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JP3402233B2 - Non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte secondary battery

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Publication number
JP3402233B2
JP3402233B2 JP37373598A JP37373598A JP3402233B2 JP 3402233 B2 JP3402233 B2 JP 3402233B2 JP 37373598 A JP37373598 A JP 37373598A JP 37373598 A JP37373598 A JP 37373598A JP 3402233 B2 JP3402233 B2 JP 3402233B2
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JP
Japan
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battery
aqueous electrolyte
secondary battery
electrolyte secondary
positive electrode
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JP37373598A
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Inventor
丈 佐々木
Original Assignee
日本電池株式会社
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Publication date
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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)

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の急激な小型軽量化に伴い、そ
の電源である電池に対して小型で軽量かつ高エネルギー
密度、更に繰り返し充放電が可能な二次電池開発への要
求が高まっている。また、大気汚染や二酸化炭素の増加
等の環境問題により、電気自動車の早期実用化が望まれ
ており、高効率、高出力、高エネルギー密度、軽量等の
特徴を有する優れた二次電池の開発が要望されている。
2. Description of the Related Art With the rapid reduction in size and weight of electronic equipment, there is an increasing demand for developing a secondary battery that is small, lightweight, has a high energy density, and can be repeatedly charged and discharged with respect to a battery as a power source. . In addition, due to environmental problems such as air pollution and increase in carbon dioxide, early commercialization of electric vehicles is desired, and development of excellent secondary batteries having characteristics such as high efficiency, high output, high energy density, and light weight. Is required.

【0003】これらの要求を満たす二次電池として、非
水電解質を使用した二次電池が実用化されている。この
電池は、従来の水溶液電解液を使用した電池の数倍のエ
ネルギー密度を有している。その例として、正極にコバ
ルト複合酸化物、ニッケル複合酸化物又はスピネル型リ
チウムマンガン酸化物を用い、負極にリチウムが吸蔵・
放出可能な炭素材料などを用い、電解質として有機電解
液を用いた、高エネルギーで長寿命な4V級非水電解質
二次電池が実用化されている。
As a secondary battery satisfying these requirements, a secondary battery using a non-aqueous electrolyte has been put into practical use. This battery has an energy density several times that of a battery using a conventional aqueous electrolyte solution. As an example, cobalt composite oxide, nickel composite oxide or spinel type lithium manganese oxide is used for the positive electrode, and lithium is occluded in the negative electrode.
A high-energy and long-life 4V class non-aqueous electrolyte secondary battery using a releasable carbon material and an organic electrolyte as an electrolyte has been put into practical use.

【0004】さらに、負極に高容量のアモルファスカー
ボンまたは/および酸化物などを用いた高容量の非水電
解質二次電池が開発されてきており、小型高容量化の技
術開発が急速に進んでいる。
Further, a high-capacity non-aqueous electrolyte secondary battery using a high-capacity amorphous carbon or / and an oxide or the like for a negative electrode has been developed, and technological development for miniaturization and high capacity is rapidly progressing. .

【0005】このような非水電解質電池では、小型高容
量化、すなわち体積エネルギー密度の飛躍的な増大にと
もなう、過充電、過放電の防止や内部短絡の防止等が大
きな課題となっている。
[0005] In such a non-aqueous electrolyte battery, a major problem is to prevent overcharging and overdischarging and to prevent internal short-circuiting due to the miniaturization and high capacity, that is, the dramatic increase in volumetric energy density.

【0006】過充電の防止対策としては充電器による充
電電圧の制御、過放電の防止対策としては放電時の終始
電圧の制御を行う方法が主流となっている。また、充電
器等の制御が故障した場合、あるいは内部短絡による大
電流の発生に備え、電池側に所定の電池内圧に達したと
きに開裂する安全弁や電流遮断手段を持たせている。
As a measure for preventing overcharge, a method of controlling a charging voltage by a charger, and as a measure for preventing overdischarge, controlling an end-to-end voltage at the time of discharging has become the mainstream. Further, in case of control failure of the charger or the like, or in preparation for the generation of a large current due to an internal short circuit, the battery side is provided with a safety valve and a current cutoff means that are opened when a predetermined battery internal pressure is reached.

