JP2022126851A - Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries - Google Patents
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Abstract
【課題】電池の保存後の容量維持率を向上させることができる電池用非水電解液を提供する。【解決手段】式(A)で表される化合物である添加剤Aと、式(B)で表される化合物である添加剤Bと、添加剤B以外のリチウム塩である電解質と、を含有し、前記添加剤Bの含有量が、電池用非水電解液の全量に対し、0.001質量%~10質量%である、電池用非水電解液。R1は、炭素数1~6のアルキル基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6の炭化水素オキシ基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。R2は、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。JPEG2022126851000009.jpg31164【選択図】なしThe present invention provides a nonaqueous electrolyte for a battery that can improve the capacity retention rate of the battery after storage. [Solution] Contains additive A which is a compound represented by formula (A), additive B which is a compound represented by formula (B), and an electrolyte which is a lithium salt other than additive B. A non-aqueous electrolyte for batteries, wherein the content of the additive B is 0.001% by mass to 10% by mass based on the total amount of the non-aqueous electrolyte for batteries. R1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms, substituted with at least one fluorine atom Represents a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms or a fluorine atom. R2 represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or a fluorine atom. JPEG2022126851000009.jpg31164 [Selection diagram] None
Description
本開示は、電池用非水電解液及びリチウム二次電池に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to non-aqueous electrolytes for batteries and lithium secondary batteries.
近年、リチウム二次電池は、携帯電話やノート型パソコンなどの電子機器、或いは電気自動車や電力貯蔵用の電源として広く使用されている。特に最近では、ハイブリッド自動車や電気自動車に搭載可能な、高容量で高出力かつエネルギー密度の高い電池の要望が急拡大している。
リチウム二次電池は、例えば、リチウムを吸蔵放出可能な材料を含有する正極および負極、並びに、リチウム塩と非水溶媒とを含有する電池用非水電解液を含む。
正極に用いられる正極活物質としては、例えば、LiCoO2、LiMnO2、LiNiO2、LiFePO4のようなリチウム金属酸化物が用いられる。
また、電池用非水電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどのカーボネート類の混合溶媒(非水溶媒)に、LiPF6、LiBF4、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2CF2CF3)2のようなLi電解質を混合した溶液が用いられている。
一方、負極に用いられる負極用活物質としては、金属リチウム、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物(金属単体、酸化物、リチウムとの合金など)や炭素材料が知られており、特にリチウムを吸蔵、放出が可能なコークス、人造黒鉛、天然黒鉛を採用したリチウム二次電池が実用化されている。
In recent years, lithium secondary batteries have been widely used as power sources for electronic devices such as mobile phones and laptop computers, electric vehicles, and power storage. In recent years, in particular, there has been a rapid increase in demand for batteries with high capacity, high output, and high energy density that can be installed in hybrid vehicles and electric vehicles.
A lithium secondary battery includes, for example, a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of intercalating and deintercalating lithium, and a non-aqueous battery electrolyte containing a lithium salt and a non-aqueous solvent.
As the positive electrode active material used for the positive electrode, for example, lithium metal oxides such as LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 and LiFePO 4 are used.
As the non-aqueous electrolyte for batteries, LiPF 6 , LiBF 4 and LiN(SO 2 CF 3 ) are added to a mixed solvent (non-aqueous solvent) of carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate. 2 and LiN(SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 solutions mixed with Li electrolytes are used.
On the other hand, as negative electrode active materials used for the negative electrode, metallic lithium, metallic compounds capable of intercalating and deintercalating lithium (elemental metals, oxides, alloys with lithium, etc.) and carbon materials are known. Lithium secondary batteries using coke, artificial graphite, and natural graphite, which are capable of absorbing and desorbing, have been put to practical use.
電池用非水電解液を含む電池(例えばリチウム二次電池)の性能を改善するために、電池用非水電解液に対し、種々の添加剤を含有させることが行われている。
例えば、低温サイクル特性を向上させることができ、かつ、低温サイクル後の金属リチウムの析出を抑制することができる電池用非水電解液として、特定構造の5員環状硫酸エステル化合物である添加剤Aと、特定構造のスルホニルフルオリド化合物である添加剤Bと、を含有する非水電解液が知られている(例えば、特許文献1参照)。
In order to improve the performance of a battery containing a non-aqueous battery electrolyte (for example, a lithium secondary battery), various additives are added to the non-aqueous battery electrolyte.
For example, additive A, which is a five-membered cyclic sulfate compound having a specific structure, is used as a non-aqueous electrolyte for batteries capable of improving low-temperature cycle characteristics and suppressing deposition of metallic lithium after low-temperature cycles. and an additive B that is a sulfonyl fluoride compound having a specific structure (see, for example, Patent Document 1).
しかし、特定構造のスルホニルフルオリド化合物である添加剤を含有する非水電解液を含む電池に対し、保存後の容量維持率をより向上させることが求められる場合がある。
従って、本開示の課題は、電池の保存後の容量維持率を向上させることができる電池用非水電解液、及び、この電池用非水電解液を用いたリチウム二次電池を提供することである。
However, in some cases, it is required to further improve the capacity retention rate after storage for a battery containing a non-aqueous electrolyte containing an additive that is a sulfonyl fluoride compound with a specific structure.
Therefore, an object of the present disclosure is to provide a non-aqueous electrolyte for batteries that can improve the capacity retention rate of batteries after storage, and a lithium secondary battery using this non-aqueous electrolyte for batteries. be.
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 式(A)で表される化合物である添加剤Aと、
式(B)で表される化合物である添加剤Bと、
添加剤B以外のリチウム塩である電解質と、
を含有する電池用非水電解液。
Means for solving the above problems include the following aspects.
<1> an additive A which is a compound represented by formula (A);
an additive B which is a compound represented by formula (B);
an electrolyte that is a lithium salt other than additive B;
A non-aqueous electrolyte for batteries containing
〔式(A)中、R1は、炭素数1~6の炭化水素基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基、炭素数1~6の炭化水素オキシ基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。
式(B)中、R2は、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。〕
[In the formula (A), R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms. , represents a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or a fluorine atom.
In formula (B), R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or represents a fluorine atom. ]
<2> 前記添加剤Aの含有量が、電池用非水電解液の全量に対し、0.001質量%~10質量%である<1>に記載の電池用非水電解液。
<3> 前記添加剤Bの含有量が、電池用非水電解液の全量に対し、0.001質量%~10質量%である<1>又は<2>に記載の電池用非水電解液。
<4> 更に、モノフルオロリン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種である添加剤Cを含有する<1>~<3>のいずれか1つに記載の電池用非水電解液。
<5> 前記添加剤Cの含有量が、電池用非水電解液の全量に対し、0.001質量%~10質量%である<4>に記載の電池用非水電解液。
<2> The nonaqueous electrolyte for batteries according to <1>, wherein the content of the additive A is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the nonaqueous electrolyte for batteries.
<3> The non-aqueous electrolyte for batteries according to <1> or <2>, wherein the content of the additive B is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte for batteries. .
<4> The battery according to any one of <1> to <3>, further comprising an additive C that is at least one selected from the group consisting of lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate. Non-aqueous electrolyte.
<5> The non-aqueous electrolyte for batteries according to <4>, wherein the content of the additive C is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte for batteries.
<6> 正極と、
金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属若しくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属窒素化物、及び、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料からなる群から選択される少なくとも1種を負極活物質として含む負極と、
<1>~<5>のいずれか1つに記載の電池用非水電解液と、
を含むリチウム二次電池。
<7> <6>に記載のリチウム二次電池を充放電させて得られたリチウム二次電池。
<6> a positive electrode;
Metallic lithium, lithium-containing alloys, metals or alloys that can be alloyed with lithium, oxides that can be doped/dedoped with lithium ions, transition metal nitrides that can be doped/dedoped with lithium ions, and lithium a negative electrode containing, as a negative electrode active material, at least one selected from the group consisting of carbon materials capable of ion doping and dedoping;
The non-aqueous electrolyte for batteries according to any one of <1> to <5>,
Lithium secondary battery including.
<7> A lithium secondary battery obtained by charging and discharging the lithium secondary battery according to <6>.
本開示によれば、電池の保存後の容量維持率を向上させることができる電池用非水電解液、及び、この電池用非水電解液を用いたリチウム二次電池が提供される。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, a non-aqueous electrolyte for batteries capable of improving the capacity retention rate of batteries after storage, and a lithium secondary battery using this non-aqueous electrolyte for batteries are provided.
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
In this specification, a numerical range represented by "to" means a range including the numerical values before and after "to" as lower and upper limits.
As used herein, the amount of each component in the composition refers to the total amount of the multiple substances present in the composition unless otherwise specified when there are multiple substances corresponding to each component in the composition. means
〔電池用非水電解液〕
本開示の電池用非水電解液(以下、単に「非水電解液」ともいう)は、式(A)で表される化合物である添加剤Aと、式(B)で表される化合物である添加剤Bと、添加剤B以外のリチウム塩である電解質と、を含有する。
[Non-aqueous electrolyte for batteries]
The non-aqueous electrolyte for a battery of the present disclosure (hereinafter also simply referred to as “non-aqueous electrolyte”) is an additive A that is a compound represented by formula (A) and a compound represented by formula (B). It contains an additive B and an electrolyte other than the additive B, which is a lithium salt.
式(A)中、R1は、炭素数1~6の炭化水素基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基、炭素数1~6の炭化水素オキシ基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。
式(B)中、R2は、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。
In formula (A), R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms, represents a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or a fluorine atom;
In formula (B), R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or represents a fluorine atom.
本開示の非水電解液によれば、電池の保存後の容量維持率を向上させることができる。
かかる効果が奏される理由は明らかではないが、添加剤Aと添加剤Bとの組み合わせにより、電池の電極表面に、耐久性に優れた被膜が形成されるためと考えられる。
According to the non-aqueous electrolyte solution of the present disclosure, it is possible to improve the capacity retention rate of the battery after storage.
Although the reason for such an effect is not clear, it is believed that the combination of additive A and additive B forms a highly durable film on the electrode surface of the battery.
以下、本開示の非水電解液の各成分について説明する。 Each component of the non-aqueous electrolyte of the present disclosure will be described below.
