JP2010165498A - リチウム一次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リチウムまたはリチウム合金で構成された負極1の、正極2との対向面に炭素材料からなるカーボン層7を形成する。そして、負極1の電位で還元されて被膜を形成し、カーボン層7の表面での非水電解液の分解を抑制することで、非水電解液の分解生成物がカーボン層7の表面へ堆積することを抑制する化合物を非水電解液に、更に含有させる。
【選択図】図1
Description
1)正極の作製
フッ化炭素(正極活物質)100重量部およびアセチレンブラック(導電材)10重量部を乾式混合し、得られた乾式混合物にメタノールを添加して混練した。この混練物に、スチレンブタジエンゴム(結着材)5重量部を添加してさらに混練し、得られた混練物を乾燥および粉砕して、粉末状の正極合剤を調製した。この正極合剤1.0gを、直径17.0mmの円柱状金型に充填し、加圧成形してディスク状の正極2を作製した。
負極活物質には、リチウム金属を用い、カーボンブラックには、電気化学工業(株)製のアセチレンブラック(AB)を用いた。アセチレンブラックの一次粒子の平均粒径は35nmであり、BET比表面積は60m2/gであった。アセチレンブラックは200℃で減圧乾燥を行った後、アルゴングローブボックス内に導入した。
厚さ200μmのポリプロピレン製不織布を円形に打ち抜き、セパレータ3を作製した。
溶媒としてγ−BLにVCを0.1質量%の比率で混合したものを用い、溶質としてホウフッ化リチウムを1mol/Lの比率で溶解させたものを用いた。
正極ケース5の内底面上に正極2を載置し、その上にセパレータ3を被せた後、非水電解液0.9gを正極ケース5内に注液し、正極2とセパレータ3に非水電解液を含浸させた。次に、負極1が圧着された負極ケース4を、負極1と正極2とが対向するように正極ケース5に装着し、正極ケース5の周縁端部を負極ケース4に装着された絶縁パッキング6にかしめ、本発明のコイン形リチウム一次電池(直径24.5mm、厚さ5.0mm)を作製した。電池のサイズは、直径24.5mm、高さ5.0mmで、設計容量550mAhとした。上記組立工程は、露点−50℃以下のドライエア中で行った。
VCを0.5質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例2のリチウム一次電池を作製した。
VCを1.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例3のリチウム一次電池を作製した。
VCを5.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例4のリチウム一次電池を作製した。
VCを10.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例5のリチウム一次電池を作製した。
VCを15.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例6のリチウム一次電池を作製した。
VCの代わりにVECを0.1質量%の含有率で混合した以外は、実施例1と同様にして、実施例7のリチウム一次電池を作製した。
VECを0.5質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例8のリチウム一次電池を作製した。
VECを1.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例9のリチウム電池を作製した。
VECを5.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例10のリチウム一次電池を作製した。
VECを10.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例11のリチウム一次電池を作製した。
VECを15.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例12のリチウム一次電池を作製した。
VCを0.05質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例13のリチウム一次電池を作製した。
VCを20.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例14のリチウム一次電池を作製した。
VECを0.05質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例15のリチウム一次電池を作製した。
VECを20.0質量%の含有率に変更する以外は、実施例1と同様にして、実施例16のリチウム一次電池を作製した。
VCの代わりにVCとVECをそれぞれ0.5質量%の含有率で混合した以外は、実施例1と同様にして、実施例17のリチウム一次電池を作製した。
VCの代わりに3−メチルビニレンカーボネート(3−MVC)を1.0質量%の含有率で混合した以外は、実施例1と同様にして、実施例18のリチウム一次電池を作製した。
VCの代わりにエチレンサルファイト(ES)を1.0質量%の含有率で混合した以外は、実施例1と同様にして、実施例19のリチウム一次電池を作製した。
カーボン層7を形成していない金属リチウムのみの負極1と非水電解液の非プロトン性溶媒としてγ−BLのみを用いる以外は、実施例1と同様にして、比較例1のリチウム一次電池を作製した。
カーボン層7を形成していない金属リチウムのみの負極1を用いる以外は、実施例1と同様にして、比較例2のリチウム一次電池を作製した。
非水電解液の非プロトン性溶媒としてγ−BLのみを用いる以外は、実施例1と同様にして、比較例3のリチウム一次電池を作製した。
1a 負極面
2 正極
3 セパレータ
4 負極ケース
5 正極ケース
6 絶縁パッキング
7 カーボン層
Claims (7)
- 正極活物質を含有する正極と、
リチウムまたはリチウム合金で構成された負極と、
前記負極の前記正極に対向する面に形成されたカーボン層と、
非プロトン性溶媒とリチウム塩とを含む非水電解液と、を備え、
前記負極の電位で還元されて被膜を形成し、前記カーボン層の表面での前記非水電解液の分解を抑制することで、前記非水電解液の分解生成物が前記カーボン層の表面へ堆積することを抑制する化合物を前記非水電解液がさらに含むことを特徴とするリチウム一次電池。 - 前記化合物がビニレンカーボネートもしくはビニルエチレンカーボネートまたはそれらの混合物であることを特徴とする請求項1記載のリチウム一次電池。
- 前記カーボン層を形成するカーボン粉末がカーボンブラックであることを特徴とする請求項1または2記載のリチウム一次電池。
- 正極活物質を含有する正極と、
リチウムまたはリチウム合金で構成された負極と、
前記負極の前記正極に対向する面に形成されたカーボン層と、
非プロトン性溶媒とリチウム塩とを含む非水電解液と、を備えたリチウム一次電池であって、
電池構成前もしくは電池構成時に、前記負極において還元されて被膜を形成し、前記カーボン層の表面での前記非水電解液の分解を抑制することで、前記非水電解液の分解生成物が前記カーボン層の表面へ堆積することを抑制する化合物を前記非水電解液に含有させて用いたことを特徴とするリチウム一次電池。 - 前記化合物を0.1質量%以上、15.0質量%以下の範囲で前記非水電解液に含有させて用いたことを特徴とする請求項4記載のリチウム一次電池。
- 前記化合物がビニレンカーボネートもしくはビニルエチレンカーボネートまたはそれらの混合物であることを特徴とする請求項4または5記載のリチウム一次電池。
- 前記カーボン層を形成するカーボン粉末がカーボンブラックであることを特徴とする請求項4から6のいずれか一項に記載のリチウム一次電池。
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