JPH0997609A - 非水溶媒電解液を有する二次電池 - Google Patents
非水溶媒電解液を有する二次電池Info
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- JPH0997609A JPH0997609A JP7274917A JP27491795A JPH0997609A JP H0997609 A JPH0997609 A JP H0997609A JP 7274917 A JP7274917 A JP 7274917A JP 27491795 A JP27491795 A JP 27491795A JP H0997609 A JPH0997609 A JP H0997609A
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- secondary battery
- electrolytic solution
- lithium
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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)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 導電率が高く温度特性や負荷特性も良好で、
さらに耐酸化還元性にも優れた非水溶媒電解液を用い、
正極、負極との最適な組み合わせをもって、エネルギー
密度が高く、大電流放電急速充電が可能であり、充放電
寿命が長く、しかも安価なリチウム二次電池を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 リチウムイオンを充放電可能な負極２
と、リチウムイオンと可逆的な電気化学反応可能な正極
６、及び非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解し
た電解液を有する二次電池において、前記電解液の非水
溶媒３として、ジメチルカーボネート、エチレンカーボ
ネート及びプロピオン酸メチルを含む混合溶媒を用いる
ことを特徴とする。 【効果】 電解液の導電率が非常に高くなり、温度特
性、負荷特性も良好であり、さらに耐酸化還元性にも優
れたものとなる。これにより、エネルギー密度が高く、
大電流放電急速充電が可能であり、充放電寿命が長く、
しかも安価な非水溶媒電解液を有する二次電池を提供で
きる。
さらに耐酸化還元性にも優れた非水溶媒電解液を用い、
正極、負極との最適な組み合わせをもって、エネルギー
密度が高く、大電流放電急速充電が可能であり、充放電
寿命が長く、しかも安価なリチウム二次電池を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 リチウムイオンを充放電可能な負極２
と、リチウムイオンと可逆的な電気化学反応可能な正極
６、及び非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解し
た電解液を有する二次電池において、前記電解液の非水
溶媒３として、ジメチルカーボネート、エチレンカーボ
ネート及びプロピオン酸メチルを含む混合溶媒を用いる
ことを特徴とする。 【効果】 電解液の導電率が非常に高くなり、温度特
性、負荷特性も良好であり、さらに耐酸化還元性にも優
れたものとなる。これにより、エネルギー密度が高く、
大電流放電急速充電が可能であり、充放電寿命が長く、
しかも安価な非水溶媒電解液を有する二次電池を提供で
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は二次電池、特に、高電
圧、高エネルギー密度で、充放電容量が大きい非水溶媒
電解液を有する二次電池に関するものである。
圧、高エネルギー密度で、充放電容量が大きい非水溶媒
電解液を有する二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来技術】携帯用電子機器の小型軽量化が進み、その
電源として（１）高電圧、高エネルギー密度で、さらに
その使用用途から（２）大電流放電急速充電可能で、
（３）充放電寿命が長く、（４）安価な二次電池が要求
されている。このような要求に応える電池として、リチ
ウムイオンを充放電可能な負極とリチウムイオンを充放
電可能な正極を有する高性能二次電池、つまりリチウム
二次電池の開発が期待されている。
電源として（１）高電圧、高エネルギー密度で、さらに
その使用用途から（２）大電流放電急速充電可能で、
（３）充放電寿命が長く、（４）安価な二次電池が要求
