JPH09320633A - 非水二次電池 - Google Patents
非水二次電池Info
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- JPH09320633A JPH09320633A JP8133136A JP13313696A JPH09320633A JP H09320633 A JPH09320633 A JP H09320633A JP 8133136 A JP8133136 A JP 8133136A JP 13313696 A JP13313696 A JP 13313696A JP H09320633 A JPH09320633 A JP H09320633A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- negative electrode
- phosphorus
- ratio
- organic solvent
- secondary battery
- 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.)
- Withdrawn
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 リテンシヨンが小さい、つまり充電容量と放
電容量との差が小さい非水二次電池を提供する。 【解決手段】 含リン系有機溶媒を含む電解液4を用い
る非水二次電池において、炭素材料を負極2とし、この
負極表面のXPS分析のリンの135eV付近のピ―ク
強度(I135 )と炭素の284eVから289eV付近
のピ―ク強度の合計(Ic)の比(I135 /Ic)を
0.05以上に設定するとともに、この比を負極内部の
上記同様の比より大きく設定し、さらに含リン系有機溶
媒として部分的にハロゲン化されているか枝分かれ構造
を有するものを使用する。
電容量との差が小さい非水二次電池を提供する。 【解決手段】 含リン系有機溶媒を含む電解液4を用い
る非水二次電池において、炭素材料を負極2とし、この
負極表面のXPS分析のリンの135eV付近のピ―ク
強度(I135 )と炭素の284eVから289eV付近
のピ―ク強度の合計(Ic)の比(I135 /Ic)を
0.05以上に設定するとともに、この比を負極内部の
上記同様の比より大きく設定し、さらに含リン系有機溶
媒として部分的にハロゲン化されているか枝分かれ構造
を有するものを使用する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、有機溶媒系の電解
液を用いる非水二次電池に関するものであり、さらに詳
しくは、リテンシヨン(充電容量と放電容量との差)が
小さい非水二次電池に関するものである。
液を用いる非水二次電池に関するものであり、さらに詳
しくは、リテンシヨン(充電容量と放電容量との差)が
小さい非水二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】リチウム二次電池に代表される非水二次
電池は、放電容量が大きく、高電圧、高エネルギ―密度
であることから、その発展に対して大きな期待が寄せら
れている。この非水二次電池では、有機溶媒にリチウム
塩を溶解させた有機溶媒系の電解液を用い、負極活物質
としてリチウムまたはリチウム合金を用いているが、そ
れらの負極活物質による場合、内部短絡を起こしやす
く、電池特性の低下を引き起こしたり、安全性に問題が
あつた。
電池は、放電容量が大きく、高電圧、高エネルギ―密度
であることから、その発展に対して大きな期待が寄せら
れている。この非水二次電池では、有機溶媒にリチウム
塩を溶解させた有機溶媒系の電解液を用い、負極活物質
としてリチウムまたはリチウム合金を用いているが、そ
れらの負極活物質による場合、内部短絡を起こしやす
く、電池特性の低下を引き起こしたり、安全性に問題が
あつた。
【0003】そこで、リチウムまたはリチウム合金に代
えて、活性炭や黒鉛などの炭素材料を負極活物質として
用いることが、特公平4−24831号公報、特公平5
−17669号公報などにおいて、検討されている。ま
た、リンを含む炭素材料を負極に用いることも、「19
91年電気化学秋季大会」小丸他、第132頁(199
1年)において、検討されている。
えて、活性炭や黒鉛などの炭素材料を負極活物質として
用いることが、特公平4−24831号公報、特公平5
−17669号公報などにおいて、検討されている。ま
た、リンを含む炭素材料を負極に用いることも、「19
91年電気化学秋季大会」小丸他、第132頁(199
1年)において、検討されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、電解液の有機
溶媒として、不燃性や難燃性である含リン系有機溶媒を
使用する場合、上記公知の炭素材料は、いずれも、リテ
ンシヨンが大きいという問題があり、充分に満足できる
ものとはいえなかつた。
溶媒として、不燃性や難燃性である含リン系有機溶媒を
使用する場合、上記公知の炭素材料は、いずれも、リテ
ンシヨンが大きいという問題があり、充分に満足できる
ものとはいえなかつた。
【0005】したがつて、本発明は、上記従来の問題点
を克服し、リテンシヨンが小さい非水二次電池を提供す
ることを目的とする。
を克服し、リテンシヨンが小さい非水二次電池を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、負極として
特定構成の炭素材料を用いるとともに、電解液の有機溶
媒として特定の含リン系有機溶媒を用いたときに、リテ
ンシヨンが小さい非水二次電池が得られることを見い出
し、本発明を完成するに至つた。
