JPS5996666A - リチウム電池用電解液 - Google Patents

リチウム電池用電解液

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JPS5996666A
JPS5996666A JP57206573A JP20657382A JPS5996666A JP S5996666 A JPS5996666 A JP S5996666A JP 57206573 A JP57206573 A JP 57206573A JP 20657382 A JP20657382 A JP 20657382A JP S5996666 A JPS5996666 A JP S5996666A
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ethylene carbonate
electrolyte
electrode
charging
organic solvent
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Shinichi Tobishima
真一 鳶島
Akihiko Yamaji
昭彦 山路
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、−次峻び二次リチウム電池に用いるg解散に
媚するものである。
リチウム負極活物質として用いる電池は、小型・高エネ
ルギ密匿を有する電池として研究されているが、その二
次化が大きな問題点となっている。
二次化が可能な旧極活・勿質として、Vt Os 、V
a Ott等の全軍酸化物、TiS2、v82等の層状
化合力が、Li との間でトポケミカルな反15 kす
る化合吻として知られて卦り、現在序でチタン、ジルコ
ニウム、ハフニウム、ニオビウム、メンタル、バナジウ
ムの硫化物、セレン化物、テルル化物を用いた゛電池(
米国!特許第4,089,052号明細書参照)等が開
示されている。
しかしながら、このような二次電池用正極活物質の研究
に比して、Li極の光放電特性(fこ関する研究は充分
とはいえず、Li二次電池実現のだめには、充放電効率
及びサイクル#命等の光放電特性の曵好な電解液の採食
が1F大な問題となっている。Li極め充放電効率を向
上させる試みとしてij L i Ctck /プロピ
レンカーボネイトにニトロメタン、802  等の添加
剤をυlえる試み(Electro−chimica、
Acta、 vol、 22. rB 75 @ 〜8
3 自(1977) 〕等が行なわれているが必ずしも
充分とはいえず、さらに特性の擾またリチウム二次電池
用祇11!I1.液が求められている。
本発明は、このような現伏に鑑みてなされたものであ秒
、その目的1は2L!電率が高くかつLi・極の充放電
特性の優れたリチウム−次及び二次′屯他用非水成哨液
を提供することにある。
しだがって、本41jBfJによるリチウム’97:b
、用非水車印tt丙性すチウム+’A11機溶媒に溶解
させた非水市、;;仔液において、前認非水電解液の有
機容媒としてエチレンカーボネイトとエチレンカーボネ
イトより低枯1jの環状又は非蒙状のエーテルを貝全1
陣以上混合した車を特徴とするものであ乙。
本発明によれば、有機溶媒として、エチレンカーボネイ
トとエチレンカーボネイトより低粘度の環状又は非環状
のエーテル類を1種以上湿滑したものを用いる牛により
、導′眠率が高く、かつLi1傘の充放電特性の1豐秀
なりチウムニ次ii池用非水市1・経I或を提供するこ
とができる。
本発明を咀に詳しく説明する。
リチウム二次眠池は、リチウムを負極活物質とし、Li
+ イオンに対し、゛(社)気化学的に活性で、かつL
i+イオンとOTIリリ灼な電気化学反応で行なう物質
をIF唯活吻′はとし、リチウム塩を有機溶媒に溶解さ
せたJIE水電wf液を用いた本のであるが、このリチ
ウム二次岨池用の治機溶媒として、イぐ発明においては
、エチレンカーボネイトとエチレンカーボネイトより低
帖1辻の非プロトン性極性溶媒の1種以上との混@/f
”媒を用いる。Li’匪の充放・に効率及び電解液の導
′lt率を同上させるためには、Li から@媒への電
子移動反応性が低い溶媒を選択する事や@媒系中のLi
 塩がM離し易く、かつLi+イオンの移動性が大さい
亭が必要であると考えられる。
エチレンカーボネイトは、高誘電率()39. ]、。
440℃であるが、その融点はfI36℃であり、常識
で(Iよ、単独では使用し難いという欠点を癩する。又
、その粘度は高< (1,9cP 、 40℃)、必ず
しも好ましくはない。そこで、エチレンカーボネイトと
エチレンカーボネイトより低粘度の非プロトン性極性溶
媒との混合溶媒を用いる事により上記要求を満足する享
が期待される。
本発明VCよる電解液の有機溶媒rri前述のよって、
エチレンカーボネイトとエチレンカーボネイトより低粘
度の環状又は非環状のエーテル類との混合溶媒であるが
、これらに、溶解される溶質は従来この極の市1世に用
