JP3249305B2 - 非水電解液電池 - Google Patents
非水電解液電池Info
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Description
り、詳しくは保存特性に優れた非水電解液電池を得るこ
とを目的とした、非水電解液の改良に関する。
非水電解液電池が、エネルギー密度が高い、非水電解液
を使用するため水の分解電圧を考慮する必要が無く高電
圧化が可能である、などの利点を有することから、注目
されている。
PF6 (ヘキサフルオロリン酸リチウム)、LiBF4
(テトラフルオロホウ酸リチウム)などが使用されてい
るが、なかでもLiPF6 を溶質とする電解液は、イオ
ン伝導度の高いので、汎用されているものの一つであ
る。
に溶かした非水電解液を使用すると、充電状態で保存し
た場合に、炭酸エステルの分解(自己放電)が起こるた
め、保存中に電池容量が低下するという問題があった。
たものであり、充電状態で保存した場合でも自己放電が
起こりにくい、保存特性に優れた非水電解液電池を提供
することを目的とする。
の本発明に係る非水電解液電池(以下、「本発明電池」
と称する。)は、正極と、リチウムを活物質とする負極
と、環状炭酸エステル10〜90体積%と鎖状炭酸エス
テル90〜10体積%とからなる混合溶媒にLiPF6
を1モル/リットル溶かしてなる非水電解液と、セパレ
ータとを備える非水電解液電池において、前記非水電解
液が、LiCF3 SO3 及びLiN(CF3 SO2 )2
よりなる群から選ばれた少なくとも一種のリチウム塩を
0.10〜0.30モル/リットル含有していることを
特徴とする。
ステル10〜90体積%と鎖状炭酸エステル90〜10
体積%とからなる混合溶媒にLiPF6 を1モル/リッ
トル溶かしてなるものである。環状炭酸エステルと鎖状
炭酸エステルとの比率が上述の範囲に規制されるのは、
この範囲を外れると溶媒が不安定となるため負極と反応
して分解し、電池の保存特性が悪くなるからである。
ボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネ
ート、ビニレンカーボネートが例示され、また鎖状炭酸
エステルとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカ
ーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピ
ルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エ
チルプロピルカーボネート、エチルブチルカーボネー
ト、ジプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネー
ト、ジブチルカーボネートが例示される。これらの環状
炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルは、それぞれ一種単
独を使用してもよく、必要に応じて二種以上を併用して
もよい。
(CF3 SO2 )2 よりなる群から選ばれた少なくとも
一種のリチウム塩の含有量は、0.10〜0.30モル
/リットルである。同含有量が0.10モル/リットル
未満の場合は、保存特性が充分に改善されず、また同含
有量が0.30モル/リットルを越えた場合は、非水電
解液の粘度が高くなり過ぎて電導度が低下し、放電容量
が低下する。
れない。例えばマンガン、コバルト、ニッケル、バナジ
ウム及びニオブの各金属の酸化物を使用することができ
る。また、これらの金属を2種以上含有する金属複合酸
化物を使用してもよい。
属リチウム又はリチウムイオンを吸蔵及び放出すること
が可能な物質を電極材料とするものが挙げられる。リチ
ウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な物質として
は、リチウム−錫合金、リチウム−アルミニウム合金等
のリチウム合金や、コークス、黒鉛等の炭素材料が例示
される。
合においても、使用せる混合溶媒の分解(自己放電)が
起こりにくい。これは、非水電解液が特定のリチウム塩
を含有しない従来の非水電解液においては、LiPF6
が非水電解液中で解離してPF5 が生成し(反応式:L
iPF6 ⇒Li+ +PF6 - ⇒Li+ +F- +P
F5 )、この生成したPF5 が、炭酸エステル中のC−
O結合を切断し、該炭酸エステルを分解するのに対し
て、上記非水電解液が特定のリチウム塩を含有する本発
明電池においては、リチウム塩から生成したアニオン
(CF3 SO3 - など)がPF6 - の分解(PF6 - ⇒
F- +PF5 )を抑制し、非水電解液を安定化するため
と考えられる。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
池)を作製した。
としての炭素粉末10重量部と、結着剤とてのフッ素樹
脂粉末(5重量部)の5重量%N−メチルピロリドン
(NMP)溶液とを混合してスラリーを調製し、次いで
このスラリーをアルミニウム箔の両面にドクターブレー
ド法にて塗布し、100°Cで2時間真空乾燥して正極
を作製した。
(15重量部)の5重量%NMP溶液に分散させてスラ
リーを調製し、次いでこのスラリーを銅箔の片面にドク
ターブレード法にて塗布し、100°Cで2時間真空乾
燥して負極を作製した。
積混合溶媒にLiPF6 を1モル/リットル溶かした
後、さらにLiCF3 SO3 (トリフルオロメタンスル
ホン酸リチウム)を添加混合して、LiCF3 SO3 を
0.20モル/リットル含有する非水電解液を調製し
た。
A1(直径:13.8mm;高さ:48.9mm)を組
み立てた。なお、セパレータとしてイオン透過性のポリ
プロピレン製の微多孔膜を用いた。
示す断面図であり、図示の電池A1は、正極1、負極
2、これら両電極を離間するセパレータ3、正極リード
4、負極リード5、正極外部端子6、負極缶7などから
なる。正極1及び負極2は、非水電解液を注入されたセ
パレータ3を介して渦巻き状に巻き取られた状態で負極
缶7内に収納されており、正極1は正極リード4を介し
て正極外部端子6に、また負極2は負極リード5を介し
て負極缶7に接続され、電池内部で生じた化学エネルギ
ーを電気エネルギーとして外部へ取り出し得るようにな
っている。
LiN(CF3 SO2)2 (トリフルオロメタンスルホ
ンイミドリチウム)を0.20モル/リットル添加混合
したこと以外は実施例1と同様にして、本発明電池A2
を組み立てた。
合しなかったこと以外は実施例1と同様にして、比較電
池Bを組み立てた。
率を求め、各電池の保存特性を調べた。自己放電率は、
次に示すようにして求めた。
電した後、200mAで2.75Vまで放電して、保存
しなかった場合の放電容量を求めた。
Vまで充電し、60°Cで二ヵ月間保存した後、200
mAで2.75Vまで放電して、保存後の放電容量を求
めた。
三ヵ年の保存に相当するので、室温での1年当たりの自
己放電率を下式に基づき算出した。各電池の自己放電率
を表1に示す。
た場合の放電容量−保存した場合の放電容量)/保存し
なかった場合の放電容量}÷3×100
チウム塩を含有する本発明電池A1、A2は、非水電解
液がこれらのリチウム塩を含有しない比較電池Bに比べ
て、自己放電率が小さく、保存特性に優れている。
3 SO3 又はLiN(CF3 SO2 )2 )の添加量を種
々変えたこと以外は、実施例1、2と同様にして、非水
電解液電池を組み立てた。
解液電池を、200mAで4.1Vまで充電し、60°
Cで二ヵ月間保存した後、200mAで2.75Vまで
放電して、放電容量(保存後の放電容量)を求めた。結
果を図2に示す。
h)を、また横軸に非水電解液の各リチウム塩の含有量
(モル/リットル)をとって示したグラフである。図2
より、、保存特性の良い非水電解液電池を得るために
は、非水電解液に含有させるリチウム塩を、0.10〜
0.30モルとする必要があることが分かる。
解液電池に適用する場合を例にして説明したが、電池の
形状に特に制限はなく、本発明は扁平型、角型等、種々
の形状の非水電解液電池に適用し得るものである。
ているので、充電状態で保存した場合においても自己放
電しにくく、保存特性に優れる。
池)の断面図である。
係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】正極と、リチウムを活物質とする負極と、
環状炭酸エステル10〜90体積%と鎖状炭酸エステル
90〜10体積%とからなる混合溶媒にLiPF6 を1
モル/リットル溶かしてなる非水電解液と、セパレータ
とを備える非水電解液電池において、前記非水電解液
が、LiCF3 SO3 及びLiN(CF3 SO2 )2 よ
りなる群から選ばれた少なくとも一種のリチウム塩を
0.10〜0.30モル/リットル含有していることを
特徴とする非水電解液電池。
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