JPS61232573A - 非水系二次電池 - Google Patents
非水系二次電池Info
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- JPS61232573A JPS61232573A JP60072691A JP7269185A JPS61232573A JP S61232573 A JPS61232573 A JP S61232573A JP 60072691 A JP60072691 A JP 60072691A JP 7269185 A JP7269185 A JP 7269185A JP S61232573 A JPS61232573 A JP S61232573A
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- Japan
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- alkali metal
- group
- battery
- alkyl
- discharge
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、エネルギー密度が高く、充放電の可逆性が良
好であり、自己放電率が極めて低く、かつ低温特性及び
熱安定性のすぐれた高性能非水系二次電池に関する。
好であり、自己放電率が極めて低く、かつ低温特性及び
熱安定性のすぐれた高性能非水系二次電池に関する。
[従来の技術及び発明が解決しようとする問題点]現在
、汎用されている二次電池には、鉛蓄電池、Ni/Cd
電池等がある。これらの二次電池は、単セルの電池電圧
がせいぜい2.0V程度であり、一般には水溶液系電池
である。近年、電池電圧を高くとることができる二次電
池として、Liを負極に用いた電池の二次電池化の研究
が盛んに行なわれている。
、汎用されている二次電池には、鉛蓄電池、Ni/Cd
電池等がある。これらの二次電池は、単セルの電池電圧
がせいぜい2.0V程度であり、一般には水溶液系電池
である。近年、電池電圧を高くとることができる二次電
池として、Liを負極に用いた電池の二次電池化の研究
が盛んに行なわれている。
1iを電極に用いた場合には、水と1+との高い反応性
のため、電解液としては非水系を用いることが必要であ
る。
のため、電解液としては非水系を用いることが必要であ
る。
しかし、Liを負極活物質として二次電池反応を行なう
場合には、充電時に、li+が還元されるときにデンド
ライトが生じ、充放電効率の低下及び正・負極の短絡等
の問題がある。そのため、デンドライトを防止し、負極
の充放電効率、サイクル寿命を改良するための技術開発
も数多く報告されており、例えばメチル化した環状エー
テル系溶媒を電池の電解液の溶媒として用いる方法〔ケ
ー・エム・アブラハム等“リチウム バッチリーズ″、
ジェー・ビー・カルバフ2編集、アカデミツクプレス発
行、ロンドン(1983年)、に、M。
場合には、充電時に、li+が還元されるときにデンド
ライトが生じ、充放電効率の低下及び正・負極の短絡等
の問題がある。そのため、デンドライトを防止し、負極
の充放電効率、サイクル寿命を改良するための技術開発
も数多く報告されており、例えばメチル化した環状エー
テル系溶媒を電池の電解液の溶媒として用いる方法〔ケ
ー・エム・アブラハム等“リチウム バッチリーズ″、
ジェー・ビー・カルバフ2編集、アカデミツクプレス発
行、ロンドン(1983年)、に、M。
Abraham et al、 in ” l ith
ium 3atteries” 。
ium 3atteries” 。
J 、 P 、 Gabano、editor、 Ac
ademic press、 L ondon (1
983) )や電解液系に添加物を配合したり、電極自
体をAnと合金化することにより、ljのデンドライト
を防止する方法〔特開昭59−108281号〕等が提
案されている。
ademic press、 L ondon (1
983) )や電解液系に添加物を配合したり、電極自
体をAnと合金化することにより、ljのデンドライト
を防止する方法〔特開昭59−108281号〕等が提
案されている。
また、負極活物質として、アルカリ金属やL+/Anの
ごとき、アルカリ金属 共役二重結合を有する導電性高分子を用いることも知ら
れている〔ジエー・エイチ・カーフマン。
ごとき、アルカリ金属 共役二重結合を有する導電性高分子を用いることも知ら
れている〔ジエー・エイチ・カーフマン。
ジェー・ダブル・カウファ一,ニー・ジェーφヒーガー
,アール・カーナー、ニー・ジー・マクダイアミド.フ
ィジックスレビュー.、826巻,第2327頁(19
82年) 、 J 、 H. Kaufman,
J. W。
,アール・カーナー、ニー・ジー・マクダイアミド.フ
ィジックスレビュー.、826巻,第2327頁(19
82年) 、 J 、 H. Kaufman,
J. W。
KaWfer 、 A.’ J 、 HeeOOr 、
R 、 Kaner, A。
R 、 Kaner, A。
G. MacD iarmid, phys, ReV
.、1輩, 2327(1982) 、 ) この方法で用いられる導電性高分子としては、ポリアセ
チレンをはじめ、ポリチオフェン、ポリバラフェニレン
及びポリピロール等がよく知られている。またグラファ
イトや他の層間化合物を負極活物質に用いることも知ら
れている。
.、1輩, 2327(1982) 、 ) この方法で用いられる導電性高分子としては、ポリアセ
チレンをはじめ、ポリチオフェン、ポリバラフェニレン
及びポリピロール等がよく知られている。またグラファ
イトや他の層間化合物を負極活物質に用いることも知ら
れている。
上記のごとき負極活物質を用いて、二次電池を構成した
場合には、その電池の電解液としては、溶液の電気化学
的安定範囲が広い非水溶媒を用いることが必要である。
場合には、その電池の電解液としては、溶液の電気化学
的安定範囲が広い非水溶媒を用いることが必要である。
しかし、一般に非水溶媒として用いられているプロピレ
ンカーボネートは、負極においてアルカリ金属カチオン
を負極活物質と可逆的に酸化還元させて電池反応を行な
う場合に゛は、負極側の電気化学的安定範囲が狭く、結
局このような電池には用いることができないという難点
を有する(ニー・エヌ・ディ,アンド・ビー・ビー・ス
リバン,ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサ
イアティー.,第117巻,Nα2。
ンカーボネートは、負極においてアルカリ金属カチオン
を負極活物質と可逆的に酸化還元させて電池反応を行な
う場合に゛は、負極側の電気化学的安定範囲が狭く、結
局このような電池には用いることができないという難点
を有する(ニー・エヌ・ディ,アンド・ビー・ビー・ス
リバン,ジャーナル・オブ・エレクトロケミカル・ソサ
イアティー.,第117巻,Nα2。
第222頁〜第224頁(1970年)、A.N.De
y& B. P. Sullivan 、 J. E
lectrochem。
y& B. P. Sullivan 、 J. E
lectrochem。
Soc.、Vol.117. 1!12, 222
〜224(1970) )。
〜224(1970) )。
また同様に、従来公知の環状エーテル系溶媒、例えばテ
トラヒドロフラン、ジオキソラン、2−メチル−テトラ
ヒドロフラン、及び4−メチル−ジオキソランのような
溶媒を単独で用いても、アルカリ金属塩との高い反応性
や、その電解液マ電気伝導度が低い等の問題があり、高
重書(lmA/a!以上)で充放電を行なうことは不可
能であり、高エネルギー密度の二次電池を得ることは内
器である。
トラヒドロフラン、ジオキソラン、2−メチル−テトラ
ヒドロフラン、及び4−メチル−ジオキソランのような
溶媒を単独で用いても、アルカリ金属塩との高い反応性
や、その電解液マ電気伝導度が低い等の問題があり、高
重書(lmA/a!以上)で充放電を行なうことは不可
能であり、高エネルギー密度の二次電池を得ることは内
器である。
[問題点を解決するための手段]
本発明者らは、前記従来法の欠点を解決すべく合溶媒か
らなる電解液を用いることによって、充放電の可逆性が
良好であり、サイクル寿命が長く、高エネルギー密度を
有し、自己数1i晶めで低(、かつ熱安定性の良好な高
性能の非水系二次電池が得られることを見出し、本発明
を完成するに至った。
らなる電解液を用いることによって、充放電の可逆性が
良好であり、サイクル寿命が長く、高エネルギー密度を
有し、自己数1i晶めで低(、かつ熱安定性の良好な高
性能の非水系二次電池が得られることを見出し、本発明
を完成するに至った。
即ち、本発明は、アルカリ金属、アルカリ金属合金、導
電性高分子、層間化合物またはそれらの14、体を負極
活物質とする二次電池において、電解液が下記の一般式
(1)または(2)〔式中、Mはアルカリ金属、Xは周
期1表第ya族の元素を示し、R1−R6は異なってい
ても同一でもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が
15個以下のアルキル基、アリール基、アリル基、アラ
ルキル基またはハロゲン化アルキル基を示す。〕 〔式中、Mはアルカリ金属、Xは周期律表第■a族の元
素を示し、R7〜R1oは異なっても同一でもよく、水
素原子、ハロゲン原子、炭素数が15個以下のアルキル
基、アリール基、アリル基、アラルキル基またはハロゲ
ン化アルキル基を示す。〕 で表わされるアルカリ金属塩と、下記の一般式(3)〔
式中、R11は炭素数が5個以下のアルキル基を示す。
電性高分子、層間化合物またはそれらの14、体を負極
活物質とする二次電池において、電解液が下記の一般式
(1)または(2)〔式中、Mはアルカリ金属、Xは周
期1表第ya族の元素を示し、R1−R6は異なってい
ても同一でもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が
15個以下のアルキル基、アリール基、アリル基、アラ
ルキル基またはハロゲン化アルキル基を示す。〕 〔式中、Mはアルカリ金属、Xは周期律表第■a族の元
素を示し、R7〜R1oは異なっても同一でもよく、水
素原子、ハロゲン原子、炭素数が15個以下のアルキル
基、アリール基、アリル基、アラルキル基またはハロゲ
ン化アルキル基を示す。〕 で表わされるアルカリ金属塩と、下記の一般式(3)〔
式中、R11は炭素数が5個以下のアルキル基を示す。
〕
で表わされる3−アルキル−2−オキサゾリジノンとエ
ーテル系化合物の混合溶媒とからなり、かつ混合溶媒は
3−アルキル−2−オキサゾリジノンを5〜50容a%
含有することを特徴とする非水系二次電池に関する。
ーテル系化合物の混合溶媒とからなり、かつ混合溶媒は
