JPH0766820B2 - 有機電解質電池 - Google Patents
有機電解質電池Info
- Publication number
- JPH0766820B2 JPH0766820B2 JP63153262A JP15326288A JPH0766820B2 JP H0766820 B2 JPH0766820 B2 JP H0766820B2 JP 63153262 A JP63153262 A JP 63153262A JP 15326288 A JP15326288 A JP 15326288A JP H0766820 B2 JPH0766820 B2 JP H0766820B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- thf
- solvent
- organic electrolyte
- methyltetrahydrofuran
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
- H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
- H01M6/162—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte
- H01M6/164—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte by the solvent
-
- 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
- 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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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負極にリチウムなどを用いた有機電解質電池
の改良に関するものであり、特に有機電解質を構成する
有機溶媒の改良に関するものである。
の改良に関するものであり、特に有機電解質を構成する
有機溶媒の改良に関するものである。
従来の技術 有機電解質電池として、負極にリチウムやマグネシウム
などのアルカリ金属，アルカリ土類金属を用い、正極に
フッ化黒鉛や、二酸化マンガンを用いた電池が研究さ
れ、一部実用化されている。また最近では、負極にリチ
ウム、正極に二硫化チタンを用いたリチウム有機電解質
二次電池の研究も活発に行われている。
などのアルカリ金属，アルカリ土類金属を用い、正極に
フッ化黒鉛や、二酸化マンガンを用いた電池が研究さ
れ、一部実用化されている。また最近では、負極にリチ
ウム、正極に二硫化チタンを用いたリチウム有機電解質
二次電池の研究も活発に行われている。
これら電池の電解質には、溶媒にプロピレンカーボネー
ト（PC）やテトラヒドロフラン（THF）テトラヒドロフ
ラン−３−オン、２−メチルテトラヒドロフラン（２−
Me−THF）を用い、これら溶媒に、過塩素酸リチウム（L
iClO4）やリチウムヘキサフロロアルシネート（LiAs
F6）を溶質として溶解した有機電解質が用いられて来
た。
ト（PC）やテトラヒドロフラン（THF）テトラヒドロフ
ラン−３−オン、２−メチルテトラヒドロフラン（２−
Me−THF）を用い、これら溶媒に、過塩素酸リチウム（L
iClO4）やリチウムヘキサフロロアルシネート（LiAs
F6）を溶質として溶解した有機電解質が用いられて来
た。
発明が解決しようとする課題 これらの有機電解質を用いた電池では、高率放電を行っ
た場合、電池の電圧が低下するという問題点があった。
た場合、電池の電圧が低下するという問題点があった。
課題を解決するための手段 本発明では、従来の有機電解質に用いる溶媒に、少なく
とも２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンを使用す
ることを特徴としている。
とも２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンを使用す
ることを特徴としている。
作用 従来のPCは、誘電率は大であるが粘度が大であり、この
ため、電池に使用すると高率放電時に電圧の低下、正極
の利用率の低下が起こる。一方THFや２−Me−THFでは、
粘度は小さいが、誘電率が小さいため、高率放電時に
は、正極の利用率は大となるが電池電圧の低下が起こ
る。したがって、THFや２−Me−THFの類で誘電率を大に
することにより、電池に使用した場合、良好な特性が得
られることが予想できる。
ため、電池に使用すると高率放電時に電圧の低下、正極
の利用率の低下が起こる。一方THFや２−Me−THFでは、
粘度は小さいが、誘電率が小さいため、高率放電時に
は、正極の利用率は大となるが電池電圧の低下が起こ
る。したがって、THFや２−Me−THFの類で誘電率を大に
することにより、電池に使用した場合、良好な特性が得
られることが予想できる。
このような考え方で、THFにカルボニル基を導入したテ
トラヒドロフラン−３−オンを溶媒に用いることにより
良好な電池特性が得られることが知られている（特開昭
62−290068号公報）。しかし、この場合においても特に
二次電池の特性としても不十分であった。
トラヒドロフラン−３−オンを溶媒に用いることにより
良好な電池特性が得られることが知られている（特開昭
62−290068号公報）。しかし、この場合においても特に
二次電池の特性としても不十分であった。
本発明は、２−Me−THFを改良し、下に示すように ３の位置にカルボニル基を導入するものである。３の位
置の酸素の電子吸引性と２の位置のメチル基の電子供与
性により、従来のテトラヒドロフラン−３−オン−より
さらに３の位置の酸素を負に帯電することになり双極子
モーメントが大になり溶質に用いるリチウムなどのカチ
オンと相互作用を大きくして、電池特性の向上を図るも
のである。
置の酸素の電子吸引性と２の位置のメチル基の電子供与
性により、従来のテトラヒドロフラン−３−オン−より
さらに３の位置の酸素を負に帯電することになり双極子
モーメントが大になり溶質に用いるリチウムなどのカチ
オンと相互作用を大きくして、電池特性の向上を図るも
のである。
実施例 以下、本発明の実施例を説明する。
（実施例１） 負極に直径17.5mm、厚さ0.5mmの円板状リチウムを用い
た。この時の理論充填量は247mAhである。正極には、二
酸化マンガン100重量に導電剤としてのアセチレンブラ
ック10重量部、結着剤としてのポリ四フッ化エチレン樹
脂10重量部を加えた合剤0.4gを、直径17.5mmの円盤状に
圧縮成形したものを用いた。この正極の理論充填容量は
103mAhであった。この正極，負極を用いて第１図に示し
た扁平形電池を構成し、有機電解質の違いによる特性差
を検討した。
た。この時の理論充填量は247mAhである。正極には、二
酸化マンガン100重量に導電剤としてのアセチレンブラ
ック10重量部、結着剤としてのポリ四フッ化エチレン樹
脂10重量部を加えた合剤0.4gを、直径17.5mmの円盤状に
圧縮成形したものを用いた。この正極の理論充填容量は
103mAhであった。この正極，負極を用いて第１図に示し
た扁平形電池を構成し、有機電解質の違いによる特性差
を検討した。
第１図において、１は電池ケース、２は封口板、３は負
極、４はセパレータ、５は正極、６はガスケットであ
る。
極、４はセパレータ、５は正極、６はガスケットであ
る。
有機電解質の溶質として、全て濃度１モル/lのLiClO4を
用いた。有機電解質の溶媒として、本発明の２−メチル
テトラヒドロフラン−３−オンを用いた電池をA,従来の
PC,2−Me−THF,2−メチルテトラヒドロフラン−３−オ
ンを用いた電池を各々B,C,Dとする。また従来の混合溶
媒の例として、溶媒に体積比で1:1の割合でPCとTHFとを
混合した溶媒を用いた電池をＥとする。また、これらの
電池の有機電解質の量は、全て200μｌとした。
用いた。有機電解質の溶媒として、本発明の２−メチル
テトラヒドロフラン−３−オンを用いた電池をA,従来の
PC,2−Me−THF,2−メチルテトラヒドロフラン−３−オ
ンを用いた電池を各々B,C,Dとする。また従来の混合溶
媒の例として、溶媒に体積比で1:1の割合でPCとTHFとを
混合した溶媒を用いた電池をＥとする。また、これらの
電池の有機電解質の量は、全て200μｌとした。
これらの電池を100Ωの負荷で放電させた時の放電特性
を第２図に示す。従来のPCを用いた電池Ｂでは、放電初
期の電圧は大であるが、利用率が低い。また２−Me−TH
Fなどの低粘度溶媒を用いたＣの電池では、利用率は向
上しているが、電圧が低いことがわかる。また、従来の
高誘電率の溶媒と低粘度の溶媒を組み合せたPCとTHFの
混合溶媒を用いた電池Ｅでは、B,Cに比べ電池特性は向
上している。
を第２図に示す。従来のPCを用いた電池Ｂでは、放電初
期の電圧は大であるが、利用率が低い。また２−Me−TH
Fなどの低粘度溶媒を用いたＣの電池では、利用率は向
上しているが、電圧が低いことがわかる。また、従来の
高誘電率の溶媒と低粘度の溶媒を組み合せたPCとTHFの
混合溶媒を用いた電池Ｅでは、B,Cに比べ電池特性は向
上している。
一方、THFにカルボニル基を導入したテトラヒドロフラ
ン−３−オンを用いたＤでは、さらに電池特性が向上し
ている。そして本発明の２−メチルテトラヒドロフラン
−３−オンを用いたＡでは、カルボニル基とメチル基と
の相互作用により、より高率放電特性が向上している。
ン−３−オンを用いたＤでは、さらに電池特性が向上し
ている。そして本発明の２−メチルテトラヒドロフラン
−３−オンを用いたＡでは、カルボニル基とメチル基と
の相互作用により、より高率放電特性が向上している。
（実施例２） 本実施例では、二次電池に応用した場合について示す。
実施例１と同様に電池を構成した。ただし、正極の活物
質には、二酸化マンガンの代わりに、二硫化チタンを用
い、合剤配合量、合剤充填量は実施例１と同様である。
したがって正極の理論充填量は80mAhであった。有機電
解質の溶質は、LiClO4の代わりに１モル/lのLiAsF6を用
いた。本発明の２−メチルテトラヒドロフラン−３−オ
ンを溶媒に用いた電池をF,PC,2−Me−THF、テトラヒド
ロフラン−３−オン、体積比で1:1の割合でPCとTHFとを
混合した溶媒を用いた電池を各々G,H,I,Jとする。
質には、二酸化マンガンの代わりに、二硫化チタンを用
い、合剤配合量、合剤充填量は実施例１と同様である。
したがって正極の理論充填量は80mAhであった。有機電
解質の溶質は、LiClO4の代わりに１モル/lのLiAsF6を用
いた。本発明の２−メチルテトラヒドロフラン−３−オ
ンを溶媒に用いた電池をF,PC,2−Me−THF、テトラヒド
ロフラン−３−オン、体積比で1:1の割合でPCとTHFとを
混合した溶媒を用いた電池を各々G,H,I,Jとする。
これらの電池を10mAの定電流で充放電をくり返した。放
電は電池電圧が1.2Vになる時点、充電は2.8Vになる時点
でそれぞれ止めるようにした。
電は電池電圧が1.2Vになる時点、充電は2.8Vになる時点
でそれぞれ止めるようにした。
第３図には、第３サイクルでの放電曲線を示す。これよ
り本発明の溶媒を用いた電池は、従来の溶媒を用いたも
のに比べ、電圧，利用率ともに向上していることがわか
る。
り本発明の溶媒を用いた電池は、従来の溶媒を用いたも
のに比べ、電圧，利用率ともに向上していることがわか
る。
実施例1,2には、本発明の２−メチルテトラヒドロフラ
ン−３−オンを単独溶媒として用いた場合の結果を示し
た。この２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンは、
カルボニル基を持つため２−Me−THFに比べ粘度が大と
なる。このため本発明の２−メチルテトラヒドロフラン
−３−オンと低粘度溶媒であるジメトキシエタンやTHF,
2−Me−THFなどの混合溶媒を用いることにより、さらに
高率放電特性を向上させることが可能である。
ン−３−オンを単独溶媒として用いた場合の結果を示し
た。この２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンは、
カルボニル基を持つため２−Me−THFに比べ粘度が大と
なる。このため本発明の２−メチルテトラヒドロフラン
−３−オンと低粘度溶媒であるジメトキシエタンやTHF,
2−Me−THFなどの混合溶媒を用いることにより、さらに
高率放電特性を向上させることが可能である。
（実施例３） 実施例２と同様の電池を構成した。有機電解質の溶質に
は、１モル/lのLiAsF6を用いた。有機電解質の溶媒に、
２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンを用いた電池
をＦ、２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンとの体
積比で1:1の混合溶媒として、それぞれジメキシエタン,
THF,2−Me−THFとの混合溶媒を用いた電池をK,L,Mとす
る。実施例２と同様の充放電試験を行った。第４図に
は、第３サイクルでの各電池の放電曲線を示す。本発明
の２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンの混合溶媒
を用いた場合には、さらに良好な放電特性が得られた。
その中で２−Me−THFが最も良く、次にジメトキシエタ
ン,THFの順であった。２−Me−THF,ジメトキシエタン,T
HFともに約0.46cpの粘度を持ち、粘度の点からは差はな
い。しかし２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンと
の混合溶媒として用いた時、その電池特性には、第４図
のように差が出た。
は、１モル/lのLiAsF6を用いた。有機電解質の溶媒に、
２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンを用いた電池
をＦ、２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンとの体
積比で1:1の混合溶媒として、それぞれジメキシエタン,
THF,2−Me−THFとの混合溶媒を用いた電池をK,L,Mとす
る。実施例２と同様の充放電試験を行った。第４図に
は、第３サイクルでの各電池の放電曲線を示す。本発明
の２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンの混合溶媒
を用いた場合には、さらに良好な放電特性が得られた。
その中で２−Me−THFが最も良く、次にジメトキシエタ
ン,THFの順であった。２−Me−THF,ジメトキシエタン,T
HFともに約0.46cpの粘度を持ち、粘度の点からは差はな
い。しかし２−メチルテトラヒドロフラン−３−オンと
の混合溶媒として用いた時、その電池特性には、第４図
のように差が出た。
発明の効果 以上のように、本発明により高率放電特性に優れた電池
が得られる。
が得られる。
第１図は実施例に用いた電池の縦断面図、第２図は各種
溶媒を用いた一次電池の放電曲線を示す図、第３図は二
次電池の第３サイクル目の放電曲線を示す図、第４図
は、各種混合溶媒を用いた二次電池の第３サイクル目の
放電曲線を示す図である。 ３……負極、４……セパレータ、５……正極。
溶媒を用いた一次電池の放電曲線を示す図、第３図は二
次電池の第３サイクル目の放電曲線を示す図、第４図
は、各種混合溶媒を用いた二次電池の第３サイクル目の
放電曲線を示す図である。 ３……負極、４……セパレータ、５……正極。
Claims (1)
- 【請求項１】負極と、正極と、有機電解質とからなり、
有機電解質の溶媒に、少なくとも２−メチルテトラヒド
ロフラン−３−オンを用いたことを特徴とする有機電解
質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63153262A JPH0766820B2 (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | 有機電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63153262A JPH0766820B2 (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | 有機電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01320768A JPH01320768A (ja) | 1989-12-26 |
| JPH0766820B2 true JPH0766820B2 (ja) | 1995-07-19 |
Family
ID=15558610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63153262A Expired - Lifetime JPH0766820B2 (ja) | 1988-06-21 | 1988-06-21 | 有機電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766820B2 (ja) |
-
1988
- 1988-06-21 JP JP63153262A patent/JPH0766820B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01320768A (ja) | 1989-12-26 |
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