JPH11329499A - 高分子ゲル電解質二次電池 - Google Patents
高分子ゲル電解質二次電池Info
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- JPH11329499A JPH11329499A JP10131571A JP13157198A JPH11329499A JP H11329499 A JPH11329499 A JP H11329499A JP 10131571 A JP10131571 A JP 10131571A JP 13157198 A JP13157198 A JP 13157198A JP H11329499 A JPH11329499 A JP H11329499A
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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)
Abstract
池に於て、電気的特性に優れ,かつ可撓性に富む電池を
提供することを目的とする。 【構成】 正極活物質がリチウムと、コバルト、ニッケ
ルまたはマンガンの中で少なくとも1種を含む複合酸化
物であり、負極活物質がリチウムを吸蔵放出可能な炭素
であり、有機高分子、非水溶剤およびリチウム塩で構成
されるゲル電解質の非水溶剤が、エチレンカーボネイト
(EC)、ガンマブチロラクトン(γ−BL)、ジエト
キシエタン(DEE)の三成分系の三角座標において、
下記4点を直線で結んだ四角形で囲まれた範囲の容量%
からなる高分子ゲル電解質二次電池とすることで、上記
目的を達成できる。 第1点:ECが70容量%、γ−BLが0容量%、DE
Eが30容量%第2点:ECが50容量%、γ−BLが
40容量%、DEEが10容量%第3点:ECが20容
量%、γ−BLが70容量%、DEEが10容量%第4
点:ECが55容量%、γ−BLが0容量%、DEEが
45容量%
Description
と非水溶剤およびリチウム塩で構成される高分子ゲル電
解質電池に関するもので、特に高率放電特性、低温下で
の放電特性に優れかつ可撓性に富む電池に関するもので
ある。
CoO2 )、ニッケル酸リチウム(LiNiO2 )やマ
ンガン酸リチウム(LiMn2 O4 )、負極に炭素を用
いたリチウムイオン電池が電圧が4Vと高く、かつ充放
電サイクル性能が優れているところから携帯機器用電源
として普及している。また、電解質が有機高分子固体電
解質あるいはゲル電解質で構成されるリチウム二次電池
は、電池の小型軽量化を更に進め、かつ安全性を高める
ものとして開発が進められている。中でもゲル電解質電
池は常温で液体電解質電池と同等の特性を有するとの期
待から開発が活発である。
リアクリロニトリル(PAN)、ポリフッ化ビニリデン
(PVDF)、ポリエチレンオキシド(PEO)などで
あり、溶剤は液体の電解液の溶剤と同一の材料であっ
た。すなわち、リチウムイオン電池においてはECやプ
ロピレンカーボネイト(PC)が主体でこれとラクトン
や鎖状の炭酸エステル、例えばジメチルカーボネイト
(DMC)、ジエチルカーボネイト(DEC)との混合
溶剤であった。
250273号や特開平3ー29272号に於て正極が
有機高分子材料から成る3Vの系に於てγ−BLとグラ
イムとの混合溶剤が開示されている。
電池には以下の欠点があった。ECとγ−BLとの混合
溶剤は粘性が高く低温における伝導度が低く、これを溶
剤とするゲル電解質電池は低温での放電特性が十分でな
い欠点があった。また、高分子が非架橋性のPANの場
合DMCやDECを含む系ではゲルの強度が低くセパレ
ータとしての使用に耐えないこと、および揮発性が極め
て高くフィルムの製膜工程や電池の組立て工程で揮発し
てしまい良好な特性が得られない欠点があった。さら
に、上記特許公開公報で開示されているγ−BLとグラ
イムの混合溶剤は4Vの系に適用するには対電位安定が
不足しており電池の特性劣化の一因となる欠点があっ
た。
電解質で構成される4V系の非水二次電池に於て、電気
的特性に優れ,かつ可撓性に富む電池を提供せんとする
ものである。
