DE3855872T2 - Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten - Google Patents

Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zelle mit nicht- wässrigem Elektrolyten mit einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem Elektrolyten, die in einer Zellendose enthalten sind, wobei der Elektrolyt ein Lösungsprodukt und ein Lösungsmittel enthält, wobei Lithium- Fluoroformsulfonat als Lösungsprodukt enthalten ist.
  • Eine Zelle mit nichtwässrigem Elektrolyten, in welcher die negative Elektrode Lithium, Natrium oder eine Legierung derselben als aktives Material hat, schafft die Vorteile hoher Energiedichte und niedriger Selbstentladungsrate. Dieser Zellentyp hat jedoch geringe Tieftemperatur-Entladecharakteristika und bietet Raum für diesbezügliche Verbesserung.
  • Angesichts der vorstehenden Situation sind Vorschläge gemacht worden, die Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Lithiumzelle unter Verwendung von Lithium-Fluoroformsulfonat (LiCF&sub3;SO&sub3;) als Lösungsprodukt zu verbessern, das in einem nichtwässrigen Lösungsmittel hochlöslich ist und während der Tieftemperaturentladung an der negativen Elektrode keine Abscheidungen von Lithiumsalz verursacht.
  • Wo Lithium-Fluoroformsulfonat als Lösungsprodukt verwendet wird, sind die anfänglichen Tieftemperaturentladecharakteristika verbessert, aber es besteht das Problem der Verschlechterung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika nach einer langen Lagerzeitspanne. Die Verschlechterung findet aus den folgenden Gründen statt:
  • 1) Wenn dieser Zellentyp für eine lange Zeitspanne.gelagert wird, findet zwischen dem vom Lithium-Fluoroformsulfonat ionisiertem Fluor und dem Lithium, das das aktive Material der negativen Eletrode ist, eine Reaktion statt. Als Ergebnis wird auf der Oberfläche der negativen Elektrode eine Schicht aus Lithium-Fluorid ausgebildet, das eine passive Substanz ist, wodurch der interne Widerstand der Elektrode erhöht wird.
  • 2) Eine Zelle kann während der Lagerzeitspanne infolge des durch Lithium-Fluoroformsulfonat ionisierten Fluors korrodieren, und durch die Korrosion gebildete Metallionen werden an der Oberfläche der negativen Elektrode abgeschieden, wodurch sich der interne Widerstand der Elektrode erhöht.
  • Mittlerweile wurden die folgenden Zellen vorgeschlagen: (1) Zellen, deren Elektrolyt ein Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat und 1,2 Dimethoxyethan enthält (US-PS- 4279972 und 4482613); eine Zelle, deren Elektrolyt ein Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat, 1,2 Dimethoxyethan und 1,3-Dioxolan (US-PS-4129691) enthält; eine Zelle, deren Elektrolyt ein Lösungsmittel bestehend aus Dimethylformamid (US-PS-4142028) enthält; eine Zelle, deren Elektrolyt ein Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat und Tetrahydrofuran enthält (JP-Patentpublikation Kokai Nr. 60-243972); und eine Zelle, deren Elektrolyt ein Lösungsprodukt bestehend aus Lithium-Perchlorat und ein Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan enthält. (JP-Patentpublikation Kokai Nr. 60-86771).
  • (2) Eine Zelle mit einer Dose, die aus rostfreiem Stahl hergestellt ist und insbesondere aus ferritischem, rostfreiem Stahl, der fast kein Nickel enthält.
  • Die unter Punkt (1) vorstehend aufgelisteten Zellen weisen jedoch noch keine ausreichende Verbesserung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika nach der Lagerung auf,
  • Die Zelle gemäß Punkt (2) versagt gänzlich bezüglich der Lösung des Problems der Metallkorrosion.
  • Somit schaffen die vorstehend vorgeschlagenen Zellen keine ausreichende Verbesserung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika nach Lagerung.
  • Die vorstehend erwähnten Probleme treten auf, wenn eine positive Elektrode ein aktives Material mit stark oxidierenden Eigenschaften hat. In einer Zelle mit nichtwässrigem Elektrolyten, wie in der JP-A-62-143372 offenbart, enthält die positive Elektrode aktiven Kohlenstoff, so daß ein Abbau von LiCF&sub3;SO&sub3; kaum auftritt.
  • Die Änderung der Kombination von Lösungsmitteln zur Verbesserung der Zellencharakteristika ist häufig untersucht worden. Die EP-A-0030868 offenbart, daß Zellencharakteristika bei Tieftemperaturen verbessert werden, indem einem Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan ein Elektrolyt von LiCF&sub3;SO&sub3; zugesetzt wird.
  • Die FR-2378361 offenbart, daß die Leitfähigkeit durch Zusetzen eines Elektrolyten von LiCF&sub3;SO&sub3; zu einem Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat, 1,2-Dimethyloxyethan und 1,3-Dioxolan oder Ethylencarbonat, 1,2-Dimethoxyethan und 1,3-Dioxolan zugesetzt wird. Durch die Verwendung der vorstehend erwähnten Lösungsmittelgemische wird angenommen, daß die Tieftemperatur-Entladecharakteristik bis zu einem gewissen Ausmaß verbessert werden kann. Es ist jedoch eine weitere Verbesserung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika gewünscht, um eine Lithium-Zelle mit hoher Stabilität zu erhalten.
  • In der unter Artikel 54(3) EPC genannten Schrift EP-A 0329271 ist eine nicht-wassrige Zelle offenbart, bei der die negative Elektrode aus Lithium-Metall gebildet ist.
  • Eine primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zelle mit nichtwässrigem Elektrolyten zu schaffen, die eine hohe Stabilität mit ausgezeichneten Tieftemperatur- Entladecharakteristika nach einer langen Lagerzeitspanne hat.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zelle mit nichtwässrigem Elektrolyten zu schaffen, die nach einer langen Lagerzeitspanne ausgezeichnete Hochgeschwindigkeits- Entladecharakteristika hat.
