JP7020976B2 - 非水電解液一次電池およびその製造方法 - Google Patents
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Description
<正極の作製>
正極活物質である二酸化マンガンと、導電助剤であるカーボンブラックと、バインダであるPTFEとを、93:3:4の質量比で混合して調製した正極合剤を成形して、直径16mm、厚み1.8mmの正極(正極合剤成形体)を得た。
厚みが0.6mmのリチウム箔の片面に、厚みが0.01μmのアルミニウム箔を圧着し、これを直径16mmの円形に打ち抜いて、負極用積層体を得た。
PCとDMEとを、41.8:51.2の質量比で混合した混合溶媒に、LiClO4(リチウム塩A)およびLiPF6(リチウム塩B)を、それぞれ0.49mol/l、0.21mol/lの濃度で溶解させ、更に1質量%(0.05mol/l)となる量のLiB(C2O4)2〔LiBOB〕と2質量%となる量の1,3-プロパンスルトン(PS)とを添加して、非水電解液を調製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiPF6との合計中のLiPF6の割合は30.0mol%であった。
前記の正極と負極用積層体と非水電解液とを使用し、セパレータにPPS製の不織布(厚み170μm)を使用して、図1に示す構造で、直径20mm、高さ3.2mmの非水電解液一次電池を組み立てた。
LiPF6の濃度を0.35mol/lに変更した以外は実施例1と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液一次電池を作製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiPF6との合計中のLiPF6の割合は41.7mol%であった。
リチウム塩BをLiPF6からLiBF4に変更し、その濃度を0.34mol/lとした以外は実施例1と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液一次電池を作製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiBF4との合計中のLiBF4の割合は41.0mol%であった。
LiBF4の濃度を0.56mol/lに変更した以外は実施例3と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液一次電池を作製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiBF4との合計中のLiBF4の割合は53.3mol%であった。
LiPF6を添加しなかった以外は実施例1と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液一次電池を作製した。
LiPF6の濃度を0.07mol/lに変更した以外は実施例1と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液一次電池を作製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiPF6との合計中のLiPF6の割合は12.5mol%であった
LiBF4の濃度を0.11mol/lに変更した以外は実施例3と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液一次電池を作製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiBF4との合計中のLiBF4の割合は18.3mol%であった。
LiBOBの含有量を3質量%(0.15mol/l)とした以外は、実施例2と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例2と同様にして非水電解液一次電池を作製した。
実施例1~4および比較例1~3の非水電解液一次電池をそれぞれ2つに分け、一方に15kΩの抵抗を接続して、正極容量に対する放電深度が60%になるまで放電を行った。もう一方の放電を行っていない実施例および比較例の電池(DOD:0%の電池)と、放電深度を60%とした実施例および比較例の電池(DOD:60%の電池)とを、140℃に調整した恒温槽内に入れ、表2に示す時間ごとに各電池の高さを測定し、電池製造直後の高さ(3.2mm)からの変化量(電池膨れ量)を求めた。ただし、測定した電池膨れ量が1mmを超えていた場合は、それ以降の貯蔵時間での測定を行わなかった。
実施例1~4および比較例1~3の非水電解液一次電池について、下記の条件で、DOD:0%の場合と、DOD:60%との場合とで高温貯蔵後の電池特性の評価を行った。また、比較例4の非水電解液一次電池については、DOD:0%の場合の高温貯蔵後の電池特性の評価を行った。
