JPH09231976A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery

Info

Publication number
JPH09231976A
JPH09231976A JP8033431A JP3343196A JPH09231976A JP H09231976 A JPH09231976 A JP H09231976A JP 8033431 A JP8033431 A JP 8033431A JP 3343196 A JP3343196 A JP 3343196A JP H09231976 A JPH09231976 A JP H09231976A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
lithium
secondary battery
aromatic hydrocarbon
positive electrode
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
JP8033431A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Suzuki
貴志 鈴木
Hiroto Sagisaka
博人 鷺坂
Kohei Yamamoto
浩平 山本
Yoshiro Harada
吉郎 原田
Hideaki Nagura
秀哲 名倉
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.)
FDK Corp
Original Assignee
FDK Corp
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 FDK Corp filed Critical FDK Corp
Priority to JP8033431A priority Critical patent/JPH09231976A/en
Publication of JPH09231976A publication Critical patent/JPH09231976A/en
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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent any electrical deposition of metallic lithium onto the surface of a negative electrode under an application of overcharging and further prevent a decomposing reaction of electrolyte by a method wherein a negative electrode in a nonaqueous electrolyte secondary battery contains a specified amount of aromatic hydrocarbon. SOLUTION: A negative electrode 6 is constituted such that it contains more than one kind of aromatic hydrocarbon of 1wt.% or more selected from naphthalene, anthracene and phenanthrene. With such an arrangement as above, aromatic hydrocarbon in the negative electrode 6 is reacted in reversible manner with lithium metal during overcharging operation so as to act as a kind of chemical shuttle, resulting in that a growth of electrical deposited lithium for the negative electrode 6 can be restricted and at the same time it becomes possible to prevent a decomposing reaction of electrolyte by supplying lithium to the positive electrode 5.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、過充電による弊害
を防止し得る非水電解液二次電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of preventing the harmful effects of overcharge.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭素質材料からなる負極を有する非水電
解液二次電池は、充放電サイクル中での容量劣化が少な
く優れた耐久性を示すことで注目されている。これは炭
素質材料が卑な電位でリチウムの吸蔵・放出を可逆的に
行ない、リチウムと炭素質材料との層間化合物を可逆的
に形成することができることを利用したものである。
2. Description of the Related Art A non-aqueous electrolyte secondary battery having a negative electrode made of a carbonaceous material has attracted attention because it exhibits excellent durability with less capacity deterioration during charge and discharge cycles. This utilizes the fact that the carbonaceous material can reversibly occlude and release lithium at a base potential and reversibly form an intercalation compound between lithium and the carbonaceous material.

【0003】すなわち、セパレータを介して、十分な量
のリチウムを含有する正極、炭素質材料からなる負極お
よび非水系のリチウムイオン導電性電解質で非水電解液
二次電池を構成すると、この電池は放電状態で組立が完
了することになるので、組立後に充電しないと放電可能
状態にならない。この電池に対して第1サイクル目の充
電を行なうと、正極中のリチウムは電気化学的に負極炭
素質材料の層間にドープされ、そして放電を行なうと、
それまでドープされていたリチウムは脱ドープし、再び
正極中に戻る。従って、この種の電池の負極電位は、通
常、放電を行なうとリチウムイオンが放出されて貴な方
向に移行し、充電を行なうとリチウムイオンが吸蔵され
て卑な方向へ移行する。
That is, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is composed of a positive electrode containing a sufficient amount of lithium, a negative electrode made of a carbonaceous material and a non-aqueous lithium ion conductive electrolyte through a separator, this battery is Since the assembly is completed in the discharged state, the battery cannot be discharged unless it is charged after the assembly. When this battery is charged in the first cycle, lithium in the positive electrode is electrochemically doped between the layers of the negative electrode carbonaceous material, and then discharged,
The lithium that was doped until then is dedoped and returns to the positive electrode again. Therefore, the negative electrode potential of this type of battery usually shifts to a noble direction by discharging lithium ions when discharged, and shifts to a lesser direction by storing lithium ions when charged.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の電池
においては過充電時に次のような問題が生じる。
However, in this type of battery, the following problems occur during overcharging.

【0005】すなわち、電池を充電する際、充電器の故
障により電池へ一時的に大電流が流れたり、電池が充電
終止電圧に達してもなお通電状態が続く場合がある。こ
のような過充電状態にある電池の負極電位がリチウム金
属電位よりも卑に達すると、リチウム金属が負極(リチ
ウム吸蔵体)上に析出する。
That is, when a battery is charged, a large current may temporarily flow to the battery due to a failure of the charger, or the energized state may continue even if the battery reaches the end-of-charge voltage. When the negative electrode potential of the battery in such an overcharged state becomes baser than the lithium metal potential, lithium metal is deposited on the negative electrode (lithium occlusion body).

