JP3443290B2 - 非水電解質電池 - Google Patents
非水電解質電池Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、正極と、負極
と、非水電解液とを備えた非水電解質電池に係り、特
に、その負極における負極材料と、非水電解液とを適切
に選択して、その充放電サイクル特性を向上させた非水
電解質電池に関するものである。
と、非水電解液とを備えた非水電解質電池に係り、特
に、その負極における負極材料と、非水電解液とを適切
に選択して、その充放電サイクル特性を向上させた非水
電解質電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、高出力，高エネルギー密度の新型
電池として、その電解液に非水電解液を用い、リチウム
の酸化，還元を利用した高起電力の非水電解質電池が利
用されるようになった。
電池として、その電解液に非水電解液を用い、リチウム
の酸化，還元を利用した高起電力の非水電解質電池が利
用されるようになった。
【０００３】そして、このような非水電解質電池におい
ては、その負極に使用する負極材料として、一般に、リ
チウムの吸蔵，放出が可能な炭素材料や、金属リチウム
や、リチウム合金が使用されていた。
ては、その負極に使用する負極材料として、一般に、リ
チウムの吸蔵，放出が可能な炭素材料や、金属リチウム
や、リチウム合金が使用されていた。
【０００４】ここで、このような非水電解質電池におい
て、その負極材料に金属リチウムやリチウム合金を使用
した場合、充放電によってこの負極材料が非水電解液と
反応する等により次第に容量が低下し、非水電解質電池
における充放電サイクル特性が悪くなるという問題があ
った。
て、その負極材料に金属リチウムやリチウム合金を使用
した場合、充放電によってこの負極材料が非水電解液と
反応する等により次第に容量が低下し、非水電解質電池
における充放電サイクル特性が悪くなるという問題があ
った。
【０００５】また、近年においては、特開昭５７−１５
４７７１号公報に示されるように、負極活物質にリチウ
ムを使用した非水電解質電池において、その低温放電特
性を向上させるため、１，３−ジオキソランからなる溶
媒に、溶質として過塩素酸リチウムを溶解させた非水電
解液を使用することが提案されている。
４７７１号公報に示されるように、負極活物質にリチウ
ムを使用した非水電解質電池において、その低温放電特
性を向上させるため、１，３−ジオキソランからなる溶
媒に、溶質として過塩素酸リチウムを溶解させた非水電
解液を使用することが提案されている。
【０００６】しかし、このような非水電解質電池におい
ても、依然として、充放電によって負極材料が非水電解
液と反応する等により次第に容量が低下し、非水電解質
電池における充放電サイクル特性が悪いという問題があ
った。
ても、依然として、充放電によって負極材料が非水電解
液と反応する等により次第に容量が低下し、非水電解質
電池における充放電サイクル特性が悪いという問題があ
った。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、正極と、
負極と、非水電解液とを備えた非水電解質電池における
上記のような問題を解決することを課題とするものであ
り、その負極における負極材料が非水電解液と反応する
等によって容量が低下するのを抑制し、充放電サイクル
特性に優れた非水電解質電池が得られるようにすること
を課題とするものである。
負極と、非水電解液とを備えた非水電解質電池における
上記のような問題を解決することを課題とするものであ
り、その負極における負極材料が非水電解液と反応する
等によって容量が低下するのを抑制し、充放電サイクル
特性に優れた非水電解質電池が得られるようにすること
を課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１にお
ける非水電解質電池においては、上記のような課題を解
決するため、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な金属
化合物である、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、バ
ナジウム、ニオブ等を少なくとも１種含むリチウム遷移
