JP2004127556A

JP2004127556A - Nonaqueous electrolyte battery

Info

Publication number: JP2004127556A
Application number: JP2002286234A
Authority: JP
Inventors: Satoru Fukuoka; 福岡　悟; Seiji Morita; 森田　誠二; Nobuhiro Nishiguchi; 西口　信博; Katsuyuki Kida; 喜田　勝之; Masanori Kitayoshi; 北吉　雅則; Yoshitaka Minamida; 南田　善隆
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte battery suitable for a reflow soldering exposed with a temperature of 200°C or higher, without corroding an aluminum of a positive electrode current collector, even when a lithium transition metal composite oxide which can insert/release a lithium ion at a potential of 4.0V(vs.Li/Li+) or higher is used as the positive electrode active substance. <P>SOLUTION: A lithium battery 10 uses a mixture of an LiN(C<SB>n</SB>F<SB>2n+1</SB>SO<SB>2</SB>)(C<SB>m</SB>F<SB>2m+1</SB>SO<SB>2</SB>), and an LiPF<SB>6</SB>as a solute of nonaqueous electrolyte, and the ratio of the LiPF<SB>6</SB>is set to less than 5%. The battery 10 is exposed to a high temperature of 200°C, when the battery is mounted on a circuit board 20 by reflow soldering, but lithium salt will not decompose so that the internal pressure in the battery will not largely rise, but its battery performance is maintained. Dissolving of the aluminum included in the positive electrode current collector 5 is suppressed as well. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液電池に関し、特に、正極集電体に金属アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられ、回路基板にリフロー半田付けされる非水電解液電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機を始めとするポータブル機器には、主電源用電池並びに回路基板が備えられている。そして、この回路基板には、例えばメモリのバックアップ用の電源として偏平型リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液電池が取り付けられているものも多い。
【０００３】
非水電解液電池は、正極板及び負極板がセパレータを介して積層されてなる発電要素が外装缶内に収容されて構成され、セパレータにはリチウム塩が溶解された非水電解液が含浸されている。
偏平型の非水電解液電池において、外装缶は、正極缶と負極缶とを組み合わせて構成され、正極板は正極缶と、負極板は負極缶と電気接続されている。
【０００４】
このような非水電解液電池の出力電圧は、使用する正極活物質及び負極活物質の種類によって決まり、同程度の出力電圧であっても、電池の用途により正極活物質と負極活物質を適宜選択して電池を構成する。例えば３Ｖ級の出力電圧の非水電池を構成するために従来から正極活物質に二酸化マンガン、負極活物質にリチウム金属が用いられてきたが、耐熱性が必要となる用途においては、正負極活物質共に二酸化マンガンやリチウムより貴な電位を持つ物質、例えば正極活物質として、４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の高電位でリチウムイオンの挿入・離脱が可能なリチウム遷移金属複合酸化物、例えばＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４を用い、負極活物質にリチウム金属より高電位のスピネル型リチウム−チタン複合酸化物などを用いることが検討されている。このとき、正極板と直接接触する正極集電体には、非水電解液中で腐食しにくい金属アルミニウムやアルミニウム合金が用いられている。
【０００５】
非水電解液用のリチウム塩としては、現在、解離度の高いＬｉＰＦ_６が広く用いられている。また、このＬｉＰＦ_６は、高電位の正極活物質を用いた場合にも安定性に優れた非水電解液電池とすることができる。
例えば、特許文献１には、負極にリチウム金属を用いるリチウム二次電池、特に正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物（ＬｉＣｏＯ_２，ＬｉＮｉＯ_２，ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）等を用いた４Ｖ以上の電圧を有する電池において、導電率に優れ、充放電特性、安全性、信頼性の高い電解液を実現するために、リチウム二次電池用電解液の溶質として、有機酸リチウム塩とＬｉＰＦ_６のような無機酸リチウム塩を、モル比９５：５〜６０：４０の範囲で併用し、且つ有機溶媒として炭酸エステル化合物を含有させることが記載されている。
【０００６】
ところで、一般的に、回路基板に部品を実装する際には、できるだけ手作業をなくして自動化することが望ましい。
非水電解液電池を回路基板に半田付けする際においても、リフロー半田付けで自動実装することが望まれるが、実際には手作業による半田付けで行われている。
【０００７】
その理由として、電池をリフロー半田付けを行う場合に、電池が２００℃以上の高温に晒されるが、溶質としてＬｉＰＦ_６を用いると、このＬｉＰＦ_６が２００℃付近の温度では分解してしまうので、電池性能が低下してしまうことが挙げられる（特許文献２、段落０００７参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２７００７８号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２００１−２７３９２６号
【００１０】
【特許文献３】
特開２０００−１１７８９６号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような背景のもとで、非水電解液電池を回路基板にリフロー半田付けできるようにするために、非水電解液の溶質として耐熱性に優れたリチウム塩を用いることも検討されている。
例えば、特許文献３には、ＬｉＮ（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１ＳＯ_２）（Ｃ_ｍＦ_２ｍ＋１ＳＯ_２）で表されるようなイミド系フッ素含有リチウム塩を用いることが開示されている。
【００１２】
このイミド系フッ素含有リチウム塩は、耐熱性に優れる点で、リフロー半田付け用電池の溶質として適しているが、上記ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４のように４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の電位でリチウムイオンの挿入・離脱が可能なリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として使用すると、正極集電体に用いられているアルミニウムが腐蝕して、その集電機能が低下してしまうので、このように高電位が得られる正極活物質と組み合わせて用いることは実際上できない。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の電位でリチウムイオンの挿入・離脱が可能なリチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質として使用した場合にも、正極集電体であるアルミニウムが腐蝕されることなく、且つ２００℃以上の温度に晒されるリフロー半田付けにも適した非水電解液電池を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、正極集電体に金属アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられ、回路基板にリフロー半田付けされる非水電解液電池において、非水電解液の溶質に、ＬｉＮ（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１ＳＯ_２）（Ｃ_ｍＦ_２ｍ＋１ＳＯ_２）で表される少なくとも１種の有機フッ素含有リチウム塩と、ＬｉＰＦ_６とを用い、且つ有機フッ素含有リチウム塩に対するＬｉＰＦ_６のモル比を、９９：１以上９５：５未満に設定することとした。ただし、上記化学式において、ｎ，ｍは任意の正の整数であるが、通常、ｎ，ｍの値は１，２または３である。
【００１５】
上記構成の非水電解液電池によれば、電解液中にＬｉＰＦ_６が少量含まれているため、正極活物質に、４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の電位でリチウムイオンの挿入・離脱が可能なリチウム遷移金属複合酸化物を使用しても、正極集電体のアルミニウムが溶解することは抑制される。従って、正極集電体の溶解に起因する電池特性の劣化が抑えられる。
【００１６】
すなわち、４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の電位で充電を行う電池においては、一般的に正極集電体のアルミニウムが溶解する可能性があるが、上記本発明の非水電解液電池においては、そのような問題は抑えられる。
また、この非水電解液電池を回路基板にリフロー半田付けする際に、電池が２００℃程度の高温に晒されても、リチウム塩が分解して電池の内部圧力が大きく上昇することはないので、その電池性能が維持される。
【００１７】
上記本発明の非水電解液電池は、主として二次電池に適用されるが、一次電池にも適用できる。
【００１８】
【本発明の実施の形態】
本発明にかかる非水電解液電池の構成及び製造方法について説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる偏平形リチウム電池の構成を示す断面図である。
図１に示すように、このリチウムイオン電池１０は、正極板１及び負極板２がセパレータ３を介して積層されてなる発電要素が、ステンレス製の正極缶４内に収容され、正極缶４の開口部は、ステンレス製の負極缶７がかしめ固定されて封口されて構成されている。
【００１９】
正極板１は、リチウムイオンの挿入・離脱が可能なリチウム遷移金属複合酸化物からなる正極活物質が板状に成型されたものである。
４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の電位でリチウムイオンの挿入・離脱が可能なリチウム遷移金属複合酸化物としては、コバルト−リチウム複合酸化物（ＬｉＣｏＯ_２）の他に、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、あるいはこれら酸化物の遷移金属の一部を他の元素で置換した酸化物、またこれらの酸化物を２種類以上混合した酸化物が挙げられる。
【００２０】
負極板２は、リチウムイオンの挿入・離脱が可能な負極活物質が板状に成型されたものであって、負極活物質としては、リチウム金属より高電位であるリチウム−チタン複合酸化物等のリチウム−遷移金属複合酸化物の他に、炭素、金属リチウム、リチウム合金、金属酸化物（例えばＭｎＯ２）などの材料が用いられる。リチウム基準の電位が異なるリチウム−遷移金属複合酸化物を各々正極活物質、負極活物質に用いると、高温において電解液との副反応が少ない電池を構成することができるので好ましい。
【００２１】
セパレータ３は、耐熱性を有する絶縁性材料からなる膜であって、非水電解液が含浸されている。
非水電解液は、非水溶媒に溶質としてのリチウム塩が溶解したものである。
非水溶媒としては、ここではプロピレンカーボネート（ＰＣ）／ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合溶媒を用いるが、一般に用いられているエチレンカーボネート（ＥＣ）、ＰＣ、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等の炭酸エステル化合物及びアセトニトリル（ＡＮ）、ニトロメタン（ＮＭ）、蟻酸メチル（ＭＦ）、γ−ブチルラクトン（γ−ＢＬ）、γ−バレロラクトン（γ−ＶＬ）、酢酸メチル（ＭＡ）等から選ばれた単独溶媒もしくは１種以上を混合した混合溶媒を用いてもよい。
【００２２】
溶質としてのリチウム塩は、ＬｉＮ（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１ＳＯ_２）（Ｃ_ｍＦ_２ｍ＋１ＳＯ_２）で表される有機フッ素含有リチウム塩と、ＬｉＰＦ_６とが混合されたものであって、有機フッ素含有リチウム塩に対するＬｉＰＦ_６の混合比率は、モル比率で９９：１以上、９５：５未満に設定されている。ここで、ｎ，ｍは１，２，３…から選ばれる任意の数であるが、通常、ｎ，ｍは３以下の数である。なお、ｎとｍは同じ数であっても異なる数であっても構わない。
【００２３】
正極板１と正極缶４との間には、金属アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる正極集電体５が介挿されており、この正極集電体５を介して正極板１と正極缶４との間の電気的接続は良好に維持される。すなわち、正極缶４がステンレス製なので、正極板１と正極缶４とが直接接触すると、ステンレスが溶解して両者の電気的接続が損なわれることがあるが、上記のように正極集電体５が介挿されることによりこの接触を防止しながら、正極板１と正極缶４とを電気接続することができる。
【００２４】
正極集電体５は、正極缶４の内面上に形成された金属アルミニウム膜あるいはアルミニウム合金膜である。この正極集電体５は、アルミニウムあるいはアルミニウム合金からなる箔を正極缶４の内面に接合することによって形成することもできるし、正極缶４の内面にメッキ法でアルミニウムをメッキすることによって形成することできる。
【００２５】
また、正極缶４と負極缶７との間には、リング形状のガスケット６が介在して両者を絶縁している。
上記セパレータ３並びにガスケット６に用いる材料としては、２００℃以上の融点を持つ耐熱性樹脂を用いるのが望ましい。例えば、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）、ＰＥＫ（ポリエーテルケトン）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＳＵ（ポリサルホン）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＴＥＳ（ポリチオエーテルサルホン）、ＰＦＡ（４ふっ化エチレン・パーフルオロアルコキシエーテル共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＶｄＦ（ポリふっ化ビニリデン）、ＰＦＥＰ（パーフロロエチレンプロピレンコポリマー）が挙げられる。