  • Diese Aufgaben werden durch eine Zelle mit nichtwässrigem Elektrolyt gemäß Patentanspruch 1 erzielt.
  • Das organische Lösungsmittelgemisch kann Ethylencarbonat, Buthylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan enthalten.
  • Weiterhin kann das organische Lösungsmittelgemisch Ethylencarbonat, Y-Butyrolacton und 1,2-Dimethoxyethan enthalten.
  • Das organische Lösungsmittelgemisch kann Propylencarbonat, Sulfolan und Tetrahydrofuran enthalten.
  • Das organische Lösungsmittel kann wenigstens zwei zyklische Carbonate enthalten.
  • Die Lithium-Legierung kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die besteht aus:
  • Lithium-Aluminium-Legierung, Lithium-Indium-Legierung, Lithium-Zinn-Legierung, Lithium-Blei-Legierung, Lithium-Wismuth-Legierung, Lithium-Gallium-Legierung, Lithium-Strontium-Legierung, Lithium-Silizium-Legierung, Lithium-Zink- Legierung, Lithium-Cadmium-Legierung, Lithium-Calzium-Legierung und Lithium-Barium-Legierung.
  • Der Reaktionsinhibitor kann aus der Gruppe ausgewählt sein die besteht aus Lithiumnitrat, Triethylphosphat, Tri-n-Butylphosphat, NNN'N'-Tetramethylethylendiamin, 1,2-Diphenylethylendiamin, Diethyldithiocarbamin, Triethylphosphat, Ammoniumhypophosphit und Ureaorthophosphit.
  • Die vorstehenden Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus den folgenden Gründen erfüllt:
  • (1) Wo das organische Lösungsmittel ein organisches Lösungsmittelgemisch aus wenigstens zwei Lösungsmitteln mit hohem Siedepunkt besteht, die wenigstens ein zyklisches Carbonat enthalten, werden Filme aus Lithiumcarbonat auf den Oberflächen der negativen Elektrode ausgebildet, und diese Filme unterdrücken die Reaktion zwischen der negativen Elektrode und dem Elektrolyten. Darausfolgend bleiben die Oberflächen der negativen Elektrode frei von der Bildung passiver Filme aus Lithiumfluorid, wodurch eine Erhöhung des internen Widerstandes der Elektrode unterdrückt wird. Als Ergebnis werden die Tieftemperatur-Entladecharakteristika nach einer langen Zeitspanne der Lagerung verbessert.
  • Das vorstehende organische Lösungsmittelgemisch ist auch wirksam, das Absenken der Leitfähigkeit zu verhindern, wobei die Zelle ausgezeichnete Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika nach einer langen Lagerzeitspanne hat.
  • Wo der Elektrolyt zwei zyklische Carbonate enthält, können ein Lösungsmittel mit hoher Leitfähigkeit und hoher Viskosität und ein Lösungsmittel mit niederer Leitfähigkeit und niederer Viskosität in einem geeigneten Verhältnis vermischt werden, um eine optimale Leitfähigkeit und Viskosität für die Hochgeschwindigkeitsentladung zu realisieren. Dies verbessert weiterhin die Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika nach der Lagerung.
  • (2) Da die negative Elektrode eine Lithiumlegierung enthält, die eine niedrigere Aktivität als Lithium allein verwendet hat, wird die Reaktion zwischen den Fluorionen des Lithium-Fluoroformsulfonat und dem Lithium in der Lithiumlegierung selbst dann unterdrückt, wenn die Zelle für eine lange Zeitspanne gelagert wird. Damit besteht eine geringe Möglichkeit der Ausbildung von passiven Filmen auf den Oberflächen der negativen Elektrode, wodurch die Tieftemperatur-Entladecharakteristika nach einer langen Lagerungszeitspanne verbessert sind.
  • (3) Wo der Elektrolyt einen Zusatz eines Reaktionsinhibitors enthält (spezifischerweise eine Phosphorverbindung oder eine Stickstoffverbindung), um die Reaktion zwischen der Zellendose und dem Elektrolyten zu unterbinden, kann die Korrosion der Zellendose während der Lagerung selbst dann unterdrückt werden, wenn Lithium-Fluoroformsulfonat als Lösungsprodukt verwendet wird. Somit ist die Zelle nicht nur bezüglich ihrer anfänglichen, sondern auch bezüglich ihrer nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur- Entladecharakteristika überlegen.
  • Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
  • Es zeigt:
  • Fig. 1 eine Zelle mit nichtwässrigem Elektrolyten gemäß der vorliegenden Erfindung im Schnitt;
  • Fig. 2 eine graphische Darstellung der anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zelle A, der Vergleichszelle V1 und der Vergleichszelle V2,
  • Fig. 3 eine graphische Darstellung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika nach der Lagerung der Zellen A, V1 und V2,
  • Fig. 4 eine graphische Darstellung der anfänglichen Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen A, V1 und V2;
  • Fig. 5 eine graphische Darstellung der Hochgeschwindigkeits-Entladecharakeristika nach der Lagerung der Zellen A, V1 und V2;
  • Fig. 6 eine graphische Darstellung der anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakeristika der Zelle B, der Vergleichszelle V1 und Vergleichszelle V3;
  • Fig. 7 eine graphische Darstellung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika nach der Lagerung der Zellen B, V1 und V3;
  • Fig. 8 eine graphische Darstellung der anfänglichen Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen B, V1 und V3;
  • Fig. 9 eine graphische Darstellung der Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen B, V1 und V3 im Zustand nach der Lagerung;
  • Fig. 10 eine graphische Darstellung der anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zelle C, der Vergleichszellen W1 und W2;
  • Fig. 11 eine graphische Darstellung der Tieftemperatur-Ent ladecharakteristika der Zellen C, W1 und W2 im Zustand nach der Lagerung;
  • Fig. 12 eine graphische Darstellung der anfänglichen Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen C, W1 und W2;
  • Fig. 13 eine graphische Darstellung der Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen C, W1 und W2 im Zustand nach der Lagerung;
  • Fig. 14 eine graphische Darstellung der anfänglichen Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen A, D1 und D2 und der Vergleichszellen V1, V2 und X1,
  • Fig. 15 eine graphische Darstellung der Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen A, D1, D2, V1, V2 und X1 im Zustand nach der Lagerung;
  • Fig. 16 bis 18 graphische Darstellungen der Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis und der Entladekapazität in Lösungsmittelgemischen aus Ethylencarbonat, Propylencarbonat und 1,2 Dimethoxyethan;
  • Fig. 19 eine graphische Darstellung der anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen E1 bis E3 und der Vergleichszelle Y;
  • Fig. 20 eine graphische Darstellung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen E1 bis E3 und Y im Zustand nach der Lagerung;
  • Fig. 21 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Entladekapazität und der Menge Aluminium, die der Lithium-Aluminium-Legierung zugesetzt ist;
  • Fig. 22 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Entladekapazität und der Menge Indium, die der Indium- Aluminium-Legierung zugesetzt ist;
  • Fig. 23 eine graphische Darstellung der anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen F1 bis F3 und der Vergleichszelle Z;
  • Fig. 24 eine graphische Darstellung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen F1 bis F3 und Z im Zustand nach der Lagerung;
  • Fig. 25 eine graphische Darstellung der anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen F1 und G;
  • Fig. 26 eine graphische Darstellung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen F1 und G im Zustand nach der Lagerung;
  • Fig. 27 eine graphische Darstellung der anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen G und H gemäß der Erfindung;
  • Fig. 28 eine graphische Darstellung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen G und H im Zustand nach der Lagerung;
  • Fig. 29 eine graphische Darstellung der anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen I1 und der Vergleichszellen U1 bis U3;
  • Fig. 30 eine graphische Darstellung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen I1 und U1 bis U3 im Zustand nach der Lagerung;
  • Fig. 31 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Trockentemperatur des Lithium-Fluoroformsulfonats und der Entladekapazität einer Zelle, die Lithium-Fluoroformsulfonat verwendet;
  • Fig. 32 eine graphische Darstellung der anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen 12 und der Vergleichszellen U4 und U5; und
  • Fig. 33 eine graphische Darstellung der Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen 11, U4 und U5 im Zustand nach der Lagerung.
  • In den folgenden Beispielen ist nur die achte Ausführungsform gemäß der Erfindung. Die anderen Ausführungsformen liegen außerhalb des Schutzumfanges der Erfindung, sind jedoch für das Verständnis der Erfindung nützlich.
  • Erste Ausführungsform (für das Verständnis der Erfindung nützlich) (Beispiel)
  • Eine Zelle mit nichtwässrigem Elektrolyten vom Flachtyp wird anhand der Fig. 1 beschrieben.
  • Die Zelle besteht aus einer negativen Elektrode 2, die aus Lithiummetall gebildet ist und auf eine Innenfläche eines negativen Kollektors 7 aufgepreßt ist. Der negative Kollektor 7 ist an einer unteren Innenfläche einer Negativdose 5 befestigt, die aus einem ferritischen rostfreien Stahl (SOS-430) gebildet ist, und einen annähernd U-förmigen Querschnitt hat. Die negative Dose 5 ist an ihrem Umfang in einer isolierenden Abdichtung 8, die aus Polypropylen gebildet ist, festgelegt, während eine positive Dose 4, die aus rostfreiem Stahl gebildet ist und einen annähernd U- förmigen Querschnitt hat, gegenüber der negativen Dose 5 ausgerichtet und an ihrem Umfang durch die isolierende Abdichtung 8 festgelegt ist. Ein positiver Kollektor 6 ist an einer unteren Innenfläche der positiven Dose 4 befestigt und eine positive Elektrode 1 ist an der Innenfläche des positiven Kollektors 6 befestigt. Ein Trennelement 3, das mit einem Elektrolyt imprägniert ist, ist zwischen der positiven Elektrode 1 und der negativen Elektrode 2 angeordnet.
  • Die positive Elektrode 1 verwendet Mangandioxid, das in einem Temperaturbereich von 350 bis 430ºC wärmebehandelt ist, um als ein aktives Material zu wirken. Dieses Mangandioxid wurde mit Kohlepulver, das als ein leitfähiges Agens wirkt, und mit Fluorharzpulver, das als ein Bindemittel wirkt, im Gewichtsverhältnis von 85:10:5 vermischt. Das Gemisch wurde unter Druck geschmolzen und dann bei 250 bis 350ºC wärmebehandelt, woraus die positive Elektrode 1 resultierte. Die negative Elektrode 2 wurde durch Stanzen eines Stückes in gewünschter Größe aus einer gewaizten Lithiumplatte hergestellt.
  • Der Elektrolyt enthält ein Mol/l-Lithiumfluoroformsulfonat (LiCF&sub3;SO&sub3;), gelöst in einem Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat, Butylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan, die im Verhältnis von 2:2:6 gemischt sind. Dieser Elektrolyt enthält keinen Zusatz. Die Zelle hat 20 mm Durchmesser und eine Dicke von 2,5 mm und eine Kapazität von 130 mAh.
  • Die Zelle, wie vorstehend hergestellt, wird im Nachfolgenden als Zelle A bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiel I)
  • Es wurde zu Vergleichszwecken eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie vorstehend hergestellt, mit Ausnahme daß der Elektrolyt hier ein Lösungsmittel aufweist, welches Ethylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan, gemischt im Verhältnis von 4:6, enthält.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle V1 bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiel II)
  • Es wurde eine weitere Zelle auf die gleiche Art und Weise wie vorstehend beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Elektrolyt hier ein Lösungsmittel aufwies, das Butylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan im Verhältnis von 4:6 gemischt enthielt. Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle V2 bezeichnet.
