JPH0963645A - リチウム二次電池 - Google Patents
リチウム二次電池Info
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- JPH0963645A JPH0963645A JP7218787A JP21878795A JPH0963645A JP H0963645 A JPH0963645 A JP H0963645A JP 7218787 A JP7218787 A JP 7218787A JP 21878795 A JP21878795 A JP 21878795A JP H0963645 A JPH0963645 A JP H0963645A
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- carbonate
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- lithium secondary
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- 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)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解質の溶媒のイオン導電率が低く、リチウ
ム二次電池の高率放電特性を十分に高められない。 【解決手段】 電解質の溶媒として、炭酸エチレンと炭
酸ジメチルと酢酸エチルと炭酸ジエチルとの混合物を用
いる。そして、炭酸エチレンの溶媒に対する体積割合を
２０〜６０％とし、炭酸ジメチルの溶媒に対する体積割
合を２０〜６５％とし、酢酸エチルと炭酸ジエチルを併
せた混合液の溶媒に対する体積割合を１０〜３０％とす
る。
ム二次電池の高率放電特性を十分に高められない。 【解決手段】 電解質の溶媒として、炭酸エチレンと炭
酸ジメチルと酢酸エチルと炭酸ジエチルとの混合物を用
いる。そして、炭酸エチレンの溶媒に対する体積割合を
２０〜６０％とし、炭酸ジメチルの溶媒に対する体積割
合を２０〜６５％とし、酢酸エチルと炭酸ジエチルを併
せた混合液の溶媒に対する体積割合を１０〜３０％とす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウム二次電池に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】リチウムイオンの吸蔵、放出が可能な炭
素材料を用いて負極材層を形成したリチウム二次電池
は、リチウムを用いて負極材層を形成したリチウム二次
電池に比べてデントライトの析出を抑制することができ
る。そのため、電池の短絡を防止して安全性を高められ
るという利点を有している。この種の電池としてリチウ
ム塩を溶媒に溶解させた非水電解液をセパレータに含浸
させたものを電解質層として用いたものがある。溶媒と
しては充放電効率、耐酸性に優れた環状炭酸エチレンの
一種である炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（Ｐ
Ｃ）等が注目されている。またリチウム塩としてはＬｉ
ＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＳＯ3 ＣＦ3
等が用いられている。炭酸エチレンは誘電率が高くイオ
ン溶解度も大きいため、溶媒として炭酸エチレンを用い
るとイオン導電率の高い電解液を得られる。しかしなが
ら、炭酸エチレンは融点が３６．４℃と高く、常温では
固体であり、また粘性が高いので、炭酸エチレンを溶媒
として用いる場合には、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）、炭酸
ジエチル（ＤＥＣ）、炭酸メチルエチル（ＭＥＣ）等の
鎖状の炭酸エステルを炭酸エチレンと混合して用いる。
このようにするとリチウム二次電池の使用温度範囲（−
２０℃〜６０℃）で炭酸エチレンを用いた溶媒を液体と
することができる。またこれらの混合溶媒に炭素数の多
いエステル［ＲＣＯＯＲ´（Ｒは炭素数３以上のアルキ
ル基、Ｒ´は炭素数１または２のアルキル基）］を更に
混合して、イオン導電率及び充放電効率を高めることが
提案されている。
素材料を用いて負極材層を形成したリチウム二次電池
は、リチウムを用いて負極材層を形成したリチウム二次
電池に比べてデントライトの析出を抑制することができ
る。そのため、電池の短絡を防止して安全性を高められ
るという利点を有している。この種の電池としてリチウ
ム塩を溶媒に溶解させた非水電解液をセパレータに含浸