されている。このような要求に応える電池として、リチ
ウムイオンを充放電可能な負極とリチウムイオンを充放
電可能な正極を有する高性能二次電池、つまりリチウム
二次電池の開発が期待されている。
【０００３】現在市販されている二次電池であるニッケ
ルカドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池は、急
速充電できるという特徴を有してはいるが、その電池電
圧、エネルギー密度は低く、現在求められている要求に
応えられない。
ルカドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池は、急
速充電できるという特徴を有してはいるが、その電池電
圧、エネルギー密度は低く、現在求められている要求に
応えられない。
【０００４】これに対して、負極材料として、リチウム
イオンをドーピングしたカーボンの層間化合物あるい
は、黒鉛層間化合物を用いたいわゆるリチウムイオン電
池は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛
蓄電池と比較して高電圧、高エネルギー密度を有してい
る。しかし、このリチウムイオン電池には、以下に述べ
る４つの解決すべき問題点がある。
イオンをドーピングしたカーボンの層間化合物あるい
は、黒鉛層間化合物を用いたいわゆるリチウムイオン電
池は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、鉛
蓄電池と比較して高電圧、高エネルギー密度を有してい
る。しかし、このリチウムイオン電池には、以下に述べ
る４つの解決すべき問題点がある。
【０００５】（問題点１）負極に金属リチウムを用いた
リチウム二次電池と比較して、電圧、エネルギー密度の
両点で劣っている。
リチウム二次電池と比較して、電圧、エネルギー密度の
両点で劣っている。
【０００６】（問題点２）負極におけるリチウムイオン
の拡散が遅いため大電流放電急速充電することができな
い。
の拡散が遅いため大電流放電急速充電することができな
い。
【０００７】（問題点３）電圧、エネルギー密度を高め
るために負極を金属リチウムに変えただけでは、特に負
極における充放電効率が低いため充放電サイクル寿命が
短くなり、各材料の最適化が必要である。
るために負極を金属リチウムに変えただけでは、特に負
極における充放電効率が低いため充放電サイクル寿命が
短くなり、各材料の最適化が必要である。
【０００８】（問題点４）リチウムイオン電池の製造に
は特殊な行程が含まれ、そのために大容量の電池を製造
する場合、そのコストは非常に高いものとなってしま
う。
は特殊な行程が含まれ、そのために大容量の電池を製造
する場合、そのコストは非常に高いものとなってしま
う。
【０００９】リチウム電池には、電解液の溶媒として非
水溶媒が用いられるが、この非水溶媒としては、従来よ
り高誘電率で比較的安定であることからプロピレンカー
ボネート（ＰＣ）等の環状エステルが用いられる。しか
し、このプロピレンカーボネートと単独溶媒電解液とし
て用いた場合、導電率が比較的低いために、負荷特性や
低温特性が著しく劣り、また、リチウムの充放電効率も
低くなる。そのため、プロピレンカーボネートは、単独
溶媒として用いられることは少なく、１，２−ジメトキ
シエタン（ＤＭＥ）等の低粘土溶媒と混合された電解液
として用いられている。
水溶媒が用いられるが、この非水溶媒としては、従来よ
り高誘電率で比較的安定であることからプロピレンカー
ボネート（ＰＣ）等の環状エステルが用いられる。しか
し、このプロピレンカーボネートと単独溶媒電解液とし
て用いた場合、導電率が比較的低いために、負荷特性や
低温特性が著しく劣り、また、リチウムの充放電効率も
低くなる。そのため、プロピレンカーボネートは、単独
溶媒として用いられることは少なく、１，２−ジメトキ
シエタン（ＤＭＥ）等の低粘土溶媒と混合された電解液
として用いられている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】１，２−ジメトキシエ
タンを用いた電解液は、１，２−ジメトキシエタンの対
酸化性が高くないために、リチウム電池を充電状態で保
存した場合の容量劣化や高温下でのサイクル劣化が大き
くなるという問題があった。
タンを用いた電解液は、１，２−ジメトキシエタンの対
酸化性が高くないために、リチウム電池を充電状態で保
存した場合の容量劣化や高温下でのサイクル劣化が大き
くなるという問題があった。
【００１１】このような問題に対して、電解液としてエ
チレンカーボネートとジメチルカーボネートを混合して
使用することが提案されている。しかし、この混合溶媒
電解液では、溶媒の融点がエチレンカーボネート３６
℃、とジメチルカーボネート３〜４℃と比較的高いた
め、主として凝固のために低温での容量が十分に改善で
きないという問題があった。
チレンカーボネートとジメチルカーボネートを混合して
使用することが提案されている。しかし、この混合溶媒
電解液では、溶媒の融点がエチレンカーボネート３６
℃、とジメチルカーボネート３〜４℃と比較的高いた
め、主として凝固のために低温での容量が十分に改善で
きないという問題があった。
【００１２】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであり、従来の混合溶媒に代わる非
水溶媒系を見出し、導電率が高く温度特性や負荷特性も
良好で、さらに耐酸化還元性にも優れた非水溶媒電解液
を用い、正極、負極との最適な組み合わせをもって、エ
ネルギー密度が高く、大電流放電急速充電が可能であ
り、充放電寿命が長く、しかも安価なリチウム二次電池
を提供することを目的とする。
決しようとするものであり、従来の混合溶媒に代わる非
水溶媒系を見出し、導電率が高く温度特性や負荷特性も
良好で、さらに耐酸化還元性にも優れた非水溶媒電解液
を用い、正極、負極との最適な組み合わせをもって、エ
ネルギー密度が高く、大電流放電急速充電が可能であ
り、充放電寿命が長く、しかも安価なリチウム二次電池
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、非水溶媒
電解液に使用する非水溶媒として、エチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、プロピオン酸メチルの３種
の溶媒を含む混合溶媒を使用することが有効であったこ
とを見出し、本発明を完成させるに至った。
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、非水溶媒
電解液に使用する非水溶媒として、エチレンカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、プロピオン酸メチルの３種
の溶媒を含む混合溶媒を使用することが有効であったこ
とを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１４】すなわち、本発明は、３．５Ｖ以上の充電
終止電圧を必要とする正極活物質を正極に用い、負極材
料にリチウムイオンを充放電可能なもの、特に、金属リ
チウムあるいはリチウム金属合金を用いた非水溶媒電解
液を有する二次電池において、非水溶媒電解液の溶媒と
して、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、
プロピオン酸メチルを含む混合溶媒を用いることによっ
て大電流放電、急速充電を可能とする非水溶媒電解液を
有する二次電池を提供することができる。
終止電圧を必要とする正極活物質を正極に用い、負極材
料にリチウムイオンを充放電可能なもの、特に、金属リ
チウムあるいはリチウム金属合金を用いた非水溶媒電解
液を有する二次電池において、非水溶媒電解液の溶媒と
して、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、
プロピオン酸メチルを含む混合溶媒を用いることによっ
て大電流放電、急速充電を可能とする非水溶媒電解液を
有する二次電池を提供することができる。
【００１５】以下、本発明を詳細に説明する。
【００１６】本発明は、その電解液の非水溶媒としてエ
チレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピオ
ン酸メチルの３種を含むことを特徴としているが、ここ
で、この非水溶媒を構成する各溶媒の混合割合として
は、エチレンカーボネートが５〜６０容量％、ジメチル
カーボネートが３５〜９０容量％、プロピオン酸メチル
が５〜４０容量％とすることが好ましい。また、エチレ
ンカーボネートと、ジメチルカーボネートとプロピオン
酸メチルの合計の体積混合比が５：９５〜６０：４０と
することが好ましい。
チレンカーボネート、ジメチルカーボネート、プロピオ
ン酸メチルの３種を含むことを特徴としているが、ここ
で、この非水溶媒を構成する各溶媒の混合割合として
は、エチレンカーボネートが５〜６０容量％、ジメチル
カーボネートが３５〜９０容量％、プロピオン酸メチル
が５〜４０容量％とすることが好ましい。また、エチレ
ンカーボネートと、ジメチルカーボネートとプロピオン
酸メチルの合計の体積混合比が５：９５〜６０：４０と
することが好ましい。
【００１７】前記エチレンカーボネートが５容量％未満
であると、二次電池のサイクル寿命が損なわれる恐れが
あり、一方６０容量％を越えると、室温で硬化する恐れ
を生じ、また前記ジメチルカーボネート、プロピオン酸
メチルの量が少なくなる結果、大電流放電、急速充電特
性を損なう恐れがある。また、前記ジメチルカーボネー
トが３５容量％未満であると、サイクル寿命が悪化する
恐れがあり、また大電流放電、急速充電特性の改善効果
が小さくなる恐れがあり、一方９０容量％を越えると、
硬化しやすくなるとともに、サイクル寿命を損なう恐れ
を生じる。さらに、プロピオン酸メチルが５容量％未満
であると高負荷、大電流放電、急速充電特性、および低
温特性が良好に改善されない恐れがあり、一方４０容量
％を越えると、サイクル寿命を悪化させる恐れがある。
であると、二次電池のサイクル寿命が損なわれる恐れが
あり、一方６０容量％を越えると、室温で硬化する恐れ
を生じ、また前記ジメチルカーボネート、プロピオン酸
メチルの量が少なくなる結果、大電流放電、急速充電特
性を損なう恐れがある。また、前記ジメチルカーボネー
トが３５容量％未満であると、サイクル寿命が悪化する
恐れがあり、また大電流放電、急速充電特性の改善効果
が小さくなる恐れがあり、一方９０容量％を越えると、
硬化しやすくなるとともに、サイクル寿命を損なう恐れ
を生じる。さらに、プロピオン酸メチルが５容量％未満
であると高負荷、大電流放電、急速充電特性、および低
温特性が良好に改善されない恐れがあり、一方４０容量
％を越えると、サイクル寿命を悪化させる恐れがある。
【００１８】さらにエチレンカーボネートと、ジメチル
カーボネートおよびプロピオン酸メチルの合計の体積混
合比は５：９５〜６０：４０とすることが好ましいが、
エチレンカーボネートが５未満であると、サイクル寿命
を悪化させる恐れがあり、一方９５を越えると高負荷、
大電流放電、急速充電特性、および低温特性が良好に改
善されない恐れがあり。
カーボネートおよびプロピオン酸メチルの合計の体積混
合比は５：９５〜６０：４０とすることが好ましいが、
エチレンカーボネートが５未満であると、サイクル寿命
を悪化させる恐れがあり、一方９５を越えると高負荷、
大電流放電、急速充電特性、および低温特性が良好に改
善されない恐れがあり。
【００１９】さらに、電解液の電解質としては特に限定
はなく、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ
6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、Ｌｉ
ＳｂＦ6、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、ＬｉＣ6Ｈ5ＳＯ3、Ｌ
ｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＬｉＣ
Ｆ3ＳＯ3等のリチウム塩を、単独または２種以上混合し
て用いることができる。このうち特に、後述の実施例に
も明らかなようにＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ
4を用いると、特に良好な結果が得られる。
はなく、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ
6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、Ｌｉ
ＳｂＦ6、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、ＬｉＣ6Ｈ5ＳＯ3、Ｌ
ｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3、ＬｉＣ
Ｆ3ＳＯ3等のリチウム塩を、単独または２種以上混合し
て用いることができる。このうち特に、後述の実施例に
も明らかなようにＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣｌＯ
4を用いると、特に良好な結果が得られる。
【００２０】正極としては、高エネルギー密度を可能と
するため、本発明においては３．５Ｖ以上の充電終止電
圧を必要とする正極活物質を使用するのが好ましい。、
特にＬｉxＭｎ2-yＭyＯ4（Ｍ＝Ｎａ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｙ，
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｓｂ、０
≦ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．７）を主体とする複合酸化
物あるいはＭｎ2Ｏ4を主体とする複合酸化物を用いるの
がよい。
するため、本発明においては３．５Ｖ以上の充電終止電
圧を必要とする正極活物質を使用するのが好ましい。、
特にＬｉxＭｎ2-yＭyＯ4（Ｍ＝Ｎａ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｙ，
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｓｂ、０
≦ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．７）を主体とする複合酸化
物あるいはＭｎ2Ｏ4を主体とする複合酸化物を用いるの
がよい。
【００２１】リチウムイオンを充放電可能な負極材料と
しては、１）リチウム金属負極、２）リチウムイオンを
充電および放電可能なリチウム合金負極、例えば、Ｌｉ
とＡｌを主体とするリチウム合金、ＬｉとＣｄ，Ｉｎ，
Ｐｂ，Ｂｉ等のリチウム合金、３）リチウムイオンを充
放電可能な負極活物質保持体を主体とする負極、例え
ば、種々の炭素材料、Ｎｂ2Ｏ5、ＷＯ2、Ｆｅ2Ｏ3等の
金属酸化物、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の高分
子化合物、Ｌｉ2.5Ｃｏ0.5Ｎ、Ｌｉ2.5Ｃｕ0.5Ｎ、Ｌｉ
2.5Ｎｉ0.5Ｎ、Ｌｉ3ＦｅＮ2、Ｌｉ7ＭｎＮ4等の窒化物
等を用いることができる。
しては、１）リチウム金属負極、２）リチウムイオンを
充電および放電可能なリチウム合金負極、例えば、Ｌｉ
とＡｌを主体とするリチウム合金、ＬｉとＣｄ，Ｉｎ，
Ｐｂ，Ｂｉ等のリチウム合金、３）リチウムイオンを充
放電可能な負極活物質保持体を主体とする負極、例え
ば、種々の炭素材料、Ｎｂ2Ｏ5、ＷＯ2、Ｆｅ2Ｏ3等の
金属酸化物、ポリチオフェン、ポリアセチレン等の高分
子化合物、Ｌｉ2.5Ｃｏ0.5Ｎ、Ｌｉ2.5Ｃｕ0.5Ｎ、Ｌｉ
2.5Ｎｉ0.5Ｎ、Ｌｉ3ＦｅＮ2、Ｌｉ7ＭｎＮ4等の窒化物
等を用いることができる。
【００２２】
【作用】本発明の非水溶媒電解液を有する二次電池にお
いては、次のような特徴を有する。すなわち正極活物質
としてＬｉxＭｎ2-yＭyＯ4（Ｍ＝Ｎａ，Ｍｇ，Ｓｃ，
Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｓ
ｂ、０≦ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．７）およびＭｎ2Ｏ4
を主体とする複合酸化物を用いた電池は安価でサイクル
寿命が長いという特徴を有している。また正極活物質と
してＬｉxＭｎ2-yＭyＯ4（Ｍ＝Ｎａ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｙ，
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｓｂ、０
≦ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．７）を主体とする複合酸化
物を用いた電池は、ＬｉxＭｎ2Ｏ4（０≦ｘ≦１．２）
のＭｎを一部遷移金属に置換することにより特に結晶構
造が安定し充放電寿命が長くなっている。
いては、次のような特徴を有する。すなわち正極活物質
としてＬｉxＭｎ2-yＭyＯ4（Ｍ＝Ｎａ，Ｍｇ，Ｓｃ，
Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｓ
ｂ、０≦ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．７）およびＭｎ2Ｏ4
を主体とする複合酸化物を用いた電池は安価でサイクル
寿命が長いという特徴を有している。また正極活物質と
してＬｉxＭｎ2-yＭyＯ4（Ｍ＝Ｎａ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｙ，
Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｓｂ、０
≦ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．７）を主体とする複合酸化
物を用いた電池は、ＬｉxＭｎ2Ｏ4（０≦ｘ≦１．２）
のＭｎを一部遷移金属に置換することにより特に結晶構
造が安定し充放電寿命が長くなっている。
【００２３】また正極活物質としてＬｉxＣｏＯ2（０≦
ｘ≦１．２）を主体とする複合酸化物を用いた電池は、
電圧が高く、エネルギー密度が大きいという特徴を有し
ている。
ｘ≦１．２）を主体とする複合酸化物を用いた電池は、
電圧が高く、エネルギー密度が大きいという特徴を有し
ている。
【００２４】また正極活物質としてＬｉxＮｉＯ2（０≦
ｘ≦１．２）を主体とする複合酸化物を用いた電池は、
充放電容量が大きく、エネルギー密度が大きいという特
徴を有している。
ｘ≦１．２）を主体とする複合酸化物を用いた電池は、
充放電容量が大きく、エネルギー密度が大きいという特
徴を有している。
【００２５】また正極活物質としてＦｅ2（ＳＯ4）3を
主体とする複合硫酸塩を用いた電池は安価で軽いという
特徴を有している。
主体とする複合硫酸塩を用いた電池は安価で軽いという
特徴を有している。
【００２６】以上述べたように、正極にこれらの充電終
止電圧として３．５Ｖ以上が必要な正極活物質を正極に
用いることにより、高電圧、高エネルギー密度が得ら
れ、またそのリチウムイオンのインターカレーション、
デインターカレーションの拡散が速いために大電流放電
急速充電に適している。
止電圧として３．５Ｖ以上が必要な正極活物質を正極に
用いることにより、高電圧、高エネルギー密度が得ら
れ、またそのリチウムイオンのインターカレーション、
デインターカレーションの拡散が速いために大電流放電
急速充電に適している。
【００２７】負極には、特に金属リチウムあるいはリチ
ウム金属合金を用いることによって、高エネルギー密度
を有することができ、リチウムイオンのインターカレー
ション、デインターカレーションの必要がないためにリ
チウムイオンの拡散の問題が生じず、そのために大電流
放電急速充電に適しており、負極を作製するのに特別な
行程も必要ないためにコストが低くできる。
ウム金属合金を用いることによって、高エネルギー密度
を有することができ、リチウムイオンのインターカレー
ション、デインターカレーションの必要がないためにリ
チウムイオンの拡散の問題が生じず、そのために大電流
放電急速充電に適しており、負極を作製するのに特別な
行程も必要ないためにコストが低くできる。
【００２８】電解液は、サイクル特性改善する非水溶媒
として提案されていたエチレンカーボネートとジメチル
カーボネートからなる混合溶媒に、さらに低粘土低融点
溶媒であるプロピレンカーボネートを混合した３種の混
合溶媒となっているので電解液が高い導電率と低い凝固
点を同時に有することが可能となる。したがって、電池
の負荷特性や低温特性を十分に向上させることが可能と
なる。
として提案されていたエチレンカーボネートとジメチル
カーボネートからなる混合溶媒に、さらに低粘土低融点
溶媒であるプロピレンカーボネートを混合した３種の混
合溶媒となっているので電解液が高い導電率と低い凝固
点を同時に有することが可能となる。したがって、電池
の負荷特性や低温特性を十分に向上させることが可能と
なる。
【００２９】
【実施例】以下に実施例および比較例を用いて、本発明
の効果を説明するが、本発明はこれら実施例に限定され
ない。
の効果を説明するが、本発明はこれら実施例に限定され
ない。
【００３０】
【実施例１〜７および比較例１】図１は本発明による非
水溶媒電解液を有する二次電池の断面図である。図１に
おいて、１はステンレス製の負極ケースである。２は負
極であり、ここでは、所定の厚さのリチウム箔を直径１
６ｍｍに打ち抜いたものを１に圧着したものである。３
は非水溶媒を用いた電解液であり、ＥＣ、ＤＭＣとＭＰ
を様々の組成とした混合溶媒に六フッ化リン酸リチウム
ＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／リットル溶解したものである。
４はポリプロピレンまたはポリエチレンの多孔質フィル
ムからなるセパレータである。５はステンレス製正極ケ
ースである。６はＬｉＭｎ1.9Ｃｏ0.1Ｏ4を用いて構成
された正極である。これは、上記正極活物質を、導電
剤、結着剤と混合しスラリーとしたものをＳＵＳ箔上に
所定の厚さに塗布し、乾燥させた後にそれを直径１４ｍ
ｍの電極部分をもつ直径１６ｍｍの大きさに切り出した
ものである。７はガスケットであり負極ケース１と正極
ケース５との間の電気的絶縁を保つと同時に、負極ケー
ス開口縁が内側に折り曲げられ、かしめられることによ
って、電池内容物を密閉、封止している。
水溶媒電解液を有する二次電池の断面図である。図１に
おいて、１はステンレス製の負極ケースである。２は負
極であり、ここでは、所定の厚さのリチウム箔を直径１
６ｍｍに打ち抜いたものを１に圧着したものである。３
は非水溶媒を用いた電解液であり、ＥＣ、ＤＭＣとＭＰ
を様々の組成とした混合溶媒に六フッ化リン酸リチウム
ＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／リットル溶解したものである。