がLiCoO2 、LiNiO2 、またはLiMn
2 O 4 、負極が炭素で構成される4V系の二次電池であ
る。また、電極およびセパレータを構成する電解質は有
機高分子と非水溶剤およびリチウム塩から成るゲル電解
質である。更に、有機高分子、非水溶剤およびリチウム
塩で構成されるゲル電解質の非水溶剤が、エチレンカー
ボネイト(EC)、ガンマブチロラクトン(γ−B
L)、ジエトキシエタン(DEE)の三成分系の三角座
標において、下記4点を直線で結んだ四角形で囲まれた
範囲の容量%からなることを特徴とする。
容量%、DEEが30容量% 第2点:ECが50容量%、γ−BLが40容量%、D
EEが10容量% 第3点:ECが20容量%、γ−BLが70容量%、D
EEが10容量% 第4点:ECが55容量%、γ−BLが0容量%、DE
Eが45容量% なお、ゲル電解質を構成する高分子材料は特に限定され
るものではないが、PAN、PVDF、PEOなどが適
用できる。
特に低温に於ける伝導度に優れ、かつ柔軟で機械的強度
に優れている。しかも耐電位性にも優れ4V系にも適応
するものである。ゲル電解質の伝導度、物理的性質、化
学的安定性はそれを構成する高分子および溶剤の組合せ
によって大きく左右される。たとえば、PANなどの非
架橋性の高分子の場合、DECやDMC等の鎖状エステ
ルと組み合わせると極端に柔らかく機械的な強度が不足
する。また、分子鎖内にフェニル基を有する架橋型の高
分子の場合にはゲルは極端に硬くなり、柔軟性に乏しく
かつ伝導度が低い欠点がある。溶剤がEC/γ−BLの
2成分系の場合には室温に於いては柔軟性もあり、伝導
度が高く、かつ機械的強度も強い。しかし、−10℃以
下の低温では硬くなり、伝導度が低い欠点がある。ま
た、γ−BL/グライム2成分混合系に於いては低温で
の伝導度は高いものの、常温での機械的強度が低く、ま
た、耐電位性も十分でないため4V系に適用できない欠
点があった。DEEに代わるエーテル系の溶剤としてジ
メトキシエタン(DME、メチルモノグライムともい
う)やジエチレングリコールジメチルエーテル(メチル
ジグライム)やメチルトリグライムを含むゲル電解質は
耐電位性が十分でなく4V系には適さない。更に、エチ
ルジグライムやエチルトリグライムを含む混合溶剤を有
するゲル電解質は低温での伝導度が低い欠点がある。
検討した結果、ゲル電解質の溶剤としてEC/γ−BL
/DEEの3成分系の混合溶剤とすることにより柔軟
性、機械的強度、低温での伝導性および耐電位性のいず
れにおいてもすぐれた特性を有するゲル電解質が得れる
ことを見い出し、本発明に至ったものである。
る。図1は本発明に係る高分子ゲル電解質二次電池の断
面図である。図において1は正極である。正極1は厚さ
100μmの合剤層で、アルミニウム箔製正極集電体2
上に担持されている。正極合剤層は正極活物質であるL
iCoO2 粉末と導電剤であるカーボンブラック粉末お
よび高分子ゲル電解質で構成される。正極合剤層の構成
比率は重量比でLiCoO2 粉末が80、カーボンブラ
ック粉末が5、ゲル電解質が15である。高分子ゲル電
解質は高分子材料であるPANとEC/γ−BL/DE
E混合溶剤および6フッ化燐酸リチウム(LiPF6 )
で構成される。その構成比率は重量比でPANが40、
溶剤が52、リチウム塩が8である。混合溶剤の構成比
は容積比でECが30、γ−BLが35、DEEが35
である。
の合剤層で銅箔製負極集電体4上に担持持されている。
負極合剤層は活物質である黒鉛粉末とゲル電解質で構成
される。その構成比率は重量比で黒鉛が70、ゲル電解
質が30である。ゲル電解質の組成は正極の電解質と同
一である。5は高分子ゲル電解質フィルムから成るセパ
レータである。セパレータの厚さは40μmである。セ
パレータを構成するゲル電解質の組成は正極および負極
を構成する電解質と同一である。6は正極端子、7は負
極端子、8はパッケージである。
ある。表1は図2で示した各々の組成の溶剤のゲル電解
質を用いた電池の特性を示す表である。表1に於いて常
温高率放電の放電様式は1CmA定電流で放電終止電圧
は2.7Vである。低温放電の放電温度は−20℃で放
電様式は0.2CmA定電流放電、放電終止電圧は2.