【0006】このとき正極にインターカレートされてい
たリチウムがすべて放出された場合、正極では溶媒分解
が起こり、この反応が気体発生を伴うため電解液が劣化
し、電池の内圧が上昇して電池が破裂に至る恐れがあ
り、非常に危険である。
At this time, if all of the lithium intercalated in the positive electrode is released, solvent decomposition occurs in the positive electrode, and this reaction involves gas evolution, which deteriorates the electrolytic solution and raises the internal pressure of the battery. May lead to rupture and is extremely dangerous.

【0007】また、負極では、前述したように電解液中
の電解質が還元されてリチウム金属が析出することにな
るが、この析出形態がデンドライト状であるため電析リ
チウムがセパレータを貫通して内部短絡を起こし、その
後、電池として作動不能になるばかりか、この電池が破
裂・発火に至る危険性もある。
Further, in the negative electrode, the electrolyte in the electrolytic solution is reduced and lithium metal is deposited as described above. However, since this deposition form is dendrite-like, the electrodeposited lithium penetrates the separator and the inside There is a risk that not only will the battery become inoperable as a result of a short circuit, but the battery will explode or ignite.

【0008】本発明は、上記事情に鑑み、過充電時にお
ける負極表面上への金属リチウムの電析を防止すると共
に、電解液の分解反応を防止し、これにより電池の破裂
・発火を未然に防止することが可能な非水電解液二次電
池を提供することを目的とする。
In view of the above circumstances, the present invention prevents the electrodeposition of metallic lithium on the surface of the negative electrode during overcharge and also prevents the decomposition reaction of the electrolytic solution, thereby preventing the battery from bursting or igniting. It is an object to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that can be prevented.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明では、アルカリ金
属を有機溶媒中でインターカレートさせる場合にナフタ
レン、フェナンスレン、アントラセン等の芳香族炭化水
素を共存させると種々の特性が発現することに着目し
た。
In the present invention, attention is paid to the fact that when an alkali metal is intercalated in an organic solvent, coexistence of an aromatic hydrocarbon such as naphthalene, phenanthrene, anthracene or the like causes various properties to be exhibited. did.

【0010】すなわち本発明は、リチウムを含む正極
(5)と、リチウムのドープ・脱ドープが可逆的に可能
な炭素質材料からなる負極(6)と、非水電解液とを備
えた非水電解液二次電池(1)において、前記負極は、
ナフタレン、アントラセン及びフェナンスレンの中から
選ばれた1種類以上の芳香族炭化水素を1重量%以上含
有するようにして構成される。
That is, the present invention provides a non-aqueous electrolyte comprising a positive electrode (5) containing lithium, a negative electrode (6) made of a carbonaceous material capable of reversibly doping / dedoping lithium, and a non-aqueous electrolyte. In the electrolytic solution secondary battery (1), the negative electrode is
It is configured to contain 1% by weight or more of one or more kinds of aromatic hydrocarbons selected from naphthalene, anthracene and phenanthrene.

【0011】ここで、芳香族炭化水素の含有量を1重量
%以上に限定したのは、これが1重量%未満だとケミカ
ルシャトルとしての効果が必ずしも十分に得られないか
らである。
Here, the content of the aromatic hydrocarbon is limited to 1% by weight or more, because if it is less than 1% by weight, the effect as the chemical shuttle cannot always be sufficiently obtained.

【0012】また本発明は、リチウムを含む正極(5)
と、リチウムのドープ・脱ドープが可逆的に可能な炭素
質材料からなる負極(6)と、非水電解液とを備えた非
水電解液二次電池(1)において、前記負極は、ナフタ
レン、アントラセン及びフェナンスレンの中から選ばれ
た1種類以上の芳香族炭化水素を1〜10重量%含有す
るようにして構成される。
The present invention also provides a positive electrode (5) containing lithium.
And a negative electrode (6) made of a carbonaceous material capable of reversibly doping / dedoping lithium, and a non-aqueous electrolyte secondary battery (1), wherein the negative electrode is naphthalene. , Anthracene and phenanthrene are contained in an amount of 1 to 10% by weight of one or more aromatic hydrocarbons.

【0013】ここで、芳香族炭化水素の含有量を1〜1
0重量%に限定したのは、これが1重量%未満だとケミ
カルシャトルとしての効果が必ずしも十分に得られず、
逆に10重量%を超えると放電容量の低下を伴なうから
である。
Here, the content of aromatic hydrocarbon is 1 to 1
The reason for limiting to 0% by weight is that if it is less than 1% by weight, the effect as a chemical shuttle is not always sufficiently obtained,
On the contrary, if it exceeds 10% by weight, the discharge capacity is lowered.

