JP3374124B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Non-aqueous electrolyte secondary batteryInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、充放電可能なコバ
ルト酸化物からなる正極と、リチウム合金,リチウムを
吸蔵放出可能な酸化物及び炭素材料から選択されたもの
からなる負極と、溶媒及び溶質から成る非水系電解液と
を備えた非水系電解液二次電池に関し、特に非水系電解
液の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】負極活物質としてリチウムを用いるリチ
ウム電池は、特に高エネルギー密度を有するために注目
されており、活発な研究が行われている。しかしなが
ら、この種電池の電圧は3V以上と高く、電解液の分解
が起こり易いため、正極や負極表面にそれらの重合物や
分解生成物などが付着する。したがって、電池を長期間
保存した場合には、電池の内部インピーダンスが上昇し
て放電特性が低下したり、二次電池の場合にはサイクル
特性の劣化を引き起こすなどの課題を有している。した
がって、電解液の反応性を抑制することはこの種電池の
実用化において重要な課題となっている。
【0003】ここで、従来、この種電池の電解液に用い
られる有機溶媒としては、1,2−ジメトキシエタン
(DME)、テトラヒドロフラン(THF)、1,3−
ジオキソラン(DOXL)などの低粘度エーテル溶媒
や、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラク
トン(γ−BL)などの環状エステルあるいは環状ラク
トン等が用いられているが、上記のような課題を解決す
べく、例えば2−メチル−テトラヒドロフラン(2Me
−THF)や4−メチル−1,3−ジオキソラン(4M
e−DOXL)等のように、エーテル系溶媒の一部を置
換した誘導体などを用いることが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような電解液を用いた場合であっても、電解液の反応性
を顕著に抑制することができず、この結果保存特性等の
向上を十分に図ることができないという課題がある。そ
こで本発明は、電解液の反応性を十分に抑制することに
より、サイクル特性や保存特性を飛躍的に向上させるこ
とができる非水系二次電解液電池を提供することを目的
としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、充放電可能なコバルト酸化物からなる正
極と、リチウム合金,リチウムを吸蔵放出可能な酸化物
及び炭素材料から選択されたものからなる負極と、溶媒
及び溶質から成る非水系電解液とを備えた非水系電解液
二次電池において、前記非水系電解液には、エチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート
の中から選ばれる少なくとも1種の溶媒と、上記化1に
示されもの及び化2に示されるものを、混合モル比率3
0:70〜70:30の範囲内で混合した混合溶質とが
含有されていることを特徴とする。
【0006】上記化1に示すリチウムビス(アルキルス
ルホンイミド)が溶質に含有されていれば、電解質の分
解生成物や重合物などが負極や正極の表面に被膜として
付着するのを抑制できる。従って、二次電池のサイクル
特性を向上させることができると共に、保存による電池
の内部インピーダンスの上昇が抑えられるので保存特性
を向上させることができる。具体的には、以下の通りで
ある。
【0007】即ち、一般に、電解液の分解反応は溶質の
分解により生成するラジカルなどの生成物により促進さ
れるため、電解液の安定性を増すには溶媒分子自身の安
定性と共に溶質の安定性を向上させることが必要であ
る。その点、上記構成に示すようなビス(アルキルスル
ホンイミド)のカチオンは、イオンとしての安定性に優
れる。したがって、高電圧下であっても反応性の高いラ
ジカル等を生成し難く、電解液の分解反応を抑制するこ
とが可能となるという理由による。
【0008】尚、上記化1に示されものと化2に示され
るものとの混合溶質を用いれば、保存特性やサイクル特
性のみならず高率放電特性をも向上させることができ
る。これは、化2に示される溶質は安定性には欠ける
が、伝導度が高いという理由による。
【0009】
【発明の実施の形態】〔第1参考例〕
(参考例)図1は本発明の参考例並びに実施例にかかる
偏平形非水系電解液二次電池の断面図であり、リチウム
−アルミニウム合金から成る負極2は負極集電体7の内
面に圧着されており、この負極集電体7はフェライト系
ステンレス鋼(SUS430)からなる負極缶5の内底
面に固着されている。
【0010】上記負極缶5の周端はポリプロピレン製の
絶縁パッキング8の内部に固定されており、絶縁パッキ
ング8の外周にはステンレスから成る正極缶4が固定さ
れている。この正極缶4の内底面には正極集電体6が固
定されており、この正極集電体6の内面には正極1が固
定されている。この正極1と前記負極2との間には、ポ
リプロピレン製多孔性膜より成り電解液が含浸されたセ
パレータ3が介挿されている。上記電解液には、エチレ
ンカーボネートとプロピレンカーボネートと等体積混合
溶媒に、溶質としてのLiN(CF3 SO2)2 を1モ
ル/lの割合で溶解させたものを用いている。
【0011】尚、前記正極1は、活物質であるマンガン
酸化物と、導電剤としてのアセチレンブラックと、接着
剤としてのフッ素樹脂とを85:10:5の重量比で混
合したものを加圧成型することにより作製した。また、
本電池の寸法は、外径24.0mm、厚み3.0mmで
ある。このような構成の電池を、以下(A1)電池と称
する。
【0012】電解液の溶質として、LiBF4(0.5
モル/l)とLiN(CF3 SO2)2 (0.5モル/
l)とを混合した溶質を用いる他は、上記(A1)電池
と同様にして電池を構成した。このような構成の電池
を、以下(A2)電池と称する。
(比較例)電解液の溶質として、LiBF4(1モル/
l)を用いる他は、上記(A1)電池と同様にして電池
を構成した。
【0013】このような構成の電池を、以下(W)電池
と称する。
(実験1)上記参考例の(A1)電池,(A2)電池及び
比較例の(W)電池において、60℃で20日間保存し
た後のサイクル特性を調べたので、その結果を図2に示
す。尚、実験条件は、充電電流1.5mAで3時間充電
した後、放電電流1.5mAで3時間放電するという条
件であり、放電時間内に電池電圧が1.5Vに達した時
点でサイクル寿命とした。
【0014】図2より、(A1)電池,(A2)電池は比
較例の(W)電池に比べて保存後のサイクル特性が飛躍
的に向上していることが認められる。これは、以下に示
す理由によるものと考えられる。即ち、比較例の(W)
電池では、電解液の溶質が安定性に欠けるLiBF4の
みから成るため、保存時及びサイクル経過と共に電解液
の分解が生じて、正極や負極表面にそれらの重合物や分
解生成物などが付着する。これに対して、(A1)電
池,(A2)電池では、電解液の溶質に、安定性に優れ
るLiN(CF3SO 2)2が含まれる〔或いは、電解液
の溶質がLiN(CF3SO2)2から成る〕ため、保存
時やサイクル経過が経過しても電解液の分解が抑制さ
れ、正極や負極表面にそれらの重合物や分解生成物など
が付着するのを抑制することができるという理由によ
る。
【0015】(実験2)上記参考例の(A1)電池,
(A2)電池及び比較例の(W)電池において、電池作
製初期の高率放電特性を調べたので、その結果を図3に
示す。尚、実験条件は、各電池を満充電した後放電電流
5mAで放電するという条件である。図3より、(A2
)電池は(A1)電池に比べて高率放電特性が飛躍的に
向上し、略比較例の(W)電池と同等の性能を有してい
ることが認められる。
【0016】これは、以下に示す理由によるものと考え
られる。即ち、(A1 )電池では、電解液の溶質が、安
定性には優れるものの伝導性の低いLiN(CF3S
O2)2のみから成るため、高率放電特性は若干劣る。こ
れに対して、(A2 )電池では、電解液の溶質に、上記
LiN(CF3SO2)2のみならず、伝導性の高いLi
BF4を含んでいるので、サイクル特性のみならず高率
放電特性をも向上させることができるという理由によ
る。
【0017】尚、比較例の(X)電池は高率放電特性に
優れるものの、上記の如くサイクル特性が著しく低下す
るので、実用性に欠ける。
〔実施例1〕以下のように、正極、負極、電解液の溶媒
・溶質を変更し、尚且つ溶質の混合割合をいろいろな値
に変えて設定した以外は、上記第1参考例の(A1)電
池と同様にして電池を作製した。
【0018】
正極 :充放電可能なコバルト酸化物
負極 :充放電可能な炭素
電解液の溶媒:プロピレンカーボネートとジメチルカー
ボネートとの等体積混合溶媒
電解液の溶質:LiPF6 とLiC(CF3 SO2 )3
との混合溶質
(実験3)このように、溶質の割合をいろいろな値に変
えた各電池について、初期の高率放電特性と保存後の高
率放電特性とを調べた。
【0019】その結果を図4に示す。尚、保存条件は上
記実験1と同様の条件であり、また高率放電特性の実験
条件は上記実験2と同様の条件である。図4より明らか
なように、LiPF6 とLiC(CF3 SO2 )3との
混合比率は、30:70〜70:30の範囲であること
が好ましいことが認められる。
〔第2参考例〕
(参考例)電解液の溶媒としてプロピレンカーボネート