的を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、負極として
特定構成の炭素材料を用いるとともに、電解液の有機溶
媒として特定の含リン系有機溶媒を用いたときに、リテ
ンシヨンが小さい非水二次電池が得られることを見い出
し、本発明を完成するに至つた。
【0007】すなわち、本発明は、含リン系有機溶媒を
含む電解液を用いる非水二次電池において、炭素材料を
負極とし、この負極表面のXPS分析のリンの135e
V付近のピ―ク強度(I135 )と炭素の284eVから
289eV付近のピ―ク強度の合計(Ic)の比(I
135 /Ic)が0.05以上であり、かつこの比が負極
内部の上記同様の比より大きいとともに、含リン系有機
溶媒が部分的にハロゲン化されているかあるいは枝分か
れ構造を有することを特徴とする非水二次電池に係るも
のである。
含む電解液を用いる非水二次電池において、炭素材料を
負極とし、この負極表面のXPS分析のリンの135e
V付近のピ―ク強度(I135 )と炭素の284eVから
289eV付近のピ―ク強度の合計(Ic)の比(I
135 /Ic)が0.05以上であり、かつこの比が負極
内部の上記同様の比より大きいとともに、含リン系有機
溶媒が部分的にハロゲン化されているかあるいは枝分か
れ構造を有することを特徴とする非水二次電池に係るも
のである。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において、負極に用いる炭
素材料は、重質油、コ―ルタ―ル、ピツチ系繊維などを
加熱処理して炭化し、微粉砕することによつて得られ
る。上記の原料を加熱すると、温度の上昇とともに芳香
環が形成されて縮合多環芳香環構造となるが、これをさ
らに500℃以上に加熱して炭素構造となるまで処理し
たのち、粉砕し乾燥して、負極活物質前駆体として用い
る。
素材料は、重質油、コ―ルタ―ル、ピツチ系繊維などを
加熱処理して炭化し、微粉砕することによつて得られ
る。上記の原料を加熱すると、温度の上昇とともに芳香
環が形成されて縮合多環芳香環構造となるが、これをさ
らに500℃以上に加熱して炭素構造となるまで処理し
たのち、粉砕し乾燥して、負極活物質前駆体として用い
る。
【0009】この負極活物質前駆体は、(002)面の
面間距離d002 が3.4Å以上、好ましくは3.5Å以
上、より好ましくは3.6Å以上で、上限が4.5Å以
下、好ましくは4Å以下、より好ましくは3.8Å以下
であるのがよい。C軸方向の結晶子の大きさLcは、1
0Å以上、好ましくは15Å以上で、上限が2,000
Å以下、好ましくは100Å以下、より好ましくは20
Å以下であるのがよい。d002 が大きすぎたり、Lcが
小さいと、負極容量が小さくなる傾向があり、逆の場合
は、充放電時の溶媒と負極の副反応が多くなる傾向があ
る。純度は、とくにサイクル特性の向上のため、Siの
含有率が200ppm以下、好ましくは100ppm以
下であるのがよい。
面間距離d002 が3.4Å以上、好ましくは3.5Å以
上、より好ましくは3.6Å以上で、上限が4.5Å以
下、好ましくは4Å以下、より好ましくは3.8Å以下
であるのがよい。C軸方向の結晶子の大きさLcは、1
0Å以上、好ましくは15Å以上で、上限が2,000
Å以下、好ましくは100Å以下、より好ましくは20
Å以下であるのがよい。d002 が大きすぎたり、Lcが
小さいと、負極容量が小さくなる傾向があり、逆の場合
は、充放電時の溶媒と負極の副反応が多くなる傾向があ
る。純度は、とくにサイクル特性の向上のため、Siの
含有率が200ppm以下、好ましくは100ppm以
下であるのがよい。
【0010】このような物性を示す負極活物質前駆体
を、そのまま、あるいは所望の負極形態として、フツ素
化合物を含む液を表面にコ―テイングしたり、適宜の表
面処理を施すことにより、負極表面でのXPS分析にお
いて光電子スペクトルのりんの135eV付近のピ―ク
強度(I135 )と炭素の284eVから289eV付近
のピ―ク強度の合計(Ic)の比(I135 /Ic)が
0.05以上となり、かつこの比が負極内部の上記同様
の比より大きい負極が得られる。
を、そのまま、あるいは所望の負極形態として、フツ素
化合物を含む液を表面にコ―テイングしたり、適宜の表
面処理を施すことにより、負極表面でのXPS分析にお
いて光電子スペクトルのりんの135eV付近のピ―ク
強度(I135 )と炭素の284eVから289eV付近
のピ―ク強度の合計(Ic)の比(I135 /Ic)が
0.05以上となり、かつこの比が負極内部の上記同様
の比より大きい負極が得られる。
【0011】リンの135eV付近のピ―クはリンの5
価の高価数化合物によるピ―ク、炭素の284eVから
289eV付近のピ―クは、C−H(285eV)、C
−O(286〜7eV)、C=O(288eV)、C
(=O)−O(289eV)などの置換基に基づくピ―
クである。両ピ―クの比(I135 /Ic)が負極表面で
大きくなると、負極表面において上記リン化合物が上記
置換基を持つた負極表面と含リン系有機溶媒を含む電解
液との反応性を低下させるように作用し、これが二次電
池のリテンシヨンの低減に寄与するものである。
価の高価数化合物によるピ―ク、炭素の284eVから
289eV付近のピ―クは、C−H(285eV)、C
−O(286〜7eV)、C=O(288eV)、C
(=O)−O(289eV)などの置換基に基づくピ―
クである。両ピ―クの比(I135 /Ic)が負極表面で
大きくなると、負極表面において上記リン化合物が上記
置換基を持つた負極表面と含リン系有機溶媒を含む電解
液との反応性を低下させるように作用し、これが二次電
池のリテンシヨンの低減に寄与するものである。
【0012】このような効果が奏される負極表面の上記
比(I135 /Ic)は、0.05以上、好ましくは0.
1以上、より好ましくは0.2以上であるのがよい。ま
た、負極表面の上記比(I135 /Ic)が負極内部の上
記同様の比(I135 /Ic)より大きくなる度合いは、
負極表面の比(I135 /Ic)を1としたとき、負極内
部の比(I135 /Ic)が通常0.95以下、好ましく
は0.9以下、より好ましくは0.7以下となる程度で
あるのがよい。なお、ここでいう負極内部の上記比と
は、2KeV,7〜8μAのアルゴンスパツタで5分間
エツチングしたのちに測定される値をさす。とくに望ま
しくは、エツチング2分間で上記比を満足するのがよ
い。
比(I135 /Ic)は、0.05以上、好ましくは0.
1以上、より好ましくは0.2以上であるのがよい。ま
た、負極表面の上記比(I135 /Ic)が負極内部の上
記同様の比(I135 /Ic)より大きくなる度合いは、
負極表面の比(I135 /Ic)を1としたとき、負極内
部の比(I135 /Ic)が通常0.95以下、好ましく
は0.9以下、より好ましくは0.7以下となる程度で
あるのがよい。なお、ここでいう負極内部の上記比と
は、2KeV,7〜8μAのアルゴンスパツタで5分間
エツチングしたのちに測定される値をさす。とくに望ま
しくは、エツチング2分間で上記比を満足するのがよ
い。
【0013】また、炭素の284eVから289eV付
近のピ―クの中でも、とくに285eV付近のC−H結
合に基づくピ―クが、含リン系有機溶媒を含む電解液と
の反応性の最も高い成分である。このため、炭素の28
5eV付近のC−H結合に基づくピ―クの強度(I
285 )と炭素の284eVから289eV付近のピ―ク
強度の合計(Ic)との比(I285 /Ic)が、通常
0.5以下、好ましくは0.2以下、より好ましくは
0.1以下であるのがよい。
近のピ―クの中でも、とくに285eV付近のC−H結
合に基づくピ―クが、含リン系有機溶媒を含む電解液と
の反応性の最も高い成分である。このため、炭素の28
5eV付近のC−H結合に基づくピ―クの強度(I
285 )と炭素の284eVから289eV付近のピ―ク
強度の合計(Ic)との比(I285 /Ic)が、通常
0.5以下、好ましくは0.2以下、より好ましくは
0.1以下であるのがよい。
【0014】表面処理の方法としては、たとえば、負極
活物質前駆体を、そのままあるいは負極形態として、含
リン系有機溶媒を含むカ―ボン処理液中に浸漬し、その
中でアルカリ金属イオンをド―プしたり、少量のLiと
リン元素の含まれる雰囲気下で熱処理する方法などが挙
げられる。
活物質前駆体を、そのままあるいは負極形態として、含
リン系有機溶媒を含むカ―ボン処理液中に浸漬し、その
中でアルカリ金属イオンをド―プしたり、少量のLiと
リン元素の含まれる雰囲気下で熱処理する方法などが挙
げられる。
【0015】表面処理の条件を、負極活物質前駆体を負
極の形態としてカ―ボン処理液中で処理する場合につい
て、以下に説明する。カ―ボン処理液は、有機溶媒に電
解質を溶解させることにより調製される。有機溶媒とし
ては、誘電率の高いエステルやCO2 を添加したものが
好ましい。高誘電率のエステルやCO2 を添加すると、
これが電極表面に作用し、電解液との反応性の低い、よ
り良好なカ―ボン表面が形成される傾向にあり、電池の
リテンシヨンの減少効果が大きい。誘電率の高いエステ
ルとしては、プロピレンカ―ボネ―ト、エチレンカ―ボ
ネ―ト、ブチレンカ―ボネ―ト、γ―ブチロラクトン、
ジメチルカ―ボネ―ト、ジエチルカ―ボネ―トなどが挙
げられる。
極の形態としてカ―ボン処理液中で処理する場合につい
て、以下に説明する。カ―ボン処理液は、有機溶媒に電
解質を溶解させることにより調製される。有機溶媒とし
ては、誘電率の高いエステルやCO2 を添加したものが
好ましい。高誘電率のエステルやCO2 を添加すると、
これが電極表面に作用し、電解液との反応性の低い、よ
り良好なカ―ボン表面が形成される傾向にあり、電池の
リテンシヨンの減少効果が大きい。誘電率の高いエステ
ルとしては、プロピレンカ―ボネ―ト、エチレンカ―ボ
ネ―ト、ブチレンカ―ボネ―ト、γ―ブチロラクトン、
ジメチルカ―ボネ―ト、ジエチルカ―ボネ―トなどが挙
げられる。
【0016】電解質としては、LiPF6 、LiBF
4 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiCF3 SO3 、
LiCF3 CO2 、Li2 C2 F4 (SO3 )2 、Li
N(CF3 SO2 )2 、LiC(CF3 SO2 )3 、L
iCn F2n+1SO3 (n≧2)などのフツ素を含む塩を
単独でまたは2種以上混合して用いるとよい。中でも、
有機含フツ素リチウム塩、とくにLiC4 F9 SO3 が
望ましい。電解質のカ―ボン処理液中の濃度は、とくに
限定されないが、通常0.01〜4モル/リツトル、好
ましくは0.5〜1.5モル/リツトルであるのがよ
い。
4 、LiAsF6 、LiSbF6 、LiCF3 SO3 、
LiCF3 CO2 、Li2 C2 F4 (SO3 )2 、Li
N(CF3 SO2 )2 、LiC(CF3 SO2 )3 、L
iCn F2n+1SO3 (n≧2)などのフツ素を含む塩を
単独でまたは2種以上混合して用いるとよい。中でも、
有機含フツ素リチウム塩、とくにLiC4 F9 SO3 が
望ましい。電解質のカ―ボン処理液中の濃度は、とくに
限定されないが、通常0.01〜4モル/リツトル、好
ましくは0.5〜1.5モル/リツトルであるのがよ
い。
【0017】このようなカ―ボン処理液中に、負極活物
質前駆体を負極の形態にしたものを浸漬し、リチウムま
たはリチウム化合物を対極として通電することにより、
負極活物質前駆体中にリチウムをド―プしたのち、さら
に脱ド―プし、室温または加温下で真空乾燥することに
より、本発明で用いる負極が得られる。
質前駆体を負極の形態にしたものを浸漬し、リチウムま
たはリチウム化合物を対極として通電することにより、
負極活物質前駆体中にリチウムをド―プしたのち、さら
に脱ド―プし、室温または加温下で真空乾燥することに
より、本発明で用いる負極が得られる。
【0018】本発明において、正極には、二酸化マンガ
ン、五酸化バナジウム、クロム酸化物、リチウムコバル
ト酸化物、リチウムニツケル酸化物などの金属酸化物、
または二硫化モリブデンなどの金属硫化物、あるいはこ
れらの正極活物質に導電助剤やポリテトラフルオロエチ
レンなどの結着剤などを適宜添加した合剤を、ステンレ
ス鋼製網などの集電材料を芯材として、成形体に仕上げ
たものが用いられる。これらの中でも、リチウムコバル
ト酸化物、リチウムニツケル酸化物、またはそれらに上
記の結着剤などを添加したものを用いると、電池容量を
向上させることができるので、とくに好ましい。
ン、五酸化バナジウム、クロム酸化物、リチウムコバル
ト酸化物、リチウムニツケル酸化物などの金属酸化物、
または二硫化モリブデンなどの金属硫化物、あるいはこ
れらの正極活物質に導電助剤やポリテトラフルオロエチ
レンなどの結着剤などを適宜添加した合剤を、ステンレ
ス鋼製網などの集電材料を芯材として、成形体に仕上げ
たものが用いられる。これらの中でも、リチウムコバル
ト酸化物、リチウムニツケル酸化物、またはそれらに上
記の結着剤などを添加したものを用いると、電池容量を
向上させることができるので、とくに好ましい。
【0019】本発明の非水二次電池において、電解液
は、有機溶媒に電解質を溶解させることによつて調製さ
れる。有機溶媒は、リン酸トリエステルからなる含リン
系有機溶媒として、アルキル基が部分的にハロゲン化さ
れているものが最も好ましく、また枝分かれ構造を有す
るものも好ましく用いられる。部分的にハロゲン化され
ている含リン系有機溶媒としては、(CF3 CH2 O)
3 P=O、(CH2 FCH2 O)3 P=O、(CH2 F
O)3 P=O、〔CH2 Cl(CH3 )CHO〕 3 P=
O、(CH2 ClO)3 P=Oなどがあり、これらの中
でも、フツ素化されたもの、とくに、1分子あたり3〜
6個のフツ素原子を有するものが望ましい。なお、アル
キル基の全部をハロゲン化すると、電池としての特性が
低下するため、好ましくない。枝分かれ構造を有する含
リン系有機溶媒としては、リン酸トリイソプロピル、リ
ン酸トリイソブチル、リン酸トリタ―シヤリ―ブチルな
どが用いられる。これらの含リン系有機溶媒は、リン酸
トリメチルなどに比べて、立体効果や皮膜形成により負
極表面との反応性が低く、これが電池のリテンシヨンの
低減に寄与するものである。
は、有機溶媒に電解質を溶解させることによつて調製さ
れる。有機溶媒は、リン酸トリエステルからなる含リン
系有機溶媒として、アルキル基が部分的にハロゲン化さ
れているものが最も好ましく、また枝分かれ構造を有す
るものも好ましく用いられる。部分的にハロゲン化され
ている含リン系有機溶媒としては、(CF3 CH2 O)
3 P=O、(CH2 FCH2 O)3 P=O、(CH2 F
O)3 P=O、〔CH2 Cl(CH3 )CHO〕 3 P=
O、(CH2 ClO)3 P=Oなどがあり、これらの中
でも、フツ素化されたもの、とくに、1分子あたり3〜
6個のフツ素原子を有するものが望ましい。なお、アル
キル基の全部をハロゲン化すると、電池としての特性が
低下するため、好ましくない。枝分かれ構造を有する含
リン系有機溶媒としては、リン酸トリイソプロピル、リ
ン酸トリイソブチル、リン酸トリタ―シヤリ―ブチルな
どが用いられる。これらの含リン系有機溶媒は、リン酸
トリメチルなどに比べて、立体効果や皮膜形成により負
極表面との反応性が低く、これが電池のリテンシヨンの
低減に寄与するものである。
【0020】有機溶媒としては、上記の部分的にフツ素
化されているか枝分かれ構造を有する含リン系有機溶媒
をこれ単独で用いるほか、誘電率の高いエステルを併用
したり、これら溶媒にCO2 を添加したものなどであつ
てもよい。誘電率の高いエステルとしては、エチレンカ
―ボネ―ト、プロピレンカ―ボネ―ト、ブチレンカ―ボ
ネ―ト、γ―ブチロラクトンなどが挙げられ、中でも、
エチレンカ―ボネ―トやプロピレンカ―ボネ―ト、とく
にエチレンカ―ボネ―トは、誘電率が高く、含リン系有
機溶媒と併用して、貯蔵性の良好な電解液が得られるの
で望ましい。
化されているか枝分かれ構造を有する含リン系有機溶媒
をこれ単独で用いるほか、誘電率の高いエステルを併用
したり、これら溶媒にCO2 を添加したものなどであつ
てもよい。誘電率の高いエステルとしては、エチレンカ
―ボネ―ト、プロピレンカ―ボネ―ト、ブチレンカ―ボ
ネ―ト、γ―ブチロラクトンなどが挙げられ、中でも、
エチレンカ―ボネ―トやプロピレンカ―ボネ―ト、とく
にエチレンカ―ボネ―トは、誘電率が高く、含リン系有
機溶媒と併用して、貯蔵性の良好な電解液が得られるの
で望ましい。
【0021】CO2 の添加も、上記と類似の効果が得ら
れ、しかも不燃性であるために、最も望ましい。CO2
の添加方法としては、あらかじめ電解液に溶解させてお
く場合や、電解液の注入後にCO2 雰囲気で加圧して溶
解させる方法がある。加圧は0.5kg/cm2 以上、望ま
しくは1kg/cm2 以上、最も望ましくは2kg/cm2 以上
で、10kg/cm2 以下であるのがよい。また、あらかじ
めCO2 を電解液中に溶解し、かつ注入後にCO2 加圧
すると、より好ましい。
れ、しかも不燃性であるために、最も望ましい。CO2
の添加方法としては、あらかじめ電解液に溶解させてお
く場合や、電解液の注入後にCO2 雰囲気で加圧して溶
解させる方法がある。加圧は0.5kg/cm2 以上、望ま
しくは1kg/cm2 以上、最も望ましくは2kg/cm2 以上
で、10kg/cm2 以下であるのがよい。また、あらかじ
めCO2 を電解液中に溶解し、かつ注入後にCO2 加圧
すると、より好ましい。
【0022】その他の有機溶媒として、たとえば、1,
2−ジメトキシエタン、ジオキソラン、テトラヒドロフ
ラン、2−メチル−テトラヒドロフラン、ジエチルエ―
テル、アセトニトリルなどを併用してもよい。また、ア
ミド系有機溶媒や、含硫黄または含フツ素系有機溶媒を
併用することもできる。
2−ジメトキシエタン、ジオキソラン、テトラヒドロフ
ラン、2−メチル−テトラヒドロフラン、ジエチルエ―
テル、アセトニトリルなどを併用してもよい。また、ア
ミド系有機溶媒や、含硫黄または含フツ素系有機溶媒を
併用することもできる。
【0023】電解液の電解質としては、LiClO4 、
LiPF6 、LiBF4 、LiAsF6 、LiSbF
6 、LiCF3 SO3 、LiCF3 CO2 、Li2 C2
F4 (SO3 )2 、LiN(CF3 SO2 )2 、LiC
(CF3 SO2 )3 、LiCnF2n+1SO3 (n≧2)
などが、単独でまたは2種以上混合して用いられる。こ
れらの中でも、LiPF6 やLiC4 F9 SO3 、とく
にLiC4 F9 SO3 が安全性にすぐれるため、好まし
く用いられる。これら電解質の電解液中の濃度は、とく
に限定されるものではないが、通常0.01〜2モル/
リツトル、好ましくは0.05〜lモル/リツトルであ
るのがよい。
LiPF6 、LiBF4 、LiAsF6 、LiSbF
6 、LiCF3 SO3 、LiCF3 CO2 、Li2 C2
F4 (SO3 )2 、LiN(CF3 SO2 )2 、LiC
(CF3 SO2 )3 、LiCnF2n+1SO3 (n≧2)
などが、単独でまたは2種以上混合して用いられる。こ
れらの中でも、LiPF6 やLiC4 F9 SO3 、とく
にLiC4 F9 SO3 が安全性にすぐれるため、好まし
く用いられる。これら電解質の電解液中の濃度は、とく
に限定されるものではないが、通常0.01〜2モル/
リツトル、好ましくは0.05〜lモル/リツトルであ
るのがよい。
【0024】
【実施例】つぎに、実施例を記載して、本発明をより具
体的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例にの
み限定されるものではない。
体的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例にの
み限定されるものではない。
【0025】実施例1 LiC4 F9 SO3 (以下、NFBという)をトリスト
リフルオロエチルフオスフエ―ト(以下、TFEPとい
う)に溶解させたのち、エチレンカ―ボネ―ト(以下、
ECという)を加えて混合し、0.5モル/リツトルの
NFB/EC:TFEP(体積比1:2)よりなる溶
液、つまり、ECとTFEPの体積比1:2の混合溶媒
にNFBを0.5モル/リツトル溶解させてなる溶液を
調製し、この溶液をカ―ボン処理液とした。
リフルオロエチルフオスフエ―ト(以下、TFEPとい
う)に溶解させたのち、エチレンカ―ボネ―ト(以下、
ECという)を加えて混合し、0.5モル/リツトルの
NFB/EC:TFEP(体積比1:2)よりなる溶
液、つまり、ECとTFEPの体積比1:2の混合溶媒
にNFBを0.5モル/リツトル溶解させてなる溶液を
調製し、この溶液をカ―ボン処理液とした。
【0026】つぎに、負極活物質前駆体として、(00
2)面の面間距離d002 が3.8Å、C軸方向の結晶子
の大きさLcが12Å、平均粒径が15μm、Si含有
率が10ppmの炭素を用意し、ポリフツ化ビニリデン
を結着剤として9:1(重量比)で混合して負極合剤と
したのち、これをN−メチルピロリドンで分散してスラ
リ―状にした。
2)面の面間距離d002 が3.8Å、C軸方向の結晶子
の大きさLcが12Å、平均粒径が15μm、Si含有
率が10ppmの炭素を用意し、ポリフツ化ビニリデン
を結着剤として9:1(重量比)で混合して負極合剤と
したのち、これをN−メチルピロリドンで分散してスラ
リ―状にした。
【0027】このスラリ―状負極合剤を、厚さが18μ
mの帯状の銅箔からなる負極集電体の両面に均一に塗布
して乾燥し、その後、ロ―ラ―プレス機により圧縮成形
し、リ―ド体を溶接して、帯状の電極体を作製した。こ
の電極体を、前記のカ―ボン処理液中でLiを対極とし
て48時間短絡させてリチウムをド―プし、つぎに、
1.5V(対Li/Li+ )の電圧を3日間かけて脱ド
―プし、真空乾燥して、帯状の負極を得た。
mの帯状の銅箔からなる負極集電体の両面に均一に塗布
して乾燥し、その後、ロ―ラ―プレス機により圧縮成形
し、リ―ド体を溶接して、帯状の電極体を作製した。こ
の電極体を、前記のカ―ボン処理液中でLiを対極とし
て48時間短絡させてリチウムをド―プし、つぎに、
1.5V(対Li/Li+ )の電圧を3日間かけて脱ド
―プし、真空乾燥して、帯状の負極を得た。
【0028】このようにして得た負極につき、負極表面
のXPS分析を行つた結果、光電子スペクトルのリンの
135eVのピ―ク強度と、炭素の285eVから28
9eV付近のピ―ク強度の合計の比(I135 /Ic)は
0.22であつた。また、負極内部(2KeV,7〜8
μAのアルゴンスパツタで5分エツチング後)の上記同
様の比(I135 /Ic)は0.16であつた。さらに、
炭素の285eV付近のピ―ク強度と285eVから2
89eV付近のピ―ク強度の合計の比(I285/Ic)
は0.1であつた。
のXPS分析を行つた結果、光電子スペクトルのリンの
135eVのピ―ク強度と、炭素の285eVから28
9eV付近のピ―ク強度の合計の比(I135 /Ic)は
0.22であつた。また、負極内部(2KeV,7〜8
μAのアルゴンスパツタで5分エツチング後)の上記同
様の比(I135 /Ic)は0.16であつた。さらに、
炭素の285eV付近のピ―ク強度と285eVから2
89eV付近のピ―ク強度の合計の比(I285/Ic)
は0.1であつた。
【0029】また、この負極につき、0.5モル/リツ
トルのNFB/EC:TFEP(体積比1:2)よりな
る溶液、つまり、ECとTFEPの体積比1:2の混合
溶媒にNFBを0.5モル/リツトル溶解させてなる溶
液に、CO2 を10分間バブリングしたものを電解液と
して用い、モデルセルで評価したところ、負極の1サイ
クル目のリテンシヨンは1.1%と少なかつた。
トルのNFB/EC:TFEP(体積比1:2)よりな
る溶液、つまり、ECとTFEPの体積比1:2の混合
溶媒にNFBを0.5モル/リツトル溶解させてなる溶
液に、CO2 を10分間バブリングしたものを電解液と
して用い、モデルセルで評価したところ、負極の1サイ
クル目のリテンシヨンは1.1%と少なかつた。
【0030】別に、LiCoO2 に黒鉛を加えて混合
し、N−メチルピロリドンで溶解してスラリ―にした。
この正極合剤スラリ―を、厚さが20μmのアルミニウ
ム箔からなる正極集電体の両面に均一に塗布して乾燥
し、その後、ロ―ラ―プレス機により圧縮形成し、リ―
ド体の溶接を行い、帯状の正極を作製した。この正極
に、厚さが25μmの微孔性ポリプロピレンフイルムか
らなるセパレ―タを介して、前記の負極を重ね、渦巻状
に巻回して、渦巻状電極体とした。
し、N−メチルピロリドンで溶解してスラリ―にした。
この正極合剤スラリ―を、厚さが20μmのアルミニウ
ム箔からなる正極集電体の両面に均一に塗布して乾燥
し、その後、ロ―ラ―プレス機により圧縮形成し、リ―
ド体の溶接を行い、帯状の正極を作製した。この正極
に、厚さが25μmの微孔性ポリプロピレンフイルムか
らなるセパレ―タを介して、前記の負極を重ね、渦巻状
に巻回して、渦巻状電極体とした。
【0031】この渦巻状電極体を、外径15mm、高さ4
0mmの有底円筒状の電池ケ―ス内に充填し、正極および
負極のリ―ド体の溶接を行つたのち、0.5モル/リツ
トルのNFB/EC:TFEP(体積比1:2)よりな
る溶液にCO2 を10分間バブリングしたものを電解液
として、この電解液を電池ケ―ス内に注入した。つい
で、CO2 雰囲気2kg/cm2 で1時間加圧したのち、常
法にしたがつて、電池ケ―スの開口部を封口し、図1に
示す構造の筒形の非水二次電池を作製した。
0mmの有底円筒状の電池ケ―ス内に充填し、正極および
負極のリ―ド体の溶接を行つたのち、0.5モル/リツ
トルのNFB/EC:TFEP(体積比1:2)よりな
る溶液にCO2 を10分間バブリングしたものを電解液
として、この電解液を電池ケ―ス内に注入した。つい
で、CO2 雰囲気2kg/cm2 で1時間加圧したのち、常
法にしたがつて、電池ケ―スの開口部を封口し、図1に
示す構造の筒形の非水二次電池を作製した。
【0032】図1に示す電池について説明すると、1は
正極、2は負極である。ただし、図1では繁雑化を避け
るため、正極1や負極2の作製にあたつて使用した集電
体などは図示していない。3はセパレ―タ、4は電解液
である。5はステンレス鋼製の電池ケ―スで、負極端子
を兼ねている。
正極、2は負極である。ただし、図1では繁雑化を避け
るため、正極1や負極2の作製にあたつて使用した集電
体などは図示していない。3はセパレ―タ、4は電解液
である。5はステンレス鋼製の電池ケ―スで、負極端子
を兼ねている。
【0033】この電池ケ―ス5の底部にはポリテトラフ
ルオロエチレンシ―トからなる絶縁体6が配置され、ま
た内周部にもポリテトラフルオロエチレンシ―トからな
る絶縁体7が配置されていて、前記の正極1、負極2お
