JP6894751B2 - Non-aqueous electrolyte for batteries, additives for batteries, and lithium secondary batteries - Google Patents
Non-aqueous electrolyte for batteries, additives for batteries, and lithium secondary batteries Download PDFInfo
- Publication number
- JP6894751B2 JP6894751B2 JP2017090780A JP2017090780A JP6894751B2 JP 6894751 B2 JP6894751 B2 JP 6894751B2 JP 2017090780 A JP2017090780 A JP 2017090780A JP 2017090780 A JP2017090780 A JP 2017090780A JP 6894751 B2 JP6894751 B2 JP 6894751B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbonate
- group
- formula
- battery
- electrolytic solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims description 62
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 60
- 239000011255 nonaqueous electrolyte Substances 0.000 title claims description 35
- 239000000654 additive Substances 0.000 title claims description 16
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 80
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 claims description 73
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims description 44
- -1 transition metal nitrogen compounds Chemical class 0.000 claims description 35
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 34
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 16
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 13
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 125000002521 alkyl halide group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 9
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 9
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 8
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 7
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 7
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 5
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 claims description 4
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 claims description 4
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 claims description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 56
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 41
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 description 20
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 description 20
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 20
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 description 14
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 14
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 12
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 150000005678 chain carbonates Chemical class 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 description 8
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 8
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 6
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 6
- 125000001309 chloro group Chemical group Cl* 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 5
- HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N sulfolane Chemical compound O=S1(=O)CCCC1 HXJUTPCZVOIRIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical group [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021383 artificial graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 4
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229910021382 natural graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 4
- VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxol-2-one Chemical compound O=C1OC=CO1 VAYTZRYEBVHVLE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 5-valerolactone Chemical compound O=C1CCCCO1 OZJPLYNZGCXSJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 229910013528 LiN(SO2 CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 3
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 3
- 125000005678 ethenylene group Chemical group [H]C([*:1])=C([H])[*:2] 0.000 description 3
- 150000004820 halides Chemical group 0.000 description 3
- IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M lithium;difluorophosphinate Chemical compound [Li+].[O-]P(F)(F)=O IGILRSKEFZLPKG-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000005518 polymer electrolyte Substances 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1COC(=O)O1 SBLRHMKNNHXPHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical group [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013131 LiN Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013290 LiNiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910013872 LiPF Inorganic materials 0.000 description 2
- 101150058243 Lipf gene Proteins 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002194 amorphous carbon material Substances 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 2
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 2
- 150000001733 carboxylic acid esters Chemical class 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 2
- 229940125904 compound 1 Drugs 0.000 description 2
- 150000004292 cyclic ethers Chemical class 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N sulfonyldimethane Chemical compound CS(C)(=O)=O HHVIBTZHLRERCL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- 125000002023 trifluoromethyl group Chemical group FC(F)(F)* 0.000 description 2
- FRHMSTHFVFIPCO-UHFFFAOYSA-N (2,4-difluorophenyl)-phenylmethanone Chemical compound FC1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=CC=C1 FRHMSTHFVFIPCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BWUZCLFBFFQLLM-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trifluoropropan-2-yl hydrogen carbonate Chemical compound FC(F)(F)C(C)OC(O)=O BWUZCLFBFFQLLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 1,3-dioxolane Chemical compound C1COCO1 WNXJIVFYUVYPPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FFWQLZFIMNTUCZ-UHFFFAOYSA-N 1-(bromomethyl)-2-fluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1CBr FFWQLZFIMNTUCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MOBRMRJUKNQBMY-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-2-fluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1CCl MOBRMRJUKNQBMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YWWVDXKZLGXVHT-UHFFFAOYSA-N 1-benzyl-2-fluorobenzene Chemical compound FC1=CC=CC=C1CC1=CC=CC=C1 YWWVDXKZLGXVHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MBDUIEKYVPVZJH-UHFFFAOYSA-N 1-ethylsulfonylethane Chemical compound CCS(=O)(=O)CC MBDUIEKYVPVZJH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YBJCDTIWNDBNTM-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylethane Chemical compound CCS(C)(=O)=O YBJCDTIWNDBNTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAPSIUMUNHNUPW-UHFFFAOYSA-N 1-methylsulfonylpropane Chemical compound CCCS(C)(=O)=O QAPSIUMUNHNUPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEXYCADTAFPULN-UHFFFAOYSA-N 1-propylsulfonylpropane Chemical compound CCCS(=O)(=O)CCC JEXYCADTAFPULN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-M 2,2-dimethylbutanoate Chemical compound CCC(C)(C)C([O-])=O VUAXHMVRKOTJKP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 2-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCCS1(=O)=O PPDFQRAASCRJAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 3-methylthiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1CCS(=O)(=O)C1 CMJLMPKFQPJDKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CRJXZTRTJWAKMU-UHFFFAOYSA-N 4,4,5-trifluoro-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound FC1OC(=O)OC1(F)F CRJXZTRTJWAKMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SSPIBMWEJNSGAF-UHFFFAOYSA-N 4,5-diethyl-1,3-dioxol-2-one Chemical compound CCC=1OC(=O)OC=1CC SSPIBMWEJNSGAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QYIOFABFKUOIBV-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one Chemical compound CC=1OC(=O)OC=1C QYIOFABFKUOIBV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CC1OC(=O)OC1C LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GTIHXJAINLJNOQ-UHFFFAOYSA-N 4,5-dipropyl-1,3-dioxol-2-one Chemical compound CCCC=1OC(=O)OC=1CCC GTIHXJAINLJNOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IXIDQWJXRMPFRX-UHFFFAOYSA-N 4-ethyl-1,3-dioxol-2-one Chemical compound CCC1=COC(=O)O1 IXIDQWJXRMPFRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSUWCXHZPFTZSF-UHFFFAOYSA-N 4-ethyl-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CCC1OC(=O)OC1C LSUWCXHZPFTZSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HXXOPVULXOEHTK-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1,3-dioxol-2-one Chemical compound CC1=COC(=O)O1 HXXOPVULXOEHTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCECVKHWIGQJAW-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-1,3-dioxolan-2-one;thiolane 1,1-dioxide Chemical compound CC1COC(=O)O1.O=S1(=O)CCCC1 RCECVKHWIGQJAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 4-propyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CCCC1COC(=O)O1 AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZMGMDXCADSRNCX-UHFFFAOYSA-N 5,6-dihydroxy-1,3-diazepan-2-one Chemical compound OC1CNC(=O)NCC1O ZMGMDXCADSRNCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003026 Acene Polymers 0.000 description 1
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101100069231 Caenorhabditis elegans gkow-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013398 LiN(SO2CF2CF3)2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910013825 LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002991 LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910012748 LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 Inorganic materials 0.000 description 1
- PHXQIAWFIIMOKG-UHFFFAOYSA-N NClO Chemical compound NClO PHXQIAWFIIMOKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000681 Silicon-tin Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- QNEOCRQLKSEYEM-UHFFFAOYSA-N [2-fluoro-3-(trifluoromethyl)phenyl]-phenylmethanone Chemical compound C1=CC=C(C(F)(F)F)C(F)=C1C(=O)C1=CC=CC=C1 QNEOCRQLKSEYEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XCTATYNREGBPBO-UHFFFAOYSA-N [fluoro(methoxy)phosphoryl]oxymethane Chemical compound COP(F)(=O)OC XCTATYNREGBPBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 125000004450 alkenylene group Chemical group 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001639 boron compounds Chemical class 0.000 description 1
- DISYGAAFCMVRKW-UHFFFAOYSA-N butyl ethyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OCC DISYGAAFCMVRKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FWBMVXOCTXTBAD-UHFFFAOYSA-N butyl methyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OC FWBMVXOCTXTBAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004657 carbamic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical group 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000002180 crystalline carbon material Substances 0.000 description 1
