JPS62290072A - 有機電解質二次電池 - Google Patents
有機電解質二次電池Info
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Classifications
-
- 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
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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】
３、発明の詳細な説明
産業上の利用分野
本発明は、負極にリチウムなどを用いた有機電解質二次
電池の改良に関するものであり、特に有機電解質の溶媒
を改良し、負極の充放電の電流効率を向上させるもので
ある。
電池の改良に関するものであり、特に有機電解質の溶媒
を改良し、負極の充放電の電流効率を向上させるもので
ある。
従来の技術
リチウムなどのアルカリ金属を負極に用いた有機電解質
電池は、従来の鉛やニカド蓄電池に比べ、高エネルギー
密度になることが期待され、研究が活発に行われている
。その代表的な例として、負極にリチウム金属、正極に
二硫化チタン（ＴｉＳ２）を用い、有機電解質の溶質と
して、過塩素酸リチウム（ＬｉＣ１１Ｏ４）や、ヘキサ
フロロアルシネート（ＬｉＡｓＦ６）、溶媒にプロピレ
ンカーボネー）（ＰＣ；）や２−メチルテトラヒドロフ
ラン（２−Ｍｅ−ＴＨＦ）を用いたものがある。
電池は、従来の鉛やニカド蓄電池に比べ、高エネルギー
密度になることが期待され、研究が活発に行われている
。その代表的な例として、負極にリチウム金属、正極に
二硫化チタン（ＴｉＳ２）を用い、有機電解質の溶質と
して、過塩素酸リチウム（ＬｉＣ１１Ｏ４）や、ヘキサ
フロロアルシネート（ＬｉＡｓＦ６）、溶媒にプロピレ
ンカーボネー）（ＰＣ；）や２−メチルテトラヒドロフ
ラン（２−Ｍｅ−ＴＨＦ）を用いたものがある。
発明が解決しようとする問題点
これらの電池では、負極の充放電の電流効率が６０〜８
０％と低いだめに未だに実用化されていない。
０％と低いだめに未だに実用化されていない。
問題点を解決するだめの手段
本発明では、従来の有機電解質の溶媒に代えて３の位置
の水素を塩素またはフッ素で置換したエチレンカーボネ
ートを使用することを特徴とする。
の水素を塩素またはフッ素で置換したエチレンカーボネ
ートを使用することを特徴とする。
作用
従来のＰＣや２− Ｍｅ −ＴＨＦ を溶媒として用い
た有機電解質中で負極リチウムを充電すると、活性なリ
チウムのため、析出したリチウムの一部が溶媒と反応し
て、リチウムの塩が生成する。例えばＰＣ中では、次式
のように析出したリチウムが伏素リチウムになることが
報告されている。
た有機電解質中で負極リチウムを充電すると、活性なリ
チウムのため、析出したリチウムの一部が溶媒と反応し
て、リチウムの塩が生成する。例えばＰＣ中では、次式
のように析出したリチウムが伏素リチウムになることが
報告されている。
２Ｌｉ ＋ ＯＨ−０Ｈ−ＣＨ→Ｌｉ２Ｇｏ３＋ＣＨ３
−ＣＨ＝ＣＨ２２−Ｍｅ−ＴＨＦの場合にも、この溶媒
がリチウムと反応すると考えられる。このため負極の電
流効率（充電に用した電荷量に対する放電可能な電荷量
）は、６０〜８０％と低かった。
−ＣＨ＝ＣＨ２２−Ｍｅ−ＴＨＦの場合にも、この溶媒
がリチウムと反応すると考えられる。このため負極の電
流効率（充電に用した電荷量に対する放電可能な電荷量
）は、６０〜８０％と低かった。
本発明者は、ｐｃの場合ａ−Ｏの結合がＬｌとの反応に
より切れると考えて、このＣの位置の水素を塩素または
フッ素で置換することによυ、これらの強い電子吸引性
のため、Ｃ−０の結合は切れにくくなり、これにより電
流効率は向」ニすると考えた。また骨格をエチレンカー
ボネートとすることによりＣＨ５の電子供与性がなくな
る。さらに充放電効率が向上すると考えた。例えば、３
の位置を塩素で置換した３−クロロエチレンカーボネー
トは（１）式のような構造となる。
より切れると考えて、このＣの位置の水素を塩素または
フッ素で置換することによυ、これらの強い電子吸引性
のため、Ｃ−０の結合は切れにくくなり、これにより電
流効率は向」ニすると考えた。また骨格をエチレンカー
ボネートとすることによりＣＨ５の電子供与性がなくな
る。さらに充放電効率が向上すると考えた。例えば、３