  • Die Tabelle 1 zeigt im Folgenden die Einzelheiten der verschiedenen Bestandteile der Zellen A, V1 und V2. Tabelle 1
  • (Versuch I)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen A gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vergleichszellen V1 und V2 überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 2 und 3 gezeigt. Fig. 2 zeigt die Tieftemperatur-Entladecharakteristika, die beobachtet wurden, wenn die Zellen bei einer Temperatur von -20ºC mit einer Last von 3 KX direkt nach dem Zusammenbau entladen wurden. Fig. 3 zeigt die Tieftemperatur-Entladecharakteristika, die festgestellt wurden, wenn die Zellen bei einer Temperatur von -20ºC und mit einer Last von 3 KX entladen wurden, nachdem die Zellen nach ihrer Montage 3 Monate bei einer Temperatur vqn 60ºC (was einer Lagerung für 4 1/2 Jahre bei Raumtemperatur entspricht) gelagert worden waren.
  • Wie aus den Figuren 2 und 3 zu ersehen ist, ist die Zelle A gemäß der vorliegenden Erfindung den Vergleichszellen V1 und V2 sowohl bezüglich der anfänglichen als auch der Tieftemperatur-Entladecharakteristika nach der Lagerung überlegen.
  • (Versuch II)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen A, V1 und V2 überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 4 und 5 gezeigt. Fig. 4 zeigt die Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika, die festgestellt wurden, wenn die Zellen bei einer Temperatur von 25ºC mit einer Last von 300X direkt nach der Montage entladen worden waren. Fig. 5 zeigt die Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika, welche beobachtet wurden, wenn die Zellen bei einer Temperatur von 25ºC und mit einer Last von 300X nach dem Lagern der Zellen für 3 Monate bei einer Temperatur von 60ºC direkt nach ihrer Montage entladen worden waren.
  • Wie aus den Figuren 4 und 5 zu ersehen ist, ist die Zelle A gemäß der vorliegenden Erfindung den Vergleichszellen V1 und V2 sowohl bezüglich der anfänglichen als auch der nach der Lagerung auftretenden Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika überlegen.
  • Zweite Ausführungsform (Nützlich für das Verständnis der Erfindung) (Beispiel)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie bei dem Beispiel der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß der hier verwendete Elektrolyt ein Lösungsmittel enthielt, das Ethylencarbonat, γ-Butyrolacton und 1,2 Dimetoxyethan, gemischt im Verhältnis von 2:2:6 enthielt.
  • Die wie vorstehend beschrieben hergestellte Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle B bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiel I)
  • Die Vergleichszelle V1, die bei der ersten Ausführungsform verwendet wurde, wurde hier ebenfalls verwendet.
  • (Vergleichsbeispiel II)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie bei dem Beispiel der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß der hier verwendete Elektrolyt ein Lösungsmittel enthielt, das γ-Butyrolacton und 1,2 Dimethoxyethan, im Verhältnis von 4:6 gemischt, enthielt.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle V3 bezeichnet.
  • Die folgende Tabelle 2 zeigt die Einzelheiten der verschiedenen Bestandteile der Zellen B, V1 und V3. Tabelle 2
  • (Versuch I)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen B gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vergleichszellen V1 und V3 auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch I der ersten Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 6 und 7 gezeigt.
  • Wie aus den Figuren 6 und 7 zu ersehen ist, hat die Vergleichszelle V1 sowohl anfängliche als auch nach der Lagerung auftretende schlechte Charakteristika, während die Vergleichszelle V3 ausgezeichnete Anfangscharakteristika jedoch sehr schlechte Charakteristika nach der Lagerung hat. Im Gegensatz hierzu hat die Zelle B gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl ausgezeichnete anfängliche als auch nach der Lagerung auftretende Charakteristika.
  • (Versuch II)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen B, V1 und V3 auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch II für die erste Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 8 und 9 gezeigt.
  • Wie aus den Figuren 8 und 9 zu ersehen ist, ist die Vergleichszelle V1 sowohl bezüglich ihrer anfänglichen als auch ihrer nach der Lagerung auftretenden Charakteristika schlecht, während die Vergleichszelle V3 ausgezeichnete Anfangscharakteristika jedoch sehr schlechte Charakteristika nach der Lagerung hat. Im Gegensatz hierzu zeigt die Zelle B gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl anfängliche als auch nach der Lagerung auftretende ausgezeichnete Charakteristika.
  • Dritte Ausführungsform (nützlich für das Verständnis der Erfindung) (Beispiel)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie bei dem Beispiel der ersten Ausführungsform hergestellt, mit Ausnahme, daß der Elektrolyt, der hier verwendet wurde, ein Lösungsmittel enthielt, das Propylencarbonat, Sulfolan und Tetrahydrgfuran im Mischungsverhältnis von 2:2:6 enthielt.
  • Die wie vorstehen erwähnt hergestellte Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle C bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiel I)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß der hier verwendete Elektrolyt ein Lösungs mittel bestehend aus Propylencarbonat und Tetrahydrofuran im Mischungsverhältnis von 4:6 enthielt.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle W1 bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiel II)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie das Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß der hier enthaltene Elektrolyt ein Lösungsmittel enthielt, das Sulfolan und Tetrahydrofuran im Mischungsverhältnis von 4:6 enthielt.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle W2 bezeichnet.
  • Die folgende Tabelle 3 zeigt die Einzelheiten der verschiedenen Komponenten der Zellen C, W1 und W2. Tabelle 3
  • (Versuch I)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen C gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vergleichszeilen W1 und W2 auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch I bei der ersten Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 10 und 11 gezeigt.
  • Wie aus den Figuren 10 und 11 zu ersehen ist, ist die Vergleichszelle W1 bezüglich ihrer anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Charakteristika schlechter, während die Vergleichszelle W2 bessere anfängliche Charakteristika jedoch sehr schlechte, nach der Lagerung auftretende Charakteristika hat. Im Gegensatz hierzu hat die Zelle C gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl ausgezeichnete anfängliche als auch ausgezeichnete, nach der Lagerung auftretende Charakteristika.