とジメトキシエタンとの等体積混合媒を用いると共に、
溶質としてLiN(C6H5SO2)2(べンゼンスルホン
イミドであって、上記溶媒に対して1モル/1の割合で
溶解している)を用いる他は、(A1)電池と同様の構
成とした。
【0020】このような構成の電池を、以下(B)電池
と称する。
(比較例)電解液の溶質としてLiN(C6H5SO2)2
の代わりに、LiC1O4(過塩素酸リチウム)、Li
BF4(テトラフルオロホウ酸リチウム)、LiPF
6(ヘキサフルオロリン酸リチウム)をそれぞれ用いる
他は、上記の参考例と同様の構成とした。尚、各溶質
は、溶媒に対して1モル/1の割合で溶解している。
【0021】このような構成の電池を、以下それぞれ
(X1)電池〜(X3)電池と称する。
(実験)上記(B)電池と比較例の(X1)電池〜(X
3)電池とのサイクル特性を調べたので、その結果を下
記表1に示す。尚、実験条件は、充電電流2mAで4時
間充電した後、放電電流2mAで4時間放電するという
条件であり、放電時間内に1.5Vに達した時点で電池
寿命とした。また、各電池の試料数は5個である。
【0022】
【表1】【0023】表1より明らかなように、(B)電池は比
較例の(X1)電池〜(X3)電池に比べて、サイクル特
性が向上していることが認められる。
〔第3参考例〕
(参考例)電解液の溶媒としてエチレンカーボネートと
プロピレンカーボネートとジメトキシエタンとの混合媒
体(体積比で40:40:20の割合で混合)を用いる
他は、前記(B)電池と同様の構成とした。
【0024】このような構成の電池を、以下(C)電池
と称する。
(比較例)電解液の溶媒としてエチレンカーボネートと
プロピレンカーボネートとジメトキシエタンとの混合媒
体(体積比で40:40:20の割合で混合)を用る他
は、前記第2参考例の(X1)〜(X3)電池と同様の構
成とした。
【0025】このような構成の電池を、以下それぞれ
(Y1)電池〜(Y3)電池と称する。
(実験)上記(C)電池と比較例の(Y1)電池〜(Y
3)電池とのサイクル特性を調べたので、その結果を下
記表2に示す。尚、実験条件は、前記第2参考例の実験
と同様の条件であり、また、各電池の試料数は5個とし
た。
【0026】
【表2】
【0027】表2より明らかなように、(C)電池は比
較例の(Y1)電池〜(Y3)電池に比べて、サイクル特
性が向上していることが認められる。
〔第4参考例〕
(参考例)溶媒としてエチレンカーボネートと2−メチ
ル−テトラヒドロフランとの等体積混合媒体を用い、溶
質としてLiN(CH3C6H4SO2)2(トルエンスル
ホンイミド)を用いる他は、前記第2参考例の(B)電
池と同様の構成とした。
【0028】このような構成の電池を、以下(D)電池
と称する。
(比較例)溶媒としてエチレンカーボネートと2−メチ
ル−テトラヒドロフランとの等体積混合媒体を用いる他
は、前記第2参考例の(X1)電池〜(X3)電池と同様
の構成とした。
【0029】このような構成の電池を、以下それぞれ
(Z1)電池〜(Z3)電池と称する。
(実験)上記(D)電池と比較例の(Z1)電池〜(Z
3)電池とのサイクル特性を調べたので、その結果を下
記表3に示す。尚、実験条件は、前記第2参考例の実験
と同様の条件であり、また、各電池の試料数は5個とし
た。
【0030】
【表3】【0031】表3より明らかなように、(D)電池は比
較例の(Z1)電池〜(Z3)電池に比べて、サイクル特
性が向上していることが認められる。ここで、上記第1
参考例〜第4参考例から明らかなように、溶質としてリ
チウムビスを用いれば溶媒の種類に関わらず、サイクル
特性向上の効果を得ることができることが認められる。
【0032】また、溶質の濃度は、0.1〜2.0モル
/lの範囲であれば、サイクル特性向上の効果を十分に
得ることができることを実験により確認している。但
し、0.5モル/1以上であるのが好ましい。更に、上
記参考例及び実施例ではサイクル特性について実験して
いるが、サイクル経過や保存に伴う電池内部インピーダ
ンスの増加を抑制する効果があることも確認した。
【0033】加えて、実施例及び参考例で示した以外の
リチウムビス(アルキルスルホンイミド)を用いても同
様の効果が得られることも実験により確認している。
〔その他の事項〕下記化3に示すRは、上記実施例及び
参考例に示すCF3等に限定するものではなく、他のア
ルキル基、アリール基またはそれらの置換体(例えば、
CH3、C2H5、C2F5、CC13、ベンゼン、トルエ
ン)であっても良い。
【0034】
【化3】
【0035】下記化4に示すXは、上記実施例及び参考
例に示すP等に限定するものではなく、As,Sb等で
あっても良い。
【0036】
【化4】
【0037】前記負極はリチウム金属やリチウム合金に
限定するものではなく、リチウムを吸蔵,放出可能な酸
化物,炭素材料等であっても良い。前記電解液の溶媒と
してはプロピレンカーボネート等に限定するものではな
く、ブチレンカーボネート,ジエチルカーボネート等で
あっても良い。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶媒として、エチレンカーボネート、プロピレンカーボ
ネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネートの中から選ばれるものが用い
られ、溶質として、安定性に優れるリチウムビスアルキ
ルスルホンイミド及び伝導性の高いLiXFnを、混合
モル比率30:70〜70:30の範囲内で混合したも
のを用いているので、高電圧下であっても反応性の高い
ラジカル等を生成し難く、電解液の分解反応を抑制する
ことが可能となる結果、非水系電解液二次電池のサイク
ル特性や保存特性を飛躍的に向上させることができ、且
つ優れた高率放電特性も得ることができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[0001]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a chargeable / dischargeable cover.
Positive electrode made of oxide
Selected from oxides and carbon materials that can be stored and released
And a non-aqueous electrolyte comprising a solvent and a solute
Non-aqueous electrolyte secondary battery equipped with
It relates to improvement of the liquid.
[0002]
2. Description of the Related Art Lithium using lithium as a negative electrode active material
Batteries are particularly noteworthy because of their high energy density
Has been actively researched. But
The voltage of this type of battery is as high as 3 V or more,
Are likely to occur on the surface of the positive electrode or negative electrode.
Decomposition products adhere. Therefore, batteries can be
When stored, the internal impedance of the battery rises.
Discharge characteristics may deteriorate, or in the case of secondary batteries, cycle
There are problems such as deterioration of characteristics. did
Therefore, suppressing the reactivity of the electrolyte is an
This is an important issue in practical use.
Here, heretofore, it has been conventionally used as an electrolyte for this type of battery.
The organic solvent used is 1,2-dimethoxyethane
(DME), tetrahydrofuran (THF), 1,3-
Low viscosity ether solvent such as dioxolane (DOXL)
And propylene carbonate (PC), γ-butyrolact
Cyclic ester such as ton (γ-BL) or cyclic lactone
Tons, etc. are used to solve the above-mentioned problems.
For example, 2-methyl-tetrahydrofuran (2Me
-THF) and 4-methyl-1,3-dioxolane (4M
e-DOXL) etc.
It has been proposed to use substituted derivatives and the like.
[0004]
SUMMARY OF THE INVENTION
Even when such an electrolyte is used, the reactivity of the electrolyte is
Cannot be suppressed significantly, and as a result,
There is a problem that improvement cannot be sufficiently achieved. So
Here, the present invention aims to sufficiently suppress the reactivity of the electrolytic solution.
Cycle characteristics and storage characteristics.
To provide a non-aqueous secondary electrolyte battery
And
[0005]
The present invention achieves the above object.
To form a positive electrode made of a chargeable / dischargeable cobalt oxide
Electrode, lithium alloy, oxide capable of inserting and extracting lithium
And a negative electrode made of one selected from carbon materials, and a solvent
Non-aqueous electrolyte comprising: and a non-aqueous electrolyte comprising a solute
In the secondary battery, the nonaqueous electrolytic solution contains ethylene
-Carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate
Nate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate
At least one solvent selected from the group consisting of
The compound shown in the following and the compound shown in the chemical formula 2 were mixed at a molar ratio of 3
The mixed solute mixed in the range of 0:70 to 70:30
It is characterized by being contained.
[0006] The lithium bis (alkyls)
If the solute (rhonimide) is contained in the solute,
Decomposed products and polymers form a coating on the surface of the negative and positive electrodes
Adhesion can be suppressed. Therefore, the cycle of the secondary battery
The characteristics can be improved and the battery is preserved.
Storage characteristics because the rise in internal impedance of the
Can be improved. Specifically,
is there.
That is, in general, the decomposition reaction of the electrolytic solution
Promoted by products such as radicals generated by decomposition
In order to increase the stability of the electrolyte,
It is necessary to improve solute stability as well as qualitative
You. In that respect, bis (alkyl sulfo)
The cation of (honimido) has excellent stability as an ion.
It is. Therefore, highly reactive lasers even under high voltage
It is difficult to generate dicals, etc., and suppresses the decomposition reaction of the electrolytic solution.
And that is possible.
Incidentally, those shown in the above chemical formula 1 and those shown in the chemical formula 2
If a mixed solute is used, storage characteristics and cycle characteristics
Not only high performance but also high rate discharge characteristics
You. This is because the solute shown in Chemical Formula 2 lacks stability
However, this is because the conductivity is high.
[0009]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment]
(Reference Example) FIG. 1 shows a reference example and an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a flat nonaqueous electrolyte secondary battery, in which lithium
The negative electrode 2 made of an aluminum alloy is included in the negative electrode current collector 7
The negative electrode current collector 7 is ferrite-based.
Inner bottom of negative electrode can 5 made of stainless steel (SUS430)
It is fixed to the surface.
The peripheral end of the negative electrode can 5 is made of polypropylene.
It is fixed inside the insulating packing 8 and the insulating packing
A positive electrode can 4 made of stainless steel is fixed to the outer periphery of the ring 8.
Have been. On the inner bottom surface of the positive electrode can 4, a positive electrode current collector 6 is fixed.
The positive electrode 1 is fixed on the inner surface of the positive electrode current collector 6.
Is defined. A positive electrode is provided between the positive electrode 1 and the negative electrode 2.
A cell made of a porous polypropylene membrane impregnated with electrolyte
The parator 3 is interposed. In the above electrolyte,
Equal volume mixing of carbonate and propylene carbonate
In the solvent, LiN (CFThree SOTwo)Two One mo
Used at a ratio of 1 / l.
The positive electrode 1 is made of manganese as an active material.
Adhesion with oxide, acetylene black as conductive agent
With a fluororesin as an agent in a weight ratio of 85: 10: 5.
The combined product was produced by pressure molding. Also,
The dimensions of this battery are 24.0 mm in outer diameter and 3.0 mm in thickness.
is there. The battery having such a configuration is hereinafter referred to as (A1) battery.
I do.
As a solute of the electrolytic solution, LiBFFour(0.5
Mol / l) and LiN (CFThree SOTwo) 2 (0.5 mol /
l) except that a solute mixed with l) is used.
A battery was constructed in the same manner as described above. Battery with such a configuration
Is hereinafter referred to as (A2) battery.
(Comparative Example) LiBF as a solute of the electrolytic solutionFour(1 mol /
1) Except that l) is used, the battery is the same as the battery (A1) above.
Was configured.
A battery having such a configuration is referred to as a (W) battery
Called.
(Experiment 1) The batteries (A1), (A2) and
In the battery (W) of the comparative example, the battery was stored at 60 ° C. for 20 days.
After examining the cycle characteristics, the results are shown in FIG.
You. The experimental conditions were as follows: charge at 1.5 mA for 3 hours.
And then discharge for 3 hours at a discharge current of 1.5 mA.
When the battery voltage reaches 1.5V within the discharge time
The point was taken as the cycle life.
FIG. 2 shows that the (A1) battery and the (A2) battery
Cycle characteristics after storage are significantly faster than comparative (W) batteries
It is recognized that it has been improved. This is shown below
This is probably due to the reason. That is, (W) of the comparative example
In batteries, the electrolyte solute is LiBFFourof
Electrolyte during storage and with the passage of cycles.
Of the polymer and the polymer on the positive and negative electrode surfaces
Decomposition products adhere. On the other hand, (A1)
Pond, (A2) Batteries have excellent stability in electrolyte solutes
LiN (CFThreeSO Two)Two[Or electrolyte
Solute is LiN (CFThreeSOTwo)TwoConsisting of
The decomposition of the electrolyte is suppressed over time and over the course of the cycle.
The polymer and decomposition products on the surface of the positive and negative electrodes
Can be prevented from adhering.
You.
(Experiment 2) The battery (A1) of the above reference example,
(A2) In the battery and the (W) battery of the comparative example,
Fig. 3 shows the results of examining the high-rate discharge characteristics in the early stage of the production.
Show. The experimental conditions were as follows: after each battery was fully charged, the discharge current
The condition is that the battery is discharged at 5 mA. From FIG. 3, (A2
) Batteries have significantly higher rate discharge characteristics than (A1) batteries
Improved, and has substantially the same performance as the (W) battery of the comparative example.
Is allowed.
This is thought to be due to the following reasons.
Can be That is, in the (A1) battery, the solute of the electrolytic solution is low.
LiN (CFThreeS
OTwo)Two, The high rate discharge characteristics are slightly inferior. This
On the other hand, in the case of the (A2) battery,
LiN (CFThreeSOTwo)TwoNot only that, the highly conductive Li
BFFourHigh cycle rate as well as high cycle rate
Discharge characteristics can be improved.
You.
The battery (X) of the comparative example has a high rate discharge characteristic.
Although excellent, cycle characteristics are significantly reduced as described above.
Therefore, it lacks practicality.
Example 1 A positive electrode, a negative electrode, and a solvent
・ Change the solute and change the solute mixing ratio to various values
Except that it was changed to (A1) of the first reference example.
A battery was produced in the same manner as the pond.
[0018]
Positive electrode: Cobalt oxide that can be charged and discharged
Negative electrode: Chargeable / dischargeable carbon
Electrolyte solvent: Propylene carbonate and dimethyl carbonate
Equal volume mixed solvent with Bonate
Electrolyte solute: LiPF6 And LiC (CFThree SOTwo )Three
Mixed solute with
(Experiment 3) As described above, the solute ratio was changed to various values.
The initial high-rate discharge characteristics and the high
Rate discharge characteristics.
FIG. 4 shows the results. The storage conditions are above
The conditions are the same as those in Experiment 1, and the experiment of high-rate discharge characteristics
The conditions are the same as those in Experiment 2. It is clear from FIG.
Like, LiPF6 And LiC (CFThree SOTwo )ThreeWith
The mixing ratio is in the range of 30:70 to 70:30
Is preferred.
[Second Reference Example]
(Reference example) Propylene carbonate as a solvent for the electrolytic solution
And a mixture of equal volumes of dimethoxyethane and
LiN (C6HFiveSOTwo)Two(Benzensulfone
An imide, in a ratio of 1 mol / 1 with respect to the solvent.
(A1) except that (dissolved) is used.
It was successful.
The battery having such a configuration is referred to as (B) Battery
Called.