いられる溶・可を自由に用いることができる。たとえば
、LiClO4,LiBF、。
L 1AsFe 、 L i PFa 、 L i A
7Ct4  等の無機塩及びCFs SO3L i 、
 CF3 C00L i  等の有機塩を用いることが
できる。
これらの溶質は前記有機溶媒に、好ましくはへ5〜2.
5N溶11y(される。溶解する溶′ぼがI)、5N末
(′両であると、充放電特性が著しく低下し、2.5N
を超えると、溶質は溶解しないからである。
エチレンカーボネイトと混合するエチレンカーボネイト
より低粘度の非プロトン性極性溶媒(d1従東この種の
電r1ハに用いられる低粘度溶媒を自由に用いる事がで
きる。たとえば、テトラハイドロピラン、2−メチルナ
ト2〕梢ドロフラン、テトラハイドロピラン、1,3−
ジオキソラン、1゜2−ジメトキシエタン、ジメチルス
ルホキシド、ジエチルエーテル、N、N−ジメチルホル
ムアミド等の中から選ばれた1種以上の溶媒を用いる事
ができる。
エチレンカーボネイト支びエチレンカーボネイトより低
粘饗の非プロトン極性溶媒の混合比1tよ好ましくは1
:9〜9:1、最も好ましくid5 : 5前後である
。1:9以下の混合比であると両者を混合した意味が薄
くなり、単独系の充放電特性に近づ@充放電特性が悪化
するからである。
以下、不発明の詳細な説明する。
実施例1 pt を玉を作用極、対極lてLr 1 を参照電極と
してLi を用いた電池を組み、PL極上にLi  を
析出させることにより、Li 極の充放t+q性を剣・
Jクシだ。電Nf数には、2 NL i CLO<  
をエチレンカーボネイト(以下、ECと$=1シする)
とテトラノ・イドロフラン(以下、THFと略記する)
の1:1モル比況合溶媒に溶解させたものを用いた。こ
の電解液の導電率Qま10.4刈o−3Ω−”CIrL
−’であり、2NL i CtO+ /THF 4−独
系の導電率である5、 2X10−3Ω″″1α−1よ
り高かった。
測定は、まず5 mA/cffl  の定電流で1分1
0]、Pt極上に■、iを析出させ充電した後、5 r
n、A/ffl の定電流でpt 極上に析出したLi
をLi+イオンとして放電するサイクル試験を行なった
。充放電効率は、Pt極の電位変化より求め、Pt 極
上に析出しだLi をLi″°イオ/としえ放電させる
のに・要した電気」とPt極上にLiを析出させるだめ
に要した!気量との比から算出した。
第1図(tよ、充放電効率とサイクル数の関係を示す図
であり、図中のaは上記電解液金柑いた場合であり、b
は、2NLiC70+/TI(E単独系の電解牧を用い
た場合の充放電特性を杉考例として示した。
第1図から判るように、単独系(b)に比べて、混合系
(a)は明らかに、充放電特性は向上している。
実施例2 電解液として、2 NL i C104をECと1.3
−ジオキソラン(1駁下、DOLと1烙i己する)のモ
ル混合比1:1の混@溶媒に溶戸Ptさせたものを用い
た以外は、実施+flJ 1と同様にしてLi の充放
電特性を測定した。この就j昨液の導′iL率は12.
6 X 10−3Ω−1儂−1であり、2NL i C
lO4/II)OL哨独系の導成駆である2、 lXl
0−3Ω−’C1n、−’より高かった。
第2区1は充放電効率とサイクル数の関係を示す図であ
り、図中の(a)は本発明の2 NL i Cto、 
/E(:’、/DOL  (モル混合比1:1→を電解
液上して用いた場合であり、図中の・(b)、′ri、
=考列として、2NL i Cto< /DOL雛独#
媒系電解液を用いた場合のLi 極の充放電特性を・ト
シたも・:I)でbる。第2図から判る様に、単独系C
b)に叱べて、晶8系(a)は明らかに充放電特性は向
上している。
実施例3 電解液として2NLiC10<をECと2−メチルテト
ラノ・イドロフラン(以下、2−1■eTHFとW(r
 記する)のモル混合比1:1のffL合溶媒に溶解さ
せたものを用いたμ外Iは実施例1と同様にしてLi極
の充放を特性f:測測定lζ。この電解液の導電率は、
9.24xio−3Ω−’ cIrL−”であり、2N
LiC104/2MeTHF単独系電解液の導電率でち
る1、9X10  Ω αより高かった。
@3図はLi極の充放電効率とサイクル数の関係を示す
;91であり、図中の(a)+d本実JIQ例のI N
L i CIIJ)</h:C/2MeTHF(モル混
合比1:1)をへ脳液として用いた場合であり、(b)
は参考例の2 NL i CtCk/2MeTHF  
を用いた場合の充放′鑞特性である。
第3図から判る様にECと2MeTHFの混合溶媒を用
いる事によりLi(4の充放蝋特性は皆しく向上してい
る。
実施例 市1昨液として、2 NL i CtooをECと1,
2−ジメトキシエタン(以下、DMEと略記する)のモ
ル混合比1:1の混合溶媒に溶解させたものを用いた以
外は実施例1と同様にしてLi 極の充放dc特性を測
定した。
この叶j叫液の導電率は11. OXI O−”Ω−1
儒−1と高い1直を示した。
第4図はLi 祝の充放電効率とサイクル数の関係を示