【0007】この問題を解決するために、過充電を防止
する手段がいくつか提案されている。現状では、保護回
路・保護素子を装着する方法、セパレータの熱閉塞を利
用した方法などが例にあがっている。
In order to solve this problem, some means for preventing overcharge have been proposed. At present, examples include a method of mounting a protection circuit / protection element and a method of utilizing heat blocking of a separator.

【0008】しかし、保護回路・保護素子の利用は、電
池パックの小型化・低コスト化に大きな制約を与える
し、また、セパレータの熱閉塞は、非安全化時の発熱反
応を利用しているため、発熱が急激に生じた場合には有
効に作用しないことがある。そこで、過充電時の安全化
を図る手段の一つとしては、正極活物質の発熱速度を緩
和し、セパレータの熱閉塞機構を確実に作用させる方法
が提案されている。
However, the use of the protection circuit / protection element imposes great restrictions on the downsizing and cost reduction of the battery pack, and the thermal blocking of the separator utilizes the exothermic reaction at the time of non-safety. Therefore, when heat is generated rapidly, it may not work effectively. Therefore, as one means for achieving safety during overcharge, a method has been proposed in which the heat generation rate of the positive electrode active material is relaxed and the heat blocking mechanism of the separator is made to work reliably.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】一般に、過充電防止対
策としては、充電器によって充電電圧を制御する方法が
採用されているが、充電器が故障した場合には、非水電
解質二次電池へ所定量以上の電気量が充電されて、電池
が発熱し、最悪の場合発火に至ることがある。
Generally, as a measure against overcharge, a method of controlling the charging voltage by a charger is adopted. However, when the charger fails, the non-aqueous electrolyte secondary battery is used. When a certain amount of electricity or more is charged, the battery may generate heat and, in the worst case, may ignite.

【0010】過充電時の非水電解質二次電池の不安全化
の主な原因は、リチウム又また/およびリチウムイオン
を吸蔵・放出するリチウム含有金属酸化物等の正極活物
質(以下、「正極ホスト物質」とする)が、過充電時に
リチウムの脱離によって熱的に不安定な物質へと変化
し、電池温度が臨界温度に達した時点で、不安定になっ
た正極活物質から酸素が放出され、この酸素と電解液溶
媒等が非常に大きな発熱分解反応を起こして熱暴走する
ことにある。
The main cause of unsafety of the non-aqueous electrolyte secondary battery at the time of overcharge is a positive electrode active material such as a lithium-containing metal oxide that occludes and releases lithium and / or lithium ions (hereinafter, referred to as "positive electrode Host material)) changes to a thermally unstable substance due to desorption of lithium during overcharge, and when the battery temperature reaches the critical temperature, oxygen becomes unstable from the unstable positive electrode active material. It is released, and the oxygen and the electrolytic solution solvent cause a very large exothermic decomposition reaction to cause thermal runaway.

【0011】そこで本発明は、充電器が故障して過充電
状態になったとしても、熱的に不安定な物質が生成する
電位以下、かつ実使用電位域以上で速やかに酸化分解さ
れ、その分解熱または内部抵抗の上昇によるジュール熱
でセパレータをシャットダウン(熱閉塞)させ、電池が
熱暴走を起こさないよう効果的に発熱を抑止しうる、非
水電解質二次電池を提供することを目的とする。
Therefore, according to the present invention, even if the charger fails and becomes overcharged, it is rapidly oxidized and decomposed below the potential generated by the thermally unstable substance and above the actual use potential range. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery in which the separator is shut down (thermally closed) by decomposition heat or Joule heat due to an increase in internal resistance, and heat generation can be effectively suppressed so that the battery does not cause thermal runaway. To do.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、正極活ホスト
物質を含む正極合材層が形成された正極と、負極活物質
としてのリチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極ホスト
物質を含む負極合材層が形成された負極とを備えた非水
電解質二次電池において、2−メチルナフタレンまたは
側鎖アルキル基のα−位に第三級水素をもつナフタレン
を0.1〜10wt%含む非水電解液を用いることを特
徴とし、充電時に正極活物質が熱的に不安定な物質へと
転換する電位以下、および実使用条件での電位域以上で
すみやかに酸化分解され、その分解熱または内部抵抗の
上昇によるジュール熱でセパレータをシャットダウンさ
せ、電池が熱暴走を起こさないよう効果的に発熱を防止
するものである。
The present invention is directed to a positive electrode having a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active host material and a negative electrode compound containing a negative electrode host material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material. In a non-aqueous electrolyte secondary battery including a negative electrode on which a material layer is formed, 2-methylnaphthalene or
Naphthalene having tertiary hydrogen at α-position of side chain alkyl group
It is characterized by using a non-aqueous electrolyte containing 0.1 to 10 wt% of the electrolyte, and is positive below the potential at which the positive electrode active material transforms into a thermally unstable substance during charging and above the potential range under actual use conditions. It is oxidatively decomposed into, and the separator is shut down by the decomposition heat or Joule heat due to an increase in internal resistance, so that heat generation is effectively prevented so that the battery does not cause thermal runaway.