【００２６】
その他、セパレータ３の材料として、ガラス繊維、セルロース紙、アラミド繊維を用いることもできる。
（リチウム電池の製法および回路基板へのリフロー半田付け）
上記構成のリチウム電池１０は、以下のようにして作製することができる。
正極板１は、正極活物質を主体とし、これに導電剤及び結着剤を混合し、加圧成形することにより作製する。正極活物質としては、４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の電位でリチウムイオンの挿入・離脱が可能なリチウム遷移金属複合酸化物を用いる。
【００２７】
負極板２も、同様に、負極活物質を主体とし、これに導電剤及び結着剤を混合し、加圧成形することにより作製する。
正極集電体５の材料であるアルミニウム箔を正極缶４の材料であるステンレス板にクラッド接合したものを成型することによって、内面に正極集電体５が接合された正極缶４を作製する。
【００２８】
負極缶７の内面上に、負極板２、セパレータ３、正極板１を順に載置すると共に、電解液を注液し、正極集電体５が接合された正極缶４の開口部を、ガスケット６を介して負極缶７に圧入し、かしめ固定することによって、リチウム電池１０が作製される。
図２は、リチウム電池１０を回路基板２０にリフロー半田付けで実装する様子を示す図である。
【００２９】
図２（ａ）に示すように、回路基板２０の表面上には、リチウム電池１０の正極端子と接続する正極パッド２１及び負極端子と接続する負極パッド２２が設けられている。
この回路基板２０に、以下のようにしてリチウム電池１０を実装する。
リチウム電池１０に対しては、正極缶４の表面に正極リード板１１を、負極缶７の表面に負極リード板１２を溶接しておく。
【００３０】
一方、回路基板２０に対しては、正極パッド２１および負極パッド２２の上にクリーム半田を印刷して半田膜２１ａ，２２ａを形成しておく。
図２（ｂ）に示すように、正極リード板１１の端部が半田膜２１ａ上に、負極リード板１２の端部が半田膜２２ａ上に位置するように、リチウム電池１０を回路基板２０上に載置し、リフロー炉内に搬送する。
【００３１】
リフロー炉内では、回路基板２０がコンベアで搬送され、回路基板２０全体が２３０℃〜２４０℃程度に加熱される。それに伴って、半田膜２１ａ，２２ａが溶融し、図２（ｃ）に示すように、正極リード板１１が正極パッド２１に、負極リード板１２が負極パッド２２に半田付けされる。
その結果、リチウム電池１０の正極缶は４は、正極リード板１１を介して正極パッド２１に電気接続され、負極缶７は、負極リード板１２を介して負極パッド２２に電気接続される。
【００３２】
なお、このようにリチウム電池１０を回路基板２０にリフロー半田付けする際に、他の部品も同時に回路基板２０上にリフロー半田付けすることができる。
（リチウム電池１０の特徴と効果）
▲１▼リチウム電池１０は、正極活物質に、４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の電位でリチウムイオンの挿入・離脱が可能なリチウム遷移金属複合酸化物を使用しているので、電池出力を高電圧とすることができる。また、電解液中には、ＬｉＰＦ_６が少量含まれているため、正極集電体５に含まれるアルミニウムが溶解するのも抑えられる。従って、正極集電体５の溶解に起因する電池特性の劣化（内部抵抗の増加）も抑えられる。
【００３３】
このようにＬｉＰＦ_６を添加することによってアルミニウムの腐食が抑制されるメカニズムについては明らかではないが、ＬｉＰＦ_６中のフッ素がアルミニウム表面に保護膜を形成し、酸化電位上昇させるためと考えられる。
▲２▼リチウム電池１０は、リフロー半田付けで回路基板２０に実装する際に、２００℃以上の高温に晒されるが、２００℃以上の耐熱性を有するので、リチウム塩が分解して電池の内部圧力が大きく上昇することはなく、その電池性能が維持される。
【００３４】
このように耐熱性が良好なのは、電解質として耐熱性の良好なＬｉＮ（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１ＳＯ_２）（Ｃ_ｍＦ_２ｍ＋１ＳＯ_２）を主体とし、ＬｉＰＦ_６の割合をモル比で５％未満と低く設定しているためである。
すなわち、上述したように電解液中のＬｉＰＦ_６はアルミニウム表面に保護膜を形成させると考えられるが、保護膜形成に消費されなかったＬｉＰＦ_６は、リフロー時に分解して電池の内圧を上昇させる原因となるので、電解液中におけるＬｉＰＦ_６の量は、アルミニウム表面に保護膜を形成するのに必要な量だけ存在すれば良く、この量がモル比で１％以上５％未満と考えられる。
【００３５】
なお、電解液中における適切なＬｉＰＦ_６の含有量は、電解液と接触しているアルミニウムの面積に依存するので、電池のサイズによってある程度変化することが予想されるが、実施例で説明するような実験を行った結果、リチウム塩全体に対するＬｉＰＦ_６の混合比率は、モル比率で１％以上５％未満が適切であるということを確認した。
【００３６】
【実施例】
（実施例１〜４）
電池の寸法は、直径４．８ｍｍ、高さ１．４ｍｍとした。
正極活物質としてのリチウムマンガン複合酸化物と、導電剤としてのカーボンブラックと、結着剤としてのフッ素樹脂とを、９０：１０：５の質量比で混合したものを円板状に加圧成形することにより作製する。
【００３７】
負極活物質としてのチタン−リチウム複合酸化物と、導電剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのフッ素樹脂とを、９０：１０：５の質量比で混合したものを円板状に加圧成形することにより作製する。
セパレータ３は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）不織布を用いた。
非水電解液は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を１：２（体積比）で混合した溶媒に、溶質としてＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２及びＬｉＰＦ_６を、合わせて１Ｍ（モル／リットル）溶解したものを用いた。
【００３８】
ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２　）_２とＬｉＰＦ_６とのモル混合比率を、９９：１〜９６：４の範囲内で変えて、電池Ａ〜Ｄを作製した。
各電池Ａ〜ＤにおけるＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２　）_２とＬｉＰＦ_６の濃度は、表１に示す通りである。
（比較例１，２）
電池Ｅ，Ｆでは、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２　）_２とＬｉＰＦ_６との混合比率を、モル比で９９：５並びに９０：１０とし、それ以外は、上記実施例と同様にした。
（比較例３）
電池Ｇでは、電解質として　ＬｉＰＦ_６だけを用いた。
（比較例４）
電池Ｈでは、電解質として　ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２　）_２のみを用いた。
【００３９】
【表１】

このようにして作成した電池Ａ〜Ｈについて、以下の実験１，２を行った。
（実験１）リフロー試験
２５０℃の高温環境下に１０秒間さらし、その前後で電池の内部抵抗、厚みの変化を測定した。その結果は表１に示すとおりである。
【００４０】
このリフロー試験において、リフロー後の電池厚み増加が０．０５ｍｍ以下に収まれば電池内部での集電が可能と判断でき、電池厚み増加が０．０５ｍｍ以下で、内部抵抗の増加が２倍以内であれば、リフロー半田付けに適していると判断できる。
（実験２）保存試験
上記リフロー試験を実施した後、２．８Ｖで充電を行い、６０℃の環境下で保存しながら２０日毎に内部抵抗を測定した。
【００４１】
その結果は表２に示すとおりであって、表２に示す内部抵抗の値は、リフロー前（実験１を行う前）の内部抵抗値を１００としたときの相対値である。
また、表中の記号「　―　」は、それまでの過程で電池特性が劣化したため、以後評価を行わなかったことを意味している。
【００４２】
【表２】

上記表１に示される結果より、実施例１〜４にかかる電池Ａ〜Ｄは、リフロー後の電池厚み増加（膨れ）が０．０３ｍｍ以下と小さく、内部抵抗の増加も比較的少ないので、リフロー半田付けに適していると判断できる。これに対して、比較例１〜３にかかる電池Ｅ，Ｆ，Ｇでは、リフロー後の電池厚み増加が０．０５ｍｍ以上であり、内部抵抗の増加も大きいので、リフロー半田付けに適していないことがわかる。
【００４３】
また、表２に示すように、６０℃保存試験の結果においても、実施例１〜４にかかる電池Ａ〜Ｄでは内部抵抗の増加は比較的少ないのに対して、比較例１〜３にかかる電池Ｅ，Ｆ，Ｇでは内部抵抗の増加が激しいことがわかる。
上記の結果は、電池Ｅ，Ｆ，Ｇにおいては、イミド系フッ素含有リチウムに対するＬｉＰＦ_６のモル比率が９５：５以上なので、リフロー半田付け時に電池が高温に加熱されることによって、ＬｉＰＦ_６が分解して、電池内部の圧力が高まるのに対して、電池Ａ〜Ｄにおいては、リチウム塩の分解が抑制されることを示唆している。
【００４４】
また、電池Ｈは、リフロー後の電池厚み増加は小さいが、６０℃保存試験で、２０日目で電池の内部抵抗が非常に大きな値となっている。これは、非水電解液にＬｉＰＦ_６が含有されていないので、リフロー時におけるリチウム塩の分解は生じにくいものの、正極集電体に含まれるアルミニウムが腐食し、集電体としての役割を果たさなくなったためと考えられる。
【００４５】
以上の結果から、非電解液電池において、非水電解液中に含まれるイミド系フッ素含有リチウムに対するＬｉＰＦ_６のモル比率を、９９：１以上、９５：５未満の範囲内に設定することによって、正極集電体であるアルミニウムの腐食を抑え、且つリフロー半田にも適したものとすることができることとなる。
（変形例など）
なお、上記実施の形態ではリチウム二次電池について説明したが、リチウム一次電池について同様に実施可能であって、同様の効果を奏する。
【００４６】
現在、回路基板にリフロー半田付けされる非水電解液電池は、主として偏平型（コイン型）の非水電解液電池であるので、本発明は主として偏平型の非水電解液電池に適用されるが、角型あるいは円筒型の非水電解液電池に対しても適用可能である。
また、上記実施の形態では、非水電解液の溶質として、イミド系フッ素含有リチウム塩と共に無機酸リチウム塩としてＬｉＰＦ_６を混合したが、イミド系フッ素含有リチウム塩に対して、ＬｉＰＦ_６の代わりに、ＬｉＡｓＦ_６，ＬｉＳｂＦ_６あるいはＬｉＢＦ_４を、モル比率９９：１以上、９５：５未満の範囲内で混合しても、同様の効果が期待できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、正極活物質として４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の電位でリチウムイオンの挿入及び離脱の少なくとも一方が可能なリチウム遷移金属複合酸化物が用いられ、正極集電体に金属アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられ、回路基板にリフロー半田付けされる非水電解液電池において、非水電解液の溶質に、ＬｉＮ（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１ＳＯ_２）（Ｃ_ｍＦ_２ｍ＋１ＳＯ_２）で表される少なくとも１種の有機フッ素含有リチウム塩と、ＬｉＰＦ_６とを用い、且つ有機フッ素含有リチウム塩に対するＬｉＰＦ_６のモル比を、９９：１以上９５：５未満に設定することによって、電解液中にＬｉＰＦ_６が少量含まれているため、正極活物質に、４．０Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の電位でリチウムイオンの挿入・離脱が可能なリチウム遷移金属複合酸化物を使用しても、正極集電体のアルミニウムが溶解することは抑制され、且つ非水電解液電池を回路基板にリフロー半田付けしても、その電池性能が維持される。
【００４８】
従って本発明は、非水電解液電池を回路基板に自動で半田付けする上で価値ある技術である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる偏平形リチウム電池の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態にかかるリチウム電池を回路基板にリフロー半田付けで実装する様子を示す図である。
【符号の説明】
２　　負極板
３　　セパレータ
４　　正極缶
５　　正極集電体
６　　ガスケット
７　　負極缶
１０　　リチウム電池
１１　　正極リード板
１２　　負極リード板
２０　　回路基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery represented by a lithium ion secondary battery, and more particularly, to a non-aqueous electrolyte battery in which metal aluminum or an aluminum alloy is used for a positive electrode current collector and is reflow-soldered to a circuit board. .
[0002]
[Prior art]
A portable device such as a mobile phone is provided with a battery for a main power supply and a circuit board. In many cases, a non-aqueous electrolyte battery typified by a flat lithium ion secondary battery is attached to the circuit board as a power supply for backing up the memory.
[0003]
A non-aqueous electrolyte battery is configured such that a power generating element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are stacked via a separator is housed in an outer can, and the separator is impregnated with a non-aqueous electrolyte in which a lithium salt is dissolved. ing.
In a flat type nonaqueous electrolyte battery, the outer can is configured by combining a positive can and a negative can, and the positive plate is electrically connected to the positive can and the negative plate is electrically connected to the negative can.