【0014】なお、括弧内の番号等は図面における対応
する要素を表わす便宜的なものであり、従って本発明は
図面上の記載に限定拘束されるものではない。このこと
は「特許請求の範囲」の欄についても同様である。
Note that the numbers in parentheses are for convenience of representing corresponding elements in the drawings, and the present invention is not limited to the description in the drawings. The same applies to the column of “Claims”.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図1は本発明による非水電解液二次
電池の一実施形態を示す縦断面図、図2は過充電状態に
おける芳香族炭化水素の働きを示す模式図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing the action of aromatic hydrocarbons in an overcharged state.

【0016】本発明による非水電解液二次電池であるス
パイラル形リチウム二次電池1は、図1に示すように、
有底円筒状の負極缶2を有しており、負極缶2内には、
リチウムを含む正極5と炭素質材料からなる負極6とを
セパレータ7を介して渦巻状に巻回した電極群3が挿設
されている。また、負極缶2内には非水電解液が含浸さ
れており、負極缶2の開口部には、正極カップ13、ラ
ミネートフィルム14及び正極端子15からなる封口体
12が絶縁性の封口ガスケット10を介して嵌着されて
いる。更に、正極5と正極カップ13との間には正極リ
ード板16が両者を電気的に接続する形で設けられてお
り、負極6と負極缶2との間には負極リード板17が両
者を電気的に接続する形で設けられている。
A spiral type lithium secondary battery 1 which is a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is as shown in FIG.
It has a bottomed cylindrical negative electrode can 2, and in the negative electrode can 2,
An electrode group 3 in which a positive electrode 5 containing lithium and a negative electrode 6 made of a carbonaceous material are spirally wound via a separator 7 is inserted. Further, the negative electrode can 2 is impregnated with a non-aqueous electrolytic solution, and the opening 12 of the negative electrode can 2 is provided with a sealing body 12 made of a positive electrode cup 13, a laminate film 14 and a positive electrode terminal 15, which is an insulating sealing gasket 10. Is fitted through. Further, a positive electrode lead plate 16 is provided between the positive electrode 5 and the positive electrode cup 13 so as to electrically connect both, and a negative electrode lead plate 17 is provided between the negative electrode 6 and the negative electrode can 2. It is provided so as to be electrically connected.

【0017】ここで、上記正極5の材料としてはリチウ
ムを含むものであれば如何なる材料でもよく、例えばL
iMn24 や一般式LiMO2 (但し、MはCo、N
iの少なくとも一種を表わす。従って、LiCoO2
LiCo0.8 Ni0.22等)で表わされる複合金属酸
化物やリチウムを含む層間化合物が好適である。
Here, the material of the positive electrode 5 may be any material as long as it contains lithium, for example, L.
iMn 2 O 4 and general formula LiMO 2 (where M is Co, N
represents at least one of i. Therefore, a composite metal oxide represented by LiCoO 2 , LiCo 0.8 Ni 0.2 O 2 or the like) or an intercalation compound containing lithium is suitable.

【0018】また、上記負極6の炭素質材料としては、
リチウムのドープ・脱ドープが可逆的に可能であれば如
何なる炭素質材料を用いても支障はないが、例示するの
であれば、熱分解炭素類、コークス類(石油コークス、
ピッチコークス等)、天然黒鉛、ガラス状炭素類、カー
ボンブラック類などが挙げられる。
Further, as the carbonaceous material of the negative electrode 6,
Any carbonaceous material may be used as long as it can reversibly dope and dedope lithium, but, for example, pyrolytic carbons, cokes (petroleum coke,
Pitch coke), natural graphite, glassy carbons, carbon blacks and the like.

【0019】ところで、上記負極6は、ナフタレン、ア
ントラセン及びフェナンスレンの中から選ばれた1種類
以上の芳香族炭化水素を含有している。「1種類以上」
とは、ナフタレン等を1種類だけ含有する場合や、任意
の2種類を組み合わせる場合、及び3種類全部を含有す
る場合を含むことを意味する。
The negative electrode 6 contains at least one kind of aromatic hydrocarbon selected from naphthalene, anthracene and phenanthrene. "One or more"
The term "includes cases where only one kind of naphthalene or the like is contained, cases where any two kinds are combined, and cases where all three kinds are contained.

