JP2006185829A - 非水電解液二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リチウムを吸蔵・放出する負極活物質を含む負極と、リチウムを吸蔵・放出する正極活物質を含む正極と、非水電解液とを備える非水電解液二次電池であって、負極活物質が、CVD法、スパッタリング法、蒸着法、溶射法、またはめっき法により集電体上に堆積して形成した薄膜であり、該薄膜がその厚み方向に形成された切れ目によって柱状に分離されており、該柱状部分の底部が集電体と密着しており、非水電解液に一般式(1)で表わされるフォスファゼン誘導体が含有されていることを特徴としている。
(ここで、R1及びR2は1価の置換基またはハロゲン元素を示し、n=3〜14である。)
【選択図】なし
Description
本発明においては、CVD法、スパッタリング法、蒸着法、溶射法、またはめっき法により集電体上に堆積して形成した薄膜を負極活物質として用いている。また、この薄膜は、その厚み方向に形成された切れ目によって柱状に分離されており、該柱状部分の底部は集電体と密着している。このような薄膜は、シリコン、シリコン合金、錫、または錫合金などを用い、CVD法やめっき法などにより集電体上に堆積させて形成することができ、またその厚み方向に形成された切れ目は、該薄膜が充放電反応などによって膨張・収縮することにより形成することができる。この切れ目によって、薄膜が柱状に分離されており、柱状部分の周囲には空隙が形成されている。このため、負極活物質がリチウムを吸蔵し膨張した際に、その体積膨張を空隙によって受け入れることができ、体積膨張による応力の発生を抑制することができる。また、柱状部分の底部は集電体と密着しているため、負極活物質が充放電によって膨張・収縮しても、集電体から剥離することがなく、このため良好なサイクル特性が得られる。
〔負極の作製〕
ジルコニウム銅合金(ジルコニウム含有量0.015〜0.03重量%)からなる耐熱性銅合金圧延箔の表面に、電解法により銅を析出させることにより表面を粗面化した耐熱性銅合金箔(算術平均粗さRa0.25μm、厚み31μm)を集電体として用いた。この集電体の上に、図2に示すスパッタリング装置を用いて非結晶シリコン薄膜を堆積させた。
LiCoO2粉末90重量部、及び導電剤としての人造黒鉛粉末5重量部を、結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン5重量部を含む5重量%のN−メチルピロリドン水溶液に混合し、正極合剤スラリーとした。このスラリーをドクターブレード法により、正極集電体であるアルミニウム箔(厚み18μm)の2cm×2cmの領域の上に塗布した後乾燥し、正極活物質層を形成した。正極活物質層を塗布しなかったアルミニウム箔の領域の上に正極タブを取り付け、正極を作製した。
プロピレンカーボネートと、以下に示す構造を有する環状フォスファゼン誘導体とを9:1及び8:2の体積比となるように混合した溶媒にLiPF6を1モル/リットルとなるように溶解し、非水電解液a1及びa2をそれぞれ作製した。
上記の負極、正極、及び非水電解液を用いて、図3及び図4に示すリチウム二次電池を作製した。図3は正面図であり、図4は電池内の電極群の構造を示す断面図である。図4に示すように、負極3の銅からなる負極集電体3bの上には、負極活物質層3aが設けられている。負極3の両側には、セパレータ2を介して、正極1がそれぞれ配置されている。正極1のアルミニウムからなる正極集電体1bの上には、正極活物質層1aが設けられており、正極活物質層1aと、負極活物質層3aが、セパレータ2を介して対向している。セパレータ2としては、多孔質ポリエチレンが設けられている。
上記の電池A1、A2及びB1について、充放電サイクル特性を評価した。各電池を25℃において、電流値10mAで4.2Vまで充電した後、電流値10mAで2.75Vまで放電し、これを1サイクルの充放電とした。各サイクルにおける放電容量を図1に示す。
1a…正極活物質層
1b…正極集電体
1c…正極タブ
2…セパレータ
3…負極
3a…負極活物質層
3b…負極集電体
3c…負極タブ
4…外装体
4a…封止部
Claims (7)
- 前記フォスファゼン誘導体が環状フォスファゼン誘導体であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液二次電池。
- 前記一般式(1)におけるR1及びR2のうち、リンに直接結合する総置換基数に占めるハロゲン元素の割合が80%以上100%未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の非水電解液二次電池。
- 前記一般式(1)におけるR1及びR2のうちの少なくとも1つがフェノキシ基であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池。
- 前記非水電解液中の溶媒成分における前記フォスファゼン誘導体の割合が20体積%以下であることを特徴する請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池。
- 前記負極活物質が、シリコン、シリコン合金、錫、または錫合金であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池。
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