[0004]
The output voltage of such a non-aqueous electrolyte battery is determined by the types of the positive electrode active material and the negative electrode active material to be used. Select to configure the battery. For example, manganese dioxide has conventionally been used as a positive electrode active material and lithium metal as a negative electrode active material in order to construct a non-aqueous battery with a 3V-class output voltage. Lithium transition metal composite oxide capable of inserting and removing lithium ions at a high potential of 4.0 V (vs. Li / Li ⁺ ) or higher as a positive electrode active material as a material having a potential higher than manganese dioxide or lithium. It has been studied to use a material such as LiCoO ₂ , LiNiO ₂ , and LiMn ₂ O _4, and use a spinel-type lithium-titanium composite oxide having a higher potential than lithium metal as the negative electrode active material. At this time, as the positive electrode current collector which is in direct contact with the positive electrode plate, metal aluminum or an aluminum alloy which is hardly corroded in a non-aqueous electrolyte is used.
[0005]
At present, LiPF ₆ having a high degree of dissociation is widely used as a lithium salt for a non-aqueous electrolyte. Further, this LiPF ₆ can provide a non-aqueous electrolyte battery having excellent stability even when a high-potential positive electrode active material is used.
For example, Patent Literature 1 discloses a lithium secondary battery using lithium metal as a negative electrode, in particular, a voltage of 4 V or more using a lithium transition metal composite oxide (LiCoO ₂ , LiNiO ₂ , LiMn ₂ O ₄ ) or the like as a positive electrode active material. In order to realize an electrolyte having excellent conductivity, charge / discharge characteristics, safety, and high reliability in a battery having a lithium secondary battery, a solute of an electrolyte for a lithium secondary battery, such as a lithium organic acid salt and LiPF ₆ , is used. It is described that a lithium salt of an inorganic acid is used in combination in a molar ratio of 95: 5 to 60:40, and a carbonate compound is contained as an organic solvent.
[0006]
By the way, in general, when components are mounted on a circuit board, it is desirable to automate as little manual work as possible.
When soldering a non-aqueous electrolyte battery to a circuit board, automatic mounting by reflow soldering is desired, but in practice, soldering is performed manually.
[0007]
The reason is that when performing reflow soldering of the battery, but the battery is exposed to temperatures higher than 200 ° C., the use of LiPF ₆ as a solute, because the LiPF ₆ is decomposed at a temperature of around 200 ° C., Battery performance may be reduced (see Patent Document 2, paragraph 0007).
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-10-270078 [0009]
[Patent Document 2]
JP 2001-273926 A
[Patent Document 3]
JP 2000-117896 A
[Problems to be solved by the invention]
Against this background, in order to be able to reflow solder a non-aqueous electrolyte battery to a circuit board, the use of a heat-resistant lithium salt as a solute of the non-aqueous electrolyte is also being studied. .
For example, Patent Document 3 _discloses the use of imide fluorine-containing lithium salt such as represented by _{_{LiN (C n F 2n + 1}} SO 2) (C m F 2m + 1 SO 2).
[0012]
This imide type fluorine-containing lithium salt is suitable as a solute for a battery for reflow soldering in that it has excellent heat resistance. However, such a lithium salt is 4.0 V (vs. Li) like LiCoO ₂ , LiNiO ₂ and LiMn ₂ O ₄ described above. / Li ⁺ ) When a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and removing lithium ions at a potential higher than or equal to is used as a positive electrode active material, aluminum used for a positive electrode current collector is corroded and its current collecting function Therefore, it cannot be practically used in combination with a positive electrode active material capable of obtaining such a high potential.
[0013]
The present invention has been made in view of such problems, and a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and removing lithium ions at a potential of 4.0 V (vs. Li / Li ⁺ ) or more is used as a positive electrode. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery which is suitable for reflow soldering in which aluminum as a positive electrode current collector is not corroded and exposed to a temperature of 200 ° C. or more even when used as an active material. And
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a non-aqueous electrolyte battery in which metallic aluminum or an aluminum alloy is used for a positive electrode current collector and which is reflow soldered to a circuit board. and _{_{_{_{C n F 2n + 1 SO 2}}}} ) (C m F 2m + 1 at least one organic fluorine-containing lithium salt represented by SO _2), using a LiPF _6, and the molar ratio of LiPF ₆ to the organic fluorine-containing lithium salt, The ratio is set to 99: 1 or more and less than 95: 5. Here, in the above chemical formula, n and m are arbitrary positive integers, and usually, the values of n and m are 1, 2 or 3.
[0015]
According to the nonaqueous electrolyte battery having the above configuration, since a small amount of LiPF ₆ is contained in the electrolyte, lithium ions are inserted into the positive electrode active material at a potential of 4.0 V (vs. Li / Li ⁺ ) or higher. Dissolution of aluminum of the positive electrode current collector is suppressed even when a detachable lithium transition metal composite oxide is used. Accordingly, deterioration of battery characteristics due to dissolution of the positive electrode current collector is suppressed.
[0016]
That is, in a battery that is charged at a potential of 4.0 V (vs. Li ^/ Li ⁺ ) or more, generally, the aluminum of the positive electrode current collector may be dissolved. In a battery, such a problem is suppressed.
Further, when the nonaqueous electrolyte battery is reflow-soldered to a circuit board, even if the battery is exposed to a high temperature of about 200 ° C., the lithium salt does not decompose and the internal pressure of the battery does not greatly increase. , The battery performance is maintained.
[0017]
The nonaqueous electrolyte battery of the present invention is mainly applied to a secondary battery, but can also be applied to a primary battery.
[0018]
[Embodiment of the present invention]
The configuration and manufacturing method of the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention will be described.
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a flat lithium battery according to one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, in this lithium ion battery 10, a power generating element in which a positive electrode plate 1 and a negative electrode plate 2 are stacked via a separator 3 is housed in a stainless steel positive electrode can 4. The opening is formed by fixing a stainless steel negative electrode can 7 by caulking and sealing.
[0019]
The positive electrode plate 1 is formed by molding a positive electrode active material made of a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and removing lithium ions into a plate shape.
Lithium transition metal composite oxides capable of inserting and removing lithium ions at a potential of 4.0 V (vs. Li / Li ⁺ ) or higher include, in addition to cobalt-lithium composite oxide (LiCoO ₂ ), LiNiO ₂ , LiMn ₂ O ₄ , an oxide obtained by substituting a part of the transition metal of these oxides with another element, or an oxide obtained by mixing two or more kinds of these oxides is used.
[0020]
The negative electrode plate 2 is formed by molding a negative electrode active material capable of inserting and removing lithium ions into a plate shape. As the negative electrode active material, a lithium-titanium composite oxide or the like having a higher potential than lithium metal is used. In addition to the lithium-transition metal composite oxide, a material such as carbon, lithium metal, a lithium alloy, and a metal oxide (for example, MnO2) is used. It is preferable to use lithium-transition metal composite oxides having different potentials with respect to lithium as the positive electrode active material and the negative electrode active material, respectively, because a battery with few side reactions with the electrolyte at a high temperature can be formed.
[0021]
The separator 3 is a film made of an insulating material having heat resistance, and is impregnated with a non-aqueous electrolyte.
The non-aqueous electrolyte is obtained by dissolving a lithium salt as a solute in a non-aqueous solvent.
Here, a mixed solvent of propylene carbonate (PC) / diethyl carbonate (DEC) is used as the non-aqueous solvent, but generally used ethylene carbonate (EC), PC, butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC) , Carbonate compounds such as ethyl methyl carbonate (EMC) and diethyl carbonate (DEC) and acetonitrile (AN), nitromethane (NM), methyl formate (MF), γ-butyl lactone (γ-BL), γ-valerolactone ( A single solvent selected from γ-VL), methyl acetate (MA), and the like, or a mixed solvent obtained by mixing one or more solvents may be used.
[0022]
Lithium salt as a _solute, be those with organic fluorine-containing lithium salt represented by _{_{LiN (C n F 2n + 1}} SO 2) (C m F 2m + 1 SO 2), and the LiPF ₆ was mixed, organic fluorine-containing The mixing ratio of LiPF _{6 to} the lithium salt is set to a molar ratio of 99: 1 or more and less than 95: 5. Here, n and m are arbitrary numbers selected from 1, 2, 3,..., But usually, n and m are numbers of 3 or less. Note that n and m may be the same number or different numbers.
[0023]
A positive electrode current collector 5 made of metallic aluminum or an aluminum alloy is interposed between the positive electrode plate 1 and the positive electrode can 4, and the positive electrode current collector 5 The electrical connection between them is well maintained. That is, since the positive electrode can 4 is made of stainless steel, if the positive electrode plate 1 and the positive electrode can 4 come into direct contact with each other, the stainless steel may be dissolved and the electrical connection between the two may be impaired. Is inserted, the positive electrode plate 1 and the positive electrode can 4 can be electrically connected while preventing this contact.
[0024]
The positive electrode current collector 5 is a metal aluminum film or an aluminum alloy film formed on the inner surface of the positive electrode can 4. This positive electrode current collector 5 can be formed by joining a foil made of aluminum or an aluminum alloy to the inner surface of the positive electrode can 4 or by plating the inner surface of the positive electrode can 4 with aluminum by a plating method. I can do it.
[0025]
A ring-shaped gasket 6 is interposed between the positive electrode can 4 and the negative electrode can 7 to insulate them.
As a material used for the separator 3 and the gasket 6, it is desirable to use a heat-resistant resin having a melting point of 200 ° C. or more. For example, PA (polyamide), PI (polyimide), PAI (polyamide imide), PEI (polyether imide), PPS (polyphenylene sulfide), PEEK (polyether ether ketone), PEKK (polyether ketone ketone), PEK (poly Ether ketone), PBT (polybutylene terephthalate), PET (polyethylene terephthalate), LCP (liquid crystal polymer), PSU (polysulfone), PES (polyethersulfone), PTES (polythioethersulfone), PFA (4 Ethylene / perfluoroalkoxy ether copolymer), PTFE (polytetrafluoroethylene), PVdF (polyvinylidene fluoride), and PFEP (perfluoroethylene propylene copolymer).
[0026]
In addition, as a material of the separator 3, glass fiber, cellulose paper, and aramid fiber can be used.
(Lithium battery manufacturing method and reflow soldering to circuit board)
The lithium battery 10 having the above configuration can be manufactured as follows.
The positive electrode plate 1 is prepared by mixing a conductive agent and a binder with a positive electrode active material as a main component and subjecting the mixture to pressure molding. As the positive electrode active material, a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and removing lithium ions at a potential of 4.0 V (vs. Li / Li ⁺ ) or higher is used.
[0027]
Similarly, the negative electrode plate 2 is also produced by mixing a conductive agent and a binder with a negative electrode active material as a main component and press-molding the mixture.
A positive electrode can 4 having an inner surface to which the positive electrode current collector 5 is joined is formed by molding an aluminum foil, which is a material of the positive electrode current collector 5, to a stainless steel plate, which is a material of the positive electrode can 4, by molding.
[0028]
The negative electrode plate 2, the separator 3, and the positive electrode plate 1 are sequentially placed on the inner surface of the negative electrode can 7, and an electrolyte is injected, and the opening of the positive electrode can 4 to which the positive electrode current collector 5 is joined is placed in a gasket. The lithium battery 10 is manufactured by press-fitting into the negative electrode can 7 through the base 6 and fixing by caulking.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the lithium battery 10 is mounted on the circuit board 20 by reflow soldering.
[0029]
As shown in FIG. 2A, a positive electrode pad 21 connected to the positive terminal of the lithium battery 10 and a negative electrode pad 22 connected to the negative terminal are provided on the surface of the circuit board 20.
The lithium battery 10 is mounted on the circuit board 20 as follows.
For the lithium battery 10, the positive electrode lead plate 11 is welded to the surface of the positive electrode can 4, and the negative electrode lead plate 12 is welded to the surface of the negative electrode can 7.
[0030]
On the other hand, for the circuit board 20, cream solder is printed on the positive electrode pad 21 and the negative electrode pad 22 to form solder films 21a and 22a.
