JPH0665075B2 - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JPH0665075B2 JPH0665075B2 JP62170347A JP17034787A JPH0665075B2 JP H0665075 B2 JPH0665075 B2 JP H0665075B2 JP 62170347 A JP62170347 A JP 62170347A JP 17034787 A JP17034787 A JP 17034787A JP H0665075 B2 JPH0665075 B2 JP H0665075B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0564—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
- H01M10/0566—Liquid materials
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は非水電解液電池に関し、詳しくは、リチウ
ム，ナトリウムなどの軽金属を負極活物質に用いる非水
系の一次あるいは二次電池に関するものである。
ム，ナトリウムなどの軽金属を負極活物質に用いる非水
系の一次あるいは二次電池に関するものである。
〈従来の技術〉 リチウム電池に代表される上記の非水電解液電池は、軽
量で高エネルギー密度な電池であり、筒形スパイラル
形，筒形インサイドアウト形，コイン形あるいはピン形
などの各種の形式のものが広く用いられている。この種
の電池では、上記した軽金属を活物質とする負極に、二
酸化マンガンやフッ化カーボンなどを活物質とする正極
を組合せ、また、非水系の有機溶媒に、過塩素酸リチウ
ム（ＬｉＣｌＯ４）やテトラフルオロホウ酸リチウム
（ＬｉＢＦ４）などのアルカリ金属塩を電解質として溶
解してなる非水電解液を用いた構成が採られている。
量で高エネルギー密度な電池であり、筒形スパイラル
形，筒形インサイドアウト形，コイン形あるいはピン形
などの各種の形式のものが広く用いられている。この種
の電池では、上記した軽金属を活物質とする負極に、二
酸化マンガンやフッ化カーボンなどを活物質とする正極
を組合せ、また、非水系の有機溶媒に、過塩素酸リチウ
ム（ＬｉＣｌＯ４）やテトラフルオロホウ酸リチウム
（ＬｉＢＦ４）などのアルカリ金属塩を電解質として溶
解してなる非水電解液を用いた構成が採られている。
この非水電解液に用いられる有機溶媒は、上記電解質と
して用いるアルカリ金属塩の溶解度が高くて高いイオン
導電性を示し、また高誘電率で低粘度を示すものでなけ
ればならず、一方、広い温度範囲に亘って安全に使用可
能なように融点が低くて沸点が高いことが必要となる。
して用いるアルカリ金属塩の溶解度が高くて高いイオン
導電性を示し、また高誘電率で低粘度を示すものでなけ
ればならず、一方、広い温度範囲に亘って安全に使用可
能なように融点が低くて沸点が高いことが必要となる。
現用の非水電解液電池、例えばリチウム電池では、主に
電池性能向上の観点から、プロピレンカーボネート，ジ
メトキシエタンあるいはγ−ブチロラクトンなどの高誘
電率有機溶媒を単独または混合して用いてなる溶媒に、
上記の過塩素酸リチウムなどを溶解させた非水電解液を
用いている。
電池性能向上の観点から、プロピレンカーボネート，ジ
メトキシエタンあるいはγ−ブチロラクトンなどの高誘
電率有機溶媒を単独または混合して用いてなる溶媒に、
上記の過塩素酸リチウムなどを溶解させた非水電解液を
用いている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、この種の非水電解液電池では、電池組立中に
正負極間を短絡させたり、組立後の電池にあっても、電
池内部で例えば正極集電体と負極あるいは正極リード板
と負極缶などが短絡した時には急激な発熱が起こる。ま
た場合によってはこのように電極間の短絡が起きた際に
スパークの発生することがある。更に、組立後に電池を
外部短絡させたり、火中投入時などにおける外部よりの
加熱などによっても同様に電池温度の上昇を招く。そし
て、上記の如く溶媒を電解液に用いる電池では、この溶
媒の引火点ないし発火点がかなり低いことから、この温
度上昇などにより電解液に発火ないし着火が起こり易
