JPH11273729A - リチウム塩及びスルフィド系二次電池 - Google Patents

リチウム塩及びスルフィド系二次電池

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JPH11273729A
JPH11273729A JP10069864A JP6986498A JPH11273729A JP H11273729 A JPH11273729 A JP H11273729A JP 10069864 A JP10069864 A JP 10069864A JP 6986498 A JP6986498 A JP 6986498A JP H11273729 A JPH11273729 A JP H11273729A
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lithium salt
secondary battery
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Takitaro Yamaguchi
滝太郎 山口
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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】 【課題】 充放電を繰り返しても充放電容量の減少の小
さい、寿命の長いスルフィド系二次電池、及びこの二次
電池を可能とする新規なリチウム塩を提供する。 【解決手段】 正極活物質と同じ基本構造を有する化合
物を電解液中に有するスルフィド系二次電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スルフィド系二次
電池及びにその改質に役立つ新規リチウム塩に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、通信機器やOA機器の可搬化がす
すみ、これら機器の軽量化及び小型化競争が繰り広げら
れている。このような各種機器や、或いは電気自動車等
の電源として利用される二次電池においてもその高効率
化が求められている。この要求に対し、新たな電極材を
用いた電池が開発されつつあるが、この中でエネルギー
密度が比較的高いことから、ジスルフィド化合物を用い
た電極材料(米国特許第4833048号等)が注目さ
れている。このものは、2つの有機物からなる基の間に
2つの硫黄からなるジスルフィド結合を有するもの(R
−S−S−R’)を電極材料に用いるものである。
【0003】S−S結合は電解還元による2電子の供給
により開裂し、電解液中のカチオン(M+)或いはプロ
トンと結合して2(R−S-・M+)となり、電解酸化時
には元のR−S−S−Rに戻って、2電子を放出する。
この二次電池においては、通常の他の二次電池並の15
0Wh/kg以上のエネルギー密度が期待できるとされてい
る。しかし、上記アニオンR−S-は電解質に溶解して
しまうため、電極付近から失われてしまい、酸化−還元
のネットワークに関与しなくなってしまう。その結果、
この二次電池の容量は充放電を繰り返す毎に大きく減少
するため、極めて寿命の短い電池とならざるを得なかっ
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した従
来の問題点を改善する、すなわち、充放電を繰り返して
も充放電容量の減少の小さい、寿命の長いスルフィド系
二次電池、及びこのような二次電池を可能とする新規な
リチウム塩を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のスルフィド系二
次電池は上記課題を解決するため、請求項1に記載の通
り、正極活物質と同じ基本構造を有する化合物を電解液
中に有する構成を有する。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明において、スルフィド系二
次電池とは、電解還元より開裂し電解酸化により復元す
る硫黄−硫黄間のスルフィド結合を有する物質を正極活
物質として有する二次電池であって、このスルフィド結
合とは2つの硫黄からなるジスルフィド結合のみなら
ず、S−S−SやS−S−S−Sなどのポリスルフィド
結合をも含む。
【0007】ここで、従来のスルフィド系二次電池の場
合、電解還元によりスルフィド結合が開裂された正極活
物質は電解液に溶解し、徐々に拡散し、その一部は電解
酸化時においても酸化反応に寄与せず、その結果、充放
電容量の減少が生じていた。しかしながら、本発明のス
ルフィド系二次電池においては、正極活物質と同じ基本
構造を有する化合物を電解液中に有しているため、電解
還元によりスルフィド結合が開裂された正極活物質は電
解液に溶解しにくくなり、その結果正極付近に留まる。
そのため、電解酸化の際にも容易にスルフィド結合を再
構成することができ、その結果、充放電を繰り返して
も、容量の低下が極めて小さい二次電池となる。さらに
本発明の正極活物質と同じ基本構造を有する化合物がリ
チウム塩であると、このものは電解液中の電解質成分と
しての働きを併せ持つことができるため好ましい。
【0008】なお本発明における、正極活物質と同じ基
本構造を有する化合物のリチウム塩(以下、「活物質類
似リチウム塩」とも云う)について具体的に説明する
と、例えば、正極活物質が2,5−ジメルカプト−1,
3,4−チアジアゾール(以下「DMcT」とも云
う。)の場合、同様に2,5−ジメルカプト−1,3,
4−チアジアゾール基を有する次の化学式(I)に示し
たような化合物のリチウム塩が挙げられる。なお、この
化学式(I)で示される化合物を以下「DMcT2−A
-Li+」と云う)
【0009】
【化3】
【0010】ここではチアジアゾール環を有する例を具
体的に挙げたが、例えば、その他、正極活物質がトリア
ゾール環を有する場合には、トリアゾール環を有す活物
質類似リチウム塩を、テトラゾール環を有する正極活物
質の場合にはテトラゾール環を有する活物質類似リチウ
ム塩を用いることにより本発明の効果が得られる。な
お、これら活物質類似リチウム塩は、用いられる二次電
池の酸化還元条件によっても、酸化・還元しない安定な
ものであることが必要である。これら条件で容易に酸化
・還元してしまうものであると、容量が大きく、かつ、
内部抵抗の小さな二次電池は得られない。
【0011】なお、上記の活物質類似リチウム塩の電解
液中濃度は、飽和ないしほぼ飽和に近い濃度であること
が望ましい。ここで、このような二次電池の置かれる環
境が低温となった場合、この活物質類似リチウム塩が析
出し、内部抵抗の増加等の好ましくない障害を来すこと
が考えられるため、飽和濃度未満であることが望まし
い。一方、この活物質類似リチウム塩の電解液中濃度が
低すぎると本発明の効果が得られにくくなる。従って、
二次電池の使用温度範囲を想定して電解液中の活物質類
似リチウム塩の濃度を定めることが望ましい。
【0012】本発明の二次電池において、用いる電解質
はそれを構成する電解液が流動性を著しく失ったもので
あることが望ましい。例えば粘稠な電解質、或いはゲル
化されて得られた固体電解質などである。このような流
動性が低い電解質を用いることにより析出した活物質が
電極付近に確実に留まるため、本発明の効果が特に十全
に発揮される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。正極活物質としては2,5−ジメルカプト−1,
3,4−チアジアゾールを、正極活物質と同じ基本構造
を有する化合物としては化学式(I)に示した化合物を
選択して二次電池を形成してその評価を行った。なお
以下の操作のうち、空気・水などによる悪影響が予想さ
れる操作はすべてアルゴン雰囲気中で行った。
【0014】〔正極活物質と同じ基本構造を有する化合
物の合成〕まず、三口フラスコに2,5−ジメルカプト
−1,3,4−チアジアゾール20mmolを入れ、6
0℃で真空乾燥した後、テトラヒドロフラン500ml
を滴下して2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジ
アゾールを溶解した。この溶液を−78℃に冷却した
後、1.0mol/lのリチウム水素アルミニウム(L
iAlH4)−テトラヒドロフラン溶液を10ml滴下
した。攪拌しながらゆっくり室温に戻し、その後室温に
て2時間攪拌を続けた。次いで60℃で真空乾燥した。
このとき収率は150%と算出された。上記生成物であ
るDMcT2−Al-Li+について1H−NMRスペクト
ル(溶媒:重水素化N,N−ジメチルホルムアミド(7
d−DMF)を調べたところ、テトラヒドロフランが残
留していることが確認された。なお、この生成物につい
てKBr法で赤外吸収スペクトル(図1)を測定したと
ころ、原料である2,5−ジメルカプト−1,3,4−
チアジアゾールの赤外吸収スペクトル(図2)とは異な
るスペクトルが得られた。
【0015】〔密閉型電池の作製〕 (高分子固体電解質の作製)上記で合成したDMcT2
−Al-Li+をエチレンカーボネート-プロピレンカー
ボネートとの等容量混合溶媒に溶解し、これらを室温で
真空処理することにより、残留THFを除去し、最終的
にリチウムイオンがそれぞれ0.5mol/l、1mo
l/l及び1.5mol/l以下の濃度となる3種類の
溶液を得た。次いで、これら溶液それぞれ10mlと微
粉末状のアクリロニトリル−メチルアクリレート共重合
物(平均分子量10万:市販品)1.5gとを混合し
て、3種類の分散溶液を作成した。これらを常圧下で1
20℃に加熱してゾル化させ、それぞれガラスシャーレ
上に展開した後一昼夜放置し、それぞれ厚さ0.8mm
のゲルフィルムを得、これらを直径16mmに打ち抜い
て以下、高分子固体電解質として用いた。なお、リチウ
ムイオンが0.5mol/lの高分子固体電解質を高分
子固体電解質a、1mol/lの高分子固体電解質を高
分子固体電解質b、さらに1.5mol/lの高分子固
体電解質を高分子固体電解質cとして以下表記する。
【0016】(正極の作製)微粉末状の2,5−ジメル
カプト−1,3,4−チアジアゾール2.0g、導電補
助剤としてケッチェンブラック0.3g、ポリエチレン
オキサイド0.7g及びアセトニトリル40mlとを混
合してスラリー状とし、80℃で5時間真空乾燥して、
得られた固体を粉砕して微粉末化した。これを加圧成形
して直径14mm、厚さ0.1mmの円盤として、さら
に80℃、24時間真空乾燥して以下正極として用い
た。 (負極の作製)厚さ0.2mmのリチウム箔を直径15
mmに打ち抜いて以下負極として用いた。
【0017】(密閉型二次電池の作製)上記で作製した
高分子固体電解質aを挟んで正極及び負極を配し、内径
が16mmのステンレスケース(2016ケース)内に
収めて密閉型二次電池aを得た。同様にして、但し高分
子固体電解質aの代わりに高分子固体電解質b、または
高分子固体電解質cを用いて、それぞれ密閉型二次電池
b及び密閉型二次電池cを得た。なお比較例として、上
記密閉型二次電池a〜cと同様に、ただし電解質として
DMcT2−Al-Li+の代わりにLiCF3SO3をリ
チウムイオンが1mol/lとなるように作製した高分
子固体電解質dを用いて密閉型二次電池dを得た。
【0018】(電池評価及びその結果)上記で得た密閉
型電池a、b、c及びdについて、それぞれ、充電を
0.75mA(正極面積に対して0.5mA/cm2
の電流規制で電池電圧が4.5Vとなるまで行い、放電
を0.75mAの電流値で電池電圧が2.0Vとなるま
で行う条件で充放電を繰り返した。それぞれの1サイク
ル目の放電容量を100%としたときのサイクル特性評
価の結果を図3に示す。図3により本発明に係る二次電
池a〜cでは充放電を繰り返したときの放電容量の低下
がほとんどなく、二次電池として優れたものであること
が判る。
【0019】
【発明の効果】本発明のスルフィド系二次電池は、充放
電を繰り返しても充放電容量の減少の小さい、寿命の長
い優れたスルフィド系二次電池である。
【図面の簡単な説明】
【図1】2,5−ジメルカプト−1,3,4−チアジア
ゾールの赤外吸収スペクトルである。
【図2】実施例で合成したDMcT2−Al-Li+の赤
外吸収スペクトルである。
【図3】実施例及び比較例の電池のサイクル特性評価試
験の結果を示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極活物質と同じ基本構造を有する化合
    物を電解液中に有することを特徴とするスルフィド系二
    次電池。
  2. 【請求項2】 上記正極活物質と同じ基本構造を有する
    化合物がリチウム塩であることを特徴とする請求項1に
    記載のスルフィド系二次電池。
  3. 【請求項3】 次の化学式(I)で示されるリチウム塩
    を有することを特徴とするスルフィド系二次電池。 【化1】
  4. 【請求項4】 次の化学式(I)で示されることを特徴
    とするリチウム塩。 【化2】
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002082569A1 (fr) * 2001-03-30 2002-10-17 Naoi, Kenzo Materiau de dispositif de stockage d'energie obtenu a partir d'un compose de soufre organique heterocyclique et son procede de conception
KR100381612B1 (ko) * 2001-07-14 2003-04-26 주식회사 뉴턴에너지 리튬-황 이차 전지의 제조방법
JP2008527662A (ja) * 2005-01-18 2008-07-24 オクシス・エナジー・リミテッド 硫黄又は硫黄化合物を使用する電池のための電解質組成物に関連する改良
US9893387B2 (en) 2013-03-25 2018-02-13 Oxis Energy Limited Method of charging a lithium-sulphur cell
US9899705B2 (en) 2013-12-17 2018-02-20 Oxis Energy Limited Electrolyte for a lithium-sulphur cell
US9935343B2 (en) 2013-03-25 2018-04-03 Oxis Energy Limited Method of cycling a lithium-sulphur cell
US10020533B2 (en) 2013-08-15 2018-07-10 Oxis Energy Limited Laminated lithium-sulphur cell
US10038223B2 (en) 2013-03-25 2018-07-31 Oxis Energy Limited Method of charging a lithium-sulphur cell
US10461316B2 (en) 2012-02-17 2019-10-29 Oxis Energy Limited Reinforced metal foil electrode
US10811728B2 (en) 2014-05-30 2020-10-20 Oxis Energy Ltd. Lithium-sulphur cell

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1387421A1 (en) * 2001-03-30 2004-02-04 Naoi, Katsuhiko Energy storing device material from heterocyclic organic sulfur compound and method of designing it
EP1387421A4 (en) * 2001-03-30 2004-04-21 Katsuhiko Naoi ENERGY STORAGE DEVICE MATERIAL OBTAINED FROM A HETEROCYCLIC ORGANIC SULFUR COMPOUND AND ITS DESIGN METHOD
WO2002082569A1 (fr) * 2001-03-30 2002-10-17 Naoi, Kenzo Materiau de dispositif de stockage d'energie obtenu a partir d'un compose de soufre organique heterocyclique et son procede de conception
KR100381612B1 (ko) * 2001-07-14 2003-04-26 주식회사 뉴턴에너지 리튬-황 이차 전지의 제조방법
JP2008527662A (ja) * 2005-01-18 2008-07-24 オクシス・エナジー・リミテッド 硫黄又は硫黄化合物を使用する電池のための電解質組成物に関連する改良
US9196929B2 (en) 2005-01-18 2015-11-24 Oxis Energy Limited Electrolyte compositions for batteries using sulphur or sulphur compounds
US10461316B2 (en) 2012-02-17 2019-10-29 Oxis Energy Limited Reinforced metal foil electrode
US9893387B2 (en) 2013-03-25 2018-02-13 Oxis Energy Limited Method of charging a lithium-sulphur cell
US9935343B2 (en) 2013-03-25 2018-04-03 Oxis Energy Limited Method of cycling a lithium-sulphur cell
US10038223B2 (en) 2013-03-25 2018-07-31 Oxis Energy Limited Method of charging a lithium-sulphur cell
US10020533B2 (en) 2013-08-15 2018-07-10 Oxis Energy Limited Laminated lithium-sulphur cell
US9899705B2 (en) 2013-12-17 2018-02-20 Oxis Energy Limited Electrolyte for a lithium-sulphur cell
US10811728B2 (en) 2014-05-30 2020-10-20 Oxis Energy Ltd. Lithium-sulphur cell

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