JPH04162370A

JPH04162370A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JPH04162370A
Application number: JP2289150A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Okuno; 奥野　博美; Hide Koshina; 秀越名
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-10-25
Filing date: 1990-10-25
Publication date: 1992-06-05
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JP2780480B2

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】産業上の利用分野本発明は、非水電解液二次電池に関し、特にその低温特
性の改良に関するものである。

従来の技術従来、この種の非水電解液電池は高電圧、高エネルギー
密度を有し、かつ貯蔵性、耐濯液性などの信頼性に優れ
るため、広く民生用電子機器の電源に用いられている。

また最近ではこの電池を二次電池化する試みが盛んであ
る。二次電池の負極としてはリチウムイオンの放出・吸
蔵を繰り返すことのできる合金、炭素材、導電性高分子
、金属リチウムなどが検討されている。また、正極には
負極から溶出したリチウムイオンを収納できる反応塵を
持ち、層状あるいはトンネル型の結晶構造を有する遷移
金属の酸化物やカルコゲン化合物が検討されている。ま
た、二次電池の充放電過程でリチウムイオンが電解液を
介して正・負極の間を移動するが、その電解液の溶媒と
して一次電池ではプロピレンカーボネートを用いること
が多い。

なぜならば、プロピレンカーボネートは支持塩をよく溶
かし、リチウムに対し安定で、しかも放型持性に優れる
という性質を持っているからである。例えば、リチウム
／二酸化マンガン、リチウム／酸化銅電池などの一次電
池で用いられている。

発明が解決しようとする課題このようにプロピレンカーボネートは一次電池において
優れた溶媒であるが、一般にプロピレンカーボネートも
含めて環状カーボネートは粘性が高く、二次電池の溶媒
にこれを単独で用いた場合、電解液の電導度が比較的低
くなる。そのため低温での充放電時や高率充放電時に容
量が小さくなるという問題点がある。

特にエチレンカーボネートは凝固点が３６．４℃と高い
ために溶質溶解による凝固点降下を考慮しても電解液の
凝固点が高くなる。すなわち、−２０℃程度の低温で電
解液が固体状態となり、電池が作動しない。そのため、
二次電池の電解液として単独で用いることは難しい。

一方、鎖状カーボネートは環状カーボネートに比べ低粘
性であるため、二次電池の溶媒に単独で用いた場合、電
解液の電導度はある程度増加する。

しかし、環状カーボネートに比べ低誘電率であるため、
低温で溶質か析出する可能性がある。

本発明は上記の課題を解決し、低温特性の改良を目的と
するものである。

課題を解決するための手段本発明は非水電解液の溶媒成分に鎖状カーボネートと環
状カーボネートを含み、その体積比率、すなわち鎖状カ
ーボネートの体積÷環状カーボネートの体積を１以上９
以下としたものである。

作用本発明により非水電解液の溶媒成分に鎖状カーボネート
と環状カーボネートを含み、その体積比率（鎖状カーボ
ネートの体積−環状カーボネートの体積）を１以上９以
下とすることにより、電解液の電導度をある程度上げ、
低温での溶質析出を防ぎ、主に低温特性の向上を図れる
ものである。

実施例以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は実施例に用いたコイン形非水電解液二次電池の
断面図である。図で１は耐食性ステンレス製のケース、
２は同じ材質の封口板、３は封口板２の内面にスポット
溶接したニッケルのグリッド、４はカーボンを主体とし
た負極活物質を缶内成型したものであり、ニッケルのグ
リッド３に固着されている。５は三次元的空孔構造（海
綿状）を有するポリオレフィン系（ポリプロピレン、ポ
リエチレンまたはそれらの共重合体）の微孔性フィルム
からなるセパレータである。

６は正極で、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏｏ
□）を生活物質とする正極合剤を缶内成型したものであ
り、チタン製のグリッド７に固着されている。正極６お
よび負極４に電解液を含浸させた後にセパレータ５を介
してカップリングし、８のポリプロピレン製ガスケット
と共にかしめ、封口した。

上記電解液の溶媒をエチレンカーボネート（以下ＥＣで
示す）とジエチルカーボネート（以下ＤＥＣで示す）の
混合溶媒とし、その混合体積比をＥＣ：ＤＥＣ＝７０　
：　３０　（電池■とする）、６０４０（■）、５０：
５０　（■）、４０・６０（■）、３０ニア０（■）、
２０　・　８０（■）、１０：９０（■）、ｏ：：ｔｏ
ｏ　（■）の８種類として電池を各２０個ずつ作成した
。電解液の溶質は過塩素酸リチウムを用い、１モル／１
の濃度になるように調整した。

試験条件は１ｍＡの定電流で充電終始電圧を４．２Ｖ、
放電終始電圧を３．ＯＶとし、充放電を１００サイクル
くり返した。

試験温度は各１０個を終始２０℃で、残りの１０個を初
期２０℃、１０サイクル以降−２０℃で行うこととした
。

それぞれの温度での５０サイクルめの放電容量を試験数
１０個の平均により求め、各電池系についてプロットし
たグラフを第２図に示す。第２図より２０℃での放電容
量はＤＥＣの占める割合が増加するにつれて大きくなる
が、これは電解液の電導度の増加にともなって電池の分
極が減少したためと考えられる。電池の分極が小さくな
ると電池電圧（放電時）が上がり、結果的に放電容量は
大きくなる。また、−２０℃での放電容量は■又−６〜は■の混合比の付近で極大値を示す山型のカーブとなっ
ている。■と■の電池が低容量を示すのはＥＣの組成比
が大きいために電導度が低く、電池の分極が大きいため
であると考えられる。■〜■ではＤＥＣの増加につれて
電解液の電導度が上がり、それに伴って容量も増えてい
る。■〜■で容量が減少するが、これは電解液中の溶質
が析出し、電池の内部抵抗が上がり、電池の分極が増加
したことが原因と考えられる。

以上の結果から本発明により非水電解液の溶媒成分に環
状カーボネートと鎖状カーボネートを含み、その体積比
率（鎖状カーボネートの体積÷環状カーボネートの体積
）を１以上９以下とすることが低温特性の向上に大きな
効果を持つことがわかった。なお、実施例では正極活物
質にリチウムコバルト複合酸化物を用いたが、他のたと
えばリチウムマンガン複合酸化物などのリチウム含有化
合物であってもよい。

また、電解液の溶媒成分である環状カーボネートとして
エチレンカーボネートを例に挙げたが、他の環状カーボ
ネート、たとえばプロピレンカーボネート、ブチレンカ
ーボネートなどでも良く、二種以上の混合物としてもよ
い。また、鎖状カーボネートとしてジエチルカーボネー
トを例に挙げたか、ジプロピルカーボネートやメチルエ
チルカーボネートなどでも良く、二種以上の混合物とし
てもよい。また、環状カーボネートと鎖状カーボネート
と他の溶媒、たとえばγ−ブチロラクトン等のラクトン
類、１．２−ジメトキシエタンなどのエーテル類、等一
種以上との混合溶媒としてもよい。

発明の効果このように本発明では低温特性に優れた非水電解液二次
電池を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるコイン形電池の代表的な構造を
示す断面図、第２図は２０℃、−２０℃における５０サ
イクルめの放電容量を各電池系について示した図である
。１・・・正極ケース、２・・・負極封目板、３・・・負
極集電体、４・負極、５・・・セパレータ、６・・・正
極、７・・・正極集電体、８・・・ガスケット。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）リチウムイオンを吸蔵・放出できる炭素材からな
る負極と、非水電解液と、リチウム含有化合物からなる
正極とを備え、上記非水電解液は溶媒に鎖状カーボネー
トと環状カーボネートを含み、その鎖状カーボネートの
体積÷環状カーボネートの体積比率が１以上９以下であ
ることを特徴とする非水電解液二次電池。
（２）電解液の溶媒成分である環状カーボネートにエチ
レンカーボネートを含んでいる特許請求の範囲第１項記
載の非水電解液二次電池。
（３）電解液の溶媒成分である鎖状カーボネートが、ジ
メチルカーボネート、ジエチルカーボネートのうち少な
くとも一つを含む特許請求の範囲第１項記載の非水電解
液二次電池。