DE102013102444B4 - Electrochemical device - Google Patents
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Abstract
Elektrochemische Vorrichtung, umfassend:eine positive Elektrode (11), die ein aktives Positivelektrodenmaterial beinhaltet, das eine Aktivkohle oder ein Oxid enthält, das Lithium enthält;eine negative Elektrode (12) mit einem aktiven Negativelektrodenmaterial,enthaltend ein nicht-graphitisiertes Kohlenstoffmaterial, das zur Dotierung oder Entdotierung von Lithium fähig ist;einen Elektrolyten (13), umfassend eine Lösung, in der ein Lithiumsalz in einem Lösungsmittel gelöst ist; undeine Lithiumionenbezugsquelle (19), um Lithium in die negative Elektrode (12) zu dotieren,wobei das Lösungsmittel Ethylencarbonat in einem Bereich von mehr als oder gleich 0,01 Volumenprozent und weniger als 5,00 Volumenprozent, Propylencarbonat in einem Bereich von mehr als 60,00 Volumenprozent und weniger als oder gleich 99,99 Volumenprozent und ein lineares Carbonat in einem Bereich von mehr als oder gleich 0 Volumenprozent und weniger als oder gleich 35,00 Volumenprozent enthält.An electrochemical device comprising: a positive electrode (11) including a positive electrode active material including an activated carbon or an oxide including lithium; a negative electrode (12) having a negative electrode active material including a non-graphitized carbon material which is used for Capable of doping or undoping lithium; an electrolyte (13) comprising a solution in which a lithium salt is dissolved in a solvent; anda lithium ion reference source (19) for doping lithium into the negative electrode (12), the solvent being ethylene carbonate in a range greater than or equal to 0.01 volume percent and less than 5.00 volume percent, propylene carbonate in a range greater than 60 , 00 volume percent and less than or equal to 99.99 volume percent and a linear carbonate in a range greater than or equal to 0 volume percent and less than or equal to 35.00 volume percent.
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Gebiet der ErfindungField of invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrochemische Vorrichtung, wie einen Lithium-Ionen-Kondensator, einen Lithiumionenakkumulator und dergleichen.The present invention relates to an electrochemical device such as a lithium ion capacitor, a lithium ion secondary battery and the like.
Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the prior art
Elektrochemische Vorrichtungen, die als aufladbare/entladbare Batterien funktionieren, umfassen einen elektrischen Doppelschicht-Kondensator, einen Lithiumionenakkumulator und dergleichen. Zudem ist ein hybridartiger Kondensator, wie ein Lithium-Ionen-Kondensator, bekannt, der eine positive Elektrode eines elektrischen Doppelschicht-Kondensators und eine negative Elektrode eines Lithiumionenakkumulators umfasst.Electrochemical devices that function as rechargeable / discharging batteries include an electric double layer capacitor, a lithium ion secondary battery, and the like. In addition, a hybrid type capacitor such as a lithium-ion capacitor is known which comprises a positive electrode of an electric double-layer capacitor and a negative electrode of a lithium-ion secondary battery.
Werden solche elektrochemischen Vorrichtungen als Energiequelle und zur Regenerierung von Energie eingesetzt, ist es erforderlich, dass die elektrochemischen Vorrichtungen eine höhere Energiedichte und einen geringeren Widerstand aufweisen und zu niedrigeren Kosten hergestellt werden.When such electrochemical devices are used as an energy source and for regenerating energy, the electrochemical devices are required to have higher energy density and lower resistance and be manufactured at a lower cost.
Graphitisierter Kohlenstoff oder nicht-graphitisierter Kohlenstoff wird abhängig vom Verwendungszweck für die negative Elektrode der oben beschriebenen elektrochemischen Vorrichtungen verwendet. Typischerweise weist nicht-graphitisierter Kohlenstoff überdurchschnittlich hohe Leistungseigenschaften (engl. output characteristics) und überdurchschnittliche Ablaufeigenschaften (engl. cycle characteristics) auf.Graphitized carbon or non-graphitized carbon is used for the negative electrode of the above-described electrochemical devices depending on the purpose. Typically, non-graphitized carbon has above-average output characteristics and above-average cycle characteristics.
Herkömmlich ist bekannt, dass in einer elektrochemischen Vorrichtung, die nicht-graphitisierten Kohlenstoff für ihre negative Elektrode verwendet, ein Elektrolyt, enthaltend Ethylencarbonat, verwendet wird, um eine Festelektrolytgrenzflächen(SEI)-Schicht auf einer Oberfläche einer negativen Elektrode während dem anfänglichen Laden und Entladen zu bilden. Solche SEI-Schichten enthalten hauptsächlich Li-enthaltende anorganische Substanzen und Li-enthaltende organische Substanzen. Die Bildung einer SEI-Schicht auf der Oberfläche einer negativen Elektrode unterbindet die Zersetzung eines Elektrolyts und fördert die gleichmäßige Einlagerung von Lithiumionen (im Folgenden als „Dotierung“ bezeichnet) in die negative Elektrode und die gleichmäßige Freisetzung von Lithiumionen aus der negativen Elektrode, wodurch die Ablaufeigenschaften verbessert werden.Conventionally, it is known that in an electrochemical device using non-graphitized carbon for its negative electrode, an electrolyte containing ethylene carbonate is used to form a solid electrolyte interface (SEI) layer on a surface of a negative electrode during initial charging and discharging to build. Such SEI layers mainly contain Li-containing inorganic substances and Li-containing organic substances. The formation of an SEI layer on the surface of a negative electrode prevents the decomposition of an electrolyte and promotes the uniform incorporation of lithium ions (hereinafter referred to as "doping") in the negative electrode and the uniform release of lithium ions from the negative electrode, which causes the Run-off properties are improved.
In einer elektrochemischen Vorrichtung, die den in
Als weiterer Stand der Technik wird auf die
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Bereitstellung einer elektrochemischen Vorrichtung, bei der das Wachstum einer SEI-Schicht unterbunden wird und der Widerstand verringert wird.The present invention has been made to solve the problems described above. An object of the present invention is to provide an electrochemical device in which the growth of an SEI layer is inhibited and the resistance is reduced.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine elektrochemische Vorrichtung eine positive Elektrode mit einem aktiven Positivelektrodenmaterial, enthaltend ein Oxid, das Aktivkohle oder Lithium enthält, eine negative Elektrode mit einem aktiven Negativelektrodenmaterial, enthaltend ein nicht-graphitisiertes Kohlenstoffmaterial, das zur Dotierung oder Entdotierung von Lithium fähig ist, einen Elektrolyten, gebildet durch eine Lösung, in der ein Lithiumsalz in einem Lösungsmittel gelöst ist, und eine Lithiumionenbezugsquelle, um die negative Elektrode mit Lithium zu dotieren. Das Lösungsmittel enthält Ethylencarbonat im Bereich von mehr als oder gleich 0,01 Volumenprozent und weniger als 5,00 Volumenprozent, Propylencarbonat im Bereich von mehr als 60,00 Volumenprozent und weniger als oder gleich 99,99 Volumenprozent, und ein lineares Carbonat in einem Bereich von mehr als oder gleich 0 Volumenprozent und weniger als oder gleich 35,00 Volumenprozent.According to one embodiment of the present invention, an electrochemical device comprises a positive electrode with an active positive electrode material containing an oxide containing activated carbon or lithium, a negative electrode with an active negative electrode material containing a non- graphitized carbon material capable of doping or undoping lithium, an electrolyte formed by a solution in which a lithium salt is dissolved in a solvent, and a lithium ion reference source for doping the negative electrode with lithium. The solvent contains ethylene carbonate in the range greater than or equal to 0.01 volume percent and less than 5.00 volume percent, propylene carbonate in the range greater than 60.00 volume percent and less than or equal to 99.99 volume percent, and a linear carbonate in one range greater than or equal to 0 volume percent and less than or equal to 35.00 volume percent.
Ferner ist das lineare Carbonat vorzugsweise wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Diethylcarbonat, Ethylmethylcarbonat und Dimethylcarbonat.Furthermore, the linear carbonate is preferably at least one selected from the group consisting of diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate.
Ferner ist das Lithiumsalz vorzugsweise wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus LiPF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiSbF5, LiN(C2F5SO2)2 und LiCIO4.Furthermore, the lithium salt is preferably at least one selected from the group consisting of LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiSbF 5 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiCIO 4 .
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine elektrochemische Vorrichtung, bei der das Wachstum einer SEI-Schicht unterbunden ist und ein Widerstand verringert ist, bereitgestellt werden.According to the present invention, an electrochemical device in which growth of an SEI layer is suppressed and resistance is reduced can be provided.
FigurenlisteFigure list
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1 ist ein Querschnitt einer elektrochemischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform.1 Fig. 3 is a cross section of an electrochemical device according to the present embodiment.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTENDETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED
AUSFÜHRUNGSFORMENEMBODIMENTS
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden detailliert beschrieben.An embodiment of the present invention is described in detail below.
Eine elektrochemische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine positive Elektrode, eine negative Elektrode, einen Elektrolyten, und eine Lithiumionenbezugsquelle. Die positive Elektrode weist ein aktives Positivelektrodenmaterial, enthaltend ein Oxid, enthaltend Aktivkohle oder Lithium, auf. Die negative Elektrode weist ein aktives Negativelektrodenmaterial, enthaltend ein nicht-graphitisiertes Kohlenstoffmaterial, das zur Dotierung oder Entdotierung von Lithium fähig ist, auf. Ferner wird der Elektrolyt gemäß der vorliegenden Ausführungsform aus einer Lösung gebildet, in der ein Lithiumsalz in einem Lösungsmittel gelöst ist. Das Lösungsmittel enthält Ethylencarbonat im Bereich von mehr als oder gleich 0,01 Volumenprozent und weniger als 5,00 Volumenprozent, Propylencarbonat im Bereich von mehr als 60,00 Volumenprozent und weniger als oder gleich 99,99 Volumenprozent und ein lineares Carbonat im Bereich von mehr als oder gleich 0 Volumenprozent und weniger als oder gleich 35,00 Volumenprozent.An electrochemical device according to the present embodiment includes a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a lithium ion reference source. The positive electrode has an active positive electrode material containing an oxide containing activated carbon or lithium. The negative electrode has an active negative electrode material containing a non-graphitized carbon material which is capable of doping or undoping lithium. Further, according to the present embodiment, the electrolyte is formed from a solution in which a lithium salt is dissolved in a solvent. The solvent contains ethylene carbonate in the range greater than or equal to 0.01 volume percent and less than 5.00 volume percent, propylene carbonate in the range greater than 60.00 volume percent and less than or equal to 99.99 volume percent, and a linear carbonate in the range greater as or equal to 0 volume percent and less than or equal to 35.00 volume percent.
Unter Bezugnahme auf
Die positive Elektrode
Der Elektrodenkörper
Die Anzahl der positiven Elektroden
Der Elektrolyt
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält das Lösungsmittel Ethylencarbonat im Bereich von mehr als oder gleich 0,01 Volumenprozent und weniger als 5,00 Volumenprozent, Propylencarbonat im Bereich von mehr als 60,00 Volumenprozent und weniger als oder gleich 99,99 Volumenprozent und ein lineares Carbonat im Bereich von mehr als oder gleich 0 Volumenprozent und weniger als oder gleich 35,00 Volumenprozent. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird eine SEI-Schicht auf einer Oberfläche der negativen Elektrode gebildet, indem die Mengen von Ethylencarbonat, Propylencarbonat und dem linearen Carbonat, die als Lösungsmittel verwendet werden, in den oben beschriebenen Bereich eingestellt werden, und ein übermäßiges Wachstum der SEI-Schicht kann selbst dann unterbunden werden, wenn das Laden und Entladen wiederholt durchgeführt wird. Als Folge davon kann der Widerstand der elektrochemischen Vorrichtung verringert werden.According to the present embodiment, the solvent contains ethylene carbonate in the range of more than or equal to 0.01 volume percent and less than 5.00 volume percent, propylene carbonate in the range of more than 60.00 volume percent and less than or equal to 99.99 volume percent and a linear carbonate in the range of greater than or equal to 0 volume percent and less than or equal to 35.00 volume percent. According to the present embodiment, an SEI layer is formed on a surface of the negative electrode by adjusting the amounts of ethylene carbonate, propylene carbonate and the linear carbonate used as solvents in the above-described range and causing the SEI to grow excessively. Shift can be stopped even if charging and discharging are performed repeatedly. As a result, the resistance of the electrochemical device can be reduced.
