大きい非水電解質二次電
池を提供する。 【構成】 正極、アルカリイオン伝導性の非水電解質、
およびアルカリ金属を活物質とする負極を具備し、電解
質は、化1(式中、R1、R2はともにアルキル基であ
り、少なくとも一方は分枝した2級または3級アルキル
基である。)で示される飽和カルボン酸エステルを含有
する非水電解質二次電池。電解質の主溶媒には、エチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネートおよびジエチ
ルカーボネートよりなる群から選ばれる少なくとも1種
を用いる。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解質二次電池、
特に、その電解質の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、プロピレンカーボネート、γ−ブ
チロラクトン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラ
ン、ジオキソラン等の有機溶媒に、LiClO4、Li
BF4、LiAsF6、LiPF6、LiCF3SO3 等の
溶質を溶かして得られる電解液と、リチウム等のアルカ
リ金属を活物質とする負極を組み合わせた非水電解質電
池は、高エネルギー密度を有するため、電子時計、カメ
ラをはじめとする小型電子機器に広く用いられるように
なった。この種の非水電解質電池を充電可能にする課題
のひとつは、充電過程において負極上に析出するアルカ
リ金属の形態が、樹枝状、フィブリル状、針状という、
いわゆるデンドライトになることである。このデンドラ
イトが著しく成長すると負極と正極の内部短絡、発火と
いう危険性が増加するばかりか、以降の放電過程で溶解
させてもデンドライトの局部的溶解が進行し、一部は電
気的に極板より遊離するためすべてのデンドライトを溶
かし出すことができない。すなわち、充電(析出)量に
対する放電(溶解)量が小さくなり、充放電効率が低下
するとともに、サイクル寿命が短くなる。このような課
題を解決する方法として、プロピオン酸メチルまたはn
−酪酸メチルを添加剤として電解液へ加える試みがある
(特開平5−13105号報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のプロピオン酸メ
チルまたはn−酪酸メチルを添加剤として用いた電池で
は、室温付近における充放電サイクルではデンドライト
の発生が抑制されサイクル寿命が伸びるものの、60℃
以上の高温における充放電サイクルや長期にわたる保存
により電池内部でガス発生が起き、電池が破裂するとい
う課題があることが判明した。この理由のひとつは、6
0℃以上の高温では、プロピオン酸メチルまたはn−酪
酸メチルにおけるカルボニル基の酸素原子が電解液中の
アルカリ金属イオンであるリチウムイオン等に優先的に
配位するようになり、その結果、これらの添加物が電解
液中の不純物である水分を取り込むことによってアルカ
リ加水分解することである。したがって、高温における
充放電サイクルや長期にわたる保存では、内部ガス発生
による電池の膨らみによる使用電子機器の破損や甚だし
い場合には電池の破裂という危険性がある。本発明は、
このような従来の欠点を除去するものであり、60℃以
上の高温における充放電サイクルや長期にわたる保存を
行っても電解液の分解によるガス発生がなく、安定な電
解液を得ることによって、充放電サイクル寿命の長い、
信頼性の大きい非水電解質二次電池を提供することを目
的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の非水電解質二次
電池は、正極、アルカリイオン伝導性の非水電解質、お
よびアルカリ金属を活物質とする負極を具備し、前記電
解質が、以下の式(1)で示される飽和カルボン酸エス
テルを含有するものである。飽和カルボン酸エステルの
特に好ましい含有量は、溶媒中5 vol%以上である。
【0005】
【化2】
【0006】ここで、前記電解質の主溶媒は、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネートおよびジエチル
カーボネートよりなる群から選ばれる少なくとも1種で
あることが好ましい。これらの溶媒は、上記の飽和カル
ボン酸エステルと良好に混じるためである。また、これ
ら主溶媒は、溶媒中60 vol%以上であることが特に好
ましい。
【0007】
【作用】本発明者らが種々考察したところによると、枝
別れした2級または3級アルキル基を少なくともひとつ
有する飽和カルボン酸エステル化合物は、枝別れしたア
ルキル基の嵩高さのために、エステル基に結合するアル
キル基が互いに立体反発し、一方のアルキル基がエステ
ル基(またはケトン基)の酸素原子を覆うようにその分
子構造を保つようになる。このため、エステル基の酸素
原子がリチウム等のアルカリ金属イオンに配位できる頻
度が小さくなる。したがって、飽和カルボン酸エステル
化合物が電解液中に残存している水分によって加水分解
されることがなくなる。この結果、60℃以上の高温で
充放電サイクルを行っても、また、長期にわたって保存
しても電池内部でのガス発生が抑制される。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。な
お、実施例はすべてアルゴンガス雰囲気下で行った。 [実施例1]プロピレンカーボネートとイソ酪酸メチル
とを体積比6:4の割合で混合し、この混合溶媒にLi