させたものを電解質層として用いたものがある。溶媒と
しては充放電効率、耐酸性に優れた環状炭酸エチレンの
一種である炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（Ｐ
Ｃ）等が注目されている。またリチウム塩としてはＬｉ
ＣｌＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＳＯ3 ＣＦ3
等が用いられている。炭酸エチレンは誘電率が高くイオ
ン溶解度も大きいため、溶媒として炭酸エチレンを用い
るとイオン導電率の高い電解液を得られる。しかしなが
ら、炭酸エチレンは融点が３６．４℃と高く、常温では
固体であり、また粘性が高いので、炭酸エチレンを溶媒
として用いる場合には、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）、炭酸
ジエチル（ＤＥＣ）、炭酸メチルエチル（ＭＥＣ）等の
鎖状の炭酸エステルを炭酸エチレンと混合して用いる。
このようにするとリチウム二次電池の使用温度範囲（−
２０℃〜６０℃）で炭酸エチレンを用いた溶媒を液体と
することができる。またこれらの混合溶媒に炭素数の多
いエステル［ＲＣＯＯＲ´（Ｒは炭素数３以上のアルキ
ル基、Ｒ´は炭素数１または２のアルキル基）］を更に
混合して、イオン導電率及び充放電効率を高めることが
提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｒ
ＣＯＯＲ´の有機溶媒のＲの炭素数が大きくなると電解
液の誘電率が低下して、電解液の粘性率が増加する。そ
のため、炭素数の多いエステルを環状炭酸エステルと鎖
状炭酸エステルとの混合溶媒に加えると、鎖状炭酸エス
テルの有する低粘性が損なわれるため、溶媒のイオン導
電率が十分に向上しないという問題があった。また、炭
酸プロピレン（ＰＣ）及びγ−ブチロラクトン（γ−Ｂ
Ｌ）等を主成分とする混合溶媒においても同様の問題が
生じる。
ＣＯＯＲ´の有機溶媒のＲの炭素数が大きくなると電解
液の誘電率が低下して、電解液の粘性率が増加する。そ
のため、炭素数の多いエステルを環状炭酸エステルと鎖
状炭酸エステルとの混合溶媒に加えると、鎖状炭酸エス
テルの有する低粘性が損なわれるため、溶媒のイオン導
電率が十分に向上しないという問題があった。また、炭
酸プロピレン（ＰＣ）及びγ−ブチロラクトン（γ−Ｂ
Ｌ）等を主成分とする混合溶媒においても同様の問題が
生じる。
【０００４】本発明の目的は、電解質の溶媒のイオン導
電率が高く、高率放電特性の高いリチウム二次電池を提
供することにある。
電率が高く、高率放電特性の高いリチウム二次電池を提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、リチウムイオ
ンの吸蔵、放出が可能な炭素材料からなる負極材層とリ
チウム含有酸化物からなる正極材層とが非水電解液を含
有する電解質層を介して積層され、非水電解液がリチウ
ム塩が溶媒に溶解されたものからなるリチウム二次電池
を対象にする。
ンの吸蔵、放出が可能な炭素材料からなる負極材層とリ
チウム含有酸化物からなる正極材層とが非水電解液を含
有する電解質層を介して積層され、非水電解液がリチウ
ム塩が溶媒に溶解されたものからなるリチウム二次電池
を対象にする。
【０００６】本発明では、溶媒として、炭酸エチレンと
炭酸ジメチルと酢酸エチルと炭酸ジエチルの混合物を用
い、炭酸エチレンの溶媒に対する体積割合を２０〜６０
％とし、炭酸ジメチルの溶媒に対する体積割合を２０〜
６５％とし、酢酸エチルと炭酸ジエチルとを併せた混合
液の溶媒に対する体積割合を１０〜３０％とする。
炭酸ジメチルと酢酸エチルと炭酸ジエチルの混合物を用
い、炭酸エチレンの溶媒に対する体積割合を２０〜６０
％とし、炭酸ジメチルの溶媒に対する体積割合を２０〜
６５％とし、酢酸エチルと炭酸ジエチルとを併せた混合
液の溶媒に対する体積割合を１０〜３０％とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、試験に用いた実施例及び
比較例の円筒形リチウム二次電池の断面図である。本図
に示すように各電池は、負極１と正極２とがセパレータ
３を介して積層させるように巻回された極板群４が電池
ケース５内に収納されて構成されている。各電池は次の
ようにして作った。まず、日本黒鉛株式会社でＪＳＰの
製品名で製造された人造黒鉛粉末と、ポリフッ化ビニリ
デンからなるバインダとを重量比９０：１０で秤量した
ものに、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を加えて湿式
混合した。これを銅箔からなる負極集電体に両面塗布
