JPH0864240A - 非水電解液電池 - Google Patents

非水電解液電池

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JPH0864240A
JPH0864240A JP6225926A JP22592694A JPH0864240A JP H0864240 A JPH0864240 A JP H0864240A JP 6225926 A JP6225926 A JP 6225926A JP 22592694 A JP22592694 A JP 22592694A JP H0864240 A JPH0864240 A JP H0864240A
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aqueous electrolyte
negative electrode
solvent
carbonate
electrolyte battery
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JP6225926A
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Yoshihiro Shoji
良浩 小路
Mayumi Uehara
真弓 上原
Koji Nishio
晃治 西尾
Toshihiko Saito
俊彦 斎藤
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】正極と、リチウムを活物質とする負極と、溶媒
及び溶質からなる非水電解液と、セパレータとを備えた
非水電解液電池において、前記溶媒として、環状炭酸エ
ステル5〜50体積%と、鎖状炭酸エステル5〜50体
積%と、エーテル40〜80体積%とからなる混合溶媒
が使用されている。 【効果】非水電解液の溶媒が特定の組成の混合溶媒であ
るので、負極の表面に被膜が形成されにくく、負極の表
面と非水電解液との界面の抵抗が小さい。このため、本
発明電池は、低温でも大電流を取り出すことが可能であ
り、低温での放電容量が大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウムを活物質とす
る負極を備えた非水電解液電池に係わり、詳しくは、低
温での放電特性を向上させることを目的とした、非水電
解液の改良に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
リチウムを活物質とする負極を備えた非水電解液電池の
非水電解液としては、例えばプロピレンカーボネート、
γ−ブチロラクトン、スルホラン等の比較的沸点の高い
溶媒(高沸点溶媒)と、1,2−ジメトキシエタン、テ
トラヒドロフラン等の比較的沸点の低い溶媒(低沸点溶
媒)との混合溶媒に、LiPF6、LiClO4 等の溶
質を溶かしたものが使用されている。
【0003】しかしながら、これらの従来の非水電解液
は負極と反応して負極の表面に被膜を形成し易いため
に、負極と非水電解液との界面の抵抗が大きい。このた
め、低温では大電流を取り出しにくく、低温での放電容
量が小さいという問題があった。
【0004】そこで、この問題を解決するべく鋭意研究
した結果、本発明者らは、非水電解液の溶媒として特定
の組成の混合溶媒を使用すると、非水電解液と負極との
反応が抑制されることを見出した。
【0005】本発明は、かかる知見に基づきなされたも
のであり、リチウムを活物質とする負極と反応しにくい
組成の混合溶媒を非水電解液の溶媒として使用すること
により、低温での放電容量の大きい非水電解液電池を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る非水電解液電池(以下、「本発明電池」
と称する。)は、正極と、リチウムを活物質とする負極
と、溶媒及び溶質からなる非水電解液と、セパレータと
を備えた非水電解液電池において、前記溶媒が、環状炭
酸エステル5〜50体積%と、鎖状炭酸エステル5〜5
0体積%と、エーテル40〜80体積%とからなる混合
溶媒であることを特徴とする。
【0007】上記環状炭酸エステルとしては、エチレン
カーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(P
C)、ブチレンカーボネート(BC)が例示される。こ
れらの環状炭酸エステルは、一種単独を使用してもよ
く、必要に応じて2種以上を併用してもよい。
【0008】上記鎖状炭酸エステルとしては、ジエチル
カーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DM
C)、エチルメチルカーボネート(EMC)が例示され
る。これらの鎖状炭酸エステルも、一種単独を使用して
もよく、必要に応じて2種以上を併用してもよい。
【0009】上記エーテルとしては、1,2−ジメトキ
シエタン(DME)、1,2−ジエトキシエタン(DE
E)、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテト
ラヒドロフラン(2Me−THF)、1,3−ジオキソ
ラン(DOXL)が例示される。
【0010】上記非水電解液の溶質としては、トリフル
オロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3 SO3 )、
ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6 )、テトラ
フルオロホウ酸リチウム(LiBF4 )、過塩素酸リチ
ウム(LiClO4 )、トリフルオロメタンスルホンイ
ミドリチウム(LiN(CF3 SO2 2 )が例示され
る。低温での放電特性に優れた非水電解液電池を得る上
で、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムが特に好ま
しい。
【0011】本発明におけるリチウムを活物質とする負
極としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが
可能な物質又は金属リチウムを電極材料とするものが例
示される。リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可
能な物質としては、Li−Al合金、Li−Sn合金、
Li−Pb合金等のリチウム合金;Fe2 3 、Nb2
3 、WO3 等の金属酸化物;黒鉛、コークス等の炭素
材料が例示される。
【0012】本発明は、負極と非水電解液との界面の抵
抗を減少させるべく、リチウムを活物質とする負極と反
応しにくい組成の非水電解液を使用した点に最大の特徴
を有する。それゆえ、負極の電極材料及び非水電解液以
外の電池を構成する他の部材については特に制限されな
い。
【0013】例えば、本発明における正極材料として
は、非水電解液電池用として従来公知の種々の物質を使
用することができる。正極材料の具体例としては、二酸
化マンガン;リチウム含有マンガン酸化物;リチウム含
有ニッケル酸化物;リチウム含有コバルト酸化物;マン
ガン、ニッケル及びコバルトの2種以上を含有するリチ
ウム含有金属複合酸化物が挙げられる。
【0014】
【作用】非水電解液の溶媒として、負極と反応しにくい
特定の組成の混合溶媒が使用されているので、負極表面
に被膜(反応生成物)が形成されにくい。このため、負
極の表面と非水電解液との界面の抵抗が小さく、低温に
おいても大電流を取り出すことが可能になる。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
【0016】〔正極の作製〕正極活物質としての二酸化
マンガン(MnO2 )と、導電剤としての炭素粉末と、
結着剤としてのフッ素樹脂とを、重量比率80:10:
10で混合して正極合剤を得た。この正極合剤を正極集
電体に貼りつけた後、加圧成形して、円板状の正極を作
製した。正極集電体として、ステンレス鋼板(SUS3
04)を使用した。
【0017】〔負極の作製〕リチウム圧延板を所定寸法
に打ち抜いて円板状のリチウム金属板からなる負極を作
製した。負極集電体として、ステンレス鋼板(SUS3
04)を使用した。
【0018】〔電解液の調製〕表1に示す混合溶媒に、
表1に示す種々の溶質を1モル/リットルの割合で溶か
して、22種の非水電解液を調製した。本発明電池の混
合溶媒の環状炭酸エステル:鎖状炭酸エステル:エーテ
ルの混合比率は、全て体積比で1:1:3とした。ま
た、比較電池の混合溶媒の比率は、全て体積比で1:
1:3(DMEの体積比)とした。
【0019】〔電池の作製〕以上の正負両極及び電解液
を用いて、非水電解液のみが異なる扁平型の非水電解液
電池A1〜A18(本発明電池)及びB1〜B4(比較
電池)を作製した(電池寸法:直径:20mm;厚さ:
2.5mm)。セパレータとして、イオン透過性を有す
るポリプロピレン製の微孔性薄膜を用い、これに先に述
べた非水電解液を含浸させた。
【0020】図1は作製した非水電解液電池を模式的に
示す断面図であり、図示の非水電解液電池Aは、正極
1、負極2、これら両電極を離間するセパレータ3、正
極缶4、負極缶5、正極集電体6、負極集電体7及びポ
リプロピレン製の絶縁パッキング8などからなる。正極
1及び負極2は、非水電解液を含浸したセパレータ3を
介して対向して正負両極缶4、5が形成する電池ケース
内に収容されており、正極1は正極集電体6を介して正
極缶4に、また負極2は負極集電体7を介して負極缶5
に接続され、電池内部で生じた化学エネルギーを正極缶
4及び負極缶5の両端子から電気エネルギーとして外部
へ取り出し得るようになっている。
【0021】〔各電池の低温放電特性〕各電池につい
て、−20°Cで1kΩの定抵抗放電を行い、放電終止
電圧2.0Vまで放電したときの放電容量を求めた。結
果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】表1に示すように、本発明電池A1〜A1
8は低温での放電容量が100mAh以上と大きいのに
対して、比較電池B1〜B4は同放電容量が60mAh
未満と極めて小さい。このことから、溶媒として、本発
明で規定する特定の組成の混合溶媒を使用することによ
り、低温での放電容量が大幅に増大することが分かる。
【0024】また、本発明電池A1と本発明電池A6〜
A9、或いは本発明電池A10と本発明電池A11〜A
14との比較から、低温での放電特性に優れた電池を得
るためには、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムを
非水電解液の溶質として使用することが、特に好ましい
ことが分かる。
【0025】〔混合溶媒中の各溶媒の比率と低温放電特
性の関係〕エチレンカーボネート(EC)、ジエチルカ
ーボネート(DEC)、1,2−ジメトキシエタン(D
ME)又は、これらを種々の比率で混合して得た混合溶
媒に、LiCF3 SO3 を1モル/リットルの割合で溶
かして非水電解液を調製した。次いで、これらの各非水
電解液を使用したこと以外は先の製造例と同様にして、
22種の非水電解液電池を組み立てた。
【0026】各電池について、−20°Cで1kΩの定
抵抗放電を行い、放電終止電圧2.0Vまで放電したと
きの放電容量を求めた。結果を図2に示す。
【0027】図2は、エチレンカーボネートとジエチル
カーボネートと1,2−ジメトキエタンとの混合溶媒の
組成を三角図にプロットし、その比率を括弧内に示した
ものである(EC:DEC:DME)。図2において各
混合溶媒の組成は、プロットした各点から線分AB、B
C及びCAに平行線を引いたときの、線分AB、BC及
びCAとの交点で表される。各電池の低温での放電容量
(mAh)を図2中に示す。
【0028】図2より、エチレンカーボネート5〜50
体積%と、ジエチルカーボネート5〜50体積%と、
1,2−ジメトキエタン40〜80体積%とからなる混
合溶媒(図2中、斜線を施した部分)を用いると、低温
での放電容量が極めて大きい非水電解液電池が得られる
ことが分かる。なお、他の環状炭酸エステル、鎖状炭酸
エステル及びエーテルを使用した混合溶媒についても、
上記と同じ溶媒比率とした場合に、低温での放電容量の
大きい非水電解液電池が得られることを、確認した。
【0029】叙上の実施例では本発明を扁平型の非水電
解液電池に適用する場合を例に挙げて説明したが、電池
の形状に特に制限はなく、本発明は円筒型、角型等、種
々の形状の非水電解液電池に適用し得るものである。
【0030】
【発明の効果】非水電解液の溶媒が特定の組成の混合溶
媒であるので、負極の表面に被膜が形成されにくく、負
極の表面と非水電解液との界面の抵抗が小さい。このた
め、本発明電池は、低温でも大電流を取り出すことが可
能であり、低温での放電容量が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で作製した扁平型の非水電解液電池の断
面図である。
【図2】混合溶媒中の各溶媒の比率と低温での放電容量
の関係を示した三角図である。
【符号の説明】
A 非水電解液電池 1 正極 2 負極 3 セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正極と、リチウムを活物質とする負極と、
    溶媒及び溶質からなる非水電解液と、セパレータとを備
    えた非水電解液電池において、前記溶媒が、環状炭酸エ
    ステル5〜50体積%と、鎖状炭酸エステル5〜50体
    積%と、エーテル40〜80体積%とからなる混合溶媒
    であることを特徴とする非水電解液電池。
  2. 【請求項2】前記環状炭酸エステルが、エチレンカーボ
    ネート、プロピレンカーボネート及びブチレンカーボネ
    ートよりなる群から選ばれた少なくとも1種の環状炭酸
    エステルである請求項1記載の非水電解液電池。
  3. 【請求項3】前記鎖状炭酸エステルが、ジエチルカーボ
    ネート、ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボ
    ネートよりなる群から選ばれた少なくとも1種の鎖状炭
    酸エステルである請求項1又は2記載の非水電解液電
    池。
  4. 【請求項4】前記溶質が、トリフルオロメタンスルホン
    酸リチウムである請求項1〜3のいずれかに記載の非水
    電解液電池。
JP6225926A 1994-08-25 1994-08-25 非水電解液電池 Pending JPH0864240A (ja)

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