As shown in FIG. 2B, the lithium battery 10 is placed on the circuit board 20 so that the end of the positive electrode lead plate 11 is located on the solder film 21a and the end of the negative electrode lead plate 12 is located on the solder film 22a. And transported into a reflow furnace.
[0031]
In the reflow furnace, the circuit board 20 is conveyed by a conveyor, and the entire circuit board 20 is heated to about 230 ° C. to 240 ° C. Accordingly, the solder films 21a and 22a are melted, and the positive electrode lead plate 11 is soldered to the positive electrode pad 21 and the negative electrode lead plate 12 is soldered to the negative electrode pad 22, as shown in FIG.
As a result, the positive electrode can 4 of the lithium battery 10 is electrically connected to the positive electrode pad 21 via the positive electrode lead plate 11, and the negative electrode can 7 is electrically connected to the negative electrode pad 22 via the negative electrode lead plate 12.
[0032]
When the lithium battery 10 is reflow-soldered to the circuit board 20 in this manner, other components can be simultaneously reflow-soldered onto the circuit board 20.
(Characteristics and effects of lithium battery 10)
{Circle around (1)} Since the lithium battery 10 uses a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and removing lithium ions at a potential of 4.0 V (vs. Li / Li ⁺ ) or more as the positive electrode active material, Battery output can be high voltage. Further, since a small amount of LiPF ₆ is contained in the electrolytic solution, dissolution of aluminum contained in the positive electrode current collector 5 is also suppressed. Therefore, deterioration of battery characteristics (increase in internal resistance) due to dissolution of the positive electrode current collector 5 can also be suppressed.
[0033]
The mechanism by which the corrosion of aluminum is suppressed by adding LiPF ₆ is not clear, but it is considered that the fluorine in LiPF ₆ forms a protective film on the aluminum surface and raises the oxidation potential.
{Circle around (2)} When the lithium battery 10 is mounted on the circuit board 20 by reflow soldering, it is exposed to a high temperature of 200 ° C. or more. The pressure does not increase significantly, and the battery performance is maintained.
[0034]
The reason why the heat resistance is good, good _{_{_{LiN (C n F 2n + 1}}} SO 2) heat resistance as the electrolyte _{(C m F 2m + 1 SO} 2) as a main component, the proportion of LiPF ₆ in a molar ratio as low as less than 5% This is because it has been set.
That is, as described above, it is considered that LiPF ₆ in the electrolytic solution forms a protective film on the aluminum surface, but LiPF ₆ not consumed in the formation of the protective film is decomposed during reflow to increase the internal pressure of the battery. Therefore, the amount of LiPF ₆ in the electrolytic solution may be an amount necessary for forming a protective film on the aluminum surface, and this amount is considered to be 1% or more and less than 5% in molar ratio.
[0035]
Note that the appropriate content of LiPF _{6 in} the electrolyte depends on the area of the aluminum in contact with the electrolyte, and is therefore expected to vary to some extent depending on the size of the battery. As a result of conducting an experiment, it was confirmed that the mixing ratio of LiPF ₆ with respect to the whole lithium salt is appropriate in a molar ratio of 1% or more and less than 5%.
[0036]
【Example】
(Examples 1 to 4)
The dimensions of the battery were 4.8 mm in diameter and 1.4 mm in height.
A mixture of a lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material, carbon black as a conductive agent, and a fluororesin as a binder in a mass ratio of 90: 10: 5 is pressure-formed into a disk shape. It is produced by doing.
[0037]
A mixture of a titanium-lithium composite oxide as a negative electrode active material, acetylene black as a conductive agent, and a fluororesin as a binder at a mass ratio of 90: 10: 5 is pressed into a disc shape. It is produced by molding.
As the separator 3, a nonwoven fabric of polyphenylene sulfide (PPS) was used.
The non-aqueous electrolyte is obtained by combining LiN (C ₂ F ₅ SO ₂ ) ₂ and LiPF ₆ as solutes in a solvent obtained by mixing propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC) at a ratio of 1: 2 (volume ratio). 1 M (mol / liter) was used.
[0038]
LiN the molar mixing ratio of the _{_{_{_{(C 2 F 5 SO 2)}}}} 2 and LiPF _6, 99: 1~96: Change in the range of 4 to produce a battery to D.
The concentrations of LiN (C ₂ F ₅ SO ₂ ) ₂ and LiPF ₆ in each of the batteries A to D are as shown in Table 1.
(Comparative Examples 1 and 2)
In the batteries E and F, the mixing ratio of LiN (CF ₃ SO ₂ ) ₂ and LiPF ₆ was 99: 5 and 90:10 in molar ratio, and the other conditions were the same as those in the above example.
(Comparative Example 3)
In Battery G, only LiPF ₆ was used as the electrolyte.
(Comparative Example 4)
In the battery H, only LiN (C ₂ F ₅ SO ₂ ) ₂ was used as the electrolyte.
[0039]
[Table 1]

The following

experiments

1 and 2 were performed on the batteries A to H prepared as described above.
(Experiment 1) Reflow test The battery was exposed to a high-temperature environment of 250 ° C. for 10 seconds, and before and after the change, the internal resistance and the change in thickness of the battery were measured. The results are as shown in Table 1.
[0040]
In this reflow test, if the increase in battery thickness after reflow falls within 0.05 mm or less, it can be determined that current collection inside the battery is possible. If the increase in battery thickness is 0.05 mm or less and the increase in internal resistance is within 2 times, If there is, it can be determined that it is suitable for reflow soldering.
(Experiment 2) Storage test After the reflow test was performed, the battery was charged at 2.8 V, and the internal resistance was measured every 20 days while being stored in an environment of 60 ° C.
[0041]
The results are as shown in Table 2, and the values of the internal resistance shown in Table 2 are relative values when the internal resistance before reflow (before performing Experiment 1) is set to 100.
The symbol "-" in the table means that evaluation was not performed afterwards because the battery characteristics deteriorated in the process up to that point.
[0042]
[Table 2]

From the results shown in Table 1 above, in the batteries A to D according to Examples 1 to 4, the increase in battery thickness (swelling) after reflow was as small as 0.03 mm or less, and the increase in internal resistance was relatively small. It can be determined that it is suitable for soldering. On the other hand, the batteries E, F, and G according to Comparative Examples 1 to 3 are not suitable for reflow soldering because the increase in battery thickness after reflow is 0.05 mm or more and the increase in internal resistance is large. I understand.
[0043]
Further, as shown in Table 2, in the results of the 60 ° C. storage test, the batteries A to D according to Examples 1 to 4 showed a relatively small increase in the internal resistance, while the batteries A to D according to Comparative Examples 1 to 3. It can be seen that in the batteries E, F, and G, the internal resistance increased sharply.
The above results indicate that, in the batteries E, F, and G, the molar ratio of LiPF _{6 to} the imide-based fluorine-containing lithium is 95: 5 or more, so that when the battery is heated to a high temperature during reflow soldering, the LiPF ₆ is decomposed. As a result, the pressure inside the battery is increased, whereas the decomposition of the lithium salt is suppressed in the batteries A to D.
[0044]
Further, in the battery H, although the increase in the battery thickness after the reflow is small, the internal resistance of the battery has a very large value on the 20th day in the storage test at 60 ° C. This is because the LiPF ₆ is not contained in the nonaqueous electrolyte solution, although the decomposition of the lithium salt is less likely to occur at the time of reflow, aluminum contained in the positive electrode current collector may corrode, no longer play a role as a current collector It is thought that it was.
[0045]
From the above results, in the non-electrolyte battery, by setting the molar ratio of LiPF ₆ to the imide-based fluorine-containing lithium contained in the non-aqueous electrolyte within the range of 99: 1 or more and less than 95: 5, Corrosion of aluminum, which is a positive electrode current collector, can be suppressed, and it can be made suitable for reflow soldering.
(Modifications, etc.)
In the above embodiment, the lithium secondary battery has been described. However, the present invention can be similarly applied to a lithium primary battery, and has the same effects.
[0046]
At present, a non-aqueous electrolyte battery reflow soldered to a circuit board is mainly a flat type (coin type) non-aqueous electrolyte battery, and thus the present invention is mainly applied to a flat type non-aqueous electrolyte battery. However, the present invention is also applicable to a square or cylindrical non-aqueous electrolyte battery.
Further, in the above embodiment, LiPF ₆ was mixed as an inorganic acid lithium salt together with an imide-based fluorine-containing lithium salt as a solute of the non-aqueous electrolyte, but instead of LiPF ₆ with respect to the imide-based fluorine-containing lithium salt. , LiAsF ₆ , LiSbF ₆ or LiBF ₄ can be expected to have the same effect when mixed in a molar ratio of 99: 1 or more and less than 95: 5.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and / or removing lithium ions at a potential of 4.0 V (vs. Li ^/ Li ⁺ ) or more as a positive electrode active material is provided. used, metallic aluminum or aluminum alloy is used for the positive electrode current collector, in the non-aqueous electrolyte battery to be reflow soldered to the circuit board, the solute of the non-aqueous _{electrolyte, LiN (C n F 2n +} 1 SO 2) ( at least one organic fluorine-containing lithium salt represented by _{_{_{C m F 2m + 1 SO 2}}} ), using a LiPF _6, and the molar ratio of LiPF ₆ to the organic fluorine-containing lithium salt, 99: 1 or more 95: less than 5 , The electrolyte contains a small amount of LiPF _6, so that the positive electrode active material has a potential of 4.0 V (vs. Li ^/ Li ⁺ ) or more. Even if a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and removing lithium ions is used, dissolution of aluminum of the positive electrode current collector is suppressed, and reflow soldering of the nonaqueous electrolyte battery to the circuit board is performed. Even so, the battery performance is maintained.
[0048]
Therefore, the present invention is a valuable technique for automatically soldering a nonaqueous electrolyte battery to a circuit board.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a flat lithium battery according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which the lithium battery according to the embodiment is mounted on a circuit board by reflow soldering.
[Explanation of symbols]
2 negative electrode plate 3 separator 4 positive electrode can 5 positive electrode current collector 6 gasket 7 negative electrode can 10 lithium battery 11 positive electrode lead plate 12 negative electrode lead plate 20 circuit board

Claims

正極活物質として、リチウムを基準とした電位で４．０Ｖ以上の電位でリチウムイオンの挿入及び離脱の少なくとも一方が可能なリチウム遷移金属複合酸化物が用いられ、正極集電体に金属アルミニウムまたはアルミニウム合金が用いられ、回路基板にリフロー半田付けされる非水電解液電池であって、
非水電解液の溶質に、
ＬｉＮ（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１ＳＯ_２）（Ｃ_ｍＦ_２ｍ＋１ＳＯ_２）で表される少なくとも１種の有機フッ素含有リチウム塩と、ＬｉＰＦ_６とが用いられ、
前記有機フッ素含有リチウム塩に対するＬｉＰＦ_６のモル比が、９９：１以上９５：５未満であることを特徴とする非水電解液電池。
ただし、ｎ，ｍは任意の正の整数である。As the positive electrode active material, a lithium transition metal composite oxide capable of inserting and / or removing lithium ions at a potential of 4.0 V or more with respect to lithium is used, and metal aluminum or aluminum is used as the positive electrode current collector. An alloy is used, a non-aqueous electrolyte battery that is reflow soldered to a circuit board,
Non-aqueous electrolyte solute
At least one organic fluorine-containing lithium salt represented by _{_{_{LiN (C n F 2n + 1}}} SO 2) (C m F 2m + 1 SO 2), is used and LiPF _6,
A non-aqueous electrolyte battery, wherein a molar ratio of LiPF _{6 to} the organic fluorine-containing lithium salt is 99: 1 or more and less than 95: 5.
Here, n and m are arbitrary positive integers.

負極が、
リチウムを基準とした電位で前記正極活物質より卑な電位を持ち、かつリチウムよりも貴な電位を持つリチウム−遷移金属含有複合酸化物からなることを特徴とする請求項１記載の非水電解液二次電池。The negative electrode is
2. The non-aqueous electrolysis according to claim 1, comprising a lithium-transition metal-containing composite oxide having a potential lower than that of the positive electrode active material on the basis of lithium and a potential noble than lithium. Liquid secondary battery.