金属複合酸化物からなる正極と、負極と、非水電解液と
を備えた非水電解質電池において上記の負極における負
極材料に、アルミニウムが0.1〜20重量％の範囲で含有
されたリチウム−アルミニウム合金を用いる一方、上記
の非水電解液において、その溶質にフッ素含有リチウム
塩を用いると共に、1,3-ジオキソランを含む溶媒を用い
るようにした。
ける非水電解質電池においては、上記のような課題を解
決するため、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な金属
化合物である、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、バ
ナジウム、ニオブ等を少なくとも１種含むリチウム遷移
金属複合酸化物からなる正極と、負極と、非水電解液と
を備えた非水電解質電池において上記の負極における負
極材料に、アルミニウムが0.1〜20重量％の範囲で含有
されたリチウム−アルミニウム合金を用いる一方、上記
の非水電解液において、その溶質にフッ素含有リチウム
塩を用いると共に、1,3-ジオキソランを含む溶媒を用い
るようにした。
【０００９】ここで、この請求項１における非水電解質
電池のように、その負極における負極材料に、アルミニ
ウムを０．１〜２０重量％の範囲で含有するリチウム−
アルミニウム合金を用い、また非水電解液として、その
溶質にフッ素含有リチウム塩を用いると共に１，３−ジ
オキソランを含む溶媒を用いると、上記の負極材料の表
面においてリチウムイオンの移動性に優れた被膜が形成
され、この被膜によって上記の負極材料と非水電解液と
が反応するのが抑制されると共に、この被膜を通してリ
チウムイオンの移動がスムーズに行なわれ、非水電解質
電池における充放電サイクル特性が向上する。
電池のように、その負極における負極材料に、アルミニ
ウムを０．１〜２０重量％の範囲で含有するリチウム−
アルミニウム合金を用い、また非水電解液として、その
溶質にフッ素含有リチウム塩を用いると共に１，３−ジ
オキソランを含む溶媒を用いると、上記の負極材料の表
面においてリチウムイオンの移動性に優れた被膜が形成
され、この被膜によって上記の負極材料と非水電解液と
が反応するのが抑制されると共に、この被膜を通してリ
チウムイオンの移動がスムーズに行なわれ、非水電解質
電池における充放電サイクル特性が向上する。
【００１０】ここで、負極材料に用いるリチウム−アル
ミニウム合金において、含有させるアルミニウムの量が
０．１〜２０重量％の範囲になるようにしたのは、アル
ミニウムの量が少なすぎると、負極材料の表面にリチウ
ムイオンの移動性に優れた適切な被膜が形成されなくな
る一方、アルミニウムの量が多くなり過ぎると、このリ
チウム−アルミニウム合金が脆くなって充放電により崩
壊し、充放電サイクル特性が低下するためである。
ミニウム合金において、含有させるアルミニウムの量が
０．１〜２０重量％の範囲になるようにしたのは、アル
ミニウムの量が少なすぎると、負極材料の表面にリチウ
ムイオンの移動性に優れた適切な被膜が形成されなくな
る一方、アルミニウムの量が多くなり過ぎると、このリ
チウム−アルミニウム合金が脆くなって充放電により崩
壊し、充放電サイクル特性が低下するためである。
【００１１】特に、請求項２に示すように、負極材料
に、アルミニウムが０．２〜１０重量％の範囲で含有さ
れたリチウム−アルミニウム合金を用いると、さらにリ
チウムイオンの移動性に優れた適切な被膜が負極材料の
表面に形成されるようになり、充放電サイクル特性がさ
らに向上するようになる。
に、アルミニウムが０．２〜１０重量％の範囲で含有さ
れたリチウム−アルミニウム合金を用いると、さらにリ
チウムイオンの移動性に優れた適切な被膜が負極材料の
表面に形成されるようになり、充放電サイクル特性がさ
らに向上するようになる。
【００１２】ここで、上記の非水電解液において使用す
る溶媒は、上記のように１，３−ジオキソランを含むも
のであればよく、１，３−ジオキソランと他の溶媒を混
合させた混合溶媒を使用することもできる。そして、こ
のように１，３−ジオキソランと混合させる他の溶媒と
しては、例えば、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、メチルエチルカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホラン、１，２−ジメト
キシエタン、１，２−ジエトキシエタン、１，２−エト
キシメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチル
−１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキ
ソランから選択される少なくとも１種の溶媒を使用する
ことができる。
る溶媒は、上記のように１，３−ジオキソランを含むも
のであればよく、１，３−ジオキソランと他の溶媒を混
合させた混合溶媒を使用することもできる。そして、こ
のように１，３−ジオキソランと混合させる他の溶媒と
しては、例えば、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、メチルエチルカーボネー
ト、γ−ブチロラクトン、スルホラン、１，２−ジメト
キシエタン、１，２−ジエトキシエタン、１，２−エト
キシメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチル
−１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキ
ソランから選択される少なくとも１種の溶媒を使用する
ことができる。
【００１３】また、この非水電解液において、その溶質
として使用するフッ素含有リチウム塩としては、例え
ば、請求項３に示すように、トリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウム，リチウムトリフルオロメタンスルホン酸
イミド，リチウムトリフルオロメタンスルホン酸メチ
ド，ヘキサフルオロリン酸リチウム，ヘキサフルオロヒ
酸リチウム，テトラフルオロホウ酸リチウムの中から選
択される少なくとも１種のフッ素含有リチウム塩を使用
することができる。
として使用するフッ素含有リチウム塩としては、例え
ば、請求項３に示すように、トリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウム，リチウムトリフルオロメタンスルホン酸
イミド，リチウムトリフルオロメタンスルホン酸メチ
ド，ヘキサフルオロリン酸リチウム，ヘキサフルオロヒ
酸リチウム，テトラフルオロホウ酸リチウムの中から選
択される少なくとも１種のフッ素含有リチウム塩を使用
することができる。
【００１４】特に、上記の溶質として、請求項４に示す
ように、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムを使用
すると、上記の負極材料の表面にさらにリチウムイオン
の移動性に優れた適切な被膜が形成されるようになり、
充放電サイクル特性がさらに向上するようになる。
ように、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムを使用
すると、上記の負極材料の表面にさらにリチウムイオン
の移動性に優れた適切な被膜が形成されるようになり、
充放電サイクル特性がさらに向上するようになる。
【００１５】
【００１６】
【実施例】以下、この発明に係る非水電解質電池につい
て実施例を挙げて具体的に説明すると共に、この実施例
に係る非水電解質電池の場合、充放電サイクル特性が向
上することを、比較例を挙げて明らかにする。なお、こ
の発明における非水電解質電池は、下記の実施例に示し
たものに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できるものである。
て実施例を挙げて具体的に説明すると共に、この実施例
に係る非水電解質電池の場合、充放電サイクル特性が向
上することを、比較例を挙げて明らかにする。なお、こ
の発明における非水電解質電池は、下記の実施例に示し
たものに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できるものである。
【００１７】（実施例１）この実施例においては、下記
のようにして作製した正極と負極とを用いると共に、下
記のようにして調製した非水電解液を用い、図１に示す
ような直径が２０ｍｍ、高さが２．５ｍｍの扁平なコイ
ン型になったリチウム電池を作製した。
のようにして作製した正極と負極とを用いると共に、下
記のようにして調製した非水電解液を用い、図１に示す
ような直径が２０ｍｍ、高さが２．５ｍｍの扁平なコイ
ン型になったリチウム電池を作製した。
【００１８】［正極の作製］正極を作製するにあたって
は、正極材料としてＬｉＣｏＯ2 を用い、このＬｉＣｏ
Ｏ2 と、導電剤である炭素と、結着剤であるポリテトラ
フルオロエチレンとを９０：６：４の重量比で混合して
正極合剤を調製し、この正極合剤を加圧成形して円板状
になった正極を作製した。
は、正極材料としてＬｉＣｏＯ2 を用い、このＬｉＣｏ
Ｏ2 と、導電剤である炭素と、結着剤であるポリテトラ
フルオロエチレンとを９０：６：４の重量比で混合して
正極合剤を調製し、この正極合剤を加圧成形して円板状
になった正極を作製した。
【００１９】［負極の作製］負極を作製するにあたって
は、アルミニウムが１重量％含有されたリチウム−アル
ミニウム合金の圧延板を円形に打ち抜いて円板状になっ
た負極を作製した。
は、アルミニウムが１重量％含有されたリチウム−アル
ミニウム合金の圧延板を円形に打ち抜いて円板状になっ
た負極を作製した。
【００２０】［非水電解液の調製］非水電解液を調製す
るにあたっては、溶媒に１，３−ジオキソランを用い、
この１，３−ジオキソランにトリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウムＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を１ｍｏｌ／ｌの割合で
溶解させて非水電解液を調製した。
るにあたっては、溶媒に１，３−ジオキソランを用い、
この１，３−ジオキソランにトリフルオロメタンスルホ
ン酸リチウムＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を１ｍｏｌ／ｌの割合で
溶解させて非水電解液を調製した。
【００２１】［電池の作製］電池を作製するにあたって
は、図１に示すように、上記のようにして作製した正極
１を正極集電体５に取り付ける一方、上記の負極２を負
極集電体６に取り付け、ポリプロピレン製の不織布で構
成されたセパレータ３に上記の非水電解液を含浸させ、
このセパレータ３を上記の正極１と負極２との間に介在
させて、これらを正極缶４ａと負極缶４ｂとで形成され
る電池ケース４内に収容させ、正極集電体５を介して正
極１を正極缶４ａに接続させる一方、負極集電体６を介
して負極２を負極缶４ｂに接続させ、この正極缶４ａと
負極缶４ｂとを絶縁パッキン７によって電気的に絶縁さ
せて、コイン型になったリチウム電池を得た。
は、図１に示すように、上記のようにして作製した正極
１を正極集電体５に取り付ける一方、上記の負極２を負
極集電体６に取り付け、ポリプロピレン製の不織布で構
成されたセパレータ３に上記の非水電解液を含浸させ、
このセパレータ３を上記の正極１と負極２との間に介在
させて、これらを正極缶４ａと負極缶４ｂとで形成され
る電池ケース４内に収容させ、正極集電体５を介して正
極１を正極缶４ａに接続させる一方、負極集電体６を介
して負極２を負極缶４ｂに接続させ、この正極缶４ａと
負極缶４ｂとを絶縁パッキン７によって電気的に絶縁さ
せて、コイン型になったリチウム電池を得た。
【００２２】（比較例１）この比較例１においては、上
記の実施例１における非水電解質電池において、その負
極に使用する負極材料だけを変更させ、アルミニウムを
含まない金属リチウムの圧延板を打ち抜いて円板状にな
った負極を用いるようにし、それ以外については、上記
の実施例１の場合と同様にしてリチウム電池を作製し
た。
記の実施例１における非水電解質電池において、その負
極に使用する負極材料だけを変更させ、アルミニウムを
含まない金属リチウムの圧延板を打ち抜いて円板状にな
った負極を用いるようにし、それ以外については、上記
の実施例１の場合と同様にしてリチウム電池を作製し
た。
【００２３】そして、上記の実施例１及び比較例１の各
リチウム電池について、それぞれ充電電流１ｍＡで充電
終止電圧４．２Ｖまで充電を行なった後、放電電流１ｍ
Ａで放電終止電圧３．０Ｖまで放電を行ない、放電容量
が初期の放電容量の５０％以下になるまでのサイクル数
を求め、その結果を下記の表１に示した。
リチウム電池について、それぞれ充電電流１ｍＡで充電
終止電圧４．２Ｖまで充電を行なった後、放電電流１ｍ
Ａで放電終止電圧３．０Ｖまで放電を行ない、放電容量
が初期の放電容量の５０％以下になるまでのサイクル数
を求め、その結果を下記の表１に示した。
【００２４】
【表１】
【００２５】この結果から明らかなように、非水電解液
における溶媒に１，３−ジオキソランを用いると共に、
溶質にＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を用いたリチウム電池におい
て、その負極における負極材料にアルミニウムが１重量
％含有されたＬｉ−Ａｌ合金を使用した実施例１のリチ
ウム電池は、負極材料にアルミニウムを含まない金属リ
チウムを用いた比較例１のリチウム電池に比べて、充放
電サイクル特性が著しく向上していた。
における溶媒に１，３−ジオキソランを用いると共に、
溶質にＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を用いたリチウム電池におい
て、その負極における負極材料にアルミニウムが１重量
％含有されたＬｉ−Ａｌ合金を使用した実施例１のリチ
ウム電池は、負極材料にアルミニウムを含まない金属リ
チウムを用いた比較例１のリチウム電池に比べて、充放
電サイクル特性が著しく向上していた。
【００２６】（実験例１〜７）これらの実験例１〜７に
おいては、負極材料として、下記の表２に示すように、
リチウムに対してＡｌ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｍｎ，Ｂ，
Ｚｎの金属が１重量％含有された各リチウム合金を使用
し、それぞれ電極面積が１ｃｍ×１ｃｍで容量が２０ｍ
Ａｈになった各負極を用いる一方、対極として、それぞ
れ電極面積が４ｃｍ×４ｃｍで容量が３２０ｍＡｈにな
ったリチウム電極を用い、それぞれ１，３−ジオキソラ
ンからなる溶媒に、溶質としてＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を１ｍ
ｏｌ／ｌの割合で溶解させた非水電解液を使用して各試
験用電池を作製した。
おいては、負極材料として、下記の表２に示すように、
リチウムに対してＡｌ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｍｎ，Ｂ，
Ｚｎの金属が１重量％含有された各リチウム合金を使用
し、それぞれ電極面積が１ｃｍ×１ｃｍで容量が２０ｍ
Ａｈになった各負極を用いる一方、対極として、それぞ
れ電極面積が４ｃｍ×４ｃｍで容量が３２０ｍＡｈにな
ったリチウム電極を用い、それぞれ１，３−ジオキソラ
ンからなる溶媒に、溶質としてＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を１ｍ
ｏｌ／ｌの割合で溶解させた非水電解液を使用して各試
験用電池を作製した。
【００２７】そして、このように作製した各試験用電池
について、それぞれ充電電流２ｍＡで１０時間充電した
後、放電電流２ｍＡで対極に対して負極が１Ｖに達する
まで放電を行ない、その放電容量が半分の１０ｍＡｈに
低下するまでのサイクル数を求め、その結果を表２に合
わせて示した。
について、それぞれ充電電流２ｍＡで１０時間充電した
後、放電電流２ｍＡで対極に対して負極が１Ｖに達する
まで放電を行ない、その放電容量が半分の１０ｍＡｈに
低下するまでのサイクル数を求め、その結果を表２に合
わせて示した。
【００２８】
【表２】
【００２９】この結果から明らかなように、負極材料と
して、Ａｌが１重量％含有されたＬｉ−Ａｌ合金を使用
した実験例１の試験用電池は、Ａｌ以外の金属が含有さ
れたＬｉ合金を用いた実験例２〜７の各試験用電池に比
べて、充放電サイクル特性が著しく向上していた。
して、Ａｌが１重量％含有されたＬｉ−Ａｌ合金を使用
した実験例１の試験用電池は、Ａｌ以外の金属が含有さ
れたＬｉ合金を用いた実験例２〜７の各試験用電池に比
べて、充放電サイクル特性が著しく向上していた。
【００３０】（実験例８〜１５）これらの実験例８〜１
５においては、下記の表３に示すように、Ｌｉ−Ａｌ合
金中におけるＡｌの量を変化させた各負極材料を使用
し、それ以外については、上記の実験例１の場合と同様
にして各試験用電池を作製した。
５においては、下記の表３に示すように、Ｌｉ−Ａｌ合
金中におけるＡｌの量を変化させた各負極材料を使用
し、それ以外については、上記の実験例１の場合と同様
にして各試験用電池を作製した。
【００３１】そして、これらの各試験用電池について
も、上記の実験例１〜７の場合と同様にして、放電容量
が１０ｍＡｈに低下するまでのサイクル数を求め、その
結果を表３に合わせて示した。
も、上記の実験例１〜７の場合と同様にして、放電容量
が１０ｍＡｈに低下するまでのサイクル数を求め、その
結果を表３に合わせて示した。
【００３２】
【表３】
【００３３】この結果から明らかなように、Ｌｉ−Ａｌ
合金中におけるＡｌの量が０．１〜２０重量％の範囲に
なった負極材料を使用した実験例１０〜１４の各試験用
電池は、Ｌｉ−Ａｌ合金中におけるＡｌの量が上記の範
囲外になった負極材料を使用した実験例８，９，１５の
各試験用電池に比べて充放電サイクル特性が著しく向上
しており、特に、Ｌｉ−Ａｌ合金中におけるＡｌの量が
０．２〜１０重量％になった実験例１１〜１３の各試験
用電池においては、さらに充放電サイクル特性が向上し
ていた。
合金中におけるＡｌの量が０．１〜２０重量％の範囲に
なった負極材料を使用した実験例１０〜１４の各試験用
電池は、Ｌｉ−Ａｌ合金中におけるＡｌの量が上記の範
囲外になった負極材料を使用した実験例８，９，１５の
各試験用電池に比べて充放電サイクル特性が著しく向上
しており、特に、Ｌｉ−Ａｌ合金中におけるＡｌの量が
０．２〜１０重量％になった実験例１１〜１３の各試験
用電池においては、さらに充放電サイクル特性が向上し
ていた。
【００３４】（実験例１６〜２３）これらの実験例１６
〜２３においては、上記の実験例１の場合と同様に、Ｌ
ｉ−Ａｌ合金中におけるＡｌの量が１重量％になった負
極材料を使用し、また非水電解液における溶媒に１，３
−ジオキソランを使用する一方、下記の表４に示す各溶
質を用い、これらの溶質をそれぞれ１，３−ジオキソラ
ンに１ｍｏｌ／ｌの割合で溶解させた非水電解液を使用
して各試験用電池を作製した。
〜２３においては、上記の実験例１の場合と同様に、Ｌ
ｉ−Ａｌ合金中におけるＡｌの量が１重量％になった負
極材料を使用し、また非水電解液における溶媒に１，３
−ジオキソランを使用する一方、下記の表４に示す各溶
質を用い、これらの溶質をそれぞれ１，３−ジオキソラ
ンに１ｍｏｌ／ｌの割合で溶解させた非水電解液を使用
して各試験用電池を作製した。
【００３５】そして、これらの各試験用電池について
も、上記の実験例１〜７の場合と同様にして、放電容量
が１０ｍＡｈに低下するまでのサイクル数を求め、その
結果を下記の表４に合わせて示した。
も、上記の実験例１〜７の場合と同様にして、放電容量
が１０ｍＡｈに低下するまでのサイクル数を求め、その
結果を下記の表４に合わせて示した。
【００３６】
【表４】
【００３７】この結果から明らかなように、非水電解液
における溶質にフッ素含有リチウム塩を用いた実験例１
６〜２１の各試験用電池は、溶質にフッ素含有リチウム
塩以外のＬｉＣｌＯ4 を用いた実験例２２の試験用電池
に比べて充放電サイクル特性が著しく向上しており、特
に、溶質としてＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を用いた実験例１６の
試験用電池においては、さらに充放電サイクル特性が向
上していた。
における溶質にフッ素含有リチウム塩を用いた実験例１
６〜２１の各試験用電池は、溶質にフッ素含有リチウム
塩以外のＬｉＣｌＯ4 を用いた実験例２２の試験用電池
に比べて充放電サイクル特性が著しく向上しており、特
に、溶質としてＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を用いた実験例１６の
試験用電池においては、さらに充放電サイクル特性が向
上していた。
【００３８】（実験例２３〜３５）これらの実験例２３
〜３５においては、上記の実験例１の場合と同様に、Ｌ
ｉ−Ａｌ合金中におけるＡｌの量が１重量％になった負
極材料を使用すると共に、非水電解液における溶質にＬ
ｉＣＦ3 ＳＯ3 を使用する一方、非水電解液における溶
媒に下記の表５に示す各溶媒を用い、これらの溶媒にそ
れぞれ溶質としてＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を１ｍｏｌ／ｌの割
合で溶解させた非水電解液を使用して各試験用電池を作
製した。
〜３５においては、上記の実験例１の場合と同様に、Ｌ
ｉ−Ａｌ合金中におけるＡｌの量が１重量％になった負
極材料を使用すると共に、非水電解液における溶質にＬ
ｉＣＦ3 ＳＯ3 を使用する一方、非水電解液における溶
媒に下記の表５に示す各溶媒を用い、これらの溶媒にそ
れぞれ溶質としてＬｉＣＦ3 ＳＯ3 を１ｍｏｌ／ｌの割
合で溶解させた非水電解液を使用して各試験用電池を作
製した。
【００３９】そして、これらの各試験用電池について
も、上記の実験例１〜７の場合と同様にして、放電容量
が１０ｍＡｈに低下するまでのサイクル数を求め、その
結果を下記の表５に合わせて示した。なお、各溶媒につ
いて、同表においては、１，３−ジオキソランをＤＯＸ
Ｌ、プロピレンカーボネートをＰＣ、エチレンカーボネ
ートをＥＣ、γ−ブチロラクトンをγ−ＢＬ、１，２−
ジメトキシエタンをＤＭＥ、テトラヒドロフランをＴＨ
Ｆ、２−メチルテトラヒドロフランを２−ＭｅＴＨＦで
示した。
も、上記の実験例１〜７の場合と同様にして、放電容量
が１０ｍＡｈに低下するまでのサイクル数を求め、その
結果を下記の表５に合わせて示した。なお、各溶媒につ
いて、同表においては、１，３−ジオキソランをＤＯＸ
Ｌ、プロピレンカーボネートをＰＣ、エチレンカーボネ
ートをＥＣ、γ−ブチロラクトンをγ−ＢＬ、１，２−
ジメトキシエタンをＤＭＥ、テトラヒドロフランをＴＨ
Ｆ、２−メチルテトラヒドロフランを２−ＭｅＴＨＦで
示した。
【００４０】
【表５】
【００４１】この結果から明らかなように、非水電解液
における溶媒に、１，３−ジオキソランＤＯＸＬが含有
されている溶媒を用いた実験例２３〜２９の各試験用電
池は、１，３−ジオキソランを含まない他の溶媒を用い
た実験例３０〜３５の各試験用電池に比べて充放電サイ
クル特性が著しく向上しており、特に、溶媒に１，３−
ジオキソランＤＯＸＬだけを使用した実験例２３の試験
用電池においては、さらに充放電サイクル特性が向上し
ていた。
における溶媒に、１，３−ジオキソランＤＯＸＬが含有
されている溶媒を用いた実験例２３〜２９の各試験用電
池は、１，３−ジオキソランを含まない他の溶媒を用い
た実験例３０〜３５の各試験用電池に比べて充放電サイ
クル特性が著しく向上しており、特に、溶媒に１，３−
ジオキソランＤＯＸＬだけを使用した実験例２３の試験
用電池においては、さらに充放電サイクル特性が向上し
ていた。
【００４２】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
非水電解質電池においては、その負極における負極材料
に、アルミニウムが０．１〜２０重量％の範囲で含有さ
れたリチウム−アルミニウム合金を用い、また非水電解
液において、その溶質にフッ素含有リチウム塩を用いる
と共に１，３−ジオキソランを含む溶媒を用いるように
したため、上記の負極材料の表面においてリチウムイオ
ンの移動性に優れた被膜が形成され、この被膜によって
上記の負極材料と非水電解液とが反応するのが抑制され
ると共に、この被膜を通してリチウムイオンの移動がス
ムーズに行なわれるようになり、充放電サイクル特性に
優れた非水電解質電池が得られた。
非水電解質電池においては、その負極における負極材料
に、アルミニウムが０．１〜２０重量％の範囲で含有さ
れたリチウム−アルミニウム合金を用い、また非水電解
液において、その溶質にフッ素含有リチウム塩を用いる
と共に１，３−ジオキソランを含む溶媒を用いるように
したため、上記の負極材料の表面においてリチウムイオ
ンの移動性に優れた被膜が形成され、この被膜によって
上記の負極材料と非水電解液とが反応するのが抑制され
ると共に、この被膜を通してリチウムイオンの移動がス
ムーズに行なわれるようになり、充放電サイクル特性に
優れた非水電解質電池が得られた。
【図１】この発明の実施例１及び比較例１の各リチウム
電池の内部構造を示した断面説明図である。
電池の内部構造を示した断面説明図である。
１ 正極
２ 負極
フロントページの続き
(72)発明者 西尾 晃治
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７−254414（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 10/40
H01M 6/16
Claims (4)
- 【請求項１】 リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な金
属化合物である、マンガン、コバルト、ニッケル、鉄、
バナジウム、ニオブ等を少なくとも１種含むリチウム遷
移金属複合酸化物からなる正極と、負極と、非水電解液
とを備えた非水電解質電池において、上記の負極におけ
る負極材料に、アルミニウムが0.1〜20重量％の範囲で
含有されたリチウム−アルミニウム合金を用いる一方、
上記の非水電解液において、その溶質にフッ素含有リチ
ウム塩を用いると共に、1,3-ジオキソランを含む溶媒を
用いたことを特徴とする非水電解質電池。 - 【請求項２】 請求項１に記載した非水電解質電池にお
いて、上記の負極材料に、アルミニウムが0.2〜10重量
％の範囲で含有されたリチウム−アルミニウム合金を用
いたことを特徴とする非水電解質電池。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載した非水電解質電
池において、上記の非水電解液における溶質として、ト
リフルオロメタンスルホン酸リチウム，リチウムトリフ
ルオロメタンスルホン酸イミド，リチウムトリフルオロ
メタンスルホン酸メチド，ヘキサフルオロリン酸リチウ
ム，ヘキサフルオロヒ酸リチウム，テトラフルオロホウ
酸リチウムから選択される少なくとも１種のフッ素含有
リチウム塩を用いたことを特徴とする非水電解質電池。 - 【請求項４】 請求項３に記載した非水電解質電池にお
いて、上記の非水電解質における溶質にトリフルオロメ
タンスルホン酸リチウムを用いたことを特徴とする非水
電解質電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23669197A JP3443290B2 (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | 非水電解質電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23669197A JP3443290B2 (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | 非水電解質電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1186902A JPH1186902A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3443290B2 true JP3443290B2 (ja) | 2003-09-02 |
Family
ID=17004350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23669197A Expired - Fee Related JP3443290B2 (ja) | 1997-09-02 | 1997-09-02 | 非水電解質電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3443290B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3802287B2 (ja) * | 1999-08-04 | 2006-07-26 | 三洋電機株式会社 | リチウム二次電池 |
| JP2001332298A (ja) * | 2000-05-19 | 2001-11-30 | Sony Corp | 電解質および二次電池 |
| JP4948025B2 (ja) * | 2006-04-18 | 2012-06-06 | 三洋電機株式会社 | 非水系二次電池 |
-
1997
- 1997-09-02 JP JP23669197A patent/JP3443290B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH1186902A (ja) | 1999-03-30 |
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