４はポリプロピレンまたはポリエチレンの多孔質フィル
ムからなるセパレータである。５はステンレス製正極ケ
ースである。６はＬｉＭｎ1.9Ｃｏ0.1Ｏ4を用いて構成
された正極である。これは、上記正極活物質を、導電
剤、結着剤と混合しスラリーとしたものをＳＵＳ箔上に
所定の厚さに塗布し、乾燥させた後にそれを直径１４ｍ
ｍの電極部分をもつ直径１６ｍｍの大きさに切り出した
ものである。７はガスケットであり負極ケース１と正極
ケース５との間の電気的絶縁を保つと同時に、負極ケー
ス開口縁が内側に折り曲げられ、かしめられることによ
って、電池内容物を密閉、封止している。
【００３１】以上のように作製した実施例１〜７および
比較例１のコイン型電池について、高負荷特性を評価す
るために２０℃で充電終止電圧を４．３Ｖ、放電終止電
圧を３．３Ｖとして、電流密度１ｍＡ／ｃｍ2、放電電
流１ｍＡ／ｃｍ2で、１０サイクル行った。その後、同
条件で充電を行った後に比較的高負荷である６ｍＡ／ｃ
ｍ2で放電を行い、そのときの放電容量も見積った。
比較例１のコイン型電池について、高負荷特性を評価す
るために２０℃で充電終止電圧を４．３Ｖ、放電終止電
圧を３．３Ｖとして、電流密度１ｍＡ／ｃｍ2、放電電
流１ｍＡ／ｃｍ2で、１０サイクル行った。その後、同
条件で充電を行った後に比較的高負荷である６ｍＡ／ｃ
ｍ2で放電を行い、そのときの放電容量も見積った。
【００３２】また、これと別に低温特性を評価するため
に高負荷特性の評価を行ったときと同様に充放電サイク
ルを行い、その後、−１０℃とした後に６ｍＡ／ｃｍ2
で放電を行い、そのときの放電容量も見積った。
に高負荷特性の評価を行ったときと同様に充放電サイク
ルを行い、その後、−１０℃とした後に６ｍＡ／ｃｍ2
で放電を行い、そのときの放電容量も見積った。
【００３３】以上の結果を表１に示した。なお、高負荷
特性放電容量比および低温特性放電容量比は、比較例１
の放電容量を１００とした値で示した。表１の結果より
エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートとプロピ
オン酸メチルの３種類を含む電解液を使用した本発明の
電池は、通常のサイクル特性だけでなく、高負荷特性、
低温特性共に優れていることが明らかである。
特性放電容量比および低温特性放電容量比は、比較例１
の放電容量を１００とした値で示した。表１の結果より
エチレンカーボネート、ジメチルカーボネートとプロピ
オン酸メチルの３種類を含む電解液を使用した本発明の
電池は、通常のサイクル特性だけでなく、高負荷特性、
低温特性共に優れていることが明らかである。
【００３４】表１ 実施例及び比較例
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、非
水溶媒電解液を有する二次電池において電解液の導電率
が非常に高くなり、温度特性、負荷特性も良好であり、
さらに耐酸化還元性にも優れたものとなる。これによ
り、エネルギー密度が高く、大電流放電急速充電が可能
であり、充放電寿命が長く、しかも安価な非水溶媒電解
液を有する二次電池を提供できる。
水溶媒電解液を有する二次電池において電解液の導電率
が非常に高くなり、温度特性、負荷特性も良好であり、
さらに耐酸化還元性にも優れたものとなる。これによ
り、エネルギー密度が高く、大電流放電急速充電が可能
であり、充放電寿命が長く、しかも安価な非水溶媒電解
液を有する二次電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池の断面図。
１ 負極ケース ２ 負極 ３ 非水溶媒電解液 ４ セパレータ ５ 正極ケース ６ 正極 ７ ガスケット
Claims (8)
- 【請求項１】リチウムイオンを充放電可能な負極と、リ
チウムイオンと可逆的な電気化学反応可能な正極、及び
非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解した電解液
を有する二次電池において、前記電解液の非水溶媒とし
て、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート及び
プロピオン酸メチルを含む混合溶媒を用いることを特徴
とする非水溶媒電解液を有する二次電池。 - 【請求項２】非水溶媒に、エチレンカーボネートが５〜
７０容量％、ジメチルカーボネートが３５〜９０容量
％、プロピオン酸メチルが５〜４０容量％含まれること
を特徴とする請求項１記載の非水溶媒電解液を有する二
次電池。 - 【請求項３】エチレンカーボネートと、ジメチルカーボ
ネートとプロピオン酸メチルの合計の体積混合比が１
０：９０〜６０：４０であることを特徴とする請求項２
記載の非水溶媒電解液を有する二次電池。 - 【請求項４】上記負極として、金属リチウムあるいはリ
チウム金属合金を負極活物質に用いたことを特徴とする
請求項１から３記載のいずれかの非水溶媒電解液を有す
る二次電池。 - 【請求項５】上記正極活物質として３．５Ｖ以上の充電
終止電圧を必要とするものを用いたことを特徴とする請
求項１から４記載にいずれかの非水溶媒電解液を有する
二次電池。 - 【請求項６】上記正極活物質としてＬｉxＭｎ2-yＭyＯ4
（Ｍ＝Ｎａ，Ｍｇ，Ｓｃ，Ｙ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃ
ｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｓｂ，０≦ｘ≦１．２、０＜ｙ
≦０．７）あるいはＭｎ2Ｏ4を主体とする複合酸化物を
用いたことを特徴とする請求項５記載の非水溶媒電解液
を有する二次電池。 - 【請求項７】上記正極活物質としてＬｉxＭｎ2-yＣｏy
Ｏ4（０≦ｘ≦１．２、０＜ｙ≦０．７）を用いたこと
を特徴とする請求項６記載の非水溶媒電解液を有する二
次電池。 - 【請求項８】上記電解液用のリチウム塩としてＬｉＰＦ
6、ＬｉＡｓＦ6あるいはＬｉＣｌＯ4を０．５−１．５
ｍｏｌ／ｌの濃度で用いたことを特徴とする請求項１か
ら７記載の非水溶媒電解液を有するいずれかの二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7274917A JPH0997609A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 非水溶媒電解液を有する二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7274917A JPH0997609A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 非水溶媒電解液を有する二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0997609A true JPH0997609A (ja) | 1997-04-08 |
Family
ID=17548344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7274917A Pending JPH0997609A (ja) | 1995-09-28 | 1995-09-28 | 非水溶媒電解液を有する二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0997609A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6045950A (en) * | 1998-06-26 | 2000-04-04 | Duracell Inc. | Solvent for electrolytic solutions |
| WO2000031817A1 (en) * | 1998-11-20 | 2000-06-02 | Valence Technology, Inc. | Electrolytes having improved low temperature performance |
-
1995
- 1995-09-28 JP JP7274917A patent/JPH0997609A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6045950A (en) * | 1998-06-26 | 2000-04-04 | Duracell Inc. | Solvent for electrolytic solutions |
| WO2000031817A1 (en) * | 1998-11-20 | 2000-06-02 | Valence Technology, Inc. | Electrolytes having improved low temperature performance |
| US6444370B2 (en) | 1998-11-20 | 2002-09-03 | Valence Technology, Inc. | Electrolytes having improved low temperature performance |
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