【0020】また、上記非水電解液は有機溶媒と電解質
を適宜組み合わせて調製されるが、これら有機溶媒と電
解質は、この種の電池に用いられるものであればいずれ
も使用可能である。例示するならば、有機溶媒としては
プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、1,
2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ
−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテ
トラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル
−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラ
ン等であり、電解質としてはLiCoO4 、LiAsF
6 、LiBF4 、LiJPF6 、LiCF3 SO3 、L
iCl等である。
The above non-aqueous electrolytic solution is prepared by appropriately combining an organic solvent and an electrolyte. Any of these organic solvents and electrolytes can be used as long as they are used in this type of battery. For example, as the organic solvent, propylene carbonate, ethylene carbonate, 1,
2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ
-Butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane and the like, and electrolytes such as LiCoO 4 and LiAsF
6 , LiBF 4 , LiJPF 6 , LiCF 3 SO 3 , L
iCl and the like.

【0021】スパイラル形リチウム二次電池1は以上の
ような構成を有するので、以下に述べるとおり、過充電
によってスパイラル形リチウム二次電池1が破裂・発火
に至る事態の発生を未然に防止することができる。
Since the spiral type lithium secondary battery 1 has the above-mentioned structure, as described below, it is necessary to prevent the spiral type lithium secondary battery 1 from bursting or igniting due to overcharge. You can

【0022】即ち、スパイラル形リチウム二次電池1が
過充電状態になり、負極表面状に金属リチウムが少しで
も析出すると、図2に示すように、この電析リチウムと
芳香族炭化水素は容易に反応し、図2矢印(a)で示す
ように、〔リチウム−芳香族炭化水素〕錯体を形成して
電解液中に溶出する。図2において、Arは芳香族炭化
水素、Li〔Ar〕n は〔リチウム−芳香族炭化水素〕
錯体を表わす。
That is, when the spiral type lithium secondary battery 1 is overcharged and metal lithium is deposited on the surface of the negative electrode as much as possible, as shown in FIG. 2, the electrodeposited lithium and aromatic hydrocarbon are easily separated. As a result of the reaction, as shown by the arrow (a) in FIG. 2, a [lithium-aromatic hydrocarbon] complex is formed and eluted into the electrolytic solution. In FIG. 2, Ar is an aromatic hydrocarbon and Li [Ar] n is [lithium-aromatic hydrocarbon].
Represents a complex.

【0023】電解液中に溶出した〔リチウム−芳香族炭
化水素〕錯体は、過充電状態の負極にこれ以上リチウム
が吸蔵不可能な状態になっていることと、前述したよう
正極電位よりも明らかに卑であり、このとき正極がアノ
ーディック分極していることから、正極と容易に電気化
学反応(一種の短絡反応)を起こし、図2矢印(b)で
示すように、リチウムは正極にインターカレートし、電
極液中には芳香族炭化水素が溶解することになる(図2
矢印(c))。
The [lithium-aromatic hydrocarbon] complex eluted in the electrolytic solution shows that the overcharged negative electrode is in a state in which lithium cannot be occluded any more. Since the positive electrode is anodically polarized at this time, an electrochemical reaction (a kind of short-circuit reaction) easily occurs with the positive electrode, and as shown by the arrow (b) in FIG. It will be calated and the aromatic hydrocarbon will be dissolved in the electrode liquid (Fig. 2).
Arrow (c)).

【0024】しかし、正極は過充電状態であるため、イ
ンターカレートされたリチウムは速やかにデインターカ
レートすることになり、図2矢印(d)で示すように、
再び負極で金属リチウムが電析することになる。
However, since the positive electrode is in an overcharged state, intercalated lithium is promptly deintercalated, and as shown by the arrow (d) in FIG.
Metal lithium is again electrodeposited on the negative electrode.

【0025】このとき既に電解液中には芳香族炭化水素
が溶解されている(矢印(c)過程)ため、負極上で電
析したリチウム金属と、電解液中の芳香族炭化水素(矢
印(e)過程)または負極に含有されている未反応の芳
香族炭化水素とが反応(矢印(f)過程)し、再び〔リ
チウム−芳香族炭化水素〕錯体を形成することになる。
At this time, since the aromatic hydrocarbon is already dissolved in the electrolytic solution (step (c)), the lithium metal electrodeposited on the negative electrode and the aromatic hydrocarbon (arrow ( e)) or the unreacted aromatic hydrocarbon contained in the negative electrode reacts (arrow (f) step) to form a [lithium-aromatic hydrocarbon] complex again.