Es ist nicht erforderlich, dass das Lösungsmittel ein lineares Carbonat enthält. Jedoch ist die Viskosität eines Elektrolyten, enthaltend Ethylencarbonat ist im Allgemeinen hoch. Demzufolge kann eine Verringerung der Viskosität eines solchen Elektrolyten erreicht werden, wenn der Elektrolyt ein lineares Carbonat enthält. Das lineare Carbonat ist vorzugsweise wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Diethylcarbonat (DEC), Ethylmethycarbonat (EMC) und Dimethylcarbonat (DMC). Ein Kettencarbonat alleine kann verwendet werden oder zwei oder mehrere Kettencarbonate können für eine Verwendung gemischt werden. Da das Lösungsmittel gemäß der vorliegenden Ausführungsform vorzugsweise ein lineares Carbonat enthält, enthält das Lösungsmittel ferner vorzugsweise Ethylencarbonat im Bereich von mehr als oder gleich 0,01 Volumenprozent und weniger als 5,00 Volumenprozent, Propylencarbonat im Bereich von mehr als 60,00 Volumenprozent und weniger als oder gleich 99,90 Volumenprozent und ein lineares Carbonat im Bereich von mehr als 0 Volumenprozent und weniger als oder gleich 35,00 Volumenprozent.It is not necessary that the solvent contain a linear carbonate. However, the viscosity of an electrolyte containing ethylene carbonate is generally high. Accordingly, a reduction in the viscosity of such an electrolyte can be achieved when the electrolyte contains a linear carbonate. The linear carbonate is preferably at least one selected from the group consisting of diethyl carbonate (DEC), ethyl methycarbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC). One chain carbonate alone can be used, or two or more chain carbonates can be mixed for use. Further, since the solvent according to the present embodiment preferably contains a linear carbonate, the solvent preferably contains ethylene carbonate in the range of more than or equal to 0.01 volume percent and less than 5.00 volume percent, propylene carbonate in the range of more than 60.00 volume percent and less as or equal to 99.90 volume percent and a linear carbonate in the range of greater than 0 volume percent and less than or equal to 35.00 volume percent.
Ferner kann das Lösungsmittel Additive, wie Vinylencarbonat (VC), Ethylensulfit (ES) und Fluorethylencarbonat (FEC) zusätzlich zu den oben beschriebenen Verbindungen enthalten. Durch Zugabe der oben beschriebenen Additive kann die SEI-Schicht gleichmäßiger gebildet werden, was die Ablaufeigenschaften verbessern kann. Ein Lithiumsalz allein kann verwendet werden und zwei oder mehrere Lithiumsalze können für eine Verwendung gemischt werden.Furthermore, the solvent can contain additives such as vinylene carbonate (VC), ethylene sulfite (ES) and fluoroethylene carbonate (FEC) in addition to the compounds described above. By adding the additives described above, the SEI layer can be formed more uniformly, which can improve the sagging properties. One lithium salt alone can be used, and two or more lithium salts can be mixed for use.
Zudem kann als Lithiumsalz, das in dem Lösungsmittel gelöscht ist, jedes Lithiumsalz verwendet werden, das ionisiert vorliegt, um Lithiumionen zu erzeugen. Beispielsweise ist das Lithiumsalz vorzugsweise wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus LiPF6, LiBF4, LiCF3SO3, LiSbF5, LiN(C2F5SO2)2 und LiCIO4.In addition, as the lithium salt that is quenched in the solvent, any lithium salt that is ionized to generate lithium ions can be used. For example, the lithium salt is preferably at least one selected from the group consisting of LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiSbF 5 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiCIO 4 .
Das Material des Negativelektrodenstromabnehmers
Das aktive Negativelektrodenmaterial, das in der aktiven Negativelektrodenmaterialschicht
Für den Positivelektrodenstromabnehmer
Das aktive Positivelektrodenmaterial, das als Hauptbestandteil in der aktiven Positivelektrodenmaterialschicht
Die aktive Positivelektrodenmaterialschicht
Für die Lithiumionenbezugsquelle
Die vorliegende Ausführungsform ist oben unter Bezugnahme auf den Lithium-Ionen-Kondensator als Beispiel beschrieben. Ein Lithiumionenakkumulator kann auch als elektrochemische Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.The present embodiment is described above with reference to the lithium ion capacitor as an example. A lithium ion secondary battery can also be used as the electrochemical device of the present invention.
Im Allgemeinen werden jedoch Li-Übergangsmetalloxide für das aktive Positivelektrodenmaterial eines Lithiumionenakkumulators verwendet und die Erstladung (Dotierung von Lithiumionen) an die negative Elektrode wird von dem aktiven Positivelektrodenmaterial geliefert. Demzufolge kann die Energiedichte gering werden, da es erforderlich wird, die Dicke (das Gewicht) der aktiven Positivelektrodenmaterialschicht zu erhöhen, wenn ein nicht-graphitisiertes Kohlenstoffmaterial mit einer großen irreversiblen Kapazität als aktives Negativelektrodenmaterial verwendet wird. Daher wird häufig und im Allgemeinen ein graphitisiertes Kohlenstoffmaterial mit einer kleinen irreversiblen Kapazität für das aktive Negativelektrodenmaterial eines Lithiumionenakkumulators verwendet. Kann die Verwendung jedoch die oben beschriebenen Probleme tolerieren, so kann die vorliegende Erfindung für einen Lithiumionenakkumulator, der ein nicht-graphitisiertes Material für das aktive Negativelektrodenmaterial verwendet, angewendet werden. Zudem ist in einem Lithiumionenakkumulator die SEI-Schicht wiederholt gebrochen und wird mit Ausnahme von einigen besonderen Bereichen durch Laden und Entladen regeneriert. Andererseits ist in einem Lithium-Ionen-Kondensator die SEI-Schicht nicht gebrochen. Demzufolge können herausragendere Vorteile der vorliegenden Erfindung umgesetzt werden, wenn ein Lithium-Ionen-Kondensator als elektrochemische Vorrichtung verwendet wird.In general, however, Li transition metal oxides are used for the positive electrode active material of a lithium ion secondary battery, and the initial charge (doping of lithium ions) to the negative electrode is provided by the positive electrode active material. As a result, since it becomes necessary to increase the thickness (weight) of the positive electrode active material layer when a non-graphitized carbon material having a large irreversible capacity is used as the negative electrode active material, the energy density may become low. Therefore, a graphitized carbon material having a small irreversible capacity is often and generally used for the negative electrode active material of a lithium ion secondary battery. However, if the use can tolerate the problems described above, the present invention can be applied to a lithium ion secondary battery using a non-graphitized material for the negative electrode active material. In addition, in a lithium ion secondary battery, the SEI layer is repeatedly broken and is regenerated by charging and discharging, with the exception of a few specific areas. On the other hand, in a lithium-ion capacitor, the SEI layer is not broken. Accordingly, more excellent advantages of the present invention can be realized when a lithium-ion capacitor is used as the electrochemical device.
BeispieleExamples
(Beispiel 1)(Example 1)
In Beispiel 1 wurde ein Lithium-Ionen-Kondensator als wie oben beschriebene elektrochemische Vorrichtung hergestellt.In Example 1, a lithium-ion capacitor was manufactured as an electrochemical device as described above.
3 Massenteile Styrol-Butadien-Kautschuk und 3 Massenteile Carboxymethylcellulose als Bindemittel und 200 Massenteile Wasser als Lösungsmittel wurden zu einem Pulver einer Mischung aus 92 Massenteilen eines Pulvers aus einer Phenol-basierten Aktivkohle, die ein aktives Positivelektrodenmaterial ist und deren spezifischer Oberflächenbereich 1.500 m2/g beträgt, und 8 Massenteilen Graphit als leitfähiges Mittel gegeben. Die Mischung wurde geknetet, um eine Positivelektrodeaufschlämmung zu erhalten. Unter Verwendung einer Aluminiumfolie, deren Dicke 20 µm beträgt und deren beide Oberflächen durch Ätzen aufgeraut sind, als Positivelektrodenstromabnehmer wurde anschließend die Positivelektrodenaufschlämmung auf beide Oberflächen des Positivelektrodenstromabnehmers aufgebracht. Die aufgebrachte Aufschlämmung wurde getrocknet und der Abnehmer wurde gerollt und gepresst. Ferner wurden aktive Positivelektrodenmaterialschichten, die jeweils eine Dicke von 30 µm aufwiesen, auf beiden Oberflächen des Positivelektrodenstromabnehmers gebildet, um eine positive Elektrode zu erhalten. Die Dicke der positiven Elektrode betrug 80 µm. Zudem wurden gedehnte Bereiche, die durch Dehnen des Abnehmers in eine streifenförmige Form gebildet wurden, in einem Bereich einer Endfläche der positiven Elektrode gebildet. Keine aktive Positivelektrodenmaterialschicht wurde auf jeglicher Oberfläche des Abnehmers der gedehnten Bereiche gebildet und die Aluminiumfolie wurde so exponiert, dass Ladungen entnommen werden können, in dem an ein externes Anschlussgerät angeschlossen wird. Für den Positivelektrodenstromabnehmer wurde eine ebene Folie ohne Perforationen verwendet.3 parts by mass of styrene-butadiene rubber and 3 parts by mass of carboxymethyl cellulose as a binder and 200 parts by mass of water as a solvent were made into a powder of a mixture of 92 parts by mass of a powder made from a phenol-based activated carbon, which is an active positive electrode material and whose specific surface area is 1,500 m 2 / g, and 8 parts by mass of graphite is given as a conductive agent. The mixture was kneaded to obtain a positive electrode slurry. Then, using an aluminum foil whose thickness is 20 µm and whose both surfaces are roughened by etching as a positive electrode current collector, the positive electrode slurry was applied to both surfaces of the positive electrode current collector. The applied slurry was dried and the doffer was rolled and pressed. Further, positive electrode active material layers each having a thickness of 30 µm were formed on both surfaces of the positive electrode current collector to obtain a positive electrode. The thickness of the positive electrode was 80 µm. In addition, expanded areas formed by expanding the pickup into a strip-like shape were formed in a portion of an end face of the positive electrode. No positive electrode active material layer was formed on any surface of the stretched area pickup, and the aluminum foil was exposed so that charges can be withdrawn by connecting an external connector. A flat foil without perforations was used for the positive electrode current collector.
5 Massenteile Styrol-Butadien-Kautschuk und 4 Massenteile Carboxymethylcellulose als Bindemittel und 200 Massenteile Wasser als Lösungsmittel wurden zu einem Pulver einer Mischung aus 88 Massenteilen eines Pulvers eines nicht-graphitisierten Kohlenstoffmaterials, das ein aktives Negativelektrodenmaterial ist und dessen spezifische Oberfläche 20 m2/g beträgt, und 6 Massenteilen Acetylenruß als leitfähiges Mittel gegeben. Die Mischung wurde geknetet, um eine Negativelektrodenaufschlämmung zu erhalten. Unter Verwendung einer Kupferfolie, deren Dicke 10 µm beträgt als Negativelektrodenstromabnehmer wurde anschließend die Negativelektrodenaufschlämmung einheitlich auf beiden Oberflächen des Negativelektrodenstromabnehmers aufgebracht. Die aufgebrachte Aufschlämmung wurde getrocknet und der Abnehmer wurde gerollt und gepresst. Ferner wurden aktive Negativelektrodenmaterialschichten, jeweils mit einer Dicke von 20 µm, auf beiden Oberflächen des Negativelektrodenstromabnehmers gebildet, um eine negative Elektrode zu erhalten. Die Dicke der negativen Elektrode betrug 50 µm. Zudem wurden gedehnte Bereiche, die durch Dehnen des Abnehmers in eine streifenförmige Form gebildet wurden, in einem Bereich der Endfläche der negativen Elektrode gebildet. Auf jeglicher Oberfläche des Abnehmers der gedehnten Bereiche wurde keine aktive Negativelektrodenmaterialschicht gebildet, und die Kupferfolie wurde so exponiert, dass elektrische Ladungen extrahiert werden können, indem an ein externes Anschlussgerät angeschlossen wird. Für den Negativelektrodenstromabnehmer wurde eine ebene Folie ohne Preferationen verwendet.5 parts by mass of styrene-butadiene rubber and 4 parts by mass of carboxymethyl cellulose as a binder and 200 parts by mass of water as a solvent were made into a powder of a mixture of 88 parts by mass of a powder of a non-graphitized carbon material, which is a negative electrode active material and whose specific surface area is 20 m 2 / g and 6 parts by mass of acetylene black is given as a conductive agent. The mixture was kneaded to obtain a negative electrode slurry. Then, using a copper foil whose thickness is 10 µm as a negative electrode current collector, the negative electrode slurry was uniformly applied to both surfaces of the negative electrode current collector. The applied slurry was dried and the doffer was rolled and pressed. Further, negative electrode active material layers each having a thickness of 20 µm were formed on both surfaces of the negative electrode current collector to obtain a negative electrode. The thickness of the negative electrode was 50 µm. In addition, expanded areas formed by expanding the pickup into a strip-like shape were formed in a portion of the end face of the negative electrode. No negative electrode active material layer was formed on any surface of the expanded portion pickup, and the copper foil was exposed so that electric charges can be extracted by connecting to an external connector. For the negative electrode current collector, a flat foil without preferences was used.
Als Separator wurde eine dünne Folie, hergestellt aus einem natürlichen Cellulosematerial und mit einer Dicke von 35 µm, verwendet. Im Hinblick auf die Abmessungen und die Form des Separators wurde der Separator so konfiguriert, dass die Fläche des Separators etwas größer ist als die entsprechenden Flächen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode.A thin film made of a natural cellulose material and having a thickness of 35 μm was used as the separator. In view of the size and shape of the separator, the separator was configured so that the area of the separator is slightly larger than the corresponding areas of the positive electrode and the negative electrode.
Anschließend wurden der Separator und die negative Elektrode und die positive Elektrode in der Reihenfolge Separator, negative Elektrode, Separator, positive Elektrode und Separator zusammen laminiert, um einen Elektrodenkörper zu erhalten. Ein Separator war jeweils auf dem oberen Bereich und dem unteren Bereich des Elektrodenkörpers angeordnet. In diesem Beispiel wurden für jede Probe 4 positive Elektroden, 5 negative Elektroden und 10 Separatoren zusammen laminiert. Ferner betrugen die Abmessungen der positiven Elektrode, der negativen Elektrode und des Separators 53 mm x 70 mm, 55 mm × 72 mm beziehungsweise 57 mm × 74 mm, alle ausschließlich der gedehnten Bereiche. Ferner dehnten sich die auf jeder Elektrode gebildeten gedehnten Bereiche von der gleichen kurzen Seite jede Elektrode aus. Die Abmessungen der entsprechenden ausgedehnten Bereiche betrugen 9 mm × 12 mm.Then, the separator and the negative electrode and the positive electrode were laminated together in the order of separator, negative electrode, separator, positive electrode and separator to obtain an electrode body. A separator was arranged on each of the upper portion and the lower portion of the electrode body. In this example, 4 positive electrodes, 5 negative electrodes and 10 separators were laminated together for each sample. Further, the dimensions of the positive electrode, the negative electrode and the separator were 53 mm × 70 mm, 55 mm × 72 mm and 57 mm × 74 mm, respectively, all excluding the stretched areas. Further, the stretched areas formed on each electrode expanded from the same short side of each electrode. The dimensions of the respective expanded areas were 9 mm × 12 mm.
Dann wurden die gedehnten Bereiche der positiven Elektrode und diejenigen der negativen Elektrode, die sich aus dem Elektrodenkörper erstreckten, jeweils zusammengebunden und wurden durch Ultraschallschweißen jeweils gemeinsam auf dem Rand des externen Anschlussgeräts fixiert. Ferner wurde eine Lithiumionenbezugsquelle durch Binden von metallischem Lithium an eine Kupferfolie hergestellt. Das externe Anschlussgerät der Lithiumionenbezugsquelle wurde auf dem gedehnten Bereich, der sich aus einem Teil der Kupferfolie erstreckte, durch Ultraschallschweißen fixiert. Die hergestellte Lithiumionenbezugsquelle wurde auf der unteren Oberfläche des Elektrodenkörpers so angeordnet, dass sich das metallische Lithium gegenüber dem Elektrodenkörper befindet. Anschließend wurde der Elektrodenkörper mit zwei Stücken Abdeckmaterial umhüllt, die peripheren Bereiche von 3 Seiten des Elektrodenkörpers, umfassend die Seite, auf der die positive Elektrode, die negative Elektrode und das externe Anschlussgerät der Lithiumionenbezugsquelle anzuordnen sind, wurden thermokomprimiert, und eine Thermoplastenschicht, die auf der inneren Oberfläche des Abdeckmaterials gebildet ist, wurde daran gebunden, um eine taschenartige Form zu bilden. Die Thermoplastenschicht, die auf der inneren Oberfläche des Abdeckmaterials gebildet ist, war aus einem säuremodifizierten Polyolefinharz hergestellt. Die Dicke der Thermoplastenschicht betrug 40 µm.Then, the stretched portions of the positive electrode and those of the negative electrode extending from the electrode body were each bound together, and each was fixed together on the periphery of the external connector by ultrasonic welding. Further, a lithium ion reference source was made by bonding metallic lithium to a copper foil. The external connection device of the lithium ion reference source was fixed on the stretched area extending from part of the copper foil by ultrasonic welding. The produced lithium ion reference source was arranged on the lower surface of the electrode body in such a way that the metallic lithium is opposite to the electrode body. Then the electrode body was covered with two pieces of cover material, the peripheral areas of 3 sides of the electrode body, including the side on which the positive electrode, the negative electrode and the external connection device of the lithium ion reference source are to be arranged, were thermocompressed, and a thermoplastic layer, which was applied formed on the inner surface of the cover material was bonded thereto to form a bag-like shape. The thermoplastic layer formed on the inner surface of the covering material was made of an acid-modified polyolefin resin. The thickness of the thermoplastic layer was 40 µm.
Ferner wurde ein Elektrolyt in den inneren Bereich des Abdeckmaterials eingefüllt, welches eine aufgepumpte Form aufwies und mit dem eingebauten Elektrodenkörper versehen war. In diesem Beispiel wurde als Elektrolyt eine Lösung, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischungslösungsmittel, das 0,01 Volumenprozent Ethylencarbonat und 99,99 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, gemischt war, verwendet.Further, an electrolyte was filled into the inner portion of the cover material, which had an inflated shape and was provided with the built-in electrode body. In this example, a solution in which LiPF 6 was mixed at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 0.01 volume percent ethylene carbonate and 99.99 volume percent propylene carbonate was used as the electrolyte.
Nach dem Einfüllen des Elektrolyten wurde die andere Seite der zwei Stücke des Abdeckmaterials durch Thermokompression unter einer Vakuumatmosphäre verschlossen. Ferner wurden Lithiumionen von der Lithiumionenbezugsquelle in das aktive Negativelektrodenmaterial der negativen Elektrode durch ein elektrochemisches Verfahren dotiert. Die Dotierungsmenge wurde auf 400 mAh/g für die Masse des aktiven Negativelektrodenmaterials eingestellt.After the electrolyte was filled, the other side of the two pieces of the covering material was closed by thermocompression under a vacuum atmosphere. Further, lithium ions were doped from the lithium ion reference source into the negative electrode active material of the negative electrode by an electrochemical method. The doping amount was set to 400 mAh / g for the mass of the negative electrode active material.
(Beispiel 2)(Example 2)
In Beispiel 2 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 0,05 Volumenprozent Ethylencarbonat und 99,95 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 2 mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten war gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 2, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 0.05 percent by volume of ethylene carbonate and 99.95 percent by volume of propylene carbonate was used as the electrolyte. The structure of Example 2 was the same as that of Example 1 with the exception of the above-described structure of the electrolyte.
(Beispiel 3)(Example 3)
In Beispiel 3 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 mit einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 0,10 Volumenprozent Ethylencarbonat und 99,90 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 3 mit Ausnahme des oben gesagten Aufbaus des Elektrolyten war gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 3, a solution was used as the electrolyte in which LiPF 6 with a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent, the 0.10 percent by volume of ethylene carbonate and 99.90 percent by volume Propylene carbonate contained, was dissolved. The structure of Example 3, with the exception of the above-mentioned structure of the electrolyte, was the same as that of Example 1.
(Beispiel 4)(Example 4)
In Beispiel 4 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 0,50 Volumenprozent Ethylencarbonat und 99,50 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 4 mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten war gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 4, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 0.50 percent by volume of ethylene carbonate and 99.50 percent by volume of propylene carbonate was used as the electrolyte. The structure of Example 4 was the same as that of Example 1, with the exception of the electrolyte structure described above.
(Beispiel 5)(Example 5)
In Beispiel 5 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 1,00 Volumenprozent Ethylencarbonat und 99,00 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 5 mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten war gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 5, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 1.00 volume percent ethylene carbonate and 99.00 volume percent propylene carbonate was used as an electrolyte. The structure of Example 5 was the same as that of Example 1, with the exception of the electrolyte structure described above.
(Beispiel 6)(Example 6)
In Beispiel 6 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 3,00 Volumenprozent Ethylencarbonat und 97,00 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 6 mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten war gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 6, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 3.00 percent by volume of ethylene carbonate and 97.00 percent by volume of propylene carbonate was used as the electrolyte. The structure of Example 6 was the same as that of Example 1 with the exception of the above-described structure of the electrolyte.
(Beispiel 7)(Example 7)
In Beispiel 7 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 4,50 Volumenprozent Ethylencarbonat und 95,50 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 7 mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten war gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 7, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 4.50 percent by volume of ethylene carbonate and 95.50 percent by volume of propylene carbonate was used as the electrolyte. The structure of Example 7 was the same as that of Example 1, with the exception of the electrolyte structure described above.
(Beispiel 8)(Example 8)
In Beispiel 8 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 4,90 Volumenprozent Ethylencarbonat und 95,10 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 8 mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten war gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 8, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 4.90% by volume of ethylene carbonate and 95.10% by volume of propylene carbonate was used as the electrolyte. The structure of Example 8 was the same as that of Example 1, with the exception of the electrolyte structure described above.
(Vergleichsbeispiel 1)(Comparative example 1)
In Vergleichsbeispiel 1 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Lösungsmittel, das lediglich Propylencarbonat enthielt (kein Ethylencarbonat war enthalten), aufgelöst war. Der Aufbau des Vergleichsbeispiels 1 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Comparative Example 1, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a solvent containing only propylene carbonate (no ethylene carbonate was contained) was used as an electrolyte. The structure of Comparative Example 1 was the same as that of Example 1 except for the structure of the electrolyte described above.
(Vergleichsbeispiel 2)(Comparative example 2)
In Vergleichsbeispiel 2 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 6,00 Volumenprozent Ethylencarbonat und 94,00 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Vergleichsbeispiel 2 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Comparative Example 2, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 6.00 percent by volume of ethylene carbonate and 94.00 percent by volume of propylene carbonate was used as the electrolyte. The structure of Comparative Example 2 was the same as that of Example 1 except for the structure of the electrolyte described above.
(Vergleichsbeispiel 3)(Comparative example 3)
In Vergleichsbeispiel 3 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 40,00 Volumenprozent Ethylencarbonat und 60,00 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau des Vergleichsbeispiels 3 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Comparative Example 3, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 40.00% by volume of ethylene carbonate and 60.00% by volume of propylene carbonate was used as the electrolyte. The structure of Comparative Example 3 was the same as that of Example 1 except for the structure of the electrolyte described above.
(Beispiel 9)(Example 9)
In Beispiel 9 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 3,00 Volumenprozent Ethylencarbonat, 96,00 Volumenprozent Propylencarbonat und 1,00 Volumenprozent Diethylcarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 9 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 9, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 3.00% by volume of ethylene carbonate, 96.00% by volume of propylene carbonate and 1.00% by volume of diethyl carbonate was used as an electrolyte . The structure of Example 9 was the same as that of Example 1, with the exception of the structure of the electrolyte described above.
(Beispiel 10)(Example 10)
In Beispiel 10 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 3,00 Volumenprozent Ethylencarbonat, 77,00 Volumenprozent Propylencarbonat und 20,00 Volumenprozent Diethylcarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 10 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 10, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 3.00 percent by volume of ethylene carbonate, 77.00 percent by volume of propylene carbonate and 20.00 percent by volume of diethyl carbonate was used as an electrolyte . The structure of Example 10 was the same as that of Example 1, with the exception of the electrolyte structure described above.
(Beispiel 11)(Example 11)
In Beispiel 11 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 3,00 Volumenprozent Ethylencarbonat, 62,00 Volumenprozent Propylencarbonat und 35,00 Volumenprozent Diethylcarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 11 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Example 11, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 3.00 percent by volume of ethylene carbonate, 62.00 percent by volume of propylene carbonate and 35.00 percent by volume of diethyl carbonate was used as an electrolyte . The structure of Example 11 was the same as that of Example 1 with the exception of the electrolyte structure described above.
(Vergleichsbeispiel 4)(Comparative example 4)
In Vergleichsbeispiel 4 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 3,00 Volumenprozent Ethylencarbonat, 59,00 Volumenprozent Propylencarbonat und 38,00 Volumenprozent Diethylcarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Vergleichsbeispiel 4 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 1.In Comparative Example 4, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 3.00% by volume of ethylene carbonate, 59.00% by volume of propylene carbonate and 38.00% by volume of diethyl carbonate was used as the electrolyte . The structure of Comparative Example 4 was the same as that of Example 1 except for the structure of the electrolyte described above.
(Beispiel 12)(Example 12)
In Beispiel 12 wurde ein Lithiumionenakkumulator als elektrochemische Vorrichtung hergestellt. Kobalt-Säure-Lithium (engl. cobaltic acid lithium) wurde als aktives Positivelektrodenmaterial verwendet und ein Polyethylen-basierter Separator wurde als Separator verwendet.In Example 12, a lithium ion secondary battery was manufactured as an electrochemical device. Cobalt acid lithium was used as the positive electrode active material, and a polyethylene-based separator was used as the separator.
In Beispiel 12 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 3,00 Volumenprozent Ethylencarbonat und 97,00 Volumenprozent Propylencarbonat enthielt, aufgelöst war.In Example 12, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 3.00 percent by volume of ethylene carbonate and 97.00 percent by volume of propylene carbonate was used as the electrolyte.
Der Aufbau von Beispiel 12 war mit Ausnahme des Aufbaus des aktiven Positivelektrodenmaterials, des Separators und des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 1.The constructions of Example 12 were the same as those of Example 1 except for the constructions of the positive electrode active material, the separator, and the electrolyte.
(Beispiel 13)(Example 13)
In Beispiel 13 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 4,50 Volumenprozent Ethylencarbonat, 85,50 Volumenprozent Propylencarbonat und 10,00 Volumenprozent Diethylcarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 13 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 12.In Example 13, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 4.50% by volume of ethylene carbonate, 85.50% by volume of propylene carbonate and 10.00% by volume of diethyl carbonate was used as an electrolyte . The construction of Example 13 was the same as that of Example 12 except for the construction of the electrolyte described above.
(Beispiel 14)(Example 14)
In Beispiel 14 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 4,50 Volumenprozent Ethylencarbonat, 85,50 Volumenprozent Propylencarbonat und 10,00 Volumenprozent Ethylmethylcarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 14 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 12.In Example 14, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 4.50% by volume of ethylene carbonate, 85.50% by volume of propylene carbonate and 10.00% by volume of ethyl methyl carbonate was used as an electrolyte . The construction of Example 14 was the same as that of Example 12 except for the construction of the electrolyte described above.
(Beispiel 15)(Example 15)
In Beispiel 15 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 4,50 Volumenprozent Ethylencarbonat, 85,50 Volumenprozent Propylencarbonat und 10,00 Volumenprozent Dimethylcarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Beispiel 15 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 12.In Example 15, a solution in which LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent containing 4.50% by volume of ethylene carbonate, 85.50% by volume of propylene carbonate and 10.00% by volume of dimethyl carbonate was used as an electrolyte . The construction of Example 15 was the same as that of Example 12 except for the construction of the electrolyte described above.
(Vergleichsbeispiel 5)(Comparative example 5)
In Vergleichsbeispiel 5 wurde als Elektrolyt eine Lösung verwendet, in der LiPF6 bei einer Konzentration von 1,0 mol/l in einem Mischlösungsmittel, das 5,00 Volumenprozent Ethylencarbonat, 50,00 Volumenprozent Propylencarbonat und 45,00 Volumenprozent Diethylcarbonat enthielt, aufgelöst war. Der Aufbau von Vergleichsbeispiel 5 war mit Ausnahme des oben beschriebenen Aufbaus des Elektrolyten gleich zu demjenigen von Beispiel 12.In Comparative Example 5, a solution was used as the electrolyte in which LiPF 6 at a concentration of 1.0 mol / l in a mixed solvent, the 5.00 percent by volume of ethylene carbonate, 50.00 Volume percent propylene carbonate and 45.00 volume percent diethyl carbonate was dissolved. The structure of Comparative Example 5 was the same as that of Example 12 except for the structure of the electrolyte described above.
Unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens wurden zwanzig elektrochemische Vorrichtungen für jedes Beispiel hergestellt. Für die hergestellte elektrochemische Vorrichtung wurde ein Laden für 1 Stunde bei 3,8 V bei einer Konstantspannung und einem Konstantstrom durchgeführt. Zudem wurde die elektrochemische Vorrichtung bei 80 mV entladen, bis die Spannung 2,2 V betrug. Der Gleichstromwiderstand (DC-R) wurde basierend auf dem durch die Entladung beobachteten Spannungsabfall berechnet, und zwanzig Mittelwerte wurden berechnet. Als Anfangseigenschaft des Lithium-Ionen-Kondensators galt ein Wert von gleich oder weniger als +5 % des Mittelwerts des Vergleichsbeispiels 3 (d.h. Mittelwert × 1,05) als akzeptabel („O“), wenn Vergleichsbeispiel 3 als Referenz verwendet wurde. Zudem galt für den Lithiumionenakkumulator ein Wert von gleich oder weniger als +5 % des Mittelwerts des Vergleichsbeispiels 5 (d.h. Mittelwert × 1,05) als akzeptabel („O“), wenn Vergleichsbeispiel 5 als Referenz verwendet wurde.Using the procedure described above, twenty electrochemical devices were fabricated for each example. For the manufactured electrochemical device, charging was carried out for 1 hour at 3.8 V at a constant voltage and a constant current. In addition, the electrochemical device was discharged at 80 mV until the voltage was 2.2V. The direct current resistance (DC-R) was calculated based on the voltage drop observed by the discharge, and twenty average values were calculated. As the initial property of the lithium-ion capacitor, a value equal to or less than + 5% of the mean value of Comparative Example 3 (i.e., mean value × 1.05) was considered acceptable ("O") when Comparative Example 3 was used as a reference. In addition, for the lithium ion secondary battery, a value equal to or less than + 5% of the mean value of Comparative Example 5 (i.e., mean value × 1.05) was considered acceptable (“O”) when Comparative Example 5 was used as a reference.
Ferner wurden als Dauertests ein Umlauftest (engl. float test) und ein Ablauftest bzw. Zyklustest (engl. cycle test) durchgeführt.Furthermore, a float test and a cycle test were carried out as endurance tests.
Für den Umlauftest des Lithium-Ionen-Kondensators wurde der DC-R bei Raumtemperatur, nachdem 2.000 Stunden vergangen waren, in einem Zustand, in dem eine Spannung von 3,8 V unter einer Umgebung von 70°C angewendet wurde, gemessen. Für den Umlauftest des Lithiumionenakkumulators wurde der DC-R bei Raumtemperatur, nachdem 2.000 Stunden vergangen waren, in einem Zustand, in dem eine Spannung von 4,2 V unter einer Umgebung von 60°C angewendet wurde, gemessen.For the circulation test of the lithium ion capacitor, the DC-R was measured at room temperature after 2,000 hours had passed in a state where a voltage of 3.8 V was applied under an environment of 70 ° C. For the circulation test of the lithium ion secondary battery, the DC-R was measured at room temperature after 2,000 hours had passed in a state where a voltage of 4.2 V was applied under an environment of 60 ° C.
Für den Ablauftest des Lithium-Ionen-Kondensators wurden ein Laden und Entladen für 5.000 Abläufe unter einer Umgebung von 70°C wiederholt. Anschließend wurden die Kapazität und der DC-R bei Raumtemperatur gemessen. Für den Ablauftest des Lithiumionenakkumulators wurde ein Laden und Entladen für 1.000 Abläufe unter einer Umgebung von 60°C wiederholt. Anschließend wurden die Kapazität und der DC-R bei Raumtemperatur gemessen.For the drain test of the lithium-ion capacitor, charging and discharging were repeated for 5,000 cycles under an environment of 70 ° C. The capacitance and the DC-R were then measured at room temperature. For the drain test of the lithium ion secondary battery, charging and discharging were repeated for 1,000 cycles under an environment of 60 ° C. The capacitance and the DC-R were then measured at room temperature.
Bei dem Umlauftest und dem Ablauftest wurde die Änderungsrate des DC-R gemäß dem Mittelwert der Messwerte, die vor und nach den entsprechenden Tests erhalten wurden, berechnet. Ferner galt in dem Umlauftest eine Änderungsrate von 20% oder weniger als akzeptabel („O“). In dem Ablauftest galt eine Änderungsrate von 50% oder weniger als akzeptabel („O“).In the circulation test and the drainage test, the rate of change of the DC-R was calculated according to the average of the measured values obtained before and after the respective tests. Furthermore, a rate of change of 20% or less was considered acceptable (“O”) in the circulation test. In the drain test, a rate of change of 50% or less was considered acceptable (“O”).
Tabelle 1 veranschaulicht die Anfangseigenschaften und Ergebnisse der Bestimmung des Dauertests der Arbeitsbeispiele und Vergleichsbeispiele.
[Tabelle 1]
Wie in Tabelle 1 veranschaulicht waren bei den Anfangseigenschaften der Arbeitsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Werte so hoch wie bei den Vergleichsbeispielen. In dem Dauertest verbesserte sich die Änderungsrate des DC-R in hohem Maße, wodurch eine Zunahme des DC-R unterdrückt werden kann. Demzufolge wurde mit dem Aufbau der vorliegenden Erfindung eine elektrochemische Vorrichtung erhalten, bei der das Wachstum der SEI-Schicht supprimiert war und ein geringerer Widerstand erzielt wurde.As illustrated in Table 1, the initial properties of the working examples of the present invention were as high as those of the comparative examples. In the endurance test, the rate of change of the DC-R improved greatly, whereby an increase in the DC-R can be suppressed. Accordingly, with the constitution of the present invention, there was obtained an electrochemical device in which the growth of the SEI layer was suppressed and lower resistance was obtained.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1111
- positive Elektrodepositive electrode
- 1212th
- negative Elektrodenegative electrode
- 1313th
- Elektrolytelectrolyte
- 1414th
- PositivelektrodenstromabnehmerPositive electrode pantograph
- 1515th
- aktive Positivelektrodenmaterialschichtactive positive electrode material layer
- 1616
- NegativelektrodenstromabnehmerNegative electrode pantograph
- 1717th
- aktive Negativelektrodenmaterialschichtnegative electrode active material layer
- 1818th
- Separatorseparator
- 1919th
- LithiumionenbezugsquelleLithium ion supply source
- 2020th
- AbdeckmaterialCovering material
- 101101
- ElektrodenkörperElectrode body
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