WO2010150679A1 - 非水電解液二次電池 - Google Patents

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昌治 板谷
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株式会社 村田製作所
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    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention generally relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, and more particularly to a non-aqueous electrolyte secondary battery with improved characteristics in a high temperature environment.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery generally, for example, a non-aqueous electrolyte obtained by dissolving a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate as an electrolyte in a non-aqueous solvent such as ethylene carbonate or dimethyl carbonate.
  • a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material
  • a carbon material as a negative electrode active material.
  • a spinel type lithium titanium composite oxide as a negative electrode active material.
  • Patent Document 1 proposes a non-aqueous electrolyte secondary battery with improved cycle characteristics at a high temperature such as 60 ° C.
  • a solution obtained by dissolving a lithium salt such as lithium hexafluorophosphate or lithium tetrafluoroborate as an electrolyte in a non-aqueous solvent such as dimethyl carbonate is used.
  • Patent Document 1 describes that a non-aqueous electrolyte may be a room temperature molten salt (ionic liquid) containing lithium ions.
  • Patent Document 1 a lithium cobalt composite oxide, a lithium nickel cobalt aluminum composite oxide, or a lithium nickel cobalt composite oxide is used as a positive electrode active material, and a spinel-type lithium titanium composite oxide is used as a negative electrode active material.
  • a non-aqueous electrolyte solution a non-aqueous electrolyte secondary battery using a mixed solvent of ethylene carbonate and ⁇ -butyrolactone and lithium tetrafluoroborate as an electrolyte was used in an environment at 60 ° C. The charge / discharge cycle test is conducted at 1 to evaluate the capacity retention rate. There is no disclosure or suggestion about the configuration of the non-aqueous electrolyte secondary battery that can withstand a high temperature environment exceeding 60 ° C.
  • carbon materials such as acetylene black, carbon black, and graphite are used as a conductive agent for the positive electrode and the negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery proposed in Patent Document 1.
  • Patent Document 1 an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery using an ionic liquid as a non-aqueous electrolyte is not specifically disclosed, and the characteristics under a high temperature environment are not evaluated at all. Not.
  • an object of the present invention is to provide a configuration of a non-aqueous electrolyte secondary battery capable of improving heat resistance in a high temperature environment exceeding 60 ° C.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery is a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte and a separator, the non-aqueous electrolyte containing an ionic liquid,
  • a negative electrode active material having a lithium occlusion / release potential of 1.0 V (vs Li / Li + ) or more is contained, and substantially no carbon is contained.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes an ionic liquid, and the negative electrode includes a negative electrode active material having a lithium storage / release potential of 1.0 V (vs Li / Li + ) or more, And by not containing carbon substantially, even if it heats to the high temperature over 60 degreeC, a battery voltage hardly falls, and a battery voltage can be substantially maintained in a high temperature environment. Thereby, the heat resistance of a nonaqueous electrolyte secondary battery can be improved.
  • the separator preferably contains at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate, cellulose, polyamideimide, polyimide, and inorganic filler.
  • the heat resistance of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be further improved by adopting a material having high heat resistance as the separator.
  • the binder used for forming the positive electrode and the negative electrode preferably contains at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride and polyamideimide. .
  • the negative electrode active material is preferably a spinel type lithium titanium composite oxide.
  • the heat resistance of the nonaqueous electrolyte secondary battery in a high temperature environment exceeding 60 ° C. can be improved, it can be surface-mounted on a substrate by reflow soldering. A nonaqueous electrolyte secondary battery can be obtained.
  • the inventor of the present application has made various studies on the configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery for improving the heat resistance in a high temperature environment exceeding 60 ° C.
  • the non-aqueous electrolyte contains an ionic liquid
  • the negative electrode contains a noble negative electrode active material having a lithium occlusion / release potential of 1.0 V (vs Li / Li + ) or more, and is substantially free of carbon.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte and a separator, the non-aqueous electrolyte containing an ionic liquid,
  • a negative electrode active material having a lithium occlusion / release potential of 1.0 V (vs Li / Li + ) or more is contained, and substantially no carbon is contained.
