JPH10261395A - Lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、放電容量などの電池特
性、生産性及び安全性に優れたリチウムイオン二次電池
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium ion secondary battery excellent in battery characteristics such as discharge capacity, productivity and safety.
【０００２】[0002]
【従来技術および発明が解決しようとする課題】近年、
リチウムイオン二次電池は、携帯電話や電子端末機など
の電源として広く使用されつつある。上記リチウムイオ
ン二次電池は、近年放電容量やサイクル特性などの電池
としての性能の点から、カーボンからなる負極、ＬｉＭ
Ｏ系（Ｍは遷移金属）の複合酸化物からなる正極、負極
と正極との間に配されるポリマーからなる多孔性フィル
ム状のセパレータ、有機溶媒とリチウム塩とからなる電
解液の組み合わせが一般的である。BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years,
Lithium ion secondary batteries are being widely used as power sources for mobile phones and electronic terminals. In recent years, the lithium ion secondary battery has recently been developed from the viewpoint of performance as a battery such as discharge capacity and cycle characteristics.
A combination of a positive electrode composed of an O-based (M is a transition metal) composite oxide, a porous film-shaped separator composed of a polymer disposed between the negative electrode and the positive electrode, and a combination of an electrolytic solution composed of an organic solvent and a lithium salt are generally used. It is a target.
【０００３】従来、上記セパレータとしてはポリエチレ
ンからなる多孔質フィルムが一般的に用いられてきた。
上記ポリエチレンからなるセパレータは比較的低温でシ
ャットダウン機能が働くというメリットがある一方、１
４０〜１５０℃程度の温度上昇により溶融が生じて形状
が変化し内部短絡を引き起こす可能性が高いという問題
がある。それに加えて、上記ポリエチレンからなるセパ
レータは機械強度が低いために製造工程において傷や破
れが生じやすく、異物による突き刺しに弱いという問題
がある。このようなセパレータでは、特にファイバ状の
カーボンからなる負極を用いた場合には、該ファイバ状
カーボンが上記セパレータを突き破って正極と接触し内
部短絡を引き起こす可能性があることが分かった。Conventionally, a porous film made of polyethylene has been generally used as the separator.
The separator made of polyethylene has an advantage that the shutdown function works at a relatively low temperature.
There is a problem that there is a high possibility that melting occurs due to a temperature rise of about 40 to 150 ° C., the shape changes, and an internal short circuit occurs. In addition, since the separator made of polyethylene has low mechanical strength, it is easily damaged or broken in the manufacturing process, and is susceptible to piercing by foreign matter. It has been found that in such a separator, particularly when a negative electrode made of fibrous carbon is used, the fibrous carbon may break through the separator and come into contact with the positive electrode to cause an internal short circuit.
【０００４】上記ポリエチレンからなるセパレータの問
題を解消すべく、ポリプロピレン層、ポリエチレン層、
ポリプロピレン層の順に３層に積層されたセパレータが
提案されている。このセパレータにおいてはポリプロピ
レン層をポリエチレン層の両面に積層することによっ
て、低温でのシャットダウン機能は維持したまま、機械
特性及び高温での形状保持性に優れるため、内部短絡の
可能性が低減して電池の安全性が向上する。しかし、上
記のポリプロピレンをポリエチレンの両面に積層した３
層セパレータにおいては、ポリプロピレン層の表面の濡
れ性が悪いため該セパレータは電解液の浸透性に劣り、
そのため電池の製造工程において電解液の浸透工程が長
時間化して生産性に劣るという新たな問題が生じる。In order to solve the problem of the separator made of polyethylene, a polypropylene layer, a polyethylene layer,
A separator laminated in three layers in the order of a polypropylene layer has been proposed. In this separator, by laminating a polypropylene layer on both sides of the polyethylene layer, the low-temperature shutdown function is maintained, the mechanical properties and the shape retention at high temperatures are excellent, and the possibility of internal short-circuit is reduced. Safety is improved. However, the above polypropylene was laminated on both sides of polyethylene.
In the layer separator, the separator is inferior in electrolyte permeability because of poor wettability of the surface of the polypropylene layer,
Therefore, a new problem arises in that the electrolyte solution permeation step is lengthened in the battery manufacturing process and productivity is deteriorated.
【０００５】本発明は、上記課題を解消するためになさ
れたものであり、放電容量、安全性及び生産性に優れた
リチウムイオン二次電池を提供するものである。[0005] The present invention has been made to solve the above problems, and provides a lithium ion secondary battery excellent in discharge capacity, safety and productivity.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、カーボンから
なる負極と、ＬｉＭＯ系（Ｍは遷移金属）の複合酸化物
からなる正極と、負極と正極との間に配され、ポリプロ
ピレン層、ポリエチレン層、ポリプロピレン層の順に３
層に積層されてなるセパレータと、エチレンカーボネイ
ト、エチルメチルカーボネイト、ジメチルカーボネイト
からなる混合溶媒を用いた電解液とからなることを特徴
とするリチウムイオン二次電池によって、上記課題を解
決するものである。また、本発明は、カーボンからなる
負極と、ＬｉＭＯ系（Ｍは遷移金属）の複合酸化物から
なる正極と、負極と正極との間に配され、ポリプロピレ
ン層、ポリエチレン層、ポリプロピレン層の順に３層に
積層されてなるセパレータと、プロピレンカーボネイ
ト、エチルメチルカーボネイト、ジメチルカーボネイト
からなる混合溶媒を用いた電解液とからなることを特徴
とするリチウムイオン二次電池によって、上記課題を解
決するものである。According to the present invention, there is provided a negative electrode made of carbon, a positive electrode made of a LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide, and a negative electrode and a positive electrode. Layer, polypropylene layer 3
This object is achieved by a lithium ion secondary battery comprising a separator laminated on a layer and an electrolytic solution using a mixed solvent composed of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate. . Further, the present invention provides a negative electrode made of carbon, a positive electrode made of a LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide, and a negative electrode and a positive electrode. The object is achieved by a lithium ion secondary battery comprising a separator laminated in layers and an electrolyte using a mixed solvent consisting of propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate. .
【０００７】即ち、本発明は、電解液を低粘度化するこ
とによって電解液のセパレータに対する浸透性を向上さ
せたものである。電解液のセパレータに対する浸透のメ
カニズムを考えた場合、セパレータ自身あるいはセパレ
ータと他の構成要素（正極や負極など）との接面（隙
間）における毛細管現象が最も重要であり、これを最大
限有効に引き起こすためには電解液の低粘度化が必須で
ある。そこで本発明では、電解液の低粘度化のため電解
液の開発を行なった。That is, the present invention improves the permeability of the electrolytic solution into the separator by reducing the viscosity of the electrolytic solution. When considering the mechanism of electrolyte penetration into the separator, the capillary phenomenon at the separator itself or at the interface (gap) between the separator and other components (such as the positive electrode and the negative electrode) is the most important. To cause this, it is essential to lower the viscosity of the electrolyte solution. Therefore, in the present invention, an electrolytic solution was developed to reduce the viscosity of the electrolytic solution.
【０００８】リチウム二次電池の電解液は、通常、有機
溶媒とリチウム塩とからなり、有機溶媒としては高誘電
率溶媒と低粘度溶媒とを混合した混合溶媒が一般的であ
る。このような電解液を低粘度化させるには低粘度溶媒
を混合割合を多くすればよいが、この場合十分な放電容
量が得られないという問題がある。しかし、本発明者ら
が研究した結果、電解液の溶媒をエチレンカーボネイ
ト、エチルメチルカーボネイト、ジメチルカーボネイト
という特定の組み合わせの混合溶媒にすることによっ
て、または、電解液の溶媒をプロピレンカーボネイト、
エチルメチルカーボネイト、ジメチルカーボネイトとい
う特定の組み合わせの混合溶媒にすることによって、電
解液を低粘度化させることによってセパレータへの浸透
性を改善でき、かつ、十分な放電容量も得られることを
見出した。[0008] The electrolyte of a lithium secondary battery usually comprises an organic solvent and a lithium salt. As the organic solvent, a mixed solvent of a high dielectric constant solvent and a low viscosity solvent is generally used. To lower the viscosity of such an electrolytic solution, the mixing ratio of the low-viscosity solvent may be increased, but in this case, there is a problem that a sufficient discharge capacity cannot be obtained. However, as a result of the research conducted by the present inventors, the solvent of the electrolytic solution is ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, by using a mixed solvent of a specific combination of dimethyl carbonate, or, the solvent of the electrolytic solution is propylene carbonate,
By using a mixed solvent of a specific combination of ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate, it has been found that permeability of the separator can be improved by lowering the viscosity of the electrolytic solution, and a sufficient discharge capacity can be obtained.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】本発明においては、電解液の溶媒
としてエチレンカーボネイト、エチルメチルカーボネイ
ト、ジメチルカーボネイトからなる混合溶媒、または、
電解液の溶媒としてプロピレンカーボネイト、エチルメ
チルカーボネイト、ジメチルカーボネイトからなる混合
溶媒を用いる。電解液の溶媒を高誘電率溶媒のエチレン
カーボネイトまたはプロピレンカーボネイトと、低粘度
溶媒のエチルメチルカーボネイト及びジメチルカーボネ
イトとの組み合わせにすることによって、電解液のセパ
レータへの浸透性を改善できるため、この電解液を用い
た電池は生産性に優れ、かつ放電容量などの電池特性に
も優れる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the present invention, a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate as a solvent for an electrolytic solution, or
A mixed solvent composed of propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate is used as a solvent for the electrolytic solution. Since the solvent of the electrolytic solution is a combination of ethylene carbonate or propylene carbonate of a high dielectric constant solvent and ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate of a low viscosity solvent, the permeability of the electrolytic solution to the separator can be improved. A battery using a liquid has excellent productivity and battery characteristics such as discharge capacity.
【００１０】上記の混合溶媒においては、放電容量及び
生産性の点から特に、体積比でエチレンカーボネイトま
たはプロピレンカーボネイト１に対し、エチルメチルカ
ーボネイト１．５〜２．５、ジメチルカーボネイト０．
７〜１．３の割合でそれぞれの溶媒を混合することが好
ましく、より好ましくは、体積比でエチレンカーボネイ
トまたはプロピレンカーボネイト１に対し、エチルメチ
ルカーボネイト１．８〜２．２、ジメチルカーボネイト
０．８〜１．２の割合とするのがよい。上記混合溶媒に
おいて各溶媒の配合の割合が上記範囲を外れると、特に
エチレンカーボネイトまたはプロピレンカーボネイトの
割合が減少すると放電容量が低下する傾向にあり、ま
た、特にエチレンカーボネイトまたはプロピレンカーボ
ネイトの割合が増加すると生産性が低下する傾向にあ
る。In the above-mentioned mixed solvent, from the viewpoint of discharge capacity and productivity, in particular, 1.5 to 2.5 parts of ethyl methyl carbonate and 0.1 parts of dimethyl carbonate to 1 part of ethylene carbonate or propylene carbonate in volume ratio.
It is preferable to mix the respective solvents at a ratio of 7 to 1.3, and more preferably, to a ratio of ethylene carbonate or propylene carbonate 1 to ethyl methyl carbonate 1.8 to 2.2 and dimethyl carbonate 0.8 with respect to ethylene carbonate or propylene carbonate 1. It is preferable to set the ratio to 1.2. When the proportion of each solvent in the mixed solvent is outside the above range, the discharge capacity tends to decrease particularly when the proportion of ethylene carbonate or propylene carbonate decreases, and particularly when the proportion of ethylene carbonate or propylene carbonate increases. Productivity tends to decrease.
【００１１】また、本発明において電解液は上記混合溶
媒とリチウム塩とからなり、リチウム塩としては、通常
用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、Ｌｉ
ＰＦ6 、ＬｉＣＩＯ4 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＡｓＦ6 など
が挙げられ、放電容量の点から特に、ＬｉＰＦ6 、Ｌｉ
ＢＦ4 が好ましい。上記リチウム塩は上記混合溶媒に対
して、放電容量の点から特に、０．５〜２ｍｏｌ／ｌの
濃度で配合することが好ましく、中でも特に０．７〜
１．５ｍｏｌ／ｌの濃度とすることがより好ましい。リ
チウム塩の濃度が０．５ｍｏｌ／ｌ未満であると放電容
量が低下する傾向にあり、２ｍｏｌ／ｌを超えると放電
容量が低下する傾向にあり、また、電解液の粘度が上昇
して生産性が低下する傾向にある。Further, in the present invention, the electrolytic solution comprises the above-mentioned mixed solvent and a lithium salt. The lithium salt is not particularly limited as long as it is a commonly used lithium salt.
PF 6 , LiCIO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 and the like. Particularly, from the viewpoint of discharge capacity, LiPF 6 , LiPF
BF 4 is preferred. The lithium salt is preferably mixed with the mixed solvent at a concentration of 0.5 to 2 mol / l, particularly preferably 0.7 to 2 mol / l from the viewpoint of discharge capacity.
More preferably, the concentration is 1.5 mol / l. When the concentration of the lithium salt is less than 0.5 mol / l, the discharge capacity tends to decrease, and when the concentration exceeds 2 mol / l, the discharge capacity tends to decrease. Tends to decrease.
【００１２】本発明においてセパレータは、ポリプロピ
レン層、ポリエチレン層、ポリプロピレン層の順に３層
に積層されてなるセパレータを用いる。このように、ポ
リエチレン層の両面にポリプロピレン層を積層したセパ
レータを用いることによって、ポリエチレン層による低
温でのシャットダウン効果とポリプロピレン層による高
温での形状保持性とによって、このセパレータを負極と
正極との間に配した電池は安全性に優れる。該セパレー
タにおいては、安全性の点から、ポリエチレン層の厚さ
が３〜２０μｍ、ポリエチレン層の両面に配されるポリ
プロピレン層の厚さは両層とも７〜３０μｍのものが好
ましい。In the present invention, a separator having three layers, that is, a polypropylene layer, a polyethylene layer, and a polypropylene layer, is used in this order. As described above, by using the separator in which the polypropylene layer is laminated on both surfaces of the polyethylene layer, the separator between the negative electrode and the positive electrode is formed by the shutdown effect at low temperature by the polyethylene layer and the shape retention at high temperature by the polypropylene layer. The battery arranged in the above is excellent in safety. In the separator, the thickness of the polyethylene layer is preferably 3 to 20 μm, and the thickness of the polypropylene layers disposed on both sides of the polyethylene layer is preferably 7 to 30 μm from the viewpoint of safety.
