JPH08162155A - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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- JPH08162155A JPH08162155A JP6299896A JP29989694A JPH08162155A JP H08162155 A JPH08162155 A JP H08162155A JP 6299896 A JP6299896 A JP 6299896A JP 29989694 A JP29989694 A JP 29989694A JP H08162155 A JPH08162155 A JP H08162155A
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- electrode
- electrolyte battery
- polyoxyethylene sorbitan
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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
- 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)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】非水電解液電池の電解液に対する電極の濡れ性
を改善して高率放電特性を向上させる。また、空隙率が
４０％以下の電極を用いても高い放電容量を確保する。 【構成】Ｌｉ含有金属酸化物からなる正極２と、炭素材
からなる負極１と、有機溶媒にリチウム塩を溶解した電
解液により構成される非水電解液電池において、電解液
にノニオン系界面活性剤を含有させる。ノニオン系界面
活性剤は、好ましくしは、ポリオキシエチレンソルビタ
ン脂肪酸エステル類（ポリオキシエチレンソルビタント
リオレエート）である。
を改善して高率放電特性を向上させる。また、空隙率が
４０％以下の電極を用いても高い放電容量を確保する。 【構成】Ｌｉ含有金属酸化物からなる正極２と、炭素材
からなる負極１と、有機溶媒にリチウム塩を溶解した電
解液により構成される非水電解液電池において、電解液
にノニオン系界面活性剤を含有させる。ノニオン系界面
活性剤は、好ましくしは、ポリオキシエチレンソルビタ
ン脂肪酸エステル類（ポリオキシエチレンソルビタント
リオレエート）である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非水電解液電池に関
し、殊にその電解液に関するものである。
し、殊にその電解液に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】負極活物質にリチウムを用いたリチウム
電池は、高いエネルギーを有することから、数々の方面
でその二次電池化が試みられてきた。負極活物質に純金
属リチウムを用いた場合、充放電の繰り返しに伴う負極
リチウムの針状析出、いわゆるデンドライトの生成が問
題となっている。即ち、針状析出リチウムがセパレータ
を突き破り、正極に到達することによって電池内部での
短絡が起こり、電池性能が著しく低下するという性能面
と、内部短絡によって過大な電流が流れることによる温
度の異常上昇で有機電解液の揮発が起こり、電池内圧上
昇が最悪の場合電池の破裂、爆発を引き起こすという安
全性の両方で問題となっている。特に安全性の面では、
電池の破裂後は化学的に活性で反応性の高い金属リチウ
ムが空気中の水分と反応し、「Ｌｉ＋Ｈ2Ｏ→ＬｉＯＨ
＋１／２Ｈ2」の反応による水素ガスと反応熱の発生が
さらに安全性を低下させる。
電池は、高いエネルギーを有することから、数々の方面
でその二次電池化が試みられてきた。負極活物質に純金
属リチウムを用いた場合、充放電の繰り返しに伴う負極
リチウムの針状析出、いわゆるデンドライトの生成が問
題となっている。即ち、針状析出リチウムがセパレータ
を突き破り、正極に到達することによって電池内部での
短絡が起こり、電池性能が著しく低下するという性能面
と、内部短絡によって過大な電流が流れることによる温
度の異常上昇で有機電解液の揮発が起こり、電池内圧上
昇が最悪の場合電池の破裂、爆発を引き起こすという安
全性の両方で問題となっている。特に安全性の面では、
電池の破裂後は化学的に活性で反応性の高い金属リチウ
ムが空気中の水分と反応し、「Ｌｉ＋Ｈ2Ｏ→ＬｉＯＨ
＋１／２Ｈ2」の反応による水素ガスと反応熱の発生が
さらに安全性を低下させる。
【０００３】このようなデンドライトの生成による問題
を解決するために、充放電に伴いリチウムイオンを吸蔵
・放出できる炭素材を負極に用いることが提案されてい
る。また、正極と負極は共に、活物質、導電助剤および
バインダを溶媒中に分散させ、この合剤を集電体上に薄
く塗工し、乾燥後プレスをする方法で製造されており、
体積エネルギー密度の向上を図っている。極板群は、正
極と負極をセパレータを介在させて捲回する方法で構成
されている。電解液の溶媒としては、充放電効率および
耐酸化性に優れた環状エステル（例えば、炭酸エチレ
ン、炭酸プロピレン、γ−ブチロラクトン）、鎖状エス
テル（例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸メチ
ルエチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチ
ル）、鎖状エーテル（例えば、１，２−ジメトキシエタ
ン、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、メチル
プロピルエーテル）から選ばれる２種類以上を混合した
ものが提案されている。電解質としては、ＬｉＣｌ
Ｏ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＳＯ3ＣＦ3等のリチ
ウム塩が提案されている。
を解決するために、充放電に伴いリチウムイオンを吸蔵
・放出できる炭素材を負極に用いることが提案されてい
る。また、正極と負極は共に、活物質、導電助剤および
バインダを溶媒中に分散させ、この合剤を集電体上に薄
く塗工し、乾燥後プレスをする方法で製造されており、
体積エネルギー密度の向上を図っている。極板群は、正
極と負極をセパレータを介在させて捲回する方法で構成
されている。電解液の溶媒としては、充放電効率および
耐酸化性に優れた環状エステル（例えば、炭酸エチレ
ン、炭酸プロピレン、γ−ブチロラクトン）、鎖状エス
テル（例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸メチ
ルエチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチ
ル）、鎖状エーテル（例えば、１，２−ジメトキシエタ
ン、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、メチル
プロピルエーテル）から選ばれる２種類以上を混合した
ものが提案されている。電解質としては、ＬｉＣｌ
Ｏ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＳＯ3ＣＦ3等のリチ
ウム塩が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記電解液を
用いた電池は、電解液に対する電極の濡れ性が悪く、高
率放電特性に劣るという問題がある。また、電池の体積
エネルギー密度を向上させるために電極の空隙率を低く
していくと、電極に電解液が浸透しにくくなり、この空
隙率がある値を下回ると電池としての容量が充分に得ら
れなくなるという問題もある。本発明が解決しようとす
る第１の課題は、非水電解液電池の電解液に対する電極
の濡れ性を改善して高率放電特性を向上させることであ
る。第２の課題は、空隙率の低い電極を用いても高い放
電容量の電池とすることである。
用いた電池は、電解液に対する電極の濡れ性が悪く、高
率放電特性に劣るという問題がある。また、電池の体積
エネルギー密度を向上させるために電極の空隙率を低く
していくと、電極に電解液が浸透しにくくなり、この空
隙率がある値を下回ると電池としての容量が充分に得ら
れなくなるという問題もある。本発明が解決しようとす
る第１の課題は、非水電解液電池の電解液に対する電極
の濡れ性を改善して高率放電特性を向上させることであ
る。第２の課題は、空隙率の低い電極を用いても高い放
電容量の電池とすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記第１の課題を解決す
るために、本発明に係る非水電解液電池は、Ｌｉ含有金
属酸化物からなる正極と、炭素材からなる負極と、有機
溶媒にリチウム塩を溶解した電解液により構成されるも
のにおいて、電解液にノニオン系界面活性剤を含有する
ことを特徴とする。正極と負極の空隙率が４０％以下で
あるときには、第２の課題が解決される。前記ノニオン
系界面活性剤は、好ましくは、ポリオキシエチレンソル
ビタン脂肪酸エステル類であり、さらに好ましくは、ポ
リオキシエチレンソルビタントリオレエートである。
るために、本発明に係る非水電解液電池は、Ｌｉ含有金
属酸化物からなる正極と、炭素材からなる負極と、有機
溶媒にリチウム塩を溶解した電解液により構成されるも
のにおいて、電解液にノニオン系界面活性剤を含有する
ことを特徴とする。正極と負極の空隙率が４０％以下で
あるときには、第２の課題が解決される。前記ノニオン
系界面活性剤は、好ましくは、ポリオキシエチレンソル
ビタン脂肪酸エステル類であり、さらに好ましくは、ポ
リオキシエチレンソルビタントリオレエートである。
【０００６】
【作用】電解液中にノニオン系界面活性剤を添加するこ
とにより、電解液に対する電極の濡れ性が向上するた
め、本来なら電解液が浸透できない電極の小さな隙間に
も電解液が浸透する。そのため、高率放電においても活
物質の利用率が高くなり、高率放電特性が向上する。ま
た、空隙率の低い電極を用いた非水電解液電池において
も、電解液の電極への浸透性が良くなることから活物質
の利用率の低下を防ぐことができ、その結果、高い放電
容量が得られる。
とにより、電解液に対する電極の濡れ性が向上するた
め、本来なら電解液が浸透できない電極の小さな隙間に
も電解液が浸透する。そのため、高率放電においても活
物質の利用率が高くなり、高率放電特性が向上する。ま
た、空隙率の低い電極を用いた非水電解液電池において
も、電解液の電極への浸透性が良くなることから活物質
の利用率の低下を防ぐことができ、その結果、高い放電
容量が得られる。
【０００７】
【実施例】図１に本発明に係る実施例の円筒形電池の構
成を示す。１は負極であり、その製造法は次のとおりで
ある。まず、人造黒鉛粉末（日本黒鉛（株）製「ＪＳ
Ｐ」）と、バインダとしてポリフッ化ビニリデンを、重
量比９０：１０の比率で秤量し、Ｎ−メチルピロリドン
（ＮＭＰ）を添加して湿式混合する。これを集電体であ
る銅箔の両面に塗布し、１２０℃で３０分乾燥後プレス
して作製した。２は正極であり、その製造法は次のとお
りである。まず、ＬｉＣｏＯ2と導電助剤の黒鉛粉末と
バインダを、重量比８５：１０：５の比率で秤量して、
ＮＭＰを添加して湿式混合する。これを集電体であるア
ルミニウム箔の両面に塗布し、１２０℃で３０分乾燥後
プレスして作製した。上記負極１と正極２を２００℃で
４時間真空乾燥し、ドライ雰囲気の中で正極２、ポリプ
ロピレン製の微孔性フィルムからなるセパレータ３、負
極１、セパレータ３の順に重ね捲回し、これをケース４
に収納して、正極２は蓋を兼ねた正極端子５に、負極１
はケース４にそれぞれ超音波溶接により接続した。上記
の構成において、電解液を以下の実施例１〜４のように
調製し、これらをセパレータ３に３ml含浸させ公称容量
４００ｍAhの電池を作製した。
成を示す。１は負極であり、その製造法は次のとおりで
ある。まず、人造黒鉛粉末（日本黒鉛（株）製「ＪＳ
Ｐ」）と、バインダとしてポリフッ化ビニリデンを、重
量比９０：１０の比率で秤量し、Ｎ−メチルピロリドン
（ＮＭＰ）を添加して湿式混合する。これを集電体であ
る銅箔の両面に塗布し、１２０℃で３０分乾燥後プレス
して作製した。２は正極であり、その製造法は次のとお
りである。まず、ＬｉＣｏＯ2と導電助剤の黒鉛粉末と
バインダを、重量比８５：１０：５の比率で秤量して、
ＮＭＰを添加して湿式混合する。これを集電体であるア
ルミニウム箔の両面に塗布し、１２０℃で３０分乾燥後
プレスして作製した。上記負極１と正極２を２００℃で
４時間真空乾燥し、ドライ雰囲気の中で正極２、ポリプ
ロピレン製の微孔性フィルムからなるセパレータ３、負
極１、セパレータ３の順に重ね捲回し、これをケース４
に収納して、正極２は蓋を兼ねた正極端子５に、負極１
はケース４にそれぞれ超音波溶接により接続した。上記
の構成において、電解液を以下の実施例１〜４のように
調製し、これらをセパレータ３に３ml含浸させ公称容量
４００ｍAhの電池を作製した。
【０００８】実施例１ 炭酸エチレンと炭酸ジメチルと炭酸ジエチルからなる混
合溶媒（体積比５：２：３）に電解質としてＬｉＰＦ6
を１Ｍ溶解し、これに対してノニオン系界面活性剤であ
るポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類とし
てポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを体積
比で５．０％添加した。
合溶媒（体積比５：２：３）に電解質としてＬｉＰＦ6
を１Ｍ溶解し、これに対してノニオン系界面活性剤であ
るポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類とし
てポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを体積
比で５．０％添加した。
【０００９】実施例２ 同じく、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル
類としてポリオキシエチレンソルビタントリオレエート
を体積比で７．０％添加し、ほかは実施例１同様に電解
液を調製した。
類としてポリオキシエチレンソルビタントリオレエート
を体積比で７．０％添加し、ほかは実施例１同様に電解
液を調製した。
【００１０】実施例３ ノニオン系界面活性剤であるポリオキシエチレンアルキ
ルエーテル類としてポリオキシエチレンラウリルエーテ
ルを体積比で８．０％添加し、ほかは実施例１と同様に
電解液を調製した。
ルエーテル類としてポリオキシエチレンラウリルエーテ
ルを体積比で８．０％添加し、ほかは実施例１と同様に
電解液を調製した。
【００１１】実施例４ ノニオン系界面活性剤であるグリセリン脂肪酸エステル
類としてグリセロールモノオレエートを体積比で６．０
％添加し、ほかは実施例１と同様に電解液を調製した。
類としてグリセロールモノオレエートを体積比で６．０
％添加し、ほかは実施例１と同様に電解液を調製した。
【００１２】上記実施例の各電池と、電解液にノニオン
系界面活性剤が含まれない以外は上記実施例の電池と同
様に作製した電池（従来例）を、４．１５Ｖの定電圧
（制限電流１００mA）で５時間充電した後、１Ａの電流
で終止電圧３Ｖまで高率放電をしたときの高率放電特性
を図２に示す。尚、電極の空隙率は、いずれも６０％と
した。また、４．１５Ｖの定電圧（制限電流１００mA）
で５時間充電した後、１００mAの電流で終止電圧３Ｖま
で放電をしたときの電極の空隙率と放電容量の関係を図
３に示す。尚、電極の空隙率は、正負両極共にプレス時
の力により調節した。図２から、実施例の各電池は、高
率放電特性において従来例より高い放電容量が得られて
いことが判る。また、図３から、実施例の各電池は、電
極の空隙率が４０％以下になっても、従来例のような電
池容量の急激な低下は起こらないことが判る。前記両特
性は、ノニオン系界面活性剤として、ポリオキシエチレ
ンソルビタン脂肪酸エステル類を用いたときに特に顕著
であり、しかも、電極の空隙率の高低にかかわらず高容
量を維持することができる。ポリオキシエチレンソルビ
タン脂肪酸エステル類の中でもポリオキシエチレンソル
ビタントリオレエートを用いたときの効果は一層顕著で
ある。
系界面活性剤が含まれない以外は上記実施例の電池と同
様に作製した電池（従来例）を、４．１５Ｖの定電圧
（制限電流１００mA）で５時間充電した後、１Ａの電流
で終止電圧３Ｖまで高率放電をしたときの高率放電特性
を図２に示す。尚、電極の空隙率は、いずれも６０％と
した。また、４．１５Ｖの定電圧（制限電流１００mA）
で５時間充電した後、１００mAの電流で終止電圧３Ｖま
で放電をしたときの電極の空隙率と放電容量の関係を図
３に示す。尚、電極の空隙率は、正負両極共にプレス時
の力により調節した。図２から、実施例の各電池は、高
率放電特性において従来例より高い放電容量が得られて
いことが判る。また、図３から、実施例の各電池は、電
極の空隙率が４０％以下になっても、従来例のような電
池容量の急激な低下は起こらないことが判る。前記両特
性は、ノニオン系界面活性剤として、ポリオキシエチレ
ンソルビタン脂肪酸エステル類を用いたときに特に顕著
であり、しかも、電極の空隙率の高低にかかわらず高容
量を維持することができる。ポリオキシエチレンソルビ
タン脂肪酸エステル類の中でもポリオキシエチレンソル
ビタントリオレエートを用いたときの効果は一層顕著で
ある。
【００１３】電解液の溶媒が上記実施例のほかに、炭酸
プロピレン、γ−ブチロラクトン等を用いた混合溶媒で
ある場合や、電解質が上記実施例のほかに、ＬｉＣｌＯ
4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳＯ3ＣＦ3等のリチウム塩である場
合にも、上記と同様な結果が得られた。また、ノニオン
系界面活性剤が上記実施例のほかに、ポリオキシエチレ
ンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン誘導
体類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレ
ンソルビトール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン
脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン
類及びアルキルアルカノールアミド類の場合にも従来例
より良好な結果が得られた。
プロピレン、γ−ブチロラクトン等を用いた混合溶媒で
ある場合や、電解質が上記実施例のほかに、ＬｉＣｌＯ
4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳＯ3ＣＦ3等のリチウム塩である場
合にも、上記と同様な結果が得られた。また、ノニオン
系界面活性剤が上記実施例のほかに、ポリオキシエチレ
ンアルキルアリルエーテル類、ポリオキシエチレン誘導
体類、ソルビタン脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレ
ンソルビトール脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレン
脂肪酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン
類及びアルキルアルカノールアミド類の場合にも従来例
より良好な結果が得られた。
【００１４】
【発明の効果】上述したように、本発明にかかる非水電
解液電池は、電解液にノニオン系界面活性剤を添加した
ことを特徴とし、電解液に対する電極の濡れ性が向上す
るため、本来なら電解液が浸透できない電極の小さな隙
間にも電解液が浸透する。この結果、高率放電において
は活物質の利用率が高くなる。また、正極および負極の
空隙率が４０％以下であっても、活物質の利用率の低下
を防いで高容量を維持することができる。ノニオン性界
面活性剤がポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステ
ル類であるときは、高率放電放電特性と高容量を確保す
る効果が一層顕著になり、しかも、電極の空隙率の高低
にかかわらず高容量を維持することができる。
解液電池は、電解液にノニオン系界面活性剤を添加した
ことを特徴とし、電解液に対する電極の濡れ性が向上す
るため、本来なら電解液が浸透できない電極の小さな隙
間にも電解液が浸透する。この結果、高率放電において
は活物質の利用率が高くなる。また、正極および負極の
空隙率が４０％以下であっても、活物質の利用率の低下
を防いで高容量を維持することができる。ノニオン性界
面活性剤がポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステ
ル類であるときは、高率放電放電特性と高容量を確保す
る効果が一層顕著になり、しかも、電極の空隙率の高低
にかかわらず高容量を維持することができる。
【図１】本発明に係る実施例の非水電解液電池の構成を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】本発明に係る実施例と従来例の非水電解液電池
において、電極の空隙率を６０％にしたときの高率放電
特性図である。
において、電極の空隙率を６０％にしたときの高率放電
特性図である。
【図３】本発明に係る実施例と従来例の非水電解液電池
の電極の空隙率と電池の容量の関係を示した曲線図であ
る。
の電極の空隙率と電池の容量の関係を示した曲線図であ
る。
１は負極 ２は正極 ３はセパレータ ４はケース ５は正極端子
Claims (4)
- 【請求項１】Ｌｉ含有金属酸化物からなる正極と、炭素
材からなる負極と、有機溶媒にリチウム塩を溶解した電
解液により構成される非水電解液電池において、 電解液にノニオン系界面活性剤を含有することを特徴と
する非水電解液電池。 - 【請求項２】正極と負極の空隙率が４０％以下であるこ
とを特徴とする請求項１記載の非水電解液電池。 - 【請求項３】ノニオン系界面活性剤がポリオキシエチレ
ンソルビタン脂肪酸エステル類であることを特徴とする
請求項１ないし２のいずれかに記載の非水電解液電池。 - 【請求項４】ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エス
テル類がポリオキシエチレンソルビタントリオレエート
であることを特徴とする請求項３記載の非水電解液電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6299896A JPH08162155A (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 非水電解液電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6299896A JPH08162155A (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 非水電解液電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08162155A true JPH08162155A (ja) | 1996-06-21 |
Family
ID=17878248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6299896A Pending JPH08162155A (ja) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | 非水電解液電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08162155A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002164086A (ja) * | 2000-11-28 | 2002-06-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水系二次電池の製造法 |
| JP2006114280A (ja) * | 2004-10-13 | 2006-04-27 | Sharp Corp | リチウム二次電池 |
| JP2007250424A (ja) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Gs Yuasa Corporation:Kk | 非水電解質二次電池 |
| JP2010123580A (ja) * | 2010-02-03 | 2010-06-03 | Sharp Corp | リチウム二次電池 |
| JP2011040318A (ja) * | 2009-08-17 | 2011-02-24 | Hitachi Vehicle Energy Ltd | リチウム二次電池 |
| JP2011108388A (ja) * | 2009-11-13 | 2011-06-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | リチウム空気電池 |
| JP2015201309A (ja) * | 2014-04-07 | 2015-11-12 | 旭化成株式会社 | 非水蓄電デバイス用電解液及びリチウムイオン二次電池 |
| CN120015935A (zh) * | 2025-02-18 | 2025-05-16 | 华中科技大学 | 一种适用于碱金属离子电池的宽温域电解液及应用 |
-
1994
- 1994-12-02 JP JP6299896A patent/JPH08162155A/ja active Pending
Cited By (8)
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| JP2002164086A (ja) * | 2000-11-28 | 2002-06-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非水系二次電池の製造法 |
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