JP2000348762A - 不燃性電解液及びこれを用いたリチウム２次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、電解液の導電率を著しく損な
うことなく、電解液を引火点のない不燃性電解液及び電
池の放電容量及び電流特性の高いリチウム２次電池を提
供する。 【解決手段】本発明は、電解液を構成する非水溶媒とし
て、自己不燃性である１，１，２，２，３，３，４−ヘ
プタフルオロシクロペンタンを含む非水電解液にある。
また、本発明はリチウムを吸蔵放出可能な負極と、リチ
ウムを吸蔵放出可能な正極と、非水電解液からなるリチ
ウム２次電池において、非水電解液として前述のものか
らなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規な電解液及びリ
チウム２次電池に関わり、特に、引火点をなくした不燃
性電解液の導電率の向上、及び、これを用いたリチウム
２次電池の電池容量及び電流特性の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウム２次電池は小型，軽量で、且
つ、高い電力容量を持つことから、携帯電話，パーソナ
ルコンピューター等の携帯用電気機器の電源として急速
に普及した。

【０００３】リチウム２次電池はその駆動電圧が４Ｖ以
上となるため、水を溶媒とする水系電解液はその耐電圧
性が不足するため使用できない。そこで、４Ｖ以上の駆
動でも分解することのない有機化合物を溶媒に用いた非
水電解液が使用されている。しかし、有機化合物の最大
の欠点はその可燃性の高さであり、これを用いることに
より電池が高温にさらされた場合に電解液の引火，燃焼
が懸念される。そこで、この問題を解決する手段とし
て、電解液に自己不燃性を有するフッ素化溶媒を混合
し、電解液を難燃化する技術が検討されている。例え
ば、特開平10−12272号公報では非水電解液中に、電解
液の特性を損なわない範囲（０.５ 〜３０重量％）で鎖
状分子構造のフッ素化アルカンまたはフッ素化エーテル
を混合することにより、電解液の引火点を５０℃以上と
する技術が開示されている。しかし、引火点が存在する
限りは、日常生活においてはまだ安全性に不安が残る。
この技術の最終目的としては、引火点のない不燃性電解
液にすべきと考える。しかしながら、フッ素化溶媒を用
いて不燃性とする場合、フッ素化溶媒のフッ素化数を増
やすか、または、電解液中の混合量を多くする必要があ
る。ところが、フッ素化溶媒のフッ素化数を高めると非
フッ素化溶媒との相溶性が大きく低下してしまい電解液
として調製できなくなる。また、フッ素化溶媒の混合量
を多くするとリチウム塩の溶解性が大幅に低下してしま
い、良好な導電性を確保することができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の技術的な困難性の克服であり、電気特性（導電性）が
良好で、且つ、引火点のない不燃性電解液及び電池容量
及び電流特性の高いリチウム２次電池を提供するにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題は自己不燃性を
有するフッ素化溶媒として１，１，２，２，３，３，４
−ヘプタフルオロシクロペンタンを用いることにより解
決できる。この溶媒は化１

【０００６】

【化１】

【０００７】に示す環状の分子構造を有し、且つ、部分
的にフッ素化されていない部分が存在するため、分子の
極性が高くなっており、電解液の誘電率の低下が少なく
なって、導電率の低下が抑制される。即ち、フッ素化溶
媒の混合量を多くした組成においても導電率の低下が少
なくなる次第である。また、不燃性であり導電率の高い
電解液を用いることにより、電解液の引火や燃焼の危険
が回避され、且つ、従来の不燃性あるいは難燃性の電解
液を用いたリチウム２次電池に比べ負荷特性を向上する
ことができる。

【０００８】（電解液）電解液を引火点のない不燃性溶
液とするためのフッ素化溶媒として、１，１，２，２，
３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタン（以下ＨＦ
ＣＰと略記する）を必須成分として用いる。また、フッ
素化率が７０％以上のフッ素化アルカン、例えば、Ｃ₆
Ｆ₁₄，Ｃ₇Ｆ₁₆，Ｃ₈Ｆ₁₈ 等をＨＦＣＰと混合して用い
ることができる。また、電解質を溶解，解離させる非フ
ッ素化溶媒には、エチレンカーボネート，プロピレンカ
ーボネート，ジメチルカーボネート，エチルメチルカー
ボネート，ジエチルカーボネート等の極性の高い溶媒を
用いることができる。また、リチウム塩にはＬｉＰ
Ｆ₆ ，ＬｉＢＦ₄ ，ＬｉＣｌＯ₄ 等を用いることができ
るが、安全性の点からＬｉＰＦ₆ またはＬｉＢＦ₄ を用
いるのが望ましい。

【０００９】（電極・セパレータ）正極材料，負極材料
は特に限定する必要はない。正極材料にはＬｉＣｏＯ₂
やＬｉＭｎ₂Ｏ₄，ＬｉＮｉＯ₂ 等を好適に用いることが
できる。負極には、難黒鉛性炭素または天然，人造の黒
鉛炭素、或いは、リチウム金属またはリチウム合金等を
用いることができる。セパレータには微多孔性の高分子
フィルムを用いることができる。例えば、ナイロン，セ
ルロース，ニトロセルロース，ポリスルホン，ポリアク
リロニトリル，ポリフッ化ビニリデン，ポリプロピレ
ン，ポリエチレン，モリブテン等が挙げられる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明を実施例によりさらに詳細
に説明する。尚、本発明は以下の実施例に限定されるも
のではない。

【００１１】（比較例１）フッ素化溶媒としてＣ₆Ｆ₁₄
を７０容量％，ジエチルカーボネートを３０容量％混合
した溶媒を調製した。JIS2265 に準拠したクリーブラン
ド開放式の引火試験による評価で、この混合溶媒の引火
点はなかった。この溶媒にＬｉＰＦ₆ を可溶限界であっ
た０.１モル／リッター まで溶解し、比較例１の電解液
１を調製した。この電解液の交流１０ｋＨｚで測定した
導電率は０.１ｍＳ／cm であった。この様に、従来公開
されているフッ素化溶媒を混合溶媒の引火点がなくなる
範囲まで増加すると、リチウム塩の溶解性が極端に低下
し、電解液の導電率が低くなってしまう。

【００１２】（実施例１）フッ素化溶媒としてＨＦＣＰ
（１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロ
ペンタン）を２０容量％、Ｃ₆Ｆ₁₄ を５０容量％、ジエ
チルカーボネートを３０容量％混合した溶媒を調製し
た。この混合溶媒はＪＩＳ２２６５に準拠したクリーブ
ランド開放式の引火試験による評価の結果、引火点はな
かった。この溶媒に対するＬｉＰＦ₆ の溶解性を調べた
結果、０．２モル／リッターまで溶解させることができ
た。即ち、比較例１に対して２倍のリチウム塩を溶解さ
せることができ、ＨＦＣＰが良好な溶解促進の作用を有
することが分かった。次に、このリチウム塩濃度で実施
例１の電解液Ａを調製した。この電解液Ａの交流１０ｋ
Ｈｚにおける導電率は０.３ｍＳ／cm に達していた。こ
の様に、従来公開されているフッ素化溶媒を用いた不燃
性電解液にＨＦＣＰをそれよりも低い割合で混合するこ
とによって、リチウム塩の溶解性を濃度にして２倍に高
めることができ、且つ、導電率を０.２ｍＳ／cm も高く
することができた。以上の様に、HFCPをＣ₆Ｆ₁₄ に混合
して用いることによって引火点のない程度フッ素化溶媒
を大量に含む電解液の導電率を、不燃性を損なうことな
く改善することができた。

【００１３】（実施例２）フッ素化溶媒としてＨＦＣＰ
（１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロ
ペンタン）を４０容量％，Ｃ₆Ｆ₁₄ を４０容量％，ジエ
チルカーボネートを２０容量％混合した溶媒を調製し
た。この混合溶媒もJIS2265 に準拠したクリーブランド
開放式の引火試験による評価で、引火点のないことを確
認した。この溶媒に対するＬｉＰＦ₆ の溶解性を調べた
結果、０.３モル／リッター まで溶解させることができ
た。この濃度で実施例２の電解液Ｂを調製した。電解液
Ｂの交流１０ｋＨｚにおける導電率は更に向上し、０.
８ｍＳ／cm に達していた。この様に、不燃性電解液に
おけるフッ素化溶媒の混合量を増やし、可燃性の高いジ
エチルカーボネートの混合量を低減した組成、即ち、リ
チウム塩を溶解させにくい組成においても、比較例１の
電解液１に対してリチウム塩の溶解性を濃度にして３倍
に高くすることができ、且つ、導電率を０.７ｍＳ／cm
も高くすることができた。以上の様に、ＨＦＣＰを従来
公開されているフッ素化溶媒と同割合で混合することに
より、引火点のない不燃性を損なうことなく、飛躍的に
導電率を更に向上することができた。

【００１４】（実施例３）フッ素化溶媒としてＨＦＣＰ
を９０容量％，エチレンカーボネートを１０容量％混合
した溶媒を調製した。この溶媒をJIS2265 に準拠したク
リーブランド開放式の引火試験により評価した結果、引
火点はなかった。この溶媒に対するLiPF₆の溶解性を調
べた結果、０.１モル／リッター まで溶解させることが
できた。この濃度で実施例３の電解液Ｃを調製した。電
解液Ｃの交流１０ｋＨｚにおける導電率は１.３６ｍＳ
／cm であった。驚くべきことに、ＨＦＣＰは従来公開
されているフッ素化溶媒ではリチウム塩の溶解性が殆ど
なくなる９０容量％という高い混合量の組成において、
リチウム塩の溶解濃度は低いものの導電率は比較例１の
電解液１(０.３ｍＳ／cm)に比べ４倍以上も高い数値
（１.３６ｍＳ／cm）を示した。この様にＨＦＣＰは配
合量の高い領域、即ち、自己不燃性の溶媒が大量に存在
する組成においても、従来公開されているフッ素化溶媒
を用いた電解液に比べて高い導電性を確保することがで
きる。また、ＨＦＣＰを５０容量％以下で用い、不燃性
を確保するために従来公開されているフッ素化溶媒と混
合して用いた実施例１及び実施例２の電解液Ａ及び電解
液Ｂに比べて、導電率はそれぞれ１ｍＳ／cm、及び、
０.５ｍＳ／cm も向上した。

【００１５】（実施例４）フッ素化溶媒としてＨＦＣＰ
を７０容量％、エチレンカーボネートを３０容量％混合
した溶媒を調製した。この溶媒をJIS2265 に準拠したク
リーブランド開放式の引火試験により評価した結果、引
火点はなかった。この溶媒に対するＬｉＰＦ_６の溶解性
を調べた結果、０．５ モル／リッターまで溶解させる
ことができた。この濃度で実施例４の電解液Ｄを調製し
た。電解液Ｄの交流１０ｋＨｚにおける導電率は３.３
ｍＳ／cm であった。この様に、ＨＦＣＰは消火性も高
く７０容量％の混合量でも引火点はなく、非フッ素化溶
媒の混合量を増やせるために、リチウム塩の溶解量が実
施例３の電解液Ｃに比べても５倍に高くすることがで
き、導電率を２ｍＳ／cm も向上させることができるこ
とが分かった。

【００１６】（実施例５）そこで、更にＨＦＣＰの量を
低減した組成を検討した。フッ素化溶媒としてＨＦＣＰ
を５０容量％、エチレンカーボネートを５０容量％混合
した溶媒を調製した。この様に低いＨＦＣＰの配合量の
混合溶媒でも、JIS2265 に準拠したクリーブランド開放
式の引火試験で引火点がなかった。この溶媒に対するＬ
ｉＰＦ₆の溶解性を調べた結果、１.０モル／リッター
まで溶解させることができた。この濃度で実施例５の電
解液Ｅを調製した。電解液Ｃの交流１０ｋＨｚにおける
導電率は５.１ｍＳ／cm と驚異的に向上していた。この
様に、ＨＦＣＰとエチレンカーボネートを混合しただけ
の簡単な組成であっても、ＨＦＣＰを５０容量％混合す
ることにより電解液溶媒を不燃化でき、且つ、比較例１
の電解液１に比べてリチウム塩の溶解濃度を１０倍，導
電率を５０倍以上に向上することができた。また、実施
例４の電解液Ｄに比べても、非フッ素化溶媒の配合量を
増加させることができたために、リチウム塩濃度を２
倍、導電率を１.７ｍＳ／cm 向上させることができた。

【００１７】以上の様に、ＨＦＣＰはこれまで公開され
たフッ素化溶媒と異なり、誘電率及び引火点の高い環状
カーボネートを単独で広い範囲で相溶することができる
ため、ＨＦＣＰを５０容量％以上混合することによって
溶媒を不燃化でき、且つ、これらの溶媒の高い極性によ
りリチウム塩を多量に溶解でき、導電率の向上した不燃
性電解液を得ることができる。

【００１８】（実施例６）次に、鎖状カーボネートを混
合した３成分系の溶媒を検討した。フッ素化溶媒として
ＨＦＣＰを７０容量％，エチレンカーボネートを２７容
量％，ジメチルカーボネートを３容量％混合した溶媒を
調製した。鎖状カーボネートはそれ自体の引火点が低い
ため多量に混合することはできないが、この組成の混合
溶媒では引火点はなかった。この溶媒に対するＬｉＰＦ
₆ の溶解性を調べた結果、ＨＦＣＰの配合量が同一の実
施例４の電解液Ｄと同じ濃度、０.５モル／リッター ま
で溶解させることができた。この濃度で実施例６の電解
液Ｆを調製した。電解液Ｆの交流１０ｋＨｚにおける導
電率は３.４ｍＳ／cm であった。この様に、ジメチルカ
ーボネートを少量配合することによって引火点のない電
解液の導電率を更に向上することができた。

【００１９】（実施例７）次に、鎖状カーボネートの種
類を変えた溶媒系を検討した。フッ素化溶媒としてＨＦ
ＣＰを７０容量％，エチレンカーボネートを２５容量
％，エチルメチルカーボネートを５容量％混合した溶媒
を調製した。エチルメチルカーボネートはデメチルカー
ボネートよりも蒸気圧が低いためにこの配合量まで混合
しても引火点はなかった。この溶媒に対するＬｉＰＦ₆
の溶解性を調べた結果、０.５モル／リッターまで溶解
させることができた。この濃度で実施例７の電解液Ｇを
調製した。この電解液Ｇの交流１０ｋＨｚにおける導電
率は３.５ｍＳ／cm であった。エチルメチルカーボネー
トでは、引火点のない範囲でその配合量を更に増やせた
ことにより、導電率を実施例６の電解液Ｆに比べ更に
０.１ｍＳ／cm 向上することができた。

【００２０】（実施例８）フッ素化溶媒としてＨＦＣＰ
を７０容量％，エチレンカーボネートを２３容量％，ジ
エチルカーボネートを７容量％混合した溶媒を調製し
た。ジエチルカーボネートはエチルメチルカーボネート
よりも更に蒸気圧が低いので、この組成でも引火点はな
かった。この溶媒に対するＬｉＰＦ₆ の溶解性を調べた
結果、０.５モル／リッターまで溶解させることができ
た。この濃度で実施例８の電解液Ｈを調製した。この電
解液Ｈの交流１０ｋＨｚにおける導電率は３.６ｍＳ／c
m であった。これは、実施例７の電解液Ｇに比べ更に
０.１ｍＳ／cm 高い値となっている。以上の様に、ＨＦ
ＣＰの配合量が５０容量％以上の高い組成において、鎖
状カーボネートを加えた３成分系の溶媒にすることによ
って、同一のＨＦＣＰ配合量において導電率を更に向上
させることができる。また、ＨＦＣＰは５０容量％以上
配合量の組成において、フッ素溶媒として単独で用いて
も引火点をなくす作用と導電率を高める作用を有するこ
とが分かった。従って、ＨＦＣＰを用いて不燃性電解液
を得るには５０容量％以上の配合量における使用がより
効果的である。

【００２１】（比較例２）比較例１で作製した電解液１
（即ち、フッ素化溶媒としてＣ₆Ｆ₁₄ を７０容量％、ジ
エチルカーボネートを３０容量％混合した溶媒に、Ｌｉ
ＰＦ₆を０.１モル／リッター溶解した組成の電解液）を
用いて図１に示す円筒型の電池を作製し、電池容量を評
価した。以下にこの作製方法を示す。負極材料とした人
造黒鉛を９０重量％、結着剤としたポリビニリデンフロ
ライド（ＰＶＤＦ）を１０重量％の割合で塗布溶媒Ｎ−
メチルピロリドン（ＮＭＰ）に溶解後、十分に混練し負
極材のペーストを得た。このペーストを幅５６mm，長さ
４６０mm（タブ端子溶接部を２０mm残す），厚み２５μ
ｍの集電体として用いた銅箔１の両面に塗布，乾燥し、
ローラーでプレスし、更に、真空乾燥して負極層２を形
成した。更に、この負極の未塗布部に幅５mmのニッケル
箔で負極タブ端子３を電気溶接により成形した。正極材
料であるＬｉＣｏＯ₂ を８５重量％、導電助剤としたア
セチレンブラックを８重量％、結着剤としたＰＶＤＦを
７重量％の割合で塗布溶媒ＮＭＰに溶解後、十分に混練
し正極材のペーストを得た。この正極ペーストを幅５５
mm，長さ４４０mm（タブ端子溶接部を４０mm残す），厚
み２０μｍの集電体として用いたアルミ箔４の両面に塗
布，乾燥し、ローラーでプレスし、更に、真空乾燥して
正極層５を形成した。更に、この正極の未塗布部に幅５
mmのニッケル箔で正極タブ端子６を電気溶接により形成
した。これら負極と正極を、セパレータを介して捲回し
て電極群を形成した。この電極群を、負極タブ端子３を
缶底にして電池缶９にポリイミド製のインシュレータ８
を挟んで挿入し、缶底に負極タブ端子３を電気溶接して
接続した。また、正極タブ端子６は、インシュレータ１
２を介して、ゴム製ガスケット１０を蓋外周に具備した
正極蓋１１の電池側内向面に電気溶接して接続した。次
に、先に調製した比較例１の電解液１を真空注液機によ
り約３.５ｍｌ 注入し、正極蓋１１を電池缶９に挿入
し、カシメ機により電池缶９をカシメて比較例２の電池
１を得た。

【００２２】この電池を電流値１００ｍＡ定電流、４.
１Ｖ 定電圧で終止電流値３０ｍＡの条件で充電し、定
電流１００ｍＡで終止電圧２.８Ｖ の条件で放電した。
この時の放電容量は８００ｍＡｈであった。次に、電流
値を１Ａとして他は同じ条件で、充放電した。この電流
値での放電容量は３００ｍＡｈとなった。従って、電池
１の１Ａでの１００ｍＡに対する容量維持率は３８％で
あった。この様に、従来のフッ素化溶媒ではこれを多量
に用いて引火点を無くした組成では、電池の放電容量が
低く、また、大電流で放電した際の容量の低下が激しい
という問題がある。

【００２３】（実施例９）次に、電解液として実施例１
で作製した電解液Ａ（即ち、ＨＦＣＰを２０容量％，Ｃ
₆Ｆ₁₄ を５０容量％、ジエチルカーボネートを３０容量
％混合した溶媒にＬｉＰＦ₆を０.２モル／リッター溶解
した電解液）を用いて、比較例２で示したと同じ仕様の
実施例９の電池Ａを、上記と同様の方法で作製し、電池
の充放電特性を評価した。この電池の１００ｍＡでの放
電容量は１０３０ｍＡｈで、比較例２の電池１よりも２
３０ｍＡｈも放電容量が向上していた。また、１Ａでの
放電容量は５７０ｍＡｈあり、１Ａで比較すると放電容
量は２７０ｍＡｈもの容量の向上が見られた。また、容
量維持率は５８％であり、比較例２の電池１に比べて１
７％もの向上が認められる。この様に、ＨＦＣＰを混合
し導電率を向上した電解液を用いることにより、電池の
放電容量が改善され、更に、大電流に対する容量維持率
も大幅に改善されることが分かった。

【００２４】（実施例１０）次に、電解液として実施例
２で作製した電解液Ｂ（即ち、ＨＦＣＰを４０容量％，
Ｃ₆Ｆ₁₄ を４０容量％，ジエチルカーボネートを２０容
量％混合した溶媒にＬｉＰＦ₆を０.３モル／リッター溶
解した電解液）を用いて、同じ仕様の実施例１０の電池
Ｂを、上記と同様の方法で作製し、電池の充放電特性を
評価した。この電池の１００ｍＡでの放電容量は１１２
０ｍＡｈで、比較例２の電池１よりも３２０ｍＡｈも放
電容量が向上した。また、１Ａでの放電容量は７４０ｍ
Ａｈあり、１Ａで比較すると放電容量は４４０ｍＡｈも
向上していることが分かった。また、容量維持率は６６
％であり、比較例２の電池１に比べて２８％も向上し
た。これらの数値は、実施例９の電池Ａに対しても、１
００ｍＡで９０ｍＡｈ，１Ａで１７０ｍＡｈの放電容量
の向上になっており、電流値の高い動作での放電容量が
大幅に向上している。また、維持率で比較すると１１％
もの向上となっている。

【００２５】以上の様に、ＨＦＣＰを不燃性電解液のフ
ッ素化溶媒として用いることによって、フッ素化溶媒を
多量に含有する電解液の欠点であった容量の低下と電流
値に対する容量低下、所謂、負荷特性を大幅に改善でき
ることが示された。

【００２６】（実施例１１）次に、電解液として実施例
３で作製した電解液Ｃ（即ち、ＨＦＣＰを９０容量％、
エチレンカーボネートを１０容量％混合した溶媒にＬｉ
ＰＦ₆ を０.１ モル／リッター溶解した電解液）を用い
て、同じ仕様の実施例１１の電池Ｃを、同様の方法で作
製し、電池の充放電特性を評価した。この電池の１００
ｍＡでの放電容量は１２４０ｍＡｈで、比較例２の電池
１よりも４４０ｍＡｈ放電容量が向上した。また、１Ａ
での放電容量は１０８０ｍＡｈあり、１Ａで比較すると
放電容量は７８０ｍＡｈも向上していることが分かっ
た。また、容量維持率は８７％にも達し、比較例２の電
池１に比べて４９％も向上した。これらの数値は、実施
例９の電池Ａに対しても、１００ｍＡで２１０ｍＡｈ，
１Ａで５１０ｍＡｈの放電容量の向上になっており、維
持率でも３２％の向上となっている。更に、実施例１０
の電池Ｂに対しても、１００ｍＡで１２０ｍＡｈ，１Ａ
で３４０ｍＡｈの放電容量の向上になっており、維持率
でも２１％の向上となっている。この様に、ＨＦＣＰを
用いれば電解液の導電率を高くすることができるため
に、この溶媒を９０容量％含む組成においても電池容量
の低下が少ない良好な電池が得られることが分かった。

【００２７】（実施例１２）次に、電解液としてＨＦＣ
Ｐの混合量を低減した実施例４で作製した電解液Ｄ（即
ち、ＨＦＣＰを７０容量％，エチレンカーボネートを３
０容量％混合した溶媒にＬｉＰＦ₆を０.５モル／リッタ
ー溶解した電解液）を用いて、同じ仕様の実施例１２の
電池Ｄを、上記と同様の方法で作製し、電池の充放電特
性を評価した。この電池の１００ｍＡでの放電容量は１
２８０ｍＡｈで、比較例２の電池１よりも４８０ｍＡｈ
も放電容量が向上した。また、１Ａでの放電容量は１１
２０ｍＡｈあり、１Ａで比較すると放電容量は８２０ｍ
Ａｈも向上した。また、容量維持率は８８％であり、比
較例２の電池１に比べて５０％も向上している。これら
の数値は、実施例９の電池Ａに対しても、１００ｍＡで
２５０ｍＡｈ，１Ａで３００ｍＡｈの放電容量の向上に
なっており、維持率でも３３％もの向上となっている。
更に、実施例１０の電池Ｂに対しても、１００ｍＡで１
６０ｍＡｈ，１Ａで３８０ｍＡｈの放電容量の向上にな
っており、容量維持率でも２２％の向上となっている。
また、電池Ｃに対しても１００ｍＡで４０ｍＡｈ，１Ａ
で４０ｍＡｈの容量向上がある。

【００２８】（実施例１３）次に、電解液として実施例
５で作製した電解液Ｅ（即ち、ＨＦＣＰを５０容量％，
エチレンカーボネートを５０容量％混合した溶媒にＬｉ
ＰＦ₆を１.０モル／リッター溶解した電解液）を用い
て、同じ仕様の実施例１３の電池Ｅを、上記と同様の方
法で作製し、電池の充放電特性を評価した。この電池の
１００ｍＡでの放電容量は１３２０ｍＡｈで、１Ａでの
放電容量は１２２０ｍＡｈと最も高い放電容量を示し
た。また、容量維持率は９２％にも達した。これは比較
例１の電池１と比べると、１００ｍＡで５２０ｍＡｈ，
１Ａで９２０ｍＡｈもの容量の向上になる。容量維持率
では、５４％の向上になっている。更に、電池Ｄと比べ
ても１００ｍＡで４０ｍＡｈ，１Ａで１００ｍＡｈもの
容量の向上になり、容量維持率では４％の向上になって
いる。

【００２９】以上の様に、ＨＦＣＰは引火点の高い環状
カーボネートを広い範囲で相溶させることができるため
引火点のない範囲が広がり、ＨＦＣＰを５０容量％以上
含む２成分系の混合溶媒で高い導電率を実現することが
でき、上述した様に従来のフッ素化溶媒を用いた電池に
比べ、電池容量と負荷特性を飛躍的に改善することがで
きた。

【００３０】（実施例１４）次に、電解液として実施例
６で作製した電解液Ｆ（即ち、ＨＦＣＰを７０容量％，
エチレンカーボネートを２７容量％，ジメチルカーボネ
ートを３容量％混合した溶媒にＬｉＰＦ₆を０.５モル／
リッター溶解した電解液）を用いて、同じ仕様の実施例
１４の電池Ｆを、同様の方法で作製し、電池の充放電特
性を評価した。この電池の１００ｍＡでの放電容量は１
２９０ｍＡｈで、１Ａでの放電容量は１１５０ｍＡｈで
あった。これらの数値は、ＨＦＣＰを同一容量含む電解
液Ｄの電池Ｄに比べて、１００ｍＡで１０ｍＡｈ，１Ａ
で３０ｍＡｈの容量の向上になっており、維持率でも１
％の向上があった。ＨＦＣＰを７０容量％と多量に含む
組成の不燃性電解液に鎖状カーボネート溶媒を少量配合
することによって、電池容量及び負荷特性を更に改善す
ることができる。

【００３１】（実施例１５）次に、電解液として実施例
７で作製した電解液Ｇ（即ち、ＨＦＣＰを７０容量％，
エチレンカーボネートを２５容量％，エチルメチルカー
ボネートを５容量％混合した溶媒にＬｉＰＦ₆ を０.５
モル／リッター 溶解した電解液）を用いて、同じ仕様
の実施例１５の電池Ｇを、同様の方法で作製し、電池の
充放電特性を評価した。この電池の１００ｍＡでの放電
容量は１３００ｍＡｈで、１Ａでの放電容量は１１７０
ｍＡｈであった。また、容量維持率は９０％であった。
これらの値は、電池Ｆを更に１００ｍＡで１０ｍＡｈ，
１Ａで２０ｍＡｈ上回った。

【００３２】（実施例１６）次に、電解液として実施例
８で作製した電解液Ｈ（即ち、ＨＦＣＰを７０容量％，
エチレンカーボネートを２３容量％，ジエチルカーボネ
ートを７容量％混合した溶媒にＬｉＰＦ₆を０.５モル／
リッター溶解した電解液）を用いて、同じ仕様の実施例
１６の電池Ｈを、同様の方法で作製し、電池の充放電特
性を評価した。この電池の１００ｍＡでの放電容量は１
３０５ｍＡｈで、１Ａでの放電容量は１１８０ｍＡｈで
あった。また、容量維持率は９０％であった。これらの
値は、電池Ｇを、更に、１００ｍＡで５ｍＡｈ，１Ａで
１０ｍＡｈ上回っている。

【００３３】以上の様に、ＨＦＣＰを５０容量％以上、
引火点の高い環状カーボネートと混合することにより引
火点をなくし、導電率を向上した不燃性電解液を用いる
ことによって不燃性電解液を用いた電池の欠点であった
電池容量の低下と負荷特性の低下を改善することができ
た。また、鎖状カーボネートを不燃性の維持できる範囲
で少量混合することにより、これら不燃性電解液を用い
た電池の課題を更に改善することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上、実施例により詳述した様に、本発
明の１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフルオロシク
ロペンタンを含む電解液は、引火点のない不燃性の領域
で使用しても従来公開されているフッ素化溶媒に対して
リチウム塩を多量に溶解することができ、また、導電率
を向上できる。また、１，１，２，２，３，３，４−ヘ
プタフルオロシクロペンタンを含む電解液を用いること
により、引火点のない範囲の電解液であっても従来のフ
ッ素化溶媒を含む電解液に比べ電池容量が高く、且つ、
大電流での容量低下の少ない電池を得ることができる。
更に、ＨＦＰＣは引火点の高い環状カーボネートを広い
範囲で相溶でき、リチウム塩を溶解し、導電性を向上す
るための非フッ素化溶媒を多く含む組成においても引火
点をなくすことができるので、ＨＦＣＰを５０容量％以
上含む組成において良好な導電率の不燃性電解液を得る
ことができた。また、この電解液を用いることにより電
池容量及び負荷特性を大きく改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す試験電池の断面図であ
る。

【符号の説明】

１…負極集電体、２…負極活物質層、３…負極タブ端
子、４…正極集電体、５…正極活物質層、６…正極タブ
端子、７…セパレータ、８，１２…インシュレーター、
９…負極缶、１０…ガスケット、１１…正極蓋。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非水溶媒に電解質を溶解した非水電解液に
   おいて、前記非水溶媒は化１ 【化１】 に示す構造の１，１，２，２，３，３，４−ヘプタフル
   オロシクロペンタンを含むことを特徴とする非水電解
   液。
2. 【請求項２】前記非水溶媒は、１，１，２，２，３，
   ３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンを５０容量％以
   上含むことを特徴とする請求項１記載の非水電解液。
3. 【請求項３】リチウムを吸蔵放出可能な負極と、リチウ
   ムを吸蔵放出可能な正極と、非水電解液とを備えたリチ
   ウム２次電池において、前記非水電解液が１，１，２，
   ２，３，３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンを含む
   ことを特徴とするリチウム２次電池。
4. 【請求項４】前記非水電解液が１，１，２，２，３，
   ３，４−ヘプタフルオロシクロペンタンを５０容量％以
   上含むことを特徴とする請求項３記載のリチウム２次電
   池。