し、１２０℃で３０分乾燥して負極１を作った。次に、
ＬｉＣｏＯ2 からなる正極活物質と黒鉛粉末からなる導
電助剤とポリフッ化ビニリデンからなるバインダとを重
量比８５：１０：５で秤量したものに、Ｎ−メチルピロ
リドン（ＮＭＰ）を加えて湿式混合した。これをアルミ
箔からなる正極集電体に両面塗布し、１２０℃で３０分
乾燥して正極２を作った。
比較例の円筒形リチウム二次電池の断面図である。本図
に示すように各電池は、負極１と正極２とがセパレータ
３を介して積層させるように巻回された極板群４が電池
ケース５内に収納されて構成されている。各電池は次の
ようにして作った。まず、日本黒鉛株式会社でＪＳＰの
製品名で製造された人造黒鉛粉末と、ポリフッ化ビニリ
デンからなるバインダとを重量比９０：１０で秤量した
ものに、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）を加えて湿式
混合した。これを銅箔からなる負極集電体に両面塗布
し、１２０℃で３０分乾燥して負極１を作った。次に、
ＬｉＣｏＯ2 からなる正極活物質と黒鉛粉末からなる導
電助剤とポリフッ化ビニリデンからなるバインダとを重
量比８５：１０：５で秤量したものに、Ｎ−メチルピロ
リドン（ＮＭＰ）を加えて湿式混合した。これをアルミ
箔からなる正極集電体に両面塗布し、１２０℃で３０分
乾燥して正極２を作った。
【０００８】次に負極１と正極２とを２００℃で４時間
真空乾燥した。そして、ドライ雰囲気中で正極２、セパ
レータ３、負極１、セパレータ３…の順で、負極板１と
正極２とがセパレータ３を介して積層させるように巻回
して極板群４を作った。なおセパレータ３としては、ポ
リプロピレン製の微孔性フィルムを用いた。次に極板群
４を電池ケース５内に収納してから、正極２を電池ケー
ス５の蓋部に形成された正極端子６に超音波溶接により
接続し、負極１を電池ケース５に超音波溶接により接続
した。次に炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸ジメチル（ＤＭ
Ｃ）と酢酸エチル（ＥＡ）と炭酸ジエチル（ＤＥＣ）と
が下記表１に示される体積割合になるようにそれぞれア
ルゴン雰囲気中で混合して溶媒を作り、これらの溶媒中
に１ＭのＬｉＰＦ6 からなるリチウム塩をそれぞれ溶解
して電解液を作った。次に、各電解液をセパレータ３に
３mlを含浸させて、公称容量４００mAh のリチウム二次
電池をそれぞれ完成した。表１には各電池を１Ａで終止
電圧３Ｖまで高率放電したときの容量も併せて示した。
真空乾燥した。そして、ドライ雰囲気中で正極２、セパ
レータ３、負極１、セパレータ３…の順で、負極板１と
正極２とがセパレータ３を介して積層させるように巻回
して極板群４を作った。なおセパレータ３としては、ポ
リプロピレン製の微孔性フィルムを用いた。次に極板群
４を電池ケース５内に収納してから、正極２を電池ケー
ス５の蓋部に形成された正極端子６に超音波溶接により
接続し、負極１を電池ケース５に超音波溶接により接続
した。次に炭酸エチレン（ＥＣ）と炭酸ジメチル（ＤＭ
Ｃ）と酢酸エチル（ＥＡ）と炭酸ジエチル（ＤＥＣ）と
が下記表１に示される体積割合になるようにそれぞれア
ルゴン雰囲気中で混合して溶媒を作り、これらの溶媒中
に１ＭのＬｉＰＦ6 からなるリチウム塩をそれぞれ溶解
して電解液を作った。次に、各電解液をセパレータ３に
３mlを含浸させて、公称容量４００mAh のリチウム二次
電池をそれぞれ完成した。表１には各電池を１Ａで終止
電圧３Ｖまで高率放電したときの容量も併せて示した。
【０００９】
【表１】 本表より、本実施例の各電池は、比較例の各電池に比べ
て高い容量を得られるのが分る。
て高い容量を得られるのが分る。
【００１０】次に実施例１及び比較例３の電池を制限電
流１００mAで４．１５Ｖの定電圧充電を５時間行った後
に、１Ａの電流で終止電圧３Ｖまで高率放電を行った。
図２はその測定結果を示している。本図より、実施例１
の電池は、比較例３の電池に比べて作動電圧が高く、エ
ネルギー密度が高いのが分る。表１及び図２において、
本実施例の電池の性能が向上している理由は、電解液の
イオン導電率が高くなり、過電圧が低下したためであ
る。これらの試験を繰り返して行って得られた溶媒の良
好な混合割合の範囲を図３に示す。本図より炭酸エチレ
ンの溶媒に対する体積割合を２０〜６０％とし、炭酸ジ
メチルの溶媒に対する体積割合を２０〜６５％とし、酢
酸エチルと炭酸ジエチルとを併せた混合液の溶媒に対す
る体積割合を１０〜３０％とすれば良いのが分る。な
お、酢酸エチルの溶媒に対する体積割合の下限は、電解
液が−２０℃で凝固しない添加量とした。
流１００mAで４．１５Ｖの定電圧充電を５時間行った後