く、更に、電解液中の過塩素酸リチウムの作用も加わっ
て爆発に至る危険があり、また取扱性が悪いといった問
題がある。特に、筒形スパイラル形電池の場合は短絡時
に流れる大電流によって電池温度上昇の度合が急激であ
ることから、この危険性が取り分け高く、重大な発火事
故を起こし易い。
正負極間を短絡させたり、組立後の電池にあっても、電
池内部で例えば正極集電体と負極あるいは正極リード板
と負極缶などが短絡した時には急激な発熱が起こる。ま
た場合によってはこのように電極間の短絡が起きた際に
スパークの発生することがある。更に、組立後に電池を
外部短絡させたり、火中投入時などにおける外部よりの
加熱などによっても同様に電池温度の上昇を招く。そし
て、上記の如く溶媒を電解液に用いる電池では、この溶
媒の引火点ないし発火点がかなり低いことから、この温
度上昇などにより電解液に発火ないし着火が起こり易
く、更に、電解液中の過塩素酸リチウムの作用も加わっ
て爆発に至る危険があり、また取扱性が悪いといった問
題がある。特に、筒形スパイラル形電池の場合は短絡時
に流れる大電流によって電池温度上昇の度合が急激であ
ることから、この危険性が取り分け高く、重大な発火事
故を起こし易い。
〈問題点を解決するための手段〉 本発明者は、上記の如き温度上昇時にも安全でまた実用
上十分な電池性能を有する非水電解液電池を得るべく、
その電解液に用いる有機溶媒について検討を重ねた所、
次の手段を用いることで所望の電池を得られることを知
得してこの発明を完成させた。
上十分な電池性能を有する非水電解液電池を得るべく、
その電解液に用いる有機溶媒について検討を重ねた所、
次の手段を用いることで所望の電池を得られることを知
得してこの発明を完成させた。
即ち、この発明の非水電解液電池は、リチウム，ナトリ
ウムなどの軽金属を活物質とする負極と、正極と、非水
電解液とを有する非水電解液電池において、前記非水電
解液として、エチレンカーボネート，３メチル−２オキ
サゾリドンから選ばれる一種または二種を混合した有機
溶媒であって温度２０℃における誘電率が３０以上で温
度２５℃における粘度が１cp以上である高誘電率有機溶
媒と、ジエトキシエタンからなる引火点が３０℃以上の
低粘度有機溶媒との混合溶媒に、ＬｉＣＦ３ＳＯ３，Ｌ
ｉＰＦ６，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣｌＯ４より選ばれる少
なくとも一種からなる電解質を溶解させてなるものを用
い、前記高誘電率有機溶媒と前記低粘度有機溶媒とを体
積比で２：１〜１：２の割合で混合したことを要旨とす
る。
ウムなどの軽金属を活物質とする負極と、正極と、非水
電解液とを有する非水電解液電池において、前記非水電
解液として、エチレンカーボネート，３メチル−２オキ
サゾリドンから選ばれる一種または二種を混合した有機
溶媒であって温度２０℃における誘電率が３０以上で温
度２５℃における粘度が１cp以上である高誘電率有機溶
媒と、ジエトキシエタンからなる引火点が３０℃以上の
低粘度有機溶媒との混合溶媒に、ＬｉＣＦ３ＳＯ３，Ｌ
ｉＰＦ６，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣｌＯ４より選ばれる少
なくとも一種からなる電解質を溶解させてなるものを用
い、前記高誘電率有機溶媒と前記低粘度有機溶媒とを体
積比で２：１〜１：２の割合で混合したことを要旨とす
る。
〈作用〉 上記の高誘電率有機溶媒は電解質の溶解度が高く、また
沸点はこの中では最も低いジメチルスルオキシドでも18
9℃であり且つ引火点も同じく最も低いジメチルスルオ
キシドで９５℃であるから、これを電解液溶媒に用いれ
ば電池組立中あるいは製造後に電解液が容易に引火ない
し発火することのない安全性の高い非水電解液電池を得
ることができる。ところがこの高誘電率有機溶媒はいず
れも粘度が１cp以上と高く、特に低温での使用は電解液
の導電率の大きな低下が起きて電池性能上大きな欠点と
なる。本発明ではこの高誘電率有機溶媒に低粘度有機溶
媒を混合してこの欠点を解消する様にしたものである。
この場合、この低粘度有機溶媒の引火点が低いと、上記
高誘電率有機溶媒の安全性が保持されているにも関わら
ず低粘度有機溶媒の混合によって電池の安全性が著しく
損われる結果となるから、この低粘度有機溶媒の引火点