3−アルキル−2−オキサゾリジノンを5〜50容a%
含有することを特徴とする非水系二次電池に関する。
[作 用]
本発明において、アルカリ金属塩と、3−アルキル−2
−オキサゾリジノンとエーテル系化合物と畠割合で混合
してなる混合溶媒とからなる電解液を用いた効果は極め
て顕著であり、その作用機構の詳細は明らかではないが
、電解質としてのアルカリ金属塩に対して、3−アルキ
ル−2−オキサゾリジノンとエーテル系化合物からなる
混合溶媒が熱的に安定であり、しかも混合溶媒が電解質
自体の分解を抑制する効果があり、そしてまた、電解質
の混合溶媒への溶解性が良く、電解液の電気伝導度が従
来公知の単独溶媒系に比べて高いため本発明の効果が発
現するものと考えられる。
−オキサゾリジノンとエーテル系化合物と畠割合で混合
してなる混合溶媒とからなる電解液を用いた効果は極め
て顕著であり、その作用機構の詳細は明らかではないが
、電解質としてのアルカリ金属塩に対して、3−アルキ
ル−2−オキサゾリジノンとエーテル系化合物からなる
混合溶媒が熱的に安定であり、しかも混合溶媒が電解質
自体の分解を抑制する効果があり、そしてまた、電解質
の混合溶媒への溶解性が良く、電解液の電気伝導度が従
来公知の単独溶媒系に比べて高いため本発明の効果が発
現するものと考えられる。
特に本発明の混合溶媒において3−アルキル−2−オキ
サゾリジノンが混合溶媒の全量に基づいて5容量%から
50容通%で用いた場合、電解液の電気伝導度を特異的
に高く維持できることも大きな効果をもたらす理由と考
えられる。
サゾリジノンが混合溶媒の全量に基づいて5容量%から
50容通%で用いた場合、電解液の電気伝導度を特異的
に高く維持できることも大きな効果をもたらす理由と考
えられる。
[問題点を解決するための手段]
本発明で電解質として用いられるアルカリ金属塩は、前
記一般式(1)または(2)で表わされるものである。
記一般式(1)または(2)で表わされるものである。
アルカリ金属塩のアルカリ金属カチオンとしては、例え
ばし、+、Na+、に+。
ばし、+、Na+、に+。
Rh+があげられる。アルカリ金属塩の具体例としては
、Li BF4.Li PF6.Li As F6゜し
1B(Et) 、LiBPh4゜ しi BPh 3F、Li BPh 3CL Na B
F4゜Na B (80) 、Na PF 、Na
As F6゜Rb BF4.Rb PF6等があげられ
る。
、Li BF4.Li PF6.Li As F6゜し
1B(Et) 、LiBPh4゜ しi BPh 3F、Li BPh 3CL Na B
F4゜Na B (80) 、Na PF 、Na
As F6゜Rb BF4.Rb PF6等があげられ
る。
本発明で用いられる混合溶媒の一方の成分であるエーテ
ル系化合物としては、脂肪族エーテル類、飽和環状エー
テル類、芳香族エーテル類かあげられる。これらエーテ
ル系化合物の具体例としては、1.2−ジメトキシエタ
ン、1.2−ジェトキシエタン、1.3−ジオキソラン
、4−メチル−1゜3−ジオキソラン、4.4−ジメチ
ル−1,3−ジオキソラン、4.5−ジメチル−1,3
−ジオキソラン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、
2.4−ジメチル−1,3−ジオキソラン、テトラハイ
ドロフラン、テトラハイドロビラン、2−メチル−テト
ラハイドロフラン、2,5−ジメチル−テトラハイドロ
フラン、2−メトキシ=テトラハイドOフラン、アニソ
ール等があげられる。
ル系化合物としては、脂肪族エーテル類、飽和環状エー
テル類、芳香族エーテル類かあげられる。これらエーテ
ル系化合物の具体例としては、1.2−ジメトキシエタ
ン、1.2−ジェトキシエタン、1.3−ジオキソラン
、4−メチル−1゜3−ジオキソラン、4.4−ジメチ
ル−1,3−ジオキソラン、4.5−ジメチル−1,3
−ジオキソラン、2−メチル−1,3−ジオキソラン、
2.4−ジメチル−1,3−ジオキソラン、テトラハイ
ドロフラン、テトラハイドロビラン、2−メチル−テト
ラハイドロフラン、2,5−ジメチル−テトラハイドロ
フラン、2−メトキシ=テトラハイドOフラン、アニソ
ール等があげられる。
また、混合溶媒のもう一方の成分である前記一般式(3
)で表わされる3−フルキル−2−オキサゾリジノンの
具体例としては、3−メチル−2−オキサゾリジノン、
3−エチル−2−オキサゾリジノン、3−プロピル−2
−オキサゾリジノン、3−ブチル−2−オキサゾリジノ
ン、3−イソブチル−2−オキサゾリジノン等をあげる
ことができる。
)で表わされる3−フルキル−2−オキサゾリジノンの
具体例としては、3−メチル−2−オキサゾリジノン、
3−エチル−2−オキサゾリジノン、3−プロピル−2
−オキサゾリジノン、3−ブチル−2−オキサゾリジノ
ン、3−イソブチル−2−オキサゾリジノン等をあげる
ことができる。
3−アルキル−2−オキサゾリジノンとエーテル系化合
物との混合割合は、3−アルキル−2−オキサゾリジノ
ンが混合溶媒の全組に基づいて5〜50容量%の範囲内
であるように混合される。3−アルキル−2−オキサゾ
リジノンの混合割合が本発明の範囲外の場合には、電解
液の電気化学的安定範囲が狭く、かつ電気伝導度も低い
ので、性能の良好な電池が得られ難い。
物との混合割合は、3−アルキル−2−オキサゾリジノ
ンが混合溶媒の全組に基づいて5〜50容量%の範囲内
であるように混合される。3−アルキル−2−オキサゾ
リジノンの混合割合が本発明の範囲外の場合には、電解
液の電気化学的安定範囲が狭く、かつ電気伝導度も低い
ので、性能の良好な電池が得られ難い。
電解質としてのアルカリ金属塩の濃度は、0.2〜3モ
ル/4、好ましくは電気伝導度の高い濃度の0.5〜2
.5モル/吏の範囲内である。電解液は、アルカリ金属
塩が混合溶媒に対して完全に溶解した状態で用いてもよ
いし、またアルカリ金属塩が混合溶媒に対して飽和以上
の濃度で析出している状態で用いてもよい。かくして得
られる電解液は、その電気化学的安定範囲が極めて広い
。
ル/4、好ましくは電気伝導度の高い濃度の0.5〜2
.5モル/吏の範囲内である。電解液は、アルカリ金属
塩が混合溶媒に対して完全に溶解した状態で用いてもよ
いし、またアルカリ金属塩が混合溶媒に対して飽和以上
の濃度で析出している状態で用いてもよい。かくして得
られる電解液は、その電気化学的安定範囲が極めて広い
。
本発明において負極活物質として用いられるアルカリ金
属としてはLt、Na、に等があげられ、アルカリ金属
合金としてはl−i /A1. Li /HQ 、Li
/Zn 、Li /Cd等があげられる。
属としてはLt、Na、に等があげられ、アルカリ金属
合金としてはl−i /A1. Li /HQ 、Li
/Zn 、Li /Cd等があげられる。
また、導電性高分子としてはポリピロール及びビロール
誘導体の重合体、ポリチオフェン及びチオフェン誘導体
の重合体、ポリキノリン、ボリアセン、ポリパラフェニ
レン、ポリアセチレン等があげられ、層間化合物として
はグラファイト、Ti 82等があげられる。さらに複
合体としては、例えばL i/A n合金と各種導電性
高分子との複合体があげられる。ここでいう複合体とは
2種以上の成分の均一な混合物、積層体及び基体となる
成分を他の成分で修飾した修飾体を意味する。
誘導体の重合体、ポリチオフェン及びチオフェン誘導体
の重合体、ポリキノリン、ボリアセン、ポリパラフェニ
レン、ポリアセチレン等があげられ、層間化合物として
はグラファイト、Ti 82等があげられる。さらに複
合体としては、例えばL i/A n合金と各種導電性
高分子との複合体があげられる。ここでいう複合体とは
2種以上の成分の均一な混合物、積層体及び基体となる
成分を他の成分で修飾した修飾体を意味する。
本発明の非水系二次電池に用いられる対極、即ら正極活
物質は、本発明の電解液の電気化学的安定範囲内で可逆
的に酸化、還元反応ができうる物質なら何れでも用いる
ことができる。正極活物質の代表例としては、例えば本
発明で用いる電解質カチオンが可逆的にインターカレー
トするようなTi 82 、V205等の居間化合物や
非晶質無機酸化物または電解質アニオンがドーピング、
アンド−ピングするようなポリピロール及びビロール誘
導体の重合体、ポリアニリン及びアニリン誘導体の合体
、ポリチオフェン及びチオフェン誘導体の重合体、ポリ
アセチレン等の導電性高分子をあげるごとができる。こ
れらの正極活物質のうちで好ましいものとしては、Ti
S2、非晶質無機酸化物、ポリピロール、ポリ−3メチ
ル−ビロール、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリ
アニリン等があげられる。
物質は、本発明の電解液の電気化学的安定範囲内で可逆
的に酸化、還元反応ができうる物質なら何れでも用いる
ことができる。正極活物質の代表例としては、例えば本
発明で用いる電解質カチオンが可逆的にインターカレー
トするようなTi 82 、V205等の居間化合物や
非晶質無機酸化物または電解質アニオンがドーピング、
アンド−ピングするようなポリピロール及びビロール誘
導体の重合体、ポリアニリン及びアニリン誘導体の合体
、ポリチオフェン及びチオフェン誘導体の重合体、ポリ
アセチレン等の導電性高分子をあげるごとができる。こ
れらの正極活物質のうちで好ましいものとしては、Ti
S2、非晶質無機酸化物、ポリピロール、ポリ−3メチ
ル−ビロール、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリ
アニリン等があげられる。
本発明の非水系二次電池の電極として用いられる電導性
高分子には、当該業者によく知られているように、他の
適当な導電材料、例えばカーボンブラック、アセチレン
ブラック、金属粉、金属繊維、炭素繊維等を混合しても
よい。また、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリテトラフロオロエチレン、エチレン−プ
ロピレン−ターポリマー(EPDM) 、スルホン化E
PDM等の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
高分子には、当該業者によく知られているように、他の
適当な導電材料、例えばカーボンブラック、アセチレン
ブラック、金属粉、金属繊維、炭素繊維等を混合しても
よい。また、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリテトラフロオロエチレン、エチレン−プ
ロピレン−ターポリマー(EPDM) 、スルホン化E
PDM等の熱可塑性樹脂で補強してもよい。
本発明においては、必要ならばポリエチレン、ポリプロ
ピレンのごとき合成樹脂製の多孔質膜、天然繊維紙やガ
ラス繊維等を隔膜として用いてもよい。
ピレンのごとき合成樹脂製の多孔質膜、天然繊維紙やガ
ラス繊維等を隔膜として用いてもよい。
また、本発明の非水系二次電池において用いられる電極
のある種のものは、wi素または水と反応して電池の性
能を低下させる場合もあるので、電池は密閉式にして実
質的に無酸素及び無水の状態であることが望ましい。
のある種のものは、wi素または水と反応して電池の性
能を低下させる場合もあるので、電池は密閉式にして実
質的に無酸素及び無水の状態であることが望ましい。
[発明の効果]
本発明の3−アルキル−2−オキサゾリジノンとエーテ
ル系化合物とを特定割合で混合した混合溶媒を電解液の
有機溶媒として用いた非水系二次電池は、従来公知のプ
ロピレンカーボネートやテトラヒドロフランを単独で用
いた二次電池に比較して、(i)エネルギー密度が大き
い、(ii)電圧の平坦性が良好である、(iii)自
己放電が少ない、(iV)繰り返し寿命が長い、(V)
低温特性が良好である、(Vi)熱安定性が良好である
、という利点を有する。
ル系化合物とを特定割合で混合した混合溶媒を電解液の
有機溶媒として用いた非水系二次電池は、従来公知のプ
ロピレンカーボネートやテトラヒドロフランを単独で用
いた二次電池に比較して、(i)エネルギー密度が大き
い、(ii)電圧の平坦性が良好である、(iii)自
己放電が少ない、(iV)繰り返し寿命が長い、(V)
低温特性が良好である、(Vi)熱安定性が良好である
、という利点を有する。
本発明の非水系二次電池は、軽量、小型で、かつ高いエ
ネルギー密度を有するからボータプル機器、電気自動車
、ガソリン自動車及び電力貯蔵用バッテリーとして有用
である。
ネルギー密度を有するからボータプル機器、電気自動車
、ガソリン自動車及び電力貯蔵用バッテリーとして有用
である。
[実施例]
以下、実施例及び比較例をあげて本発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
°実施例1
負極にliとAIの原子比が40:60のLi/A吏合
金金合金、正極に電解重合でlIJ造したポリピロール
を用い、電解液としてLiPF61!解質と、3−メチ
ル−2−オキサゾリジノンの混合比が20容量%の3−
メチル−2−オキサゾリジノンと1,2−ジメトキシエ
タンの混合溶媒からなるLi PF6の濃度が0.5モ
ル/1の溶液を用い、第1図の実験セルを用いて電池の
サイクルテストを行なった。
金金合金、正極に電解重合でlIJ造したポリピロール
を用い、電解液としてLiPF61!解質と、3−メチ
ル−2−オキサゾリジノンの混合比が20容量%の3−
メチル−2−オキサゾリジノンと1,2−ジメトキシエ
タンの混合溶媒からなるLi PF6の濃度が0.5モ
ル/1の溶液を用い、第1図の実験セルを用いて電池の
サイクルテストを行なった。
充放電の電流密度を1.0mA/aJの一定電流で放電
終止電圧を2.0V!P−規定し、放電から始め、次い
で直ちに充電電気量を正極ポリピロールの繰り返し単位
当りの分子量に対し25モル%相当(この電気量は、負
極に用いたL i/A 1合金の全リチウムの反応量の
2/3に相当する。)にして、充放電を繰り返したとこ
ろ、繰り返し回数500回目放IR′R圧と時間の関係
は、第2図の(a)の曲線になった。その時の充111
電効率は99%であった。
終止電圧を2.0V!P−規定し、放電から始め、次い
で直ちに充電電気量を正極ポリピロールの繰り返し単位
当りの分子量に対し25モル%相当(この電気量は、負
極に用いたL i/A 1合金の全リチウムの反応量の
2/3に相当する。)にして、充放電を繰り返したとこ
ろ、繰り返し回数500回目放IR′R圧と時間の関係
は、第2図の(a)の曲線になった。その時の充111
電効率は99%であった。
また、繰り返し回数5回目の充電後、開回路にして24
時間放置後放電を行なったところ、繰返し回数4回目の
充放電効率が99%であったのに対し、24時間の自己
放電テストでの充放電効率は91%であった。この電池
の繰り返し回数500回目放電曲お、電池実験はすべて
室温(20℃)で行なった。
時間放置後放電を行なったところ、繰返し回数4回目の
充放電効率が99%であったのに対し、24時間の自己
放電テストでの充放電効率は91%であった。この電池
の繰り返し回数500回目放電曲お、電池実験はすべて
室温(20℃)で行なった。
比較例1
電解液の溶媒として従来公知のプロピレンカーボネート
を単独で用いた以外は、両電極の物質及び重量等はすべ
て実施例1と全く同様の方法で実験を行なったところ、
繰り返し回数500回目放電電圧と時間の関係は、第2
図の(b)の曲線になった。その時の充放電効率は72
%であった。また繰返し回数5回目の充電後、開回路に
して24時間の自己放電テストを行なったところ、繰返
し回数4回目の充放電効率は93%であったのに対し、
自己放電テストでの充放電効率は89%であった。また
、繰り返し回数500回目放電曲線から計算した正極・
負極及び電解液の重量に対するエネルギー密度は120
W −hr/ Kgであった。
を単独で用いた以外は、両電極の物質及び重量等はすべ
て実施例1と全く同様の方法で実験を行なったところ、
繰り返し回数500回目放電電圧と時間の関係は、第2
図の(b)の曲線になった。その時の充放電効率は72
%であった。また繰返し回数5回目の充電後、開回路に
して24時間の自己放電テストを行なったところ、繰返
し回数4回目の充放電効率は93%であったのに対し、
自己放電テストでの充放電効率は89%であった。また
、繰り返し回数500回目放電曲線から計算した正極・
負極及び電解液の重量に対するエネルギー密度は120
W −hr/ Kgであった。
実施例2
負極に、チーグラー・ナツタ触媒を用いて化学重合して
得たポリアセチレンに、予めリチウムを電気化学的にア
セチレンの繰返し分子一単位当り、8モル%ドーピング
したものを用い、正極に市販のT i S 2を用い、
電解液としてLi BF4電解質と、3−メチル−2−
オキサゾリジノンの混合比が40容隋%の3−メチル−
2−オキサゾリジノンと2−メチル−テトラヒドロフラ
ンの混合溶媒からなるLi BF4の濃度が1モル/l
の溶液を用い、実施例1と同じセルを用いて電池のサイ
クルテストを行なった。
得たポリアセチレンに、予めリチウムを電気化学的にア
セチレンの繰返し分子一単位当り、8モル%ドーピング
したものを用い、正極に市販のT i S 2を用い、
電解液としてLi BF4電解質と、3−メチル−2−
オキサゾリジノンの混合比が40容隋%の3−メチル−
2−オキサゾリジノンと2−メチル−テトラヒドロフラ
ンの混合溶媒からなるLi BF4の濃度が1モル/l
の溶液を用い、実施例1と同じセルを用いて電池のサイ
クルテストを行なった。
充放電の電流密度を5.0mA/dの一定電流で放電終
止電圧をO,SVに規定し、実施例1と同様放電から始
めた。次いで直ちに充tlf気吊を負極ポリアセチレン
に対し8モル%相当(この電気量は、正極に用いたTl
52に対して、放電時、インターカレートする日として
計算すると、用いたTiS2の50モル%に相当する。
止電圧をO,SVに規定し、実施例1と同様放電から始
めた。次いで直ちに充tlf気吊を負極ポリアセチレン
に対し8モル%相当(この電気量は、正極に用いたTl
52に対して、放電時、インターカレートする日として
計算すると、用いたTiS2の50モル%に相当する。
)にして充放電を繰り返したところ、繰返し回数50回
目の充放電効率は99%以上あった。
目の充放電効率は99%以上あった。
また実施例1と同様に繰り返し回数5回目に24時間の
自己放電テストを行なったところ、その時の充放電効率
は97%であった。
自己放電テストを行なったところ、その時の充放電効率
は97%であった。
この電池の繰返し回数50回目の放電曲線から計算した
正極及び負極の両電極と使用した電解液の重唇に対する
エネルギー密度は170W −hr/Kyであった。
正極及び負極の両電極と使用した電解液の重唇に対する
エネルギー密度は170W −hr/Kyであった。
比較例2
実施例2で用いた混合溶媒の代りに、2−メチル−テト
ラヒトOフランの単独溶媒を用いた以外は、実施例2と
全く同様の方法で電池のサイクルテストを行なった。
ラヒトOフランの単独溶媒を用いた以外は、実施例2と
全く同様の方法で電池のサイクルテストを行なった。
この電池の繰り返し回数5回目の24時間の自己放電テ
ストを行なったときの充放電効率は92%であった。
ストを行なったときの充放電効率は92%であった。
また、この電池の繰返し回数50回目のエネルギー密度
は137W −hr/N#であった。
は137W −hr/N#であった。
実施例3
実施例1で用いた電池と全く同様の電池を構成し、温度
特性を調べるため、実施例1と同様の条件でサイクル4
回目までは室温(20℃)で電池実験を行なった。続い
て電池系を一30℃に保持しながらサイクル5回目から
は、電量、放電終止電圧は、室温時の実験と同様の条件
で低温での充放電の繰り返し実験を行なった。この電池
の繰り返し回数20回目の充放電効率は99%以上であ
り、また繰り返し回数20回目の放電カーブから実施例
1と同様の方法で計算したエネルギー密度は113W・
hr/ Ksであった。さらに、繰返し回数25回目に
、24時間の自己放電テストを行なったところ、この時
の充放電効率は98%であった。続いて、26回目のサ
イクルから、電池系の温度を40℃に昇温させて温度を
40℃の一定に保ちながら充放電の繰り返し実験を行な
ったところ、繰り返し回数30回目の充放電効率G;t
’R%であった。この時のエネルギー密度は1γ8W
−hr/Nyであった。さらに4′o℃での自己放電率
を調べるため、繰返し回数35回目の24時間の自己放
電テストを行なったところ、その時の充放電効率は97
%であった。
特性を調べるため、実施例1と同様の条件でサイクル4
回目までは室温(20℃)で電池実験を行なった。続い
て電池系を一30℃に保持しながらサイクル5回目から
は、電量、放電終止電圧は、室温時の実験と同様の条件
で低温での充放電の繰り返し実験を行なった。この電池
の繰り返し回数20回目の充放電効率は99%以上であ
り、また繰り返し回数20回目の放電カーブから実施例
1と同様の方法で計算したエネルギー密度は113W・
hr/ Ksであった。さらに、繰返し回数25回目に
、24時間の自己放電テストを行なったところ、この時
の充放電効率は98%であった。続いて、26回目のサ
イクルから、電池系の温度を40℃に昇温させて温度を
40℃の一定に保ちながら充放電の繰り返し実験を行な
ったところ、繰り返し回数30回目の充放電効率G;t
’R%であった。この時のエネルギー密度は1γ8W
−hr/Nyであった。さらに4′o℃での自己放電率
を調べるため、繰返し回数35回目の24時間の自己放
電テストを行なったところ、その時の充放電効率は97