【0013】本発明においては、側鎖アルキル基α−位
に第三級水素をもつナフタレンが、イソプロピルナフタ
レン、カダリン、グヤアズレンからなる群から選ばれた
少なくとも一種であることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the naphthalene having a tertiary hydrogen at the α-position of the side chain alkyl group is at least one selected from the group consisting of isopropylnaphthalene, cadarine and guaiazulene.

【0014】ここで、「シャットダウン(熱閉塞)」と
は、非水電解質二次電池において、電池がショートした
場合、電池内部の一部に大電流が流れ、局部的に高温と
なるが、この熱のためにセパレータが溶解して、セパレ
ータの孔が塞がれ、絶縁膜が形成され、その結果電池の
内部抵抗が高くなって、それ以上電流が流れなくなり、
発熱が止まり、電池の爆発を防止する機構のことをさ
す。
Here, "shutdown (heat blocking)" means that in a non-aqueous electrolyte secondary battery, when the battery is short-circuited, a large current flows in a part of the inside of the battery and the temperature becomes locally high. The separator melts due to heat, the pores of the separator are closed, an insulating film is formed, and as a result, the internal resistance of the battery becomes high, and no more current flows,
A mechanism that stops the heat generation and prevents the battery from exploding.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明は、正極活物質が熱的に不
安定な物質へと転換する電位以下、または実使用条件で
の電位域以下ですみやかに酸化分解される、2−メチル
ナフタレンまたは側鎖アルキル基のα−位に第三級水素
をもつナフタレンを電解液に添加するものであり、側鎖
アルキル基のα−位に第三級水素をもつナフタレンとし
ては、イソプロピルナフタレン、カダリン、グヤアズレ
ンからなる群から選ばれた少なくとも一種が好ましく、
これらの化合物を少なくとも1種電解液に添加すればよ
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention is 2-methylnaphthalene, which is rapidly oxidatively decomposed below a potential at which a positive electrode active material is converted into a thermally unstable substance or below a potential range under actual use conditions. Alternatively, naphthalene having a tertiary hydrogen at the α-position of the side chain alkyl group is added to the electrolytic solution, and examples of the naphthalene having a tertiary hydrogen at the α-position of the side chain alkyl group include isopropylnaphthalene and cadaline. , At least one selected from the group consisting of Guya Azulene,
At least one kind of these compounds may be added to the electrolytic solution.

【0016】2−メチルナフタレンや側鎖アルキル基の
α−位に第三級水素をもつナフタレンが好ましいのは、
側鎖アルキル基がベンゼン環との共役よって反応性が増
し、側鎖がアルキル基でない多環式芳香族化合物よりも
酸化されやすくなるからである。また、ナフタレンが好
ましいのは、側鎖にアルキル基をもつナフタレンでは、
環自体の反応性が増し、側鎖アルキル基よりも先に環が
酸化されるためである。さらに、多環式芳香族化合物の
側鎖アルキル基の反応性は、α−位の水素が、第一級<
第二級<第三級となる順に増加するためである。
2-Methylnaphthalene and naphthalene having a tertiary hydrogen at the α-position of the side chain alkyl group are preferred.
This is because the side chain alkyl group is conjugated with the benzene ring to increase reactivity, and is more easily oxidized than a polycyclic aromatic compound whose side chain is not an alkyl group. Further, naphthalene is preferable, in the case of naphthalene having an alkyl group in the side chain,
This is because the reactivity of the ring itself increases and the ring is oxidized before the side chain alkyl group. Furthermore, the reactivity of the side chain alkyl group of the polycyclic aromatic compound is such that the hydrogen at the α-position is
This is because the numbers increase in the order of 2nd class <3rd class.

【0017】これらの添加剤の酸化分解により、電池内
部への熱的に不安定な物質の蓄積が防止され、セパレー
タのシャットダウン温度まで熱暴走が起こらなくなると
推定される。
It is presumed that the oxidative decomposition of these additives prevents the accumulation of thermally unstable substances inside the battery and prevents thermal runaway up to the shutdown temperature of the separator.

【0018】その結果、従来の非水電解質電池で見られ
たような、過充電時の爆発的な発熱分解反応を効果的に
抑止することができる。
As a result, it is possible to effectively suppress the explosive exothermic decomposition reaction at the time of overcharging, which is seen in the conventional non-aqueous electrolyte battery.

【0019】[0019]

【0020】なお、2−メチルナフタレンや側鎖アルキ
ル基のα−位に第三級水素をもつナフタレンの添加量
は、電解液に対して0.1〜10wt%の範囲とする必
要がある。その理由は、添加量が多すぎると、電解液の
電導度が低下して、電池の充放電特性に悪影響を与える
し、一方、添加量が少なすぎると、過充電時や高温時に
生成する熱的不安定な物質を安定な物質へと還元するの
に不十分である。
The addition amount of 2-methylnaphthalene or naphthalene having tertiary hydrogen at the α-position of the side chain alkyl group needs to be in the range of 0.1 to 10 wt% with respect to the electrolytic solution. The reason is that if the added amount is too large, the conductivity of the electrolytic solution is lowered, which adversely affects the charge / discharge characteristics of the battery.On the other hand, if the added amount is too small, heat generated during overcharge or high temperature It is insufficient to reduce a chemically unstable substance to a stable substance.

【0021】本発明になる非水電解質電池の正極活物質
としてのリチウム又は/及びリチウムイオンを吸蔵放出
可能な化合物としては、前述のリチウム含有金属酸化物
に限定されるものではない。これ以外にも、無機化合物
としては、組成式LixMO 2またはLiyM24(た
だしMは遷移金属、0≦x≦1、0≦y≦2)で表わさ
れる複合酸化物、トンネル状の空孔を有する酸化物、層
状構造の金属カルコゲン化物を用いることができる。そ
の具体例としては、LiCoO2、LiNiO2、LiM
24、Li2Mn24、MnO2、FeO2、V25
613、TiO 2、TiS2などが挙げられる。さらに
これらの活物質を混合して用いてもよい。また、本発明
に使用する負極ホスト物質は、リチウムイオンを吸蔵・
放出できるものであればいかなるものでもよい。例え
ば、グラファイト、コークス、カーボン、アモルファス
カーボン、SnO、SnO2、Sn1-xO(ただし0≦x
<1)、Si1-xO(ただし0≦x<1)などの物質を
例示することができる。酸化物を用いて高容量化電池と
しても、本発明を適用することによって安全性の向上が
可能である。
Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte battery according to the present invention
Occlusion and release of lithium and / or lithium ions
Possible compounds include the above-mentioned lithium-containing metal oxides.
It is not limited to. In addition to this, inorganic compounds
As the composition formula LixMO 2Or LiyM2OFour(Ta
However, M is represented by a transition metal, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 2)
Complex oxides, oxides with tunnel-like vacancies, layers
A metal chalcogenide having a structure can be used. So
As a concrete example of2, LiNiO2, LiM
n2OFour, Li2Mn2OFour, MnO2, FeO2, V2OFive,
V6O13, TiO 2, TiS2And so on. further
You may mix and use these active materials. Also, the present invention
The negative electrode host material used for the storage of lithium ions
Any substance that can be released may be used. example
For example, graphite, coke, carbon, amorphous
Carbon, SnO, SnO2, Sn1-xO (where 0 ≦ x
<1), Si1-xO (however 0 ≦ x <1)
It can be illustrated. High capacity battery using oxide
Even so, applying the present invention can improve safety.
It is possible.

