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JP3244389B2 - リチウム二次電池 - Google Patents

リチウム二次電池

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JP3244389B2
JP3244389B2 JP27592294A JP27592294A JP3244389B2 JP 3244389 B2 JP3244389 B2 JP 3244389B2 JP 27592294 A JP27592294 A JP 27592294A JP 27592294 A JP27592294 A JP 27592294A JP 3244389 B2 JP3244389 B2 JP 3244389B2
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JP
Japan
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carbonate
lithium
secondary battery
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lithium secondary
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良浩 小路
真弓 上原
佳典 喜田
幹也 山崎
晃治 西尾
俊彦 斎藤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リチウム含有コバルト
酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物又はリチウム含有
ニッケル・コバルト複合酸化物を活物質とする正極と、
リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な、格子
面(002)面に於けるd値(d 002 )が3.39Å以
下であり、且つc軸方向の結晶子の大きさ(Lc)が1
50Å以上である炭素材料を負極材料とする負極を備え
たリチウム二次電池に係わり、詳しくは低温特性に優れ
たリチウム二次電池を提供することを目的とした電解液
(非水電解液)の溶媒の改良に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
黒鉛、コークス、無定形炭素、難黒鉛化性炭素等のリチ
ウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料
が、従前使用されていた金属リチウムと異なり、樹枝状
の電析リチウムの成長に因る内部短絡の虞れが無いこと
から、リチウム二次電池の新しい負極材料として注目さ
れている。
【0003】一般に、炭素材料を負極材料とするリチウ
ム二次電池においては、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート等の
高誘電率溶媒と、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等の低融点・低粘
度溶媒との混合溶媒が使用される。
【0004】例えば、高エネルギー密度化を図る上で最
も有利とされている黒鉛を負極材料とするリチウム二次
電池の非水電解液の溶媒として、エチレンカーボネート
とジメチルカーボネートとの混合溶媒(USP5,19
2,629号公報参照)や、4,5−ジクロロエチレン
カーボネートとジメチルカーボネートとの混合溶媒(特
開平5−325985号公報参照)が提案されている。
なお、同公報に「3,4−ジクロロエチレンカーボネー
ト」とあるのは、「4,5−ジクロロエチレンカーボネ
ート」の誤記である。
【0005】しかしながら、エチレンカーボネートとジ
メチルカーボネートとの混合溶媒を使用したリチウム二
次電池には、使用せるエチレンカーボネートの融点(3
9〜40°C)が高いことに起因して、低温、特に−2
0°C以下になると非水電解液の導電率が著しく低下す
るために、低温での放電容量が極端に小さくなるという
問題があることが分かった。
【0006】また、4,5−ジクロロエチレンカーボネ
ートとジメチルカーボネートとの混合溶媒を使用したリ
チウム二次電池には、常温での充放電時に溶媒の分解が
起こるために、常温付近での放電容量が小さいという問
題があることが分かった。
【0007】本発明は、以上の事情に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは、低温での放電容量
の低下の少ない、すなわち低温特性に優れたリチウム二
次電池を提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るリチウム二次電池(本発明電池)は、リ
チウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化
物又はリチウム含有ニッケル・コバルト複合酸化物を活
物質とする正極と、リチウムイオンを吸蔵及び放出する
ことが可能な、格子面(002)面に於けるd値(d
002 )が3.39Å以下であり、且つc軸方向の結晶子
の大きさ(Lc)が150Å以上である炭素材料を負極
材料とする負極と、溶媒及び溶質からなる非水電解液
と、セパレータとを備えたリチウム二次電池において、
前記溶媒が、クロロエチレンカーボネート10〜100
体積%(但し、100体積%を除く)と、メチルプロピ
ルカーボネート及びメチルイソプロピルカーボネートよ
りなる群から選ばれた少なくとも1種の非環状炭酸エス
テル90〜0体積%(但し、0体積%を除く)とからな
る。
【0009】本発明に於ける非水電解液の溶媒は、クロ
ロエチレンカーボネート(融点−40°C以下)10〜
100体積%(但し、100体積%を除く)、メチル
プロピルカーボネート及びメチルイソプロピルカーボネ
ートよりなる群から選ばれた少なくとも1種の非環状炭
酸エステル90〜0体積%(但し、0体積%を除く)
からなる。クロロエチレンカーボネートと非環状炭酸エ
ステルとの配合比が上記範囲を外れると、低温特性が悪
くなる。
【0010】溶質としては、LiPF6 、LiBF4
LiClO4 、LiAsF6 、LiCF3 SO3 、Li
N(CF3 SO2 2 が例示される。これらの溶質の溶
媒に対する好適な添加割合は、0.5〜3モル/リット
ルである。
【0011】正極の活物質は、リチウム含有コバルト酸
化物(LiCoO2 など)、リチウム含有ニッケル酸化
物(LiNiO2 など)又はリチウム含有ニッケル・コ
バルト複合酸化物(Li2 NiCoO4 など)である
【0012】負極材料は、格子面(002)面に於ける
d値(d 002 )が3.39Å以下であり、且つc軸方向
の結晶子の大きさ(Lc)が150Å以上である炭素材
料(黒鉛に属するもの)である。この種の炭素材料を用
いることにより高容量、且つ平坦な放電電位が得られ
る。なお、本発明において、リチウム−アルミニウム合
金、リチウム−錫合金、リチウム−鉛合金等のリチウム
合金や、金属リチウムは負極材料として使用し得ない。
溶媒(クロロエチレンカーボネート)の分解を招くから
である。
【0013】
【作用】高誘電率溶媒として、エチレンカーボネートに
比べて融点の低いクロロエチレンカーボネート(クロロ
エチレンカーボネートの誘電率はエチレンカーボネート
と同程度である。)が使用されているので、低温での導
電率の低下が少ない。このため、低温特性に優れる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
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。
【0015】(実施例1〜5) 下記の正極、負極及び非水電解液を用いてAAサイズの
リチウム二次電池(本発明電池)A17〜A21を組み
立てた。セパレータとしては、ポリエチレン製の微多孔
膜を使用した。
【0016】〔正極〕炭酸リチウム(Li2 CO3 )と
炭酸コバルト(CoCO3 )とをモル比1:2で混合
し、得られた混合物を850°Cで20時間焼成して、
LiCoO2 粉末を作製した。このLiCoO2 粉末
を、石川式らいかい乳鉢中で4時間粉砕して、平均粒径
約5μmのLiCoO2 微粉末を得た。
【0017】このLiCoO2 微粉末85重量部に、導
電剤としてのカーボン(人造黒鉛)10重量部を混合
し、得られた混合物を、結着剤としてのポリフッ化ビニ
リデン(PVdF)5重量部の5重量%N−メチルピロ
リドン(NMP)溶液に分散させてスラリーとし、この
スラリーをドクターブレード法により、正極集電体とし
てのアルミニウム箔の両面に塗布し、乾燥して、厚さ2
0μmのアルミニウム箔の各面に厚さ50μmの活物質
層が形成された正極を作製した。
【0018】〔負極〕黒鉛粉末(d002 =3.35Å;
Lc>1000Å)95重量部を結着剤としてのポリフ
ッ化ビニリデン5重量部の5重量%N−メチルピロリド
ン溶液に分散させてスラリーとし、このスラリーをドク
ターブレード法により、負極集電体としての厚さ18μ
mの銅箔の両面に塗布し、乾燥して、銅箔の各面に厚さ
50μmの活物質層が形成された負極を作製した。
【0019】〔非水電解液〕 クロロエチレンカーボネート(CEC)とメチルプロピ
ルカーボネート(MPC)との体積比80:20、6
0:40、40:60、20:80又は10:90の各
混合溶媒に、LiPF6 を1モル/リットル溶かして非
水電解液を調製した。
【0020】図1は、組み立てた本発明電池A17の断
面図であり、図示の電池A17は、正極1、負極2、こ
れら両電極1、2を互いに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。
【0021】正極1及び負極2は、非水電解液を含浸し
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内に収容されており、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、それぞれ接続され、電池内部に生じ
た化学エネルギーを正極外部端子6及び負極缶7から電
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。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】(比較例1) メチルプロピルカーボネートにLiPF6 を1モル/リ
ットル溶かした非水電解液を使用したこと以外は実施例
1〜5と同様にして、比較電池B4を組み立てた。
【0029】(実施例6〜10) クロロエチレンカーボネートとメチルイソプロピルカー
ボネート(MiPC)との体積比80:20、60:4
0、40:60、20:80又は10:90の各混合溶
媒に、LiPF6 を1モル/リットル溶かした非水電解
液を使用したこと以外は実施例1〜5と同様にして、本
発明電池A22〜A26を組み立てた。
【0030】(比較例2) メチルイソプロピルカーボネートにLiPF6 を1モル
/リットル溶かした非水電解液を使用したこと以外は実
施例1〜5と同様にして、比較電池B5を組み立てた。
【0031】(比較例3〜8) エチレンカーボネート(EC)、エチレンカーボネート
とジエチルカーボネートとの体積比80:20、60:
40、40:60若しくは20:80の各混合溶媒、又
は、ジエチルカーボネートに、LiPF6 を1モル/リ
ットル溶かした非水電解液を使用したこと以外は実施例
1〜5と同様にして、比較電池B6〜B11を組み立て
た。
【0032】〔低温特性〕 本発明電池A17〜A26及び比較電池B4〜B11
を、−20°Cにおいて、200mAで終止電圧4.1
Vまで充電した後、200mAで終止電圧2.75Vま
で放電して、各電池の−20°Cでの放電容量を求め
た。結果を図2〜図4に示す。
【0033】図2〜図4は、縦軸に各電池の−20°C
での放電容量(mAh)を、また横軸に使用した溶媒の
体積混合比をとって示したグラフである。これらの図よ
り、クロロエチレンカーボネート10〜100体積%
(100体積%を除く)と、非環状炭酸エステル90〜
0体積%(0体積%を除く)とからなる溶媒(混合溶
媒)を使用した場合に、−20°Cでの放電容量が大き
い、低温特性に優れたリチウム二次電池が得られること
が分かる。
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】上記実施例では、本発明を円筒型電池に適
用する場合を例に挙げて説明したが、本発明は電池の形
状に特に制限はなく、扁平型、角型など、種々の形状の
リチウム二次電池に適用し得るものである。
【0049】
【発明の効果】本発明電池においては、非水電解液の溶
媒として、誘電率が高く、しかも融点が低いクロロエチ
レンカーボネートを10体積%以上含有するクロロエチ
レンカーボネートと特定の非環状炭酸エステルとの混合
溶媒が使用されているので、低温特性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で組み立てた円筒型のリチウム二次電池
の断面図である。
【図2】クロロエチレンカーボネートとメチルプロピル
カーボネートとの体積混合比と、放電容量との関係を示
すグラフである。
【図3】クロロエチレンカーボネートとメチルイソプロ
ピルカーボネートとの体積混合比と、放電容量との関係
を示すグラフである。
【図4】エチレンカーボネートとジエチルカーボネート
との体積混合比と、放電容量との関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】A17 円筒型のリチウム二次電池(本発明電池) 1 正極 2 負極 3 セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 幹也 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 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 (72)発明者 斎藤 俊彦 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4−104468(JP,A) 特開 昭62−290072(JP,A) 特開 平6−176768(JP,A) 特開 平6−20719(JP,A) 特開 平5−211070(JP,A) 特開 平7−240232(JP,A) 特開 平6−140076(JP,A) 特開 平8−37025(JP,A) 特開 平3−155061(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 H01M 4/02 H01M 4/58

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含
    有ニッケル酸化物又はリチウム含有ニッケル・コバルト
    複合酸化物を活物質とする正極と、リチウムイオンを吸
    蔵及び放出することが可能な、格子面(002)面に於
    けるd値(d 002 )が3.39Å以下であり、且つc軸
    方向の結晶子の大きさ(Lc)が150Å以上である
    素材料を負極材料とする負極と、溶媒及び溶質からなる
    非水電解液と、セパレータとを備えたリチウム二次電池
    において、前記溶媒が、クロロエチレンカーボネート1
    0〜100体積%(但し、100体積%を除く)と、メ
    チルプロピルカーボネート及びメチルイソプロピルカー
    ボネートよりなる群から選ばれた少なくとも1種の非環
    状炭酸エステル90〜0体積%(但し、0体積%を除
    く)とからなることを特徴するリチウム二次電池。
  2. 【請求項2】前記溶質が、LiPF 6 、LiBF 4 、L
    iClO 4 、LiAsF 6 、LiCF 3 SO 3 又はLi
    N(CF 3 SO 2 2 である請求項1記載のリチウム二
    次電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5780182A (en) * 1996-11-04 1998-07-14 Valence Technology, Inc. Propylene carbonate based electrolyte for lithium ion electrochemical cell
US5994000A (en) * 1997-12-31 1999-11-30 Covalent Associates, Inc. Asymmetric organic alkyl methyl carbonates for non-aqueous power sources
US5986879A (en) * 1997-12-31 1999-11-16 Covalent Associates Asymmetric organic alkyl ethyl carbonates for non-aqueous power sources
JP2000188128A (ja) * 1998-12-24 2000-07-04 Mitsubishi Chemicals Corp 非水電解液二次電池
US8367254B2 (en) 2003-09-05 2013-02-05 Lg Chem, Ltd. Electrolyte for a high voltage battery and lithium secondary battery comprising the same
KR100657225B1 (ko) 2003-09-05 2006-12-14 주식회사 엘지화학 전지의 안전성을 향상시키기 위한 전해액 용매 및 이를포함하는 리튬 이차 전지
JP4843936B2 (ja) 2004-01-20 2011-12-21 ソニー株式会社 二次電池およびその充放電方法
JP5516300B2 (ja) * 2004-01-20 2014-06-11 ソニー株式会社 二次電池およびその充放電方法、並びにその充放電制御素子
JP4968503B2 (ja) * 2005-04-26 2012-07-04 ソニー株式会社 リチウム二次電池
JP5109381B2 (ja) * 2006-08-14 2012-12-26 ソニー株式会社 非水電解質二次電池
JP4715848B2 (ja) 2008-01-09 2011-07-06 ソニー株式会社 電池
JP4900369B2 (ja) * 2008-11-28 2012-03-21 三菱化学株式会社 非水電解液二次電池
JP2011233535A (ja) * 2011-07-11 2011-11-17 Mitsubishi Chemicals Corp 非水電解液二次電池
JP2016139618A (ja) * 2016-03-29 2016-08-04 株式会社Gsユアサ 非水電解質二次電池

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