【００１３】本発明においてはカーボンからなる負極が
用いられる。カーボンとしては、各種天然カーボンや人
造カーボンが適用でき、例えばその形状がファイバ状、
鱗片状、または球状のものなどが挙げられる。本発明に
おいて、電解液の溶媒としてエチレンカーボネイト、エ
チルメチルカーボネイト、ジメチルカーボネイトからな
る混合溶媒を用いる場合には、カーボンファイバなどの
黒鉛系カーボンを用いることが好ましく、中でも特に、
その形状がファイバ状であるカーボンファイバが好適に
用いられる。また、本発明において、電解液の溶媒とし
てプロピレンカーボネイト、エチルメチルカーボネイ
ト、ジメチルカーボネイトからなる混合溶媒を用いる場
合には、ソフトカーボンやハードカーボンなどの非黒鉛
系カーボンを用いることが好ましい。また、上記カーボ
ンは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフ
ルオライド、ポリエチレン、エチレン−プロピレン−ジ
エン系ポリマーなどの結着剤と共に用いられる。結着剤
の配合量は上記カーボン１００重量部に対して、２〜２
０重量部程度が好ましい。In the present invention, a negative electrode made of carbon is used. As the carbon, various natural carbons and artificial carbons can be applied.
A scaly or spherical one may be mentioned. In the present invention, when using a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate as a solvent for the electrolytic solution, it is preferable to use a graphite-based carbon such as carbon fiber, and particularly,
A carbon fiber having a fiber shape is suitably used. Further, in the present invention, when a mixed solvent composed of propylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate is used as a solvent for the electrolytic solution, it is preferable to use non-graphite carbon such as soft carbon and hard carbon. The carbon is used together with a binder such as polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, and an ethylene-propylene-diene polymer. The amount of the binder is 2 to 2 with respect to 100 parts by weight of the carbon.
About 0 parts by weight is preferable.
【００１４】本発明においてはＬｉＭＯ系（Ｍは遷移金
属）の複合酸化物からなる正極が用いられる。遷移金属
Ｍとしては、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏのいずれかが好ましく、
遷移金属ＭとしてＭｎ、Ｎｉ、Ｃｏのいずれかを用いた
ＬｉＭＯ系複合酸化物について、以下に具体例を示す。In the present invention, a positive electrode comprising a LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide is used. As the transition metal M, any of Mn, Ni, and Co is preferable,
Specific examples of the LiMO-based composite oxide using any one of Mn, Ni, and Co as the transition metal M will be described below.
【００１５】例えば、ＬｉＣｏＯ系複合酸化物としては
ＬｉＣｏＯ2 が挙げられ、また、ＬｉＣｏX Ｐ1-X Ｏ2
やＬｉＣｏX Ａｌ1-X Ｏ2 、ＬｉＣｏX Ｍｎ1-X Ｏ2 、
ＬｉＣｏX Ｎｉ1-X Ｏ2 （０＜Ｘ＜１）などのＣｏの一
部を他の元素と置換したものなどが挙げられる。また、
ＬｉＭｎＯ系複合酸化物としてはＬｉＭｎＯ2 やＬｉＭ
ｎX Ｐ1-X Ｏ2 （０＜Ｘ＜１）などのＭｎの一部を他の
元素（Ａｌ、Ｐ、Ｎｉ、Ｃｏなど）と置換したものなど
が挙げられる。また、ＬｉＮｉＯ系複合酸化物としても
同様に、ＬｉＮｉＯ2 、ＬｉＮｉX Ｐ1-X Ｏ2 （０＜Ｘ
＜１）などのＭｎの一部を他の元素（Ａｌ、Ｐ、Ｍｎ、
Ｃｏなど）と置換したものなどが挙げられる。For example, LiCoO-based composite oxides include LiCoO 2 , and LiCo X P 1 -X O 2
And LiCo X Al 1-X O 2 , LiCo X Mn 1-X O 2 ,
LiCo X Ni 1-X O 2 (0 <X <1) or the like in which a part of Co is substituted with another element is exemplified. Also,
LiMnO-based composite oxides include LiMnO 2 and LiM
n X P 1-X O 2 (0 <X <1) other elements some of Mn, such as (Al, P, Ni, Co, etc.) and the like obtained by substituting a. Similarly, LiNiO 2 , LiNi X P 1 -X O 2 (0 <X
A part of Mn such as <1) is replaced with another element (Al, P, Mn,
Co and the like).
【００１６】上記のＬｉＭＯ系（Ｍは遷移金属）複合酸
化物は、結着剤、導電剤と共に用いられ、結着剤として
は上述の負極と共に用いられる結着剤と同様のものが挙
げられ、導電剤としては、通常電池用途に用いられるも
のであれば特に制限はなく、各種黒鉛、カーボンブラッ
クなどが挙げられる。結着剤の配合量は上記ＬｉＭＯ
（Ｍは遷移金属）複合酸化物９０重量部に対し２〜２０
重量部程度が好ましく、導電剤の配合量は上記ＬｉＭＯ
系（Ｍは遷移金属）複合酸化物９０重量部に対し２〜２
０重量部程度が好ましい。The above-mentioned LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide is used together with a binder and a conductive agent. Examples of the binder include the same binders as those used with the above-mentioned negative electrode. The conductive agent is not particularly limited as long as it is generally used for battery applications, and examples thereof include various graphites and carbon blacks. The compounding amount of the binder is the above LiMO
(M is a transition metal) 2 to 20 parts by weight of the composite oxide
It is preferable that the amount of the conductive agent is about LiMO.
2-2 based on 90 parts by weight of a system (M is a transition metal) composite oxide
About 0 parts by weight is preferable.
【００１７】[0017]
（実施例１）カーボンファイバからなる負極、ＬｉＣｏ
Ｏ2 からなる正極、負極と正極との間に配され、ポリプ
ロピレン層、ポリエチレン層、ポリプロピレン層の順に
３層に積層されてなるセパレータ（ポリプロピレン層の
厚さ１０μｍ、ポリエチレン層の厚さ５μｍ）、電解液
を用いて、径１４ｍｍ×長さ５０ｍｍの円筒型リチウム
イオン二次電池を作成した。電解液としては、体積比で
エチレンカーボネイト１に対し、エチルメチルカーボネ
イト２、ジメチルカーボネイト１の割合でそれぞれの溶
媒を混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌの濃
度で配合したものを用いた。(Example 1) A negative electrode made of carbon fiber, LiCo
A separator (thickness of the polypropylene layer: 10 μm, thickness of the polyethylene layer: 5 μm), which is disposed between the cathode, the anode and the cathode made of O 2, and is laminated in three layers in the order of a polypropylene layer, a polyethylene layer, and a polypropylene layer; A cylindrical lithium ion secondary battery having a diameter of 14 mm and a length of 50 mm was prepared using the electrolytic solution. As an electrolytic solution, a mixture of LiPF 6 at a concentration of 1 mol / l in a mixed solvent in which each solvent was mixed at a ratio of ethyl methyl carbonate 2 and dimethyl carbonate 1 to ethylene carbonate 1 at a volume ratio of 1 was used.
【００１８】（実施例２）電解液として、体積比でエチ
レンカーボネイト１に対し、エチルメチルカーボネイト
１．７、ジメチルカーボネイト０．８の割合でそれぞれ
の溶媒を混合した混合溶媒を用いた以外は実施例１と同
様である。(Example 2) The procedure was the same as in Example 1, except that a mixed solvent in which the respective solvents were mixed in a ratio of 1.7 of ethyl methyl carbonate and 0.8 of dimethyl carbonate with respect to 1 of ethylene carbonate in a volume ratio was used. Same as Example 1.
【００１９】（実施例３）電解液として、体積比でエチ
レンカーボネイト１に対し、エチルメチルカーボネイト
２．２、ジメチルカーボネイト１．２の割合でそれぞれ
の溶媒を混合した混合溶媒を用いた以外は実施例１と同
様である。Example 3 The same procedure was carried out except that a mixed solvent in which the respective solvents were mixed in a ratio of ethyl methyl carbonate 2.2 and dimethyl carbonate 1.2 with respect to ethylene carbonate 1 by volume ratio as the electrolytic solution was used. Same as Example 1.
【００２０】（実施例４）ソフトカーボンからなる負極
を用い、電解液として、体積比でプロピレンカーボネイ
ト１に対し、エチルメチルカーボネイト２、ジメチルカ
ーボネイト１の割合でそれぞれの溶媒を混合した混合溶
媒を用いた以外は実施例１と同様である。Example 4 A negative electrode made of soft carbon was used, and a mixed solvent in which the respective solvents were mixed at a volume ratio of ethyl methyl carbonate 2 and dimethyl carbonate 1 to propylene carbonate 1 was used as an electrolytic solution. Other than the above, it is the same as the first embodiment.
【００２１】（比較例１）電解液として、体積比でエチ
レンカーボネイト１に対し、エチルメチルカーボネイト
２、ジエチルカーボネイト１の割合でそれぞれの溶媒を
混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌの濃度で
配合したものを用いた以外は実施例１と同様である。(Comparative Example 1) As an electrolytic solution, LiPF 6 was added at a concentration of 1 mol / l to a mixed solvent obtained by mixing each solvent in a ratio of ethyl methyl carbonate 2 and diethyl carbonate 1 to ethylene carbonate 1 by volume. It is the same as Example 1 except that the blended one was used.
【００２２】（比較例２）電解液として、体積比でエチ
レンカーボネイト１に対し、ジメチルカーボネイト１の
割合でそれぞれの溶媒を混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6
を１ｍｏｌ／ｌの濃度で配合したものを用いた以外は実
施例１と同様である。(Comparative Example 2) As an electrolytic solution, LiPF 6 was added to a mixed solvent obtained by mixing each solvent at a ratio of 1 dimethyl carbonate to 1 ethylene carbonate at a volume ratio.
Was used in the same manner as in Example 1 except that a compound having a concentration of 1 mol / l was used.
【００２３】（比較例３）ポリエチレン単層フィルムか
らなるセパレータを用いた以外は実施例１と同様であ
る。(Comparative Example 3) The same as Example 1 except that a separator composed of a single-layer polyethylene film was used.
【００２４】（比較例４）ポリプロピレン単層フィルム
からなるセパレータを用いた以外は実施例１と同様であ
る。(Comparative Example 4) The same as Example 1 except that a separator composed of a single-layer polypropylene film was used.
【００２５】（比較例５）電解液として、体積比でプロ
ピレンカーボネイト１に対し、エチルメチルカーボネイ
ト２、ジエチルカーボネイト１の割合でそれぞれの溶媒
を混合した混合溶媒にＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｌの濃度
で配合したものを用いた以外は実施例１と同様である。(Comparative Example 5) As a liquid electrolyte, LiPF 6 was mixed at a concentration of 1 mol / l in a mixed solvent obtained by mixing each solvent at a ratio of ethyl methyl carbonate 2 and diethyl carbonate 1 to propylene carbonate 1 by volume ratio. It is the same as Example 1 except that the blended one was used.
【００２６】上記のリチウムイオン二次電池を用いて、
放電容量、生産性及び安全性の評価を行なった。結果を
表１に示す。なお評価方法は以下の通りである。 （放電容量）上記のリチウムイオン二次電池を用い、充
電電流２５０ｍＡとし、電圧４．２Ｖまで５時間で充電
させて、満充電状態とし、その後、放電電流２５０ｍＡ
で３．０Ｖまで放電させ、放電容量を測定した。Using the above lithium ion secondary battery,
The discharge capacity, productivity and safety were evaluated. Table 1 shows the results. The evaluation method is as follows. (Discharge capacity) Using the above-mentioned lithium ion secondary battery, charging was performed at a charging current of 250 mA to a voltage of 4.2 V in 5 hours to obtain a fully charged state, and thereafter, a discharging current of 250 mA was used.
And discharged to 3.0 V, and the discharge capacity was measured.
【００２７】（生産性）生産性は電解液の含浸時間によ
って評価する。電解液の含浸時間は、上記リチウムイオ
ン二次電池を作製する際、電解液注入後から完全含浸に
至るまでの時間を測定した。(Productivity) The productivity is evaluated by the impregnation time of the electrolytic solution. As for the impregnation time of the electrolytic solution, the time from the injection of the electrolytic solution to the complete impregnation when the lithium ion secondary battery was manufactured was measured.
【００２８】（安全性）安全性は、高温放置特性によっ
て評価する。評価方法は、上記リチウムイオン二次電池
を充電電流２５０ｍＡにて電圧４．２Ｖまで５時間で充
電させて満充電状態とし、その後、該電池を５℃／ｍｉ
ｎの速度で昇温させて電池の内部抵抗値が２０Ω以上と
なったときの温度を測定しシャットダウン開始温度とし
た。また、該電池を引き続き昇温させて発火が確認され
た温度を測定し発火温度とした。(Safety) The safety is evaluated by the high-temperature storage characteristics. In the evaluation method, the lithium ion secondary battery was charged to a voltage of 4.2 V in 5 hours at a charging current of 250 mA to make it fully charged, and then the battery was charged at 5 ° C./mi.
The temperature at the time when the internal resistance value of the battery was increased to 20 Ω or more by heating at a rate of n was measured and defined as a shutdown start temperature. Further, the temperature of the battery was continuously raised, and the temperature at which ignition was confirmed was measured and defined as the ignition temperature.