す図であり、[に屏液として本発明の2NLiC104
/EC/DME (モル混合比1:1)を用いた場合テ
する。g g 9りとしテI NL i CLOr /
DME単独溶媒系″Ji+’1γ欲中でのLi の充放
電特性を行なったが、1サイクル目において充放電効率
は、tlぼ0チであった。こr′LvC対して、第4図
に示す様に、本発明のECとDMじの混合溶媒系′イ博
液中でのLiの充放電・持i生は極めて良好であった。
実施例5 を析出させる事により、Li啄の充放(時性を測定した
。電解液1(は、ECとTHFf:モル混寸比1 : 
9T:混合1.たものに2NのTJ iCt04を溶解
させたものを用いた。
測定は、まず9.5mA〆蒲の定電流で20分・i]、
Pt極上にLi  を析出させた410.5 mA/i
の定電流でPt極上に析出させたLiをLi+イオンと
して放電するサイクル試験を行なった。充放電効率はP
t極の電位変化より求め、Pt極上に析出しfcLiを
Li+イオンとして放′市;烙せるのにI堤した電気量
とPt極上にLiを析出させるために要した宛気擬との
比から観出した。
第5図は、Li極の充放藏効率とサイクル数の関係を示
す図であり、図中(a)は本発明の2 N L i C
lck/EC/THF(1: 9モル混合比)を眠′イ
液として用いた場合であり、図中(b)は2 NL i
 Cto4/THF唯独溶媒系「[を解液全用いた場合
のLiの充放電9♀性を示したものでちる。第5 h<
lから判る様に、混合系(a)でItよ、単独系(b)
に比してLiの充放、療寺性は−著しく向上している。
実施例6 電解液として、lNLiAsF6 f ECと2−Me
THF の1:1モル比況合溶媒に溶解させたものを用
いた以外は実砲tall 5と同僚にしてLiの充放I
に時性を画定j〜た。
、■6図はLiの充ノ攻亀タカ率とサイクル数の関1糸
を示す・ヴ1であり、1夕1は本発明のI NL i 
A s F6 /E C/2 M e中)(F(モル7
11合比1:1)を電解液として用いだ場合であり、L
iの充放電特性は極ので良好であった。
実施例7 電解液として、2 N LI B F4をECと 2M
eTI(Fの1:1モル比混8−竹媒に溶解させたもの
を用いた以外は、実施+91J 5と同1未にして、L
iの充放電特性を測定した。
第7図はLiの充放電効率とサイクル数の関係を示す図
であり、図は本発明の2NL i f3F4/EC/2
MeTHF  (モル混合比1:1)を電解液として用
いた場合である。L i (1)充放電性1生は極めて
良好であった。
以上の説明から明らかなように本発明よればリチウム塩
を有機溶媒に溶解させた非水電解液においてtlJKと
して、エチレンカーボイ・イトと前弓己エチレンカーボ
ネイトより低粘吸の環状あるいは非環法エーテル類の1
種以上を7昆汗したものを用いる4(により、4電率も
高くかつLI極の充放電特性が優九たリチウムニ次電池
用非水電解i僕を提供する事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第7図は本発明による電解液を用いた場合のL
I極の光放電効率とサイクル数の関係を示す1ヴjであ
る。 第1図 サイク/ν孜 第2図 サイク+数 第3図 ライク4数 第4図 サイク/7/孜 第5図 ライク4数 第6図 サイθノν欽

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. リチウム塩を有機溶媒に溶解させたリチウム′電池用電
    醇液において、前記屯岬液の有機溶媒として、エチレン
    カーボネイトとエチレンカーボネイトより低粘変の項犬
    又は非環状のエーテル類を1種以上混合した4番を特徴
    とするリチウムFW池用市si。
JP57206573A 1982-11-25 1982-11-25 リチウム電池用電解液 Granted JPS5996666A (ja)

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JPS5996666A true JPS5996666A (ja) 1984-06-04
JPH0377626B2 JPH0377626B2 (ja) 1991-12-11

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62219475A (ja) * 1986-03-20 1987-09-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> リチウム二次電池
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JPS63168969A (ja) * 1986-12-27 1988-07-12 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解液電池
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