は、少なくとも常温で容易に着火しない温度である３０
℃以上でなければならない。
沸点はこの中では最も低いジメチルスルオキシドでも18
9℃であり且つ引火点も同じく最も低いジメチルスルオ
キシドで９５℃であるから、これを電解液溶媒に用いれ
ば電池組立中あるいは製造後に電解液が容易に引火ない
し発火することのない安全性の高い非水電解液電池を得
ることができる。ところがこの高誘電率有機溶媒はいず
れも粘度が１cp以上と高く、特に低温での使用は電解液
の導電率の大きな低下が起きて電池性能上大きな欠点と
なる。本発明ではこの高誘電率有機溶媒に低粘度有機溶
媒を混合してこの欠点を解消する様にしたものである。
この場合、この低粘度有機溶媒の引火点が低いと、上記
高誘電率有機溶媒の安全性が保持されているにも関わら
ず低粘度有機溶媒の混合によって電池の安全性が著しく
損われる結果となるから、この低粘度有機溶媒の引火点
は、少なくとも常温で容易に着火しない温度である３０
℃以上でなければならない。
また、この種の低粘度有機溶媒は通常、電解質の溶解度
が低く、多く用いると電池性能上不利となり、一方、上
記高誘電率有機溶媒が多すぎれば電解液溶媒の粘度が高
くなりすぎてこれまた電池性能上好ましくない。本発明
者の研究によれば、これら２種の有機溶媒の混合割合
（高誘電率有機溶媒：低粘度有機溶媒）は体積比で２：
１〜１：２の範囲とすることが好ましく、この範囲内と
するこで安全及び電池性能の双方が実用上満足しうる電
池が得られることが知得されている。
が低く、多く用いると電池性能上不利となり、一方、上
記高誘電率有機溶媒が多すぎれば電解液溶媒の粘度が高
くなりすぎてこれまた電池性能上好ましくない。本発明
者の研究によれば、これら２種の有機溶媒の混合割合
（高誘電率有機溶媒：低粘度有機溶媒）は体積比で２：
１〜１：２の範囲とすることが好ましく、この範囲内と
するこで安全及び電池性能の双方が実用上満足しうる電
池が得られることが知得されている。
〈実施例〉 本発明の実施例を説明すれば次の通りである。
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメトキシエタン（Ｄ
ＭＥ）との混合割合を各種変えてなる比較用の混合溶媒
と、エチレンカーボネート（ＥＣ）に各種の混合割合で
ジエトキシエタン（ＤＥＥ）を混ぜて作った本発明に係
る混合溶液を夫々作製し、これらについてタグ式測定法
によりそれぞれの引火点（℃）を求めた。比較用の混合
溶媒については第１表に、また本発明の混合溶媒につい
ては第２表に夫々結果を示した。
ＭＥ）との混合割合を各種変えてなる比較用の混合溶媒
と、エチレンカーボネート（ＥＣ）に各種の混合割合で
ジエトキシエタン（ＤＥＥ）を混ぜて作った本発明に係
る混合溶液を夫々作製し、これらについてタグ式測定法
によりそれぞれの引火点（℃）を求めた。比較用の混合
溶媒については第１表に、また本発明の混合溶媒につい
ては第２表に夫々結果を示した。
この結果より、本発明に係る混合溶媒は常温付近で引火
することがなく、従って、この混合溶媒を電解液溶媒を
用いることで安全性の高い非水電解液電池を作製するこ
とができることがわかる。
することがなく、従って、この混合溶媒を電解液溶媒を
用いることで安全性の高い非水電解液電池を作製するこ
とができることがわかる。
尚、高誘電率有機溶媒として、上記のエチレンカーボネ
ートに変えて、３メチル−２オキサゾリドン，ジメチル
スルオキシド、あるいはスルホランを単独または２種以
上混合して用いた場合も、同様に引火点が３０℃以上と
高い混合溶媒を得ることができた。
ートに変えて、３メチル−２オキサゾリドン，ジメチル
スルオキシド、あるいはスルホランを単独または２種以
上混合して用いた場合も、同様に引火点が３０℃以上と
高い混合溶媒を得ることができた。
そして、これらの混合溶媒を用いて非水電解液電池を構
成する場合、正極活物質にＭｎＯ２やＭｏＯ３あるいは
ＣｕＯなどの金属酸化物、ＡｇＣｌ２やＣｕＣｌ２など
の金属塩化物、ＣｕＦ２やＮｉＦ２などの金属弗化物、
あるいはＣｕＳやＮｉ３Ｓ２といった金属硫化物などを
用いることができ、また、負極活物質としてはリチウム
やナトリウムあるいはカリウムなどの軽金属を使用すれ
ばよい。
成する場合、正極活物質にＭｎＯ２やＭｏＯ３あるいは
ＣｕＯなどの金属酸化物、ＡｇＣｌ２やＣｕＣｌ２など