  • the separator includes at least one selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), cellulose, polyamideimide (PAI), polyimide (PI), and inorganic filler, and a material having high heat resistance as the separator.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PAI polyamideimide
  • PI polyimide
  • inorganic filler a material having high heat resistance as the separator.
  • the binder used to form the positive electrode and the negative electrode is at least selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyamideimide (PAI). It is preferable to include one kind.
  • EMITFSI 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • R1 to R4 are alkyl groups or H (hydrogen).
  • R1 to R4 may be the same group or different from each other.
  • the ionic liquid composed of the optimum combination of cation and anion that constitutes the nonaqueous electrolytic solution of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is as follows.
  • EMITFSI 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • EMIBF4 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate
  • the positive electrode and the negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery are alternately stacked with a separator interposed therebetween.
  • the structure of the battery element may be composed of a stack of a plurality of strip-shaped positive electrodes, a plurality of strip-shaped separators and a plurality of strip-shaped negative electrodes, a stack of so-called single-wafer structures. It may be configured by folding and interposing a strip-shaped positive electrode and a strip-shaped negative electrode alternately.
  • a winding type structure in which a long positive electrode, a long separator, and a long negative electrode are wound may be employed as the structure of the battery element.
  • a positive electrode mixture layer including a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder is formed on both surfaces of the positive electrode current collector.
  • the positive electrode current collector is made of aluminum.
  • the positive electrode active materials are lithium cobalt oxide composite oxide (LCO), lithium manganate composite oxide (LMO), lithium nickelate composite oxide (LNO), lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide (LNMCO), lithium A manganese-nickel composite oxide (LMNO), a lithium-manganese-cobalt composite oxide (LMCO), a lithium-nickel-cobalt composite oxide (LNCO), or the like can be used.
  • the positive electrode active material may be a mixture of the above materials.
  • the positive electrode active material may be an olivine-based material such as LiFePO 4 . Carbon or the like is used as a conductive agent for the positive electrode. Polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyamideimide (PAI) is used as the binder for binding the positive electrode active material and the conductive agent.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PAI polyamideimide
  • a negative electrode mixture layer including a negative electrode active material and a binder is formed on both surfaces of a negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector is made of aluminum
  • the negative electrode active material is made of a spinel-type lithium titanium composite oxide which is a noble material having a lithium occlusion / release potential of 1.0 V (vs Li / Li + ) or more.
  • the negative electrode is substantially free of carbon that acts as a conductive agent.
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • PAI polyamideimide
  • the separator is made of polyethylene terephthalate (PET), cellulose, polyamideimide (PAI), polyimide (PI), or an inorganic filler.
  • PET polyethylene terephthalate
  • PAI polyamideimide
  • PI polyimide
  • Presence / absence of conductive agent used to form negative electrode using positive electrode, negative electrode and non-aqueous electrolyte prepared as follows, binder material for forming positive electrode and negative electrode, separator material
  • the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 7 were prepared by making the compositions of the nonaqueous electrolyte solutions different as shown in Tables 1 and 2 below.
  • Lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide represented by the composition formula LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 as a positive electrode active material, carbon as a conductive agent, and as a binder
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • NMP N-methyl 2-pyrrolidone
  • a spinel type lithium titanium composite oxide represented by Li 4 Ti 5 O 12 as a negative electrode active material and polyamideimide (PAI) as a binder were used.
  • a slurry was prepared by blending in a weight ratio of 97: 3 and kneading with NMP. This slurry was applied to both surfaces of an aluminum foil as a current collector, dried, and then rolled with a roll press to produce a negative electrode.
  • the slurry was prepared by blending to 3: 3 and kneading with NMP. This slurry was applied to both surfaces of an aluminum foil as a current collector, dried, and then rolled with a roll press to produce a negative electrode.
  • EMITFSI 1-ethyl-3-methylimidazolium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide
  • lithium bis (trifluoromethyl) was added to the ionic liquid.
  • a non-aqueous electrolyte solution was prepared by dissolving sulfonyl) imide at a rate of 1.0 mol / L.
  • the solvent was prepared by preparing ethylene carbonate (EC) and ⁇ -butyrolactone (GBL) in a volume ratio of 1: 2.
  • a non-aqueous electrolyte was prepared by dissolving lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) as an electrolyte in this solvent at a rate of 1.5 mol / L.
  • 1 non-aqueous electrolyte secondary battery
  • 10 battery element
  • 11 positive electrode
  • 12 negative electrode
  • 13 separator

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Abstract

　６０℃を超える高温の環境下における耐熱性を向上させることが可能な非水電解液二次電池の構成を提供する。非水電解液二次電池の電池要素（１０）は、正極（１１）、負極（１２）、非水系電解液およびセパレータ（１３）を備え、非水系電解液がイオン液体を含み、負極（１２）は、リチウム吸蔵・放出電位が１．０Ｖ（ｖｓ　Ｌｉ／Ｌｉ+）以上貴な負極活物質を含み、かつ、実質的に炭素を含まない。

Description

非水電解液二次電池
　本発明は、一般的には非水電解液二次電池に関し、特定的には高温環境下における特性を改善した非水電解液二次電池に関するものである。
　従来から、非水電解液二次電池では、一般的に、たとえば、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート等の非水系溶媒に、電解質として六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶解させた非水系電解液を用い、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物と、負極活物質として炭素材料が用いられている。このような非水電解液二次電池において、サイクル特性を改善するために、負極活物質としてスピネル型のリチウムチタン複合酸化物を用いることが提案されている。
　たとえば、特開２００７－２７３１５４号公報（以下、特許文献１という）には、６０℃のような高温でのサイクル特性が改善された非水電解液二次電池が提案されている。この非水電解液二次電池では、正極活物質として層状結晶構造のリチウム遷移金属酸化物、負極活物質としてスピネル型のリチウムチタン複合酸化物を用いて、非水系電解液としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート等の非水系溶媒に、電解質として六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム等のリチウム塩を溶解させたものが用いられている。なお、非水電解液として、リチウムイオンを含有した常温溶融塩（イオン液体）を用いてもよいことが特許文献１に記載されている。
特開２００７－２７３１５４号公報
　しかしながら、特許文献１では、正極活物質として、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物、または、リチウムニッケルコバルト複合酸化物を用い、負極活物質としてスピネル型のリチウムチタン複合酸化物を用い、非水系電解液としては、エチレンカーボネートとγ－ブチロラクトンの混合溶媒に、電解質として四フッ化ホウ酸リチウムを溶解させたものを用いた非水電解液二次電池について、６０℃の環境下において充放電サイクル試験を行い、容量維持率が評価されているだけである。６０℃を超える高温の環境下に耐え得る非水電解液二次電池の構成については、何ら開示も示唆もなされていない。
　また、特許文献１で提案された非水電解液二次電池の正極と負極には、導電剤としてアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等の炭素材料が用いられている。
　なお、特許文献１においては、非水系電解液としてイオン液体を用いた非水電解液二次電池の実施例は、具体的に開示されておらず、高温の環境下における特性についても何ら評価されていない。
　そこで、本発明の目的は、６０℃を超える高温の環境下における耐熱性を向上させることが可能な非水電解液二次電池の構成を提供することである。
　本発明に従った非水電解液二次電池は、正極、負極、非水系電解液およびセパレータを備えた非水電解液二次電池であって、非水系電解液がイオン液体を含み、負極は、リチウム吸蔵・放出電位が１．０Ｖ（ｖｓ　Ｌｉ／Ｌｉ+）以上貴な負極活物質を含み、かつ、実質的に炭素を含まない。
　本発明の非水電解液二次電池は、非水系電解液がイオン液体を含み、負極は、リチウム吸蔵・放出電位が１．０Ｖ（ｖｓ　Ｌｉ／Ｌｉ+）以上貴な負極活物質を含み、かつ、実質的に炭素を含まないことにより、６０℃を超える高温に加熱しても電池電圧がほとんど低下せず、高温の環境下において電池電圧をほぼ維持することができる。これにより、非水電解液二次電池の耐熱性を向上させることができる。
　本発明の非水電解液二次電池において、セパレータが、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、ポリアミドイミド、ポリイミドおよび無機フィラーからなる群より選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。
　この場合、セパレータとして耐熱性の高い材料を採用することにより、非水電解液二次電池の耐熱性をさらに向上させることができる。
　また、本発明の非水電解液二次電池において、正極と負極を形成するために使用される結着剤が、ポリフッ化ビニリデンおよびポリアミドイミドからなる群より選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。
　さらに、本発明の非水電解液二次電池において、負極活物質が、スピネル型のリチウムチタン複合酸化物であることが好ましい。
　以上のように本発明によれば、６０℃を超える高温の環境下における非水電解液二次電池の耐熱性を向上させることができるので、リフロー方式のはんだ付けで基板上に表面実装可能な非水電解液二次電池を得ることができる。
本発明の一つの実施例で作製された非水電解液二次電池の内部構成を分解して概略的に示す正面図である。 本発明の一つの実施例で作製された非水電解液二次電池の外観を概略的に示す正面図である。 本発明の実施例１で作製された非水電解液二次電池において電池温度と電池電圧の変化を示す図である。 本発明の比較例１で作製された非水電解液二次電池において電池温度と電池電圧の変化を示す図である。
　本願発明者は、６０℃を超える高温の環境下における耐熱性を向上させるための非水電解液二次電池の構成について種々検討を重ねた。その結果、非水系電解液がイオン液体を含み、負極は、リチウム吸蔵・放出電位が１．０Ｖ（ｖｓ　Ｌｉ／Ｌｉ+）以上貴な負極活物質を含み、かつ、実質的に炭素を含まないようにすれば、６０℃を超える高温に加熱しても電池電圧がほとんど低下せず、高温の環境下において電池電圧をほぼ維持することができることを見出した。このような本願発明者の知見に基づいて本発明はなされたものである。
　すなわち、本発明の非水電解液二次電池は、正極、負極、非水系電解液およびセパレータを備えた非水電解液二次電池であって、非水系電解液がイオン液体を含み、負極は、リチウム吸蔵・放出電位が１．０Ｖ（ｖｓ　Ｌｉ／Ｌｉ+）以上貴な負極活物質を含み、かつ、実質的に炭素を含まない。
　また、好ましくは、セパレータが、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、セルロース、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）および無機フィラーからなる群より選ばれた少なくとも一種を含むようにして、セパレータとして耐熱性の高い材料を採用することにより、非水電解液二次電池の耐熱性をさらに向上させることができる。
　さらに、本発明の非水電解液二次電池において、正極と負極を形成するために使用される結着剤が、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）およびポリアミドイミド（ＰＡＩ）からなる群より選ばれた少なくとも一種を含むことが好ましい。
　本発明の一つの実施の形態では、非水電解液二次電池の非水系電解液を構成するイオン液体として、たとえば、１－エチル－３－メチルイミダゾリウム　ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）が用いられる。
　上記のイオン液体を構成するカチオンとしては、以下の５種類を挙げることができる。なお、Ｒ１～Ｒ４は、アルキル基またはＨ（水素）である。また、Ｒ１～Ｒ４は、同じ基でもよく、互いに異なる基でもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　上記のイオン液体を構成するアニオンとしては、以下の３種類を挙げることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　ＢＦ4 -
　ＰＦ6 -
　本発明の非水電解液二次電池の非水系電解液を構成する、最適なカチオンとアニオンの組み合わせからなるイオン液体は、次のとおりである。
　１－エチル－３－メチルイミダゾリウム　ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）、または、１－エチル－３－メチルイミダゾリウム　テトラフルオロボレイト（ＥＭＩＢＦ４）である。
　さらに、本発明の一つの実施の形態では、非水電解液二次電池の正極と負極とは、セパレータを介して交互に積層されて配置されている。電池要素の構造は、複数の短冊状の正極、複数の短冊状のセパレータおよび複数の短冊状の負極の積層体、いわゆる枚葉構造の積層体から構成されてもよく、長尺状のセパレータを九十九折りして、短冊状の正極と短冊状の負極とを交互に介在させることによって構成してもよい。また、電池要素の構造として、長尺状の正極、長尺状のセパレータおよび長尺状の負極を巻回してなる巻回型構造を採用してもよい。以下の実施例では、電池要素の構造として枚葉構造の積層体を採用している。
　正極は、正極集電体の両面に正極活物質と導電剤と結着剤とを含む正極合材層が形成されている。一例として、正極集電体はアルミニウムからなる。正極活物質は、コバルト酸リチウム複合酸化物（ＬＣＯ）、マンガン酸リチウム複合酸化物（ＬＭＯ）、ニッケル酸リチウム複合酸化物（ＬＮＯ）、リチウム－ニッケル－マンガン－コバルト複合酸化物（ＬＮＭＣＯ）、リチウム－マンガン－ニッケル複合酸化物（ＬＭＮＯ）、リチウム－マンガン－コバルト複合酸化物（ＬＭＣＯ）、リチウム－ニッケル－コバルト複合酸化物（ＬＮＣＯ）等を用いることができる。さらに、正極活物質は、上記の材料を混合したものでもよい。正極活物質は、ＬｉＦｅＰＯ4といったオリビン系材料でもよい。正極の導電剤としては、カーボン等が用いられる。正極活物質と導電剤を結着させるための結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはポリアミドイミド（ＰＡＩ）が用いられる。
　一方、負極は、負極集電体の両面に負極活物質と結着剤とを含む負極合材層が形成されている。一例として、負極集電体はアルミニウムからなり、負極活物質は、リチウム吸蔵・放出電位が１．０Ｖ（ｖｓ　Ｌｉ／Ｌｉ+）以上貴な材料であるスピネル型のリチウムチタン複合酸化物からなる。負極は、導電剤として作用する炭素を実質的に含まない。負極活物質を結着させるための結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）またはポリアミドイミド（ＰＡＩ）が用いられる。
　セパレータは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、セルロース、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、または、無機フィラーからなる。
　以下のようにして作製した正極と負極と非水系電解液とを用いて、負極を形成するために用いられる導電剤の有無、正極と負極を形成するための結着剤の材料、セパレータの材料、非水系電解液の組成を以下の表１と表２に示すように異ならせることにより、実施例１～４と比較例１～７の非水電解液二次電池を作製した。
　（正極の作製）
　正極活物質として組成式ＬｉＮｉ1/3Ｍｎ1/3Ｃｏ1/3Ｏ2で表されるリチウム－ニッケル－マンガン－コバルト複合酸化物（ＬＮＭＣＯ）と、導電剤としてのカーボンと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とを重量比率で９４：３：３になるように配合して、Ｎ－メチル２－ピロリドン（ＮＭＰ）と混錬することにより、スラリーを作製した。このスラリーを、集電体としてのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥させた後、ロールプレスにて圧延することによって正極を作製した。
　（負極の作製）
　実施例１、２と比較例１、２、５、６では、負極活物質としてのＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12で表されるスピネル型のリチウムチタン複合酸化物と、結着剤としてのＰＶＤＦとを重量比率で９７：３になるように配合して、ＮＭＰと混錬することにより、スラリーを作製した。このスラリーを、集電体としてのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥させた後、ロールプレスにて圧延することによって負極を作製した。
　実施例３、４と比較例３、４では、負極活物質としてのＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12で表されるスピネル型のリチウムチタン複合酸化物と、結着剤としてのポリアミドイミド（ＰＡＩ）とを重量比率で９７：３になるように配合して、ＮＭＰと混錬することにより、スラリーを作製した。このスラリーを、集電体としてのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥させた後、ロールプレスにて圧延することによって負極を作製した。
　比較例７では、負極活物質としてのＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12で表されるスピネル型のリチウムチタン複合酸化物と、導電剤としてのカーボンと、結着剤としてのＰＶＤＦとを重量比率で９４：３：３になるように配合して、ＮＭＰと混錬することにより、スラリーを作製した。このスラリーを、集電体としてのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥させた後、ロールプレスにて圧延することによって負極を作製した。
　（非水系電解液の作製）
　実施例１～４と比較例６、７では、イオン液体として１－エチル－３－メチルイミダゾリウム　ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）を用いて、このイオン液体に、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドを１．０ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させることにより、非水系電解液を作製した。
　比較例１～５では、溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とγ－ブチロラクトン（ＧＢＬ）とを体積比率で１：２になるように調製することにより準備した。この溶媒に、電解質としての四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）を１．５ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させることにより、非水系電解液を作製した。
　（電池の作製）
　図１に示すように、上記で作製した正極１１と負極１２にリードタブ１４、１５を設けた。この正極１１と負極１２の間に、実施例１、３と比較例１、３ではポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、実施例２、４と比較例２、４ではセルロース、比較例５、６ではポリプロピレン（ＰＰ）からなる多孔性のセパレータ１３を介在させて積層した。このようにして電池要素１０を作製した。リードタブ１４、１５にはシーラント１６、１７を取り付けて、図２に示すように、上記の積層体を、アルミニウムを中間層として含むラミネートフィルム２０からなる外包材の内部に収納した。その後、上記で作製した非水系電解液を外包材の内部に注入した後、外包材の開口部を封止することにより、非水電解液二次電池１を作製した。
　以上のようにして得られた実施例１～４と比較例１～７の非水電解液二次電池を用いて、加熱試験を行った。その試験結果を表１と表２に示す。
　（加熱試験）
　温度２５℃の雰囲気下で電流を４ｍＡとして各電池にて定電流充電を行った後、電圧を２．７５Ｖとして充電電流が０．１ｍＡになるまで定電圧充電を行った。その後、電流を４ｍＡとして電圧がほぼ２．０Ｖになるまで定電流放電を行った。このときに電池電圧を測定し、加熱試験前の電圧（表１と表２）とした。そして、４℃／ｍｉｎの昇温速度で電池温度（電池の周囲の雰囲気の温度）を２００℃まで昇温させた。そのときの電池電圧を測定し、２００℃到達時の電圧（表１と表２）とした。また、加熱試験時の電池温度と電池電圧の変化を測定した。実施例１と比較例１における電池温度と電池電圧の変化を図３と図４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表１に示す結果から、実施例１～４では、電池の周囲の雰囲気の温度を２００℃に加熱しても、電池電圧の低下は０．１Ｖ未満であった。これに対して、表２に示す結果から、比較例１～７では、電池の周囲の雰囲気の温度を２００℃に加熱すると、電池電圧の低下は０．１Ｖ以上であった。したがって、実施例１～４の非水電解液二次電池では、耐熱性を向上させることができることがわかる。
　今回開示された実施の形態や実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は以上の実施の形態や実施例ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものであることが意図される。
　１：非水電解液二次電池、１０：電池要素、１１：正極、１２：負極、１３：セパレータ。
                                                                                

Claims (4)

  1. 　正極、負極、非水系電解液およびセパレータを備えた非水電解液二次電池であって、
    　前記非水系電解液がイオン液体を含み、
    　前記負極は、リチウム吸蔵・放出電位が１．０Ｖ（ｖｓ　Ｌｉ／Ｌｉ+）以上貴な負極活物質を含み、かつ、実質的に炭素を含まない、非水電解液二次電池。
  2. 　前記セパレータが、ポリエチレンテレフタレート、セルロース、ポリアミドイミド、ポリイミドおよび無機フィラーからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む、請求項１に記載の非水電解液二次電池。
  3. 　前記正極と前記負極を形成するために使用される結着剤が、ポリフッ化ビニリデンおよびポリアミドイミドからなる群より選ばれた少なくとも一種を含む、請求項１または請求項２に記載の非水電解液二次電池。
  4. 　前記負極活物質が、スピネル型のリチウムチタン複合酸化物である、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の非水電解液二次電池。
                                                                                    
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017057359A1 (ja) * 2015-09-29 2017-04-06 株式会社村田製作所 非水電解質二次電池、蓄電デバイス、その製造方法、および蓄電回路
EP3226339A1 (en) 2016-03-31 2017-10-04 Imprint Energy, Inc. Ionic liquid gel for electrolyte, method of and ink for making the same, and printed batteries including such ionic liquid gels and/or electrolytes
JP2019046746A (ja) * 2017-09-06 2019-03-22 学校法人 関西大学 電解液および当該電解液を用いた蓄電デバイス
US10381644B2 (en) 2013-11-07 2019-08-13 Murata Manufacturing Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery and storage circuit using the same
JPWO2020090802A1 (ja) * 2018-10-30 2021-09-09 日本碍子株式会社 コイン形二次電池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000195499A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Kyocera Corp リチウム電池
JP2002324579A (ja) * 2001-04-25 2002-11-08 Yuasa Corp 非水電解質電池
JP2005142047A (ja) * 2003-11-07 2005-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2005332684A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Toshiba Corp 非水電解質二次電池
JP2006269152A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2007534123A (ja) * 2004-04-20 2007-11-22 デグサ ゲーエムベーハー イオン液体含有電解質を有するリチウムイオンバッテリー中のセラミックセパレーターの使用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101829177B1 (ko) * 2009-05-26 2018-02-13 이시하라 산교 가부시끼가이샤 티탄산 리튬, 그 제조 프로세스 및 그를 각각 포함하는 전극 활물질 및 축전 디바이스

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000195499A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Kyocera Corp リチウム電池
JP2002324579A (ja) * 2001-04-25 2002-11-08 Yuasa Corp 非水電解質電池
JP2005142047A (ja) * 2003-11-07 2005-06-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2007534123A (ja) * 2004-04-20 2007-11-22 デグサ ゲーエムベーハー イオン液体含有電解質を有するリチウムイオンバッテリー中のセラミックセパレーターの使用
JP2005332684A (ja) * 2004-05-20 2005-12-02 Toshiba Corp 非水電解質二次電池
JP2006269152A (ja) * 2005-03-23 2006-10-05 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10381644B2 (en) 2013-11-07 2019-08-13 Murata Manufacturing Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary battery and storage circuit using the same
EP3067967B1 (en) * 2013-11-07 2020-03-11 Murata Manufacturing Co., Ltd. Non-aqueous electrolyte secondary cell, and electric storage circuit using same
WO2017057359A1 (ja) * 2015-09-29 2017-04-06 株式会社村田製作所 非水電解質二次電池、蓄電デバイス、その製造方法、および蓄電回路
JPWO2017057359A1 (ja) * 2015-09-29 2018-05-31 株式会社村田製作所 非水電解質二次電池、蓄電デバイス、その製造方法、および蓄電回路
CN108140893A (zh) * 2015-09-29 2018-06-08 株式会社村田制作所 非水电解质二次电池、蓄电设备、其制造方法以及蓄电池电路
EP3226339A1 (en) 2016-03-31 2017-10-04 Imprint Energy, Inc. Ionic liquid gel for electrolyte, method of and ink for making the same, and printed batteries including such ionic liquid gels and/or electrolytes
JP2019046746A (ja) * 2017-09-06 2019-03-22 学校法人 関西大学 電解液および当該電解液を用いた蓄電デバイス
JPWO2020090802A1 (ja) * 2018-10-30 2021-09-09 日本碍子株式会社 コイン形二次電池
JP7093843B2 (ja) 2018-10-30 2022-06-30 日本碍子株式会社 コイン形二次電池

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