<添加剤A>
本開示の非水電解液は、下記式(A)で表される化合物である添加剤Aを含有する。
添加剤Aは、下記式(A)で表される化合物からなる群から選択される1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
<Additive A>
The non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure contains additive A, which is a compound represented by formula (A) below.
The additive A may be only one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (A), or may be two or more.
式(A)中、R1は、炭素数1~6の炭化水素基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基、炭素数1~6の炭化水素オキシ基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。 In formula (A), R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms, represents a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or a fluorine atom;
R1で表される「炭素数1~6の炭化水素基」は、無置換の炭素数1~6の炭化水素基を表す。
R1で表される「炭素数1~6の炭化水素基」は、直鎖炭化水素基であっても分岐炭化水素基であっても環状炭化水素基であってもよい。
R1で表される「炭素数1~6の炭化水素基」としては、アルキル基又はアルケニル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
R1で表される「炭素数1~6の炭化水素基」の炭素数は、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が特に好ましい。
The “hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 represents an unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
The “hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 may be a linear hydrocarbon group, a branched hydrocarbon group, or a cyclic hydrocarbon group.
The “hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 is preferably an alkyl group or an alkenyl group, more preferably an alkyl group.
The number of carbon atoms in the “hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
R1で表される「炭素数1~6の炭化水素基」としては、例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、1-エチルプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、2-メチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1-メチルペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基等のアルキル基;ビニル基、1-プロペニル基、アリル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、イソプロペニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-メチル-2-プロペニル基、2-メチル-1-プロペニル基等のアルケニル基;等が挙げられる。 Examples of the "hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms" represented by R 1 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, 1-ethylpropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, 2-methylbutyl group, 3,3-dimethylbutyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1-methylpentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, sec- Alkyl groups such as hexyl group and tert-hexyl group; vinyl group, 1-propenyl group, allyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, isopropenyl group, 2- alkenyl groups such as methyl-2-propenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 2-methyl-1-propenyl group;
R1で表される「少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基」としては、前述のR1で表される「炭素数1~6の炭化水素基」(即ち、無置換の炭素数1~6の炭化水素基)が少なくとも1つのフッ素原子によって置換されている構造の基が挙げられる。 Examples of the "hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom" represented by R 1 include the above-mentioned "hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms" represented by R 1 (i.e. , an unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms) is substituted with at least one fluorine atom.
R1で表される「少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基」としては、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロイソブチル基等のフルオロアルキル基;2-フルオロエテニル基、2,2-ジフルオロエテニル基、2-フルオロ-2-プロペニル基、3,3-ジフルオロ-2-プロペニル基、2,3-ジフルオロ-2-プロペニル基、3,3-ジフルオロ-2-メチル-2-プロペニル基、3-フルオロ-2-ブテニル基、パーフルオロビニル基、パーフルオロプロペニル基、パーフルオロブテニル基等のフルオロアルケニル基;等が挙げられる。 Examples of the "hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom" represented by R 1 include fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2,2,2- fluoroalkyl groups such as trifluoroethyl group, perfluoroethyl group, perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluoropentyl group, perfluorohexyl group, perfluoroisopropyl group, perfluoroisobutyl group; 2-fluoroethenyl group, 2,2-difluoroethenyl group, 2-fluoro-2-propenyl group, 3,3-difluoro-2-propenyl group, 2,3-difluoro-2-propenyl group, 3,3-difluoro-2- fluoroalkenyl groups such as methyl-2-propenyl group, 3-fluoro-2-butenyl group, perfluorovinyl group, perfluoropropenyl group and perfluorobutenyl group;
式(A)中、R1で表される「炭素数1~6の炭化水素オキシ基」の構造中の炭化水素基の部分は、前述のR1で表される「炭素数1~6の炭化水素基」と同義である。
R1で表される「炭素数1~6の炭化水素オキシ基」としては、アルコキシ基又はアルケニルオキシ基が好ましく、アルコキシ基がより好ましい。
In formula (A), the portion of the hydrocarbon group in the structure of the “hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 is the “hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 above. It is synonymous with "hydrocarbon group".
The “hydrocarbonoxy group having 1 to 6 carbon atoms” represented by R 1 is preferably an alkoxy group or an alkenyloxy group, more preferably an alkoxy group.
R1で表される「炭素数1~6の炭化水素オキシ基」としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、2-ブトキシ基、tert-ブトキシ基、シクロプロピルオキシ基、シクロペンチルオキシ基等のアルコキシ基;アリルオキシ基、ビニルオキシ基等のアルケニルオキシ基;等が挙げられる。 Examples of the "hydrocarbonoxy group having 1 to 6 carbon atoms" represented by R 1 include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, n-butoxy, 2-butoxy and tert-butoxy. , an alkoxy group such as a cyclopropyloxy group and a cyclopentyloxy group; an alkenyloxy group such as an allyloxy group and a vinyloxy group; and the like.
式(A)中、R1で表される「少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基」としては、前述したR1で表される「炭素数1~6の炭化水素オキシ基」(即ち、無置換の炭素数1~6の炭化水素オキシ基)が少なくとも1つのフッ素原子によって置換されている構造の基が挙げられる。 In formula (A), the "hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom" represented by R 1 includes the above-mentioned "C 1 to 6 (ie, an unsubstituted hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms) is substituted with at least one fluorine atom.
式(A)中、R1としては、炭素数1~6の炭化水素基(即ち、無置換の炭素数1~6の炭化水素基)、又は、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基が好ましく、炭素数1~6の炭化水素基がより好ましく、炭素数1~6のアルキル基が特に好ましい。 In formula (A), R 1 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms (that is, an unsubstituted hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms), or a carbon number substituted with at least one fluorine atom. A hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms is preferred, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms is more preferred, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is particularly preferred.
式(A)で表される化合物としては、
メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、プロパンスルホニルフルオリド、2-プロパンスルホニルフルオリド、ブタンスルホニルフルオリド、2-ブタンスルホニルフルオリド、ヘキサンスルホニルフルオリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド、パーフルオロエタンスルホニルフルオリド、パーフルオロプロパンスルホニルフルオリド、パーフルオロブタンスルホニルフルオリド、エテンスルホニルフルオリド、1-プロペン-1-スルホニルフルオリド、又は2-プロペン-1-スルホニルフルオリドが好ましく、
メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、プロパンスルホニルフルオリド、2-プロパンスルホニルフルオリド、ブタンスルホニルフルオリド、2-ブタンスルホニルフルオリド、ヘキサンスルホニルフルオリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド、パーフルオロエタンスルホニルフルオリド、パーフルオロプロパンスルホニルフルオリド、又はパーフルオロブタンスルホニルフルオリドがより好ましく、
メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、プロパンスルホニルフルオリド、2-プロパンスルホニルフルオリド、ブタンスルホニルフルオリド、2-ブタンスルホニルフルオリド、又はヘキサンスルホニルフルオリドが更に好ましく、
メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、又はプロパンスルホニルフルオリドが更に好ましく、
メタンスルホニルフルオリドが特に好ましい。
As the compound represented by formula (A),
methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, propanesulfonyl fluoride, 2-propanesulfonyl fluoride, butanesulfonyl fluoride, 2-butanesulfonyl fluoride, hexanesulfonyl fluoride, trifluoromethanesulfonyl fluoride, perfluoroethanesulfonyl fluoride , perfluoropropanesulfonyl fluoride, perfluorobutanesulfonyl fluoride, ethenesulfonyl fluoride, 1-propene-1-sulfonyl fluoride, or 2-propene-1-sulfonyl fluoride,
methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, propanesulfonyl fluoride, 2-propanesulfonyl fluoride, butanesulfonyl fluoride, 2-butanesulfonyl fluoride, hexanesulfonyl fluoride, trifluoromethanesulfonyl fluoride, perfluoroethanesulfonyl fluoride is more preferred, perfluoropropanesulfonyl fluoride, or perfluorobutanesulfonyl fluoride,
More preferably, methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, propanesulfonyl fluoride, 2-propanesulfonyl fluoride, butanesulfonyl fluoride, 2-butanesulfonyl fluoride, or hexanesulfonyl fluoride,
more preferably methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride or propanesulfonyl fluoride,
Methanesulfonyl fluoride is particularly preferred.
添加剤Aの含有量は、非水電解液の全量に対して、0.001質量%~10質量%が好ましく、0.01質量%~10質量%がより好ましく、0.05質量%~5質量%が更に好ましく、0.1質量%~5質量%が更に好ましく、0.5質量%~5質量%が更に好ましく、0.5質量%~3質量%が更に好ましく、0.5質量%~2質量%が更に好ましく、0.5質量%~1質量%が更に好ましい。 The content of additive A is preferably 0.001% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 10% by mass, and 0.05% by mass to 5% by mass, relative to the total amount of the non-aqueous electrolyte. More preferably 0.1% by mass to 5% by mass, more preferably 0.5% by mass to 5% by mass, still more preferably 0.5% by mass to 3% by mass, 0.5% by mass ~2% by mass is more preferred, and 0.5% to 1% by mass is even more preferred.
<添加剤B>
本開示の非水電解液は、下記式(B)で表される化合物である添加剤Bを含有する。
添加剤Bは、下記式(B)で表される化合物からなる群から選択される1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
<Additive B>
The non-aqueous electrolyte of the present disclosure contains additive B, which is a compound represented by the following formula (B).
The additive B may be only one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (B), or may be two or more.
式(B)中、R2は、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。 In formula (B), R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or represents a fluorine atom.
式(B)中、R2で表される「少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基」は、前述した式(A)中のR1で表される「少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基」と同義である。
式(B)中、R2で表される「少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基」は、前述した式(A)中のR1で表される「少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基」と同義である。
In formula (B), the “hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom” represented by R 2 is the “at least It is synonymous with "a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with one fluorine atom".
In formula (B), the "hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom" represented by R 2 is represented by R 1 in formula (A) described above. A hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom".
式(B)中、R2としては、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基が好ましく、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、炭素数1~6のパーフルオロアルキル基が更に好ましく、パーフルオロメチル基(別名:トリフルオロメチル基)又はパーフルオロエチル基(別名:ペンタフルオロエチル基)が更に好ましく、パーフルオロメチル基(別名:トリフルオロメチル基)が特に好ましい。 In formula (B), R 2 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom. More preferably, a perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, a perfluoromethyl group (also known as trifluoromethyl group) or a perfluoroethyl group (also known as pentafluoroethyl group) is more preferred, and a perfluoromethyl group (alias: trifluoromethyl group) is particularly preferred.
式(B)で表される化合物としては、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム及びペンタフルオロエタンスルホン酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、トリフルオロメタンスルホン酸リチウムが特に好ましい。 The compound represented by formula (B) preferably contains at least one selected from the group consisting of lithium trifluoromethanesulfonate and lithium pentafluoroethanesulfonate, and lithium trifluoromethanesulfonate is particularly preferred.
添加剤Bの含有量は、非水電解液の全量に対して、0.001質量%~10質量%が好ましく、0.01質量%~10質量%がより好ましく、0.05質量%~5質量%が更に好ましく、0.1質量%~5質量%が更に好ましく、0.5質量%~5質量%が更に好ましく、0.5質量%~3質量%が更に好ましく、0.5質量%~2質量%が更に好ましく、0.5質量%~1質量%が更に好ましい。 The content of additive B is preferably 0.001% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 10% by mass, and 0.05% by mass to 5% by mass, relative to the total amount of the non-aqueous electrolyte. More preferably 0.1% by mass to 5% by mass, more preferably 0.5% by mass to 5% by mass, still more preferably 0.5% by mass to 3% by mass, 0.5% by mass ~2% by mass is more preferred, and 0.5% to 1% by mass is even more preferred.
<電解質>
本開示の非水電解液は、添加剤B以外のリチウム塩(以下、「特定リチウム塩」ともいう)である電解質を含有する。
電解質としての特定リチウム塩は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
<Electrolyte>
The non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure contains an electrolyte that is a lithium salt other than additive B (hereinafter also referred to as “specific lithium salt”).
Only one kind of specific lithium salt as an electrolyte may be used, or two or more kinds thereof may be used.
特定リチウム塩の具体例としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li2SiF6、LiPFn[CkF(2k+1)](6-n)(n=1~5、k=1~8の整数)などのリチウム塩が挙げられる。
また、次の一般式で表されるリチウム塩も使用することができる。
Specific examples of the specific lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiPF n [C k F (2k+1) ] (6−n) (n=1 to 5, k= an integer of 1 to 8).
Lithium salts represented by the following general formula can also be used.
LiC(SO2R27)(SO2R28)(SO2R29)、LiN(SO2OR30)(SO2OR31)、LiN(SO2R32)(SO2R33)(ここでR27~R33は互いに同一でも異なっていてもよく、炭素数1~8のパーフルオロアルキル基である)。これらの電解質は単独で使用してもよく、また2種類以上を混合してもよい。 LiC ( SO2R27 ) ( SO2R28 ) ( SO2R29 ), LiN ( SO2OR30 ) ( SO2OR31 ), LiN ( SO2R32 ) ( SO2R33 ) (where R 27 to R 33 may be the same or different and are perfluoroalkyl groups having 1 to 8 carbon atoms). These electrolytes may be used alone or in combination of two or more.
特定リチウム塩は、LiPF6及びLiBF4の少なくとも一方を含むことが好ましく、LiPF6を含むことがより好ましい。
特定リチウム塩がLiPF6を含む場合、特定リチウム塩中に占めるLiPF6の比率は、10質量%~100質量%が好ましく、50質量%~100質量%がより好ましく、70質量%~100質量%が特に好ましい。
The specific lithium salt preferably contains at least one of LiPF 6 and LiBF 4 , more preferably LiPF 6 .
When the specific lithium salt contains LiPF 6 , the ratio of LiPF 6 in the specific lithium salt is preferably 10% by mass to 100% by mass, more preferably 50% by mass to 100% by mass, and 70% by mass to 100% by mass. is particularly preferred.
非水電解液中における電解質の濃度は、0.1mol/L~3mol/Lであることが好ましく、0.5mol/L~2mol/Lであることがより好ましい。 The concentration of the electrolyte in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 0.1 mol/L to 3 mol/L, more preferably 0.5 mol/L to 2 mol/L.
<添加剤C>
本開示の非水電解液は、モノフルオロリン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種である添加剤Cを含有することが好ましい。
本開示の非水電解液が添加剤Cを含有する場合には、保存前及び保存後の電池の抵抗を低減させることができる。更に、保存による電池抵抗の上昇を抑制できる。
添加剤Cは、ジフルオロリン酸リチウムを含むことが好ましい。
<Additive C>
The non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure preferably contains an additive C that is at least one selected from the group consisting of lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate.
When the non-aqueous electrolyte of the present disclosure contains additive C, the resistance of the battery before and after storage can be reduced. Furthermore, an increase in battery resistance due to storage can be suppressed.
Additive C preferably comprises lithium difluorophosphate.
添加剤Cの含有量は、非水電解液の全量に対して、非水電解液の全量に対して、0.001質量%~10質量%が好ましく、0.01質量%~10質量%がより好ましく、0.05質量%~5質量%が更に好ましく、0.1質量%~5質量%が更に好ましく、0.5質量%~5質量%が更に好ましく、0.5質量%~3質量%が更に好ましく、0.5質量%~2質量%が更に好ましく、0.5質量%~1質量%が更に好ましい。 The content of additive C is preferably 0.001% by mass to 10% by mass, preferably 0.01% by mass to 10% by mass, relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte. More preferably 0.05% by mass to 5% by mass, still more preferably 0.1% by mass to 5% by mass, still more preferably 0.5% by mass to 5% by mass, 0.5% by mass to 3% by mass %, more preferably 0.5% by mass to 2% by mass, even more preferably 0.5% by mass to 1% by mass.
<添加剤D>
本開示の非水電解液は、下記式(D)で表される化合物である添加剤Dを含有してもよい。
添加剤Dは、下記式(D)で表される化合物からなる群から選択される1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
<Additive D>
The non-aqueous electrolyte of the present disclosure may contain an additive D, which is a compound represented by formula (D) below.
The additive D may be only one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (D), or may be two or more.
式(D)中、Y1及びY2は、各々独立に、水素原子、メチル基、エチル基、またはプロピル基を示す。 In formula (D), Y1 and Y2 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group.
式(D)で表される化合物としては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、ブロピルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ジプロピルビニレンカーボネートなどが例示される。
これらのうちでビニレンカーボネートが特に好ましい。
Examples of the compound represented by formula (D) include vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, ethylvinylene carbonate, bropylvinylene carbonate, dimethylvinylene carbonate, diethylvinylene carbonate, dipropylvinylene carbonate, and the like.
Of these, vinylene carbonate is particularly preferred.
添加剤Dの含有量は、非水電解液の全量に対して、非水電解液の全量に対して、0.001質量%~10質量%が好ましく、0.01質量%~10質量%がより好ましく、0.05質量%~5質量%が更に好ましく、0.1質量%~5質量%が更に好ましく、0.5質量%~5質量%が更に好ましく、0.5質量%~3質量%が更に好ましく、0.5質量%~2質量%が更に好ましく、0.5質量%~1質量%が更に好ましい。 The content of additive D is preferably 0.001% by mass to 10% by mass, preferably 0.01% by mass to 10% by mass, relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte. More preferably 0.05% by mass to 5% by mass, still more preferably 0.1% by mass to 5% by mass, still more preferably 0.5% by mass to 5% by mass, 0.5% by mass to 3% by mass %, more preferably 0.5% by mass to 2% by mass, even more preferably 0.5% by mass to 1% by mass.
<その他の添加剤>
本開示の非水電解液は、添加剤A、添加剤B、添加剤C、及び添加剤D以外のその他の添加剤(本明細書中では「その他の添加剤」とも称する)を含有してもよい。
本開示の非水電解液がその他の添加剤を含有する場合、含有されるその他の添加剤は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
その他の添加剤としては、フルオロリン酸化合物(但し、モノフルオロリン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムを除く)、炭素-炭素不飽和結合を有するカーボネート化合物(但し、添加剤Dを除く)、フッ素原子を有するカーボネート化合物、及び環状スルトン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
<Other additives>
The nonaqueous electrolytic solution of the present disclosure contains additives other than additive A, additive B, additive C, and additive D (also referred to herein as “other additives”). good too.
When the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure contains other additives, the other additives contained may be one type only, or may be two or more types.
Other additives include fluorophosphate compounds (excluding lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate), carbonate compounds having carbon-carbon unsaturated bonds (excluding additive D), fluorine atoms and at least one selected from the group consisting of a carbonate compound having and a cyclic sultone compound.
(フルオロリン酸化合物)
フルオロリン酸化合物(但し、モノフルオロリン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムを除く)としては、ジフルオロリン酸、モノフルオロリン酸、ジフルオロリン酸メチル、ジフルオロリン酸エチル、フルオロリン酸ジメチル、フルオロリン酸ジエチルなどが挙げられる。これらのうち、好ましくはジフルオロリン酸リチウム、モノフルオロリン酸リチウムである。
(Fluorophosphate compound)
Fluorophosphoric acid compounds (excluding lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate) include difluorophosphoric acid, monofluorophosphoric acid, methyl difluorophosphate, ethyl difluorophosphate, dimethyl fluorophosphate, fluorophosphoric acid diethyl and the like. Among these, lithium difluorophosphate and lithium monofluorophosphate are preferred.
(炭素-炭素不飽和結合を有するカーボネート化合物)
炭素-炭素不飽和結合を有するカーボネート化合物(ただし、添加剤Dを除く)としては、メチルビニルカーボネート、エチルビニルカーボネート、ジビニルカーボネート、メチルプロピニルカーボネート、エチルプロピニルカーボネート、ジプロピニルカーボネート、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ジフェニルカーボネートなどの鎖状カーボネート類;ビニルエチレンカーボネート、4,4-ジビニルエチレンカーボネート、4,5-ジビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、4,4-ジエチニルエチレンカーボネート、4,5-ジエチニルエチレンカーボネート、プロピニルエチレンカーボネート、4,4-ジプロピニルエチレンカーボネート、4,5-ジプロピニルエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類;などが挙げられる。これらのうち、好ましくは、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ジフェニルカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4,4-ジビニルエチレンカーボネート、4,5-ジビニルエチレンカーボネートであり、より好ましくは、ビニルエチレンカーボネートである。
(Carbon-carbon unsaturated bond-containing carbonate compound)
Carbon-carbon unsaturated bond-containing carbonate compounds (excluding additive D) include methyl vinyl carbonate, ethyl vinyl carbonate, divinyl carbonate, methyl propynyl carbonate, ethyl propynyl carbonate, dipropynyl carbonate, methyl phenyl carbonate, ethyl chain carbonates such as phenyl carbonate and diphenyl carbonate; vinylethylene carbonate, 4,4-divinylethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, ethynylethylene carbonate, 4,4-diethynylethylene carbonate, 4,5-di cyclic carbonates such as ethynylethylene carbonate, propynylethylene carbonate, 4,4-dipropynylethylene carbonate, 4,5-dipropynylethylene carbonate; Among these, preferred are methylphenyl carbonate, ethylphenyl carbonate, diphenyl carbonate, vinylethylene carbonate, 4,4-divinylethylene carbonate and 4,5-divinylethylene carbonate, and more preferred is vinylethylene carbonate.
(フッ素原子を有するカーボネート化合物)
フッ素原子を有するカーボネート化合物としては、メチルトリフルオロメチルカーボネート、エチルトリフルオロメチルカーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート、メチル(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネート、エチル(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネート、ビス(2,2,2-トリフルオロエチル)カーボネートなどの鎖状カーボネート類;4-フルオロエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロエチレンカーボネート、4-トリフルオロメチルエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類;などが挙げられる。これらのうち、好ましくは、4-フルオロエチレンカーボネート、4,4-ジフルオロエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロエチレンカーボネートである。
(Carbonate compound having fluorine atom)
Carbonate compounds having a fluorine atom include methyltrifluoromethyl carbonate, ethyltrifluoromethyl carbonate, bis(trifluoromethyl) carbonate, methyl (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, ethyl (2,2,2 -trifluoroethyl)carbonate, bis(2,2,2-trifluoroethyl)carbonate and other linear carbonates; 4-fluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4 - Cyclic carbonates such as trifluoromethylethylene carbonate; Among these, 4-fluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate are preferred.
(環状スルトン化合物)
環状スルトン化合物としては、1,3-プロパンスルトン、1,4-ブタンスルトン、1,3-プロペンスルトン、1-メチル-1,3-プロペンスルトン、2-メチル-1,3-プロペンスルトン、3-メチル-1,3-プロペンスルトン等のスルトン類が挙げられる。これらのうち、好ましくは、1,3-プロパンスルトン、1,3-プロペンスルトンである。
(Cyclic sultone compound)
Cyclic sultone compounds include 1,3-propanesultone, 1,4-butanesultone, 1,3-propenesultone, 1-methyl-1,3-propenesultone, 2-methyl-1,3-propenesultone, 3- and sultones such as methyl-1,3-propene sultone. Among these, 1,3-propanesultone and 1,3-propenesultone are preferred.
本開示の非水電解液がその他の添加剤を含有する場合、その含有量(2種以上である場合には総含有量)には特に制限はないが、本開示の効果がより効果的に奏される観点から、非水電解液の全量に対し、非水電解液の全量に対して、0.001質量%~10質量%であることが好ましく、0.05質量%~5質量%であることがより好ましく、0.1質量%~4質量%であることが更に好ましく、0.1質量%~2質量%であることが更に好ましく、0.1質量%~1質量%であることが特に好ましい。 When the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure contains other additives, the content (the total content if two or more types) is not particularly limited, but the effect of the present disclosure is more effective. From the viewpoint of performance, the total amount of the non-aqueous electrolyte is preferably 0.001% by mass to 10% by mass, and 0.05% by mass to 5% by mass. more preferably 0.1% by mass to 4% by mass, still more preferably 0.1% by mass to 2% by mass, and 0.1% by mass to 1% by mass is particularly preferred.
<非水溶媒>
非水電解液は、一般的に、非水溶媒を含有する。
非水溶媒としては、種々公知のものを適宜選択することができるが、環状の非プロトン性溶媒及び鎖状の非プロトン性溶媒から選ばれる少なくとも一方を用いることが好ましい。
<Non-aqueous solvent>
A non-aqueous electrolyte generally contains a non-aqueous solvent.
As the non-aqueous solvent, various known solvents can be appropriately selected, but it is preferable to use at least one selected from cyclic aprotic solvents and chain aprotic solvents.
電池の安全性の向上のために、溶媒の引火点の向上を志向する場合は、非水溶媒として環状の非プロトン性溶媒を使用することが好ましい。 When aiming to improve the flash point of the solvent in order to improve battery safety, it is preferable to use a cyclic aprotic solvent as the non-aqueous solvent.
(環状の非プロトン性溶媒)
環状の非プロトン性溶媒としては、環状カーボネート、環状カルボン酸エステル、環状スルホン、環状エーテルを用いることができる。
(Cyclic aprotic solvent)
Cyclic aprotic solvents that can be used include cyclic carbonates, cyclic carboxylic acid esters, cyclic sulfones, and cyclic ethers.
環状の非プロトン性溶媒は単独で使用してもよいし、複数種混合して使用してもよい。
環状の非プロトン性溶媒の非水溶媒中の混合割合は、10質量%~100質量%、さらに好ましくは20質量%~90質量%、特に好ましくは30質量%~80質量%である。このような比率にすることによって、電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。
Cyclic aprotic solvents may be used singly or in combination.
The mixing ratio of the cyclic aprotic solvent in the non-aqueous solvent is 10% by mass to 100% by mass, more preferably 20% by mass to 90% by mass, and particularly preferably 30% by mass to 80% by mass. By setting such a ratio, the conductivity of the electrolytic solution, which is related to the charge/discharge characteristics of the battery, can be increased.
環状カーボネートの例として具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、2,3-ブチレンカーボネート、1,2-ペンチレンカーボネート、2,3-ペンチレンカーボネートなどが挙げられる。これらのうち、誘電率が高いエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートが好適に使用される。負極活物質に黒鉛を使用した電池の場合は、エチレンカーボネートがより好ましい。また、これら環状カーボネートは2種類以上を混合して使用してもよい。 Specific examples of cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate and 2,3-pentylene carbonate. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate, which have high dielectric constants, are preferably used. Ethylene carbonate is more preferable for batteries using graphite as the negative electrode active material. Moreover, these cyclic carbonates may be used in combination of two or more.
環状カルボン酸エステルとして、具体的にはγ-ブチロラクトン、δ-バレロラクトン、あるいはメチルγ-ブチロラクトン、エチルγ-ブチロラクトン、エチルδ-バレロラクトンなどのアルキル置換体などを例示することができる。 Specific examples of cyclic carboxylic acid esters include γ-butyrolactone, δ-valerolactone, and alkyl-substituted compounds such as methyl γ-butyrolactone, ethyl γ-butyrolactone, and ethyl δ-valerolactone.
環状カルボン酸エステルは、蒸気圧が低く、粘度が低く、かつ誘電率が高く、電解液の引火点と電解質の解離度を下げることなく電解液の粘度を下げることができる。このため、電解液の引火性を高くすることなく電池の放電特性に関わる指標である電解液の伝導度を高めることができるという特徴を有するので、溶媒の引火点の向上を指向する場合は、上記環状の非プロトン性溶媒として環状カルボン酸エステルを使用することが好ましい。環状カルボン酸エステルの中でも、γ-ブチロラクトンが最も好ましい。 A cyclic carboxylic acid ester has a low vapor pressure, a low viscosity, and a high dielectric constant, and can lower the viscosity of the electrolyte without lowering the flash point of the electrolyte and the dissociation degree of the electrolyte. For this reason, it has the feature that the conductivity of the electrolyte, which is an index related to the discharge characteristics of the battery, can be increased without increasing the flammability of the electrolyte. It is preferred to use a cyclic carboxylic acid ester as the cyclic aprotic solvent. Among the cyclic carboxylic acid esters, γ-butyrolactone is most preferred.
また、環状カルボン酸エステルは、他の環状の非プロトン性溶媒と混合して使用することが好ましい。例えば、環状カルボン酸エステルと、環状カーボネート及び/又は鎖状カーボネートとの混合物が挙げられる。 Moreover, the cyclic carboxylic acid ester is preferably used by being mixed with another cyclic aprotic solvent. Examples include mixtures of cyclic carboxylic acid esters with cyclic carbonates and/or chain carbonates.
環状スルホンの例としては、スルホラン、2-メチルスルホラン、3―メチルスルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジプロピルスルホン、メチルエチルスルホン、メチルプロピルスルホンなどが挙げられる。
環状エーテルの例としてジオキソランを挙げることができる。
Examples of cyclic sulfones include sulfolane, 2-methylsulfolane, 3-methylsulfolane, dimethylsulfone, diethylsulfone, dipropylsulfone, methylethylsulfone, methylpropylsulfone, and the like.
Dioxolane can be mentioned as an example of a cyclic ether.
(鎖状の非プロトン性溶媒)
鎖状の非プロトン性溶媒としては、鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル、鎖状エーテル、鎖状リン酸エステルなどを用いることができる。
(chain-like aprotic solvent)
As the chain aprotic solvent, chain carbonates, chain carboxylic acid esters, chain ethers, chain phosphates, and the like can be used.
鎖状の非プロトン性溶媒の非水溶媒中の混合割合は、10質量%~100質量%、さらに好ましくは20質量%~90質量%、特に好ましくは30質量%~80質量%である。 The mixing ratio of the linear aprotic solvent in the non-aqueous solvent is 10% by mass to 100% by mass, more preferably 20% by mass to 90% by mass, and particularly preferably 30% by mass to 80% by mass.
鎖状カーボネートとして具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、メチルペンチルカーボネート、エチルペンチルカーボネート、ジペンチルカーボネート、メチルヘプチルカーボネート、エチルヘプチルカーボネート、ジヘプチルカーボネート、メチルヘキシルカーボネート、エチルヘキシルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、メチルオクチルカーボネート、エチルオクチルカーボネート、ジオクチルカーボネート、メチルトリフルオロエチルカーボネートなどが挙げられる。これら鎖状カーボネートは2種類以上を混合して使用してもよい。 Specific examples of chain carbonates include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, ethyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, methyl pentyl carbonate, Ethylpentyl carbonate, dipentyl carbonate, methylheptyl carbonate, ethylheptyl carbonate, diheptyl carbonate, methylhexyl carbonate, ethylhexyl carbonate, dihexyl carbonate, methyloctyl carbonate, ethyloctyl carbonate, dioctyl carbonate, methyltrifluoroethyl carbonate and the like. These chain carbonates may be used in combination of two or more.
鎖状カルボン酸エステルとして具体的には、ピバリン酸メチルなどが挙げられる。
鎖状エーテルとして具体的には、ジメトキシエタンなどが挙げられる。
鎖状リン酸エステルとして具体的には、リン酸トリメチルなどが挙げられる。
Specific examples of chain carboxylic acid esters include methyl pivalate.
Specific examples of chain ethers include dimethoxyethane and the like.
Specific examples of chain phosphates include trimethyl phosphate and the like.
(溶媒の組み合わせ)
本開示の非水電解液で使用する非水溶媒は、1種類でも複数種類を混合して用いてもよい。また、環状の非プロトン性溶媒のみを1種類又は複数種類用いても、鎖状の非プロトン性溶媒のみを1種類又は複数種類用いても、又は環状の非プロトン性溶媒及び鎖状のプロトン性溶媒を混合して用いてもよい。電池の負荷特性、低温特性の向上を特に意図した場合は、非水溶媒として環状の非プロトン性溶媒と鎖状の非プロトン性溶媒を組み合わせて使用することが好ましい。
(combination of solvents)
The non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure may be used singly or in combination of multiple types. Further, even if only one or more kinds of cyclic aprotic solvents are used, or only one or more kinds of chain aprotic solvents are used, or both cyclic aprotic solvents and chain protic solvents are used. A solvent may be mixed and used. When especially intended to improve the load characteristics and low-temperature characteristics of the battery, it is preferable to use a combination of a cyclic aprotic solvent and a chain aprotic solvent as the non-aqueous solvent.
さらに、電解液の電気化学的安定性から、環状の非プロトン性溶媒には環状カーボネートを、鎖状の非プロトン性溶媒には鎖状カーボネートを適用することが最も好ましい。また、環状カルボン酸エステルと環状カーボネート及び/又は鎖状カーボネートの組み合わせによっても電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。 Furthermore, from the electrochemical stability of the electrolytic solution, it is most preferable to apply a cyclic carbonate to the cyclic aprotic solvent and a chain carbonate to the chain aprotic solvent. Also, the combination of the cyclic carboxylic acid ester and the cyclic carbonate and/or the chain carbonate can increase the conductivity of the electrolytic solution, which is related to the charge/discharge characteristics of the battery.
環状カーボネートと鎖状カーボネートの組み合わせとして、具体的には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、プロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートなどが挙げられる。 Specific examples of combinations of cyclic carbonate and chain carbonate include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and methylethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate, propylene carbonate and methylethyl carbonate, propylene carbonate and Diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate , ethylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate Carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, methylethyl carbonate, diethyl carbonate and the like.
環状カーボネートと鎖状カーボネートの混合割合は、質量比で表して、環状カーボネート:鎖状カーボネートが、5:95~80:20、さらに好ましくは10:90~70:30、特に好ましくは15:85~55:45である。このような比率にすることによって、電解液の粘度上昇を抑制し、電解質の解離度を高めることができるため、電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。また、電解質の溶解度をさらに高めることができる。よって、常温又は低温での電気伝導性に優れた電解液とすることができるため、常温から低温での電池の負荷特性を改善することができる。 The mixing ratio of the cyclic carbonate and the chain carbonate is 5:95 to 80:20, more preferably 10:90 to 70:30, particularly preferably 15:85, in terms of a mass ratio of cyclic carbonate:chain carbonate. ~55:45. By setting such a ratio, it is possible to suppress an increase in the viscosity of the electrolytic solution and increase the degree of dissociation of the electrolyte, so that the conductivity of the electrolytic solution, which is related to the charge/discharge characteristics of the battery, can be increased. Also, the solubility of the electrolyte can be further increased. Therefore, the electrolytic solution having excellent electrical conductivity at room temperature or low temperature can be obtained, so that the load characteristics of the battery at room temperature to low temperature can be improved.
環状カルボン酸エステルと環状カーボネート及び/又は鎖状カーボネートの組み合わせの例として、具体的には、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとプロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、γ-ブチロラクトンとスルホラン、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとスルホラン、γ-ブチロラクトンとプロピレンカーボネートとスルホラン、γ-ブチロラクトンとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとスルホラン、γ-ブチロラクトンとスルホランとジメチルカーボネートなどが挙げられる。 Specific examples of combinations of cyclic carboxylic acid esters and cyclic carbonates and/or chain carbonates include γ-butyrolactone and ethylene carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and dimethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and methylethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and propylene carbonate, γ-butyrolactone and propylene carbonate and dimethyl carbonate, γ-butyrolactone and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone and propylene carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and propylene carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and propylene carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone and sulfolane, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and sulfolane, γ-butyrolactone and propylene carbonate Sulfolane, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, sulfolane, γ-butyl Lolactone, sulfolane, dimethyl carbonate and the like.
(その他の溶媒)
非水溶媒としては、上記以外のその他の溶媒も挙げられる。
その他の溶媒としては、具体的には、ジメチルホルムアミドなどのアミド、メチル-N,N-ジメチルカーバメートなどの鎖状カーバメート、N-メチルピロリドンなどの環状アミド、N,N-ジメチルイミダゾリジノンなどの環状ウレア、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリメチルシリル等のホウ素化合物、及び下記の一般式で表されるポリエチレングリコール誘導体などを挙げることができる。
HO(CH2CH2O)aH
HO[CH2CH(CH3)O]bH
CH3O(CH2CH2O)cH
CH3O[CH2CH(CH3)O]dH
CH3O(CH2CH2O)eCH3
CH3O[CH2CH(CH3)O]fCH3
C9H19PhO(CH2CH2O)g[CH(CH3)O]hCH3
(Phはフェニル基)
CH3O[CH2CH(CH3)O]iCO[OCH(CH3)CH2]jOCH3
上記式中、a~fは、5~250の整数、g~jは2~249の整数、5≦g+h≦250、5≦i+j≦250である。
(Other solvents)
Examples of non-aqueous solvents include solvents other than those mentioned above.
Specific examples of other solvents include amides such as dimethylformamide, chain carbamates such as methyl-N,N-dimethylcarbamate, cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, and N,N-dimethylimidazolidinone. Examples include boron compounds such as cyclic urea, trimethyl borate, triethyl borate, tributyl borate, trioctyl borate, and trimethylsilyl borate, and polyethylene glycol derivatives represented by the following general formula.
HO ( CH2CH2O ) aH
HO[ CH2CH ( CH3 )O]bH
CH3O ( CH2CH2O ) cH
CH3O[ CH2CH ( CH3 )O] dH
CH3O ( CH2CH2O ) eCH3
CH3O [ CH2CH ( CH3 )O] fCH3
C9H19PhO ( CH2CH2O ) g [ CH ( CH3 )O] hCH3
(Ph is a phenyl group)
CH3O [ CH2CH ( CH3 )O] iCO [OCH ( CH3 ) CH2 ] jOCH3
In the above formula, a to f are integers of 5 to 250, g to j are integers of 2 to 249, 5≦g+h≦250, and 5≦i+j≦250.
本開示の非水電解液は、リチウム二次電池用の非水電解液として好適であるばかりでなく、一次電池用の非水電解液、電気化学キャパシタ用の非水電解液、電気二重層キャパシタ、アルミ電解コンデンサー用の電解液としても用いることができる。 The nonaqueous electrolyte of the present disclosure is not only suitable as a nonaqueous electrolyte for lithium secondary batteries, but also a nonaqueous electrolyte for primary batteries, a nonaqueous electrolyte for electrochemical capacitors, and an electric double layer capacitor. It can also be used as an electrolyte for aluminum electrolytic capacitors.
〔リチウム二次電池〕
本開示のリチウム二次電池は、正極と、負極と、本開示の非水電解液と、を含む。
[Lithium secondary battery]
A lithium secondary battery of the present disclosure includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte of the present disclosure.
(負極)
負極は、負極活物質及び負極集電体を含んでもよい。
負極における負極活物質としては、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属もしくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属窒素化物、及び、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料からなる群から選ばれた少なくとも1種(単独で用いてもよいし、これらの2種以上を含む混合物を用いてもよい)を用いることができる。
リチウム(又はリチウムイオン)との合金化が可能な金属もしくは合金としては、シリコン、シリコン合金、スズ、スズ合金などを挙げることができる。また、チタン酸リチウムでもよい。
これらの中でもリチウムイオンをドープ・脱ドープすることが可能な炭素材料が好ましい。このような炭素材料としては、カーボンブラック、活性炭、黒鉛材料(人造黒鉛、天然黒鉛)、非晶質炭素材料、等が挙げられる。上記炭素材料の形態は、繊維状、球状、ポテト状、フレーク状いずれの形態であってもよい。
(negative electrode)
The negative electrode may include a negative electrode active material and a negative electrode current collector.
The negative electrode active material in the negative electrode includes metal lithium, lithium-containing alloys, metals or alloys that can be alloyed with lithium, oxides that can be doped/dedoped with lithium ions, and lithium ions that can be doped/dedoped. At least one selected from the group consisting of transition metal nitrides and carbon materials capable of doping and dedoping lithium ions (may be used alone, or a mixture containing two or more of these may be used. good) can be used.
Examples of metals or alloys that can be alloyed with lithium (or lithium ions) include silicon, silicon alloys, tin, and tin alloys. Lithium titanate may also be used.
Among these, a carbon material capable of doping/dedoping lithium ions is preferable. Examples of such carbon materials include carbon black, activated carbon, graphite materials (artificial graphite, natural graphite), amorphous carbon materials, and the like. The carbon material may be fibrous, spherical, potato-like, or flake-like.
上記非晶質炭素材料として具体的には、ハードカーボン、コークス、1500℃以下に焼成したメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチカーボンファイバー(MCF)などが例示される。
上記黒鉛材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。人造黒鉛としては、黒鉛化MCMB、黒鉛化MCFなどが用いられる。また、黒鉛材料としては、ホウ素を含有するものなども用いることができる。また、黒鉛材料としては、金、白金、銀、銅、スズなどの金属で被覆したもの、非晶質炭素で被覆したもの、非晶質炭素と黒鉛を混合したものも使用することができる。
Specific examples of the amorphous carbon material include hard carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB) fired at 1500° C. or lower, and mesophase pitch carbon fiber (MCF).
Examples of the graphite material include natural graphite and artificial graphite. Graphitized MCMB, graphitized MCF, and the like are used as artificial graphite. As the graphite material, one containing boron can also be used. As the graphite material, those coated with metals such as gold, platinum, silver, copper, and tin, those coated with amorphous carbon, and those in which amorphous carbon and graphite are mixed can be used.
これらの炭素材料は、1種類で使用してもよく、2種類以上混合して使用してもよい。
上記炭素材料としては、特にX線解析で測定した(002)面の面間隔d(002)が0.340nm以下の炭素材料が好ましい。また、炭素材料としては、真密度が1.70g/cm3以上である黒鉛又はそれに近い性質を有する高結晶性炭素材料も好ましい。以上のような炭素材料を使用すると、電池のエネルギー密度をより高くすることができる。
These carbon materials may be used singly or in combination of two or more.
As the above-mentioned carbon material, a carbon material in which the interplanar spacing d(002) of the (002) plane measured by X-ray analysis is 0.340 nm or less is particularly preferable. As the carbon material, graphite having a true density of 1.70 g/cm 3 or more or a highly crystalline carbon material having properties close thereto is also preferable. The energy density of the battery can be increased by using the above carbon materials.
負極における負極集電体の材質には特に制限はなく、公知のものを任意に用いることができる。
負極集電体の具体例としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられる。中でも、加工しやすさの点から特に銅が好ましい。
The material of the negative electrode current collector in the negative electrode is not particularly limited, and any known material can be used.
Specific examples of the negative electrode current collector include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Among them, copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing.
(正極)
正極は、正極活物質及び正極集電体を含んでもよい。
正極における正極活物質としては、MoS2、TiS2、MnO2、V2O5などの遷移金属酸化物又は遷移金属硫化物、LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNiXCo(1-X)O2〔0<X<1〕、α-NaFeO2型結晶構造を有するLi1+αMe1-αO2(Meは、Mn、Ni及びCoを含む遷移金属元素、1.0≦(1+α)/(1-α)≦1.6)、LiNixCoyMnzO2〔x+y+z=1、0<x<1、0<y<1、0<z<1〕(例えば、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2等)、LiFePO4、LiMnPO4などのリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアセン、ジメルカプトチアジアゾール、ポリアニリン複合体などの導電性高分子材料等が挙げられる。これらの中でも、特にリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物が好ましい。負極がリチウム金属又はリチウム合金である場合は、正極として炭素材料を用いることもできる。また、正極として、リチウムと遷移金属との複合酸化物と、炭素材料と、の混合物を用いることもできる。
正極活物質は、1種類で使用してもよく、2種類以上を混合して使用してもよい。正極活物質は導電性が不充分である場合には、導電性助剤とともに使用して正極を構成することができる。導電性助剤としては、カーボンブラック、アモルファスウィスカー、グラファイトなどの炭素材料を例示することができる。
(positive electrode)
The positive electrode may include a positive electrode active material and a positive electrode current collector.
Examples of positive electrode active materials for the positive electrode include transition metal oxides or sulfides such as MoS 2 , TiS 2 , MnO 2 and V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNiXCo (1−X) O 2 [0<X<1], α-NaFeO Li 1+α Me 1-α O 2 having a 2 -type crystal structure (Me is a transition metal element including Mn, Ni and Co, 1.0 ≦(1+α)/(1−α)≦1.6), LiNi x Co y Mn z O 2 [x+y+z=1, 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1] (for example, composite oxides composed of lithium and a transition metal such as LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 , LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 , LiFePO4 , LiMnPO4 ; Examples thereof include conductive polymer materials such as polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyacene, dimercaptothiadiazole, and polyaniline complexes. Among these, a composite oxide composed of lithium and a transition metal is particularly preferred. Carbon materials can also be used as the positive electrode when the negative electrode is lithium metal or a lithium alloy. A mixture of a composite oxide of lithium and a transition metal and a carbon material can also be used as the positive electrode.
One type of positive electrode active material may be used, or two or more types may be mixed and used. If the positive electrode active material has insufficient conductivity, it can be used together with a conductive aid to form the positive electrode. Examples of conductive aids include carbon materials such as carbon black, amorphous whiskers, and graphite.
正極における正極集電体の材質には特に制限はなく、公知のものを任意に用いることができる。
正極集電体の具体例としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、タンタルなどの金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパーなどの炭素材料;等が挙げられる。
The material of the positive electrode current collector in the positive electrode is not particularly limited, and any known material can be used.
Specific examples of the positive electrode current collector include metal materials such as aluminum, aluminum alloys, stainless steel, nickel, titanium, and tantalum; carbon materials such as carbon cloth and carbon paper; and the like.
(セパレータ)
本開示のリチウム二次電池は、負極と正極との間にセパレータを含むことが好ましい。
セパレータは、正極と負極とを電気的に絶縁し且つリチウムイオンを透過する膜であって、多孔性膜や高分子電解質が例示される。
多孔性膜としては微多孔性高分子フィルムが好適に使用され、材質としてポリオレフィン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル等が例示される。
特に、多孔性ポリオレフィンが好ましく、具体的には多孔性ポリエチレンフィルム、多孔性ポリプロピレンフィルム、又は多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとの多層フィルムを例示することができる。多孔性ポリオレフィンフィルム上には、熱安定性に優れる他の樹脂がコーティングされてもよい。
高分子電解質としては、リチウム塩を溶解した高分子や、電解液で膨潤させた高分子等が挙げられる。
本開示の非水電解液は、高分子を膨潤させて高分子電解質を得る目的で使用してもよい。
(separator)
The lithium secondary battery of the present disclosure preferably includes a separator between the negative electrode and the positive electrode.
The separator is a film that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass through, and is exemplified by a porous film and a polymer electrolyte.
A microporous polymer film is preferably used as the porous membrane, and examples of the material include polyolefin, polyimide, polyvinylidene fluoride, polyester, and the like.
In particular, porous polyolefin is preferable, and specific examples include porous polyethylene film, porous polypropylene film, or multilayer film of porous polyethylene film and polypropylene film. Other resins having excellent thermal stability may be coated on the porous polyolefin film.
Examples of polymer electrolytes include polymers in which lithium salts are dissolved and polymers swollen with an electrolytic solution.
The non-aqueous electrolyte of the present disclosure may be used for the purpose of swelling a polymer to obtain a polymer electrolyte.
(電池の構成)
本開示のリチウム二次電池は、種々公知の形状をとることができ、円筒型、コイン型、角型、ラミネート型、フィルム型その他任意の形状に形成することができる。しかし、電池の基本構造は、形状によらず同じであり、目的に応じて設計変更を施すことができる。
(Battery configuration)
The lithium secondary battery of the present disclosure can take various known shapes, such as cylindrical, coin, square, laminate, film, and other arbitrary shapes. However, the basic structure of the battery is the same regardless of the shape, and the design can be changed depending on the purpose.
本開示のリチウム二次電池(非水電解液二次電池)の例として、ラミネート型電池が挙げられる。
図1は、本開示のリチウム二次電池の一例であるラミネート型電池の一例を示す概略斜視図であり、図2は、図1に示すラミネート型電池に収容される積層型電極体の厚さ方向の概略断面図である。
図1に示すラミネート型電池は、内部に非水電解液(図1中では不図示)及び積層型電極体(図1中では不図示)が収納され、且つ、周縁部が封止されることにより内部が密閉されたラミネート外装体1を備える。ラミネート外装体1としては、例えばアルミニウム製のラミネート外装体が用いられる。
ラミネート外装体1に収容される積層型電極体は、図2に示されるように、正極板5と負極板6とがセパレータ7を介して交互に積層されてなる積層体と、この積層体の周囲を囲むセパレータ8と、を備える。正極板5、負極板6、セパレータ7、及びセパレータ8には、本開示の非水電解液が含浸されている。
上記積層型電極体における複数の正極板5は、いずれも正極タブを介して正極端子2と電気的に接続されており(不図示)、この正極端子2の一部が上記ラミネート外装体1の周端部から外側に突出している(図1)。ラミネート外装体1の周端部において正極端子2が突出する部分は、絶縁シール4によってシールされている。
同様に、上記積層型電極体における複数の負極板6は、いずれも負極タブを介して負極端子3と電気的に接続されており(不図示)、この負極端子3の一部が上記ラミネート外装体1の周端部から外側に突出している(図1)。ラミネート外装体1の周端部において負極端子3が突出する部分は、絶縁シール4によってシールされている。
なお、上記一例に係るラミネート型電池では、正極板5の数が5枚、負極板6の数が6枚となっており、正極板5と負極板6とがセパレータ7を介し、両側の最外層がいずれも負極板6となる配置で積層されている。しかし、ラミネート型電池における、正極板の数、負極板の数、及び配置については、この一例には限定されず、種々の変更がなされてもよいことは言うまでもない。
An example of the lithium secondary battery (non-aqueous electrolyte secondary battery) of the present disclosure is a laminate type battery.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a laminate type battery, which is an example of the lithium secondary battery of the present disclosure, and FIG. 2 shows the thickness of the laminated electrode body housed in the laminate type battery shown in FIG. 1 is a schematic sectional view in a direction; FIG.
The laminated battery shown in FIG. 1 contains a non-aqueous electrolyte (not shown in FIG. 1) and a laminated electrode assembly (not shown in FIG. 1), and the peripheral portion is sealed. It has a laminated exterior body 1 whose inside is sealed by. As the laminated exterior body 1, for example, a laminated exterior body made of aluminum is used.
As shown in FIG. 2, the laminated electrode body housed in the laminated outer package 1 is composed of a laminated body in which a
Each of the plurality of
Similarly, each of the plurality of
In the laminate type battery according to the above example, the number of
本開示のリチウム二次電池の別の一例として、コイン型電池も挙げられる。
図3は、本開示のリチウム二次電池の別の一例であるコイン型電池の一例を示す概略斜視図である。
図3に示すコイン型電池では、円盤状負極12、非水電解液を注入したセパレータ15、円盤状正極11、必要に応じて、ステンレス、又はアルミニウムなどのスペーサー板17、18が、この順序に積層された状態で、正極缶13(以下、「電池缶」ともいう)と封口板14(以下、「電池缶蓋」ともいう)との間に収納される。正極缶13と封口板14とはガスケット16を介してかしめ密封する。
この一例では、セパレータ15に注入される非水電解液として、本開示の非水電解液を用いる。
Another example of the lithium secondary battery of the present disclosure is a coin-type battery.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of a coin-type battery, which is another example of the lithium secondary battery of the present disclosure.
In the coin-type battery shown in FIG. 3, a disk-shaped
In this example, the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure is used as the non-aqueous electrolytic solution injected into the
なお、本開示のリチウム二次電池は、負極と、正極と、上記本開示の非水電解液と、を含むリチウム二次電池(充放電前のリチウム二次電池)を、充放電させて得られたリチウム二次電池であってもよい。
即ち、本開示のリチウム二次電池は、まず、負極と、正極と、上記本開示の非水電解液と、を含む充放電前のリチウム二次電池を作製し、次いで、この充放電前のリチウム二次電池を1回以上充放電させることによって作製されたリチウム二次電池(充放電されたリチウム二次電池)であってもよい。
The lithium secondary battery of the present disclosure is obtained by charging and discharging a lithium secondary battery (lithium secondary battery before charging and discharging) containing the negative electrode, the positive electrode, and the non-aqueous electrolyte of the present disclosure. It may be a lithium secondary battery.
That is, in the lithium secondary battery of the present disclosure, first, a lithium secondary battery before charging and discharging including the negative electrode, the positive electrode, and the non-aqueous electrolyte of the present disclosure is produced, and then the lithium secondary battery before charging and discharging is produced. It may be a lithium secondary battery produced by charging and discharging a lithium secondary battery one or more times (charged and discharged lithium secondary battery).
本開示のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、種々公知の用途に用いることができる。例えば、ノート型パソコン、モバイルパソコン、携帯電話、ヘッドホンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、電子手帳、電卓、ラジオ、バックアップ電源用途、モーター、自動車、電気自動車、バイク、電動バイク、自転車、電動自転車、照明器具、ゲーム機、時計、電動工具、カメラ等、小型携帯機器、大型機器を問わず広く利用可能なものである。 Applications of the lithium secondary battery of the present disclosure are not particularly limited, and can be used for various known applications. For example, notebook computers, mobile computers, mobile phones, headphone stereos, video movies, liquid crystal televisions, handy cleaners, electronic notebooks, calculators, radios, backup power supply applications, motors, automobiles, electric vehicles, motorcycles, electric motorcycles, bicycles, electric It can be widely used in small mobile devices and large devices such as bicycles, lighting equipment, game machines, clocks, power tools, and cameras.
以下、本開示の実施例を示すが、本開示は以下の実施例によって制限されるものではない。
なお、以下の実施例において、「添加量」は、最終的に得られる非水電解液中における含有量(即ち、最終的に得られる非水電解液全量に対する量)を表す。
また、「wt%」は、質量%を意味する。
Examples of the present disclosure are shown below, but the present disclosure is not limited to the following examples.
In the following examples, the "addition amount" represents the content in the finally obtained non-aqueous electrolyte (that is, the amount relative to the total amount of the finally obtained non-aqueous electrolyte).
Moreover, "wt%" means mass%.
〔実施例1〕
以下の手順にて、リチウム二次電池であるコイン型電池(試験用電池)を作製した。
<負極の作製>
人造黒鉛20質量部、天然黒鉛系黒鉛80質量部、カルボキシメチルセルロース1質量部及びSBRラテックス2質量部を水溶媒で混錬してペースト状の負極合剤スラリーを調製した。
次に、この負極合剤スラリーを厚さ18μmの帯状銅箔製の負極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮して負極集電体と負極活物質層からなるシート状の負極を得た。このときの負極活物質層の塗布密度は10mg/cm2であり、充填密度は1.5g/mlであった。
[Example 1]
A coin-type battery (test battery), which is a lithium secondary battery, was produced in the following procedure.
<Production of negative electrode>
20 parts by mass of artificial graphite, 80 parts by mass of natural graphite, 1 part by mass of carboxymethyl cellulose, and 2 parts by mass of SBR latex were kneaded with a water solvent to prepare a pasty negative electrode mixture slurry.
Next, this negative electrode mixture slurry is applied to a negative electrode current collector made of strip-shaped copper foil with a thickness of 18 μm, dried, and then compressed by a roll press to form a sheet-like negative electrode comprising the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer. got At this time, the negative electrode active material layer had a coating density of 10 mg/cm 2 and a filling density of 1.5 g/ml.
<正極の作製>
LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2を90質量部、アセチレンブラック5質量部及びポリフッ化ビニリデン5質量部を、N-メチルピロリジノンを溶媒として混錬してペースト状の正極合剤スラリーを調製した。
次に、この正極合剤スラリーを厚さ20μmの帯状アルミ箔の正極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮して正極集電体と正極活物質とからなるシート状の正極を得た。このときの正極活物質層の塗布密度は30mg/cm2であり、充填密度は2.5g/mlであった。
<Preparation of positive electrode>
90 parts by mass of LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 , 5 parts by mass of acetylene black and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride were kneaded using N-methylpyrrolidinone as a solvent to prepare a pasty positive electrode mixture. A slurry was prepared.
Next, this positive electrode mixture slurry is applied to a positive electrode current collector made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then compressed by a roll press to form a sheet-like positive electrode comprising the positive electrode current collector and the positive electrode active material. Obtained. At this time, the coating density of the positive electrode active material layer was 30 mg/cm 2 and the filling density was 2.5 g/ml.
<非水電解液の調製>
非水溶媒としてエチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とメチルエチルカーボネート(EMC)とをそれぞれ30:35:35(質量比)の割合で混合し、混合溶媒を得た。
得られた混合溶媒中に、電解質であるLiPF6を、最終的に得られる非水電解液中における電解質濃度が1モル/リットルとなるように溶解させた。
上記で得られた溶液に対して、
添加剤Aとしてメタンスルホニルフルオリド(以下、「MSF」ともいう)(添加量0.5質量%)、及び
添加剤Bとしてトリフルオロメタンスルホン酸リチウム(以下、「TFMSLi」ともいう)(添加量0.5質量%)
を添加し、非水電解液を得た。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
As non-aqueous solvents, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (EMC) were mixed at a ratio of 30:35:35 (mass ratio), respectively, to obtain a mixed solvent.
LiPF 6 as an electrolyte was dissolved in the obtained mixed solvent so that the concentration of the electrolyte in the finally obtained non-aqueous electrolyte was 1 mol/liter.
For the solution obtained above,
Methanesulfonyl fluoride (hereinafter also referred to as "MSF") as additive A (addition amount 0.5% by mass), and lithium trifluoromethanesulfonate (hereinafter also referred to as "TFMSLi") as additive B (addition amount 0 .5% by mass)
was added to obtain a non-aqueous electrolyte.
<コイン型電池の作製>
上述の負極を直径14mmで、上述の正極を直径13mmで、それぞれ円盤状に打ち抜いて、コイン状の電極(負極及び正極)を得た。また、厚さ20μmの微多孔性ポリエチレンフィルムを直径17mmの円盤状に打ち抜きセパレータを得た。
得られたコイン状の負極、セパレータ及びコイン状の正極を、この順序でステンレス製の電池缶(2032サイズ)内に積層し、上記非水電解液20μlを注入してセパレータと正極と負極に含漬させた。
さらに、正極上にアルミニウム製の板(厚さ1.2mm、直径16mm)及びバネを乗せ、ポリプロピレン製のガスケットを介して、電池缶蓋をかしめることにより電池を密封し、直径20mm、高さ3.2mmの図3で示す構成を有するコイン型電池(以下、「試験用電池」と称することがある)を作製した。
<Production of coin-type battery>
Coin-shaped electrodes (negative electrode and positive electrode) were obtained by punching the above-described negative electrode with a diameter of 14 mm and the above-described positive electrode with a diameter of 13 mm, respectively. A disk-shaped separator having a diameter of 17 mm was obtained by punching a microporous polyethylene film having a thickness of 20 μm.
The obtained coin-shaped negative electrode, separator, and coin-shaped positive electrode were stacked in this order in a battery can made of stainless steel (2032 size), and 20 μl of the above non-aqueous electrolyte was poured into the separator, positive electrode, and negative electrode. soaked.
Furthermore, an aluminum plate (thickness 1.2 mm,
<高温保存後の容量維持率の測定>
上記コイン型電池を、25℃の恒温槽中で充電レート0.2Cで4.25Vまで充電し、この25℃恒温槽中で放電レート0.2Cで2.85Vまで放電し、放電した際の放電容量を測定し、この放電容量を高温保存前の放電容量[mAh]とした。
上記高温保存前の放電容量[mAh]を測定したコイン型電池に対し、25℃の恒温槽中で充電レート0.2Cで4.25Vまで充電を行った後、恒温槽の温度を60℃に上昇させ、60℃の恒温槽中に上記コイン型電池を5日間保存した(高温保存)。
上記高温保存後、恒温槽の温度を25℃に戻し、25℃の恒温槽中で上記コイン型電池を放電レート2Cで2.85Vまで放電し、放電した際の放電容量を測定し、この放電容量を高温保存後の放電容量[mAh]とした。
これらの結果から、下記式により、「高温保存後の容量維持率[%]」を求めた。
結果を表1に示す。
<Measurement of capacity retention rate after high temperature storage>
The coin-type battery is charged to 4.25 V at a charge rate of 0.2 C in a 25 ° C. constant temperature bath, discharged to 2.85 V at a discharge rate of 0.2 C in this 25 ° C. constant temperature bath, and discharged The discharge capacity was measured, and this discharge capacity was defined as the discharge capacity [mAh] before high temperature storage.
The coin-type battery whose discharge capacity [mAh] before high temperature storage was measured was charged to 4.25 V at a charge rate of 0.2 C in a constant temperature bath at 25 ° C., and then the temperature of the constant temperature bath was raised to 60 ° C. The temperature was raised and the coin-shaped battery was stored in a constant temperature bath at 60° C. for 5 days (high temperature storage).
After the high temperature storage, the temperature of the constant temperature bath is returned to 25 ° C., the coin type battery is discharged to 2.85 V at a discharge rate of 2 C in the constant temperature bath at 25 ° C., the discharge capacity at the time of discharging is measured, and this discharge is performed. The capacity was taken as the discharge capacity [mAh] after high temperature storage.
From these results, the "capacity retention rate [%] after high-temperature storage" was determined by the following formula.
Table 1 shows the results.
高温保存後の容量維持率[%]
=(高温保存後の放電容量[mAh]/高温保存前の放電容量[mAh])×100[%]
Capacity retention rate after high temperature storage [%]
= (Discharge capacity after high temperature storage [mAh]/Discharge capacity before high temperature storage [mAh]) × 100 [%]
〔比較例1〕
非水電解液の調製において、添加剤Aを添加しなかったこと、及び、添加剤Bの添加量を1.0質量%の変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
In the preparation of the non-aqueous electrolyte, the same operation as in Example 1 was performed except that additive A was not added and the amount of additive B added was changed to 1.0% by mass. Table 1 shows the results.
〔比較例2〕
非水電解液の調製において、添加剤Bを添加しなかったこと、及び、添加剤Aの添加量を1.0質量%の変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
In the preparation of the non-aqueous electrolyte, the same operation as in Example 1 was performed except that additive B was not added and the amount of additive A added was changed to 1.0% by mass. Table 1 shows the results.
表1に示すように、添加剤A及び添加剤Bの両方を含有する非水電解液を用いた実施例1では、添加剤A及び添加剤Bの一方を含有しない非水電解液を用いた比較例1及び2と比較して、高温保存後の容量維持率に優れていた。
より詳細には、実施例1では、添加剤Aを含有しない比較例1の非水電解液に対し、添加剤B(1.0wt%)のうちの0.5wt%分を添加剤Aに置き換えることにより、高温保存後の容量維持率が向上した。
また、実施例1では、添加剤Bを含有しない比較例2の非水電解液に対し、添加剤A(1.0wt%)のうちの0.5wt%分を添加剤Bに置き換えることにより、高温保存後の容量維持率が向上した。
As shown in Table 1, in Example 1 using a non-aqueous electrolyte containing both additive A and additive B, a non-aqueous electrolyte containing neither additive A nor additive B was used. Compared with Comparative Examples 1 and 2, the capacity retention rate after high temperature storage was excellent.
More specifically, in Example 1, 0.5 wt% of Additive B (1.0 wt%) is replaced with Additive A in the non-aqueous electrolytic solution of Comparative Example 1 that does not contain Additive A. As a result, the capacity retention rate after high-temperature storage was improved.
Further, in Example 1, by replacing 0.5 wt% of Additive A (1.0 wt%) with Additive B in the non-aqueous electrolytic solution of Comparative Example 2 that does not contain Additive B, The capacity retention rate after high temperature storage was improved.
〔実施例2〕
非水電解液の調製において、更に、添加剤Cとしてのジフルオロリン酸リチウム(以下、「LiDFP」ともいう)(添加量0.5質量%)を添加したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
高温保存後の容量維持率の結果を表2に示す。
表2には、対比のため、前述した実施例1の高温保存後の容量維持率も示した。
[Example 2]
In the preparation of the non-aqueous electrolyte, the same operation as in Example 1 except that lithium difluorophosphate (hereinafter also referred to as "LiDFP") as additive C (addition amount 0.5% by mass) was added. did
Table 2 shows the results of the capacity retention rate after high-temperature storage.
For comparison, Table 2 also shows the capacity retention rate after high-temperature storage in Example 1 described above.
実施例1及び2のコイン型電池について、以下に示す、保存前の直流抵抗(-20℃)、保存後の直流抵抗(-20℃)、及び、保存による直流抵抗の上昇率(%)を測定した。結果を表2に示す。 For the coin-type batteries of Examples 1 and 2, the DC resistance before storage (−20° C.), the DC resistance after storage (−20° C.), and the rate of increase in DC resistance (%) due to storage were measured. It was measured. Table 2 shows the results.
<保存前の直流抵抗(-20℃)>
コイン型電池を定電圧4.2Vで充放電を3回繰り返した後、定電圧3.9Vまで充電し、次いで、この充電後のコイン型電池を恒温槽内で-20℃に冷却した。-20℃に冷却されたコイン型電池を、-20℃において0.2mA定電流で放電し、放電開始から10秒間における電位低下を測定することにより、コイン型電池の直流抵抗[Ω]を測定した。得られた測定値を、保存前の直流抵抗(-20℃)(Ω)とした。
<DC resistance before storage (-20°C)>
The coin-type battery was charged and discharged three times at a constant voltage of 4.2 V, then charged to a constant voltage of 3.9 V, and then cooled to −20° C. in a constant temperature bath. A coin-type battery cooled to -20°C is discharged at a constant current of 0.2 mA at -20°C, and the potential drop for 10 seconds from the start of discharge is measured to measure the DC resistance [Ω] of the coin-type battery. did. The obtained measured value was taken as the DC resistance (−20° C.) (Ω) before storage.
<保存後の直流抵抗(-20℃)>
保存前の直流抵抗(-20℃)を測定したコイン型電池を、定電圧4.25Vで充電し、充電したコイン型電池を60℃の恒温槽内に5日間保存した。
5日間の保存後、コイン型電池を定電圧3.9Vまで充電し、次いで、この充電後のコイン型電池を恒温槽内で-20℃に冷却した。-20℃に冷却されたコイン型電池を、-20℃において0.2mA定電流で放電し、放電開始から10秒間における電位低下を測定することにより、コイン型電池の直流抵抗[Ω]を測定した。得られた測定値を、保存後の直流抵抗(-20℃)(Ω)とした。
<DC resistance after storage (-20°C)>
The coin-type battery whose direct current resistance (−20° C.) before storage was measured was charged at a constant voltage of 4.25 V, and the charged coin-type battery was stored in a constant temperature bath at 60° C. for 5 days.
After storage for 5 days, the coin-type battery was charged to a constant voltage of 3.9 V and then cooled to -20°C in a constant temperature bath. A coin-type battery cooled to -20°C is discharged at a constant current of 0.2 mA at -20°C, and the potential drop for 10 seconds from the start of discharge is measured to measure the DC resistance [Ω] of the coin-type battery. did. The obtained measured value was taken as the DC resistance (-20°C) (Ω) after storage.
<保存による直流抵抗の上昇率(%)>
保存前の直流抵抗(-20℃)及び保存後の直流抵抗(-20℃)に基づき、下記式により、保存による直流抵抗の上昇率(%)を求めた。
<Increase rate of DC resistance due to storage (%)>
Based on the DC resistance (−20° C.) before storage and the DC resistance (−20° C.) after storage, the increase rate (%) of DC resistance due to storage was calculated by the following formula.
保存による直流抵抗の上昇率(%)=((保存後の直流抵抗(-20℃)-保存前の直流抵抗(-20℃))/保存前の直流抵抗(-20℃))×100 Rate of increase in DC resistance due to storage (%) = ((DC resistance after storage (-20°C) - DC resistance before storage (-20°C))/DC resistance before storage (-20°C)) x 100
表2に示すように、実施例1の非水電解液に、更に添加剤Cを添加した実施例2の非水電解液によれば、高温保存後の容量維持率をほとんど低下させることなく、高温保存前後のそれぞれの直流抵抗、及び、高温保存による直流抵抗の上昇を大幅に低減させることができた。 As shown in Table 2, according to the non-aqueous electrolytic solution of Example 2 in which the additive C was further added to the non-aqueous electrolytic solution of Example 1, the capacity retention rate after high-temperature storage hardly decreased, The direct current resistance before and after high temperature storage and the increase in direct current resistance due to high temperature storage could be significantly reduced.
1 ラミネート外装体
2 正極端子
3 負極端子
4 絶縁シール
5 正極板
6 負極板
7、8 セパレータ
11 正極
12 負極
13 正極缶
14 封口板
15 セパレータ
16 ガスケット
17、18 スペーサー板
1 Laminated exterior body 2 Positive electrode terminal 3
Claims (6)
式(B)で表される化合物である添加剤Bと、
添加剤B以外のリチウム塩である電解質と、
を含有し、
前記添加剤Bの含有量が、電池用非水電解液の全量に対し、0.001質量%~10質量%である、
電池用非水電解液。
〔式(A)中、R1は、炭素数1~6のアルキル基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6の炭化水素オキシ基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。
式(B)中、R2は、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素基、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭素数1~6の炭化水素オキシ基、又はフッ素原子を表す。〕 an additive A which is a compound represented by formula (A);
an additive B which is a compound represented by formula (B);
an electrolyte that is a lithium salt other than additive B;
contains
The content of the additive B is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte for batteries,
Non-aqueous electrolyte for batteries.
[In formula (A), R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms, or at least represents a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with one fluorine atom, or a fluorine atom;
In formula (B), R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, a hydrocarbon oxy group having 1 to 6 carbon atoms substituted with at least one fluorine atom, or represents a fluorine atom. ]
金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属若しくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属窒素化物、及び、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料からなる群から選択される少なくとも1種を負極活物質として含む負極と、
請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の電池用非水電解液と、
を含むリチウム二次電池。 a positive electrode;
Metallic lithium, lithium-containing alloys, metals or alloys that can be alloyed with lithium, oxides that can be doped/dedoped with lithium ions, transition metal nitrides that can be doped/dedoped with lithium ions, and lithium a negative electrode containing, as a negative electrode active material, at least one selected from the group consisting of carbon materials capable of ion doping and dedoping;
The non-aqueous electrolyte for batteries according to any one of claims 1 to 4,
Lithium secondary battery including.
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