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JPH1064584A - リチウム二次電池用非水電解液 - Google Patents

リチウム二次電池用非水電解液

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Publication number
JPH1064584A
JPH1064584A JP8213445A JP21344596A JPH1064584A JP H1064584 A JPH1064584 A JP H1064584A JP 8213445 A JP8213445 A JP 8213445A JP 21344596 A JP21344596 A JP 21344596A JP H1064584 A JPH1064584 A JP H1064584A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lithium
aqueous electrolyte
secondary battery
lithium secondary
charge
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8213445A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Horiuchi
博志 堀内
Masami Tsutsumi
正己 堤
Isao Watanabe
勲 渡辺
Kensuke Yoshida
賢介 吉田
Tsutomu Miyashita
勉 宮下
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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 Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH1064584A publication Critical patent/JPH1064584A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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

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  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はリチウム二次電池用非水電解液に関
し、高電圧及び高エネルギー密度を保持しつつ、充放電
可能なサイクル回数を増大させ、リチウム負極の充放電
効率の向上を図ったリチウム二次電池用非水電解液を提
供することを目的とする。 【解決手段】 6弗化燐酸リチウム(LiPF6) からなるリ
チウム塩の溶質を、エチレンカーボネート(EC)とジエチ
レンカーボネート(DEC) を1:1の割合で混合した有機
溶媒に溶解した1mol /1のLiPF6 /EC+DEC の標準非
水電解液に対して、添加剤としてアセトアミド、または
アセトアミド誘導体の適量を添加し、リチウム負極を有
するリチウム二次電池の非水電解液とすることにより、
充放電可能なサイクルの長寿命化と充放電効率の良好な
リチウム二次電池を実現することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
用非水電解液に関するものである。近年、リチウムを負
極とした一次電池は高電圧(3〜4V)と高エネルギー
密度という点で注目され、実用化されている。しかしな
がら、今後はパーソナルコンピュータ、ワードプロセッ
サや携帯電話等のポータブル化を促進させるためには、
性能の良いリチウム電池の二次電池が要望されており、
特にリチウム電池の充放電効率及び充放電サイクル寿命
等の充放電特性を良好にする非水電解液の開発が期待さ
れている。
【0002】
【従来の技術】従来のリチウム金属を負極としたリチウ
ム二次電池は、繰り返し充放電を行うとリチウム負極が
電解液と反応を起こす等の理由で充放電の繰り返し回数
の増加に伴って劣化していき、充放電効率が悪くなると
いう欠点があった。
【0003】そのような欠点を解消するためには、充放
電効率及び充放電サイクルの長寿命化等の充放電特性の
良好な電解液が求められており、リチウム負極の充放電
効率を向上させるために特開昭58−10677号にリ
チウム二次電池用非水電解液として、LiCiO4等のリチウ
ム塩をプロピレンカーボネートとN,N−ジメチルアセ
トアミドとの混合溶媒に溶解させた有機溶媒を用いるこ
とが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記した有機
溶媒中のプロピレンカーボネートは粘度が2.53cp程
度と比較的高く、単独で電解液の溶媒として使用するこ
とは溶媒中でのLiイオンの移動性が悪く、導電率が低下
する等の問題があった。
【0005】本発明は上記した従来の問題点に鑑み、高
電圧及び高エネルギー密度を保持しつつ、リチウム負極
の充放電効率の向上を図ったリチウム二次電池用非水電
解液を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、少なくとも1種類の炭酸エステル系高誘
電率溶媒と、少なくとも1種類の炭酸エステル系低粘度
溶媒とを混合した有機溶媒にリチウム塩を溶解させた非
水電解液中に、モノカルボン酸アミド類の内のアセトア
ミド、またはアセトアミド誘導体が添加剤として添加さ
れていることを特徴としている。
【0007】このように前記有機溶媒にリチウム塩を溶
解させた非水電解液中に、アセトアミド、またはアセト
アミド誘導体が添加剤として添加されていることを特徴
とする非水電解液をリチウム二次電池の電解液とするこ
とにより、リチウム負極の表面に添加剤が吸着、或いは
化学的に反応して極めて希薄な皮膜が形成されて、電解
液の構成物質とリチウム負極との間の化学反応に何等か
の影響を与えるためか、または電気化学的な反応が微妙
に変化してリチウム金属の析出形態を変化させて、デン
ドライト(樹枝状のリチウム析出)の発生の防止や均質
な析出や溶解が生じるためであろうと考察されることか
ら、充放電可能なサイクル数を増大させ、リチウム負極
の充放電特性を著しく向上させることができる。従っ
て、その結果として充放電サイクルが長寿命で充放電効
率の良好なリチウム二次電池を実現することが可能とな
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の一実施
例について詳細に説明する。本実施例では、例えば6弗
化リン酸リチウム(LiPF6) からなるリチウム塩の溶質
を、エチレンカーボネート(EC)とジエチレンカーボネー
ト(DEC) を1:1の割合で混合した有機溶媒に溶解した
1mol /lのLiPF6 /EC+DEC の非水電解液に対して、
添加剤として1.0 wt%のアセトアミドを添加した非水電
解液をリチウム負極を用いた二次電池の非水電解液とす
る。
【0009】そうすることにより、リチウム負極の表面
に前記添加剤が吸着、或いは極めて希薄な皮膜が形成さ
れて、電解液の構成物質とリチウム負極との間の電気化
学的な反応が微妙に変化してリチウム金属の析出・溶解
の形態を変化させて樹枝状のリチウム析出の発生の防止
や均質な析出や溶解が生じるためであろうと考察される
ことから、充放電可能なサイクル数が当該添加剤を添加
しない従来の例と比較して約4倍と著しく増大でき、そ
の結果として充放電サイクルの長寿命化と充放電効率を
飛躍的に高めることが可能となる。
【0010】因に、本実施例において前記有機溶剤に、
アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメ
チルアセトアミドからなる各添加剤を添加した非水電解
液の各添加剤の添加効果について説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例の非水電解液を用
いたリチウム二次電池の充放電特性を測定するための3
極式セルを示す概略構成図である。図において、1はセ
ル容器であり、該セル容器1にはエチレンカーボネート
(EC)とジエチレンカーボネート(DEC) を1:1の割合で
混合した有機溶媒に6弗化リン酸リチウム(LiPF6) から
なるリチウム塩の溶質を溶解した1mol /lのLiPF 6
EC+DEC の標準非水電解液2が入っている。
【0012】また、そのセル容器1には、Li作用極 (負
極)3、Li対極 (正極) 4及びLi参照極5がそれぞれゴ
ム栓7を介して挿入設置されている。更に、Li作用極3
は厚さが70μmで1cm2 の面積のリチウム箔、Li対
極4は厚さが500μmで6cm2 の面積のリチウム箔
であり、Li参照極5はルギン管6で覆われており、これ
らはそれぞれ前記標準非水電解液2中に挿入されて3極
式のセルが構成されている。
【0013】そして図2に示すように、前記3極式のセ
ル中の標準非水電解液に添加剤を添加しない場合に対
して、該標準非水電解液2に0.1 wt%のアセトアミド
を添加した場合、同様に1.0 wt%のアセトアミドを添
加した場合、同様に0.1 wt%のN−メチルアセトアミ
ドを添加した場合、同様に1.0 wt%のN−メチルアセ
トアミドを添加した場合、同様に0.5vol%のN,N−
ジメチルアセトアミドを添加した場合、同様に5.0vol
%のN,N−ジメチルアセトアミドを添加した場合につ
いて次に説明するようにそれぞれ充放電実験を行った。
【0014】充放電実験の条件としては、Li作用極 (負
極)3とLi対極 (正極) 4との間に定電流電源8により
所定の電圧を印加して、2mA/cm2 の電流密度でそ
れぞれ500秒間ずつ充放電( 充電と放電の間は10秒
間のインターバルをとって)を行ってLi作用極(負極)
3とLi参照極5との間の電圧をレコーダ9にてモニター
し、その電圧が1V以上を越えた時点をLi作用極3のリ
チウム箔が前記標準非水電解液2に全て溶出した終点と
し、それまでの充放電回数をその条件における充放電可
能なサイクル回数としてカウントするようにした。
【0015】このようにして実施した充放電実験の結果
は図2によって明らかなように、アセトアミド、アセト
アミドの誘導体を添加剤として添加した標準非水電解液
を用いることにより、添加剤を添加しない従来の標準非
水電解液のみを用いた場合よりも充放電可能なサイクル
回数が増大し、充放電特性が著しく向上することが確認
できた。
【0016】また、添加剤の添加量に比例して充放電サ
イクル回数が増加する傾向も示され充放電効率が飛躍的
に向上することが判明した。従って、このようなアセト
アミド、アセトアミドの誘導体を添加剤として添加した
非水電解液をリチウム二次電池に用いることにより、高
電圧及び高エネルギー密度を保持しつつ、充放電効率の
良好な長寿命のリチウム二次電池を実現することができ
る。
【0017】なお、上記した実施例においては、リチウ
ム二次電池用の非水電解液に用いる溶質(電解質)であ
るリチウム塩として、LiPF6(6フッ化リン酸リチウム)
を用いた場合の例について説明したが、この例に限定さ
れるものではなく、例えば、LiCL04, LiBF4, LiAsF6, L
iAlCl4, LiCF3SO3, LiSbF6等から選択される少なくとも
一種を用いることができる。
【0018】また、有機溶媒の炭酸エステル系の高誘電
率溶媒 (比誘電率が30以上)については、適用してい
るエチレンカーボネートのみに限定されるものではな
く、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等
から選択される少なくとも一種を用いることができる。
【0019】更に、炭酸エステル系の低粘性溶媒(粘度
が0. 8cp以下) についても、適用しているジエチルカ
ーボネートのみに限定されるものではなく、ジエチルカ
ーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカー
ボネート等から選択される少なくとも一種を用いること
ができる。
【0020】更に、添加剤としてのモノカルボン酸アミ
ド類の内のアセトアミド誘導体は、 の一般式で表される。(式中、R1,R2 は同一、または
異なった原子や官能基であり、例えば水素原子、炭素原
子数が1〜3の低級アルキル基、またはフェニル基など
である) そして、上記実施例ではアセトアミドを添加剤として用
いた場合の例について説明したが、この例に限定される
ものではなく、例えば、アセトアミド誘導体としてN−
メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、
N−エチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミ
ド、N−フェニルアセトアミド、N,N−ジフェニルア
セトアミド等から選択される少なくとも一種を添加剤と
して用いることができる。
【0021】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るリチウム二次電池用非水電解液によれば、リチウ
ム塩を有機溶媒に溶解した非水電解液に、アセトアミ
ド、またはアセトアミドの誘導体からなる添加剤の適量
を添加することにより、充放電可能なサイクル回数が著
しく増大されて、リチウム負極の充放電特性を向上させ
ることができる。
【0022】従って、本発明の特徴とするアセトアミ
ド、またはアセトアミドの誘導体からなる添加剤を添加
した非水電解液をリチウム負極を用いたリチウム二次電
池の非水電解液として用いることによって、高電圧及び
高エネルギー密度を保持しつつ、充放電効率の良好な長
寿命のリチウム二次電池を容易に実現することが可能と
なる顕著な効果を奏し、実用上極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の非水電解液を用いたリチ
ウム二次電池の充放電特性を測定するための3極式セル
を示す概略構成図である。
【図2】 本発明の添加剤の標準非水電解液への添加量
と充放電可能なサイクル数との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 セル容器 2 標準非水電解液 3 Li作用極(負極) 4 Li対極 (正極) 5 Li参照極 6 ルギン管 7 ゴム栓 8 定電流電源 9 レコーダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 勲 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 吉田 賢介 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 宮下 勉 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1種類の炭酸エステル系高誘
    電率溶媒と、少なくとも1種類の炭酸エステル系低粘度
    溶媒とを混合した有機溶媒にリチウム塩を溶解させたリ
    チウム二次電池用非水電解液において、 上記非水電解液に添加剤として、アセトアミド、または
    アセトアミド誘導体が添加されていることを特徴とする
    リチウム二次電池用非水電解液。
JP8213445A 1996-08-13 1996-08-13 リチウム二次電池用非水電解液 Withdrawn JPH1064584A (ja)

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