に、１Ａの電流で終止電圧３Ｖまで高率放電を行った。
図２はその測定結果を示している。本図より、実施例１
の電池は、比較例３の電池に比べて作動電圧が高く、エ
ネルギー密度が高いのが分る。表１及び図２において、
本実施例の電池の性能が向上している理由は、電解液の
イオン導電率が高くなり、過電圧が低下したためであ
る。これらの試験を繰り返して行って得られた溶媒の良
好な混合割合の範囲を図３に示す。本図より炭酸エチレ
ンの溶媒に対する体積割合を２０〜６０％とし、炭酸ジ
メチルの溶媒に対する体積割合を２０〜６５％とし、酢
酸エチルと炭酸ジエチルとを併せた混合液の溶媒に対す
る体積割合を１０〜３０％とすれば良いのが分る。な
お、酢酸エチルの溶媒に対する体積割合の下限は、電解
液が−２０℃で凝固しない添加量とした。
【００１１】以下、明細書に記載した発明についてその
構成を示す。
構成を示す。
【００１２】（１） リチウムイオンの吸蔵、放出が可
能な炭素材料からなる負極材層とＬｉＣｏＯ2 からなる
正極材層とが非水電解液を含有する電解質層を介して積
層され、前記非水電解液は、ＬｉＰＦ6 からなるリチウ
ム塩が溶媒に溶解されてなるリチウム二次電池におい
て、前記溶媒として、炭酸エチレンと炭酸ジメチルと酢
酸エチルと炭酸ジエチルとの混合物を用い、前記炭酸エ
チレンの前記溶媒に対する体積割合が２０〜６０％であ
り、前記炭酸ジメチルの前記溶媒に対する体積割合が２
０〜６５％であり、前記酢酸エチルと前記炭酸ジエチル
とを併せた混合液の前記溶媒に対する体積割合が１０〜
３０％であることを特徴とするリチウム二次電池。
能な炭素材料からなる負極材層とＬｉＣｏＯ2 からなる
正極材層とが非水電解液を含有する電解質層を介して積
層され、前記非水電解液は、ＬｉＰＦ6 からなるリチウ
ム塩が溶媒に溶解されてなるリチウム二次電池におい
て、前記溶媒として、炭酸エチレンと炭酸ジメチルと酢
酸エチルと炭酸ジエチルとの混合物を用い、前記炭酸エ
チレンの前記溶媒に対する体積割合が２０〜６０％であ
り、前記炭酸ジメチルの前記溶媒に対する体積割合が２
０〜６５％であり、前記酢酸エチルと前記炭酸ジエチル
とを併せた混合液の前記溶媒に対する体積割合が１０〜
３０％であることを特徴とするリチウム二次電池。
【００１３】
【発明の効果】酢酸エチルは、低粘性を有している上に
凝固点が低いので、炭素数の多いエステルの代りに酢酸
エチル（炭素数の少ないエステル）を溶媒に加えると、
溶媒のイオン導電率が向上する。特に低温におけるイオ
ン導電率が向上する。そこで、本発明の体積割合で、炭
酸エチレンと炭酸ジメチルと酢酸エチルと炭酸ジエチル
とを混合した溶媒を用いると、リチウム二次電池の高率
放電特性が向上する。特に低温における高率放電特性が
向上する。
凝固点が低いので、炭素数の多いエステルの代りに酢酸
エチル（炭素数の少ないエステル）を溶媒に加えると、
溶媒のイオン導電率が向上する。特に低温におけるイオ
ン導電率が向上する。そこで、本発明の体積割合で、炭
酸エチレンと炭酸ジメチルと酢酸エチルと炭酸ジエチル
とを混合した溶媒を用いると、リチウム二次電池の高率
放電特性が向上する。特に低温における高率放電特性が
向上する。
【図１】 試験に用いたリチウム二次電池の断面図であ
る。
る。
【図２】 試験に用いたリチウム二次電池の高率放電特
性を示す図である。
性を示す図である。
【図３】 溶媒の良好な混合割合の範囲を示す図である
Claims (1)
- 【請求項１】 リチウムイオンの吸蔵、放出が可能な炭
素材料からなる負極材層とリチウム含有酸化物からなる
正極材層とが非水電解液を含有する電解質層を介して積
層され、 前記非水電解液がリチウム塩が溶媒に溶解されたものか
らなるリチウム二次電池において、 前記溶媒として、炭酸エチレンと炭酸ジメチルと酢酸エ
チルと炭酸ジエチルとの混合物を用い、 前記炭酸エチレンの前記溶媒に対する体積割合が２０〜
６０％であり、前記炭酸ジメチルの前記溶媒に対する体
積割合が２０〜６５％であり、前記酢酸エチルと前記炭
酸ジエチルとを併せた混合液の前記溶媒に対する体積割
合が１０〜３０％であることを特徴とするリチウム二次
