JPS63148572A

JPS63148572A - 非水電解液電池

Info

Publication number: JPS63148572A
Application number: JP61294280A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shinoda; 健一篠田; Kohei Yamamoto; 浩平山本; Yoshiro Harada; 吉郎原田
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1986-12-10
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1988-06-21

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】〈産業上の利用分野〉この発明は非水電解液電池に関し、詳しくは、リチウム
、ナトリウムなどの軽金属を負極活物質に用いる非水系
の一次あるいは二次電池に関するものである。

〈従来の技術〉リチウム電池で代表される上記の非水電解液電池は、高
エネルギー密度且つ経理であるといった特長のおる電池
として広く用いられ、筒形スパイラル形、筒形インサイ
ドアウト形、コイン形あるいはピン形などの形式のもの
が知られている。この種の電池では、上述の軽金属を活
物質とする負極に、二酸化マンガンやフッ化カーボンな
どを活物質とする正極を組合せて構成される。またプロ
ピレンカーボネートやγ−ブチロラクトンあるいはジメ
トキシエタンといった非水性の有機溶媒に、過塩素酸リ
チウム（ＬｉＣｌＯ４）やテトラフルオロホウ酸リチウ
ム（ＬｉＢＦ４）あるいはへキリフルオロリン酸リチウ
ム（ＬｉＰＦ６）などのアルカリ金属塩を溶質として溶
解した非水電解液を用いた構成が採られている。

ところで、上記の非水電解液において用いられる有機溶
媒は、高イオン導電性の液となるために高誘電率、低粘
度であり、また電池の作動温度範囲を広くするために高
沸点で低融点なものが好ましい。一方、この有機溶媒に
溶かす上記の溶質としては、良好なイオン導電性を得る
ために有機溶媒に十分溶解し解離すると共に、電極活物
質などと化学反応せず、また高温においても分解や変質
などによる劣化のしにくい安定なものが好適に用いられ
る。このため、現用の非水電解液電池では、プロピレン
カーボネート単独またはこれと他の溶媒との混合溶媒か
らなる電解液溶媒に、過塩素酸リチウムを単独で溶質と
して溶解させた非水電解液を使用する構成が広く採られ
ている。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら、上記の過塩素酸リチウムは有機溶媒と混
合した状態では不安定で爆発などの危険があるため、こ
れを用いてなる上記の非水電解液は取扱性が悪く、電池
製造工程の煩雑化を招く他、この非水電解液を用いて作
製した電池において、外部短絡時や充電時などにおける
電池内部よりの加熱おるいは火中投入時における外部よ
りの加熱などにより電池温度が上昇した場合には、非水
電解液の爆発に起因する電池の破裂などの事故が起こる
可能性が高く、電池破裂により外部に飛散したリチウム
などの軽金属の発火による火災事故は免れない。特に、
筒形スパイラル電池のように大電流の取出しができる電
池の場合は外部ショー１〜時に流れる大電流によって電
池温度上昇の度合が大きいのでこの危険性が高く、重大
な発火事故を起こし易いという問題がある。

く問題点を解決するための手段〉本発明者は上記問題を解決すべくこの種の電解液に用い
る溶質の検討を行なった所、ＬｉＰ「６及びＬｉＣｆ１
０４を併用した時には所期の目的を達成できることを見
出して本発明を完成した。

即ち、この発明の非水電解液電池は、リチウム、ナトリ
ウムなどの軽金属を活物質とする負極にセパレータを介
して正極を組合せてなる非水電解液電池において、２メ
チルテトラヒドロフラン、２メチルジオキソラン、４メ
チルジオキソラン、ジオキサンより選ばれる少なくとも
一種からなる有機溶媒にプロピレンカーボネートを混合
した電解液溶媒に、溶質としてＬｉＰ「６及びＬｉＣｌ
Ｏ４を溶解してなる非水電解液を用いたことを要旨とす
る。

〈作　用〉上記で溶質として併用するＬ　ｉ　ＰＦ６は、有機溶媒
中でＬｉＣｆ１０４よりはるかに安定である。よって、
上記手段を用いることで、非水電解液の安全性が高まり
、電池作製時における取扱性向上並びに電池使用時にお
ける安全性向上などを図ることができる。

尚、ＬｉＰＦ６はそれ自体高温安置性に欠けているので
、あまりに多く用いると電解液並びに電池の高温貯蔵時
における特性劣化を招く。

一方、＋−ｒｐｒ６の使用量が少なすぎれば、上記の取
扱性及び安定性が大きく低下づる。そして、本発明者の
研究によれば、ＬｉＰＦ６の好適な使用量はＬｉＣｌＯ
４に対する混合ｍＦ３−比で０．５〜１０、好ましくは
２〜４の範囲であることが知（ｑされている。また、Ｌ
ｉＰＦ６の混合重量比が４を越える場合、高温安“定性
がかなり大きく低下するので、この混合比が４＝１０の
範囲では、適当な安定剤を電解液中に添加混入したり、
製造時における電解液中などへの水分混入を極度に制限
する等の特別の処理が必要となる。

〈実施例〉以下に添付図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

有底短円筒状でステンレス製の正極缶１の内底部に、ス
テンレスネット製の正極東電体２を介して、二酸化マン
ガンを主剤とする混合粉末を円盤状に加圧成形して得た
正極３を圧着し、またポリプロピレン不織イ［装のセパ
レータ４を介してリチウム電池５を正極３と対向させて
、第１図に示した構造のＣＲ２０２５タイプのリチウム
電池Ａ−Ｃを組立てた。尚、この図において６はステン
レス製の端子板、７はポリプロピレン製の封口ガスケッ
トである。また、上記の正極３及びセパレータ４には、
プロピレンカーボネートに各種有機溶媒を混合した電解
液溶媒に、ＬｉＰＦ６及びＬｉＣｌＯ４を溶質として溶
解させた非水電解液を所定母注入し吸液させである。上
記のプロピレンカーボネートと混合させる有機溶媒とし
て、電池へでは４メヂルジオキソランとジオキリンとを
、また電池Ｂでは２メチルジオギソランとテ１へラヒド
ロフランとを、更に電池Ｃでは２メチルジオキソランと
ジオキシンとを、それぞれ用いた。また、上記溶質では
、ＬｉＣｌＯ４が１に対して２，５の混合ｆｆ１ｆｆｉ
比でＬｉＰＦ６を用いた。

そして、電池へ〜Ｃについて夫々、電解液溶媒中に溶解
させるＬｉＰＦ６とＬｉＣぶ０４とからなる溶質の濃度
（ｍｏｌ／ｌを種々変えた電池を作り、これらの電池を
環境温度２０℃において抵抗１５にΩで終止電圧２．５
Ｖまで連続放電させ、それらの放電音ε（ｍＡｈ）を測
定した。

この測定結果をプロットして第２図に示すグラフを（ｑ
た。第２図より、ＬｉＰＦ６とＬｉＣｌＯ４とからなる
溶質の温度を０．３〜２ｍｏｌ／、２程度とした場合に
は電池Ａ−Ｃの放電容量の向上がみられ、この範囲が電
池性能上好ましい濃度であることがわかる。

また、電池Ａ〜Ｃに用いる電解液溶媒において、プロピ
レンカーボネートに対する他の有機溶媒の混合体積比（
他の有機溶媒の体積／プロピレンカーボネートの体積）
を種々変えた電池を作り、これらの電池を上記と同じ条
件で放電させ、それらの放電音Ｕ（（ｍＡｈ）を測定し
た。

この測定結果をプロットして第３図に示すグラフを得た
。第３図より、混合体積比を０．５〜３程度とした場合
には電池Ａ−Ｃの放電容量の向上がみられ、この範囲が
電池性能上好ましい混合体積比であることがわかる。

尚、以上は正極活物質に二酸化マンガンを、また負極活
物質にリチウムを、更にプロピレンカーボネートと混合
させる有機溶媒には４メチルジオキソランとジオキサン
との混合溶媒などを夫々用いた例であるが、正極活物質
としてはＭ２Ｏ３やＣｕＯなとの金属酸化物おるいはＡ
ＱＣβ２やＣｕＣβ２などの金属塩化物あるいはＣｕＦ
２やＮ　ｉ　Ｆ２などの金属弗化物あるいはＣｕ５ｔＮ
　ｆ３　Ｓ２といった金属硫化物を、また、負極活物質
としてすトリウムやカリウムなどの他の軽金属を、更に
上記性別溶媒として上述の組合せのものの伯、２メチル
テトラヒドロフラン、２メチルジオキソラン、４メチル
ジオキソラン、ジオキサンより選ばれる有数溶媒を単独
または２種以上混合してなるものを、それぞれ用いた場
合にも同様な結果が１ｑられ、ＬｉＰＦ６とＬｉＣｌＯ
４とからなる溶質の濃度としては０．３〜２１１１０１
７βの範囲、プロピレンカーボネー１−と混合させる有
機溶媒の混合体積比としては０．５〜３の範囲がそれぞ
れ好適であること等が知得されている。

また、以上はコイン形リチウム電池についての例である
が、筒形スパイラル形、筒形インザイドアウト形必るい
はピン形などの地形式の電池についても同様な効果が得
られることは言うまでもない。

〈発明の効果〉以上のように、この発明の非水電解液電池によれば、電
池作製時における取扱性向上並びに電池使用時の安全性
向上を図れる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の電池の構造を示した断面図、第２図は
電解液中の溶質の濃度と放電６母との関係を示したグラ
フ、第３図はプロピレンカーボネートに対覆る有機溶媒
の混合体積比と放電６母との関係を示したグラフである
。１・・・正極缶、３・・・正極、４・・・セパレータ、
５・・・リチウム負極、６・・・端子板。

Claims

【特許請求の範囲】１、リチウム、ナトリウムなどの軽金属を活物質とする
負極にセパレータを介して正極を組合せてなる非水電解
液電池において、２メチルテトラヒドロフラン、２メチ
ルジオキソラン、４メチルジオキソラン、ジオキサンよ
り選ばれる少なくとも一種からなる有機溶媒にプロピレ
ンカーボネートを混合した電解液溶媒に、溶質としてＬ
ｉＰＦ＿６及びＬｉＣｌＯ＿４を溶解してなる非水電解液を用いたこと
を特徴とする非水電解液電池。２、正極の活物質が二酸化マンガンであることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の非水電解液電池。３、前記溶質において、ＬｉＣｌＯ＿４に対するＬｉＰ
Ｆ＿６の混合重量比が０．５〜１０であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項または第２項記載の非水電解
液電池。４、前記非水電解液における前記溶質の濃度が０．３〜
２ｍｏｌ／ｌであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項、第２項または第３項記載の非水電解液電池。５、前記電解液溶媒において、プロピレンカーボネート
に対する前記有機溶媒の混合体積比が０．５〜３である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第３
項または第４項記載の非水電解液電池。