JPS63148567A - 非水電解液電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は非水電解液電池に関し、詳しくは、リチウム
、ナトリウムなどの軽金属を負極活物質に用いる非水系
の一次あるいは二次電池に関するものである。

〈従来の技術〉 リチウム電池で代表される上記の非水電解液電池は、高
エネルギー密度且つ軽固であるといった特長のある電池
として広く用いられ、筒形スパイラル形、筒形インサイ
ドアラ１〜形、コイン形あるいはピン形などの形式のも
のが知られ゛　ている。この種の電池では、上述の軽金
属を活物質とする負極に、二酸化マンガンやフッ化カー
ボンなどを活物質とする正極を組合せて構成される。ま
たプロピレンカーボネートやγ−ブチロラクトンあるい
はジメトキシエタンといった非水性の有機溶媒に、過塩
素酸リチウム（Ｌ　ｉ　ＣｌＯ２）やテトラフルオロホ
ウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）あるいはへキサフルオロリ
ン酸リチウム（Ｌ　ｉ　ＰＦ６）などのアルカリ金属塩
を溶質として溶解した非水電解液を用いた構成が採られ
ている。

ところで、上記の非水電解液において用いられる有機溶
媒は、高イオン導電性の液となるために高誘電率、低粘
度であり、また電池の作動温度範囲を広くするために高
沸点で低融点なものが好ましい。一方、この有機溶媒に
溶かす上記の溶質としては、良好なイオン導電性を１ｑ
るために有機溶媒に十分溶解し解離すると共に、電極活
物質などと化学反応せず、また高温においても分解や変
質などによる劣化のしにくい安定なものが好適に用いら
れる。このため、現用の非水電解液電池では、プロピレ
ンカーボネート単独またはこれと他の溶媒との混合溶媒
からなる電解液溶媒に、過塩素酸リチウムを溶質として
溶解させた非水電解液を使用する構成が広く採られてい
る。　　′ 〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記の過塩素酸リチウムは有機溶媒と混
合した状態では不安定で爆発などの危険があるため、こ
れを用いてなる上記の非水電解液は取扱性が悪く、電池
製造工程の煩雑化をＪｎ＜他、この非水電解液を用いて
作製した電池において、外部短絡時や充電時などにおＣ
ブる電池内部よりの加熱あるいは火中投入時における外
部よりの加熱などにより電池温度が上界した場合には、
非水電解液の爆発に起因する電池の破裂などの事故が起
こる可能性が高く、電池破裂により外部に飛散したリチ
ウムなどの軽金属の発火による火災事故は免れない。特
に、筒形スパイラル電池のように大電流の取出しができ
る電池の場合は外部ジョートロ４に流れる大電流によっ
て電池温度上昇の度合が大きいのでこの危険性が高く、
重大な発火事故を起こし易いという問題がある。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者は上記問題を解決すべくこの種の電解液に用い
る溶質の検討を行なった所、上記のしｉＣβ０４に代え
てＬｉＰＦ６を用いた時には所期の目的を達成できるこ
とを見出して本発明を完成した。

即ち、この発明の非水電解液電池は、リチウム、ナトリ
ウムなどの軽金属を活物質とする負極にセパレータを介
して正極を組合せてなる非水電解液電池において、ジオ
キソラン、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２
メチルジオキソラン、４メチルジオキソラン、ジメチル
ジオキザン、ジオキサンより選ばれる少なくとも一種か
らなる有機溶媒にプロピレンカーボネートを混合した電
解液溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ６を溶解してなる非水
電解液を用いたことを要旨とする。

〈作　用〉 上記のＬｉＰＦ６は、有機溶媒中で ＬｉＣＪ２０４に較べてはるかに安全性が高い。

また、塩単独では、高温でやや不安定でおるが、製造時
における水分混入を極度に制限すると共に、十分に除湿
した条件下で取扱い、更に高温（８０’Ｃ以上）に暉ざ
なければ実用上の問題はない。そして、ＬｉＰＦ５は導
電性が高く、電池性能も良好となる。よって、上記手段
を用いることで、非水電解液の安全性が高まり、電池作
製時における取扱性向上並びに電池使用時における安全
性向上などを図ることができる。

〈実施例〉 以下に添付図面を用いてこの発明の詳細な説明する。

有底短円筒状でステンレス製の正極缶１の内底面に、ス
テンレスネット製の正極集電体２を介して、二酸化マン
ガンを主剤とする混合粉末を円盤状に加圧成形して１ｑ
だ正極３を圧着し、またポリプロピレン不Ｈ１５’３！
のセパレータ４を介してリチウム負極５を正極３と対向
させて、第１図に示した構造のＣＲ２０２５タイプのリ
チウム電池Ａ〜Ｃを組立てた。尚、この図において６は
ステンレス製の端子板、７はポリプロピレン製の封口ガ
スケットである。また、上記の正極３及びセパレータ４
には、プロピレンカーボネートに各種有機溶媒を混合し
た電解液溶媒に、Ｌ！ＰＦ６を溶質として溶解させた非
水電解液を所定量注入し吸液させである。上記のプロピ
レンカーボネートと混合させる有機溶媒として、電池へ
では４メチルジオキソランとジオキサンとを、また電池
Ｂでは２メチルジオキソランとテトラヒドロフランとを
、更に電池Ｃでは２メチルジオキソランとジオキサンと
を、それぞれ用いた。

そして、電池Ａ−Ｃについて夫々、電解液溶媒中に溶解
さ’＋！ルＬ　ｉ　Ｐ　Ｆ６０１度（ｌＴｌｏｔ／、ｅ
　）を種々変えた電池を作り、これらの電池を環境温度
２０℃において抵抗１５にΩで終止電圧２．５ｖまで連
続放電させ、それらの放電容量（ｍＡｈ）を測定した。

この測定結果をプロットして第２図に示−すグラフを（
ｑた。第２図より、Ｌ　ｉ　ＰＦ６の濃度を０．３〜２
程度とした場合には電池へ〜Ｃの放電容量の向上がみら
れ、この範囲が電池性能上好ましい温度であることがわ
かる。

また、電池へ〜Ｃに用いる電解液溶媒において、プロピ
レンカーボネートに対する他の有機溶媒の混合体積比（
他の有機溶媒の体積／プロピレンカーボネー１−の体積
）を種々変えた電池を作り、これらの電池を上記と同じ
条件で放電させ、それらの放電容量（（ｍＡｈ）を測定
した。

この測定結果をプロットして第３図に示すグラフを得た
。第３図より、混合体積比を０．５〜３程度とした場合
には電池Ａ〜Ｃの放電容量の向上がみられ、この範囲が
Ｎ池性能上好ましい混合体積比であることがわかる。

尚、以上は正極活物質に二酸化マンガンを、また負極活
物質にリチウムを、更にプロピレンカーボネートと混合
させる有機溶媒には４メチルジオキソランとジオキサン
との混合溶媒などを夫々用いた例であるが、正極活物質
としてはＭ２Ｏ３やＣｕＯなとの金属酸化物あるいはＡ
ｑＣβ２やＣｕＣβ２などの金属塩化物あるいはＣｕＦ
２やＮ　ｉ　Ｆ２などの金属弗化物あるいはＣｕＳやＮ
ｉ３Ｓ２といった金属硫化物を、また、負極活物質とし
てナトリウムやカリウムなどの他の軽金属を、更に上記
有機溶媒として上述の組合せのものの他、ジオキソラン
、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２メチルジ
オキソラン、４メチルジオキソラン、ジメチルジオキサ
ン、ジオキサンより選ばれる有機溶媒を単独または２種
以上混合してなるものを、それぞれ用いた場合にも同様
な結果が得られ、ＬｉＰＦ６の濃度としては０．３〜２
　ｍｏ＋、’βの範囲、プロピレンカーボネートと混合
させる有機溶媒の混合体積比としては０．５〜３の範囲
がそれぞれ好適であることが知）ｑされている。

また、以上はコイン形リチウム電池についての例でおる
が、筒形スパイラル形、筒形インサイドアラ１〜形ある
いはピン形などの地形式の電池についても同様な効果が
得られることは言うまでもない。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の非水電解液電池によれば、電
池作製時における取扱性向上並びに電池使用時の安全性
向上を図れる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の電池のＭＡ造を示した断面図、第２図
はし１ＰＦ６の濃度と放電容量との関係を示したグラフ
、第３図はプロピレンカーボネートに対する行別溶媒の
混合体積比と放電容量との関係を示したグラフである。 １・・・正極缶、３・・・正極、４・・・セパレータ、
５・・・リチウム負極、６・・・端子板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、リチウム、ナトリウムなどの軽金属を活物質とする
   負極にセパレータを介して正極を組合せてなる非水電解
   液電池において、ジオキソラン、ジメトキシエタン、テ
   トラヒドロフラン、２メチルジオキソラン、４メチルジ
   オキソラン、ジメチルジオキサン、ジオキサンより選ば
   れる少なくとも一種からなる有機溶媒にプロピレンカー
   ボネートを混合した電解液溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ
   ＿６を溶解してなる非水電解液を用いたことを特徴とす
   る非水電解液電池。 ２、正極の活物質が二酸化マンガンであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の非水電解液電池。 ３、前記非水電解液におけるＬｉＰＦ＿６の濃度が０．
   ３〜２ｍｏｌ／ｌであることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の非水電解液電池。 ４、前記電解液溶媒において、プロピレンカーボネート
   に対する前記有機溶媒の混合体積比が０．５〜３である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項または
   第３項記載の非水電解液電池。