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7218787A JPH0963645A (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | リチウム二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7218787A JPH0963645A (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | リチウム二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0963645A true JPH0963645A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16725375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7218787A Pending JPH0963645A (ja) | 1995-08-28 | 1995-08-28 | リチウム二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0963645A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0980108A1 (en) * | 1998-08-13 | 2000-02-16 | Wilson Greatbatch Limited | Nonaqueous organic electrolytes for low temperature discharge of rechargeable electrochemical cells |
| US6492064B1 (en) * | 1998-06-04 | 2002-12-10 | California Institute Of Technology | Organic solvents, electrolytes, and lithium ion cells with good low temperature performance |
| US6541162B1 (en) * | 1998-12-18 | 2003-04-01 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery comprising the same |
| KR20040036817A (ko) * | 2002-10-25 | 2004-05-03 | 한국전기연구원 | 리튬이차전지 |
| US6746804B2 (en) | 1998-05-13 | 2004-06-08 | Wilson Greatbatch Technologies, Inc. | Nonaqueous organic electrolytes for low temperature discharge of rechargeable electrochemical cells |
-
1995
- 1995-08-28 JP JP7218787A patent/JPH0963645A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6746804B2 (en) | 1998-05-13 | 2004-06-08 | Wilson Greatbatch Technologies, Inc. | Nonaqueous organic electrolytes for low temperature discharge of rechargeable electrochemical cells |
| US6492064B1 (en) * | 1998-06-04 | 2002-12-10 | California Institute Of Technology | Organic solvents, electrolytes, and lithium ion cells with good low temperature performance |
| EP0980108A1 (en) * | 1998-08-13 | 2000-02-16 | Wilson Greatbatch Limited | Nonaqueous organic electrolytes for low temperature discharge of rechargeable electrochemical cells |
| US6541162B1 (en) * | 1998-12-18 | 2003-04-01 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrolyte for rechargeable lithium battery and rechargeable lithium battery comprising the same |
| KR20040036817A (ko) * | 2002-10-25 | 2004-05-03 | 한국전기연구원 | 리튬이차전지 |
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