7Vである。
組成は図2の四角形で囲まれた斜線範囲である。即ち、
有機高分子、非水溶剤およびリチウム塩で構成されるゲ
ル電解質の非水溶剤が、エチレンカーボネイト(E
C)、ガンマブチロラクトン(γ−BL)、ジエトキシ
エタン(DEE)の三成分系の三角座標において、下記
4点を直線で結んだ四角形で囲まれた範囲の容量%から
なる。
容量%、DEEが30容量% 第2点:ECが50容量%、γ−BLが40容量%、D
EEが10容量% 第3点:ECが20容量%、γ−BLが70容量%、D
EEが10容量% 第4点:ECが55容量%、γ−BLが0容量%、DE
Eが45容量% 表1には図2に示した溶剤組成に対応するゲル電解質を
有する電池の特性および電解質の可撓性を示した。表1
に示した如く、本発明に係る高分子ゲル電解質二次電池
は溶剤の組成がその範囲外にある電池に比べ、高率放電
特性、低温放電特性に優れる。また、ゲル電解質自身の
強度が強く、可撓性にすぐれる。このため電池に対して
外圧が加わっても短絡の恐れが無い。また、電池自身も
可撓性を有する。
電特性、低温における放電特性および可撓性に優れた電
池であって、工業的価値の高いものである。
図である。
る溶剤の組成を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 正極活物質がリチウムと、コバルト、ニ
ッケルまたはマンガンの中で少なくとも1種を含む複合
酸化物であり、負極活物質がリチウムを吸蔵放出可能な
炭素であり、有機高分子、非水溶剤およびリチウム塩で
構成されるゲル電解質の非水溶剤が、エチレンカーボネ
イト(EC)、ガンマブチロラクトン(γ−BL)、ジ
エトキシエタン(DEE)の三成分系の三角座標におい
て、下記4点を直線で結んだ四角形で囲まれた範囲の容
量%からなることを特徴とする高分子ゲル電解質二次電
池。 第1点:ECが70容量%、γ−BLが0容量%、DE
Eが30容量% 第2点:ECが50容量%、γ−BLが40容量%、D
EEが10容量% 第3点:ECが20容量%、γ−BLが70容量%、D
EEが10容量% 第4点:ECが55容量%、γ−BLが0容量%、DE
Eが45容量%
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10131571A JPH11329499A (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 高分子ゲル電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10131571A JPH11329499A (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 高分子ゲル電解質二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11329499A true JPH11329499A (ja) | 1999-11-30 |
Family
ID=15061179
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10131571A Pending JPH11329499A (ja) | 1998-05-14 | 1998-05-14 | 高分子ゲル電解質二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11329499A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001043899A (ja) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Toshiba Corp | 非水電解液二次電池 |
WO2003056653A1 (fr) * | 2001-12-27 | 2003-07-10 | Sony Corporation | Cellule secondaire d'electrolyte non aqueux |
EP2932542A1 (en) | 2012-12-13 | 2015-10-21 | 24M Technologies, Inc. | Semi-solid electrodes having high rate capability |
CN111477954A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-31 | 西湖大学 | 一种高浓度再稀释电解液及其制备方法 |
-
1998
- 1998-05-14 JP JP10131571A patent/JPH11329499A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001043899A (ja) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Toshiba Corp | 非水電解液二次電池 |
WO2003056653A1 (fr) * | 2001-12-27 | 2003-07-10 | Sony Corporation | Cellule secondaire d'electrolyte non aqueux |
EP2932542A1 (en) | 2012-12-13 | 2015-10-21 | 24M Technologies, Inc. | Semi-solid electrodes having high rate capability |
CN111477954A (zh) * | 2020-04-22 | 2020-07-31 | 西湖大学 | 一种高浓度再稀释电解液及其制备方法 |
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