【0026】負極に含有された芳香族炭化水素は、以上
のような(a)→(b)→(c)→(d)→(e)また
は(f)の循環を繰り返すことによって、過充電時に一
種のケミカルシャトルとして働き、負極上での電析リチ
ウムの成長を抑制すると共に、正極へのリチウムの供給
によって、ここでの溶媒分解反応を防止することができ
る。
The aromatic hydrocarbon contained in the negative electrode is overcharged by repeating the above cycle of (a) → (b) → (c) → (d) → (e) or (f). It sometimes acts as a kind of chemical shuttle to suppress the growth of electrodeposited lithium on the negative electrode and prevent the solvent decomposition reaction here by supplying lithium to the positive electrode.

【0027】なお、上述の実施形態においてはスパイラ
ル形リチウム二次電池1について説明したが、コイン形
などの偏平形二次電池に本発明を適用することも勿論可
能である。
Although the spiral lithium secondary battery 1 has been described in the above embodiment, the present invention can of course be applied to a flat secondary battery such as a coin battery.

【0028】[0028]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
3は非水電解液二次電池の放電性能試験の結果を示すグ
ラフ、図4は非水電解液二次電池の安全性能試験の結果
を示すグラフである。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 3 is a graph showing the results of the discharge performance test of the non-aqueous electrolyte secondary battery, and FIG. 4 is a graph showing the results of the safety performance test of the non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0029】<正極の調製>正極活物質のLiCoO2
と導電材のカーボン粉末と結着剤のポリテトラフルオロ
エチレン(以下、PTFEと略記する。)の水性ディス
パージョンとを重量比で100:10:10の割合で混
合し、水でペースト状に混練したものを厚さ30μmの
アルミニウム箔の両面に塗着した後、乾燥、圧延し、所
定の大きさに切断して帯状の正極シートを作製した。な
お、正極活物質のLiCoO2 は、酸化コバルト(Co
O)と炭酸リチウム(Li2 CO3 )をモル比で2:1
に混合し、空気中で900℃、9時間加熱したものを用
いた。また、上記の材料の混合比率のうちPTFEの水
性ディスパージョンの割合はそのうちの固形分の割合で
ある。
<Preparation of Positive Electrode> LiCoO 2 as a positive electrode active material
And carbon powder as a conductive material and an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene (hereinafter abbreviated as PTFE) as a binder at a weight ratio of 100: 10: 10, and kneaded into a paste with water. The obtained product was applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 30 μm, dried, rolled, and cut into a predetermined size to produce a strip-shaped positive electrode sheet. The positive electrode active material LiCoO 2 is cobalt oxide (Co
O) and lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) in a molar ratio of 2: 1
And the mixture was heated in air at 900 ° C. for 9 hours. In addition, the ratio of the aqueous dispersion of PTFE in the mixing ratio of the above materials is the ratio of the solid content.

【0030】この正極シートの合剤の一部をシート長手
方向に対して垂直に掻き取り、チタン製の正極リード板
を集電体上にスポット溶接して取り付けた。
A part of the mixture of the positive electrode sheet was scraped perpendicularly to the longitudinal direction of the sheet, and a positive electrode lead plate made of titanium was spot-welded and attached on the current collector.

【0031】<負極の調製>市販の石炭系ピッチコーク
ス粉末と結着剤のPTFEの水性ディスパージョンとを
重量比で100:5の割合で混練したものをニッケル製
エキスパンドメタルに圧入し、乾燥した後、所定の大き
さに切断し、帯状の負極シートを作製した。なお、PT
FEの比率は正極と同じく固形分の割合である。
<Preparation of Negative Electrode> A commercially available coal-based pitch coke powder and an aqueous dispersion of PTFE as a binder were kneaded in a weight ratio of 100: 5, and the mixture was pressed into a nickel expanded metal and dried. After that, it was cut into a predetermined size to produce a strip-shaped negative electrode sheet. In addition, PT
The ratio of FE is the ratio of solid content as in the positive electrode.

【0032】また、芳香族炭化水素を含有させるには、
炭素質材料に種々の割合で混合し、同様な方法によって
混練して負極シートを完成した。
Further, to contain an aromatic hydrocarbon,
The carbonaceous material was mixed at various ratios and kneaded by the same method to complete a negative electrode sheet.

【0033】この負極シートの合剤の一部をシート長手
方向に対して垂直に掻き取り、ニッケル製の負極リード
板を集電体上にスポット溶接して取り付けた。
A part of the mixture of the negative electrode sheet was scraped perpendicularly to the longitudinal direction of the sheet, and a nickel negative electrode lead plate was spot-welded and attached on the current collector.

