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JPH09171825A - Secondary battery with non-aqueous solvent electrolyte - Google Patents

Secondary battery with non-aqueous solvent electrolyte

Info

Publication number
JPH09171825A
JPH09171825A JP7348286A JP34828695A JPH09171825A JP H09171825 A JPH09171825 A JP H09171825A JP 7348286 A JP7348286 A JP 7348286A JP 34828695 A JP34828695 A JP 34828695A JP H09171825 A JPH09171825 A JP H09171825A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
aqueous solvent
lithium
electrolytic solution
positive electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7348286A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuya Hayashi
克也 林
Shinichi Tobishima
真一 鳶島
Junichi Yamaki
準一 山木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP7348286A priority Critical patent/JPH09171825A/en
Publication of JPH09171825A publication Critical patent/JPH09171825A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL 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
    • 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

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エネルギー密度が高く、大電流放電急速充電
が可能であり、充放電寿命が長く、しかも安価なリチウ
ム二次電池を提供する。 【解決手段】 リチウムイオンを充放電可能な負極と、
リチウムイオンと可逆的な電気化学反応可能な正極、及
び非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解した電解
液を有する二次電池において、前記電解液の非水溶媒と
して、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート及
び酢酸メチルを含む混合溶媒を用いる二次電池。非水溶
媒に、エチレンカーボネートを10〜60、ジメチルカ
ーボネートを20〜60、酢酸メチルを5〜40各容量
%含むことが好ましい。
(57) Abstract: A lithium secondary battery having a high energy density, capable of rapid charging with a large current discharge, a long charge / discharge life, and a low cost is provided. A negative electrode capable of charging and discharging lithium ions,
In a secondary battery having a positive electrode capable of reversibly electrochemically reacting with lithium ions, and an electrolytic solution in which an ion dissociative lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent, dimethyl carbonate and ethylene carbonate are used as the non-aqueous solvent of the electrolytic solution. And a secondary battery using a mixed solvent containing methyl acetate. It is preferable that the non-aqueous solvent contains 10 to 60 ethylene carbonate, 20 to 60 dimethyl carbonate, and 5 to 40% by volume of methyl acetate.

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、特に、高電圧、高
エネルギー密度で、充放電容量が大きい非水溶媒電解液
を有する二次電池に関する。
The present invention particularly relates to a secondary battery having a non-aqueous solvent electrolyte having a high voltage, a high energy density, and a large charge / discharge capacity.

【0002】[0002]

【従来の技術】携帯用電子機器の小型軽量化が進み、そ
の電源として(1)高電圧、高エネルギー密度で、更に
その使用用途から(2)大電流放電急速充電可能で、
(3)充放電寿命が長く、(4)安価な二次電池が要求
されている。このような要求に応える電池として、リチ
ウムイオンを充放電可能な負極とリチウムイオンを充放
電可能な正極を有する高性能二次電池、つまりリチウム
二次電池の開発が期待されている。現在市販されている
二次電池であるニッケルカドミウム電池、ニッケル水素
電池、鉛蓄電池は、急速充電できるという特徴を有して
はいるが、その電池電圧、エネルギー密度は低く、現在
求められている要求に応えられない。これに対して、負
極材料として、リチウムイオンをドーピングしたカーボ
ンの層間化合物、あるいは黒鉛層間化合物を用いたいわ
ゆるリチウムイオン電池は、ニッケルカドミウム電池、
ニッケル水素電池、鉛蓄電池と比較して高電圧、高エネ
ルギー密度を有している。しかし、このリチウムイオン
電池には、以下に述べる4つの解決すべき問題点があ
る。(問題点1)負極に金属リチウムを用いたリチウム
二次電池と比較して、電圧、エネルギー密度の両点で劣
っている。(問題点2)負極におけるリチウムイオンの
拡散が遅いため大電流放電急速充電することができな
い。(問題点3)電圧、エネルギー密度を高めるために
負極を金属リチウムに変えただけでは、特に負極におけ
る充放電効率が低いため充放電サイクル寿命が短くな
り、各材料の最適化が必要である。更に、(問題点4)
リチウムイオン電池の製造には特殊な行程が含まれ、そ
のために大容量の電池を製造する場合、そのコストは非
常に高いものとなってしまう。リチウム電池には、電解
液の溶媒として非水溶媒が用いられるが、この非水溶媒
としては、従来より高誘電率で比較的安定であることか
らプロピレンカーボネート(PC)等の環状エステルが
用いられる。しかし、このプロピレンカーボネートを単
独溶媒電解液として用いた場合、導電率が比較的低いた
めに、負極特性や低温特性が著しく劣り、また、リチウ
ムの充放電効率も低くなる。そのため、プロピレンカー
ボネートは、単独溶媒電解液として用いられることは少
なく、1,2−ジメトキシエタン(DME)等の低粘度
溶媒と混合された電解液として用いられている。
2. Description of the Related Art As portable electronic devices have become smaller and lighter, (1) they have a high voltage and a high energy density as their power sources, and (2) they can be rapidly charged with a large current discharge due to their intended use.
There is a demand for (3) a long charge / discharge life and (4) an inexpensive secondary battery. As a battery that meets such demands, development of a high-performance secondary battery having a negative electrode capable of charging and discharging lithium ions and a positive electrode capable of charging and discharging lithium ions, that is, a lithium secondary battery is expected. The nickel-cadmium batteries, nickel-hydrogen batteries, and lead-acid batteries that are currently commercially available as secondary batteries have the characteristics that they can be rapidly charged, but their battery voltage and energy density are low, and the requirements currently demanded. Can't answer. On the other hand, a so-called lithium ion battery using an intercalation compound of carbon doped with lithium ions or a graphite intercalation compound as a negative electrode material is a nickel-cadmium battery,
It has higher voltage and higher energy density than nickel-metal hydride batteries and lead storage batteries. However, this lithium ion battery has the following four problems to be solved. (Problem 1) It is inferior in both voltage and energy density as compared with a lithium secondary battery using metallic lithium for the negative electrode. (Problem 2) Since diffusion of lithium ions in the negative electrode is slow, high-current discharge rapid charging cannot be performed. (Problem 3) If only the negative electrode is changed to metallic lithium in order to increase the voltage and energy density, the charge / discharge efficiency of the negative electrode is particularly low, which shortens the charge / discharge cycle life and requires optimization of each material. Furthermore, (Problem 4)
The manufacture of lithium-ion batteries involves a special process, which makes the cost of manufacturing large-capacity batteries very high. A non-aqueous solvent is used as a solvent for an electrolytic solution in a lithium battery. As the non-aqueous solvent, a cyclic ester such as propylene carbonate (PC) is used because it has a higher dielectric constant and is relatively stable than before. . However, when this propylene carbonate is used as a single-solvent electrolyte, the conductivity is relatively low, so the negative electrode characteristics and low temperature characteristics are remarkably inferior, and the lithium charging / discharging efficiency is also low. Therefore, propylene carbonate is rarely used as a single-solvent electrolytic solution, and is used as an electrolytic solution mixed with a low-viscosity solvent such as 1,2-dimethoxyethane (DME).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】1,2−ジメトキシエ
タンを用いた電解液は、1,2−ジメトキシエタンの対
酸化性が高くないために、リチウム電池を充電状態で保
存した場合の容量劣化や高温下でのサイクル劣化が大き
くなるという問題があった。このような問題に対して、
電解液としてエチレンカーボネートとジメチルカーボネ
ートを混合して使用することが提案されている。しか
し、この混合溶媒電解液では、溶媒の融点がエチレンカ
ーボネート36℃、ジメチルカーボネート3〜4℃と比
較的高いため、主として凝固のために低温での容量が十
分に改善できないという問題があった。本発明は、この
ような従来技術の課題を解決しようとするものであり、
従来の混合溶媒に代わる非水溶媒系を見出し、導電率が
高く温度特性や負極特性も良好で、更に対酸化還元性に
も優れた非水溶媒電解液を用い、正極、負極との最適な
組合せをもって、エネルギー密度が高く、大電流放電急
速充電が可能であり、充放電寿命が長く、しかも安価な
リチウム二次電池を提供することを目的とする。
Since the electrolyte using 1,2-dimethoxyethane is not high in the oxidation resistance of 1,2-dimethoxyethane, the capacity of the lithium battery deteriorates when stored in a charged state. There was a problem that cycle deterioration under high temperature and temperature became large. For such a problem,
It has been proposed to use a mixture of ethylene carbonate and dimethyl carbonate as the electrolyte. However, this mixed solvent electrolyte has a problem that the melting point of the solvent is relatively high at 36 ° C. for ethylene carbonate and 3 to 4 ° C. for dimethyl carbonate, so that the capacity cannot be sufficiently improved at low temperature mainly due to solidification. The present invention is intended to solve such a problem of the conventional technology,
We have found a non-aqueous solvent system that replaces the conventional mixed solvent, and use a non-aqueous solvent electrolyte that has high conductivity and good temperature characteristics and negative electrode characteristics, and also has excellent redox resistance, and is suitable for the positive and negative electrodes. An object of the present invention is to provide a lithium secondary battery having a combination of high energy density, high-current discharge rapid charge, long charge / discharge life, and low cost.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は二次電池に関する発明であって、リチウムイオン
を充放電可能な負極と、リチウムイオンと可逆的な電気
化学反応可能な正極、及び非水溶媒にイオン解離性のリ
チウム塩を溶解した電解液を有する二次電池において、
前記電解液の非水溶媒として、ジメチルカーボネート、
エチレンカーボネート及び酢酸メチルを含む混合溶媒を
用いることを特徴とする。
Briefly, the present invention relates to a secondary battery, which is a negative electrode capable of charging and discharging lithium ions and a positive electrode capable of reversible electrochemical reaction with lithium ions. , And a secondary battery having an electrolytic solution in which an ion dissociative lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent,
As a non-aqueous solvent of the electrolytic solution, dimethyl carbonate,
It is characterized by using a mixed solvent containing ethylene carbonate and methyl acetate.

【0005】本発明者らは、前記の目的を達成するため
に種々の検討を重ねた結果、非水溶媒電解液に使用する
非水溶媒として、エチレンカーボネート、ジメチルカー
ボネート、酢酸メチルの3種の溶媒を含む混合溶媒を使
用することが有効であることを見出し、この発明を完成
させるに至った。すなわち、本発明は、3.5V以上の
充電終止電圧を必要とする正極活物質を正極に用い、負
極材料にリチウムイオンを充放電可能なもの、特に金属
リチウムあるいはリチウム金属合金を用いた非水溶媒電
解液を有する二次電池において、非水溶媒電解液の溶媒
として、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネー
ト、酢酸メチルを含む混合溶媒を用いることによって大
電流放電、急速充電を可能とする非水溶媒電解液を有す
る二次電池を提供することができる。
As a result of various studies to achieve the above-mentioned object, the inventors of the present invention have selected three types of non-aqueous solvents, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl acetate, as the non-aqueous solvent used in the non-aqueous solvent electrolyte. It was found that it is effective to use a mixed solvent containing a solvent, and the present invention has been completed. That is, the present invention uses a positive electrode active material that requires a cut-off voltage of 3.5 V or higher for the positive electrode, and can charge and discharge lithium ions in the negative electrode material, especially non-aqueous materials using metallic lithium or a lithium metal alloy. In a secondary battery having a solvent electrolyte, a non-aqueous solvent electrolyte that enables large-current discharge and rapid charging by using a mixed solvent containing ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and methyl acetate as a solvent of the non-aqueous solvent electrolyte. It is possible to provide a secondary battery having

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的に説明す
る。本発明は、その電解液の非水溶媒としてエチレンカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、酢酸メチルの3種
を含むことを特徴としているが、ここで、この非水溶媒
を構成する各溶媒の混合割合としては、エチレンカーボ
ネートが10〜60容量%、ジメチルカーボネートが2
0〜60容量%、酢酸メチルが5〜40容量%とするこ
とが好ましい。また、エチレンカーボネートと、ジメチ
ルカーボネート及び酢酸メチルの合計量との体積混合比
が10:90〜50:50とすることが好ましい。ま
た、電池の充放電サイクルによって生じる、主として鎖
状エステル間のエステル交換においても置換基がすべて
メチル基なので、ジエチルカーボネート等の充放電効率
を下げる溶媒の生成を防ぐことができる。前記エチレン
カーボネートが10容量%未満であると、二次電池のサ
イクル寿命が損なわれる恐れがあり、一方60容量%を
越えると、室温で凝固する恐れを生じ、また、前記ジメ
チルカーボネート、酢酸メチル、それぞれの量が少なく
なると結果、大電流放電、急速充電特性、及び低温特性
が良好に改善されない恐れがあり、一方前者が60容量
%、後者が40容量%を越えると、サイクル寿命を悪化
させる恐れがある。更に、エチレンカーボネートと、ジ
メチルカーボネート及び酢酸メチルの合計量との体積混
合比は10:90〜50:50とすることが好ましく、
エチレンカーボネートが10容量%未満であると、サイ
クル寿命を悪化させる恐れがあり、一方50容量%を越
えると高負荷、大電流放電、急速充電特性、及び低温特
性が良好に改善されない恐れがある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be specifically described below. The present invention is characterized by containing three kinds of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and methyl acetate as a non-aqueous solvent of the electrolytic solution. Here, as a mixing ratio of each solvent constituting the non-aqueous solvent, 10 to 60% by volume of ethylene carbonate and 2 of dimethyl carbonate
It is preferable that 0 to 60% by volume and methyl acetate be 5 to 40% by volume. Further, the volume mixing ratio of ethylene carbonate and the total amount of dimethyl carbonate and methyl acetate is preferably 10:90 to 50:50. In addition, since all the substituents are methyl groups even in transesterification between chain esters, which is caused by the charge / discharge cycle of the battery, it is possible to prevent the generation of a solvent such as diethyl carbonate which lowers the charge / discharge efficiency. If the ethylene carbonate content is less than 10% by volume, the cycle life of the secondary battery may be impaired, while if it exceeds 60% by volume, solidification may occur at room temperature, and the dimethyl carbonate, methyl acetate, If the amount of each decreases, as a result, large current discharge, rapid charging characteristics, and low temperature characteristics may not be improved satisfactorily, while if the former exceeds 60% by volume and the latter exceeds 40% by volume, cycle life may deteriorate. There is. Further, the volume mixing ratio of ethylene carbonate and the total amount of dimethyl carbonate and methyl acetate is preferably 10:90 to 50:50,
If the ethylene carbonate content is less than 10% by volume, the cycle life may be deteriorated, while if it exceeds 50% by volume, the high load, large current discharge, rapid charging characteristics and low temperature characteristics may not be improved satisfactorily.

【0007】更に、電解液の電解質としては特に限定は
なく、例えば、LiClO4 、LiPF6 、LiAsF
6 、LiBF4 、LiAlCl4 、LiCF3 SO3
LiSbF6 、LiSCN、LiCl、LiC6 5
3 、LiN(CF3 SO22 、LiC(CF3 SO
2 3 、LiCF3 SO3 等のリチウム塩を、単独又は
2種以上混合して用いることができる。このうち特に、
LiPF6 、LiAsF6 、LiClO4 を用いること
が好ましい。正極としては、高エネルギー密度を可能と
するため、本発明においては3.5V以上の充電終止電
圧を必要とする正極活物質、特にLix Mn2-y y
4 (M=Na、Mg、Sc、Y、Fe、Co、Ni、C
u、Zn、Al、Pb、Sb、0≦x≦1.2、0<y
≦0.7)を主体とする複合酸化物あるいはMn2 4
を主体とする複合酸化物を用いることが好ましい。リチ
ウムイオンを充放電可能な負極材料としては、1)リチ
ウム金属負極、2)リチウムイオンを充電及び放電可能
なリチウム合金負極、例えば、LiとAlを主体とする
リチウム合金、LiとCd、In、Pb、Bi等とのリ
チウム合金、3)リチウムイオンを充放電可能な負極活
物質保持体を主体とする負極、例えば、種々の炭素材
料、Nb2 5 、WO2 、Fe2 3 等の金属酸化物、
ポリチオフェン、ポリアセチレン等の高分子化合物、L
2.5 Co0.5 N、Li2.5 Cu0.5 N、Li2.5 Ni
0.5 N、Li3 FeN2 、Li7 MnN4 等の窒化物等
を用いることができる。
Further, the electrolyte of the electrolytic solution is not particularly limited, and examples thereof include LiClO 4 , LiPF 6 and LiAsF.
6 , LiBF 4 , LiAlCl 4 , LiCF 3 SO 3 ,
LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, LiC 6 H 5 S
O 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO
2 ) 3 and lithium salts such as LiCF 3 SO 3 can be used alone or in combination of two or more. Of these, especially
It is preferable to use LiPF 6 , LiAsF 6 , or LiClO 4 . As the positive electrode, in the present invention, a positive electrode active material which requires a charge end voltage of 3.5 V or more, particularly Li x Mn 2- y My O in order to enable high energy density.
4 (M = Na, Mg, Sc, Y, Fe, Co, Ni, C
u, Zn, Al, Pb, Sb, 0 ≦ x ≦ 1.2, 0 <y
≦ 0.7) as a main constituent oxide or Mn 2 O 4
It is preferable to use a complex oxide mainly containing. As a negative electrode material capable of charging and discharging lithium ions, 1) a lithium metal negative electrode, 2) a lithium alloy negative electrode capable of charging and discharging lithium ions, for example, a lithium alloy mainly containing Li and Al, Li and Cd, In, Lithium alloys with Pb, Bi, etc., 3) Negative electrodes mainly composed of a negative electrode active material holder capable of charging and discharging lithium ions, such as various carbon materials, Nb 2 O 5 , WO 2 , Fe 2 O 3, etc. Metal oxides,
Polymer compounds such as polythiophene and polyacetylene, L
i 2.5 Co 0.5 N, Li 2.5 Cu 0.5 N, Li 2.5 Ni
Nitride such as 0.5 N, Li 3 FeN 2 , and Li 7 MnN 4 can be used.

【0008】本発明の非水溶媒電解液を有する二次電池
においては、次のような特徴を有する。すなわち、正極
活物質としてLix Mn2-y y 4 (M=Na、M
g、Sc、Y、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、
Pb、Sb、0≦x≦1.2、0<y≦0.7)及びM
2 4 を主体とする複合酸化物を用いた電池は安価で
サイクル寿命が長いという特徴を有している。また正極
活物質としてLix Mn2-y y 4 (M=Na、M
g、Sc、Y、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、
Pb、Sb、0≦x≦1.2、0<y≦0.7)を主体
とする複合酸化物を用いた電池は、Lix Mn2
4 (0≦x≦1.2)のMnを一部遷移金属に置換する
ことにより特に結晶構造が安定し充放電寿命が長くなっ
ている。また正極活物質としてLix CoO2 (0≦x
≦1.2)を主体とする複合酸化物を用いた電池は、電
圧が高く、エネルギー密度が大きいという特徴を有して
いる。また正極活物質としてLix NiO2 (0≦x≦
1.2)を主体とする複合酸化物を用いた電池は、充放
電容量が大きく、エネルギー密度が大きいという特徴を
有している。また正極活物質としてFe2 (SO4 3
を主体とする複合硫酸塩を用いた電池は安価で軽いとい
う特徴を有している。以上述べたように、正極にこれら
の充電終止電圧として3.5V以上が必要な正極活物質
を正極に用いることにより、高電圧、高エネルギー密度
が得られ、またそのリチウムイオンのインターカレーシ
ョン、デインターカレーションの拡散が速いために大電
流放電急速充電に適している。
The secondary battery having the non-aqueous solvent electrolyte of the present invention has the following features. That is, as the positive electrode active material, Li x Mn 2- y My O 4 (M = Na, M
g, Sc, Y, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al,
Pb, Sb, 0 ≦ x ≦ 1.2, 0 <y ≦ 0.7) and M
A battery using a complex oxide mainly composed of n 2 O 4 is characterized by being inexpensive and having a long cycle life. Further, as a positive electrode active material, Li x Mn 2- y My O 4 (M = Na, M
g, Sc, Y, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al,
A battery using a composite oxide mainly composed of Pb, Sb, 0 ≦ x ≦ 1.2, 0 <y ≦ 0.7) is Li x Mn 2 O.
By partially replacing 4 (0 ≦ x ≦ 1.2) Mn with a transition metal, the crystal structure is particularly stable and the charge / discharge life is extended. Further, as a positive electrode active material, Li x CoO 2 (0 ≦ x
A battery using a complex oxide mainly composed of ≦ 1.2) has characteristics of high voltage and high energy density. Further, as a positive electrode active material, Li x NiO 2 (0 ≦ x ≦
The battery using the complex oxide mainly composed of 1.2) has the characteristics of large charge / discharge capacity and large energy density. Further, as a positive electrode active material, Fe 2 (SO 4 ) 3
A battery using a complex sulfate mainly composed of is characterized by being inexpensive and lightweight. As described above, a high voltage and a high energy density can be obtained by using a positive electrode active material that requires 3.5 V or more as the final charge voltage for the positive electrode, and the lithium ion intercalation, It is suitable for high-current discharge rapid charging due to the rapid diffusion of deintercalation.

【0009】負極には、特に金属リチウムあるいはリチ
ウム金属合金を用いることによって、高エネルギー密度
を有することができ、リチウムイオンのインターカレー
ション、デインターカレーションの必要がないためにリ
チウムイオンの拡散の問題が生じず、そのために大電流
放電急速充電に適しており、負極を作製するのに特別な
行程も必要ないためにコストが低くできる。電解液は、
サイクル特性を改善する非水溶媒として提案されていた
エチレンカーボネートとジメチルカーボネートからなる
混合溶媒に、更に低粘度低融点溶媒である酢酸メチルを
混合した3種の混合溶媒となっているので電解液が高い
導電率と低い凝固点を同時に有することが可能となる。
したがって、電池の負荷特性や低温特性を十分に向上さ
せることが可能となる。
The negative electrode can have a high energy density by using metallic lithium or a lithium metal alloy, and since lithium ion intercalation or deintercalation is not necessary, the diffusion of lithium ion can be prevented. It does not cause any problems, and is therefore suitable for high-current discharge rapid charging, and it does not require a special step for producing the negative electrode, so that the cost can be reduced. The electrolyte is
Since the mixed solvent consisting of ethylene carbonate and dimethyl carbonate, which has been proposed as a non-aqueous solvent for improving the cycle characteristics, is mixed with methyl acetate, which is a low-viscosity and low-melting-point solvent, the electrolytic solution is It is possible to have both high conductivity and low freezing point at the same time.
Therefore, it becomes possible to sufficiently improve the load characteristics and low temperature characteristics of the battery.

【0010】[0010]

【実施例】以下に実施例及び比較例を用いて、本発明の
効果を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されな
い。なお、下記各例において、エチレンカーボネートを
EC、ジメチルカーボネートをDMC、酢酸メチルをM
Aと略記する。
EXAMPLES The effects of the present invention will be described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples. In each of the following examples, ethylene carbonate is EC, dimethyl carbonate is DMC, and methyl acetate is M.
Abbreviated as A.

【0011】実施例1〜7及び比較例1 図1は本発明による非水溶媒電解液を有する二次電池の
断面図である。図1において、1はステンレス製の負極
ケースである。2は負極であり、ここでは、所定の厚さ
のリチウム箔を直径16mmに打ち抜いたものを1に圧
着したものである。3は非水溶媒を用いた電解液であ
り、EC、DMCとMAを様々の組成とした混合溶媒に
六フッ化リン酸リチウムLiPF6 を1mol/リット
ル溶解したものである。4はポリプロピレン又はポリエ
チレンの多孔質フィルムからなるセパレータである。5
はステンレス製正極ケースである。6はLiMn1.9
0.1 4 を用いて構成された正極である。これは、上
記正極活物質を、導電剤、結着剤と混合しスラリーとし
たものをSUS箔上に所定の厚さに塗布し、乾燥させた
後にそれを直径14mmの電極部分を持つ直径16mm
の大きさに切り出したものである。7はガスケットであ
り負極ケース1は正極ケース5との間の電気的絶縁を保
つと同時に、負極ケース開口縁が内側に折り曲げられ、
かしめられることによって、電池内容物を密閉、封止し
ている。
Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 FIG. 1 is a sectional view of a secondary battery having a non-aqueous solvent electrolyte according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a negative electrode case made of stainless steel. Reference numeral 2 denotes a negative electrode, which is obtained by punching out a lithium foil having a predetermined thickness to a diameter of 16 mm and press-bonding it to 1. Reference numeral 3 is an electrolytic solution using a non-aqueous solvent, which is prepared by dissolving 1 mol / liter of lithium hexafluorophosphate LiPF 6 in a mixed solvent having various compositions of EC, DMC and MA. 4 is a separator made of a polypropylene or polyethylene porous film. 5
Is a stainless steel positive electrode case. 6 is LiMn 1.9 C
It is a positive electrode composed of 0.1 O 4 . This is prepared by mixing the above positive electrode active material with a conductive agent and a binder to form a slurry, applying the slurry to a predetermined thickness on a SUS foil, and drying it.
It was cut into the size of. Reference numeral 7 denotes a gasket, and the negative electrode case 1 maintains electrical insulation between the negative electrode case 1 and the positive electrode case 5, and at the same time, the opening edge of the negative electrode case is bent inward.
By caulking, the battery contents are hermetically sealed.

【0012】以上のように作製した実施例1〜7及び比
較例1のコイン型電池について、高負荷特性を評価する
ために20℃で充電終止電圧を4.3V、放電終止電圧
を3.3Vとして、電流密度1mA/cm2 、放電電流
1mA/cm2 で、10サイクル行った。その後、同条
件で充電を行った後に比較的高負荷である6mA/cm
2 で放電を行い、その時の放電容量を見積もった。ま
た、これと別に低温特性を評価するために高負荷特性の
評価を行ったときと同様に充放電サイクルを行い、その
後、−10℃とした後に6mA/cm2 で放電を行い、
その時の放電容量を見積もった。以上の結果を表1に示
した。なお、高負荷特性放電容量比及び低温特性放電容
量比は、比較例1の放電容量を100とした値で示し
た。表1の結果よりEC、DMC、及びMAの3種類を
含む電解液を使用したこの発明の電池は、通常のサイク
ル特性だけでなく、高負荷特性、低温特性共に優れてい
ることが明らかである。
With respect to the coin type batteries of Examples 1 to 7 and Comparative Example 1 produced as described above, the charge end voltage is 4.3 V and the discharge end voltage is 3.3 V at 20 ° C. in order to evaluate the high load characteristics. For 10 cycles, the current density was 1 mA / cm 2 and the discharge current was 1 mA / cm 2 . After that, after charging under the same conditions, a relatively high load of 6 mA / cm
The discharge was performed at 2 and the discharge capacity at that time was estimated. In addition to this, a charging / discharging cycle was performed as in the case of evaluating the high load characteristic in order to evaluate the low temperature characteristic, and thereafter, the temperature was set to −10 ° C. and then discharged at 6 mA / cm 2 ,
The discharge capacity at that time was estimated. Table 1 shows the above results. The high-load characteristic discharge capacity ratio and the low-temperature characteristic discharge capacity ratio are shown as values with the discharge capacity of Comparative Example 1 as 100. From the results in Table 1, it is clear that the battery of the present invention using the electrolytic solution containing three kinds of EC, DMC and MA is excellent not only in normal cycle characteristics but also in high load characteristics and low temperature characteristics. .

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】[0014]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、非
水溶媒電解液を有する二次電池において電解液の導電率
が非常に高くなり、温度特性、負荷特性も良好であり、
更に耐酸化還元性にも優れたものとなる。これにより、
エネルギー密度が高く、大電流放電急速充電が可能であ
り、充放電寿命が長く、しかも安価な非水溶媒電解液を
有する二次電池を提供できる。
As described above, according to the present invention, the conductivity of the electrolytic solution in the secondary battery having the non-aqueous solvent electrolytic solution becomes very high, and the temperature characteristic and the load characteristic are excellent.
Further, it also has excellent redox resistance. This allows
It is possible to provide a secondary battery having a high energy density, capable of rapid charging with a large current discharge, a long charge / discharge life, and an inexpensive nonaqueous solvent electrolyte.

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

【図1】本発明の電池の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ステンレス製の負極ケース、2:負極、3:非水溶
媒を用いた電解液、4:セパレータ、5:ステンレス製
正極ケース、6:正極、7:ガスケット
1: Stainless steel negative electrode case, 2: Negative electrode, 3: Electrolyte using non-aqueous solvent, 4: Separator, 5: Stainless steel positive electrode case, 6: Positive electrode, 7: Gasket

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01M 10/40 H01M 10/40 Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location H01M 10/40 H01M 10/40 Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムイオンを充放電可能な負極と、
リチウムイオンと可逆的な電気化学反応可能な正極、及
び非水溶媒にイオン解離性のリチウム塩を溶解した電解
液を有する二次電池において、前記電解液の非水溶媒と
して、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート及
び酢酸メチルを含む混合溶媒を用いることを特徴とする
二次電池。
1. A negative electrode capable of charging and discharging lithium ions,
In a secondary battery having a positive electrode capable of reversibly electrochemically reacting with lithium ions, and an electrolytic solution in which an ion dissociative lithium salt is dissolved in a non-aqueous solvent, dimethyl carbonate and ethylene carbonate are used as the non-aqueous solvent of the electrolytic solution. And a mixed solvent containing methyl acetate is used.
【請求項2】 非水溶媒に、エチレンカーボネートが1
0〜60容量%、ジメチルカーボネートが20〜60容
量%、酢酸メチルが5〜40容量%含まれている請求項
1記載の非水溶媒電解液を有する二次電池。
2. A non-aqueous solvent containing 1 part of ethylene carbonate.
The secondary battery having a non-aqueous solvent electrolytic solution according to claim 1, wherein the secondary battery contains 0 to 60% by volume, 20 to 60% by volume of dimethyl carbonate, and 5 to 40% by volume of methyl acetate.
【請求項3】 エチレンカーボネートと、ジメチルカー
ボネート及び酢酸メチルの合計量との体積混合比が1
0:90〜50:50である請求項2記載の非水溶媒電
解液を有する二次電池。
3. The volume mixing ratio of ethylene carbonate to the total amount of dimethyl carbonate and methyl acetate is 1.
The secondary battery having the non-aqueous solvent electrolyte according to claim 2, which is 0:90 to 50:50.
【請求項4】 上記負極として、金属リチウムあるいは
リチウム金属合金を負極活物質に用いたことを特徴とす
る請求項3記載の非水溶媒電解液を有する二次電池。
4. The secondary battery having a non-aqueous solvent electrolyte according to claim 3, wherein metallic lithium or a lithium metal alloy is used as a negative electrode active material for the negative electrode.
【請求項5】 上記正極として、3.5V以上の充電終
止電圧を必要とするものを用いたことを特徴とする請求
項1〜4のいずれか1項に記載の非水溶媒電解液を有す
る二次電池。
5. The nonaqueous solvent electrolyte solution according to claim 1, wherein the positive electrode is one that requires a cutoff voltage of charge of 3.5 V or more. Secondary battery.
【請求項6】 上記正極活物質としてLix Mn2-y
y 4 (M=Na、Mg、Sc、Y、Fe、Co、N
i、Cu、Zn、Al、Pb、Sb、0≦x≦1.2、
0<y≦0.7)あるいはMn2 4 を主体とする複合
酸化物を用いたことを特徴とする請求項5記載の非水溶
媒電解液を有する二次電池。
6. Li x Mn 2-y M as the positive electrode active material
y O 4 (M = Na, Mg, Sc, Y, Fe, Co, N
i, Cu, Zn, Al, Pb, Sb, 0 ≦ x ≦ 1.2,
The secondary battery having a non-aqueous solvent electrolyte according to claim 5, characterized in that 0 <y ≦ 0.7) or a composite oxide mainly composed of Mn 2 O 4 is used.
【請求項7】 正極活物質としてLix Mn2-y Coy
4 (0≦x≦1.2、0<y≦0.7)を用いたこと
を特徴とする請求項6記載の非水溶媒電解液を有する二
次電池。
7. A positive electrode active material comprising Li x Mn 2-y Co y
The secondary battery having a non-aqueous solvent electrolyte according to claim 6, wherein O 4 (0 ≦ x ≦ 1.2, 0 <y ≦ 0.7) is used.
【請求項8】 上記電解液用のリチウム塩としてLiP
6 、LiAsF6あるいはLiClO4 を0.5〜
1.5mol/リットルの濃度で用いたことを特徴とす
る請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水溶媒電解液
を有する二次電池。
8. LiP as a lithium salt for the electrolytic solution
0.5% of F 6 , LiAsF 6 or LiClO 4
The secondary battery having the non-aqueous solvent electrolyte according to any one of claims 1 to 7, which is used at a concentration of 1.5 mol / liter.
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