%であった。
比較例3
比較例1で用いた電池と全く同様の電池を構成し、実施
例3と全く同様の条件で温度特性を調べた。
例3と全く同様の条件で温度特性を調べた。
この電池の一30℃での充放電効率は97%であり、−
30℃でのエネルギー密度は132W −hr/N!9
1であった。
30℃でのエネルギー密度は132W −hr/N!9
1であった。
また、この温度で自己放電テストを行なった時の充放電
効率は92%であった。
効率は92%であった。
また40℃での繰返し回数30回目の充放電効率は18
%であった。この時のエネルギー密度は105W・hr
/Kyであった。
%であった。この時のエネルギー密度は105W・hr
/Kyであった。
また、繰返し回数35回目に自己放電テストを行なった
時の充放電効率は17%であった。
時の充放電効率は17%であった。
比較例4〜8
実施例1において用いた混合溶媒の代わりに、表に示し
た溶媒を用いた以外は、実施例1と全く同様の方法で電
池実験を行なった。その結果を表に示した。
た溶媒を用いた以外は、実施例1と全く同様の方法で電
池実験を行なった。その結果を表に示した。
表
実施例4
実施例1で負極に用いたLi/A1合金の代わりにニッ
ケル金網上に圧着成形したLifL属を用いた以外は、
実施例1と全く同様の方法で実験を行なった。
ケル金網上に圧着成形したLifL属を用いた以外は、
実施例1と全く同様の方法で実験を行なった。
但し、負極に用いたl−i金属の愚は、正極ポリピロー
ルに25モル%のアニオンをドーピングする電気mの2
倍の反応aに相当する電通を用いた。
ルに25モル%のアニオンをドーピングする電気mの2
倍の反応aに相当する電通を用いた。
この電池の繰り返し回数4回目の充放電効率は96%で
あり、24時間の自己放電テスト後のサイクル5回目の
充放電効率は94%であった。
あり、24時間の自己放電テスト後のサイクル5回目の
充放電効率は94%であった。
繰り返し回数50回目の放電曲線から計算した、エネル
ギー密度は154W −hr/幻であった。
ギー密度は154W −hr/幻であった。
比較例9
実施例4で溶媒として用いた3−メチル−2−オキサゾ
リジノンと1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒の代わ
りに、プロピレンカーボネートを単独で用いた以外は、
実施例4と全く同様の方法で実験を行なった。
リジノンと1,2−ジメトキシエタンの混合溶媒の代わ
りに、プロピレンカーボネートを単独で用いた以外は、
実施例4と全く同様の方法で実験を行なった。
この電池の繰り返し回数4回目の充放電効率は90%で
あった。また24時間の自己放電テスト後のサイクル5
回目の充放電効率は85%であった。
あった。また24時間の自己放電テスト後のサイクル5
回目の充放電効率は85%であった。
なお、この電池は、繰り返し回数37回目でほとんど放
電ができなくなり、充放電効率は7%になった。
電ができなくなり、充放電効率は7%になった。
実施例5
実施例4で負極活物質に用いたLi@llの代わりに、
ポリアセチ1フ20重量%、AI金属60重量%、L+
金属20tff1%をアルゴンガス雰囲気下で乳ばちに
より、均一に混合し、成形したものを負極に用いた以外
は実施例4と全く同様の方法で実験を行なった。
ポリアセチ1フ20重量%、AI金属60重量%、L+
金属20tff1%をアルゴンガス雰囲気下で乳ばちに
より、均一に混合し、成形したものを負極に用いた以外
は実施例4と全く同様の方法で実験を行なった。
但し、負極に用いた複合電極のうち、l−iの重量は正
極に用いたポリピロールの繰り返し単位当りの分子量に
対し、25モル%をドーピングする電気量の162倍に
相当する1mを使用した。
極に用いたポリピロールの繰り返し単位当りの分子量に
対し、25モル%をドーピングする電気量の162倍に
相当する1mを使用した。
この電池の繰り返し回数4回目の充放電効率はほぼ10
0%であり、24時間の自己放電テスト後のサイクル5
回目の充放電効率は99%であった。
0%であり、24時間の自己放電テスト後のサイクル5
回目の充放電効率は99%であった。
繰り返し回数50回目の充放電効率は99%であり、繰
り返し回数50回目の放電曲線から計算したエネルギー
密度は179W −hr/に9であった。
り返し回数50回目の放電曲線から計算したエネルギー
密度は179W −hr/に9であった。
比較例1G
実施例5で用いた溶媒に代わりに、テトラヒトOフラン
を比較実験用溶媒に用いた以外は実施例5と全く同様の
方法で実験を行なった。
を比較実験用溶媒に用いた以外は実施例5と全く同様の
方法で実験を行なった。
この電池の繰り返し回数4回目の充放電効率は77%で
あり、24時間の自己放電テスト後のサイクル5回目の
充放電効率は70%であった。
あり、24時間の自己放電テスト後のサイクル5回目の
充放電効率は70%であった。
繰り返し回数50回目の充放電効率は36%であり、そ
の時の放電曲線から計算したエネルギー密度は68W
−hr/ Kgであった。
の時の放電曲線から計算したエネルギー密度は68W
−hr/ Kgであった。
第1図は本発明の一興体例である非水系二次電池の特性
測定用電池セルの断面概略図であり、第2図は実施例1
及び比較例1における繰り返し口数50回目の放電電圧
と放電時間との関係を示した図である。 1・・・負極用リード線 2・・・負極集電体3・・