よびセパレ―タ3からなる渦巻状電極体や、電解液4な
どは、この電池ケ―ス5内に収容されている。
ルオロエチレンシ―トからなる絶縁体6が配置され、ま
た内周部にもポリテトラフルオロエチレンシ―トからな
る絶縁体7が配置されていて、前記の正極1、負極2お
よびセパレ―タ3からなる渦巻状電極体や、電解液4な
どは、この電池ケ―ス5内に収容されている。
【0034】8はステンレス鋼製の封口板で、中央部に
ガス通気孔8aが設けられている。9はポリプロピレン
製の環状パツキング、10はチタン製の可撓性薄板であ
る。11は環状でポリプロピレン製の熱変形部材であ
り、温度によつて変形することにより、可撓性薄板10
の破壊圧力を変える作用をする。
ガス通気孔8aが設けられている。9はポリプロピレン
製の環状パツキング、10はチタン製の可撓性薄板であ
る。11は環状でポリプロピレン製の熱変形部材であ
り、温度によつて変形することにより、可撓性薄板10
の破壊圧力を変える作用をする。
【0035】12はニツケルメツキを施した圧延鋼製の
端子板で、切刃12aとガス排出孔12bが設けられて
いて、電池内部にガスが発生して電池の内部圧力が上昇
し、その内圧上昇により可撓性薄板10が変形したとき
に、切刃12aにより可撓性薄板10を破壊し、電池内
部のガスをガス排出孔12bから電池外部に排出し、電
池の高圧下での破壊を防止するように設計されている。
端子板で、切刃12aとガス排出孔12bが設けられて
いて、電池内部にガスが発生して電池の内部圧力が上昇
し、その内圧上昇により可撓性薄板10が変形したとき
に、切刃12aにより可撓性薄板10を破壊し、電池内
部のガスをガス排出孔12bから電池外部に排出し、電
池の高圧下での破壊を防止するように設計されている。
【0036】また、13は絶縁パツキングであり、14
はリ―ド体である。このリ―ド体14は正極1と封口体
8とを電気的に接続しており、端子板12は封口体8と
の接触により正極端子として作用する。さらに、15は
負極2と電池ケ―ス5とを電気的に接続するリ―ド体で
ある。
はリ―ド体である。このリ―ド体14は正極1と封口体
8とを電気的に接続しており、端子板12は封口体8と
の接触により正極端子として作用する。さらに、15は
負極2と電池ケ―ス5とを電気的に接続するリ―ド体で
ある。
【0037】比較例1 カ―ボン処理液により処理を施した負極に代えて未処理
の負極を用い、かつ、電解液のTFEPに代えてリン酸
トリメチルを用いた以外は、実施例1と同様にして、筒
形の非水二次電池を作製した。
の負極を用い、かつ、電解液のTFEPに代えてリン酸
トリメチルを用いた以外は、実施例1と同様にして、筒
形の非水二次電池を作製した。
【0038】なお、上記未処理の負極について、負極表
面のXPS分析を行つた結果、リンの135eVのピ―
ク強度と炭素の285eVから289eV付近のピ―ク
強度の合計の比(I135 /Ic)は0.03であつた。
また、電極内部(2KeV,7〜8μAのアルゴンスパ
ツタで5分エツチング後)での上記同様の比(I135/
Ic)は0.03であつた。さらに、炭素の285eV
付近のピ―ク強度と285eVから289eV付近のピ
―ク強度の合計の比(I285 /Ic)は0.9であつ
た。また、この負極を実施例1と同様にモデルセルで評
価したところ、1サイクル目のリテンシヨンは21%も
あり、また3サイクル目においてもリテンシヨンが4%
もあつた。
面のXPS分析を行つた結果、リンの135eVのピ―
ク強度と炭素の285eVから289eV付近のピ―ク
強度の合計の比(I135 /Ic)は0.03であつた。
また、電極内部(2KeV,7〜8μAのアルゴンスパ
ツタで5分エツチング後)での上記同様の比(I135/
Ic)は0.03であつた。さらに、炭素の285eV
付近のピ―ク強度と285eVから289eV付近のピ
―ク強度の合計の比(I285 /Ic)は0.9であつ
た。また、この負極を実施例1と同様にモデルセルで評
価したところ、1サイクル目のリテンシヨンは21%も
あり、また3サイクル目においてもリテンシヨンが4%
もあつた。
【0039】上記の実施例1および比較例1の各非水二
次電池について、0.1Cで、電圧2.7〜4.2Vの
範囲で充放電させ、1サイクル目のリテンシヨンを調べ
た。結果を表1に示す。なお、リテンシヨンは、下記の
式; リテンシヨン(%)=〔(充電容量−放電容量)/(充
電容量)〕×100 にしたがつて、求めたものである。
次電池について、0.1Cで、電圧2.7〜4.2Vの
範囲で充放電させ、1サイクル目のリテンシヨンを調べ
た。結果を表1に示す。なお、リテンシヨンは、下記の
式; リテンシヨン(%)=〔(充電容量−放電容量)/(充
電容量)〕×100 にしたがつて、求めたものである。
【0040】
【0041】上記の表1の結果から明らかなように、本
発明の実施例1の非水二次電池は、比較例1の非水二次
電池に比べて、リテンシヨンが非常に小さく、二次電池
として格段にすぐれた性能を備えているものであること
がわかる。
発明の実施例1の非水二次電池は、比較例1の非水二次
電池に比べて、リテンシヨンが非常に小さく、二次電池
として格段にすぐれた性能を備えているものであること
がわかる。
【0042】
【発明の効果】以上のように、本発明は、炭素材料を負
極とし、この負極表面のXPS分析のリンの135eV