PCとDMEとを、41.8:51.2の質量比で混合した混合溶媒に、LiClO4(リチウム塩A)およびLiBF4(リチウム塩B)を、それぞれ0.49mol/lおよび0.21mol/lの濃度で溶解させ、更に1質量%(0.05mol/l)となる量のLiBOBと2質量%となる量のPSと1.5質量%(0.05mol/l)となる量のリン酸トリス(トリメチルシリル)(TMSP)とを添加して、非水電解液を調製した。また、この非水電解液を用いた以外は実施例1と同様にして非水電解液一次電池を作製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiBF4との合計中のLiBF4の割合は41.0mol%であった。また、LiBF4の含有量に対するTMSPの含有量は、モル比で0.15であった。
LiBF4の濃度を0.56mol/lに変更した以外は実施例5と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例5と同様にして非水電解液一次電池を作製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiBF4との合計中のLiBF4の割合は53.3mol%であった。また、LiBF4の含有量に対するTMSPの含有量は、モル比で0.09であった。
TMSPの添加量を3質量%(0.1mol/l)に変更した以外は実施例5と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例5と同様にして非水電解液一次電池を作製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiBF4との合計中のLiBF4の割合は41.0mol%であった。また、LiBF4の含有量に対するTMSPの含有量は、モル比で0.29であった。
TMSPの添加量を3質量%(0.1mol/l)に変更した以外は実施例6と同様にして非水電解液を調製し、この非水電解液を用いた以外は実施例6と同様にして非水電解液一次電池を作製した。この非水電解液におけるLiClO4とLiBF4との合計中のLiBF4の割合は53.3mol%であった。また、LiBF4の含有量に対するTMSPの含有量は、モル比で0.18であった。
実施例3~8および比較例1の非水電解液一次電池(DOD:0%)について、下記の条件で、高温多湿環境下での貯蔵後の電池特性の評価を行った。
2 正極
3 負極
4 セパレータ
5 外装缶
6 封口缶
7 絶縁ガスケット
Claims (10)
- 正極、負極、セパレータおよび非水電解液を有する非水電解液一次電池であって、
前記負極は、金属リチウムまたはリチウム合金を含み、
前記非水電解液は、LiClO4、LiCF3SO3、LiC2F5SO3、LiN(FSO2)2およびLiN(CF3SO2)2より選択される少なくとも1種のリチウム塩Aと、LiPF6、LiBF4、LiAsF6およびLiSbF6より選択される少なくとも1種のリチウム塩Bと、LiB(C2O4)2とを含有しており、
前記非水電解液での前記リチウム塩Aと前記リチウム塩Bとの合計を100mol%としたときの前記リチウム塩Bの割合が20mol%より多く、
前記非水電解液における前記リチウム塩Aの含有量が0.3~1.2mol/lであり、
前記非水電解液におけるLiB(C2O4)2の含有量が0.1~2質量%であることを特徴とする非水電解液一次電池。 - 前記非水電解液での前記リチウム塩Aと前記リチウム塩Bとの合計を100mol%としたときの前記リチウム塩Bの割合が70mol%以下である請求項1に記載の非水電解液一次電池。
- 前記非水電解液は、スルトン化合物を更に含有している請求項1または2に記載の非水電解液一次電池。
- 前記非水電解液における前記スルトン化合物の含有量が0.5~3質量%である請求項3に記載の非水電解液一次電池。
- 前記リン酸化合物または前記ホウ酸化合物の含有量が0.1~5質量%である請求項5に記載の非水電解液一次電池。
- 前記リン酸化合物または前記ホウ酸化合物の含有量が、前記リチウム塩Bの含有量に対し、モル比で0.1以上である請求項5または6に記載の非水電解液一次電池。
- 外装缶、封口缶およびそれらの間に介在するガスケットからなる電池容器を備え、
前記ガスケットが、融点または熱分解温度が200℃以上の耐熱樹脂により構成されている請求項1~7のいずれかに記載の非水電解液一次電池。 - 負極、正極、セパレータおよび非水電解液を含む非水電解液一次電池を製造する方法であって、
前記負極に、金属リチウムまたはリチウム合金を用い、
前記非水電解液に、LiClO4、LiCF3SO3、LiC2F5SO3、LiN(FSO2)2およびLiN(CF3SO2)2より選択される少なくとも1種のリチウム塩Aと、LiPF6、LiBF4、LiAsF6およびLiSbF6より選択される少なくとも1種のリチウム塩Bと、LiB(C2O4)2とを含有させ、
前記非水電解液での前記リチウム塩Aと前記リチウム塩Bとの合計を100mol%としたときの前記リチウム塩Bの割合を20mol%より多くし、
前記非水電解液における前記リチウム塩Aの含有量を0.3~1.2mol/lとし、
前記非水電解液におけるLiB(C2O4)2の含有量を0.1~2質量%とすることを特徴とする非水電解液一次電池の製造方法。
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