【００２９】[0029]
【表１】 [Table 1]
【００３０】[0030]
【発明の効果】本発明のリチウムイオン二次電池は、カ
ーボンからなる負極と、ＬｉＭＯ系（Ｍは遷移金属）の
複合酸化物からなる正極と、負極と正極との間に配さ
れ、ポリプロピレン層、ポリエチレン層、ポリプロピレ
ン層の順に３層に積層されてなるセパレータと、エチレ
ンカーボネイト、エチルメチルカーボネイト、ジメチル
カーボネイトからなる混合溶媒を用いた電解液とからな
ることによって、放電容量などの電池特性、安全性及び
生産性に優れるリチウムイオン二次電池を得ることがで
きる。また、上記混合溶媒は、体積比でエチレンカーボ
ネイト１に対し、エチルメチルカーボネイトが１．５〜
２．５、ジメチルカーボネイトが０．７〜１．３の割合
で混合されていることによって、さらに、放電容量及び
生産性に優れる。また、本発明のリチウムイオン二次電
池は、カーボンからなる負極と、ＬｉＭＯ系（Ｍは遷移
金属）の複合酸化物からなる正極と、負極と正極との間
に配され、ポリプロピレン層、ポリエチレン層、ポリプ
ロピレン層の順に３層に積層されてなるセパレータと、
プロピレンカーボネイト、エチルメチルカーボネイト、
ジメチルカーボネイトからなる混合溶媒を用いた電解液
とからなることによって、放電容量などの電池特性、安
全性及び生産性に優れるリチウムイオン二次電池を得る
ことができる。また、上記混合溶媒は、体積比でプロピ
レンカーボネイト１に対し、エチルメチルカーボネイト
が１．５〜２．５、ジメチルカーボネイトが０．７〜
１．３の割合で混合されていることによって、さらに、
放電容量及び生産性に優れる。また、電解液は、上記混
合溶媒とリチウム塩とからなり、リチウム塩が混合溶媒
に対し０．５〜２ｍｏｌ／ｌの濃度で配合されているこ
とによって、さらに、放電容量及び生産性に優れる。ま
た、上記セパレータは、ポリプロピレン層の厚さが７〜
３０μｍであって、ポリエチレン層の厚さが３〜２０μ
ｍであることによって、さらに安全性に優れる。また、
電解液の溶媒としてエチレンカーボネイト、エチルメチ
ルカーボネイト、ジメチルカーボネイトからなる混合溶
媒を用いた場合に、上記カーボンをカーボンファイバと
することによって、さらに放電容量などの電池特性に優
れる。また、上記ＬｉＭＯ系（Ｍは遷移金属）の複合酸
化物において遷移金属ＭはＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれか
であることによって、さらに放電容量などの電池特性に
優れる。According to the lithium ion secondary battery of the present invention, a negative electrode made of carbon, a positive electrode made of a LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide, and a negative electrode and a positive electrode , Polyethylene layer, polypropylene layer in the order of three layers, separator and electrolyte using mixed solvent consisting of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, battery characteristics such as discharge capacity, safety A lithium ion secondary battery having excellent productivity and productivity can be obtained. In addition, the mixed solvent has a volume ratio of ethyl carbonate 1 to ethylene carbonate 1 of 1.5 to 1.5.
2.5, since dimethyl carbonate is mixed at a ratio of 0.7 to 1.3, the discharge capacity and the productivity are further improved. Further, the lithium ion secondary battery of the present invention comprises a negative electrode made of carbon, a positive electrode made of a LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide, and a negative electrode and a positive electrode, and a polypropylene layer and a polyethylene layer. , A separator laminated in three layers in the order of the polypropylene layer,
Propylene carbonate, ethyl methyl carbonate,
A lithium ion secondary battery excellent in battery characteristics such as discharge capacity, safety, and productivity can be obtained by using an electrolyte solution using a mixed solvent of dimethyl carbonate. In addition, the mixed solvent has a volume ratio of propylene carbonate 1 to ethyl methyl carbonate 1.5 to 2.5 and dimethyl carbonate 0.7 to 0.7.
By being mixed at a ratio of 1.3,
Excellent discharge capacity and productivity. Further, the electrolytic solution is composed of the above-mentioned mixed solvent and a lithium salt, and the lithium salt is blended at a concentration of 0.5 to 2 mol / l with respect to the mixed solvent, whereby the discharge capacity and the productivity are further improved. The separator has a polypropylene layer thickness of 7 to
30 μm, and the thickness of the polyethylene layer is 3-20 μm.
By being m, safety is further improved. Also,
When a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate is used as a solvent for the electrolytic solution, the use of carbon as the carbon fiber further improves battery characteristics such as discharge capacity. Further, in the LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide, the transition metal M is any one of Mn, Co, and Ni, so that the battery characteristics such as discharge capacity are further excellent.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ａ ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01M 10/40 H01M 10/40 A
Claims (8)
（Ｍは遷移金属）の複合酸化物からなる正極と、負極と
正極との間に配され、ポリプロピレン層、ポリエチレン
層、ポリプロピレン層の順に３層に積層されてなるセパ
レータと、エチレンカーボネイト、エチルメチルカーボ
ネイト、ジメチルカーボネイトからなる混合溶媒を用い
た電解液とからなることを特徴とするリチウムイオン二
次電池。1. A negative electrode made of carbon, a positive electrode made of a LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide, and a three-layer structure of a polypropylene layer, a polyethylene layer, and a polypropylene layer arranged between the negative electrode and the positive electrode. A lithium ion secondary battery comprising: a separator laminated on a substrate; and an electrolyte using a mixed solvent of ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate.
イト１に対し、エチルメチルカーボネイトが１．５〜
２．５、ジメチルカーボネイトが０．７〜１．３の割合
で混合されている請求項１記載のリチウムイオン二次電
池。2. The mixed solvent contains ethylene carbonate 1 in a volume ratio of ethyl methyl carbonate of 1.5 to 1.5.
2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein dimethyl carbonate is mixed at a ratio of 0.7 to 1.3.
（Ｍは遷移金属）の複合酸化物からなる正極と、負極と
正極との間に配され、ポリプロピレン層、ポリエチレン
層、ポリプロピレン層の順に３層に積層されてなるセパ
レータと、プロピレンカーボネイト、エチルメチルカー
ボネイト、ジメチルカーボネイトからなる混合溶媒を用
いた電解液とからなることを特徴とするリチウムイオン
二次電池。3. A negative electrode made of carbon, a positive electrode made of a LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide, and a three-layer structure of a polypropylene layer, a polyethylene layer, and a polypropylene layer arranged between the negative electrode and the positive electrode. A lithium ion secondary battery comprising: a separator laminated on a substrate; and an electrolyte using a mixed solvent of propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate.
ネイト１に対し、エチルメチルカーボネイトが１．５〜
２．５、ジメチルカーボネイトが０．７〜１．３の割合
で混合されている請求項３記載のリチウムイオン二次電
池。4. A mixed solvent comprising propylene carbonate 1 in a volume ratio of ethyl methyl carbonate of 1.5 to 1.5.
2.5. The lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein dimethyl carbonate is mixed at a ratio of 0.7 to 1.3.
からなり、リチウム塩が混合溶媒に対し０．５〜２ｍｏ
ｌ／ｌの濃度で配合されている請求項１〜４いずれかに
記載のリチウムイオン二次電池。5. An electrolytic solution comprising the mixed solvent and a lithium salt, wherein the lithium salt is contained in an amount of 0.5 to 2 mol based on the mixed solvent.
The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the lithium ion secondary battery is blended at a concentration of 1 / l.
が７〜３０μｍであって、ポリエチレン層の厚さが３〜
２０μｍである請求項１〜５いずれかに記載のリチウム
イオン二次電池。6. The separator, wherein the thickness of the polypropylene layer is 7 to 30 μm and the thickness of the polyethylene layer is 3 to 30 μm.
The lithium ion secondary battery according to claim 1, which has a thickness of 20 μm.
求項１，２，５，または６記載のリチウムイオン二次電
池。7. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the carbon is a carbon fiber.
物において、遷移金属ＭはＭｎ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれか
である請求項１〜７いずれかに記載のリチウムイオン二
次電池。8. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein in the LiMO-based (M is a transition metal) composite oxide, the transition metal M is any one of Mn, Co, and Ni.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9086119A JPH10261395A (en) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | Lithium ion secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9086119A JPH10261395A (en) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | Lithium ion secondary battery |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10261395A true JPH10261395A (en) | 1998-09-29 |
Family
ID=13877819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9086119A Pending JPH10261395A (en) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | Lithium ion secondary battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10261395A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100357960B1 (en) * | 2000-05-16 | 2002-10-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | Lithium secondary battery |
| US8900738B2 (en) | 2008-03-05 | 2014-12-02 | Sony Corporation | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US9484599B2 (en) | 2011-08-31 | 2016-11-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPH07254434A (en) * | 1994-03-14 | 1995-10-03 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Nonaqueous electrolyte for lithium battery |
| JPH07307146A (en) * | 1994-05-12 | 1995-11-21 | Ube Ind Ltd | Battery separator and manufacture thereof |
| JPH0935752A (en) * | 1995-07-24 | 1997-02-07 | Toshiba Battery Co Ltd | Lithium secondary battery |
-
1997
- 1997-03-19 JP JP9086119A patent/JPH10261395A/en active Pending
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| US9455429B2 (en) | 2008-03-05 | 2016-09-27 | Sony Corporation | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
| US9859590B2 (en) | 2008-03-05 | 2018-01-02 | Sony Corporation | Battery |
| US9484599B2 (en) | 2011-08-31 | 2016-11-01 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
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