【0034】<電池の組立>これら正極と負極をポリプ
ロピレン製の多孔質フィルムセパレータを介して渦巻き
状に巻回し、負極缶内に挿入した。その後、正極リード
板をステンレス製の正極カップにスポット溶接し、負極
リード板を負極缶の円形底面の中心位置にスポット溶接
した。
<Assembly of Battery> These positive electrode and negative electrode were spirally wound with a polypropylene porous film separator interposed therebetween and inserted into a negative electrode can. Then, the positive electrode lead plate was spot-welded to a stainless steel positive electrode cup, and the negative electrode lead plate was spot-welded to the center position of the circular bottom surface of the negative electrode can.

【0035】次に、負極缶内に非水電解液2.3mlを注
入した後、封口体を負極缶に嵌着して封口する。非水電
解液は、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート
を体積比で1:1に混合した混合溶媒にLiPF6 を1
mol/lになるように溶解したものを用いた。
Next, 2.3 ml of the non-aqueous electrolytic solution is injected into the negative electrode can, and then the sealing body is fitted into the negative electrode can and sealed. The non-aqueous electrolytic solution was prepared by mixing LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate at a volume ratio of 1: 1.
What was melt | dissolved so that it might become mol / l was used.

【0036】完成電池のサイズは単3型(14.5φmm
×50mm)である。
The size of the completed battery is AA type (14.5φmm
× 50 mm).

【0037】<放電性能試験>このように試作した電池
の放電性能を比較するため、上限電圧4.2V、下限電
圧2.5Vとして400mAの定電流/定電圧充電を3時
間行ない、放電は400mAの定電流で行なった。このよ
うな充放電サイクルを20サイクルまで繰り返し、20
サイクル目の放電容量を計測し、芳香族炭化水素の添加
量が放電容量に及ぼす影響を調べた。その結果を図3に
グラフで示す。なお、この放電特性は芳香族炭化水素の
添加量のみに依存し、芳香族炭化水素の種類には依存し
なかった。
<Discharge Performance Test> In order to compare the discharge performance of the batteries thus manufactured, a constant current / constant voltage charge of 400 mA was performed for 3 hours with an upper limit voltage of 4.2 V and a lower limit voltage of 2.5 V, and discharge was 400 mA. Was performed at a constant current of. Such a charge / discharge cycle is repeated up to 20 cycles,
The discharge capacity at the cycle was measured, and the effect of the added amount of aromatic hydrocarbons on the discharge capacity was investigated. The results are shown graphically in FIG. The discharge characteristics depended only on the amount of aromatic hydrocarbon added, and did not depend on the type of aromatic hydrocarbon.

【0038】図3から明らかなように、芳香族炭化水素
の添加量が多くなるほど放電容量が低下し、10重量%
を超えると放電容量が急速に低下することが判る。これ
は芳香族炭化水素の添加によって負極の導電性が悪化し
て電池の内部抵抗が高くなり、負荷特性が悪くなったた
めであると考えられる。ただ、芳香族炭化水素の添加量
が10重量%以下であれば、放電容量の低下率も小さく
(添加しない場合の約10%以内)、実用上の支障はな
い。
As is clear from FIG. 3, the discharge capacity decreases as the amount of aromatic hydrocarbon added increases, and the discharge capacity decreases by 10% by weight.
It can be seen that the discharge capacity rapidly decreases when the value exceeds. It is considered that this is because the addition of aromatic hydrocarbons deteriorated the conductivity of the negative electrode, increased the internal resistance of the battery, and deteriorated the load characteristics. However, if the addition amount of the aromatic hydrocarbon is 10% by weight or less, the reduction rate of the discharge capacity is small (within about 10% when not added), and there is no practical problem.

【0039】<安全性能試験>次いで、これらの電池の
安全性能を比較するため、20サイクル終了後の電池を
再び400mAの定電流で充電し続けて人為的に過充電
状態を作り、2時間後の到達電圧を計測しつつ、最長3
時間後まで過充電状態を維持した。
<Safety Performance Test> Next, in order to compare the safety performance of these batteries, the batteries after 20 cycles were charged again with a constant current of 400 mA to artificially create an overcharged state, and after 2 hours. While measuring the voltage reached by
The overcharged state was maintained until after an hour.

【0040】その結果、芳香族炭化水素の添加量が1重
量%より少ない電池は、図4に示すように、2時間後の
到達電圧が急激に増大し、いずれも3時間以内に破裂も
しくは発火に至った。また、これらの電池を分解したと
ころ、全ての電池でリチウムが多量に電析していた。
As a result, in the battery containing less than 1% by weight of the aromatic hydrocarbon, as shown in FIG. 4, the ultimate voltage after 2 hours rapidly increased, and all of them burst or ignite within 3 hours. Came to. When these batteries were disassembled, a large amount of lithium was electrodeposited in all the batteries.

【0041】これに対して、芳香族炭化水素の添加量が
1重量%以上の電池は、図4に示すように、2時間後の
到達電圧が殆ど変わらず、3時間以上の過充電を行なっ
ても5.1V以上には上昇しなかった。これは、電解液
および活物質の分解反応が抑制されていることを裏付け
るものである。
On the other hand, in the battery in which the amount of aromatic hydrocarbon added is 1% by weight or more, as shown in FIG. 4, the ultimate voltage after 2 hours is almost unchanged and overcharge is performed for 3 hours or more. However, it did not rise above 5.1V. This supports that the decomposition reaction of the electrolytic solution and the active material is suppressed.

【0042】なお、この安全特性は芳香族炭化水素の添
加量のみに依存し、芳香族炭化水素の種類には依存しな
かった。
This safety characteristic depends only on the amount of aromatic hydrocarbon added, not on the type of aromatic hydrocarbon.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、リ
チウムを含む正極5と、リチウムのドープ・脱ドープが
可逆的に可能な炭素質材料からなる負極6と、非水電解
液とを備えたスパイラル形リチウム二次電池1等の非水
電解液二次電池において、前記負極6は、ナフタレン、
アントラセン及びフェナンスレンの中から選ばれた1種
類以上の芳香族炭化水素を1重量%以上含有するように
して構成したので、過充電時には負極6中の芳香族炭化
水素がリチウム金属と可逆的に反応して一種のケミカル
シャトルとして働くことから、負極6への電析リチウム
の成長を抑制すると共に、正極5へのリチウムの供給に
よって電解液の分解反応を防止することが可能となる。
従って、過充電時における非水電解液二次電池の内部短
絡やこれに起因する破裂・発火の危険性を未然に回避す
ることができ、この種の非水電解液二次電池の安全性を
飛躍的に向上させることが可能となる。
As described above, according to the present invention, the positive electrode 5 containing lithium, the negative electrode 6 made of a carbonaceous material capable of reversibly doping / dedoping lithium, and the non-aqueous electrolytic solution are provided. In the non-aqueous electrolyte secondary battery such as the spiral type lithium secondary battery 1 provided with, the negative electrode 6 is naphthalene,
Since it is configured to contain 1% by weight or more of one or more kinds of aromatic hydrocarbons selected from anthracene and phenanthrene, the aromatic hydrocarbons in the negative electrode 6 reversibly react with lithium metal during overcharge. By acting as a kind of chemical shuttle, the growth of electrodeposited lithium on the negative electrode 6 can be suppressed and the decomposition reaction of the electrolytic solution can be prevented by supplying lithium to the positive electrode 5.
Therefore, it is possible to avoid the risk of internal short circuit of the non-aqueous electrolyte secondary battery during overcharge and explosion / ignition due to this, and to improve the safety of this type of non-aqueous electrolyte secondary battery. It is possible to dramatically improve.

【0044】また本発明によれば、リチウムを含む正極
5と、リチウムのドープ・脱ドープが可逆的に可能な炭
素質材料からなる負極6と、非水電解液とを備えたスパ
イラル形リチウム二次電池1等の非水電解液二次電池に
おいて、前記負極6は、ナフタレン、アントラセン及び
フェナンスレンの中から選ばれた1種類以上の芳香族炭
化水素を1〜10重量%含有するようにして構成したの
で、放電容量の低下を伴なうことなく上述の効果を奏す
ることが可能となる。
Further, according to the present invention, a spiral lithium battery including a positive electrode 5 containing lithium, a negative electrode 6 made of a carbonaceous material capable of reversibly doping and dedoping lithium, and a non-aqueous electrolyte solution. In the non-aqueous electrolyte secondary battery such as the secondary battery 1, the negative electrode 6 is configured to contain 1 to 10% by weight of one or more kinds of aromatic hydrocarbons selected from naphthalene, anthracene and phenanthrene. Therefore, it is possible to achieve the above-mentioned effect without lowering the discharge capacity.

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

【図1】本発明による非水電解液二次電池の一実施形態
を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of a non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention.

【図2】過充電状態における芳香族炭化水素の働きを示
す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the action of aromatic hydrocarbons in an overcharged state.

【図3】非水電解液二次電池の放電性能試験の結果を示
すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the results of a discharge performance test of a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【図4】非水電解液二次電池の安全性能試験の結果を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the results of a safety performance test of a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……非水電解液二次電池(スパイラル形リチウム二次
電池) 5……正極 6……負極
1 ... Nonaqueous electrolyte secondary battery (spiral type lithium secondary battery) 5 ... Positive electrode 6 ... Negative electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 吉郎 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (72)発明者 名倉 秀哲 東京都港区新橋5丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshiro Harada 5-311, Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Fuji Electric Chemical Co., Ltd. (72) Hidenori Nagura 5-36-11 Shinbashi, Minato-ku, Tokyo Fuji Electrochemical Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムを含む正極(5)と、リチウム
のドープ・脱ドープが可逆的に可能な炭素質材料からな
る負極(6)と、非水電解液とを備えた非水電解液二次
電池(1)において、 前記負極は、ナフタレン、アントラセン及びフェナンス
レンの中から選ばれた1種類以上の芳香族炭化水素を1
重量%以上含有することを特徴とする非水電解液二次電
池。
1. A non-aqueous electrolyte solution comprising a positive electrode (5) containing lithium, a negative electrode (6) made of a carbonaceous material capable of reversibly doping and dedoping lithium, and a non-aqueous electrolyte solution. In the secondary battery (1), the negative electrode contains one or more kinds of aromatic hydrocarbons selected from naphthalene, anthracene, and phenanthrene.
A non-aqueous electrolyte secondary battery, characterized by containing at least wt%.
【請求項2】 リチウムを含む正極(5)と、リチウム
のドープ・脱ドープが可逆的に可能な炭素質材料からな
る負極(6)と、非水電解液とを備えた非水電解液二次
電池(1)において、 前記負極は、ナフタレン、アントラセン及びフェナンス
レンの中から選ばれた1種類以上の芳香族炭化水素を1
〜10重量%含有することを特徴とする非水電解液二次
電池。
2. A non-aqueous electrolyte solution comprising a positive electrode (5) containing lithium, a negative electrode (6) made of a carbonaceous material capable of reversibly doping and dedoping lithium, and a non-aqueous electrolyte solution. In the secondary battery (1), the negative electrode contains one or more kinds of aromatic hydrocarbons selected from naphthalene, anthracene, and phenanthrene.
A non-aqueous electrolyte secondary battery containing 10 to 10% by weight.
JP8033431A 1996-02-21 1996-02-21 Nonaqueous electrolyte secondary battery Pending JPH09231976A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8033431A JPH09231976A (en) 1996-02-21 1996-02-21 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8033431A JPH09231976A (en) 1996-02-21 1996-02-21 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09231976A true JPH09231976A (en) 1997-09-05

Family

ID=12386365

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8033431A Pending JPH09231976A (en) 1996-02-21 1996-02-21 Nonaqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH09231976A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013179437A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 株式会社日立製作所 Lithium ion secondary battery
JP2018006051A (en) * 2016-06-29 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 Sulfide solid battery
WO2022161070A1 (en) * 2021-01-28 2022-08-04 瑞浦兰钧能源股份有限公司 Safe lithium-ion battery and manufacturing method therefor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013179437A1 (en) * 2012-05-31 2013-12-05 株式会社日立製作所 Lithium ion secondary battery
CN104364947A (en) * 2012-05-31 2015-02-18 株式会社日立制作所 Lithium ion secondary battery
US9735429B2 (en) 2012-05-31 2017-08-15 Hitachi, Ltd. Lithium ion secondary battery
JP2018006051A (en) * 2016-06-29 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 Sulfide solid battery
WO2022161070A1 (en) * 2021-01-28 2022-08-04 瑞浦兰钧能源股份有限公司 Safe lithium-ion battery and manufacturing method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0827231B1 (en) Non-aqueous electrolyte lithium secondary battery
JP4794893B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5066798B2 (en) Secondary battery
CA2578542A1 (en) Improved lithium cell and method of forming same
US20110250506A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2005183384A (en) Electrochemical active material for positive electrode of lithium rechargeable electrochemical cell
JP2000277146A (en) Rectangular nonaqueous electrolyte secondary battery
JP3287376B2 (en) Lithium secondary battery and method of manufacturing the same
JPH11176470A (en) Organic electrolyte secondary battery
JP2734822B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2009048815A (en) Nonaqueous electrolyte solution secondary battery
JP2001023685A (en) Electrolyte and secondary battery using it
JP2005294028A (en) Lithium secondary battery
JPH09231976A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JPH1197059A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP3267867B2 (en) Organic electrolyte lithium secondary battery
JP3043175B2 (en) Lithium secondary battery
JP2001006684A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP4240422B2 (en) Organic electrolyte secondary battery
JP2001291519A (en) Nonaqueous second battery
JP3394020B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP3402233B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2001297762A (en) Secondary cell with nonaqueous electrolyte
JP2005019086A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP3468956B2 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery