JPH09312171A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
非水電解液二次電池Info
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- JPH09312171A JPH09312171A JP8151574A JP15157496A JPH09312171A JP H09312171 A JPH09312171 A JP H09312171A JP 8151574 A JP8151574 A JP 8151574A JP 15157496 A JP15157496 A JP 15157496A JP H09312171 A JPH09312171 A JP H09312171A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
式:R1 OCOOR2 〔式中、R1 及びR2 は、両方又
は一方が、水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置
換されていてもよい、C=C二重結合を少なくとも1個
有する炭素数2〜4の1価の炭化水素基である。但し、
R1 及びR2 の両方が前記炭化水素基である場合は、R
1 及びR2 は、互いに、同一であってもよく、異なって
いてもよい。また、R1 又はR2 の一方のみが前記炭化
水素基である場合の他方の基は、置換基を有していても
よい炭素数1〜4のアルキル基である。〕で表される非
環状炭酸エステルを用いている。 【効果】本発明電池は、非水電解液の溶媒として特定の
非環状炭酸エステルを用いているので、充電保存特性に
優れる。
Description
に係わり、詳しくは充電状態で保存した場合に保存後に
放電容量が低下しにくい、すなわち充電状態での保存特
性(以下、「充電保存特性」と称する)に優れる非水電
解液二次電池を提供することを目的とした、非水電解液
の溶媒の改良に関する。
リチウム二次電池に代表される非水電解液二次電池が、
従前のアルカリ二次電池に代わる新たな二次電池とし
て、注目されている。電解液の溶媒として非水溶媒を使
用する非水電解液二次電池では、アルカリ水溶液を使用
するアルカリ二次電池と異なり、電圧設計上、水の分解
電圧を考慮する必要がないために、正極及び負極の材料
を適宜選ぶことにより、高電圧・高エネルギー密度な電
池を得ることができる。
て、主に、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、
スルホラン、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、1,2−ジメトキエタン、
テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン又はこれら
の混合物が用いられていた。
には、その電池電圧が一般に3V以上と高いことに起因
して、正極又は負極と非水電解液とが反応して非水電解
液(溶媒)の分解が起こるため、保存特性、とりわけ充
電保存特性が良くないという問題があった。
るべく、溶媒として、水素原子の一部をアルキル基で置
換した特定のアルキル化環状炭酸エステル(特開平5−
299117号公報及び特開平5−290882号公
報)や、水素原子の一部をハロゲン原子で置換した特定
のハロゲン化エーテル又はハロゲン化エステル(特開平
5−198316号公報)を用いることが提案されてい
る。これらは、いずれも還元性の強いリチウムに対して
化学的及び電気化学的に安定な溶媒を用いることによ
り、充電保存特性を改善せんとするものである。
充電保存特性を充分に改善するには至っていないのが実
情である。
めて優れた非水電解液二次電池を提供することを目的と
する。
の本発明に係る非水電解液二次電池(本発明電池)にお
いては、非水電解液の溶媒として、式:R1 OCOOR
2 〔式中、R1 及びR2 は、両方又は一方が、水素原子
の一部又は全部がハロゲン原子で置換されていてもよ
い、C=C二重結合を少なくとも1個有する炭素数2〜
4の1価の炭化水素基である。但し、R1 及びR2 の両
方が前記炭化水素基である場合は、R1 及びR2 は、互
いに、同一であってもよく、異なっていてもよい。ま
た、R1 又はR2 の一方のみが前記炭化水素基である場
合は、他方の基は、置換基を有していてもよい炭素数1
〜4のアルキル基である。〕で表される非環状炭酸エス
テルが用いられている。上記炭素数1〜4のアルキル基
が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子が例
示される。
ルの具体例としては、式:R1 OCOOR2中のR1 及
びR2 が表1に示す如き1価基である非環状炭酸エステ
ル(A)〜(M)が挙げられる。
種単独を使用してもよく、必要に応じて二種以上を混合
使用してもよい。また、本発明における非環状炭酸エス
テルは、これを単独使用してもよいが、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)、ビニレンカーボネート
(VC)などの環状炭酸エステル(高誘電率溶媒)の一
種又は二種以上との混合形態で使用した方が、非水電解
液の電導度が高くなるので好ましい。混合形態で使用す
る場合の上記非環状炭酸エステルと上記環状炭酸エステ
ルとの好適な混合比は、体積比で5:95〜70:30
である。環状炭酸エステルの比率が95体積%より高く
なると非水電解液の粘度が高くなり、一方、環状炭酸エ
ステルの比率が30体積%より低くなると非水電解液の
誘電率が低くなり、いずれの場合も電導度が低下する。
い。負極材料としては、金属(金属リチウムなど)、合
金(リチウム−アルミニウム合金、リチウム−錫合金、
リチウム−鉛合金など)、黒鉛型結晶構造を有する炭素
材料(黒鉛、コークス、有機物焼成体など)が例示され
る。充放電サイクル特性に特に優れた非水電解液二次電