  • (Versuch II)
  • Es wurden auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch II für die erste Ausführungsform die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen C, W1 und W2 überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 12 und 13 gezeigt.
  • Wie aus den Figuren 12 und 13 zu ersehen ist, ist die Zelle W1 sowohl bezüglich der anfänglichen als auch der nach der Lagerung auftretenden Charakteristika schlechter, während die Vergleichszelle W2 überlegene anfängliche Charakteristika jedoch sehr schlechte, nach der Lagerung auftretende Charakteristika hat. Im Gegensatz hierzu hat die Zelle C gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl überlegene anfängliche als auch überlegene, nach der Lagerung auftretende Charakteristika.
  • Vierte Ausführungsform (Nützlich für das Verstädnis der Erfindung) (Beispiele I und II)
  • Es wurden Zellen auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß die Elektrolyte, die hier verwendet wurden, ein Lösungsmittel aufwiesen, das Ethylencarbonat, Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan im Mischungsverhältnis von 2:2:6 bzw. ein Lösungsmittel aus Ethylencarbonat, Butylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan im Mischungsverhältnis 2:2:6 enthielten.
  • Diese wie vorstehend beschrieben hergestellten Zellen werden im Nachfolgenden als die Zellen D1 und D2 bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiel I)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie das Beispiel in der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Elektrolyt, der hier enthalten war, ein Lösungsmittel war, das Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan im Mischungsverhältnis von 4:6 enthielt.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle X1 bezeichnet.
  • (Versuch I)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika der Zellen D1, D2 und A der vorliegenden Erfindung und der Vergleichszeilen X1, V1 und V2 auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch II für die erste Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 14 und 15 gezeigt.
  • Wie aus den Fig. 14 und 15 zu ersehen ist, sind die Zellen D1, D2 und A gegenüber den Vergleichszellen X1, V1 und V2 bezüglich ihrer anfänglichen als auch nach der Lagerung auftretenden Hochgeschwindigkeits-Entladecharakertistika überlegen. Weiterhin sind die Zellen D1, D2 und A der vorliegenden Erfindung auch gegenüber den Zellen B und C überlegen.
  • Dies ist infolge der Tatsache der Fall, daß in dem Fall, bei dem der Elektrolyt zwei zyklische Carbonate enthält, die Leitfähigkeit und Viskosität des Elektrolyten auf Werte eingestellt werden können, die für die Hochgeschwindigkeits-Entladecharakteristika gut geeignet sind.
  • (Versuch II)
  • Die Lösungsmittelgemische aus Ethylencarbonat, Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan wurden bezüglich der Beziehung zwischen dem Mischungsverhältnis und der Entladekapazität überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 16 bis 18 gezeigt. Die Zellen wurden bei einer Temperatur von 250 und mit einem Widerstand von 300X entladen.
  • Wie aus den Figuren 16 bis 18 zu ersehen ist, ist es wünschenswert, daß die zyklischen Karbonate in dem Lösungsmittel mit 5-30 Vol% gemischt sind.
  • Fünfte Ausführungsform (nützlich für das Verständnis der Erfindung) (Beispiel I)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie bei dem Beispiel gemäß der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß der hier verwendete Elektrolyt aus einem Lösungsmittel bestand, das Propylencarbonat und 1,2- Dimethoxyethan im Mischungsverhältnis von 4:6 enthielt, und daß die negative Elektrode 2 eine Lithium-Aluminium-Legierung enthielt.
  • Die negative Elektrode 2 wurde durch Stanzen eines Stückes in gewünschter Größe aus einer Lithium-Aluminium-Legierung, die 2 Gew% Aluminium enthielt, hergestellt.
  • Die wie vorstehend hergestellte Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle E1 bezeichnet.
  • (Beispiel II)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie das vorstehend beschriebene Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, daß die negative Eiektrode 2 eine Lithium-Indium- Legierung mit 2 Gew% Indium enthielt.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle E2 bezeichnet.
  • (Beispiel III)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie beim vorstehend beschriebenen Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, daß die negative Elektrode 2 eine Lithium-Zinn- Legierung mit 2 Gew% Zinn enthielt.
  • Diese Zelle wird im nachfolgenden als Zelle E3 bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiel)
  • Es wurde eine Zelle zu Vergleichszwecken auf die gleiche Art und Weise wie beim vorstehend beschriebenen Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, daß die negative Elektrode 2 nur Lithium enthielt.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle Y bezeichnet.
  • Die folgende Tabelle 4 zeigt die Einzelheiten der verschiedenen Komponenten der Zellen E1 bis E3 und Y. Tabelle 4
  • (Versuch I)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen E1 bis E3 der vorliegenden Erfindung und der Vergleichszelle Y auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch I für die erste Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 19 und 20 gezeigt.
  • Wie aus den Figuren 19 und 20 zu ersehen ist, sind die Zellen E1 bis E3 und Y bezüglich ihrer anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika ähnlich, die Zellen E1 bis E3 jedoch gegenüber der Zelle Y bezüglich der nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika überlegen, wobei die Zelle E1 die beste von allen ist.
  • (Versuch II)
  • Der interne Widerstand dieser Zellen wurde vor und nach der Lagerung bei hoher Temperatur gemessen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
  • Wie aus der Tabelle 5 zu ersehen ist, hat sich der interne Widerstand der Zellen E1 bis E3 nur leicht erhöht im Gegensatz zu dem der Zelle Y, der nach der Lagerung eine wesentliche Erhöhung zeigt.
  • (Versuch III)
  • Es wurde die Beziehung zwischen der Menge Aluminium in der Lithium-Aluminium-Legierung und der Zellenkapazität direkt nach der Montage der Zellen und nach dem Lagern der Zellen bei 60ºC für drei Monate überprüft, und die Ergebnisse sind in der Fig. 21 gezeigt. Die Zellen wurden bei einer Temperatur von -20ºC mit einer Last von 3 KX entladen.
  • Wie aus der Fig. 21 zu ersehen ist, haben die Zellen eine Entladekapazität, die nach der Lagerung 100 mah übersteigt, wenn Aluminium mit 0,01 bis 20 Gew% zugesetzt war. Es ist daher wünschenswert, daß Aluminium mit 0,01 bis 20 Gew% zugesetzt wird.
  • Das heißt, daß Aluminium wenig Wirkung erzeugt, wenn es mit weniger als 0,01 Gew% zugesetzt ist, und die Zellenkapazität senkt, wenn es in einer Menge zugesetzt ist, die 20 Gew% übersteigt.
  • Die Beziehung zwischen der Menge Indium in der Lithium-Indium-Legierung und der Zellenkapazität wurde unter den gleichen Bedingungen überprüft und die Ergebnisse sind in der Fig. 22 gezeigt.
  • Wie wiederum zu ersehen ist, sollte Indium vorzugsweise mit 0,01 bis 20 Gew.% zugesetzt sein.
  • Bei der fünften Ausführungsform enthält die negative Elektrode Lithium-Aluminium-Legierung, Lithium-Indium-Legierung oder Lithium-Zinn-Legierung. Das Material, das für die negative Elektrode verwendet wird, ist auf diese Legierungen nicht begrenzt. Ähnliche Wirkungen können erzeugt werden, wo die negative Elektrode Lithium-Blei-Legierung, Lithium- Wismuth-Legierung, Lithium-Gallium-Legierung, Lithium- Strontium-Legierung, Lithium- Silizium-Legierung, Lithium- Zink-Legierung, Lithium-Kadmium-Legierung, Lithium-Kalzium- Legierung oder Lithium-Barium-Legierung enthält.
  • Sechste Ausführungsform (für das Verständnis der Erfindung nützlich) (Beispiel I)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie das Beispiel in der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß der hier verwendete Elektrolyt ein Lösungsmittel enthielt, das Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan im Mischungsverhältnis von 4:6 enthielt, wobei Lithiumnitrat (LiNO&sub3;) in dem Elektrolyten mit 1 g/l gelöst war.
  • Die wie vorstehend hergestellte Zelle wird im Folgenden als Zelle F1 bezeichnet.
  • (Beispiel II)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie das vorstehend aufgeführte Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, daß dem Elektrolyten Triethyiphosphat mit 0,1 g/l zugesetzt wurde.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle F2 bezeichnet.
  • (Beispiel III)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie das vorstehend genannte Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, daß dem Elektrolyt Tri-n-Butylphosphat mit 0,1 g/l zugesetzt wurde.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle F3 bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiel)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie das obige Beispiel I hergestellt, mit der Ausnahme, daß im Elektrolyt kein Zusatz enthalten war.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle Z bezeichnet.
  • Die folgende Tabelle 6 zeigt die Einzelheiten der verschiedenen Komponenten der Zellen F1 bis F3 und Z. Tabelle 6
  • (Versuch I)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen F1 und F3 der vorliegenden Erfindung und der Vergleichszelle Z auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch I für die erste Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 23 und 24 gezeigt.
  • Wie aus den Figuren 23 und 24 zu ersehen ist, sind die Zellen F1 bis F3 und Z bezüglich ihrer anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakteristika ähnlich, die Zellen F1-F3 jedoch bezüglich der nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zelle Z überlegen, wobei die Zelle F1 die beste von allen ist.
  • (Versuch II)
  • Es wurden die internen Impedanzen dieser Zellen nach der Lagerung mit hoher Temperatur mit 1 kHz Frequenz gemessen.
  • Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 7 gezeigt. Tabelle 7
  • Wie aus der Tabelle 7 zu ersehen ist, hat sich die interne Impedanz der Zellen F1 bis F3 nur leicht nach der Lagerung erhöht, im Gegensatz zu der der Zelle Z, die eine wesentliche Erhöhung nach der Lagerung zeigt.
  • Die Zellen wurden nach der Lagerung demontiert. Es wurde herausgefunden, daß die Zelle Z eine Lithium-Oberf läche der negativen Elektroden hatte, die entfärbt schwarz war, während die Zellen F1 bis F3 kein solches pHänomen zeigten.
  • Weiterhin wurden die Zellendosen nach der Lagerung durch ein metallurgisches Mikroskop angesehen. Die Zelle Z zeigte eine beträchtliche Grübchenkorrosion der Dose, während die Zellen F1 bis F3 frei von Korrosion waren.
  • Diese Ergebnisse weisen auf die Tatsache, daß im Fall der Vergleichszelle Z als Ergebnis der Korrosion der Zellendose während der Lagerung eine neue Abscheidung stattfand, wodurch die Tieftemperatur-Entladecharakteristika nach der Lagerung gesenkt wurden. Im Fall der Zellen F1 bis F3 gemäß der vorliegenden Erfindung, bei denen dem Eiektrolyten Lithiumnitrat, Triethylphosphat oder Tri-n-Butylphosphat zugesetzt war, wird angenommen, daß die Korrosion der Dose dadurch unterdrückt wird, um dadurch ein Absinken der nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika zu verhindern.
  • Siebte Ausführungsform (nützlich für das Verständnis der Erfindung)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel I der sechsten Ausführungsform hergestellt, mit Ausnahme, daß die negative Elektrode Lithium-Aluminium-Legierung enthielt (Aluminium mit 2 Gew%).
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle G bezeichnet.
  • (Versuch I)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen G und F1 der vorliegenden Erfindung auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch I der ersten Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 25 und 26 gezeigt.
  • Wie aus den Figuren 25 und 26 zu ersehen ist, sind beide Zellen bezüglich ihrer anfänglichen Tieftemperatur-Entladecharakeristika ähnlich, die Zelle G hat jedoch gegenüber der Zelle F1 eine Verbesserung der nach der Lagerung auftretenden Charakteristika.
  • Achte Ausführungsform
  • Es wurde eine Zelle gemäß der Erfindung auf die gleiche Art und Weise wie beim Beispiel I in der sechsten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß die negative Elektrode 2 Lithium-Aluminium-Legierung (Aluminium 2 Gew%) aufwies, und der Elektrolyt ein organisches Lösungsmitteigemisch aus Ethylencarbonat, Butylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan aufwies.
  • Die wie vorstehend beschrieben hergestellte Zelle wird im Nachfolgen als Zelle H bezeichnet.
  • (Versuch)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zeilen H und G der vorliegenden Erfindung auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch I der ersten Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 27 und 28 gezeigt.
  • Wie aus den Fig. 27 und 28 zu ersehen ist, ist die Zelle H gegenüber der Zelle G sowohl bezüglich der anfänglichen als auch der nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika eine Verbesserung.
  • Bei den sechsten bis achten Ausführungsformen wurden Lithiumnitrat, Triethylphosphat und Tri-n-Butylphosphat als Zusätze verwendet. Die Zusätze sind auf diese Substanzen nicht begrenzt, ähnliche Wirkungen können durch die Verwendung anderer Stickstoffverbindungen (NNN'N'-Tetramethylethylendiamin, 1,2-Diphenylethylendiamin, Diethyldithiocarbamin) und anderer Phosphorverbindungen (Triethylphosphat, Ammoniumhypophosphit, Ureaorthophosphit) erzielt werden.
  • Neunte Ausführungsform (für das Verständnis der Erfindung von Nutzen)
  • Es wurde eine Zelle auf die gleiche Art und Weise wie im Beispiel der ersten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Elektrolyt ein Lösungsprodukt, bestehend aus Lithium-Fluoroformsulfonat (LiCF&sub3;SO&sub3;), das bei 120ºC in Vakuum (nicht über 667 Pa (smmhg)) für 12 Stunden erwärmt, getrocknet und dehydriert wurde und ein Lösungsmittelgemisch aus Propylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan enthielt. Lithium-Fluoroform-Sulfonat wurde in dem Lösungsmittelgemisch mit 1 Mol/l gelöst.
  • Diese Zelle wird im Nachfolgenden als Zelle I1 bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiele I bis III)
  • Es wurden drei Zellen zu Vergleichszwecken auf die gleiche Art und Weise wie das Beispiel I der siebten Ausführungsform hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Elektrolyt Lösungsprodukte aufwies, bestehend aus Lithium-Fluoroformsulfonat, 12 Stunden bei 25ºC in Vakuum getrocknet, bzw. Lithium-Fluoroformsulfonat, 12 Stunden bei 50ºC in Vakuum getrocknet, bzw. Lithium-Fluoroformsulfonat, 12 Stunden bei 200ºC in Vakuum getrocknet.
  • Diese Zellen werden im Nachfolgenden als die Zellen U1, U2 und U3 bezeichnet.
  • (Versuch I)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen I1 gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vergleichszellen U1 bis U3 auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch I der ersten Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 29 und 30 gezeigt.
  • Wie aus der Fig. 29 zu ersehen ist, hat die Zelle U3 schlechte anfängliche Tieftemperatur-Entladecharakteristika. Dies wird als Folge der Wärmezersetzung von Lithium- Fluoroformsulfonat betrachtet, das auftritt, wenn bei 200ºC getrocknet wird.
  • Wie weiterhin aus der Fig. 30 zu ersehen ist, hat nicht nur die Zelle U3, sondern haben auch die Zellen U1 und U2 schlechte, nach der Lagerung auftretende Tieftemperatur- Entladecharakteristika. Dies wird als Folge der ungenügenden Entfernung von Feuchtigkeit während der Trockenbehandlung von Lithium-Fluoroformsulfonat und einer Reaktion betrachtet, die während der Lagerung zwischen Wasser und dem Lithium der negativen Elektrode auftritt.
  • Im Gegensatz hierzu zeigt die Zelle I1 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete anfängliche und nach der Lagerung auftretende Tieftemperatur-Entladecharakteristika.
  • (Versuch II)
  • Die Beziehung zwischen den Trockentemperaturen in Vakuum (jeweils für 12 Stunden) des Lithium-Fluoroformsulfonats und der Entladekapazität der Zellen nach dem Lagern der Zellen für 3 Monate bei 60ºC wurde durch Entladen der Zeilen bei -20ºC mit einem Widerstand von 3kX überprüft. Die Ergebnisse sind in der Fig. 31 gezeigt.
  • Wie aus der Fig. 31 zu ersehen ist, werden ausgezeichnete nach der Lagerung auftretende Tieftemperatur-Entladecharakteristika erhalten, wo Lithium-Fluoroformsulfonat bei 80 bis 150ºC getrocknet worden war.
  • Es wird angenommen, daß dies infolge der Tatsache ist, daß, wenn Lithium-Fluoroformsulfonat, das bei 80 bis 150ºC erwärmt und getrocknet worden ist, in Zellen verwendet wird, Lithium-Fluoroformsulfonat nicht zersetzt wird und seine Feuchtigkeit ausreichend entfernt wird.
  • (Beispiel II)
  • Es wurde auf die gleiche Art und Weise wie beim vorstehend beschriebenen Versuch I eine Zelle hergestellt, mit der Ausnahme, daß der nichtwässrige Elektrolyt ein Lösungsmittelgemisch aus Ethylencarbonat, Butylencarbonat und 1,2-Dimethoxyethan mit einem Zusatz von 1g/l Lithiumnitratzusatz zum Elektrolyten war. In dem Lösungsmitteigemisch wurde Lithium-Fluoroformsulfonat mit 1 mol/l gelöst.
  • Diese Zelle wird im Folgenden als Zelle 12 bezeichnet.
  • (Vergleichsbeispiele IV und V)
  • Es wurden Zellen zu Vergleichszwecken auf die gleiche Art und Weise wie das vorstehende Beispiel II hergestellt, mit der Ausnahme, daß der nichtwässrige Elektrolyt Lösungsprodukte enthielt, bestehend aus Lithium-Fluoroformsulfonat, das 12 Stunden in Vakuum bei Raumtemperatur getrocknet worden war, bzw. Lithium-Fluoroformsulfonat, das für 12 Stunden bei 200ºC in Vakuum getrocknet worden war.
  • Diese Zellen werden im Folgenden als Zellen U4 und US bezeichnet.
  • (Versuch III)
  • Es wurden die anfänglichen und nach der Lagerung auftretenden Tieftemperatur-Entladecharakteristika der Zellen 12 gemäß der vorliegenden Erfindung und der Vergleichszellen U4 und US wurden auf die gleiche Art und Weise wie beim Versuch I der ersten Ausführungsform überprüft, und die Ergebnisse sind in den Figuren 32 und 33 gezeigt.
  • Wie aus den Figuren 32 und 33 zu ersehen ist, hat die Zelle US schlechte anfängliche und nach der Lagerung auftretende Tieftemperatur-Entladecharakteristika, während die Zelle U4 schlechte nach der Lagerung auftretende Tieftemperatur-Entladecharakteristika hat.
  • Im Gegensatz hierzu hat die Zelle 12 gemäß der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete anfängliche und nach der Lagerung auftretende Tieftemperatur-Entladecharakteristika.
  • Weiterhin zeigt die Zelle 12 etwas bessere, nach der Lagerung auftretende Tieftemperatur-Entladecharakteristika als die Zelle I1. Dies ist infolge der Tatsache der Fall, daß die zwei zyklischen Carbonate, die in dem Lösungsmittel des Elektrolyten enthalten sind, die Ausbildung von passiven Filmen auf der negativen Elektrodenoberfläche unterdrücken und das in dem Elektrolyt enthaltene Lithiumnitrat die Korrosion der Zellendose unterdrückt.
  • In den ersten bis neunten Ausführungsformen, wie vorstehend beschrieben, enthält die positive Elektrode Mangandioxid. Dies ist jedoch nicht eingrenzend und ähnliche Wirkungen können durch positive Elektroden erzielt werden, die andere Oxide enthalten, wie MnO&sub2;-haltiges Lithium, MoO&sub3;, CuO, CrOx, V&sub2;O&sub5;, FeS, TiS&sub2;, MoS&sub2; und (CF)n.

Claims (9)

1. Zelle mit nicht-wässrigem Elektrolyten mit einer positiven Elektrode (1), einer negativen Elektrode (2), die eine Lithium-Legierung enthält, und einem Elektrolyten, der in einer Zellendose (4, 5) enthalten ist, wobei der Elektrolyt ein Lösungsprodukt und ein organisches Lösungsmittel enthält, wobei das Lösungsprodukt Lithium-Fluoroformsulfonat enthält, wobei die positive Elektrode aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus MnO&sub2;, lithiumhaltigem MnO&sub2;, MoO&sub3;, CuO, CrOx, V&sub2;O&sub5;, FeS, TiS&sub2;, MoS&sub2; und (CF)n, besteht,
wobei das organische Lösungsmittel ein organisches Lösungs mittelgemisch aus jeweils 5 bis 30 Vol% von wenigstens zwei Lösungsmitteln mit hohem Siedepunkt enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Ethylencarbonat, Butylencarbonat, Propylencarbonat, V-Butyrolacton und Sulfolan, wobei die wenigstens zwei Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt wenigstens ein Lösungsmittel der Lösungsmittel-Ethylencarbonat, Buthylencarbonat und Propylencarbonat enthalten.
2. Zelle nach Anspruch 1, wobei das organische Lösungsmittelgemisch Ethylencarbonat, Buthylencarbonat und 1,2-Dimetoxyethan enthält.
3. Zelle nach Anspruch 1, wobei das organische Lösungsmittelgemisch Ethylencarbonat, γ-Butyrolacton und 1,2-Dimetoxyethan enthält.
4. Zelle nach Anspruch 1, wobei das organische Lösungsmittelgemisch Propylencarbonat, Sulfolan und Tetrahydrofuran enthält.
5. Zelle nach Anspruch 1, wobei das organische Lösungsmittel wenigstens zwei zyklische Carbonate enthält.
6. Zelle nach Anspruch 1, wobei die Lithium-Legierung aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Lithium-Aluminium-Legierung, Lithium-Indium-Legierung, Lithium-Zinn-Legierung, Lithium-Blei-Legierung, Lithium-Wismuth-Legierung, Lithium-Gallium-Legierung, Lithium-Strontium-Legierung, Lithium-Silizium-Legierung, Lithium-Zink-Legierung, Lithium-Kadmium-Legierung, Lithium- Calcium-Legierung und Lithium-Barium-Legierung.
7. Zelle nach Anspruch 1, wobei der Elektrolyt einen Reaktionsinhibitor enthält ausgewählt aus der Gruppe Lithiumnitrat, Triethyiphosphit, Tri-n-Butylphosphit 1,2-Diphenyl-Ethylendiamin, Diethyldithiocarbamin, Triethylphosphat, Ammoniumhypophosphit; und Ureaorthophosphit zugesetzt ist, um die Reaktion zwischen der Zellendose und dem Elektrolyten zu unterbinden.
8. Zelle nach Anspruch 1, wobei das Lithium-Fluoroform-Sulfonat in Vakuum bei 80 bis 150ºC erhitzt, getrocknet und dehydriert wird.
9. Zelle nach Anspruch 1, wobei die negative Elektrode Lithium und ungefähr 0,01 bis 20 Gew% eines Nicht-Lithium-Legierungsmetalls enthält, ausgewählt aus der Gruppe Aluminium, Indium, Zinn, Blei, Wismuth, Gallium, Strontium, Silizium, Zink, Kadmium, Calcium und Barium.
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