JP2007257961A - 電解液および電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セパレータ23には電解液が含浸されている。電解液には、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホンイミドリチウムなどの環状のイミド塩と、ジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムあるいはビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムなどの軽金属塩とが含まれている。これにより、高温においても、電解液の分解反応が抑制され、電池特性が改善される。
【選択図】図1
Description
図1は、本実施の形態に係る電解液を用いた第1の二次電池の断面構成を表すものである。この二次電池は、負極の容量が、電極反応物質であるリチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池である。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12, 13がそれぞれ配置されている。
第2の二次電池は、負極の構成が異なることを除き、他は第1の二次電池と同様の構成・作用および効果を有しており、同様にして製造することができる。よって、図1および図2を参照し、対応する構成要素には同一の符号を付して同一部分の説明は省略する。
第3の二次電池は、負極22の容量がリチウムの析出および溶解による容量成分により表される、いわゆるリチウム金属二次電池である。この二次電池は、負極活物質層22Bをリチウム金属により構成したことを除き、他は第1の二次電池と同様の構成を有しており、同様にして製造することができる。従って、図1および図2を参照し、対応する構成要素には同一の符号を付して同一部分の説明は省略する。
図3は、第3の二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものである。
図1,2に示した円筒型の二次電池を作製した。まず、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )とを0.5:1のモル比で混合し、空気中において890℃で5時間焼成してリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2 )を得た。得られたLiCoO2 についてX線回折を行ったところ、JCPDS(Joint Committee of Powder Diffraction Standard)ファイルに登録されたLiCoO2 のピークとよく一致していた。続いて、このリチウム・コバルト複合酸化物を粉砕して平均粒子径が10μmの粉末状とし、正極活物質とした。
負極活物質にCoSnC含有材料粉末を用い、このCoSnC含有材料粉末80質量部と、導電材として人造黒鉛(ロンザ製 KS-15 )14質量部およびアセチレンブラック1質量部と、結着材としてポリフッ化ビニリデン5質量部とを、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドンに分散させたのち、銅箔よりなる負極集電体22Aに均一に塗布し乾燥させて負極活物質層22Bを形成したことを除き、他は実施例1−1〜1−10と同様にして二次電池を作製した。その際、正極活物質と負極活物質との充填量を調節し、負極22の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるようにした。また、電解液には、溶媒としての炭酸エチレンと、炭酸ジメチルと、電解質塩としての六フッ化リン酸リチウムと、環状のイミド塩である化4の(1)に示した1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホンイミドリチウムと、化5に示した軽金属塩である化9の(1)に示したジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムおよび化9の(6)に示したビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムのうちの少なくとも一方とを混合したものを用いた。電解液における溶媒および電解質塩の割合は表2に示したようにした。
負極22の容量が、リチウムの析出および溶解による容量成分により表される電池、いわゆるリチウム金属二次電池を作製した。具体的には、厚み10μmの帯状銅箔よりなる負極集電体22Aに、厚み30μmのリチウム金属箔を貼り付けて負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製したことを除き、他は実施例1−1〜1−10と同様にして二次電池を作製した。また、電解液には、溶媒としての炭酸エチレンと、炭酸ジメチルと、電解質塩としての六フッ化リン酸リチウムと、環状のイミド塩である化4の(1)に示した1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ジスルホンイミドリチウムと、化5に示した軽金属塩である化9の(1)に示したジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムまたは化9の(6)に示したビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムとを混合したものを用いた。電解液における溶媒および電解質塩の割合は表3に示したようにした。
Claims (12)
- 環状のイミド塩と、化1に示した軽金属塩とを含む
ことを特徴とする電解液。
- 前記イミド塩の含有量は、0.1質量%以上31質量%以下であることを特徴とする請求項1記載の電解液。
- 化1に示した軽金属塩の含有量は、0.05質量%以上10質量%以下であることを特徴とする請求項1記載の電解液。
- 化1に示した軽金属塩は、化3に示した軽金属塩を含むことを特徴とする請求項1記載の電解液。
- 化1に示した軽金属塩は、化4の(1)に示したジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、化4の(2)に示したテトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウム、化4の(3)に示したジフルオロビス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウム、化4の(4)に示したジフルオロ[3,3,3−トリフルオロ−2−オキシド−2−トリフルオロメチルプロピオナト(2−)−O,O’]ホウ酸リチウム、化4の(5)に示したビス[3,3,3−トリフルオロ−2−オキシド−2−トリフルオロメチルプロピオナト(2−)−O,O’]ホウ酸リチウム、および化4の(6)に示したビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1記載の電解液。
- 正極および負極と共に電解液を備えた電池であって、
前記電解液は、環状のイミド塩と、化5に示した軽金属塩とを含む
ことを特徴とする電池。
- 前記電解液における前記イミド塩の含有量は、0.1質量%以上31質量%以下であることを特徴とする請求項7記載の電池。
- 前記電解液における化5に示した軽金属塩の含有量は、0.05質量%以上10質量%以下であることを特徴とする請求項7記載の電池。
- 化5に示した軽金属塩は、化7に示した軽金属塩を含むことを特徴とする請求項7記載の電池。
- 化5に示した軽金属塩は、化8の(1)に示したジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、化8の(2)に示したテトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウム、化8の(3)に示したジフルオロビス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウム、化8の(4)に示したジフルオロ[3,3,3−トリフルオロ−2−オキシド−2−トリフルオロメチルプロピオナト(2−)−O,O’]ホウ酸リチウム、化8の(5)に示したビス[3,3,3−トリフルオロ−2−オキシド−2−トリフルオロメチルプロピオナト(2−)−O,O’]ホウ酸リチウム、および化8の(6)に示したビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムからなる群のうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項7記載の電池。
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