【0022】また、電解液に溶解するリチウム塩として
は、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3
2、LiCF3SO3、LiN(SO2CF32、LiN
(SO2CF2CF32、LiN(COCF32およびL
iN(COCF2CF32などの塩もしくはこれらの混
合物を使用することができる。
The lithium salt which can be dissolved in the electrolytic solution includes LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 and LiCF 3 C.
O 2 , LiCF 3 SO 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN
(SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 , LiN (COCF 3 ) 2 and L
A salt such as iN (COCF 2 CF 3 ) 2 or a mixture thereof can be used.

【0023】また、電解液の溶媒としては、プロピレン
カーボネートやエチレンカーボネートなどの環状炭酸エ
ステル、ジエチルカーボネートやジメチルカーボネート
やメチルエチルカーボネートなどの鎖状炭酸エステルを
単独であるいはこれらの混合物を使用することができ
る。
As the solvent of the electrolytic solution, cyclic carbonic acid esters such as propylene carbonate and ethylene carbonate, chain carbonic acid esters such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate may be used alone or in a mixture thereof. it can.

【0024】なお、本発明になる非水電解質二次電池
は、普通その構成として正極、負極及びセパレータと非
水電解液との組み合わせからなっているが、セパレータ
としては、多孔性ポリ塩化ビニル膜などの多孔性ポリマ
ー膜やリチウムイオン又はイオン導伝性ポリマー電解質
膜を、単独または組み合わせて使用することができる。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention usually comprises a combination of a positive electrode, a negative electrode, a separator and a non-aqueous electrolyte solution. The separator is a porous polyvinyl chloride film. Porous polymer membranes such as and lithium ion or ion conductive polymer electrolyte membranes can be used alone or in combination.

【0025】ポリマー電解質膜が、ポリエチレンオキシ
ド、ポリアクリロニトリル、ポリエチレングリコールお
よびこれらの変性体などの場合には、軽量で柔軟性があ
り、巻回極板に使用する場合に有利である。さらに、イ
オン導伝性ポリマー電解質膜と有機電解液を組み合わせ
て使用することができる。また、電解質としはポリマー
電解質以外にも、無機固体電解質あるいは有機ポリマー
電解質と無機固体電解質の混合材料、もしくは有機バイ
ンダーによって結着された無機固体粉末など、いずれも
公知のものの使用が可能である。
When the polymer electrolyte membrane is polyethylene oxide, polyacrylonitrile, polyethylene glycol, or modified products thereof, it is lightweight and flexible, which is advantageous when used for a wound electrode plate. Furthermore, the ion conductive polymer electrolyte membrane and the organic electrolyte can be used in combination. As the electrolyte, in addition to the polymer electrolyte, known materials such as an inorganic solid electrolyte, a mixed material of an organic polymer electrolyte and an inorganic solid electrolyte, or an inorganic solid powder bound by an organic binder can be used.

【0026】[0026]

【実施例】以下に、好適な実施例を用いて本発明を説明
するが、本発明の主旨を越えない限り、以下に限定され
るものでないことはいうまでもない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to preferred examples, but it goes without saying that the present invention is not limited to the following unless it exceeds the gist of the present invention.

【0027】[実施例1]まず、正極板の作製方法につ
いて説明する。正極活物質としての正極ホスト物質とし
てはリチウムコバルト複合酸化物、導電剤としてはアセ
チレンブラック、結着剤としてはポリフッ化ビニリデン
を使用した。リチウムコバルト複合酸化物とアセチレン
ブラックとポリフッ化ビニリデンを、重量比で91:
3:6の割合で混合し、溶媒であるNMP(N−メチル
ピロリドン)を適宜加えてペースト状に調整した。この
ペーストを、集電体材料としての厚み20μmのアルミ
ニウム箔の両面に塗布して乾燥した。そして、各面の正
極合剤層の厚みが180μmとなるようにプレスし矩形
状のリード部を残して幅24mmに切断することによっ
て正極板を製作した。
[Example 1] First, a method for manufacturing a positive electrode plate will be described. A lithium cobalt composite oxide was used as the positive electrode host material as the positive electrode active material, acetylene black was used as the conductive agent, and polyvinylidene fluoride was used as the binder. Lithium cobalt composite oxide, acetylene black and polyvinylidene fluoride in a weight ratio of 91:
The mixture was mixed at a ratio of 3: 6, and NMP (N-methylpyrrolidone) as a solvent was appropriately added to prepare a paste. This paste was applied on both sides of an aluminum foil having a thickness of 20 μm as a current collector material and dried. Then, the positive electrode plate was manufactured by pressing so that the thickness of the positive electrode material mixture layer on each surface was 180 μm, and cutting into a width of 24 mm, leaving a rectangular lead portion.

【0028】つぎに負極板は、負極ホスト物質としての
黒鉛と結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを重量比で
92:8の割合で混合し、溶媒であるNMPを適宜加え
てペースト状に調整した。このペーストを、集電体材料
としての厚み10μmの銅箔の両面に塗布して乾燥し
た。そして、各面の負極合剤層の厚さが220μmとな
るようにプレスし、矩形状のリード部を残して幅26m
mに切断することによって作製した。
Next, for the negative electrode plate, graphite as a negative electrode host material and polyvinylidene fluoride as a binder were mixed in a weight ratio of 92: 8, and NMP as a solvent was appropriately added to prepare a paste form. . This paste was applied to both surfaces of a copper foil having a thickness of 10 μm as a current collector material and dried. Then, the negative electrode material mixture layer on each surface was pressed to a thickness of 220 μm, leaving a rectangular lead portion and a width of 26 m.
It was made by cutting into m.

【0029】セパレータとしては、厚さ25μm、幅2
8μmのポリエチレン微多孔膜を使用した。
The separator has a thickness of 25 μm and a width of 2
An 8 μm polyethylene microporous membrane was used.

【0030】電解液は、LiPF6を1mol/l含む
エチレンカーボネート:ジエチルカーボネート=1:1
(体積比)の混合溶媒97重量部に、2−メチルナフタ
レンを3重量部添加したものを調整した。この電解液を
注液した電池を非水電解質二次電池Aとした。
The electrolytic solution contains ethylene carbonate: diethyl carbonate = 1: 1 containing 1 mol / l of LiPF 6.
A mixture was prepared by adding 3 parts by weight of 2-methylnaphthalene to 97 parts by weight of the mixed solvent (volume ratio). The battery in which this electrolytic solution was injected was designated as non-aqueous electrolyte secondary battery A.

【0031】図1は、本発明になる非水電解質二次電池
Aの断面図である。図において、1は非水電解質二次電
池、2は電極群、3は負極板、4は正極板、5はセパレ
ータ、6は電池ケースである。非水電解質二次電池1の
構成は、負極板3、正極板4、セパレータ5からなる渦
巻き状の電極群2及び電解液が電池ケース6に収納され
た角形電池である。
FIG. 1 is a sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery A according to the present invention. In the figure, 1 is a non-aqueous electrolyte secondary battery, 2 is an electrode group, 3 is a negative electrode plate, 4 is a positive electrode plate, 5 is a separator, and 6 is a battery case. The configuration of the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 is a prismatic battery in which a negative electrode plate 3, a positive electrode plate 4, a spiral electrode group 2 including a separator 5 and an electrolytic solution are housed in a battery case 6.

【0032】電池ケース6は、厚さ0.3mm、内寸3
0.0×40.0×8.0mmの鉄製本体の表面に厚さ
5μmのニッケルメッキを施したものであり、側部上部
には電解液注入用の孔(図示せず)が設けられている。
7はケース蓋、8は安全弁、10は負極端子、11は負
極リードである。
The battery case 6 has a thickness of 0.3 mm and inner dimensions of 3
The surface of an iron body of 0.0 × 40.0 × 8.0 mm is plated with nickel having a thickness of 5 μm, and a hole (not shown) for injecting an electrolytic solution is provided on the upper side portion. There is.
7 is a case lid, 8 is a safety valve, 10 is a negative electrode terminal, and 11 is a negative electrode lead.

【0033】[比較例1]比較例として、電解液にLi
PF6を1mol/l含むエチレンカーボネート:ジエ
チルカーボネート=1:1(体積比)の混合液を使用
し、それ以外は実施例1と同様の非水電解質二次電池を
作製した。これを非水電解質電池Bとした。
[Comparative Example 1] As a comparative example, Li was added to the electrolytic solution.
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a mixed solution of ethylene carbonate: diethyl carbonate = 1: 1 (volume ratio) containing 1 mol / l of PF 6 was used. This was designated as non-aqueous electrolyte battery B.

【0034】電極とセパレータが十分に湿潤し、電極群
外にフリーな電解液が存在しない量(4ml)の電解液
を減圧注液した後、注液用の孔を封じ、設計容量を90
0mAhとした電池AおよびBをそれぞれ5個、合計1
0個作製した。これらの電池A及びBを、電源電圧を1
0Vとし、2Cの電流で連続的に充電し、過充電試験を
行った。その結果、充電を開始して2時間後には、本発
明になる電池Aでは全ての電池において発煙発火などの
異常が認められなかったのに対し、比較例の電池Bで
は、すべての電池の表面温度が200℃以上に上昇し、
発煙が見られた。 [実施例2]電解液に、2−メチルナフタレンの代わり
にカダリンを5重量部添加したこと以外は実施例1と同
様の非水電解質二次電池Cを5個作製した。電池Cにお
いて、電源電圧を10Vとし、2Cの電流で連続的に充
電したところ、本発明になる電池Cにおいても、全ての
電池において発煙発火などの異常が認められなかった。
After the electrode and the separator are sufficiently wet and a quantity (4 ml) of the electrolyte solution which does not exist in the outside of the electrode group free of pressure is injected under reduced pressure, the injection hole is sealed and the designed capacity is 90%.
Five batteries A and B each with 0 mAh, total 1
0 pieces were produced. These batteries A and B have a power supply voltage of 1
An overcharge test was performed by setting the voltage to 0 V and continuously charging at a current of 2C. As a result, after 2 hours from the start of charging, no abnormality such as smoking or ignition was observed in all the batteries of the battery A according to the present invention, whereas the surface of all the batteries of the battery B of the comparative example was observed. The temperature rises above 200 ° C,
Smoke was seen. [Example 2] Five non-aqueous electrolyte secondary batteries C were produced in the same manner as in Example 1 except that 5 parts by weight of cadarine was added to the electrolytic solution instead of 2-methylnaphthalene. In Battery C, when the power supply voltage was set to 10 V and the battery was continuously charged with a current of 2 C, no abnormalities such as smoking and ignition were observed in Battery C according to the present invention.

【0035】[実施例3]電解液中の2−メチルナフタ
レンの含有量を0.01〜20.0wt%の間で変化さ
せた以外は実施例1と同様の7種類の非水電解質二次電
池D1〜D7を、各10個作製した。比較のため、実施
例1で作製した電池Aも10個作製した。そして、これ
らの電池を各5個づつ、過充電試験と充放電試験をおこ
なった。
[Example 3] Seven kinds of non-aqueous electrolyte secondary batteries similar to Example 1 except that the content of 2-methylnaphthalene in the electrolytic solution was changed between 0.01 and 20.0 wt%. Ten batteries D1 to D7 were produced. For comparison, 10 batteries A produced in Example 1 were also produced. Then, an overcharge test and a charge / discharge test were performed on each of these five batteries.

【0036】過充電試験は実施例1で述べたのと同じ条
件でおこない、充電開始後2時間目の電池の状態を観察
した。充放電サイクル試験は、各電池を室温で、電流1
Cで4.1Vまで定電流充電、さらに4.1Vで定電圧
充電を行い、合計充電時間を3時間とした後、電流1C
で2.7Vまで定電流放電を行った。各電池の10サイ
クル目の平均放電容量表1にまとめた。
The overcharge test was performed under the same conditions as described in Example 1, and the state of the battery was observed 2 hours after the start of charging. The charge and discharge cycle test was conducted at room temperature with a current of 1
C constant current charging up to 4.1V, constant voltage charging at 4.1V, total charging time 3 hours, then current 1C
Then, constant current discharge was performed up to 2.7V. The average discharge capacity of the 10th cycle of each battery is summarized in Table 1.

【0037】[0037]

【表1】 [Table 1]

【0038】その結果、過充電試験では、電解液中の2
−メチルナフタレンの含有量が0.1wt%未満の場合
には、電池から発煙が発生した。また、充放電試験で
は、電解液中の2−メチルナフタレンの含有量が15w
t%以上の場合は、放電容量は大きく減少した。
As a result, in the overcharge test, 2
-When the content of methylnaphthalene was less than 0.1 wt%, smoke was generated from the battery. In the charge / discharge test, the content of 2-methylnaphthalene in the electrolytic solution was 15w.
When it was t% or more, the discharge capacity was greatly reduced.

【0039】以上のように、本発明になる非水電解質二
次電池における電解液中の2−メチルナフタレンの含有
量は、0.1〜10wt%の範囲が適しているものであ
る。
As described above, the content of 2-methylnaphthalene in the electrolytic solution in the non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is suitably in the range of 0.1 to 10 wt%.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明になる非水電解質二次電池は、電
解液に2−メチルナフタレンまたは側鎖アルキル基のα
−位に第三級水素をもつナフタレンを0.1〜10wt
添加している。その結果、過充電時には正極活物質が熱
的に不安定な物質へ転換する電位以下で速やかに酸化さ
れるため、セパレータのシャットダウンが完了するまで
電池の熱暴走を防止する効果がある。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention has an electrolytic solution containing 2-methylnaphthalene or α of side chain alkyl group
0.1-10 wt% of naphthalene having tertiary hydrogen in the -position
I am adding. As a result, at the time of overcharge, the positive electrode active material is rapidly oxidized at a potential equal to or lower than the potential at which it is converted into a thermally unstable material, so that there is an effect of preventing thermal runaway of the battery until the shutdown of the separator is completed.

【0041】それゆえ、従来の電池に見られたような、
過充電時の爆発的な発熱分解反応による電池の発煙、発
火等の危険性を効果的に抑止することができる。その結
果、高容量化が可能であるばかりでなく、安全性がさら
に向上した非水電解質二次電池を提供することができ
る。よって、本発明の工業的価値は極めて高い。
Therefore, as seen in conventional batteries,
It is possible to effectively prevent the risk of battery smoke, ignition, etc. due to the explosive exothermic decomposition reaction during overcharge. As a result, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that not only has a high capacity but also further improved safety. Therefore, the industrial value of the present invention is extremely high.

【0042】[0042]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明になる実施例の非水電解質二次電池の
断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a non-aqueous electrolyte secondary battery of an example according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 非水電解質二次電池 2 電極群 3 負極板 4 正極板 5 セパレータ 6 ケース 7 蓋 8 安全弁 10 負極端子 11 負極リード 1 Non-aqueous electrolyte secondary battery 2 electrode group 3 Negative electrode plate 4 Positive plate 5 separator 6 cases 7 lid 8 safety valve 10 Negative electrode terminal 11 Negative electrode lead

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−156243(JP,A) 特開2000−58116(JP,A) 特開 平7−302614(JP,A) 特開 平10−55822(JP,A) 特開 平5−234618(JP,A) 特開 平9−45369(JP,A) 特開2000−58112(JP,A) 特開2000−58114(JP,A) 特開2000−58115(JP,A) 特開2000−58117(JP,A) 特開2000−164251(JP,A) 特表2001−525597(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 10/40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP 2000-156243 (JP, A) JP 2000-58116 (JP, A) JP 7-302614 (JP, A) JP 10-55822 ( JP, A) JP 5-234618 (JP, A) JP 9-45369 (JP, A) JP 2000-58112 (JP, A) JP 2000-58114 (JP, A) JP 2000- 58115 (JP, A) JP 2000-58117 (JP, A) JP 2000-164251 (JP, A) Special Table 2001-525597 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB) Name) H01M 10/40

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 2−メチルナフタレンまたは側鎖アルキ
ル基のα−位に第三級水素をもつナフタレンを0.1〜
10wt%含む非水電解液を備えたことを特徴とする、
非水電解質二次電池。
1. 2-Methylnaphthalene or side chain alkyl
0.1-naphthalene having a tertiary hydrogen at the α-position
A non-aqueous electrolyte solution containing 10 wt% is provided,
Non-aqueous electrolyte secondary battery.
【請求項2】 側鎖アルキル基のα−位に第三級水素を
もつナフタレンが、イソプロピルナフタレン、カダリ
ン、グヤアズレンからなる群から選ばれた少なくとも一
種であることを特徴とする請求項1記載の非水電解質二
次電池。
2. A tertiary hydrogen is added to the α-position of a side chain alkyl group.
Naphthalene with isopropyl naphthalene, cabbage
At least one selected from the group consisting of
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, which is a seed .
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