の位置を塩素で置換した３−クロロエチレンカーボネー
トは（１）式のような構造となる。
ＣＨ−Ｏｆ（Ｃｄ
同様に３−７０ロエチレンカーボネートの構造を（２）
弐に：、４ タ３−クロロー４７０ロエチレンカーボネ
ートの構造を（３）式に示す。
弐に：、４ タ３−クロロー４７０ロエチレンカーボネ
ートの構造を（３）式に示す。
ＯＨ−ＣＨＦ
実施例
次に本発明の詳細な説明する。
実施例１
ビーカー形セル中で負極リチウムの電流効率を検討した
。大きさ２（ＪＸ２Ｇのニッケル板を負極の集電体とし
、これにリードとしてニッケルリボンを付けた。対極に
は白金を用い、照合電極にはリチウムを用いた。このセ
ル中に各種有機電解質を入れ、４ｍＡで２時間充電した
のち、４ ｍＡで負極の電位が照合電極に対して１゜Ｏ
ｖになるまで放電した。この充電放電をくり返した。電
流効率は、充電した電荷量に対する放電できた電荷量で
計算した。例えば放電が１．６時間であるならば、（１
，ｓｈｒＸ４ｍＡ） ／（２ｈｒＸ４ｍＡ）Ｘ１ｏｏ＝
７６％となる。この充放電を５０サイクルくシ返して、
平均の電流効率を求めた。この値が大きい程、析出した
リチウムは溶媒と反応していないことになる。
。大きさ２（ＪＸ２Ｇのニッケル板を負極の集電体とし
、これにリードとしてニッケルリボンを付けた。対極に
は白金を用い、照合電極にはリチウムを用いた。このセ
ル中に各種有機電解質を入れ、４ｍＡで２時間充電した
のち、４ ｍＡで負極の電位が照合電極に対して１゜Ｏ
ｖになるまで放電した。この充電放電をくり返した。電
流効率は、充電した電荷量に対する放電できた電荷量で
計算した。例えば放電が１．６時間であるならば、（１
，ｓｈｒＸ４ｍＡ） ／（２ｈｒＸ４ｍＡ）Ｘ１ｏｏ＝
７６％となる。この充放電を５０サイクルくシ返して、
平均の電流効率を求めた。この値が大きい程、析出した
リチウムは溶媒と反応していないことになる。
溶質は全て濃度０．１モル／ｌのＬｉ０１０４を用いた
結果を表に示す。
結果を表に示す。
なお表中、本発明の溶媒の種類を次のように略式で示し
た。３の位置の水素を塩素で置換したものは、３−クロ
ロエチレンカーボネートであるが、後のエチレンカーボ
ネートを略し、３−クロロとしだ。同様に全て後のエチ
レンカーボネートを略した。
た。３の位置の水素を塩素で置換したものは、３−クロ
ロエチレンカーボネートであるが、後のエチレンカーボ
ネートを略し、３−クロロとしだ。同様に全て後のエチ
レンカーボネートを略した。
これより、３の位置の水素を塩素、フッ素で置換するこ
とにより、充放電の電流効率は増大することがわかる。
とにより、充放電の電流効率は増大することがわかる。
また置換の度合は、３と４の両方を塩素、フッ素で置換
したものが良く、次に３をフッ素化、３を塩素化したも
のが良好であった。
したものが良く、次に３をフッ素化、３を塩素化したも
のが良好であった。
（以下 余 白）
実施例２
負極に直径１７．５１１１１１１．厚さ。、６酊の円板
状リチウムを用いた。
状リチウムを用いた。
この時の理論充填容量は、２４７ｍＡｈである。
正極には’ｒｉｓ２１ｏｏ重量部に導電剤としてのアセ
チレンブラック１０重量部、結着剤としてポリ４フツ化
エチレン樹脂１０重量部を加えた合剤０．４７を直径１
７．５１１１ｆｆの円板状に圧縮成形したものを用いた
。この時の理論充填容量はａ □ ｍＡｈであった。こ
れらの正極、負極により扁平形電池を試作した。この電
池の構造を第１図に示す。
チレンブラック１０重量部、結着剤としてポリ４フツ化
エチレン樹脂１０重量部を加えた合剤０．４７を直径１
７．５１１１ｆｆの円板状に圧縮成形したものを用いた
。この時の理論充填容量はａ □ ｍＡｈであった。こ
れらの正極、負極により扁平形電池を試作した。この電
池の構造を第１図に示す。
第１図において、１は電池ケース、２は封口板、３は負
極リチウム、４はセパレータ、５は正極、６はガスケッ
トである。
極リチウム、４はセパレータ、５は正極、６はガスケッ
トである。
この電池を２ｍＡの定電流で充放電をくり返した。
放電は電池電圧が１．２ｖになる時点で、充電は２．８
マになる時点でそれぞれ止めた。有機電解質の溶質には
１モル／ｌのＬｉＡｓＦ６を用いた。各電池の有機電解
質量は全て２ｏｏ／ｌｌとした。有機電解質の溶媒に本
発明の３−クロロ−４−フロロエチレンカーボネート、
３−クロロエチレンカーボネート、３−クロロエチレン
カーボネート、を用いた電池を各々Ａ、Ｂ、Ｃとし、従
来のｐｃ。
マになる時点でそれぞれ止めた。有機電解質の溶質には
１モル／ｌのＬｉＡｓＦ６を用いた。各電池の有機電解
質量は全て２ｏｏ／ｌｌとした。有機電解質の溶媒に本
発明の３−クロロ−４−フロロエチレンカーボネート、
３−クロロエチレンカーボネート、３−クロロエチレン
カーボネート、を用いた電池を各々Ａ、Ｂ、Ｃとし、従
来のｐｃ。
２− Ｍｅ−ＴＨＦを用いた電池を各々Ｄ、Ｅとする。
第２図にはこれら電池の各サイクルにおける放電電気量
をプロットした。これより本発明の３の位置の水素を、
塩素まだはフッ素で置換したエチ１／ンカーボネートを
用いることにより、電池のサイクル特性が向上すること
がわかる。これは、実施例１に示したように負極の充放
電の電流効率が向上したためである。
をプロットした。これより本発明の３の位置の水素を、
塩素まだはフッ素で置換したエチ１／ンカーボネートを
用いることにより、電池のサイクル特性が向上すること
がわかる。これは、実施例１に示したように負極の充放
電の電流効率が向上したためである。
以上は、リチウムを負極として用いた実施例について述
べたが、負極にリチウム−アルミニウム合金や、負極に
鉛、スズ、ビスマス、カドミウムなどの合金を用いて充
電により負極中にリチウムを吸蔵させ、放電で吸蔵した
リチウムを放出させる電極に対しても、本発明の溶媒は
大きな効果を有した。
べたが、負極にリチウム−アルミニウム合金や、負極に
鉛、スズ、ビスマス、カドミウムなどの合金を用いて充
電により負極中にリチウムを吸蔵させ、放電で吸蔵した
リチウムを放出させる電極に対しても、本発明の溶媒は
大きな効果を有した。
また正極については、Ｔｉｅ、、 の場合のみを示し
だが、本発明の溶媒が負極に対して大きな効果を有する
のであり、他の活物質を正極に用いても、電池の負極の
充放電効率は向上し、それに伴い電池のサイクル特性は
向上する。
だが、本発明の溶媒が負極に対して大きな効果を有する
のであり、他の活物質を正極に用いても、電池の負極の
充放電効率は向上し、それに伴い電池のサイクル特性は
向上する。
発明の効果
１ｏ、−
以上のように、本発明にょケ、負極の充放電の電流効率
が向上し、電池のサイクル特性が向上する。
が向上し、電池のサイクル特性が向上する。
第１図は実施例に用いた電池の縦断面図、第２図は各種
溶媒を用いた電池のサイクル特性を示す図である。 ３・・・・・・負極、４・・・・・・セパレータ、５・
す・正極。
溶媒を用いた電池のサイクル特性を示す図である。 ３・・・・・・負極、４・・・・・・セパレータ、５・
す・正極。
Claims (1)
- 負極と正極と有機電解質とからなり、有機電解質の溶媒
に、３の位置の水素を塩素またはフッ素で置換したエチ
レンカーボネートを用いたことを特徴とする有機電解質
二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133305A JPS62290072A (ja) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | 有機電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133305A JPS62290072A (ja) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | 有機電解質二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62290072A true JPS62290072A (ja) | 1987-12-16 |
Family
ID=15101558
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61133305A Pending JPS62290072A (ja) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | 有機電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62290072A (ja) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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