付近のピ―ク強度(I135 )と炭素の284eVから2
89eV付近のピ―ク強度の合計(Ic)の比(I135
/Ic)が0.05以上であり、かつこの比が負極内部
の上記同様の比より大きいとともに、含リン系有機溶媒
として部分的にハロゲン化されているか枝分かれ構造を
有するものを用いることにより、リテンシヨンの小さい
非水二次電池を提供することができる。
極とし、この負極表面のXPS分析のリンの135eV
付近のピ―ク強度(I135 )と炭素の284eVから2
89eV付近のピ―ク強度の合計(Ic)の比(I135
/Ic)が0.05以上であり、かつこの比が負極内部
の上記同様の比より大きいとともに、含リン系有機溶媒
として部分的にハロゲン化されているか枝分かれ構造を
有するものを用いることにより、リテンシヨンの小さい
非水二次電池を提供することができる。
【図1】本発明に係る非水二次電池の一例を示す断面図
である。
である。
1 正極 2 負極 3 セパレ―タ 4 電解液
Claims (1)
- 【請求項1】 含リン系有機溶媒を含む電解液を用いる
非水二次電池において、炭素材料を負極とし、この負極
表面のXPS分析のリンの135eV付近のピ―ク強度
(I135 )と炭素の284eVから289eV付近のピ
―ク強度の合計(Ic)の比(I135 /Ic)が0.0
5以上であり、かつこの比が負極内部の上記同様の比よ
り大きいとともに、含リン系有機溶媒が部分的にハロゲ
ン化されているか枝分かれ構造を有することを特徴とす
る非水二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133136A JPH09320633A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 非水二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8133136A JPH09320633A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 非水二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09320633A true JPH09320633A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=15097618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8133136A Withdrawn JPH09320633A (ja) | 1996-05-28 | 1996-05-28 | 非水二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09320633A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2772990A1 (fr) * | 1997-12-23 | 1999-06-25 | Centre Nat Etd Spatiales | Additifs pour ameliorer la reversibilite d'une electrode de carbone d'un generateur electrochimique secondaire a ions lithium |
| JP2010277790A (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Toyota Motor Corp | リチウムイオン二次電池 |
| WO2017098918A1 (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 国立大学法人 横浜国立大学 | 二次電池 |
-
1996
- 1996-05-28 JP JP8133136A patent/JPH09320633A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2772990A1 (fr) * | 1997-12-23 | 1999-06-25 | Centre Nat Etd Spatiales | Additifs pour ameliorer la reversibilite d'une electrode de carbone d'un generateur electrochimique secondaire a ions lithium |
| JP2010277790A (ja) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Toyota Motor Corp | リチウムイオン二次電池 |
| WO2017098918A1 (ja) * | 2015-12-09 | 2017-06-15 | 国立大学法人 横浜国立大学 | 二次電池 |
| JPWO2017098918A1 (ja) * | 2015-12-09 | 2018-04-26 | 国立大学法人横浜国立大学 | 二次電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030805 |