池を得るためには、格子面(002)の面間隔
(d002 )が3.35〜3.37Åであり、且つc軸方
向の結晶子の大きさ(Lc)が150Å以上である黒鉛
型結晶構造を有する炭素材料を使用することが好まし
い。
の非水電解液の溶質としては、LiPF6 、LiB
F4 、LiClO4 、LiCF3 SO3 、LiAs
F6 、LiN(CF3 SO2 )2 及びLiSO3 (CF
2 )3 CF3 が例示されるが、特にこれらに限定されな
い。
る場合の正極活物質としては、LiCoO2 、LiNi
O2 、LiMnO2 、LiMn2 O4 、LiVO2 及び
LiNbO2 が例示されるが、これも特に限定されな
い。
炭酸エステルを非水電解液の溶媒として使用しているの
で、充電保存特性に優れる。
電池であるが、本発明は広く非水電解液二次電池に適用
可能である。
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で適宜変更して
実施することが可能なものである。
iCoO2 粉末90重量部と、導電剤としての人造黒鉛
粉末5重量部と、PVdF(ポリフッ化ビニリデン)5
重量部のNMP(N−メチル−2−ピロリドン)溶液と
を混練してスラリーを調製した。このスラリーをドクタ
ーブレード法により正極集電体としてのアルミニウム箔
の両面に塗布し、150°Cで2時間真空乾燥して、各
面に厚さ50μmの正極合剤層を有する極板を作製し
た。この極板を圧延して、厚さ0.100mm、幅40
mm、長さ280mmの帯状の正極を作製した。
鉛粉末(Lc>1000Å;d002 =3.35Å)95
重量部とPVdF5重量部のNMP溶液とを混練してス
ラリーを調製した。このスラリーをドクターブレード法
により負極集電体としての銅箔の両面に塗布し、150
°Cで2時間真空乾燥して、各面に厚さ50μmの負極
合剤層を有する極板を作製した。これらの極板を圧延し
て、厚さ0.100mm、幅42mm、長さ300mm
の帯状の負極を作製した。
トと表2に示す非環状炭酸エステルとの体積比1:1の
混合溶媒に、LiPF6 (ヘキサフルオロリン酸リチウ
ム)を1M(モル/リットル)溶かして、非水電解液を
調製した。表2中の(A)〜(M)は、それぞれ表1中
の非環状炭酸エステル(A)〜(M)である。
極、負極及び非水電解液を用いて、正極容量が負極容量
よりも小さいAAサイズのリチウム二次電池(本発明電
池)A1〜A14を作製した。なお、セパレータには、
リチウムイオン透過性を有するポリプロピレン製の微多
孔膜を使用した。
チレンカーボネートとジエチルカーボネートとの体積比
1:1の混合溶媒を使用したこと以外は実施例1〜14
と同様にして、比較電池B1を作製した。
チレンカーボネートとCH3 OCOOCF3 との体積比
1:1の混合溶媒を使用したこと以外は実施例1〜14
と同様にして、比較電池B2を作製した。
メチルカーボネート(DMC)と4,4,5,5−テト
ラメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンとの体積比
1:1の混合溶媒を使用したこと以外は実施例1〜14
と同様にして、比較電池B3を作製した。
(25°C)にて、200mAで4.2Vまで充電した
後、200mAで2.75Vまで放電して、保存前の放
電容量C1を求めた。次いで、これらの放電後の各電池
を、200mAで4.2Vまで充電し、60°Cで20
日間保存した後、200mAで2.75Vまで放電し
て、保存後の放電容量C2を求めた。保存前の放電容量
C1及び保存後の放電容量C2の各値を、下式に代入し
て、容量残存率を求めた。結果を先の表2に示す。
較電池B1〜B3に比べて、容量残存率が高く、充電保
存特性に優れていることが分かる。
酸エステル(G)との体積比99:1、95:5、9
0:10、80:20、70:30、60:40、4
0:60、30:70、20:80、10:90、0:
100(非環状炭酸エステル(G)単独)の混合溶媒
に、LiPF6 (ヘキサフルオロリン酸リチウム)を1
M(モル/リットル)溶かして、非水電解液を調製し
た。次いで、これらの各非水電解液を用いたこと以外は
実施例1〜14と同様にして、順に本発明電池A15〜
A25を作製した。
チレンカーボネートを単独使用したこと以外は実施例1
〜14と同様にして、比較電池B4を作製した。但し、
エチレンカーボネートは常温で固体であるので、非水電
解液は、エチレンカーボネートの加熱溶融液にLiPF
6 を1M溶かして調製した。
存率を、実験1と同じ方法で求めた。結果を表3及び図
1に示す。図1は、溶媒中の非環状炭酸エステル(G)
の比率と充電保存特性の関係を、縦軸に容量残存率
(%)を、横軸に溶媒中の非環状炭酸エステル(G)の
体積%をとって示したグラフである。なお、表3及び図
1には、本発明電池A7の結果も表2より転記して示し
てある。
7,A15〜A25は、比較電池B4に比べて、容量残
存率が高く、充電保存特性に優れており、なかでも本発
明電池A7,A16〜A22は、充電保存特性に特に優
れている。この事実から、非環状炭酸エステルと環状炭
酸エステルとを混合形態で使用する場合は、非環状炭酸
エステルを5〜70体積%、環状炭酸エステルを95〜
30体積%とすることが好ましいことが分かる。
レンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(B
C)、ビニレンカーボネート(VC)又はγ−ブチロラ
クトン(γ−BL)と、非環状炭酸エステル(G)との
体積比1:1の混合溶媒に、LiPF6 を1M溶かし
て、非水電解液を調製した。次いで、これらの各非水電
解液を用いたこと以外は実施例1〜14と同様にして、
本発明電池A26〜A29を作製した。
存率を、実験1と同じ方法で求めた。結果を表4に示
す。表4には、本発明電池A7の結果も表2より転記し
て示してある。
6〜A28は、本発明電池A29に比べて、容量残存率
が高く、充電保存特性に優れている。この事実から、非
環状炭酸エステルを他の溶媒との混合形態で使用する場
合は、他の溶媒として環状炭酸エステルを用いることが
好ましいことが分かる。
特定の非環状炭酸エステルを用いているので、充電保存
特性に優れる。
特性の関係を示したグラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】非水電解液の溶媒として、式:R1 OCO
OR2 〔式中、R1 及びR2 は、両方又は一方が、水素
原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換されていても
よい、C=C二重結合を少なくとも1個有する炭素数2
〜4の1価の炭化水素基である。但し、R1 及びR2 の
両方が前記炭化水素基である場合は、R1 及びR2 は、
互いに、同一であってもよく、異なっていてもよい。ま
た、R1 又はR2 の一方のみが前記炭化水素基である場
合の他方の基は、置換基を有していてもよい炭素数1〜
4のアルキル基である。〕で表される非環状炭酸エステ
ルが用いられていることを特徴とする非水電解液二次電
池。 - 【請求項2】前記非水電解液の溶媒が、前記非環状炭酸
エステルと、エチレンカーボネート、プロピレンカーボ
ネート、ブチレンカーボネート及びビニレンカーボネー
トよりなる群から選ばれた少なくとも一種の環状炭酸エ
ステルとの混合溶媒である請求項1記載の非水電解液二
次電池。 - 【請求項3】前記非水電解液の溶媒が、前記非環状炭酸
エステル5〜70体積%と、エチレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート及びビニ
レンカーボネートよりなる群から選ばれた少なくとも一
種の環状炭酸エステル95〜30体積%との混合溶媒で
ある請求項1記載の非水電解液二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15157496A JP3258907B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 非水電解液二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP15157496A JP3258907B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 非水電解液二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09312171A true JPH09312171A (ja) | 1997-12-02 |
JP3258907B2 JP3258907B2 (ja) | 2002-02-18 |
Family
ID=15521502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15157496A Expired - Fee Related JP3258907B2 (ja) | 1996-05-22 | 1996-05-22 | 非水電解液二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3258907B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0996187A1 (en) * | 1998-10-22 | 2000-04-26 | Wilson Greatbatch Ltd. | Organic carbonate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable cells |
WO2001037364A1 (fr) * | 1999-11-18 | 2001-05-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Pile secondaire au lithium |
US6949317B2 (en) | 2000-12-06 | 2005-09-27 | Nisshinbo Industries, Inc. | Polymer gel electrolyte and secondary cell |
-
1996
- 1996-05-22 JP JP15157496A patent/JP3258907B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0996187A1 (en) * | 1998-10-22 | 2000-04-26 | Wilson Greatbatch Ltd. | Organic carbonate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable cells |
WO2001037364A1 (fr) * | 1999-11-18 | 2001-05-25 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Pile secondaire au lithium |
US6949317B2 (en) | 2000-12-06 | 2005-09-27 | Nisshinbo Industries, Inc. | Polymer gel electrolyte and secondary cell |
US7088572B2 (en) | 2000-12-06 | 2006-08-08 | Nisshinbo Industries, Inc. | Polymer gel electrolyte, secondary cell, and electrical double-layer capacitor |
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---|---|
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