- 150000003950 cyclic amides Chemical class 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N dibutyl carbonate Chemical compound CCCCOC(=O)OCCCC QLVWOKQMDLQXNN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004177 diethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- ZLTVJTLCEBCPRC-UHFFFAOYSA-N difluorophosphoryloxymethane Chemical compound COP(F)(F)=O ZLTVJTLCEBCPRC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZYKOICDLSSOLAN-UHFFFAOYSA-N diheptyl carbonate Chemical compound CCCCCCCOC(=O)OCCCCCCC ZYKOICDLSSOLAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKQDSOXFNBWWJL-UHFFFAOYSA-N dihexyl carbonate Chemical compound CCCCCCOC(=O)OCCCCCC OKQDSOXFNBWWJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SXWUDUINABFBMK-UHFFFAOYSA-L dilithium;fluoro-dioxido-oxo-$l^{5}-phosphane Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]P([O-])(F)=O SXWUDUINABFBMK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000000447 dimerizing effect Effects 0.000 description 1
- PKPOVTYZGGYDIJ-UHFFFAOYSA-N dioctyl carbonate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)OCCCCCCCC PKPOVTYZGGYDIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HSNQKJVQUFYBBY-UHFFFAOYSA-N dipentyl carbonate Chemical compound CCCCCOC(=O)OCCCCC HSNQKJVQUFYBBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PAYJWVSTMXSAHO-UHFFFAOYSA-N ethyl heptyl carbonate Chemical compound CCCCCCCOC(=O)OCC PAYJWVSTMXSAHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZJCFFCAWTLMEAE-UHFFFAOYSA-N ethyl hexyl carbonate Chemical compound [CH2]COC(=O)OCCCCCC ZJCFFCAWTLMEAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGJBSLGBTHIXOV-UHFFFAOYSA-N ethyl octyl carbonate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)OCC OGJBSLGBTHIXOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQZQELQEOWCZLR-UHFFFAOYSA-N ethyl pentyl carbonate Chemical compound CCCCCOC(=O)OCC BQZQELQEOWCZLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCC CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- UAKLXJQIONWKQF-UHFFFAOYSA-N heptan-2-yl hydrogen carbonate Chemical compound CCCCCC(C)OC(O)=O UAKLXJQIONWKQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IBTAFYOTPNVGLR-UHFFFAOYSA-N heptyl methyl carbonate Chemical compound CCCCCCCOC(=O)OC IBTAFYOTPNVGLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 229910021450 lithium metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011302 mesophase pitch Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MKSDSFWGKQOBHN-UHFFFAOYSA-N methyl octyl carbonate Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)OC MKSDSFWGKQOBHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PAQGTCFSKWUKHW-UHFFFAOYSA-N methyl pentyl carbonate Chemical compound CCCCCOC(=O)OC PAQGTCFSKWUKHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RCIJMMSZBQEWKW-UHFFFAOYSA-N methyl propan-2-yl carbonate Chemical compound COC(=O)OC(C)C RCIJMMSZBQEWKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003901 oxalic acid esters Chemical class 0.000 description 1
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- FFUQCRZBKUBHQT-UHFFFAOYSA-N phosphoryl fluoride Chemical compound FP(F)(F)=O FFUQCRZBKUBHQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000005621 tetraalkylammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- LGQXXHMEBUOXRP-UHFFFAOYSA-N tributyl borate Chemical compound CCCCOB(OCCCC)OCCCC LGQXXHMEBUOXRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AJSTXXYNEIHPMD-UHFFFAOYSA-N triethyl borate Chemical compound CCOB(OCC)OCC AJSTXXYNEIHPMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WRECIMRULFAWHA-UHFFFAOYSA-N trimethyl borate Chemical compound COB(OC)OC WRECIMRULFAWHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N trimethyl phosphate Chemical compound COP(=O)(OC)OC WVLBCYQITXONBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IIVDETMOCZWPPU-UHFFFAOYSA-N trimethylsilyloxyboronic acid Chemical compound C[Si](C)(C)OB(O)O IIVDETMOCZWPPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DTBRTYHFHGNZFX-UHFFFAOYSA-N trioctyl borate Chemical compound CCCCCCCCOB(OCCCCCCCC)OCCCCCCCC DTBRTYHFHGNZFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
Description
本開示は、電池用非水電解液、電池用添加剤、及びリチウム二次電池に関する。 The present disclosure relates to non-aqueous electrolytes for batteries, additives 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試用されている。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、主に、リチウムを吸蔵放出可能な材料を含む正極および負極、並びに、リチウム塩と非水溶媒とを含む非水電解液から構成される。
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、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等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等の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 notebook computers, electric vehicles, and power storage. In particular, recently, 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.
The lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of occluding and releasing lithium, and a non-aqueous electrolyte solution 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 solution, LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiPF 6, LiBF 4, LiN (
On the other hand, as active materials for negative electrodes used for negative electrodes, metallic lithium, metal compounds capable of occluding and releasing lithium (single metal, oxides, alloys with lithium, etc.) and carbon materials are known, and in particular, lithium is used. Lithium secondary batteries using coke, artificial graphite, and natural graphite that can be occluded and released have been put into practical use.
電池性能の中で、特に自動車用途のリチウム二次電池に関しては高出力化が要望されることから、電池の抵抗をいろいろな条件にわたって小さくすることが望まれている。
電池の抵抗が上昇する要因のひとつとして、負極表面に形成される、溶媒の分解物や無機塩による皮膜が知られている。一般的に負極表面は、充電条件で負極活物質中にリチウム金属が存在することから、電解液の還元分解反応が起こることが知られている。このような還元分解が継続的に起これば、電池の抵抗が上昇し、充放電効率が低下し、電池のエネルギー密度が低下することになる。これらの課題を克服するため、種々の化合物を電解液に添加する試みがなされてきた。
その試みとして、種々のスルホン酸エステル化合物を含有させて電池抵抗を低減する試みがなされている(例えば、特許文献1〜4参照)。
Among the battery performances, especially for lithium secondary batteries for automobiles, high output is required, so it is desired to reduce the resistance of the batteries over various conditions.
As one of the factors that increase the resistance of the battery, a film formed on the surface of the negative electrode by a decomposition product of a solvent or an inorganic salt is known. Generally, it is known that a reduction decomposition reaction of an electrolytic solution occurs on the surface of a negative electrode because lithium metal is present in the active material of the negative electrode under charging conditions. If such reduction decomposition occurs continuously, the resistance of the battery increases, the charge / discharge efficiency decreases, and the energy density of the battery decreases. Attempts have been made to add various compounds to the electrolytic solution in order to overcome these problems.
As an attempt to reduce the battery resistance by containing various sulfonic acid ester compounds (see, for example,
しかし、従来技術(例えば特許文献1〜4に記載の技術)に対し、電池抵抗の経時的な増加を抑制することが求められる場合がある。
ここで、「電池抵抗の経時的な増加を抑制する」の概念には、経時により電池抵抗が増加するが、その増加の度合いが低減される場合、経時により電池抵抗が増加せずに維持される場合、及び、経時により電池抵抗が増加せずに寧ろ低下する場合の全てが包含される。
電池抵抗の経時的な増加は、例えば、経時前の電池抵抗に対する経時後の電池抵抗の比率(以下、「電池抵抗比〔経時後/経時前〕」ともいう)を求めることによって評価される。電池抵抗比〔経時後/経時前〕が小さい程、電池抵抗の経時的な増加が抑制されていることを意味する。
However, there are cases where it is required to suppress an increase in battery resistance with time as compared with the prior art (for example, the techniques described in
Here, in the concept of "suppressing the increase in battery resistance with time", the battery resistance increases with time, but when the degree of the increase is reduced, the battery resistance is maintained without increasing with time. This includes all cases where the battery resistance does not increase but rather decreases over time.
The increase in battery resistance with time is evaluated, for example, by determining the ratio of battery resistance after aging to battery resistance before aging (hereinafter, also referred to as "battery resistance ratio [after aging / before aging]"). The smaller the battery resistance ratio [after aging / before aging], the more the increase in battery resistance over time is suppressed.
本開示の目的は、電池抵抗の経時的な増加を抑制できる電池用非水電解液及び電池用添加剤、並びに、電池抵抗の経時的な増加が抑制されたリチウム二次電池を提供することである。 An object of the present disclosure is to provide a non-aqueous electrolyte solution for a battery and an additive for a battery capable of suppressing an increase in battery resistance with time, and a lithium secondary battery in which an increase in battery resistance with time is suppressed. is there.
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> 下記式(I)で表される化合物を含有する電池用非水電解液。
Means for solving the above problems include the following aspects.
<1> A non-aqueous electrolytic solution for a battery containing a compound represented by the following formula (I).
〔式(I)中、R1〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、又は炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基を表す。但し、R1、R5、R6、及びR10のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。
式(I)中、Xは、炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、又はカルボニル基を表す。〕
[In the formula (I), R 1 to R 10 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms. However, at least one of R 1 , R 5 , R 6 and R 10 is a fluorine atom.
In the formula (I), X represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkaneylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a carbonyl group. ]
<2> 前記Xが、メチレン基、エチレン基、ビニレン基、又はカルボニル基である<1>に記載の電池用非水電解液。
<3> 更に、還元された場合にフッ素原子を放出する化合物を含有する<1>又は<2>に記載の電池用非水電解液。
<4> 前記還元された場合にフッ素原子を放出する化合物が、下記式(II)又は下記式(III)で表される化合物である<3>に記載の電池用非水電解液。
<2> The non-aqueous electrolytic solution for a battery according to <1>, wherein X is a methylene group, an ethylene group, a vinylene group, or a carbonyl group.
<3> The non-aqueous electrolytic solution for a battery according to <1> or <2>, which further contains a compound that releases a fluorine atom when reduced.
<4> The non-aqueous electrolytic solution for a battery according to <3>, wherein the compound that releases a fluorine atom when reduced is a compound represented by the following formula (II) or the following formula (III).
〔式(II)中、R21〜R23は、それぞれ独立に、フッ素原子、−OLi基、又は炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。但し、R21〜R23のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。
式(III)中、R31〜R34は、それぞれ独立に、水素原子又はフッ素原子を表す。但し、R31〜R34のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。〕
<5> 更に、下記式(C)で表される化合物を含有する<1>〜<4>のいずれか1つに記載の電池用非水電解液。
[In formula (II), R 21 to R 23 independently represent a fluorine atom, a −OLi group, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. However, at least one of R 21 to R 23 is a fluorine atom.
In formula (III), R 31 to R 34 independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom. However, at least one of R 31 to R 34 is a fluorine atom. ]
<5> The non-aqueous electrolytic solution for a battery according to any one of <1> to <4>, which further contains a compound represented by the following formula (C).
〔式(C)中、Y1及びY2は、各々独立に、水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基を表す。〕 [In formula (C), Y 1 and Y 2 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. ]
<6> 下記式(I)で表される化合物を含む電池用添加剤。 <6> An additive for a battery containing a compound represented by the following formula (I).