の金属塩化物、ＣｕＦ２やＮｉＦ２などの金属弗化物、
あるいはＣｕＳやＮｉ３Ｓ２といった金属硫化物などを
用いることができ、また、負極活物質としてはリチウム
やナトリウムあるいはカリウムなどの軽金属を使用すれ
ばよい。
また、電解液溶媒に溶解させる電解質としては、ＬｉＣ
Ｆ３ＳＯ３、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４
などを用いることができるが、ＬｉＣｌＯ４以外のもの
を使用すればより安全性の高い電池を得ることができて
好ましいことは勿論である。
Ｆ３ＳＯ３、ＬｉＰＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４
などを用いることができるが、ＬｉＣｌＯ４以外のもの
を使用すればより安全性の高い電池を得ることができて
好ましいことは勿論である。
一方、高誘電率有機溶媒と低粘度有機溶媒との好ましい
混合割合（混合体積比）を調べるために以下の実験を行
なった。
混合割合（混合体積比）を調べるために以下の実験を行
なった。
まず、エチレンカーボネート（高誘電率有機溶媒）とジ
エトキシエタン（低粘度有機溶媒）との混合系において
その混合体積比を適宜変えた混合溶媒を作り、これらに
溶質としてＬｉＣｌＯ４を１mol／溶解させた時にお
ける誘電率Ｃ(ms)の温度２０℃での変化を調べた。結果
は第１図に示した通りで、エチレンカーボネートとジエ
トキシエタンとの混合体積比を１：３（＝２５：７５）
〜３：１（＝７５：２５）、更に好ましくは１：２（＝
３３：６７）〜２：１（＝６７：３３）の範囲とした時
には高い誘電率を示し、性能のよい非水電解液が得られ
た。
エトキシエタン（低粘度有機溶媒）との混合系において
その混合体積比を適宜変えた混合溶媒を作り、これらに
溶質としてＬｉＣｌＯ４を１mol／溶解させた時にお
ける誘電率Ｃ(ms)の温度２０℃での変化を調べた。結果
は第１図に示した通りで、エチレンカーボネートとジエ
トキシエタンとの混合体積比を１：３（＝２５：７５）
〜３：１（＝７５：２５）、更に好ましくは１：２（＝
３３：６７）〜２：１（＝６７：３３）の範囲とした時
には高い誘電率を示し、性能のよい非水電解液が得られ
た。
また、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエトシキシエ
タンとの混合系でその混合体積比（ＥＣ：ジエトキシエ
タン）を１：２（電池Ａ）、１：１（電池Ｂ）、１：３
（電池Ｃ）、３：１（電池Ｄ）と変えた混合溶媒を作
り、これらに夫々溶質としてＬｉＣＦ３ＳＯ３を１mol
／溶解させた非水電解液を用いてＣＲ2025型のボタン
形電池（電池Ａ〜Ｄ）を作製した。これらの電池Ａ〜Ｄ
を、温度２０℃において抵抗6.5kΩで連続放電させ、そ
の時の各電池の端子電圧（Ｖ）の経時変化を調べた。結
果は第２図の通りで、各電池は良好な特性を示した。
タンとの混合系でその混合体積比（ＥＣ：ジエトキシエ
タン）を１：２（電池Ａ）、１：１（電池Ｂ）、１：３
（電池Ｃ）、３：１（電池Ｄ）と変えた混合溶媒を作
り、これらに夫々溶質としてＬｉＣＦ３ＳＯ３を１mol
／溶解させた非水電解液を用いてＣＲ2025型のボタン
形電池（電池Ａ〜Ｄ）を作製した。これらの電池Ａ〜Ｄ
を、温度２０℃において抵抗6.5kΩで連続放電させ、そ
の時の各電池の端子電圧（Ｖ）の経時変化を調べた。結
果は第２図の通りで、各電池は良好な特性を示した。
更に、本発明の混合溶媒を用いる電池形式としては、特
に制限されることなく、コイン形，筒形スパイラル，筒
形インサイドアウト形あるいはピン形などの適宜なもの
とできるが、特に筒形スパイラル形電池に適用すれば大
きな効果が得られ、短絡時などにおける電池の安全性が
非常に高まる。
に制限されることなく、コイン形，筒形スパイラル，筒
形インサイドアウト形あるいはピン形などの適宜なもの
とできるが、特に筒形スパイラル形電池に適用すれば大
きな効果が得られ、短絡時などにおける電池の安全性が
非常に高まる。
〈発明の効果〉 以上のように、この発明によれば、実用上十分な電池性
能を維持しつつ、電池の安全性向上並びに取扱性容易化
を図れるといった効果を奏する。
能を維持しつつ、電池の安全性向上並びに取扱性容易化
を図れるといった効果を奏する。
第１図は非水電解液における溶媒の混合体積比と導電率
との関係を示したグラフ、第２図は実施例の各電池の特
性を示したグラフである。
との関係を示したグラフ、第２図は実施例の各電池の特
性を示したグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 北方 雅一 東京都港区新橋５丁目36番11号 富士電気 化学株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−259976（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−154478（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】リチウム，ナトリウム等の軽金属を活物質
とする負極と、正極と、非水電解液とを有する非水電解
液電池において、 前記非水電解液として、エチレンカーボネート，３メチ
ル−２オキサゾリドンから選ばれる一種または二種を混
合した有機溶媒であって温度２０℃における誘電率が３
０以上で温度２５℃における粘度が１cp以上である高誘
電率有機溶媒と、ジエトキシエタンからなる引火点が３
０℃以上の低粘度有機溶媒との混合溶媒に、ＬｉＣＦ３
ＳＯ３，ＬｉＰＦ６，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣＯ４より
選ばれる少なくとも一種からなる電解質を溶解させてな
るものを用い、 前記高誘電率有機溶媒と前記低粘度有機溶媒とを体積比
で２：１〜１：２の割合で混合したことを特徴とする非
水電解液電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62170347A JPH0665075B2 (ja) | 1987-07-08 | 1987-07-08 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62170347A JPH0665075B2 (ja) | 1987-07-08 | 1987-07-08 | 非水電解液電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6414880A JPS6414880A (en) | 1989-01-19 |
| JPH0665075B2 true JPH0665075B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=15903243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62170347A Expired - Lifetime JPH0665075B2 (ja) | 1987-07-08 | 1987-07-08 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0665075B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2680685B2 (ja) * | 1989-06-01 | 1997-11-19 | 三洋電機株式会社 | 非水電解液二次電池 |
| JP3704249B2 (ja) | 1999-03-05 | 2005-10-12 | 帝人ファイバー株式会社 | 親水性繊維 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0636370B2 (ja) * | 1984-01-24 | 1994-05-11 | 日本電信電話株式会社 | リチウム二次電池用電解液 |
| JPS63259976A (ja) * | 1987-04-17 | 1988-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 充電可能な電気化学装置 |
-
1987
- 1987-07-08 JP JP62170347A patent/JPH0665075B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6414880A (en) | 1989-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |