JP4951923B2 - Electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery - Google Patents
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Description
本発明は、溶媒を含むリチウムイオン二次電池用電解質およびそれを用いたリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium ion secondary battery using the lithium ion secondary cell electrolyte and it containing a solvent.
近年、携帯電話,PDA(personal digital assistant;個人用携帯型情報端末機器)あるいはノート型コンピュータに代表される携帯型電子機器の小型化および軽量化が精力的に進められ、その一環として、それらの駆動電源である電池、特に二次電池のエネルギー密度の向上が強く望まれている。 In recent years, mobile electronic devices such as mobile phones, PDAs (personal digital assistants) or notebook computers have been energetically reduced in size and weight, and as part of these efforts, Improvement of the energy density of a battery as a driving power source, particularly a secondary battery is strongly desired.
高エネルギー密度を得ることができる二次電池としては、例えば、リチウム(Li)を電極反応物質として用いた二次電池が知られている。中でも、負極に炭素材料などのリチウムを吸蔵および離脱することが可能な材料を用いたリチウムイオン二次電池は、広く実用化されている。また更なる高容量化を図るために、負極にリチウムと合金を形成可能な材料を用いることも検討されている。 As a secondary battery capable of obtaining a high energy density, for example, a secondary battery using lithium (Li) as an electrode reactant is known. Among these, lithium ion secondary batteries using a material capable of inserting and extracting lithium such as a carbon material in the negative electrode are widely put into practical use. In order to further increase the capacity, it has been studied to use a material capable of forming an alloy with lithium for the negative electrode.
ところで、これらの二次電池では、電池特性を向上させるために、電解液に種々の添加剤を添加することが検討されている。例えば、特許文献1には3’−(トリフルオロメトキシ)アセトフェンについて記載されている。
しかしながら、これらの添加剤では、高温において電解液の分解反応などを十分に抑制することができず、更なる改善が求められていた。 However, these additives cannot sufficiently suppress the decomposition reaction of the electrolytic solution at a high temperature, and further improvement has been demanded.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高温における特性を向上させることができるリチウムイオン二次電池用電解質およびそれを用いたリチウムイオン二次電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an electrolyte for a lithium ion secondary battery capable of improving characteristics at high temperatures and a lithium ion secondary battery using the same. .
本発明によるリチウムイオン二次電池用電解質は、カルコンおよびそのハロゲン化物からなる群のうちの少なくとも1種を含む溶媒を含有するものである。 The electrolyte for a lithium ion secondary battery according to the present invention contains a solvent containing at least one member selected from the group consisting of chalcone and a halide thereof.
本発明によるリチウムイオン二次電池は、正極および負極と共に電解質を備え、電解質は、カルコンおよびそのハロゲン化物からなる群のうちの少なくとも1種を含む溶媒を含有するものである。 The lithium ion secondary battery by this invention is equipped with an electrolyte with a positive electrode and a negative electrode, and electrolyte contains the solvent containing at least 1 sort (s) of the group which consists of chalcone and its halide.
本発明のリチウムイオン二次電池用電解質によれば、カルコンおよびそのハロゲン化物からなる群のうちの少なくとも1種を含むようにしたので、その電解質を用いたリチウムイオン二次電池では、電極の表面において局所的に過充電となっている部分で付加重合し、被膜を形成することができる。よって、局所的な過充電が起きやすい高温での副反応を効果的に抑制することができ、充放電効率を向上させることができる。 According to the electrolyte for a lithium ion secondary battery of the present invention, since it includes at least one member selected from the group consisting of chalcone and its halide, the surface of the electrode is used in the lithium ion secondary battery using the electrolyte. In addition, it is possible to form a film by addition polymerization at a portion that is locally overcharged. Therefore, side reactions at high temperatures where local overcharge is likely to occur can be effectively suppressed, and charge / discharge efficiency can be improved.
特に、カルコンおよびそのハロゲン化物の溶媒に対する含有量を0.1質量%以上9質量%以下の範囲内とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。 In particular, if the content of chalcone and its halide with respect to the solvent is within the range of 0.1% by mass or more and 9% by mass or less, higher effects can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施の形態においては、電極反応物質としてリチウムを用いたいわゆるリチウムイオン二次電池について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, a so-called lithium ion secondary battery using lithium as an electrode reactant will be described.
[第1の実施の形態]
図1は本発明の第1の実施の形態に係る二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a secondary battery according to the first embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called cylindrical type, and a
電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
At the open end of the battery can 11, a
巻回電極体20の中心には例えばセンターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。
For example, a center pin 24 is inserted in the center of the
図2は図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally
正極活物質層21Bは、正極活物質として、例えば電極反応物質であるリチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料を含んで構成されている。リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料としては、例えば、リチウム酸化物,リチウムリン酸化物,リチウム硫化物あるいはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、2種以上を混合して用いてもよい。特に、エネルギー密度を高くするには、一般式Lix MIO2 あるいはLiy MIIPO4 で表されるリチウム複合酸化物あるいはリチウムリン酸化物が好ましい。なお、式中、MIおよびMIIは1種類以上の遷移金属を表し、例えば、コバルト(Co),ニッケル,マンガン(Mn),鉄,アルミニウム,バナジウム(V)およびチタン(Ti)のうちの少なくとも1種が好ましい。xおよびyの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10、0.05≦y≦1.10の範囲内の値である。 The positive electrode active material layer 21B includes a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, which is an electrode reactant, for example, as a positive electrode active material. As the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, for example, lithium-containing compounds such as lithium oxide, lithium phosphorus oxide, lithium sulfide, or an intercalation compound containing lithium are suitable, and two or more kinds are mixed. May be used. In particular, in order to increase the energy density, a lithium composite oxide or lithium phosphorus oxide represented by the general formula Li x MIO 2 or Li y MIIPO 4 is preferable. In the formula, MI and MII represent one or more transition metals, for example, at least one of cobalt (Co), nickel, manganese (Mn), iron, aluminum, vanadium (V), and titanium (Ti). Species are preferred. The values of x and y vary depending on the charge / discharge state of the battery, and are usually values in the range of 0.05 ≦ x ≦ 1.10 and 0.05 ≦ y ≦ 1.10.
リチウム複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2 )、リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2 )、リチウムニッケルコバルト複合酸化物(LiNiv Co1-v O2 ;0.7<v<1.0)、あるいはスピネル型結晶構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn2 O4 )などが挙げられる。また、リチウムリン酸化物の具体例としては、LiFePO4 あるいはLiFe0.5 Mn0.5 PO4 などが挙げられる。 Specific examples of the lithium composite oxide include lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ), lithium nickel cobalt composite oxide (LiNi v Co 1-v O 2 ; 0.7 < v <1.0), or lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) having a spinel crystal structure. Specific examples of the lithium phosphorus oxide include LiFePO 4 or LiFe 0.5 Mn 0.5 PO 4 .
正極活物質層21Bは、また、例えば導電剤を含んでおり、必要に応じて更に結着剤を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、黒鉛,カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、1種または2種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム,フッ素系ゴムあるいはエチレンプロピレンジエンゴムなどの合成ゴム、またはポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料が挙げられ、1種または2種以上が混合して用いられる。 The positive electrode active material layer 21B also contains, for example, a conductive agent, and may further contain a binder as necessary. Examples of the conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black, and ketjen black, and one kind or a mixture of two or more kinds is used. In addition to the carbon material, a metal material or a conductive polymer material may be used as long as it is a conductive material. Examples of the binder include synthetic rubber such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber or ethylene propylene diene rubber, or a polymer material such as polyvinylidene fluoride, and one or two or more kinds are used in combination. It is done.
負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構成を有している。負極集電体22Aは、例えば、銅箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
The
負極活物質層22Bは、負極活物質として、例えば電極反応物質であるリチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて、例えば正極活物質層13Bと同様の結着剤を含んでいてもよい。 The negative electrode active material layer 22B includes, for example, one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium, which is an electrode reactant, as a negative electrode active material. For example, the binder similar to the positive electrode active material layer 13B may be included.
リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、例えば、黒鉛,難黒鉛化性炭素あるいは易黒鉛化性炭素などの炭素材料が挙げられる。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好な充放電サイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるので好ましい。黒鉛は、人造黒鉛でも天然黒鉛でもよい。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge / discharge is very small, a high charge / discharge capacity can be obtained, and good charge / discharge cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. The graphite may be artificial graphite or natural graphite.
リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含むものが挙げられる。この負極材料は、金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。これらは高いエネルギー密度を得ることができるので好ましく、特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れた充放電サイクル特性を得ることができるのでより好ましい。なお、本発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include those containing at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium as a constituent element. This negative electrode material may be a single element or an alloy or a compound of a metal element or a metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases. These are preferable because a high energy density can be obtained. In particular, when used together with a carbon material, a high energy density can be obtained and excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained. In the present invention, alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.
リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素としては、スズ(Sn),鉛(Pb),アルミニウム,インジウム(In),ケイ素(Si),亜鉛(Zn),アンチモン(Sb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),マグネシウム(Mg),ホウ素(B),ガリウム(Ga),ゲルマニウム(Ge),ヒ素(As),銀(Ag),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y)またはハフニウム(Hf)が挙げられる。中でも、長周期型周期表における14族の金属元素あるいは半金属元素が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズである。
Examples of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium include tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), bismuth ( Bi), cadmium (Cd), magnesium (Mg), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), zirconium (Zr), yttrium (Y) or hafnium ( Hf). Among them, a
リチウムを吸蔵および離脱することが可能な負極材料としては、更に、他の金属化合物あるいは高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、酸化鉄,酸化ルテニウムあるいは酸化モリブデンなどの酸化物や、あるいはLiN3 などが挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレンなどが挙げられる。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium further include other metal compounds or polymer materials. Examples of the other metal compounds include oxides such as iron oxide, ruthenium oxide, and molybdenum oxide, and LiN 3. Examples of the polymer material include polyacetylene.
セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これらの2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
The
セパレータ23には、液状の電解質である電解液が含浸されている。電解液は、電解質塩と、この電解質塩を溶解する溶媒とを含んでいる。
The
電解質塩としては、例えば、LiPF6 ,LiBF4 ,LiClO4 , LiAsF6 ,LiN(CF3 SO2 )2 ,LiN(C2 F5 SO2 )2 ,LiB(C6 H5 )4 ,CH3 SO3 Li,CF3 SO3 Li,LiClあるいはLiBrなどのリチウム塩が挙げられる。電解質塩には、1種を単独で用いてもよいが、2種以上混合して用いてもよい。 Examples of the electrolyte salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3. Examples thereof include lithium salts such as SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiCl, and LiBr. As the electrolyte salt, one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
溶媒としては、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、アニソール、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステルあるいはフルオロベンゼンなどの非水溶媒が挙げられる。溶媒には、1種を単独で用いてもよいが、2種以上混合して用いてもよい。 Solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, tetrahydrofuran, 2 -Methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methyl sulfolane, acetonitrile, propionitrile, anisole, acetate ester, butyrate ester, propionate ester or fluorobenzene Non-aqueous solvents are mentioned. As the solvent, one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
また、本実施の形態では、溶媒にカルコンおよびそのハロゲン化物からなる群のうちの少なくとも1種が含まれている。カルコンというのは、化1で表される1,3−ジフェニル−2 −プロピレン−1−オン(1,3−ジフェニルプロパ−2−エン−1−オン) のことであり、ベンザルアセトフェノンともよばれる。また、そのハロゲン化物というのは、カルコンに含まれる水素の少なくとも一部がハロゲンで置換されたものであり、ベンゼン環の水素が置換されていても、ビニル基の水素が置換されていてもよい。 In the present embodiment, the solvent contains at least one member selected from the group consisting of chalcone and a halide thereof. Chalcone is 1,3-diphenyl-2-propylene-1-one (1,3-diphenylprop-2-en-1-one) represented by Chemical Formula 1 and is also called benzalacetophenone. . Further, the halide is one in which at least a part of hydrogen contained in chalcone is substituted with halogen, and hydrogen in the benzene ring may be substituted or hydrogen in the vinyl group may be substituted. .
カルコンおよびそのハロゲン化物は、フェニル基とビニル基とカルボニル基とが共役多重結合を形成しているので、エチレンあるいはプロピレンなどの孤立二重結合に比べて、ビニル基の付加反応性が低いという特性を有している。よって、この二次電池では、電極表面のうち過充電状態となっている部分において局所的にこの化合物が付加重合して被膜を形成するので、内部抵抗の上昇を抑制しつつ、電解液の分解などの副反応、特に高温における副反応を効果的に抑制することができるようになっている。 Chalcone and its halides have a low addition reactivity of vinyl groups compared to isolated double bonds such as ethylene or propylene because phenyl, vinyl and carbonyl groups form conjugated multiple bonds. have. Therefore, in this secondary battery, since this compound is locally added and polymerized to form a film in the overcharged portion of the electrode surface, the increase in internal resistance is suppressed and the electrolyte is decomposed. It is possible to effectively suppress side reactions such as such as side reactions at high temperatures.
また、カルコンよりもハロゲン化物の方が好ましく、ハロゲン基の置換数は2個以上が好ましい。中でも、カルボニル基に結合しているベンゼン環(1位に結合しているベンゼン環)およびビニル基に結合しているベンゼン環(3位に結合しているベンゼン環)の両方にハロゲン基が結合している方が好ましい。より高い効果を得ることができるからである。 Further, a halide is preferable to chalcone, and the number of substitution of halogen groups is preferably 2 or more. Among them, a halogen group is bonded to both a benzene ring bonded to the carbonyl group (benzene ring bonded to the 1st position) and a benzene ring bonded to the vinyl group (benzene ring bonded to the 3rd position). It is preferable to do. This is because a higher effect can be obtained.
このカルコンおよびそのハロゲン化物の溶媒に対する含有量は、2種以上を含む場合にはその合計で、0.1質量%以上9質量%以下、更には0.1質量%以上7質量%以下とすることが好ましい。この範囲内においてより高い効果を得ることができるからである。 The content of the chalcone and its halide with respect to the solvent, when two or more types are included, is 0.1 to 9% by mass, and further 0.1 to 7% by mass in total. It is preferable. This is because a higher effect can be obtained within this range.
この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。 For example, the secondary battery can be manufactured as follows.
まず、正極集電体21Aに正極活物質層21Bを形成して正極21を作製すると共に、負極集電体22Aに負極活物質層22Bを形成して負極22を作製する。正極21および負極22は、例えば塗布により形成してもよく、気相法あるいは液相法などにより形成してもよい。次いで、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。
First, the positive electrode active material layer 21B is formed on the positive electrode current collector 21A to produce the positive electrode 21, and the negative electrode active material layer 22B is formed on the negative electrode current collector 22A to produce the
続いて、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1,2に示した二次電池が完成する。
Subsequently, the positive electrode 21 and the
この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層21Bからリチウムイオンが離脱し、電解液を介して負極活物質層22Bに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層22Bからリチウムイオンが離脱し、電解液を介して正極活物質層21Bに吸蔵される。その際、電解液にはカルコンまたはそのハロゲン化物が含まれているので、電極において局所的に過充電が起こると、その部分において付加重合し電極に被膜を形成する。よって、内部抵抗の上昇を抑制しつつ、電解液の分解などの副反応が抑制される。 In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21B and inserted into the negative electrode active material layer 22B through the electrolytic solution. In addition, when discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode active material layer 22B and inserted into the positive electrode active material layer 21B through the electrolytic solution. At that time, since chalcone or a halide thereof is contained in the electrolytic solution, if overcharge occurs locally in the electrode, addition polymerization is performed at that portion to form a film on the electrode. Therefore, side reactions such as decomposition of the electrolytic solution are suppressed while suppressing an increase in internal resistance.
このように本実施の形態によれば、カルコンまたはそのハロゲン化物を含むようにしたので、電極の表面において局所的に過充電となっている部分に被膜を形成することができる。よって、局所的な過充電が起きやすい高温での副反応を効果的に抑制することができ、充放電効率を向上させることができる。 As described above, according to the present embodiment, chalcone or a halide thereof is included, so that a film can be formed on a portion that is locally overcharged on the surface of the electrode. Therefore, side reactions at high temperatures where local overcharge is likely to occur can be effectively suppressed, and charge / discharge efficiency can be improved.
特に、カルボニル基に結合しているベンゼン環およびビニル基に結合しているベンゼン環の両方にハロゲン基が結合しているハロゲン化物を含むようにすれば、より高い効果を得ることができる。 In particular, if a halide in which a halogen group is bonded to both a benzene ring bonded to a carbonyl group and a benzene ring bonded to a vinyl group is included, a higher effect can be obtained.
また、カルコンおよびそのハロゲン化物の溶媒における含有量を0.1質量%以上9質量%以下、更には0.1質量%以上7質量%以下の範囲内とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。 Further, if the content of chalcone and its halide in the solvent is 0.1% by mass or more and 9% by mass or less, more preferably 0.1% by mass or more and 7% by mass or less, a higher effect can be obtained. Obtainable.
[第2の実施の形態]
図3は、本発明の第2の実施の形態に係る二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものである。
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows the configuration of the secondary battery according to the second embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called laminate film type, and has a
正極リード31および負極リード32は、外装部材40の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されており、アルミニウム,銅,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されている。
The
外装部材40は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材40は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体30とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
The
なお、外装部材40は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム,ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
The
図4は、図3に示した巻回電極体30の一部を拡大して表すものである。巻回電極体30は、正極33と負極34とをセパレータ35および電解質層36を介して積層し、巻回したものである。
FIG. 4 shows an enlarged part of the spirally
正極33は、正極集電体33Aの両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有しており、負極34も、負極集電体34Aの両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有している。正極33と負極34とは、正極活物質層33Bと負極活物質層34Bとが対向するように配置されている。正極集電体33A,正極活物質層33B,負極集電体34A,負極活物質層34Bおよびセパレータ35の具体的な構成は、第1の実施の形態における正極集電体21A,正極活物質層21B,負極集電体22A,負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。
The
電解質層36は、電解液と、この電解液を保持する高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質は高いイオン伝導率を得ることができると共に、電池の漏液を防止することができるので好ましい。電解液(すなわち溶媒および電解質塩など)の構成は、上述した第1の実施の形態と同様である。高分子材料としては、例えば、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ化ビニリデンの重合体、またはポリアクリロニトリルが挙げられ、これらのうちのいずれか1種または2種以上が混合して用いられる。特に、酸化還元安定性の観点からは、フッ化ビニリデンの重合体などのフッ素系高分子化合物を用いることが望ましい。 The electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution and a polymer compound that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape. A gel electrolyte is preferable because high ion conductivity can be obtained and battery leakage can be prevented. The configuration of the electrolytic solution (that is, the solvent, the electrolyte salt, and the like) is the same as that in the first embodiment described above. Examples of the polymer material include, for example, an ether-based polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing polyethylene oxide, a polymer of vinylidene fluoride such as polyvinylidene fluoride or a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, Or a polyacrylonitrile is mentioned, Among these, 1 type (s) or 2 or more types are mixed and used. In particular, from the viewpoint of redox stability, it is desirable to use a fluorine-based polymer compound such as a vinylidene fluoride polymer.
この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。 For example, the secondary battery can be manufactured as follows.
まず、第1の実施の形態と同様にして正極33および負極34を形成したのち、正極33および負極34のそれぞれに、高分子化合物に電解液を保持させた電解質層36を形成する。次いで、正極集電体33Aの端部に正極リード31を取り付けると共に、負極集電体34Aの端部に負極リード32を取り付ける。続いて、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層したのち、長手方向に巻回して巻回電極体30を形成する。そののち、例えば、外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込み、外装部材40の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間には密着フィルム41を挿入する。これにより、図3,4に示した二次電池が完成する。
First, after forming the
また、この二次電池は、正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層して巻回し、外装部材40の間に挟み込んだのち、外装部材40の開放口から電解液と高分子化合物の原料であるモノマーとを含む電解質組成物を注入して、モノマーを重合させることにより電解質層36を形成するようにしてもよい。
Further, in this secondary battery, the
この二次電池は、第1の実施の形態と同様に作用し、第1の実施の形態と同様の効果を有する。 This secondary battery operates in the same manner as in the first embodiment, and has the same effect as in the first embodiment.
更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。 Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail.
(実施例1−1〜1−19)
図3,4に示したラミネートフィルム型の二次電池を作製した。まず、正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2 )を用い、このリチウム・コバルト複合酸化物と、導電剤であるグラファイトと、結着剤であるポリフッ化ビニリデンとを混合して正極合剤を調製した。次いで、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとしたのち、アルミニウム箔よりなる正極集電体33Aに均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層33Bを形成し、正極33を作製した。
(Examples 1-1 to 1-19)
The laminate film type secondary battery shown in FIGS. First, lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) is used as a positive electrode active material, and this lithium-cobalt composite oxide, graphite as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride as a binder are mixed to form a positive electrode composite. An agent was prepared. Next, this positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a positive electrode mixture slurry, and then uniformly applied to the positive electrode current collector 33A made of aluminum foil and dried, and a roll press machine The positive electrode active material layer 33B was formed by compression molding to produce the
また、負極活物質として人造黒鉛を用意し、この人造黒鉛と、結着剤であるポリフッ化ビニリデンとを混合して負極合剤を調製した。次いで、この負極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーとしたのち、銅箔よりなる負極集電体34Aに均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して負極活物質層34Bを形成し、負極34を作製した。
Further, artificial graphite was prepared as a negative electrode active material, and this negative graphite was mixed with polyvinylidene fluoride as a binder to prepare a negative electrode mixture. Next, this negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a negative electrode mixture slurry, and then uniformly applied to the negative electrode current collector 34A made of copper foil and dried, and a roll press machine The negative electrode active material layer 34B was formed by compression molding, and the
続いて、正極集電体33Aに正極リード31を取り付けると共に、負極集電体34Aに負極リード32を取り付け、正極活物質層33Bおよび負極活物質層34Bの上に電解質層36を形成した。電解質層36は、炭酸エチレンと炭酸プロピレンとを1:1の質量比で混合し、これにカルコンまたはそのフッ素化物と、電解質塩であるLiPF6 とを加えて調製した電解液を、ヘキサフルオロプロピレンとフッ化ビニリデンとの共重合体に保持させたゲル状の電解質により形成した。その際、カルコンおよびそのフッ素化物の溶媒における含有量は1質量%とし、電解液におけるLiPF6 の含有量は0.6mol/kgとし、共重合体におけるヘキサフルオロプロピレンの割合は、6.9質量%とした。また、フッ素化カルコンとしては、ベンゼン環に結合している水素の一部をフッ素基で置換したものを用い、フッ素基の置換位置は実施例1−2〜1−19で表1に示すように変化させた。なお、2位から6位はカルボニル基に結合しているベンゼン環の炭素の位置を表し、2’位から6’位はビニル基に結合しているベンゼン環の炭素の位置を表す。
Subsequently, the
次いで、セパレータ35、正極33、セパレータ35、負極34の順に積層して巻回し、巻回電極体30を形成したのち、巻回電極体30を外装部材40の間に封入した。これにより実施例1−1〜1−19の二次電池を得た。
Next, the separator 35, the
実施例1−1〜1−19に対する比較例1−1として、電解液にカルコンおよびそのハロゲン化物を添加しないことを除き、他は実施例1−1〜1−19と同様にして二次電池を作製した。また、比較例1−2,1−3として、電解液に化2(1)に示した3’−(トリフルオロメトキシ)アセトフェノン、または化2(2)に示したトリ−n−ブチルビニルスズを添加したことを除き、他は実施例1−1〜1−19と同様にして二次電池を作製した。比較例1−2,1−3において、溶媒における3’−(トリフルオロメトキシ)アセトフェノンまたはトリ−n−ブチルビニルスズの含有量は、それぞれ1質量%とした。 As Comparative Example 1-1 with respect to Examples 1-1 to 1-19, a secondary battery was obtained in the same manner as in Examples 1-1 to 1-19 except that chalcone and its halide were not added to the electrolytic solution. Was made. In addition, as Comparative Examples 1-2 and 1-3, 3 ′-(trifluoromethoxy) acetophenone shown in Chemical Formula 2 (1) or tri-n-butylvinyltin shown in Chemical Formula 2 (2) was used as the electrolytic solution. A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-19 except that was added. In Comparative Examples 1-2 and 1-3, the content of 3 '-(trifluoromethoxy) acetophenone or tri-n-butylvinyltin in the solvent was 1% by mass.
作製した実施例1−1〜1−19および比較例1−1〜1−3の二次電池について、45℃で充放電を行い、初回効率および高温サイクル特性を調べた。充電は0.8A、上限4.2Vの定電流定電圧充電を行い、放電は0.8Aの定電流放電を終止電圧3.0Vまで行った。初回効率は、1サイクル目の充電容量に対する放電容量の比率、すなわち(1サイクル目の放電容量/1サイクル目の充電容量)×100(%)から求めた。また、高温サイクル特性は、5サイクル目の放電容量に対する500サイクル目の放電容量の比率、すなわち、(500サイクル目の放電容量/5サイクル目の放電容量)×100(%)から求めた。結果を表1に示す。 The fabricated secondary batteries of Examples 1-1 to 1-19 and Comparative Examples 1-1 to 1-3 were charged and discharged at 45 ° C., and the initial efficiency and high-temperature cycle characteristics were examined. Charging was performed at a constant current and constant voltage of 0.8 A and an upper limit of 4.2 V, and discharging was performed at a constant current of 0.8 A up to a final voltage of 3.0 V. The initial efficiency was obtained from the ratio of the discharge capacity to the charge capacity at the first cycle, that is, (discharge capacity at the first cycle / charge capacity at the first cycle) × 100 (%). The high-temperature cycle characteristics were determined from the ratio of the discharge capacity at the 500th cycle to the discharge capacity at the 5th cycle, that is, (discharge capacity at the 500th cycle / discharge capacity at the 5th cycle) × 100 (%). The results are shown in Table 1.
表1に示したように、カルコンまたはそのフッ素化物を添加した実施例1−1〜1−19によれば、それらを添加していない比較例1−1よりも、初回効率および高温サイクル特性について高い値が得られた。また、他の化合物を添加した比較例1−2,1−3では、初回効率は向上したものの、高温サイクル特性については十分な値が得られなかった。すなわち、電解液にカルコンまたはそのフッ素化物を含むようにすれば、高温環境下であっても、初回効率およびサイクル特性を向上させることができることが分かった。 As shown in Table 1, according to Examples 1-1 to 1-19 to which chalcone or a fluorinated product thereof was added, the initial efficiency and high-temperature cycle characteristics were higher than those of Comparative Example 1-1 in which they were not added. A high value was obtained. In Comparative Examples 1-2 and 1-3 in which other compounds were added, the initial efficiency was improved, but sufficient values were not obtained for the high-temperature cycle characteristics. That is, it has been found that if chalcone or a fluoride thereof is contained in the electrolytic solution, the initial efficiency and cycle characteristics can be improved even in a high temperature environment.
また、カルコンを添加した実施例1−1よりもフッ素化物を添加した実施例1−2〜1−19の方がより高い効果が得られた。更に、フッ素基の数が2個以上の方がより高いサイクル特性が得られ、カルボニル基に結合しているベンゼン環およびビニル基に結合しているベンゼン環の両方にフッ素基が結合している方がよりサイクル特性が向上する傾向がみられた。すなわち、ハロゲン化物の方が好ましく、ハロゲン基の数が2個以上のもの、またはカルボニル基に結合しているベンゼン環およびビニル基に結合しているベンゼン環の両方にハロゲン基が結合しているものがより好ましいことが分かった。 Moreover, the higher effect was obtained in Examples 1-2 to 1-19 to which the fluorinated product was added than Example 1-1 to which chalcone was added. Furthermore, when the number of fluorine groups is 2 or more, higher cycle characteristics are obtained, and the fluorine groups are bonded to both the benzene ring bonded to the carbonyl group and the benzene ring bonded to the vinyl group. There was a tendency for the cycle characteristics to improve more. That is, the halide is preferable, and the halogen group is bonded to both the benzene ring bonded to the benzene ring bonded to the vinyl group and the benzene ring bonded to the carbonyl group having two or more halogen groups. The one was found to be more preferable.
(実施例2−1〜2−11)
溶媒におけるハロゲン化カルコンの含有量を0.05質量%〜20質量%の範囲内で変化させたことを除き、他は実施例1−11と同様にして二次電池を作製した。なお、添加したハロゲン化カルコンは、4,4’−ジフルオロカルコンである。
(Examples 2-1 to 2-11)
A secondary battery was made in the same manner as Example 1-11 except that the content of the halogenated chalcone in the solvent was changed within the range of 0.05% by mass to 20% by mass. The added halogenated chalcone is 4,4′-difluorochalcone.
作製した実施例2−1〜2−11の二次電池についても、実施例1−1〜1−19と同様にして初回効率および高温サイクル特性を調べた。結果を実施例1−11および比較例1−1の結果と共に表2に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 2-1 to 2-11, the initial efficiency and high-temperature cycle characteristics were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-19. The results are shown in Table 2 together with the results of Example 1-11 and Comparative example 1-1.
表2に示したように、溶媒におけるハロゲン化カルコンの含有量が増大するに伴い、初回効率および高温サイクル特性は高くなり、極大値を示したのち低下する傾向が観られた。すなわち、溶媒におけるカルコンおよびハロゲン化カルコンの含有量は、0.1質量%以上9質量%以下の範囲内が好ましく、0.1質量%以上7質量%以下の範囲内とすればより好ましいことが分かった。 As shown in Table 2, as the halogenated chalcone content in the solvent increased, the initial efficiency and high-temperature cycle characteristics increased, and a tendency to decrease after showing the maximum value was observed. That is, the content of chalcone and halogenated chalcone in the solvent is preferably in the range of 0.1% by mass to 9% by mass, and more preferably in the range of 0.1% by mass to 7% by mass. I understood.
(実施例3−1〜3−6,4−1)
実施例3−1〜3−6では、ハロゲン化カルコンのハロゲン基の種類を変えたことを除き、他は実施例1−2,1−5と同様にして二次電池を作製した。具体的には、実施例3−1,3−2では、カルボニル基に結合しているベンゼン環の2位またはビニル基に結合しているベンゼン環の2’位に塩素基が結合したものを用い、実施例3−3,3−4では、カルボニル基に結合しているベンゼン環の2位またはビニル基に結合しているベンゼン環の2’位に臭素基が結合したものを用い、実施例3−5,3−6では、カルボニル基に結合しているベンゼン環の2位またはビニル基に結合しているベンゼン環の2’位に沃素基が結合したものを用いた。
(Examples 3-1 to 3-6, 4-1)
In Examples 3-1 to 3-6, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 1-2 and 1-5, except that the type of halogen group of the halogenated chalcone was changed. Specifically, in Examples 3-1 and 3-2, a benzene ring bonded to the carbonyl group or a benzene ring bonded to the vinyl group at the 2 ′ position of the benzene ring is bonded to the chlorine group. In Examples 3-3 and 3-4, the benzene ring bonded to the carbonyl group was bonded to the 2-position or the benzene ring bonded to the vinyl group was bonded to the 2′-position of the bromine group. In Examples 3-5 and 3-6, those in which an iodine group was bonded to the 2-position of the benzene ring bonded to the carbonyl group or the 2′-position of the benzene ring bonded to the vinyl group were used.
実施例4−1〜4−6では、ハロゲン化カルコンとして、2位もしくは3位のビニル基の水素をハロゲン基で置換したものを用いたことを除き、他は実施例1−1〜1−19と同様にして二次電池を作製した。ハロゲン化カルコンとしては、実施例4−1では2−フルオロ−1,3−ジフェニル−2−プロペン−1−オンを用い、実施例4−2では2−クロロ−1,3−ジフェニル−2−プロペン−1−オンを用い、実施例4−3では3−フルオロ−1,3−ジフェニル−2−プロペン−1−オンを用い、実施例4−4では3−クロロ−1,3−ジフェニル−2−プロペン−1−オンを用い、実施例4−5では3,3−ジフルオロ−1,3−ジフェニル−2−プロペン−1−オンを用い、実施例4−6では3,3−ジクロロ−1,3−ジフェニル−2−プロペン−1−オンを用いた。 In Examples 4-1 to 4-6, except that the halogenated chalcone was substituted at the 2- or 3-position vinyl group with a halogen group, Examples 1-1 to 1- A secondary battery was produced in the same manner as in Example 19. As the halogenated chalcone, 2-fluoro-1,3-diphenyl-2-propen-1-one was used in Example 4-1, and 2-chloro-1,3-diphenyl-2-one was used in Example 4-2. Using propen-1-one, Example 4-3 uses 3-fluoro-1,3-diphenyl-2-propen-1-one, Example 4-4 uses 3-chloro-1,3-diphenyl- 2-propen-1-one was used, in Example 4-5, 3,3-difluoro-1,3-diphenyl-2-propen-1-one was used, and in Example 4-6, 3,3-dichloro- 1,3-diphenyl-2-propen-1-one was used.
作製した実施例3−1〜3−6,4−1〜4−6の二次電池についても、実施例1−1〜1−19と同様にして初回効率および高温サイクル特性を調べた。結果を実施例1−2,1−5および比較例1−1の結果と共に表3,4に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 3-1 to 3-6 and 4-1 to 4-6, the initial efficiency and the high-temperature cycle characteristics were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-19. The results are shown in Tables 3 and 4 together with the results of Examples 1-2 and 1-5 and Comparative Example 1-1.
表3,4に示したように、他のハロゲン基で置換したハロゲン化カルコンを用いても、また、ビニル基にハロゲン基が結合したハロゲン化カルコンを用いても、同様に初回効率および高温サイクル特性を向上させることができた。すなわち、カルコンに含まれる水素の少なくとも一部をハロゲンで置換したハロゲン化物を用いれば、高温環境下における初回効率およびサイクル特性を向上させることができることが分かった。 As shown in Tables 3 and 4, whether the halogenated chalcone substituted with another halogen group or the halogenated chalcone in which the halogen group is bonded to the vinyl group was used, the initial efficiency and the high-temperature cycle were the same. The characteristics could be improved. That is, it was found that the use of a halide in which at least a part of hydrogen contained in chalcone is substituted with halogen can improve the initial efficiency and cycle characteristics in a high temperature environment.
(実施例5−1〜5−6)
負極34の構成を変えたことを除き、他は実施例1−1〜1−19と同様にして二次電池を作製した。負極34は、負極活物質としてSn含有材料を用い、このSn含有材料と、導電剤として人造黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを混合したのち、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンを添加して負極合剤スラリーとしたのち、銅箔よりなる負極集電体34Aに均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して負極活物質層34Bを形成することにより作製した。なお、Sn含有材料は、スズとコバルトと炭素とよりなる材料を用いた。
(Examples 5-1 to 5-6)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-19, except that the configuration of the
また、電解液には、実施例5−1ではカルコンを添加し、実施例5−2〜5−6ではベンゼン環に結合している水素の一部をフッ素基で置換したフッ素化カルコンを添加した。フッ素化カルコンにおけるフッ素基の置換位置は実施例5−2〜5−6で表5に示すように変化させた。なお、溶媒におけるカルコンまたはフッ素化カルコンの含有量は、1質量%である。 In addition, chalcone was added to the electrolytic solution in Example 5-1, and fluorinated chalcone in which a part of hydrogen bonded to the benzene ring was substituted with a fluorine group in Examples 5-2 to 5-6. did. The substitution position of the fluorine group in the fluorinated chalcone was changed as shown in Table 5 in Examples 5-2 to 5-6. The content of chalcone or fluorinated chalcone in the solvent is 1% by mass.
実施例5−1〜5−6に対する比較例5−1として、電解液にカルコンおよびハロゲン化カルコンを添加しないことを除き、他は実施例5−1〜5−6と同様にして二次電池を作製した。 As Comparative Example 5-1 with respect to Examples 5-1 to 5-6, a secondary battery was obtained in the same manner as in Examples 5-1 to 5-6 except that chalcone and halogenated chalcone were not added to the electrolytic solution. Was made.
作製した実施例5−1〜5−6および比較例5−1の二次電池についても、実施例1−1〜1−19と同様にして初回効率および高温サイクル特性を調べた。結果を表5に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 5-1 to 5-6 and Comparative Example 5-1, the initial efficiency and the high-temperature cycle characteristics were examined in the same manner as in Examples 1-1 to 1-19. The results are shown in Table 5.
表5に示したように、カルコンまたはハロゲン化カルコンを添加した実施例5−1〜5−6によれば、添加していない比較例5−1よりも、初回効率および高温サイクル特性を向上させることができた。すなわち、他の負極活物質を用いても、電解液にカルコンまたはハロゲン化カルコンを含むようにすれば、高温環境下であっても、初回効率およびサイクル特性を向上させることができることが分かった。 As shown in Table 5, according to Examples 5-1 to 5-6 to which chalcone or halogenated chalcone was added, the initial efficiency and high-temperature cycle characteristics were improved as compared with Comparative Example 5-1 to which chalcone or halogenated chalcone was not added. I was able to. That is, it has been found that even if other negative electrode active materials are used, the initial efficiency and cycle characteristics can be improved even in a high temperature environment if chalcone or halogenated chalcone is contained in the electrolytic solution.
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、電解質として電解液または電解液を高分子化合物に保持させたゲル状電解質を用いる場合について説明したが、電解液を無機伝導体に保持させてもよく、また、高分子化合物と無機伝導体との混合物に電解液を保持させるようにしてもよい。無機伝導体としては、例えば、窒化リチウム,ヨウ化リチウムあるいは水酸化リチウムの多結晶、ヨウ化リチウムと三酸化二クロムとの混合物、またはヨウ化リチウムと硫化チリウムと亜硫化二リンとの混合物などを含むものが挙げられる。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiments and examples, the case where the electrolyte solution or the gel electrolyte in which the electrolyte solution is held in the polymer compound is used as the electrolyte has been described, but the electrolyte solution may be held in the inorganic conductor, Moreover, you may make it hold | maintain electrolyte solution in the mixture of a high molecular compound and an inorganic conductor. Examples of inorganic conductors include polycrystals of lithium nitride, lithium iodide or lithium hydroxide, a mixture of lithium iodide and dichromium trioxide, or a mixture of lithium iodide, thilium sulfide and diphosphorous subsulfide. The thing containing is mentioned.
また、上記実施の形態および実施例では、正極21,33および負極22,34を巻回する場合について説明したが、正極および負極を折り畳んだりあるいは積み重ねるようにしてもよい。更に、上記実施の形態および実施例においては、円筒型またはラミネートフィルム型の二次電池について説明したが、例えば、楕円型、多角形型、コイン型、ボタン型、角型あるいは大型などの他の形状を有する二次電池についても本発明を適用することができる。
Moreover, although the said embodiment and Example demonstrated the case where the
更にまた、上記実施の形態および実施例においては、いわゆるリチウムイオン二次電池、すなわち負極の容量がリチウムの吸蔵および離脱による容量成分で表される二次電池について説明したが、他の電極反応を利用した電池についても本発明を同様に適用することができる。他の電極反応を利用した電池としては、例えば、負極の容量がリチウムの吸蔵および離脱による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分との和により表される電池や、あるいは負極の容量がリチウムの析出および溶解による容量成分により表されるいわゆるリチウム金属電池が挙げられる。 Furthermore, in the above-described embodiments and examples, a so-called lithium ion secondary battery, that is, a secondary battery in which the capacity of the negative electrode is represented by a capacity component due to insertion and extraction of lithium has been described. The present invention can be similarly applied to the used battery. As a battery using another electrode reaction, for example, a battery in which the capacity of the negative electrode is represented by the sum of the capacity component due to insertion and extraction of lithium and the capacity component due to precipitation and dissolution of lithium, or the capacity of the negative electrode is A so-called lithium metal battery represented by a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium can be given.
このうち、負極の容量がリチウムの吸蔵および離脱による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分との和により表される電池は、例えば、リチウムを吸蔵および離脱可能な負極材料の充電容量が、正極の充電容量よりも小さくなるように調節されることにより、充電の途中において負極にリチウム金属が析出することを除き、他は上述したリチウムイオン二次電池と同様の構成を有している。また、リチウム金属電池は、例えば、負極がリチウム金属などにより構成され、負極においてリチウムの析出・溶解反応を利用することを除き、他は上述したリチウムイオン二次電池と同様の構成を有している。 Among these, a battery in which the capacity of the negative electrode is represented by the sum of the capacity component due to insertion and extraction of lithium and the capacity component due to precipitation and dissolution of lithium has, for example, a charge capacity of a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium. The lithium ion secondary battery has the same configuration as the above-described lithium ion secondary battery except that lithium metal is deposited on the negative electrode during charging by being adjusted to be smaller than the charging capacity of the positive electrode. . In addition, the lithium metal battery has the same configuration as the lithium ion secondary battery described above except that the negative electrode is made of lithium metal and the like, and the precipitation and dissolution reaction of lithium is used in the negative electrode. Yes.
更にまた、上記実施の形態および実施例においては、電極反応物質としてリチウムを用いる場合について説明したが、ナトリウム(Na)あるいはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、またはマグネシウムあるいはカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、またはアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。 Furthermore, in the above-described embodiments and examples, the case where lithium is used as the electrode reactant has been described. However, other alkali metals such as sodium (Na) or potassium (K), magnesium or calcium (Ca), etc. The present invention can also be applied to the case of using other light metals such as alkaline earth metals or aluminum.
11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17…ガスケット、20,30…巻回電極体、21,33…正極、21A,33A…正極集電体、21B,33B…正極活物質層、22,34…負極、22A,34A…負極集電体、22B,34B…負極活物質層、23,35…セパレータ、24…センターピン、25,31…正極リード、26,32…負極リード、36…電解質層、40…外装部材、41…密着フィルム。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20, 30 ... Winding electrode body, 21, 33 ... Positive electrode, 21A, 33A ... Positive electrode current collector, 21B, 33B ... Positive electrode active material layer, 22, 34 ... Negative electrode, 22A, 34A ... Negative electrode current collector, 22B, 34B ... Negative electrode active material layer, 23, 35 ... Separator , 24 ... center pin, 25, 31 ... positive electrode lead, 26, 32 ... negative electrode lead, 36 ... electrolyte layer, 40 ... exterior member, 41 ... adhesion film.
Claims (6)
前記電解質は、カルコンおよびそのハロゲン化物からなる群のうちの少なくとも1種を含む溶媒を含有する、リチウムイオン二次電池。 An electrolyte is provided with a positive electrode and a negative electrode ,
The said electrolyte contains the solvent containing at least 1 sort (s) of the group which consists of chalcone and its halide , The lithium ion secondary battery.
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