(Comparative Example) LiN (C6HFiveSOTwo)Two
Instead of LiC1OFour(Lithium perchlorate), Li
BFFour(Lithium tetrafluoroborate), LiPF
6(Lithium hexafluorophosphate)
Otherwise, the configuration is the same as that of the above-mentioned reference example. In addition, each solute
Are dissolved in the solvent at a ratio of 1 mol / 1.
A battery having such a configuration is described below.
(X1) battery to (X3) battery.
(Experiment) Battery (B1) and batteries (X1) to (X1) of Comparative Example
3) We examined the cycle characteristics with the battery.
The results are shown in Table 1. The experimental conditions were as follows: charge current 2 mA, 4 o'clock
After charging for 2 hours, discharge for 4 hours with a discharge current of 2 mA
The condition is that when the voltage reaches 1.5 V within the discharge time, the battery
Life time. The number of samples of each battery is five.
[0022]
[Table 1]As is clear from Table 1, (B) the battery
Compared with the comparative example (X1) battery to (X3) battery,
It is recognized that the property has been improved.
[Third Reference Example]
(Reference Example) Ethylene carbonate as a solvent for the electrolytic solution
Mixed medium of propylene carbonate and dimethoxyethane
Body (mixed at a ratio of 40:40:20 by volume)
Otherwise, the configuration was the same as that of the battery (B).
A battery having such a configuration is referred to as a battery (C) below.
Called.
(Comparative Example) Ethylene carbonate as a solvent for the electrolytic solution
Mixed medium of propylene carbonate and dimethoxyethane
Using body (mixed at a ratio of 40:40:20 by volume)
Has the same structure as the batteries (X1) to (X3) of the second reference example.
It was successful.
A battery having such a configuration is described below.
(Y1) Battery to (Y3) Battery.
(Experiment) Battery (C) and Comparative Example (Y1) Battery to (Y)
3) We examined the cycle characteristics with the battery.
The results are shown in Table 2. The experimental conditions were the same as those of the second reference example.
And the number of samples for each battery is 5.
Was.
[0026]
[Table 2]
As is clear from Table 2, (C) the battery
Compared with the comparative example (Y1) battery to (Y3) battery,
It is recognized that the property has been improved.
[Fourth reference example]
(Reference example) Ethylene carbonate and 2-methyl
Using an equal volume mixed medium with l-tetrahydrofuran,
LiN (CHThreeC6HFourSOTwo)Two(Toluenesul
(B) of the second reference example, except that
The construction was the same as that of the pond.
The battery having such a configuration is hereinafter referred to as (D) Battery
Called.
(Comparative Example) Ethylene carbonate and 2-methyl
Other than using an equal volume mixed medium with le-tetrahydrofuran
Are the same as the batteries (X1) to (X3) of the second reference example.
Configuration.
A battery having such a configuration is described below.
(Z1) Battery to (Z3) Battery.
(Experiment) The battery (D) and the batteries (Z1) to (Z1) of the comparative example
3) We examined the cycle characteristics with the battery.
The results are shown in Table 3. The experimental conditions were the same as those of the second reference example.
And the number of samples for each battery is 5.
Was.
[0030]
[Table 3]As is apparent from Table 3, (D) the battery
Compared with the comparative example (Z1) battery to (Z3) battery,
It is recognized that the property has been improved. Here, the first
As is apparent from Reference Examples 4 to 4, the solute
Cycles can be achieved regardless of the type of solvent by using titanium bis
It is recognized that the effect of improving characteristics can be obtained.
The concentration of the solute is 0.1 to 2.0 mol.
/ L, the effect of improving the cycle characteristics can be sufficiently obtained.
It has been confirmed by experiments that it can be obtained. However
However, it is preferably at least 0.5 mol / 1. Furthermore, on
In the Reference Examples and Examples, the cycle characteristics were tested.
However, the battery internal impedance
It has also been confirmed that there is an effect of suppressing the increase in the impedance.
In addition, other than those shown in the examples and reference examples
The same applies when using lithium bis (alkylsulfonimide).
Experiments have also confirmed that the same effects can be obtained.
[Other Matters] R shown in the following Chemical Formula 3 is the same as in the above Examples and
CF shown in Reference ExampleThreeIt is not limited to
Alkyl group, aryl group or a substituent thereof (for example,
CHThree, CTwoHFive, CTwoFFive, CC1Three, Benzene, tolue
N).
[0034]
Embedded image
X shown in the following Chemical Formula 4 is the same as in the above Examples and References
It is not limited to P or the like shown in the example, but may be As, Sb, etc.
There may be.
[0036]
Embedded image
The negative electrode is made of lithium metal or lithium alloy.
Not limited, acid capable of occluding and releasing lithium
Or a carbon material. With the solvent of the electrolyte solution
Is not limited to propylene carbonate, etc.
Butylene carbonate, diethyl carbonate, etc.
There may be.
[0038]
As described above, according to the present invention,
Ethylene carbonate, propylene carbonate
, Butylene carbonate, dimethyl carbonate
G, selected from diethyl carbonate
Lithium bisalkyl
Mixed with sulfonimide and highly conductive LiXFn
Mixed in a molar ratio of 30:70 to 70:30
High reactivity, even under high voltage
Difficult to generate radicals, etc., and suppresses decomposition reaction of electrolyte solution
As a result, the cycle of non-aqueous electrolyte secondary battery
Characteristics and storage characteristics can be dramatically improved, and
Also, excellent high rate discharge characteristics can be obtained.
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態にかかる偏平形非水系電解液二次電
池の断面図である。
【図2】(A1 )電池,(A2 )電池及び比較例の
(W)電池における保存後のサイクル特性を示すグラフ
である。
【図3】(A1 )電池,(A2 )電池及び比較例の
(W)電池における電池作製初期の高率放電特性を示す
グラフである。
【図4】電解液の溶質の混合比を変化させた場合の初期
の高率放電特性と保存後の高率放電特性とを示すグラフ
である。
【符号の説明】
1 正極
2 負極
3 セパレータBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cross-sectional view of a flat nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment. FIG. 2 is a graph showing cycle characteristics after storage in (A1) battery, (A2) battery and (W) battery of Comparative Example. FIG. 3 is a graph showing the high rate discharge characteristics of the (A1) battery, the (A2) battery, and the (W) battery of the comparative example at the initial stage of battery fabrication. FIG. 4 is a graph showing the initial high-rate discharge characteristics and the high-rate discharge characteristics after storage when the mixture ratio of the solute of the electrolytic solution is changed. [Description of Signs] 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator
フロントページの続き (72)発明者 大下 竜司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 古川 修弘 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−74479(JP,A) 特開 平2−37673(JP,A) 特許3123780(JP,B2) 特許3316221(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 H01M 6/16 Continuation of the front page (72) Inventor Ryuji Oshita 2-5-2-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Nobuhiro Furukawa 2-5-2-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka (56) References JP-A-5-74479 (JP, A) JP-A-2-37673 (JP, A) Patent 3123780 (JP, B2) Patent 3316221 (JP, B2) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 10/40 H01M 6/16
Claims (1)
極と、リチウム合金,リチウムを吸蔵放出可能な酸化物
及び炭素材料から選択されたものからなる負極と、溶媒
及び溶質から成る非水系電解液とを備えた非水系電解液
二次電池において、 前記非水系電解液には、 エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチ
レンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカ
ーボネートの中から選ばれる少なくとも1種の溶媒と、 下記化1化学式に示されるもの及び下記化2化学式に示
されるものを混合モル比率30:70〜70:30の範
囲内で混合した混合溶質とが含有されていることを特徴
とする非水電解液二次電池。 【化1】 【化2】 (57) [Claim 1] A positive electrode comprising a chargeable / dischargeable cobalt oxide, a negative electrode comprising a lithium alloy, an oxide capable of inserting and extracting lithium and a carbon material, In a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte comprising a solvent and a solute, the non-aqueous electrolyte comprises at least one selected from ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate. One kind of solvent and a mixed solute obtained by mixing a compound represented by the following chemical formula 1 and a compound represented by the following chemical formula 2 within a mixing molar ratio of 30:70 to 70:30 are contained. Characteristic non-aqueous electrolyte secondary battery. Embedded image Embedded image
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