ClO4を1モル/lの割合で溶解し、電解液を調製し
た。このようにして調製した電解液を用いて図1に示す
ような偏平型電池を構成した。以下、図1に基づき説明
する。正極1は、LiMn24 粉末、カーボンブラッ
ク、およびポリ四弗化エチレン樹脂粉末を混合し、チタ
ンのエキスパンドメタル集電体2をスポット溶接した正
極缶3に加圧成型した。負極4は、円板状に打ち抜いた
リチウムシートをニッケルのエキスパンドメタル5をス
ポット溶接した封口板6に圧着した。セパレータ7に
は、ポリエチレン製多孔質膜を用い、前記の電解液を注
液後、ガスケット8を介して正極缶3と封口板6を組み
合わせて偏平型電池を構成した。 [比較例1]プロピレンカーボネートとn−酪酸メチル
とを体積比6:4の割合で混合した溶媒を電解液に用い
たほかは、実施例1と同様にして電池を構成した。
【0009】以上の実施例1および比較例1の電池を、
60℃において、2mA/cm2の電流密度、放電下限
電圧2.0V、充電上限電圧3.5Vの条件で充放電サ
イクルを繰り返し、各充電サイクル終了後、電池の厚み
を測定した。図2は、実施例1および比較例1の電池の
各サイクルでの電池の厚みをプロットしたものである。
これより、実施例1の電池は、電池の厚みの増加が、比
較例1に対して極めて小さいことがわかる。これは、実
施例1で用いたイソ酪酸メチルが、高温で分解しないこ
とによる。
【0010】[実施例2]ジエチルカーボネートとプロ
ピレンカーボネートとn−酪酸イソプロピルとを体積比
3:3:4の割合で混合した溶媒にLiClO4を1モ
ル/lの割合で溶解し、電解液を調製した。このほかは
実施例1と同様にして偏平型電池を構成した。 [比較例2]n−酪酸イソプロピルの代わりにn−酪酸
n−プロピルを混合溶媒成分として用いたほかは実施例
2と同様にして電池を構成した。
【0011】以上の実施例2および比較例2の電池を、
60℃において2mA/cm2の電流密度、放電下限電
圧2.0V、充電上限電圧3.5Vの条件で充放電サイ
クルを繰り返し、各充電サイクル終了後、電池の厚みを
測定した。図3は、実施例2および比較例2の電池の各
サイクルでの電池の厚みをプロットしたものである。こ
れより、実施例2の電池は、電池の厚みの増加が比較例
2に対して極めて小さいことがわかる。
【0012】[実施例3]主溶媒としてのプロピレンカ
ーボネートと種々の飽和カルボン酸エステル化合物を混
合して電解液用溶媒とし、これにLiClO4を1モル
/lの割合で溶解して電解液を調製した。実施例1と同
様にして偏平型電池を各々100個組み立て、20℃に
おいて2mA/cm2の電流密度、放電下限電圧2.0
V、充電上限電圧3.5Vの条件で充放電サイクルを繰
り返した後、10サイクル目の充電後、80℃で1ヶ月
間放置した。表1は、本発明の実施例である少なくとも
ひとつのアルキル基が2級または3級の飽和エステル化
合物を用いた場合と、比較例であるすべてが直鎖のアル
キル基である飽和エステル化合物を用いた場合におけ
る、電池の破裂数をまとめたものである。表1より飽和
アルキルエステルの少なくとも一方のアルキル基が2級
または3級であれば、高温における電池の破裂は抑制で
きることがわかる。特に、アルキル基の炭素数が4以上
のエステル化合物を用いた場合は、破裂電池数は0であ
り、吉草酸以上の炭素数のエステル化合物が望ましいこ
とがわかる。
【0013】
【表1】
【0014】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高温で
電池の充放電サイクルを行っても、また、長期の保存を
行っても電池内部でのガス発生が抑制され、電池破裂の
ない安全性の高い信頼性の大きい非水電解質二次電池が
得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に用いた偏平型電池の縦断面図
である。
【図2】本発明の実施例1および比較例1の電池の各サ
イクルでの電池の厚みをプロットした図である。
【図3】本発明の実施例2および比較例2の電池の各サ
イクルでの電池の厚みをプロットした図である。
【符号の説明】
1 正極 2 正極集電体 3 正極缶 4 負極 5 負極集電体 6 封口板 7 セパレータ 8 ガスケット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極、アルカリイオン伝導性の非水電解
    質、およびアルカリ金属を活物質とする負極を具備し、
    前記電解質が、化1で示される飽和カルボン酸エステル
    を含有することを特徴とする非水電解質二次電池。 【化1】
  2. 【請求項2】 前記電解質の主溶媒が、エチレンカーボ
    ネート、プロピレンカーボネートおよびジエチルカーボ
    ネートよりなる群から選ばれる少なくとも1種である請
    求項1記載の非水電解質二次電池。
JP6228118A 1994-09-22 1994-09-22 非水電解質二次電池 Pending JPH0896848A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6228118A JPH0896848A (ja) 1994-09-22 1994-09-22 非水電解質二次電池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6228118A JPH0896848A (ja) 1994-09-22 1994-09-22 非水電解質二次電池

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0896848A true JPH0896848A (ja) 1996-04-12

Family

ID=16871496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6228118A Pending JPH0896848A (ja) 1994-09-22 1994-09-22 非水電解質二次電池

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0896848A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100370388B1 (ko) * 2000-11-30 2003-01-30 제일모직주식회사 리튬 전지용 비수전해액
JP2003059529A (ja) * 2001-08-13 2003-02-28 Ube Ind Ltd 非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
EP1619743A2 (en) 2004-07-21 2006-01-25 Sony Corporation Electrolyte for battery
JP2010108943A (ja) * 2009-12-24 2010-05-13 Ube Ind Ltd 非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
WO2012141001A1 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイス
WO2016104468A1 (ja) * 2014-12-24 2016-06-30 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイス

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100370388B1 (ko) * 2000-11-30 2003-01-30 제일모직주식회사 리튬 전지용 비수전해액
JP2003059529A (ja) * 2001-08-13 2003-02-28 Ube Ind Ltd 非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
JP4561013B2 (ja) * 2001-08-13 2010-10-13 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
EP1619743A2 (en) 2004-07-21 2006-01-25 Sony Corporation Electrolyte for battery
EP1619743A3 (en) * 2004-07-21 2011-03-02 Sony Corporation Electrolyte for battery
JP2010108943A (ja) * 2009-12-24 2010-05-13 Ube Ind Ltd 非水電解液及びそれを用いたリチウム二次電池
WO2012141001A1 (ja) * 2011-04-11 2012-10-18 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイス
US9362595B2 (en) 2011-04-11 2016-06-07 Ube Industries, Ltd. Nonaqueous electrolytic solution and energy storage device using same
WO2016104468A1 (ja) * 2014-12-24 2016-06-30 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイス
JPWO2016104468A1 (ja) * 2014-12-24 2017-11-09 宇部興産株式会社 非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイス

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3059832B2 (ja) リチウム二次電池
JP2001167791A (ja) 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JP3369583B2 (ja) 非水系電解液電池
JPH07122296A (ja) 非水電解液二次電池
JP3294400B2 (ja) 非水電解液及び非水電解液電池
EP0806804A1 (en) Fluorinated carbonate electrolytes for use in a lithium secondary battery
JPH0896849A (ja) 非水電解質二次電池
JPH11273724A (ja) リチウム二次電池用電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JPH11273725A (ja) リチウム二次電池用電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JPH11329494A (ja) リチウム二次電池用電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JPH09147910A (ja) リチウム二次電池
JPH08250108A (ja) リチウム二次電池用負極の製造方法およびリチウム二次電池
JP3223523B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP3419119B2 (ja) 非水電解質二次電池
JPH0896848A (ja) 非水電解質二次電池
JP3245886B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP2002313416A (ja) 非水電解質二次電池
JP2005100851A (ja) 非水電解質二次電池
JP5110057B2 (ja) リチウム二次電池
JP2597092B2 (ja) リチウム二次電池
JP3223035B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP4237531B2 (ja) リチウム二次電池及びリチウム二次電池の製造方法
JP2000082492A (ja) 非水電解液およびそれを用いたリチウム二次電池
JPH07282846A (ja) 非水電解質電池
JP3283412B2 (ja) 非水電解質二次電池