・負 極 4・・・多孔質ガラスセパレーター 5・・・正 極 6・・・正極集電体7・・
・正極リード線 8・・・テフロン製容器特許出願
人 昭和電工株式会社 株式会社日立製作所
測定用電池セルの断面概略図であり、第2図は実施例1
及び比較例1における繰り返し口数50回目の放電電圧
と放電時間との関係を示した図である。 1・・・負極用リード線 2・・・負極集電体3・・
・負 極 4・・・多孔質ガラスセパレーター 5・・・正 極 6・・・正極集電体7・・
・正極リード線 8・・・テフロン製容器特許出願
人 昭和電工株式会社 株式会社日立製作所
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 アルカリ金属、アルカリ金属合金、導電性高分子、層間
化合物またはそれらの複合体を負極活物質とする二次電
池において、電解液が下記の一般式(1)または(2) ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Mはアルカリ金属、Xは周期律表第Va族の元
素を示し、R_1〜R_6は異なっていても同一でもよ
く、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が15個以下のア
ルキル基、アリール基、アリル基、アラルキル基または
ハロゲン化アルキル基を示す。〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、Mはアルカリ金属、Xは周期律表第IIIa族の
元素を示し、R_7〜R_10は異なっても同一でもよ
く、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が15個以下のア
ルキル基、アリール基、アリル基、アラルキル基または
ハロゲン化アルキル基を示す。〕で表わされるアルカリ
金属塩と、下記の一般式(3) ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、R_11は炭素数が5個以下のアルキル基を示
す。〕 で表わされる3−アルキル−2−オキサゾリジノンとエ
ーテル系化合物の混合溶媒とからなり、かつ混合溶媒は
3−アルキル−2−オキサゾリジノンを5〜50容量%
含有することを特徴とする非水系二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60072691A JPS61232573A (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | 非水系二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60072691A JPS61232573A (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | 非水系二次電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61232573A true JPS61232573A (ja) | 1986-10-16 |
Family
ID=13496640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60072691A Pending JPS61232573A (ja) | 1985-04-08 | 1985-04-08 | 非水系二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61232573A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61245474A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-31 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 新規な電池 |
JPS6244961A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | リチウム二次電池用電解液 |
JP2012113826A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-14 | Sharp Corp | 非水系二次電池及びその難燃剤 |
-
1985
- 1985-04-08 JP JP60072691A patent/JPS61232573A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61245474A (ja) * | 1985-04-19 | 1986-10-31 | アライド・コ−ポレ−シヨン | 新規な電池 |
JPS6244961A (ja) * | 1985-08-23 | 1987-02-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | リチウム二次電池用電解液 |
JP2012113826A (ja) * | 2010-11-19 | 2012-06-14 | Sharp Corp | 非水系二次電池及びその難燃剤 |
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