〔式(I)中、R1〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、又は炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基を表す。但し、R1、R5、R6、及びR10のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。
式(I)中、Xは、炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、又はカルボニル基を表す。〕
[In the formula (I), R 1 to R 10 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms. However, at least one of R 1 , R 5 , R 6 and R 10 is a fluorine atom.
In the formula (I), X represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkaneylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a carbonyl group. ]
<7> 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ばれる少なくとも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。
<8> <7>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。
<7> Positive electrode and
Metallic lithium, lithium-containing alloys, metals or alloys that can be alloyed with lithium, oxides that can be doped and dedoped with lithium ions, transition metal nitrogen compounds that can be doped and dedoped with lithium ions, and lithium. A negative electrode containing at least one selected from the group consisting of carbon materials capable of doping and dedoping ions as a negative electrode active material, and a negative electrode.
The non-aqueous electrolyte solution for batteries according to any one of <1> to <5>.
Lithium secondary battery including.
<8> A lithium secondary battery obtained by charging / discharging the lithium secondary battery according to <7>.
本開示によれば、電池抵抗の経時的な増加を抑制できる電池用非水電解液及び電池用添加剤、並びに、電池抵抗の経時的な増加が抑制されたリチウム二次電池が提供される。 According to the present disclosure, a non-aqueous electrolyte solution for a battery and an additive for a battery capable of suppressing an increase in battery resistance with time, and a lithium secondary battery in which an increase in battery resistance with time is suppressed 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 the present specification, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.
In the present specification, the amount of each component in the composition is the total amount of the plurality of substances present in the composition unless otherwise specified, when a plurality of substances corresponding to each component are present 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、後述の式(I)で表される化合物を含有する。
本開示の非水電解液によれば、電池抵抗の経時的な増加を抑制できる。言い換えれば、本開示の非水電解液によれば、従来の非水電解液と比較して、電池抵抗比〔経時後/経時前〕を低減することができる。
かかる効果が奏される理由の詳細は明らかではないが、以下のように推測される。
式(I)で表される化合物は、充電時に負極表面でフッ素原子を放出すると考えられる。放出されたフッ素原子は、非水電解液中のLiと結合する性質がある。このため、式(I)で表される化合物が形成する負極表面皮膜はLiを含むことになる。このようにして、式(I)で表される化合物は、負極のLi脱挿入時に妨げになることのない低抵抗な表面皮膜を形成すると考えられる。この低抵抗な表面皮膜は、経時においても安定な皮膜であると考えられる。この低抵抗な表面皮膜の作用により、電池抵抗の経時的な増加が抑制されると考えられる。
[Non-aqueous electrolyte for batteries]
The non-aqueous electrolytic solution for batteries of the present disclosure (hereinafter, also simply referred to as “non-aqueous electrolytic solution”) contains a compound represented by the formula (I) described later.
According to the non-aqueous electrolyte solution of the present disclosure, an increase in battery resistance over time can be suppressed. In other words, according to the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure, the battery resistivity ratio [after aging / before aging] can be reduced as compared with the conventional non-aqueous electrolytic solution.
The details of the reason why such an effect is exerted are not clear, but it is presumed as follows.
The compound represented by the formula (I) is considered to emit fluorine atoms on the surface of the negative electrode during charging. The released fluorine atom has the property of binding to Li in the non-aqueous electrolytic solution. Therefore, the negative electrode surface film formed by the compound represented by the formula (I) contains Li. In this way, the compound represented by the formula (I) is considered to form a low-resistance surface film that does not interfere with the removal and insertion of Li from the negative electrode. This low-resistance surface film is considered to be a stable film over time. It is considered that the action of this low resistance surface film suppresses the increase in battery resistance over time.
本開示の非水電解液によれば、電池抵抗の経時的な増加を抑制できるので、電池の高出力化を実現できる。 According to the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure, an increase in battery resistance with time can be suppressed, so that the output of the battery can be increased.
<式(I)で表される化合物>
式(I)で表される化合物は、以下のとおりである。
本開示の非水電解液は、式(I)で表される化合物を1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。
<Compound represented by formula (I)>
The compound represented by the formula (I) is as follows.
The non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure may contain only one type of the compound represented by the formula (I), or may contain two or more types of the compound.
式(I)中、R1〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、又は炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基を表す。但し、R1、R5、R6、及びR10のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。
式(I)中、Xは、炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、又はカルボニル基を表す。
In the formula (I), R 1 to R 10 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms. However, at least one of R 1 , R 5 , R 6 and R 10 is a fluorine atom.
In the formula (I), X represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkaneylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a carbonyl group.
式(I)中、R1〜R10で表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子がより好ましく、フッ素原子又は塩素原子が更に好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 In the formula (I), as the halogen atom represented by R 1 to R 10 , a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom is preferable, a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom is more preferable, and a fluorine atom or a chlorine atom is preferable. Atoms are more preferred, and fluorine atoms are particularly preferred.
式(I)中、R1〜R10で表される炭素数1〜3のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基(即ち、ノルマルプロピル基)、及びイソプロピル基が挙げられ、メチル基又はエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。 In the formula (I), examples of the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms represented by R 1 to R 10 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group (that is, a normal propyl group), and an isopropyl group, and methyl. A group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
式(I)中、R1〜R10で表される炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜3のアルキル基に含まれる水素原子のうちの少なくとも1つを、ハロゲン原子に置き換えた基を意味する。
このハロゲン化アルキル基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子がより好ましく、フッ素原子又は塩素原子が更に好ましく、フッ素原子が特に好ましい。
式(I)中、R1〜R10で表される炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜3のアルキル基に含まれる全ての水素原子を、ハロゲン原子に置き換えた基であることが好ましい。
In the formula (I), as the alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms represented by R 1 to R 10 , at least one of the hydrogen atoms contained in the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is halogenated. It means a group replaced with an atom.
As the halogen atom in this alkyl halide group, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom is preferable, a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom is more preferable, a fluorine atom or a chlorine atom is further preferable, and a fluorine atom is particularly preferable. preferable.
In the formula (I), as the alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms represented by R 1 to R 10 , all the hydrogen atoms contained in the alkyl group having 1 to 3 carbon atoms were replaced with halogen atoms. It is preferably a group.
式(I)中、R1〜R10で表される炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基としては、ハロゲン化メチル基(好ましくはトリフルオロメチル基)又はハロゲン化エチル基(好ましくはペンタフルオロエチル基)が好ましく、ハロゲン化メチル基(好ましくはトリフルオロメチル基)が特に好ましい。 In the formula (I), the alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms represented by R 1 to R 10 includes a methyl halide group (preferably a trifluoromethyl group) or an ethyl halide group (preferably pentafluoro). Ethyl group) is preferable, and methyl halide group (preferably trifluoromethyl group) is particularly preferable.
式(I)中、R1、R5、R6、及びR10のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。 In formula (I), at least one of R 1 , R 5 , R 6 and R 10 is a fluorine atom.
式(I)中、
R1、R5、R6、及びR10のうちの少なくとも1つがフッ素原子であり、かつ、R1〜R10のうち、2つ以上がフッ素原子であることが好ましく、
R1及びR5の少なくとも一方と、R6及びR10の少なくとも一方と、がフッ素原子であることがより好ましい。
In formula (I),
It is preferable that at least one of R 1 , R 5 , R 6 and R 10 is a fluorine atom, and two or more of R 1 to R 10 are fluorine atoms.
It is more preferable that at least one of R 1 and R 5 and at least one of R 6 and R 10 are fluorine atoms.
また、R1〜R10(但し、フッ素原子を除く)のうちの少なくとも1つが、メチル基であることも好ましい。 It is also preferable that at least one of R 1 to R 10 (excluding the fluorine atom) is a methyl group.
式(I)中、Xは、炭素数1〜6のアルキレン基、炭素数2〜6のアルケニレン基、又はカルボニル基を表す。 In the formula (I), X represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkaneylene group having 2 to 6 carbon atoms, or a carbonyl group.
Xで表される炭素数1〜6のアルキレン基の炭素数は、1〜3であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
Xで表される炭素数2〜6のアルケニレン基の炭素数は、2又は3であることが好ましく、2であることが特に好ましい。
The carbon number of the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms represented by X is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and particularly preferably 1.
The carbon number of the alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms represented by X is preferably 2 or 3, and particularly preferably 2.
式(I)中、Xとしては、メチレン基(即ち、−CH2−基)、エチレン基(即ち、−CH2CH2−基)、ビニレン基(即ち、−CH=CH−基)、又はカルボニル基(即ち、−C(=O)−基)が好ましい。
言うまでもないが、メチレン基は、炭素数1のアルキレン基であり、エチレン基は、炭素数2のアルキレン基であり、ビニレン基は、炭素数2のアルケニレン基である。
In formula (I), X is a methylene group (that is, -CH 2- group), an ethylene group (that is, -CH 2 CH 2- group), a vinylene group (that is, -CH = CH- group), or A carbonyl group (ie, a -C (= O) -group) is preferred.
Needless to say, the methylene group is an alkylene group having 1 carbon atom, the ethylene group is an alkylene group having 2 carbon atoms, and the vinylene group is an alkaneylene group having 2 carbon atoms.
なお、式(I)で表される化合物においては、R1〜R10の組み合わせによっては、立体的に相対配置の異なる異性体が存在する場合がある。
この場合、非水電解液は、いずれか一方のみを含有していてもよいし、両方を含有していてもよい。
In the compound represented by the formula (I), isomers having sterically different relative arrangements may exist depending on the combination of R 1 to R 10.
In this case, the non-aqueous electrolytic solution may contain only one of them, or may contain both of them.
以下、式(I)で表される化合物の例示化合物を示すが、式(I)で表される化合物は、以下の例示化合物には限定されない。 Hereinafter, exemplary compounds of the compound represented by the formula (I) will be shown, but the compound represented by the formula (I) is not limited to the following exemplified compounds.
式(I)で表される化合物を合成する方法としては、例えば、2−フルオロベンジルクロライドや2−フルオロベンジルブロマイドなどを二量化する方法が挙げられる。
また、式(I)で表される化合物を合成する方法としては、国際公開第2014/114964号等の公知文献を参照してもよい。
また、式(I)で表される化合物としては、市販品を用いてもよい。
市販品としては、2−フルオロジフェニルメタン(広島和光、577−59071)、2,4−ジフルオロベンゾフェノン(東京化成、D1796)、2−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)ベンゾフェノン(APPOLO、PC4374E)等が挙げられる。
Examples of the method for synthesizing the compound represented by the formula (I) include a method for dimerizing 2-fluorobenzyl chloride, 2-fluorobenzyl bromide, and the like.
Further, as a method for synthesizing the compound represented by the formula (I), publicly known documents such as International Publication No. 2014/114964 may be referred to.
Further, as the compound represented by the formula (I), a commercially available product may be used.
Commercially available products include 2-fluorodiphenylmethane (Hiroshima Wako, 577-59071), 2,4-difluorobenzophenone (Tokyo Kasei, D1796), 2-fluoro-3- (trifluoromethyl) benzophenone (APPOLO, PC4374E) and the like. Can be mentioned.
本開示の非水電解液は、式(I)で表される化合物を、1種のみ含有していてもよいし、2種以上含有していてもよい。
本開示の非水電解液における式(I)で表される化合物の含有量(2種以上である場合には総含有量。以下同じ。)は、非水電解液の全量に対し、好ましくは0.001質量%〜15質量%であり、より好ましくは0.01質量%〜10質量%であり、更に好ましくは0.1質量%〜10質量%であり、更に好ましくは0.5質量%〜10質量%である。
The non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure may contain only one type of the compound represented by the formula (I), or may contain two or more types of the compound.
The content of the compound represented by the formula (I) in the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure (total content when two or more kinds; the same applies hereinafter) is preferably based on the total amount of the non-aqueous electrolytic solution. It is 0.001% by mass to 15% by mass, more preferably 0.01% by mass to 10% by mass, still more preferably 0.1% by mass to 10% by mass, still more preferably 0.5% by mass. It is 10% by mass.
<還元された場合にフッ素原子を放出する化合物>
本開示の非水電解液は、更に、還元された場合にフッ素原子を放出する化合物(以下、「フッ素放出化合物」ともいう)を含有することが好ましい。これにより、電池抵抗の経時的な増加をより効果的に抑制できる。
この場合、本開示の非水電解液はフッ素放出化合物を、1種のみ含有してもよいし、2種以上含有してもよい。
<Compound that releases fluorine atoms when reduced>
The non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure preferably further contains a compound that releases fluorine atoms when reduced (hereinafter, also referred to as “fluorine releasing compound”). As a result, the increase in battery resistance over time can be suppressed more effectively.
In this case, the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure may contain only one type of fluorine-releasing compound, or may contain two or more types of fluorine-releasing compounds.
フッ素放出化合物は、充電時に負極表面でフッ素原子を放出する。放出されたフッ素原子は電解液気中のLiと結合する性質があることから、このような化合物が形成する負極表面皮膜はLiを含むことになり、負極のLi脱挿入時に妨げになることのない低抵抗な表面皮膜を形成すると考えられる。
前述した式(I)で表される化合物も同様の作用があることから、式(I)で表される化合物と、フッ素放出化合物と、を組み合わせて用いることにより、電池抵抗の経時的な増加をより効果的に抑制できると考えられる。
The fluorine-releasing compound releases fluorine atoms on the surface of the negative electrode during charging. Since the released fluorine atoms have the property of binding to Li in the electrolyte, the negative electrode surface film formed by such a compound contains Li, which hinders the removal and insertion of Li from the negative electrode. It is thought that it forms a surface film with no low resistance.
Since the compound represented by the above-mentioned formula (I) has the same effect, the battery resistance increases with time by using the compound represented by the formula (I) and the fluorine-releasing compound in combination. Is thought to be able to be suppressed more effectively.
このように、式(I)で表される化合物も、還元された場合にフッ素原子を放出する性質を有する。
本明細書における「フッ素放出化合物」(即ち、還元された場合にフッ素原子を放出する化合物)は、還元された場合にフッ素原子を放出する化合物であって式(I)で表される化合物以外の化合物を意味する。
As described above, the compound represented by the formula (I) also has a property of releasing a fluorine atom when reduced.
The "fluorine-releasing compound" (that is, a compound that releases a fluorine atom when reduced) in the present specification is a compound that releases a fluorine atom when reduced and is other than the compound represented by the formula (I). Means the compound of.
フッ素放出化合物としては、式(II)又は式(III)で表される化合物が好ましい。
本開示の非水電解液は、フッ素放出化合物として、少なくとも1種の式(II)で表される化合物及び少なくとも1種の式(III)で表される化合物の一方のみを含有してもよいし、両方を含有してもよい。
As the fluorine-releasing compound, a compound represented by the formula (II) or the formula (III) is preferable.
The non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure may contain only one of at least one compound represented by the formula (II) and at least one compound represented by the formula (III) as the fluorine-releasing compound. However, both may be contained.
式(II)中、R21〜R23は、それぞれ独立に、フッ素原子、−OLi基、又は炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。但し、R21〜R23のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。
式(III)中、R31〜R34は、それぞれ独立に、水素原子又はフッ素原子を表す。但し、R31〜R34のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。
In formula (II), R 21 to R 23 independently represent a fluorine atom, a −OLi group, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. However, at least one of R 21 to R 23 is a fluorine atom.
In formula (III), R 31 to R 34 independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom. However, at least one of R 31 to R 34 is a fluorine atom.
式(II)で表される化合物としては、フルオロリン酸ジメチル、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸メチル、ジフルオロリン酸リチウム、トリフルオロリン酸などが例示される。これらのうちでジフルオロリン酸リチウムが特に好ましい。 Examples of the compound represented by the formula (II) include dimethyl fluorophosphate, lithium monofluorophosphate, methyl difluorophosphate, lithium difluorophosphate, and trifluorophosphoric acid. Of these, lithium difluorophosphate is particularly preferable.
式(III)で表される化合物としては、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、トリフルオロエチレンカーボネートなどが例示される。これらの内でフルオロエチレンカーボネートが特に好ましい。 Examples of the compound represented by the formula (III) include fluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, and trifluoroethylene carbonate. Of these, fluoroethylene carbonate is particularly preferable.
本発明の非水電解液がフッ素放出化合物(例えば、式(II)又は式(III)で表される化合物)を含有する場合、本発明の非水電解液中におけるフッ素放出化合物の含有量(2種以上である場合には総含有量。以下同じ。)は、目的に応じて適宜選択できるが、好ましくは0.001質量%〜15質量%であり、より好ましくは0.01質量%〜10質量%であり、更に好ましくは0.1質量%〜10質量%であり、更に好ましくは0.5質量%〜10質量%である。 When the non-aqueous electrolytic solution of the present invention contains a fluorine-releasing compound (for example, a compound represented by the formula (II) or the formula (III)), the content of the fluorine-releasing compound in the non-aqueous electrolytic solution of the present invention (for example, When two or more kinds are used, the total content; the same applies hereinafter) can be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 0.001% by mass to 15% by mass, and more preferably 0.01% by mass to. It is 10% by mass, more preferably 0.1% by mass to 10% by mass, still more preferably 0.5% by mass to 10% by mass.
<不飽和結合を有する環状カーボネート>
本開示の非水電解液は、不飽和結合を有する環状カーボネートを含有してもよい。この場合、本開示の非水電解液は、不飽和結合を有する環状カーボネートを、1種のみ含有してもよいし、2種以上含有してもよい。
一般に、不飽和結合を有する環状カーボネートを含有する非水電解液を用いた電池では、電池抵抗の経時的な増加が大きい場合がある。
しかし、本開示の非水電解液は、電池抵抗の経時的な増加を抑制する効果を奏する式(I)で表される化合物を含有する。このため、本開示の非水電解液は、更に、不飽和結合を有する環状カーボネートを含有する場合においても、電池抵抗の経時的な増加を抑制できる。
従って、本開示の非水電解液が不飽和結合を有する環状カーボネートを含有する場合には、式(I)で表される化合物を含有することによる効果(即ち、電池抵抗の経時的な増加を抑制する効果)がより効果的に発揮される。
<Cyclic carbonate with unsaturated bond>
The non-aqueous electrolyte solution of the present disclosure may contain a cyclic carbonate having an unsaturated bond. In this case, the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure may contain only one type of cyclic carbonate having an unsaturated bond, or may contain two or more types.
In general, in a battery using a non-aqueous electrolytic solution containing a cyclic carbonate having an unsaturated bond, the battery resistance may increase significantly with time.
However, the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure contains a compound represented by the formula (I), which has an effect of suppressing an increase in battery resistance with time. Therefore, the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure can further suppress an increase in battery resistance with time even when it contains a cyclic carbonate having an unsaturated bond.
Therefore, when the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure contains a cyclic carbonate having an unsaturated bond, the effect of containing the compound represented by the formula (I) (that is, the increase in battery resistance with time) is increased. The effect of suppressing) is more effectively exhibited.
不飽和結合を有する環状カーボネートとしては、下記式(C)で表される化合物が好ましい。 As the cyclic carbonate having an unsaturated bond, a compound represented by the following formula (C) is preferable.
式(C)中、Y1及びY2は、各々独立に、水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基を表す。
式(C)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。
In formula (C), Y 1 and Y 2 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group.
Examples of the compound represented by the formula (C) include vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, ethylvinylene carbonate, bropyrvinylene carbonate, dimethylvinylene carbonate, diethylvinylene carbonate, dipropylvinylene carbonate and the like. Of these, vinylene carbonate is particularly preferable.
本開示の非水電解液が、不飽和結合を有する環状カーボネートを含有する場合、不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水電解液の全量に対し、0.001質量%〜10質量%が好ましく、0.001質量%〜5質量%がより好ましく、0.001質量%〜3質量%であることが更に好ましく、0.01質量%〜3質量%であることが更に好ましく、0.1〜3質量%であることが更に好ましく、0.1〜2質量%であることが更に好ましく、0.1〜1質量%であることが特に好ましい。 When the non-aqueous electrolyte solution of the present disclosure contains a cyclic carbonate having an unsaturated bond, the content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. % Is preferable, 0.001% by mass to 5% by mass is more preferable, 0.001% by mass to 3% by mass is further preferable, 0.01% by mass to 3% by mass is further preferable, and 0. It is more preferably 1 to 3% by mass, further preferably 0.1 to 2% by mass, and particularly preferably 0.1 to 1% by mass.
<その他の添加剤>
本開示の非水電解液は、上述した、式(I)で表される化合物、フッ素放出化合物、及び不飽和結合を有する環状カーボネート以外のその他の添加剤を含有してもよい。
その他の添加剤としては、スルホン化合物、スルトン化合物、硫酸エステル化合物、オキサラト化合物などが挙げられる。
<Other additives>
The non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure may contain the above-mentioned compound represented by the formula (I), a fluorine-releasing compound, and other additives other than the cyclic carbonate having an unsaturated bond.
Examples of other additives include sulfone compounds, sultone compounds, sulfate ester compounds, oxalate compounds and the like.
次に、非水電解液の他の成分について説明する。非水電解液は、一般的には、電解質と非水溶媒とを含有する。 Next, other components of the non-aqueous electrolyte solution will be described. The non-aqueous electrolyte solution generally contains an electrolyte and a non-aqueous solvent.
<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>
The non-aqueous electrolyte solution generally contains a non-aqueous solvent.
As the non-aqueous solvent, various known ones can be appropriately selected, but it is preferable to use at least one selected from a cyclic aprotic solvent and a chain aprotic solvent.
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 the safety of the battery, 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)
As the cyclic aprotic solvent, cyclic carbonate, cyclic carboxylic acid ester, cyclic sulfone, and cyclic ether can be used.
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。
The cyclic aprotic solvent may be used alone or in combination of two or more.
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 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 the cyclic carbonate 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 having a high dielectric constant are preferably used. In the case of a battery using graphite as the negative electrode active material, ethylene carbonate is more preferable. Moreover, you may use these cyclic carbonates in mixture of 2 or more types.
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。
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、前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。γ−ブチロラクトンが最も好ましい。
Specific examples of the cyclic carboxylic acid ester include γ-butyrolactone, δ-valerolactone, and alkyl substituents such as methyl γ-butyrolactone, ethyl γ-butyrolactone, and ethyl δ-valerolactone.
The cyclic carboxylic acid ester has a low vapor pressure, a low viscosity, and a high dielectric constant, and can reduce the viscosity of the electrolytic solution without lowering the flash point of the electrolytic solution and the degree of dissociation of the electrolyte. Therefore, it has a feature that the conductivity of the electrolytic solution, which is an index related to the discharge characteristics of the battery, can be increased without increasing the flammability of the electrolytic solution. It is preferable to use a cyclic carboxylic acid ester as the cyclic aprotic solvent. 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/または鎖状カーボネートとの混合物が挙げられる。 Further, the cyclic carboxylic acid ester is preferably used by mixing with another cyclic aprotic solvent. For example, a mixture of a cyclic carboxylic acid ester and a cyclic carbonate and / or a chain carbonate can be mentioned.
環状カルボン酸エステルと環状カーボネート及び/また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 ester and cyclic carbonate and / or chain carbonate include γ-butyrolactone and ethylene carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and dimethyl carbonate, γ-butyrolactone and ethylene carbonate and methyl ethyl. 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, ethylene carbonate and propylene carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate and diethyl carbonate, γ-Butyrolactone, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone, ethylene carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 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-bu Examples thereof include tyrolactone, sulfolane and dimethyl carbonate.
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 sulfone include sulfolane, 2-methylsulfolane, 3-methylsulfolane, dimethylsulfone, diethylsulfone, dipropylsulfone, methylethylsulfone, methylpropylsulfone and the like.
Dioxolane can be mentioned as an example of the 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 aprotic solvent)
As the chain aprotic solvent, a chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a chain ether, a chain phosphate ester 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 chain 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。 Specifically, as the chain carbonate, 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, Examples thereof include 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. Two or more kinds of these chain carbonates may be mixed and used.
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 the chain carboxylic acid ester include methyl pivalate.
Specific examples of the chain ether include dimethoxyethane and the like.
Specific examples of the chain phosphate ester include trimethyl phosphate and the like.
(溶媒の組み合わせ)
本開示の非水電解液に含有される非水溶媒は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
また、環状の非プロトン性溶媒のみを1種類または複数種類用いても、鎖状の非プロトン性溶媒のみを1種類または複数種類用いても、また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。
(Solvent combination)
The non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure may be only one type or two or more types.
Further, only one or more kinds of cyclic aprotic solvents may be used, one or more kinds of chain aprotic solvents may be used, or cyclic aprotic solvents and chain protics. Solvents may be mixed and used. When it is particularly 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 aprotic 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/また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。 Further, from the viewpoint of the electrochemical stability of the electrolytic solution, it is most preferable to apply cyclic carbonate to the cyclic aprotic solvent and to apply chain carbonate to the chain aprotic solvent. Further, the conductivity of the electrolytic solution related to the charge / discharge characteristics of the battery can also be enhanced by the combination of the cyclic carboxylic acid ester and the cyclic carbonate and / or the chain carbonate.
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 combinations of cyclic carbonate and chain carbonate include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate, propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, and propylene carbonate. 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, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl Examples thereof include carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate.
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、常温また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 expressed by mass ratio, and the cyclic carbonate: chain carbonate is 5:95 to 80:20, more preferably 10:90 to 70:30, and particularly preferably 15:85. ~ 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 related to the charge / discharge characteristics of the battery can be increased. Moreover, the solubility of the electrolyte can be further increased. Therefore, since the electrolytic solution having excellent electrical conductivity at room temperature or low temperature can be obtained, the load characteristics of the battery at room temperature to low temperature can be improved.
(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、ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリブチル、ほう酸トリオクチル、ほう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
前記式中、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 the non-aqueous solvent include other solvents other than the above.
Specific examples of other solvents include amides such as dimethylformamide, chain carbamates such as methyl-N and N-dimethylcarbamate, cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, and N, N-dimethylimidazolidinone. Examples thereof 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 formulas.
HO (CH 2 CH 2 O) a H
HO [CH 2 CH (CH 3 ) O] b H
CH 3 O (CH 2 CH 2 O) c H
CH 3 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] d H
CH 3 O (CH 2 CH 2 O) e CH 3
CH 3 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] f CH 3
C 9 H 19 PHO (CH 2 CH 2 O) g [CH (CH 3 ) O] h CH 3
(Ph is a phenyl group)
CH 3 O [CH 2 CH (CH 3 ) O] i CO [OCH (CH 3 ) CH 2 ] j OCH 3
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.
<電解質>
本開示の非水電解液は、種々公知の電解質を使用することができ、通常、非水電解液用電解質として使用されているものであれば、いずれをも使用することができる。
<Electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte solution of the present disclosure, various known electrolytes can be used, and any one that is usually used as an electrolyte for a non-aqueous electrolyte solution can be used.
電解質の具体例としては、(C2H5)4NPF6、(C2H5)4NBF4、(C2H5)4NClO4、(C2H5)4NAsF6、(C2H5)4N2SiF6、(C2H5)4NOSO2CkF(2k+1)(k=1〜8の整数)、(C2H5)4NPFn[CkF(2k+1)](6−n)(n=1〜5、k=1〜8の整数)などのテトラアルキルアンモニウム塩、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li2SiF6、LiOSO2CkF(2k+1)(k=1〜8の整数)、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 electrolyte include (C 2 H 5 ) 4 NPF 6 , (C 2 H 5 ) 4 NBF 4 , (C 2 H 5 ) 4 NClO 4 , (C 2 H 5 ) 4 NAsF 6 , (C 2). H 5 ) 4 N 2 SiF 6 , (C 2 H 5 ) 4 NOSO 2 C k F (2 k + 1) (integer of k = 1 to 8), (C 2 H 5 ) 4 NPF n [C k F (2 k + 1) ] (6-n) (n = 1~5, k = 1~8 integer) tetraalkylammonium salts, such as, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4,
LiC(SO2R7)(SO2R8)(SO2R9)、LiN(SO2OR10)(SO2OR11)、LiN(SO2R12)(SO2R13)(ここでR7〜R13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。
これらのうち、特にリチウム塩が望ましく、さらには、LiPF6、LiBF4、LiOSO2CkF(2k+1)(k=1〜8の整数)、LiClO4、LiAsF6、LiNSO2[CkF(2k+1)]2(k=1〜8の整数)、LiPFn[CkF(2k+1)](6−n)(n=1〜5、k=1〜8の整数)が好ましい。
LiC (SO 2 R 7 ) (SO 2 R 8 ) (SO 2 R 9 ), LiN (SO 2 OR 10 ) (SO 2 OR 11 ), LiN (SO 2 R 12 ) (SO 2 R 13 ) (here R 7 to R 13 may be the same or different from each other and are perfluoroalkyl groups having 1 to 8 carbon atoms). These electrolytes may be used alone or in combination of two or more.
Of these, a lithium salt is preferable, and further, LiPF 6, LiBF 4, LiOSO 2 C k F (2k + 1) (k = 1~8 integer), LiClO 4, LiAsF 6, LiNSO 2 [C k F ( 2k + 1)] 2 (k = 1~8 integer), LiPF n [C k F (2k + 1)] (6-n) (n = 1~5, k = 1~8 integer) are preferred.
電解質は、通常は、非水電解液中に0.1mol/L〜3mol/L、好ましくは0.5mol/L〜2mol/Lの濃度で含まれることが好ましい。 The electrolyte is usually preferably contained in a non-aqueous electrolytic solution at a concentration of 0.1 mol / L to 3 mol / L, preferably 0.5 mol / L to 2 mol / L.
本開示の非水電解液において、非水溶媒として、γ−ブチロラクトンなどの環状カルボン酸エステルを併用する場合には、特にLiPF6を含有することが望ましい。LiPF6は、解離度が高いため、電解液の伝導度を高めることができ、さらに負極上での電解液の還元分解反応を抑制する作用がある。LiPF6は単独で使用してもよいし、LiPF6とそれ以外の電解質を使用してもよい。それ以外の電解質としては、通常、非水電解液用電解質として使用されるものであれば、いずれも使用することができるが、前述のリチウム塩の具体例のうちLiPF6以外のリチウム塩が好ましい。
具体例としては、LiPF6とLiBF4、LiPF6とLiN[SO2CkF(2k+1)]2(k=1〜8の整数)、LiPF6とLiBF4とLiN[SO2CkF(2k+1)](k=1〜8の整数)などが例示される。
In the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure, when a cyclic carboxylic acid ester such as γ-butyrolactone is used in combination as the non-aqueous solvent, it is particularly desirable to contain LiPF 6. Since LiPF 6 has a high degree of dissociation, it can increase the conductivity of the electrolytic solution, and further has an effect of suppressing the reduction decomposition reaction of the electrolytic solution on the negative electrode. LiPF 6 may be used alone, or LiPF 6 and other electrolytes may be used. As the other electrolyte, any one that is usually used as an electrolyte for a non-aqueous electrolyte solution can be used, but among the above-mentioned specific examples of lithium salts, lithium salts other than LiPF 6 are preferable. ..
Specific examples include LiPF 6 and LiBF 4 , LiPF 6 and LiN [SO 2 C k F (2 k + 1) ] 2 (integer of k = 1 to 8), LiPF 6 and LiBF 4 and LiN [SO 2 C k F (SO 2 C k F). 2k + 1) ] (an integer of k = 1 to 8) and the like are exemplified.
リチウム塩中に占めるLiPF6の比率は、好ましくは1質量%〜100質量%、より好ましくは10質量%〜100質量%、さらに好ましくは50質量%〜100質量%である。このような電解質は、0.1mol/L〜3mol/L、好ましくは0.5mol/L〜2mol/Lの濃度で非水電解液中に含まれることが好ましい。 The ratio of LiPF 6 to the lithium salt is preferably 1% by mass to 100% by mass, more preferably 10% by mass to 100% by mass, and further preferably 50% by mass to 100% by mass. Such an electrolyte is preferably contained in the non-aqueous electrolyte solution at a concentration of 0.1 mol / L to 3 mol / L, preferably 0.5 mol / L to 2 mol / L.
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 non-aqueous electrolyte solution of the present disclosure is not only suitable as a non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery, but also a non-aqueous electrolyte solution for a primary battery, a non-aqueous electrolyte solution for an electrochemical capacitor, and an electric double layer capacitor. It can also be used as an electrolytic solution for aluminum electrolytic capacitors.
〔電池用添加剤〕
本開示の電池用添加剤は、前述した式(I)で表される化合物を含む。
従って、本開示の電池用添加剤によれば、本開示の非水電解液と同様の効果が奏される。
本開示の電池用添加剤は、電池(好ましくはリチウム二次電池)の非水電解液用の添加剤であることが好ましい。
[Battery additives]
The battery additive of the present disclosure contains the compound represented by the above-mentioned formula (I).
Therefore, according to the battery additive of the present disclosure, the same effect as that of the non-aqueous electrolytic solution of the present disclosure can be obtained.
The battery additive of the present disclosure is preferably an additive for a non-aqueous electrolyte solution of a battery (preferably a lithium secondary battery).
〔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]
The lithium secondary battery of the present disclosure includes a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolytic solution 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.
Examples of the negative electrode active material in the negative electrode include metallic 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 nitridants 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 the metal or alloy that can be alloyed with lithium (or lithium ion) include silicon, a silicon alloy, tin, and a tin alloy. Further, lithium titanate may be used.
Among these, a carbon material capable of doping and 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 form of 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. As the artificial graphite, graphitized MCMB, graphitized MCF and the like are used. Further, as the graphite material, a material containing boron or the like can also be used. Further, as the graphite material, a material coated with a metal such as gold, platinum, silver, copper or tin, a material coated with amorphous carbon, or a mixture of amorphous carbon and graphite can also 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 alone or in admixture of two or more.
As the carbon material, a carbon material having a surface spacing d (002) of the (002) plane measured by X-ray analysis of 0.340 nm or less is particularly preferable. Further, as the carbon material, graphite having a true density of 1.70 g / cm 3 or more or a highly crystalline carbon material having a property close to that of graphite is also preferable. When the carbon material as described above is used, the energy density of the battery can be further increased.
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. Of these, 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 the positive electrode active material in the positive electrode include transition metal oxides or transition metal sulfides such as MoS 2 , TiS 2 , MnO 2 , and V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , and LiNi X Co. (1-X) O 2 [0 <X <1], Li 1 + α Me 1-α O 2 having an α-NaFeO type 2 crystal structure (Me is a transition metal element containing 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 ] (e.g., LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 etc.), LiFePO 4 , LiMnPO 4 and other composite oxides consisting of lithium and transition metals, Examples thereof include conductive polymer materials such as polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyacene, dimercaptothiaizole, and polyaniline complex. Among these, a composite oxide composed of lithium and a transition metal is particularly preferable. When the negative electrode is a lithium metal or a lithium alloy, a carbon material can also be used as the positive electrode. Further, as the positive electrode, a mixture of a composite oxide of lithium and a transition metal and a carbon material can also be used.
The positive electrode active material may be used alone or in combination of two or more. When the positive electrode active material has insufficient conductivity, it can be used together with a conductive auxiliary agent to form a positive electrode. Examples of the conductive auxiliary agent 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 alloy, 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 contains a separator between the negative electrode and the positive electrode.
The separator is a membrane that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass through, and examples thereof include a porous membrane and a polymer electrolyte.
As the porous film, a microporous polymer film is preferably used, and examples of the material include polyolefin, polyimide, polyvinylidene fluoride, polyester and the like.
In particular, porous polyolefin is preferable, and specifically, a porous polyethylene film, a porous polypropylene film, or a multilayer film of a porous polyethylene film and a polypropylene film can be exemplified. The porous polyolefin film may be coated with another resin having excellent thermal stability.
Examples of the polymer electrolyte include a polymer in which a lithium salt is dissolved, a polymer inflated with an electrolytic solution, and the like.
The non-aqueous electrolyte solution 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, and can be formed into a cylindrical type, a coin type, a square type, a laminated type, a film type, or any other shape. However, the basic structure of the battery is the same regardless of the shape, and the design can be changed according to 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 laminated battery.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a laminated battery which is an example of the lithium secondary battery of the present disclosure, and FIG. 2 is a thickness of a laminated electrode body housed in the laminated battery shown in FIG. It is a schematic cross-sectional view of a direction.
The laminated battery shown in FIG. 1 contains a non-aqueous electrolytic solution (not shown in FIG. 1) and a laminated electrode body (not shown in FIG. 1), and the peripheral edge thereof is sealed. A laminated
As shown in FIG. 2, the laminated electrode body housed in the laminated
The plurality of
Similarly, the plurality of
In the laminated 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 to be 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 / discharging a lithium secondary battery (lithium secondary battery before charging / discharging) containing a negative electrode, a positive electrode, and the non-aqueous electrolyte solution of the present disclosure. It may be a lithium secondary battery.
That is, as the lithium secondary battery of the present disclosure, first, a lithium secondary battery before charging / discharging containing a negative electrode, a positive electrode, and the non-aqueous electrolyte solution of the present disclosure is prepared, and then the lithium secondary battery before charging / discharging is prepared. It may be a lithium secondary battery (charged / discharged lithium secondary battery) manufactured by charging / discharging the lithium secondary battery one or more times.
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。 The use of the lithium secondary battery of the present disclosure is not particularly limited, and it can be used for various known uses. For example, laptops, mobile computers, mobile phones, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, electronic organizers, calculators, radios, backup power supplies, motors, automobiles, electric vehicles, bikes, electric bikes, bicycles, electric It can be widely used regardless of whether it is a small portable device or a large device such as a bicycle, a lighting device, a game machine, a clock, an electric tool, or a camera.
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。
Hereinafter, examples of the present disclosure will be shown, 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 electrolytic solution (that is, the amount with respect to the total amount of the finally obtained non-aqueous electrolytic solution).
Further, "wt%" means mass%.
〔実施例1〕
以下の手順にて、図3に示す構成を有するコイン型のリチウム二次電池(以下、「コイン型電池」とも称する)を作製した。
[Example 1]
A coin-type lithium secondary battery (hereinafter, also referred to as “coin-type battery”) having the configuration shown in FIG. 3 was produced by the following procedure.
<負極の作製>
天然黒鉛系黒鉛97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と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。
<Manufacturing of negative electrode>
97 parts by mass of natural graphite-based graphite, 1 part by mass of carboxymethyl cellulose and 2 parts by mass of SBR latex were kneaded with an aqueous solvent to prepare a paste-like negative electrode mixture slurry.
Next, this negative electrode mixture slurry is applied to a negative electrode current collector made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 18 μm, dried, and then compressed by a roll press to form a sheet composed of the negative electrode current collector and the negative electrode active material layer. A negative electrode was obtained. At this time, the coating density of the negative electrode active material layer was 10 mg / cm 2 , and the packing density was 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 and 5 parts by mass of acetylene black and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride are kneaded with N-methylpyrrolidinone as a solvent to form a paste-like positive electrode mixture slurry. Was prepared.
Next, this positive electrode mixture slurry is applied to a positive electrode current collector of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then compressed by a roll press to obtain a sheet-shaped positive electrode composed of 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 packing 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34:33:33(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、最終的に調製さ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。
得られた溶液に対して、添加剤として、式(I)で表される化合物(以下、「式(I)の化合物」ともいう)としての前述の例示化合物1を、最終的に調製される非水電解液全質量に対する含有量が1質量%となるように添加して(即ち、添加量1質量%にて添加して)、非水電解液を得た。
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
As a non-aqueous solvent, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and methyl ethyl carbonate (EMC) were mixed at a ratio of 34:33:33 (mass ratio) to obtain a mixed solvent.
In the obtained mixed solvent, LiPF 6 , which is an electrolyte, was dissolved so that the electrolyte concentration in the finally prepared non-aqueous electrolyte solution was 1 mol / liter.
With respect to the obtained solution, the above-mentioned exemplified
<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き、コイン状の負極及びコイン状の正極をそれぞれ得た。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、次いで、この電池缶内に非水電解液20μlを注入し、セパレータと正極と負極とに含漬させた。
次に、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た。
以上により、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(即ち、コイン型のリチウム二次電池)を得た。
<Making coin-type batteries>
The above-mentioned negative electrode was punched in a disk shape with a diameter of 14 mm and the above-mentioned positive electrode was punched in a disk shape, respectively, to obtain a coin-shaped negative electrode and a coin-shaped positive electrode, respectively. Further, a microporous polyethylene film having a thickness of 20 μm was punched into a disk shape having a diameter of 17 mm to obtain a separator.
The obtained coin-shaped negative electrode, separator, and coin-shaped positive electrode were laminated in this order in a stainless steel battery can (2032 size), and then 20 μl of a non-aqueous electrolytic solution was injected into the battery can. It was impregnated in the separator, the positive electrode and the negative electrode.
Next, an aluminum plate (thickness 1.2 mm,
As described above, a coin-type battery (that is, a coin-type lithium secondary battery) having a diameter of 20 mm and a height of 3.2 mm and having the configuration shown in FIG. 3 was obtained.
<評価>
得られたコイン型電池について、以下の評価を実施した。
<Evaluation>
The following evaluations were carried out on the obtained coin-type batteries.
(初期容量)
25℃において、コイン型電池を0.4mA定電流かつ4.2V定電圧で充電し、次いで、0.8mA定電流で2.85Vまで放電した。この放電時の放電容量を測定し、初期容量とした。
後述の比較例1のコイン型電池についても同様に、初期容量を測定した。
表1に、実施例1の初期容量を、比較例1の初期容量を100とした場合の相対値として示す。
(Initial capacity)
At 25 ° C., the coin cell battery was charged with a constant current of 0.4 mA and a constant voltage of 4.2 V, and then discharged to a constant current of 0.8 mA to 2.85 V. The discharge capacity at the time of this discharge was measured and used as the initial capacity.
Similarly, the initial capacity of the coin cell battery of Comparative Example 1 described later was measured.
Table 1 shows the initial capacity of Example 1 as a relative value when the initial capacity of Comparative Example 1 is 100.
(電池抵抗比〔経時後/経時前〕)
以下のようにして、電池抵抗比〔経時後/経時前〕を求めた。
電池抵抗比〔経時後/経時前〕が小さい程、電池抵抗の経時的な増加が抑制されている。
(Battery resistivity [after aging / before aging])
The battery resistivity [after aging / before aging] was determined as follows.
The smaller the battery resistance ratio [after aging / before aging], the more the increase in battery resistance over time is suppressed.
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まで充電した。充電後のコイン型電池を恒温槽内で25℃に保温し、25℃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25℃での直流抵抗[Ω]を測定した。得られた値を、経時前の電池抵抗(25℃)とした。
上記経時前の電池抵抗(25℃)を測定したコイン型電池を定電圧4.2Vにて充電し、充電したコイン型電池を、80℃の恒温槽内で2日間経時させた。
上記2日間の経時後のコイン型電池を定電圧3.9Vに設定し、経時前の電池抵抗(25℃)と同様の方法により、コイン型電池の25℃での直流抵抗[Ω]を測定した。得られた値を、経時後の電池抵抗(25℃)とした。
The coin-type battery was charged and discharged three times at a constant voltage of 4.2 V, and then charged to a constant voltage of 3.9 V. The charged coin-type battery is kept at 25 ° C in a constant temperature bath, discharged at a constant current of 0.2 mA at 25 ° C, and the potential drop in 10 seconds from the start of discharge is measured to measure the potential drop of the coin-type battery at 25 ° C. DC resistance [Ω] was measured. The obtained value was taken as the battery resistance (25 ° C.) before aging.
The coin-type battery whose battery resistance (25 ° C.) before aging was measured was charged at a constant voltage of 4.2 V, and the charged coin-type battery was allowed to elapse for 2 days in a constant temperature bath at 80 ° C.
Set the coin-type battery after aging for the above two days to a constant voltage of 3.9 V, and measure the DC resistance [Ω] of the coin-type battery at 25 ° C by the same method as the battery resistance (25 ° C) before aging. did. The obtained value was taken as the battery resistance (25 ° C.) after aging.
上記経時前の電池抵抗(25℃)及び上記経時後の電池抵抗(25℃)に基づき、下記式により、電池抵抗比〔経時後/経時前〕を求めた。
電池抵抗比〔経時後/経時前〕
=(経時後の電池抵抗(25℃)/経時前の電池抵抗(25℃))
Based on the battery resistance before aging (25 ° C.) and the battery resistance after aging (25 ° C.), the battery resistance ratio [after aging / before aging] was determined by the following formula.
Battery resistivity [after aging / before aging]
= (Battery resistance after aging (25 ° C) / Battery resistance before aging (25 ° C))
後述の比較例1のコイン型電池についても同様に、電池抵抗の比率〔経時後/経時前〕を求めた。 Similarly, for the coin-type battery of Comparative Example 1 described later, the ratio of battery resistance [after aging / before aging] was determined.
表1に、実施例1の電池抵抗の比率〔経時後/経時前〕を、比較例1の電池抵抗の比率〔経時後/経時前〕を100とした場合の相対値として示す。 Table 1 shows the ratio of the battery resistance of Example 1 [after aging / before aging] as a relative value when the ratio of the battery resistance of Comparative Example 1 [after aging / before aging] is 100.
〔実施例2〜8〕
非水電解液の調製において、式(1)の化合物の種類及び量の少なくとも一方を、表1に示すように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。
[Examples 2 to 8]
In the preparation of the non-aqueous electrolytic solution, the same operation as in Example 1 was carried out except that at least one of the type and amount of the compound of the formula (1) was changed as shown in Table 1.
The results are shown in Table 1.
〔比較例1〕
非水電解液の調製において、式(1)の化合物を用いなかっ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 electrolytic solution, the same operation as in Example 1 was carried out except that the compound of the formula (1) was not used.
The results are shown in Table 1.
表1に示すように、式(I)の化合物を含有する非水電解液を用いた実施例1〜8のコイン型電池は、式(I)の化合物を含有しない非水電解液を用いた比較例1のコイン型電池と比較して、電池抵抗比〔経時後/経時前〕が小さかった。即ち、実施例1〜8のコイン型電池は、比較例1のコイン型電池と比較して、経時による電池抵抗の増加が抑制されていた。
また、実施例1〜8のコイン型電池では、比較例1のコイン型電池と同等のレベルの初期容量が維持されていた。
As shown in Table 1, the coin cell batteries of Examples 1 to 8 using the non-aqueous electrolytic solution containing the compound of the formula (I) used the non-aqueous electrolytic solution not containing the compound of the formula (I). The battery resistance ratio [after aging / before aging] was smaller than that of the coin-type battery of Comparative Example 1. That is, the coin-type batteries of Examples 1 to 8 were suppressed from increasing in battery resistance with time as compared with the coin-type batteries of Comparative Example 1.
Further, in the coin-type batteries of Examples 1 to 8, the initial capacity at the same level as that of the coin-type batteries of Comparative Example 1 was maintained.
〔実施例101〕
電池の作製に用いた非水電解液を、以下のようにして調製された非水電解液に変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
但し、初期容量は、比較例101の初期容量を100とした場合の相対値として示し、電池抵抗比〔経時後/経時前〕は、比較例101の電池抵抗比〔経時後/経時前〕を100とした場合の相対値として示した。
結果を表2に示す。
[Example 101]
The same operation as in Example 1 was performed except that the non-aqueous electrolytic solution used for producing the battery was changed to the non-aqueous electrolytic solution prepared as follows.
However, the initial capacity is shown as a relative value when the initial capacity of Comparative Example 101 is 100, and the battery resistivity ratio [after aging / before aging] is the battery resistivity ratio [after aging / before aging] of Comparative Example 101. It is shown as a relative value when it is set to 100.
The results are shown in Table 2.
<非水電解液の調製(実施例101)>
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34:33:33(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、最終的に調製さ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。
得られた溶液に対して、添加剤として、
式(I)の化合物としての前述の例示化合物1(添加量1質量%)、
式(C)で表される化合物(以下、「式(C)の化合物」ともいう)としてのビニレンカーボネート(以下、「VC」ともいう)(添加量0.3質量%)、及び
還元された場合にフッ素原子を放出する化合物(以下、「フッ素放出化合物」ともいう)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、非水電解液を得た。
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution (Example 101)>
As a non-aqueous solvent, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and methyl ethyl carbonate (EMC) were mixed at a ratio of 34:33:33 (mass ratio) to obtain a mixed solvent.
In the obtained mixed solvent, LiPF 6 , which is an electrolyte, was dissolved so that the electrolyte concentration in the finally prepared non-aqueous electrolyte solution was 1 mol / liter.
As an additive to the obtained solution
The above-mentioned exemplified compound 1 (
Vinylene carbonate (hereinafter, also referred to as "VC") as a compound represented by the formula (C) (hereinafter, also referred to as "compound of formula (C)") (addition amount: 0.3% by mass), and reduced. Lithium difluorophosphate (hereinafter, also referred to as "LiDFP") as a compound that releases fluorine atoms (hereinafter, also referred to as "fluorine-releasing compound") (addition amount: 0.5% by mass)
Was added to obtain a non-aqueous electrolyte solution.
〔実施例102〜104〕
非水電解液の調製において、式(1)の化合物の種類を、表2に示すように変更したこと以外は実施例101と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
[Examples 102 to 104]
In the preparation of the non-aqueous electrolytic solution, the same operation as in Example 101 was carried out except that the type of the compound of the formula (1) was changed as shown in Table 2.
The results are shown in Table 2.
〔比較例101〕
非水電解液の調製において、式(1)の化合物を用いなかったこと以外は実施例101と同様の操作を行った。
結果を表2に示す。
[Comparative Example 101]
In the preparation of the non-aqueous electrolytic solution, the same operation as in Example 101 was carried out except that the compound of the formula (1) was not used.
The results are shown in Table 2.
表2に示すように、式(I)の化合物を含有する非水電解液を用いた実施例101〜104のコイン型電池は、式(I)の化合物を含有しない非水電解液を用いた比較例101のコイン型電池と比較して、電池抵抗比〔経時後/経時前〕が小さかった。即ち、実施例101〜104のコイン型電池は、比較例101のコイン型電池と比較して、経時による電池抵抗の増加が抑制されていた。
また、実施例101〜104のコイン型電池では、比較例101のコイン型電池と同等のレベルの初期容量が維持されていた。
As shown in Table 2, the coin cell batteries of Examples 101 to 104 using the non-aqueous electrolytic solution containing the compound of the formula (I) used the non-aqueous electrolytic solution not containing the compound of the formula (I). The battery resistance ratio [after aging / before aging] was smaller than that of the coin-type battery of Comparative Example 101. That is, the coin-type batteries of Examples 101 to 104 were suppressed from increasing in battery resistance with time as compared with the coin-type batteries of Comparative Example 101.
Further, in the coin-type batteries of Examples 101 to 104, the initial capacity at the same level as that of the coin-type batteries of Comparative Example 101 was maintained.
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
Claims (8)
〔式(I)中、R1〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、又は炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基を表す。但し、R1、R5、R6、及びR10のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。
式(I)中、Xは、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。〕 A non-aqueous electrolytic solution for a battery containing a compound represented by the following formula (I).
[In the formula (I), R 1 to R 10 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms. However, at least one of R 1 , R 5 , R 6 and R 10 is a fluorine atom.
In formula (I), X represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. ]
〔式(II)中、R21〜R23は、それぞれ独立に、フッ素原子、−OLi基、又は炭素数1〜3のアルコキシ基を表す。但し、R21〜R23のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。
式(III)中、R31〜R34は、それぞれ独立に、水素原子又はフッ素原子を表す。但し、R31〜R34のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。〕 The non-aqueous electrolytic solution for a battery according to claim 3, wherein the compound that releases a fluorine atom when reduced is a compound represented by the following formula (II) or the following formula (III).
[In formula (II), R 21 to R 23 independently represent a fluorine atom, a −OLi group, or an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms. However, at least one of R 21 to R 23 is a fluorine atom.
In formula (III), R 31 to R 34 independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom. However, at least one of R 31 to R 34 is a fluorine atom. ]
〔式(C)中、Y1及びY2は、各々独立に、水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基を表す。〕 The non-aqueous electrolytic solution for a battery according to any one of claims 1 to 4, further comprising a compound represented by the following formula (C).
[In formula (C), Y 1 and Y 2 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. ]
〔式(I)中、R1〜R10は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜3のアルキル基、又は炭素数1〜3のハロゲン化アルキル基を表す。但し、R1、R5、R6、及びR10のうちの少なくとも1つは、フッ素原子である。
式(I)中、Xは、炭素数1〜6のアルキレン基を表す。〕 An additive for a battery containing a compound represented by the following formula (I).
[In the formula (I), R 1 to R 10 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, or an alkyl halide group having 1 to 3 carbon atoms. However, at least one of R 1 , R 5 , R 6 and R 10 is a fluorine atom.
In formula (I), X represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms. ]
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ばれる少なくとも1種を負極活物質として含む負極と、
請求項1〜請求項5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。 With the positive electrode
Metallic lithium, lithium-containing alloys, metals or alloys that can be alloyed with lithium, oxides that can be doped and dedoped with lithium ions, transition metal nitrogen compounds that can be doped and dedoped with lithium ions, and lithium. A negative electrode containing at least one selected from the group consisting of carbon materials capable of doping and dedoping ions as a negative electrode active material, and a negative electrode.
The non-aqueous electrolyte solution for a battery according to any one of claims 1 to 5.
Lithium secondary battery including.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017090780A JP6894751B2 (en) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | Non-aqueous electrolyte for batteries, additives for batteries, and lithium secondary batteries |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017090780A JP6894751B2 (en) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | Non-aqueous electrolyte for batteries, additives for batteries, and lithium secondary batteries |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018190569A JP2018190569A (en) | 2018-11-29 |
JP6894751B2 true JP6894751B2 (en) | 2021-06-30 |
Family
ID=64478745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017090780A Active JP6894751B2 (en) | 2017-04-28 | 2017-04-28 | Non-aqueous electrolyte for batteries, additives for batteries, and lithium secondary batteries |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6894751B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113429259B (en) * | 2020-07-31 | 2023-03-24 | 中国科学院上海有机化学研究所 | Fluorine-containing compound and application thereof |
-
2017
- 2017-04-28 JP JP2017090780A patent/JP6894751B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2018190569A (en) | 2018-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6368501B2 (en) | Nonaqueous electrolyte for battery and lithium secondary battery | |
JP6913159B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary battery | |
JP2018156761A (en) | Nonaqueous electrolyte solution for battery, and lithium secondary battery | |
JP7115724B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries | |
JP7103713B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary battery | |
JP7275455B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries | |
US12095037B2 (en) | Non-aqueous electrolyte solution for battery and lithium secondary battery | |
JPWO2019039345A1 (en) | Lithium secondary battery and non-aqueous electrolyte | |
JP2022126851A (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries | |
JPWO2020121850A1 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary battery | |
JP7107491B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries | |
JP7168158B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries | |
JP7060190B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries | |
JP6957179B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary battery | |
JP6879799B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary battery | |
JP2021048006A (en) | Non-aqueous electrolyte for battery and lithium secondary battery | |
JP6894751B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries, additives for batteries, and lithium secondary batteries | |
JP7160461B2 (en) | Method for manufacturing lithium secondary battery | |
JP6980502B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries | |
JP7263679B2 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries | |
JP7395816B2 (en) | Non-aqueous electrolytes for batteries and lithium secondary batteries | |
JP6607690B2 (en) | Additive for non-aqueous electrolyte for battery, non-aqueous electrolyte for battery, and lithium secondary battery | |
JP2021022525A (en) | Non-aqueous electrolyte for battery and lithium secondary battery | |
JP2019179614A (en) | Electrolyte solution for batteries and lithium secondary battery | |
JP7347768B2 (en) | Non-aqueous electrolytes for batteries and lithium secondary batteries |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200203 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20201111 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20201201 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210129 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210525 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210604 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6894751 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |