JPH0719620B2 - 有機電解質二次電池 - Google Patents
有機電解質二次電池Info
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- JPH0719620B2 JPH0719620B2 JP61133307A JP13330786A JPH0719620B2 JP H0719620 B2 JPH0719620 B2 JP H0719620B2 JP 61133307 A JP61133307 A JP 61133307A JP 13330786 A JP13330786 A JP 13330786A JP H0719620 B2 JPH0719620 B2 JP H0719620B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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-
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、負極にリチウムなどを用いた有機電解質二次
電池の改良に関するものであり、特に有機電解質の溶媒
を改良し、負極の充放電の電流効率を向上させるもので
ある。
電池の改良に関するものであり、特に有機電解質の溶媒
を改良し、負極の充放電の電流効率を向上させるもので
ある。
従来の技術 リチウムなどのアルカリ金属を負極に用いた有機電解質
電池は、従来の鉛やニカド蓄電池に比べ、高エネルギー
密度になることが期待され、研究が活発に行われてい
る。その代表的な例として、負極にリチウム金属、正極
に二硫化チタン（TiS2）を用い、有機電解質の溶質とし
て、過塩素酸リチウム（LiClO4）や、ヘキサフロロアル
ミネート（LiAsF6）、溶媒にプロピレンカーボネート
（PC）や２−メチルテトラヒドロフラン（２−Me−TH
F）を用いたものがある。
電池は、従来の鉛やニカド蓄電池に比べ、高エネルギー
密度になることが期待され、研究が活発に行われてい
る。その代表的な例として、負極にリチウム金属、正極
に二硫化チタン（TiS2）を用い、有機電解質の溶質とし
て、過塩素酸リチウム（LiClO4）や、ヘキサフロロアル
ミネート（LiAsF6）、溶媒にプロピレンカーボネート
（PC）や２−メチルテトラヒドロフラン（２−Me−TH
F）を用いたものがある。
発明が解決しようとする問題点 これらの電池では、負極の充放電の電流効率が60〜80％
と低いために未だに実用化されていない。
と低いために未だに実用化されていない。
問題点を解決するための手段 本発明では、従来の有機電解質の溶媒に代えて、３の位
置の水素をアセチル基で置換したエチレンカーボネート
を使用することを特徴としている。
置の水素をアセチル基で置換したエチレンカーボネート
を使用することを特徴としている。
作用 従来のPCや２−Me−THFを溶媒として用いた有機電解質
中で負極リチウムを充電すると、活性なリチウムのた
め、析出したリチウムの一部が溶媒と反応して、リチウ
ムの塩が生成する。例えばPC中では、次式のように 析出したリチウムが炭酸リチウムになることが報告され
ている。２−Me−THFの場合にも、この溶媒がリチウム
と反応すると考えられる。このため負極の電流効率（充
電に用した電荷量に対する、放電可能な電荷量）は、60
〜80％と低かった。
中で負極リチウムを充電すると、活性なリチウムのた
め、析出したリチウムの一部が溶媒と反応して、リチウ
ムの塩が生成する。例えばPC中では、次式のように 析出したリチウムが炭酸リチウムになることが報告され
ている。２−Me−THFの場合にも、この溶媒がリチウム
と反応すると考えられる。このため負極の電流効率（充
電に用した電荷量に対する、放電可能な電荷量）は、60
〜80％と低かった。
本発明者は、PCの場合Ｃ−Ｏの結合がLiとの反応により
切れると考えて、このＣの位置の水素をアセチル基で置
換することにより、これらの強い電子吸引性のため、Ｃ
−Ｏの結合は切れにくくなり、これにより電流効率は向
上すると考えた。さらに、カーボネートの骨格をエチレ
ンカーボネートとすることにより、CH3基の電子供与性
はなくなり、充放電の電流効率は増加すると考えた。例
えば、３の位置をアセチル基で置換した３−アセチルエ
チレンカーボネートは次式のような構造となる。
切れると考えて、このＣの位置の水素をアセチル基で置
換することにより、これらの強い電子吸引性のため、Ｃ
−Ｏの結合は切れにくくなり、これにより電流効率は向
上すると考えた。さらに、カーボネートの骨格をエチレ
ンカーボネートとすることにより、CH3基の電子供与性
はなくなり、充放電の電流効率は増加すると考えた。例
えば、３の位置をアセチル基で置換した３−アセチルエ
チレンカーボネートは次式のような構造となる。
実施例 以下、本発明の実施例を説明する。
実施例１ ビーカー形セル中で負極リチウムの電流効率を検討し
た。大きさ2cm×2cmのニッケル板を負極の集電体とし、
これにリードとしてニッケルリボンを付けた。対極には
白金を用い、照合電極にはリチウムを用いた。このセル
中に各種有機電解質を入れ、4mAで２時間充電したの
ち、4mAで負極の電位が照合電極に対して1.0Vになるま
で放電した。この充電放電をくり返した。電流効率は、
充電した電荷量に対する放電できた電荷量で計算した。
例えば、放電が1.5時間であるならば、（1.5hr×4mA）
／（2hr×4mA）×100＝75％ となる。この充放電を50サイクルくり返して、平均の電
流効率を求めた。この値が大きい程、析出したリチウム
は溶媒と反応していないことになる。溶質は全て濃度１
モル／のLiClO4を用いた。結果を表に示す。
た。大きさ2cm×2cmのニッケル板を負極の集電体とし、
これにリードとしてニッケルリボンを付けた。対極には
白金を用い、照合電極にはリチウムを用いた。このセル
中に各種有機電解質を入れ、4mAで２時間充電したの
ち、4mAで負極の電位が照合電極に対して1.0Vになるま
で放電した。この充電放電をくり返した。電流効率は、
充電した電荷量に対する放電できた電荷量で計算した。
例えば、放電が1.5時間であるならば、（1.5hr×4mA）
／（2hr×4mA）×100＝75％ となる。この充放電を50サイクルくり返して、平均の電
流効率を求めた。この値が大きい程、析出したリチウム
は溶媒と反応していないことになる。溶質は全て濃度１
モル／のLiClO4を用いた。結果を表に示す。
これより、３の位置の水素をアセチル基で置換すること
により、充放電の電流効率は増大することがわかる。
により、充放電の電流効率は増大することがわかる。
実施例２ 負極に直径17.5mm、厚さ0.5mmの円板状リチウムを用い
た。この時の理論充填容量は247mAhである。正極には、
TiS2100重量部に導電剤としてのアセチレンブラック10
重量部、結着剤としてのポリ４フッ化エチレン樹脂10重
量部を加えた合剤0.4gを直径17.5mmの円板状に圧縮成形
したものを用いた。この時の理論充填容量は80mAhであ
った。これらの正極，負極により扁平形電池を試作し
た。この電池の構造を第１図に示す。
た。この時の理論充填容量は247mAhである。正極には、
TiS2100重量部に導電剤としてのアセチレンブラック10
重量部、結着剤としてのポリ４フッ化エチレン樹脂10重
量部を加えた合剤0.4gを直径17.5mmの円板状に圧縮成形
したものを用いた。この時の理論充填容量は80mAhであ
った。これらの正極，負極により扁平形電池を試作し
た。この電池の構造を第１図に示す。
第１図において、１は電池ケース、２は封口板、３は負
極、４はセパレータ、５は正極、６はガスケットであ
る。
極、４はセパレータ、５は正極、６はガスケットであ
る。
この電池を2mAの定電流で充放電をくり返した。放電は
電池電圧が1.2Vになる時点で、充電は2.8Vになる時点で
それぞれ止めた。有機電解質の溶質には１モル／のLi
AsF6を用いた。各電池の有機電解質量は全て200μと
した。有機電解質の溶媒に本発明の３−アセチルエチレ
ンカーボネートを用いた電池をＡとし、従来のPC,2−Me
−THFを用いた電池を各々B,Cとする。第２図にはこれら
電池の各サイクルにおける放電電気量をプロットした。
これより本発明の３の位置の水素をアセチル基で置換し
たエチレンカーボネートを用いることにより、電池のサ
イクル特性が向上することがわかる。これは、実施例１
に示したように負極の充放電の電流効率が向上したため
である。
電池電圧が1.2Vになる時点で、充電は2.8Vになる時点で
それぞれ止めた。有機電解質の溶質には１モル／のLi
AsF6を用いた。各電池の有機電解質量は全て200μと
した。有機電解質の溶媒に本発明の３−アセチルエチレ
ンカーボネートを用いた電池をＡとし、従来のPC,2−Me
−THFを用いた電池を各々B,Cとする。第２図にはこれら
電池の各サイクルにおける放電電気量をプロットした。
これより本発明の３の位置の水素をアセチル基で置換し
たエチレンカーボネートを用いることにより、電池のサ
イクル特性が向上することがわかる。これは、実施例１
に示したように負極の充放電の電流効率が向上したため
である。
以上は、リチウムを負極として用いた実施例について述
べたが、負極にリチウム−アルミニウム合金や、負極に
鉛，スズ，ビスマス，カドミウムなどの合金を用いて、
充電により負極中にリチウムを吸蔵させ、放電で吸蔵し
たリチウムを放出させる電極に対しても、本発明の溶媒
は大きな効果を有した。
べたが、負極にリチウム−アルミニウム合金や、負極に
鉛，スズ，ビスマス，カドミウムなどの合金を用いて、
充電により負極中にリチウムを吸蔵させ、放電で吸蔵し
たリチウムを放出させる電極に対しても、本発明の溶媒
は大きな効果を有した。
また正極については、TiS2の場合のみを示したが、本発
明の溶媒が負極に対して大きな効果を有するのであり、
他の活物質を正極に用いても、電池の負極の充放電効率
は向上し、それに伴い電池のサイクル特性は向上する。
明の溶媒が負極に対して大きな効果を有するのであり、
他の活物質を正極に用いても、電池の負極の充放電効率
は向上し、それに伴い電池のサイクル特性は向上する。
発明の効果 以上のように、本発明により、負極の充放電の電流効率
が向上し、電池のサイクル特性が向上する。
が向上し、電池のサイクル特性が向上する。
第１図は実施例に用いた電池の縦断面図、第２図は各種
溶媒を用いた電池のサイクル特性を示す図である。Ａが
本発明のもの、B,Cが従来例である。 ３……負極、４……セパレータ、５……正極。
溶媒を用いた電池のサイクル特性を示す図である。Ａが
本発明のもの、B,Cが従来例である。 ３……負極、４……セパレータ、５……正極。
Claims (1)
- 【請求項１】負極と正極と有機電解質とからなり、有機
電解質の溶媒に、３の位置の水素をアセチル基で置換し
たエチレンカーボネートを用いたことを特徴とする有機
電解質二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133307A JPH0719620B2 (ja) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | 有機電解質二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61133307A JPH0719620B2 (ja) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | 有機電解質二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62290074A JPS62290074A (ja) | 1987-12-16 |
| JPH0719620B2 true JPH0719620B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=15101607
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61133307A Expired - Fee Related JPH0719620B2 (ja) | 1986-06-09 | 1986-06-09 | 有機電解質二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719620B2 (ja) |
-
1986
- 1986-06-09 JP JP61133307A patent/JPH0719620B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62290074A (ja) | 1987-12-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |