JPH04112460A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH04112460A JPH04112460A JP2228083A JP22808390A JPH04112460A JP H04112460 A JPH04112460 A JP H04112460A JP 2228083 A JP2228083 A JP 2228083A JP 22808390 A JP22808390 A JP 22808390A JP H04112460 A JPH04112460 A JP H04112460A
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- electrolyte
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- lithium secondary
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、リチウムま−たはリチウム合金を負極活物質
とするリチウム二次電池に関する。
とするリチウム二次電池に関する。
従来のリチウム二次電池としては、例えばシート状の正
負極間に、■セパレータと電解質溶液を介在させたもの
、あるいは■ポリエチレンオキシドとリチウム塩との複
合体などの固体電解質を介在させたものなどが知られて
いる。
負極間に、■セパレータと電解質溶液を介在させたもの
、あるいは■ポリエチレンオキシドとリチウム塩との複
合体などの固体電解質を介在させたものなどが知られて
いる。
〔発明が解決しようとする課題]
しかしながら、前記■の場合では、薄型かつ大面積(例
えば、単位セルがlll11程度、面積が30C11X
30C11以上)の積層型電池を作製する際、電解質溶
液の注液プロセスが困難となり、また活物質の脱落やデ
ンドライトの析出によりサイクル寿命が短くなってしま
うという問題を有している。
えば、単位セルがlll11程度、面積が30C11X
30C11以上)の積層型電池を作製する際、電解質溶
液の注液プロセスが困難となり、また活物質の脱落やデ
ンドライトの析出によりサイクル寿命が短くなってしま
うという問題を有している。
また、前記■の場合では、固体電解質の導電率が10”
’5−ai−’以下と小さいうえに、電極と固体電解質
との密着性を保つことが困難なため、界面インピーダン
スが大きくなって分極の増大を招くという問題点を有し
ている。
’5−ai−’以下と小さいうえに、電極と固体電解質
との密着性を保つことが困難なため、界面インピーダン
スが大きくなって分極の増大を招くという問題点を有し
ている。
本発明は、以上のような従来の技術的課題を背景になさ
れたものであり、薄型かつ大面積の積層型リチウム電池
の作製を容易にするとともに、活物質の脱落やデンドラ
イトの析出を防止してサイクル寿命を向上させ、しかも
電極と電解質の密着性を良好にして、電解質溶液なみの
界面インピーダンスを得ることが可能なリチウム二次電
池を提供することを目的とする。
れたものであり、薄型かつ大面積の積層型リチウム電池
の作製を容易にするとともに、活物質の脱落やデンドラ
イトの析出を防止してサイクル寿命を向上させ、しかも
電極と電解質の密着性を良好にして、電解質溶液なみの
界面インピーダンスを得ることが可能なリチウム二次電
池を提供することを目的とする。
本発明は、シート状の高分子架橋体に電解質を含浸させ
てなるゲル状電解質を、リチウムまたはリチウム合金か
らなる負極活物質と、正極活物質との間に介在させたこ
とを特徴とするリチウム二次電池を提供するものである
。
てなるゲル状電解質を、リチウムまたはリチウム合金か
らなる負極活物質と、正極活物質との間に介在させたこ
とを特徴とするリチウム二次電池を提供するものである
。
本発明で使用されるシート状の高分子架橋体としては、
後述の比較的極性の大きい溶媒と親和性のある極性基を
有し、該溶媒で膨潤するものであればよく、例えばポリ
ウレタン系やポリアクリロニトリル系などが挙げられる
。ポリウレタン系の場合、原料であるポリオールの平均
分子量は、1.500〜4.000程度が好ましく、ジ
イソシアネートとしては、芳香族系のTDI(ジフェニ
ルメタンジイソシアネート)などが好ましいが、ジイソ
シアネートも用いることができる。
後述の比較的極性の大きい溶媒と親和性のある極性基を
有し、該溶媒で膨潤するものであればよく、例えばポリ
ウレタン系やポリアクリロニトリル系などが挙げられる
。ポリウレタン系の場合、原料であるポリオールの平均
分子量は、1.500〜4.000程度が好ましく、ジ
イソシアネートとしては、芳香族系のTDI(ジフェニ
ルメタンジイソシアネート)などが好ましいが、ジイソ
シアネートも用いることができる。
この高分子架橋体の具体例としては、三官能性ポリプロ
ピレングリコールとTDIまたはMDIとの反応によっ
て得られるエーテル系ポリウレタン、三官能性ポリエチ
レングリコールとTDIまたはMDIとの反応によって
得られるエーテル系ポリウレタン、液状アクリロニトリ
ル−ブタジェンゴムを三官能性イソシアネートにより末
端架橋させたものなどが挙げられるが、これに限定され
ない。
ピレングリコールとTDIまたはMDIとの反応によっ
て得られるエーテル系ポリウレタン、三官能性ポリエチ
レングリコールとTDIまたはMDIとの反応によって
得られるエーテル系ポリウレタン、液状アクリロニトリ
ル−ブタジェンゴムを三官能性イソシアネートにより末
端架橋させたものなどが挙げられるが、これに限定され
ない。
また、本発明の二次電池に使用する電解質としては、正
極活物質および負極活物質に対して化学的に安定であり
、かつリチウムイオンが正極活物質と電気化学反応をす
るために移動できる非水物質であればどのようなもので
も使用でき、特にカチオンとアニオンとの組み合わせに
よりなる化合物であって、カチオンとしてはLi”、ま
たアニオンの例としてはPF6− 、ASF&SbF、
−のようなりb族元素のハロゲン族元素とのハロゲン化
物アニオン、I−(L−)、Br−1Cl−のようなハ
ロゲンアニオン、CZO,−のような過塩素酸アニオン
、HF2CF35o 3−.5CN−などのアニオンを
有する化合物などを挙げることができるが、必ずしもこ
れらのアニオンに限定されるものではない。
極活物質および負極活物質に対して化学的に安定であり
、かつリチウムイオンが正極活物質と電気化学反応をす
るために移動できる非水物質であればどのようなもので
も使用でき、特にカチオンとアニオンとの組み合わせに
よりなる化合物であって、カチオンとしてはLi”、ま
たアニオンの例としてはPF6− 、ASF&SbF、
−のようなりb族元素のハロゲン族元素とのハロゲン化
物アニオン、I−(L−)、Br−1Cl−のようなハ
ロゲンアニオン、CZO,−のような過塩素酸アニオン
、HF2CF35o 3−.5CN−などのアニオンを
有する化合物などを挙げることができるが、必ずしもこ
れらのアニオンに限定されるものではない。
このようなカチオン、アニオンをもつリチウム塩の具体
例としては、LiPF、 、LiAsF、、Li5bF
b 、LiBF、 、LiCj!O,、Li I
、LiBr、LiCf、LiAjICI!、4 、Li
HFz 、Li5CNSLiSO,CF、などが挙げら
れる。これらのうちでは、特にLiPFa、LiAsF
、 、LiBF、、L icf!04、L 1sbFi
、L 1sOz CF3が好ましい。
例としては、LiPF、 、LiAsF、、Li5bF
b 、LiBF、 、LiCj!O,、Li I
、LiBr、LiCf、LiAjICI!、4 、Li
HFz 、Li5CNSLiSO,CF、などが挙げら
れる。これらのうちでは、特にLiPFa、LiAsF
、 、LiBF、、L icf!04、L 1sbFi
、L 1sOz CF3が好ましい。
なお、前記電解質は、溶媒により溶解された状態で使用
され、この溶媒は特に限定されないが、比較的極性の大
きい溶媒が良好に用いられる。
され、この溶媒は特に限定されないが、比較的極性の大
きい溶媒が良好に用いられる。
具体的には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボ
ネート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロ
フラン、ジオキソラン、ジオキサン、ジメトキシエタン
、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのグライ
ム類、r−ブチロラクトンなどのラクトン類、トリエチ
ルホスフェートなどのリン酸エステル類、ホウ酸トリエ
チルなどのホウ酸エステル類、スルホラン、ジメチルス
ルホキシドなどの硫黄化合物、アセトニトリルなどのニ
トリル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ドなどのアミド類、硫酸ジメチル、ニトロメタン、ニト
ロベンゼン、ジクロロエタンなどの1種または2種以上
の混合物を挙げることができる。これらのうちでは、特
にエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブ
チレンカーボネート、テトラヒドロフラン、2−メチル
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキソラン
およびT−ブチロラクトンから選ばれた1種または2種
以上の混合溶媒が好適である。
ネート、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロ
フラン、ジオキソラン、ジオキサン、ジメトキシエタン
、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのグライ
ム類、r−ブチロラクトンなどのラクトン類、トリエチ
ルホスフェートなどのリン酸エステル類、ホウ酸トリエ
チルなどのホウ酸エステル類、スルホラン、ジメチルス
ルホキシドなどの硫黄化合物、アセトニトリルなどのニ
トリル類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ドなどのアミド類、硫酸ジメチル、ニトロメタン、ニト
ロベンゼン、ジクロロエタンなどの1種または2種以上
の混合物を挙げることができる。これらのうちでは、特
にエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブ
チレンカーボネート、テトラヒドロフラン、2−メチル
テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジオキソラン
およびT−ブチロラクトンから選ばれた1種または2種
以上の混合溶媒が好適である。
そして、前述したシート状の高分子架橋体に、この電解
質を含浸させることによって高分子架橋体が膨潤してゲ
ル状電解質となり、正負極間にこのゲル状電解質を介在
させることで本発明のリチウム二次電池が構成される。
質を含浸させることによって高分子架橋体が膨潤してゲ
ル状電解質となり、正負極間にこのゲル状電解質を介在
させることで本発明のリチウム二次電池が構成される。
以下、本発明のリチウム二次電池を図面を参照してさら
に詳細に説明する。
に詳細に説明する。
すなわち、本発明のリチウム二次電池は、第1図に示す
ようにリチウム合金負極2と正極活物質4との間に、シ
ート状の高分子架橋体に電解質を含浸させてなるゲル状
電界質3を介在させ、集電体とケースを兼ねたステンレ
ス板1で挟み、封止材5で密封したものである。
ようにリチウム合金負極2と正極活物質4との間に、シ
ート状の高分子架橋体に電解質を含浸させてなるゲル状
電界質3を介在させ、集電体とケースを兼ねたステンレ
ス板1で挟み、封止材5で密封したものである。
前記正極4に使用される正極活物質としては、リチウム
含有五酸化バナジウム、リチウム含有二酸化マンガンな
どの焼成体粒子を使用することができる。
含有五酸化バナジウム、リチウム含有二酸化マンガンな
どの焼成体粒子を使用することができる。
前記負極2に使用される負極活物質としては、例えばリ
チウムまたはリチウムを吸蔵、放出可能なリチウム合金
が用いられる。この場合、リチウム合金としては、リチ
ウムを含むIIa、IIb、mb、IVb、Vb族の金
属またはその2種以上の合金が使用可能であるが、特に
リチウムを含むAf、In、Sn、Pb、Bi、Cd、
、Znまたはこれらの2種以上の合金が好ましい。
チウムまたはリチウムを吸蔵、放出可能なリチウム合金
が用いられる。この場合、リチウム合金としては、リチ
ウムを含むIIa、IIb、mb、IVb、Vb族の金
属またはその2種以上の合金が使用可能であるが、特に
リチウムを含むAf、In、Sn、Pb、Bi、Cd、
、Znまたはこれらの2種以上の合金が好ましい。
以上説明してきたように、本発明のリチウム二次電池で
は、ゲル状電解質が成型体であるため、薄型、大面積の
リチウム二次電池を作製する場合であっても組立てが容
易となり、またゲル状電解質は弾性体であるため、圧迫
効果を有して電極と電解質の密着性を良好にするととも
に、活物質の脱落やデンドライトの析出を防止してサイ
クル寿命を向上させ、さらにゲル状であることから電解
質の表面は濡れた状態になっており、従って電極と電解
質との接触は溶液と同様に良好となり、電解質溶液なみ
の界面インピーダンスを得ることが可能となる。
は、ゲル状電解質が成型体であるため、薄型、大面積の
リチウム二次電池を作製する場合であっても組立てが容
易となり、またゲル状電解質は弾性体であるため、圧迫
効果を有して電極と電解質の密着性を良好にするととも
に、活物質の脱落やデンドライトの析出を防止してサイ
クル寿命を向上させ、さらにゲル状であることから電解
質の表面は濡れた状態になっており、従って電極と電解
質との接触は溶液と同様に良好となり、電解質溶液なみ
の界面インピーダンスを得ることが可能となる。
[実施例]
以下、本発明の詳細な説明するが、本発明は必ずしもこ
の実施例に限定されない。
の実施例に限定されない。
実施例1
正極としてSUS板上に形成した五酸化バナジウム、負
極としてリチウム箔を使用した。
極としてリチウム箔を使用した。
また、電解質として、3官能性ポリプロピレングリコー
ル(平均分子量4,000)を、1.1当量のMDI(
ジフェニルメタンジイソシアネート)とオクチル酸スズ
およびDABCO(1,4ジアザビシクロ(2,2,2
]−オクタン)との触媒存在下で、架橋重合させてシー
ト状に成型したものを、L iCI OaのPC(プロ
ピレンカーボネート、) : D−ME (ジメトキ
シエタン)溶液(1モル)に1時間浸漬させ、ゲル化し
たものを使用した(を極面積16d)。
ル(平均分子量4,000)を、1.1当量のMDI(
ジフェニルメタンジイソシアネート)とオクチル酸スズ
およびDABCO(1,4ジアザビシクロ(2,2,2
]−オクタン)との触媒存在下で、架橋重合させてシー
ト状に成型したものを、L iCI OaのPC(プロ
ピレンカーボネート、) : D−ME (ジメトキ
シエタン)溶液(1モル)に1時間浸漬させ、ゲル化し
たものを使用した(を極面積16d)。
次に、正極、電解質、負極の順に積層してテフロン板で
挟み、ねじで圧をかけた状態で充放電挙動を観察した。
挟み、ねじで圧をかけた状態で充放電挙動を観察した。
その結果を第2図に示す。
第2図から明らかなように、本実施例のリチウム電池が
二次電池として機能することを確認できた。なお、第3
図に、本実施例のリチウム二次電池におけるリチウム負
極とゲル状電解質との間の界面インピーダンスを第4図
に、シート状の正負極雨間に電解質としてセパレータと
電解質溶液を介在させた従来のリチウム二次電池におけ
るリチウム負極と電解質との間の界面インピーダンスを
示す。第3図および第4図から明らかなように、本実施
例のリチウム二次電池は、電解質溶液を使用した場合の
界面インピーダンスとほぼ同等であることが確認された
。
二次電池として機能することを確認できた。なお、第3
図に、本実施例のリチウム二次電池におけるリチウム負
極とゲル状電解質との間の界面インピーダンスを第4図
に、シート状の正負極雨間に電解質としてセパレータと
電解質溶液を介在させた従来のリチウム二次電池におけ
るリチウム負極と電解質との間の界面インピーダンスを
示す。第3図および第4図から明らかなように、本実施
例のリチウム二次電池は、電解質溶液を使用した場合の
界面インピーダンスとほぼ同等であることが確認された
。
(発明の効果〕
本発明は、以上のように構成されているため、薄型かつ
大面積の積層型リチウム電池の作製を容易にするととも
に、活物質の脱落やデンドライトの析出を防止してサイ
クル特性を良好とし、しかも電極と電解質の密着性を良
好にして、電解質溶液なみの界面インピーダンスを得る
ことが可能なリチウム二次電池を提供することができる
。
大面積の積層型リチウム電池の作製を容易にするととも
に、活物質の脱落やデンドライトの析出を防止してサイ
クル特性を良好とし、しかも電極と電解質の密着性を良
好にして、電解質溶液なみの界面インピーダンスを得る
ことが可能なリチウム二次電池を提供することができる
。
第1図は本発明のリチウム二次電池の断面図、第2図は
本発明の実施例であるリチウム二次電池の充放電挙動を
示すグラフ図、第3図は本実施例のリチウム二次電池に
おけるリチウム負極とゲル状電解質との間の界面インピ
ーダンスをを示すグラフ図、第4図はシート状の正負極
雨間に電解質としてセパレータと電解質溶液を介在させ
た従来のリチウム二次電池におけるリチウム負極と電解
質との間の界面インピーダンスを示すグラフ図である。 1;ステンレス基板、2;負極、3;ゲル状電界質、4
;正極活物質、5;封止材。 特許出願人 本田技研工業株式会社 代理人 弁理士 白 井 重 隆 第1図 第2図 時間(h) 手続補正書(自発) 平成2年(0月 夕日
本発明の実施例であるリチウム二次電池の充放電挙動を
示すグラフ図、第3図は本実施例のリチウム二次電池に
おけるリチウム負極とゲル状電解質との間の界面インピ
ーダンスをを示すグラフ図、第4図はシート状の正負極
雨間に電解質としてセパレータと電解質溶液を介在させ
た従来のリチウム二次電池におけるリチウム負極と電解
質との間の界面インピーダンスを示すグラフ図である。 1;ステンレス基板、2;負極、3;ゲル状電界質、4
;正極活物質、5;封止材。 特許出願人 本田技研工業株式会社 代理人 弁理士 白 井 重 隆 第1図 第2図 時間(h) 手続補正書(自発) 平成2年(0月 夕日
Claims (1)
- (1)シート状の高分子架橋体に電解質を含浸させてな
るゲル状電解質を、リチウムまたはリチウム合金からな
る負極活物質と、正極活物質との間に介在させたことを
特徴とするリチウム二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228083A JPH04112460A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2228083A JPH04112460A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04112460A true JPH04112460A (ja) | 1992-04-14 |
Family
ID=16870928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2228083A Pending JPH04112460A (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04112460A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04145145A (ja) * | 1990-10-04 | 1992-05-19 | Polytec Design:Kk | ゴムをベース材料としたイオン伝導体 |
| EP0616381A1 (en) * | 1993-03-10 | 1994-09-21 | Alliant Techsystems Inc. | Lithium-based polymer electrolyte electrochemical cell |
| KR100388906B1 (ko) * | 2000-09-29 | 2003-06-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 2차 전지 |
| CN109244543A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-18 | 南通新宙邦电子材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及锂离子电池 |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2228083A patent/JPH04112460A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04145145A (ja) * | 1990-10-04 | 1992-05-19 | Polytec Design:Kk | ゴムをベース材料としたイオン伝導体 |
| EP0616381A1 (en) * | 1993-03-10 | 1994-09-21 | Alliant Techsystems Inc. | Lithium-based polymer electrolyte electrochemical cell |
| KR100388906B1 (ko) * | 2000-09-29 | 2003-06-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 2차 전지 |
| US6866965B2 (en) | 2000-09-29 | 2005-03-15 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Polymeric electrolyte and lithium battery employing the same |
| CN109244543A (zh) * | 2018-11-06 | 2019-01-18 | 南通新宙邦电子材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及锂离子电池 |
| CN109244543B (zh) * | 2018-11-06 | 2021-08-13 | 南通新宙邦电子材料有限公司 | 一种锂离子电池电解液及锂离子电池 |
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