JP7004201B2 - Electrolyte for lithium-ion secondary batteries - Google Patents
Electrolyte for lithium-ion secondary batteries Download PDFInfo
- Publication number
- JP7004201B2 JP7004201B2 JP2017215663A JP2017215663A JP7004201B2 JP 7004201 B2 JP7004201 B2 JP 7004201B2 JP 2017215663 A JP2017215663 A JP 2017215663A JP 2017215663 A JP2017215663 A JP 2017215663A JP 7004201 B2 JP7004201 B2 JP 7004201B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- structural formula
- sulfur
- sample
- containing compound
- ionic liquid
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
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
本発明は、リチウムイオン二次電池用の電解液に関する。 The present invention relates to an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery.
特開2017-134986号公報には、フッ素化溶媒を用いたリチウムイオン二次電池用の電解液が開示されている。同公報では、特に、フッ素化環状カーボネートと、フッ素化鎖状カーボネートとを混合したフッ素化溶媒を用いることが検討されている。
特開2010-73489号公報には、グライムのみを溶媒とし、アルカリ金属塩を溶質とし、グライムとアルカリ金属塩との少なくとも一部が錯体を形成している溶媒和イオン液体を有する電解液が記載されている。
特開2013-225496号公報には、アルカリ金属-硫黄系二次電池に用いる電解液が開示されている。ここで開示された電解液は、THFやグライム等のエーテル化合物と、溶媒とを含んでいる。また、エーテル化合物とアルカリ金属塩との少なくとも一部が錯体を形成している。溶媒には、疎水性を有しており、錯体と完全に混合されると共に、アルカリ金属及び多硫化アルカリ金属(M2Sn:1≦n≦8)と化学反応しないフッ素系溶媒(但し、F3CH2C-O-CF2CF2Hを除く)、イオン液体、及び炭化水素の群から選択される1種又は2種以上で表される溶媒が用いられている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-134986 discloses an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery using a fluorinated solvent. In the same publication, in particular, it is considered to use a fluorination solvent in which a fluorinated cyclic carbonate and a fluorinated chain carbonate are mixed.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-73489 describes an electrolytic solution having a solvated ionic liquid in which only glyme is used as a solvent, an alkali metal salt is used as a solute, and at least a part of glyme and the alkali metal salt form a complex. Has been done.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-225496 discloses an electrolytic solution used for an alkali metal-sulfur-based secondary battery. The electrolytic solution disclosed here contains an ether compound such as THF and grime, and a solvent. Further, at least a part of the ether compound and the alkali metal salt forms a complex. The solvent is a fluorine-based solvent that has hydrophobicity, is completely mixed with the complex, and does not chemically react with alkali metals and polysulfide alkali metals ( M2 Sn: 1 ≦ n ≦ 8) (however, however). F 3 CH 2 CO-CF 2 CF 2 H), ionic liquids, and solvents represented by one or more selected from the group of hydrocarbons are used.
ところで、フッ素系溶媒の中でもフッ素化エーテル溶媒は広い電位窓を持ち、かつ低粘度な構造を取りやすいため、拡散性向上が期待できる。さらにフッ素化エーテル溶媒と溶媒和イオン液体とを混合して電解液とした場合、ハイレートでの充放電における抵抗を低くすることに寄与しうる。しかしながら本発明者が新たに得た知見では、フッ素化エーテルと溶媒和イオン液体とを混合した電解液が用いられた場合でも、リチウムイオン二次電池の充放電サイクル後の容量維持率については十分でない場合があった。 By the way, among the fluorine-based solvents, the fluorinated ether solvent has a wide potential window and easily has a low viscosity structure, so that improvement in diffusibility can be expected. Further, when the fluorinated ether solvent and the solvated ionic liquid are mixed to form an electrolytic solution, it can contribute to lowering the resistance in charging and discharging at a high rate. However, according to the new findings obtained by the present inventor, even when an electrolytic solution obtained by mixing a fluorinated ether and a solvated ionic liquid is used, the capacity retention rate of the lithium ion secondary battery after the charge / discharge cycle is sufficient. Sometimes it wasn't.
ここで提案されるリチウムイオン二次電池用の電解液は、フッ素化モノエーテルと、溶媒和イオン液体と、硫黄含有化合物A及び硫黄含有化合物Bのうち少なくとも一種の硫黄含有化合物を含む添加剤とを含んでいる。
硫黄含有化合物Aは、下記の構造式(A)で示された化合物である。
The sulfur-containing compound A is a compound represented by the following structural formula (A).
かかるリチウムイオン二次電池用の電解液によれば、充放電サイクル後の容量維持率であるサイクル容量維持率[%]が向上することが期待できる。 According to the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery, it can be expected that the cycle capacity retention rate [%], which is the capacity retention rate after the charge / discharge cycle, is improved.
以下、ここで提案されるリチウムイオン二次電池用の電解液の一実施形態を説明する。ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。本発明は、特に言及されない限りにおいて、ここで説明される実施形態に限定されない。 Hereinafter, an embodiment of the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery proposed here will be described. The embodiments described herein are, of course, not intended to specifically limit the invention. The invention is not limited to the embodiments described herein, unless otherwise noted.
本発明者は、リチウムイオン二次電池用の電解液として、フッ素化溶媒に溶媒和イオン液体を混ぜた電解液を用いることを検討している。
ここで、溶媒和イオン液体は、グライムまたはグライム誘導体と、リチウム塩とで構成される錯体の溶融体である。グライムは、直鎖状のグリコールジエーテルの総称である。ここで用いられるグライムには、例えば、トリグライムやテトラグライムが挙げられる。
The present inventor is studying the use of an electrolytic solution in which a solvated ion liquid is mixed with a fluorinated solvent as an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery.
Here, the solvated ionic liquid is a melt of a complex composed of a glyme or a glyme derivative and a lithium salt. Grime is a general term for linear glycol diethers. Examples of the grime used here include triglyme and tetraglyme.
かかるリチウムイオン二次電池用の電解液の検討において、溶媒和イオン液体におけるグライムに対するLi塩の混合モル比が1前後の場合では、グライム分子がLiに配位(換言すれば、錯体を形成)していると考えている。そして、グライム分子が単独で存在する場合よりも、電気化学安定性(換言すれば、耐酸化性)が向上する。しかしながら、溶媒和イオン液体は、一般的に用いられるカーボネート系の溶媒などに比べると電位安定性(耐酸化性)が低いとの知見が新たに得られた。例えば、高温環境にて高電位に繰り返し充電されるような場合には、溶媒和イオン液体の一部が分解される場合があり、リチウムイオン二次電池の容量維持率が高く維持されにくい。 In the study of the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery, when the mixed molar ratio of the Li salt to the glyme in the solvated ionic liquid is around 1, the glyme molecule coordinates with Li (in other words, forms a complex). I think I'm doing it. Then, the electrochemical stability (in other words, oxidation resistance) is improved as compared with the case where the grime molecule is present alone. However, it has been newly found that the solvated ionic liquid has lower potential stability (oxidation resistance) than the generally used carbonate-based solvent. For example, when the battery is repeatedly charged to a high potential in a high temperature environment, a part of the solvated ionic liquid may be decomposed, and the capacity retention rate of the lithium ion secondary battery is high and difficult to maintain.
ここで提案されるリチウムイオン二次電池用の電解液は、フッ素化モノエーテルと、溶媒和イオン液体と、硫黄含有化合物A及び硫黄含有化合物Bのうち少なくとも一種の硫黄含有化合物を含む添加剤とを含んでいる。 The electrolytic solution for a lithium ion secondary battery proposed here includes a fluorinated monoether, a solvated ionic liquid, and an additive containing at least one sulfur-containing compound among sulfur-containing compound A and sulfur-containing compound B. Includes.
[硫黄含有化合物A]
硫黄含有化合物Aは、下記の構造式(A)で示された化合物である。
The sulfur-containing compound A is a compound represented by the following structural formula (A).
[硫黄含有化合物B]
硫黄含有化合物Bは、下記の構造式(B)で示された化合物である。
The sulfur-containing compound B is a compound represented by the following structural formula (B).
構造式(A)と構造式(B)において、
Xは、C,Si,B及びPの中から選択される元素である。
R1およびR2は、それぞれ独立した水素、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基である。
nは、構造式(A)および(B)における括弧内のメチレン基(CH2)の数を示している。構造式(A)と構造式(B)において、nは、n=0~2であるとよい。
In the structural formula (A) and the structural formula (B),
X is an element selected from C, Si, B and P.
R 1 and R 2 are independent hydrogen, halogen atom, alkyl group which may be substituted with a halogen atom, and phenyl group which may be substituted with a halogen atom, respectively.
n indicates the number of methylene groups (CH 2 ) in parentheses in the structural formulas (A) and (B). In the structural formula (A) and the structural formula (B), n is preferably n = 0 to 2.
[硫黄含有化合物の例]
硫黄含有化合物には、以下の構造式(C)の化合物が例示された1,3-プロパンスルトンが例示されうる。1,3-プロパンスルトンは、本明細書において適宜に「PS」と称される。PSは、上述した構造式(A)において、XがC、R1およびR2は、それぞれ独立した水素であり、n=0である。
[Example of sulfur-containing compound]
Examples of the sulfur-containing compound may be 1,3-propanesulton in which the compound of the following structural formula (C) is exemplified. 1,3-Propane sulton is appropriately referred to herein as "PS". In PS, in the above-mentioned structural formula (A), X is C, R 1 and R 2 are independent hydrogens, and n = 0.
硫黄含有化合物の他の例として、構造式(D)は、1-プロペン1,3-スルトンである。1-プロペン1,3-スルトンは、本明細書において適宜に「PRS」と称される。PRSは、上述した構造式(B)において、XがC、R1およびR2は、それぞれ独立した水素であり、n=0である。 As another example of the sulfur-containing compound, structural formula (D) is 1-propene 1,3-sultone. 1-Propene 1,3-sultone is appropriately referred to herein as "PRS". In PRS, in the above-mentioned structural formula (B), X is C, R 1 and R 2 are independent hydrogens, and n = 0.
硫黄含有化合物の他の例として、構造式(E)は、3,3-ジメチル-3-シラ-1,3プロパンスルトンである。3,3-ジメチル-3-シラ-1,3プロパンスルトンは、本明細書において適宜に「DMSPS」と称される。DMSPSは、上述した構造式(B)において、XがSi、R1およびR2は、それぞれ独立した水素であり、n=0である。 As another example of the sulfur-containing compound, structural formula (E) is 3,3-dimethyl-3-sila-1,3 propanesulton. 3,3-dimethyl-3-sila-1,3 propanesulton is appropriately referred to herein as "DMSPS". In DMSPS, in the above-mentioned structural formula (B), X is Si, R 1 and R 2 are independent hydrogens, and n = 0.
ここで、例示された添加物としての硫黄含有化合物のうち、リチウムイオン二次電池用のサイクル容量維持率[%]を向上させるとの観点において、特に好ましいのは、3,3-ジメチル-3-シラ-1,3プロパンスルトン(DMSPS)である。 Here, among the sulfur-containing compounds as the exemplified additives, 3,3-dimethyl-3 is particularly preferable from the viewpoint of improving the cycle capacity retention rate [%] for the lithium ion secondary battery. -Sila-1,3 Propane Sulfur (DMSPS).
[溶媒和イオン液体]
溶媒和イオン液体には、例えば、下記の構造式(F)で表されるエーテル化合物と、リチウム塩とで構成された錯体の溶融体でありうる。ここで、構造式(F)で表されるエーテル化合物は、リチウム塩との間で溶媒和イオン液体を構成するための材料である。
R1-(OCHR3CH2)X-OR2・・・・(F)
[Solvate ionic liquid]
The solvated ionic liquid may be, for example, a melt of a complex composed of an ether compound represented by the following structural formula (F) and a lithium salt. Here, the ether compound represented by the structural formula (F) is a material for forming a solvated ionic liquid with a lithium salt.
R 1- (OCHR 3 CH 2 ) X- OR 2 ... (F)
構造式(F)において、R1およびR2は、それぞれ独立している。
R1およびR2は、炭素数1~9のアルキル基、フェニル基およびシクロヘキシル基からなる群から選択された官能基でありうる。ここで、アルキル基の一部はフッ素置換されていてもよい。また、フェニル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。シクロヘキシル基は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
R1およびR2は、それぞれ環を形成していてもよい。
R3は、HまたはCH3である。
Xは、1~10から選択される任意の数字でありうる。
In the structural formula (F), R 1 and R 2 are independent of each other.
R 1 and R 2 can be a functional group selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, a phenyl group and a cyclohexyl group. Here, a part of the alkyl group may be substituted with fluorine. Further, the phenyl group may be substituted with a halogen atom. The cyclohexyl group may be substituted with a halogen atom.
R 1 and R 2 may each form a ring.
R 3 is H or CH 3 .
X can be any number selected from 1-10.
構造式(F)で示されたエーテル化合物には、例えば、トリグライムやテトラグライムが含まれうる。
ここで、トリグライムは(トリエチレングリコールジメチルエーテル:Triethylene glycol dimethyl ether)、CH3(OCH2CH2)3OCH3の構造式で表されるエーテル化合物を意味する。
また、テトラグライムは(テトラエチレングリコールジメチルエーテル:Tetraethylene glycol dimethyl ether)、CH3(OCH2CH2)4OCH3の構造式で表されるエーテル化合物を意味する。
The ether compound represented by the structural formula (F) may include, for example, triglyme or tetraglyme.
Here, triethylene glycol means an ether compound represented by the structural formula of (Triethylene glycol dimethyl ether), CH 3 (OCH 2 CH 2 ) 3 OCH 3 .
Further, tetraglyme means an ether compound represented by the structural formula of (Tetraethylene glycol dimethyl ether), CH 3 (OCH 2 CH 2 ) 4 OCH 3 .
[リチウム塩]
また、リチウム塩は、例えば、LiFSI(リチウム ビス(フルオロスルホニル)イミド:Lithium bis(fluorosulfonyl)imide)が用いられうる。本明細書において、「LiFSI」は、特段の言及がなければ、リチウム ビス(フルオロスルホニル)イミドを意味する。リチウム塩は、LiFSIに限らない。リチウム塩は、例えば、LiPF6(ヘキサフルオロリン酸リチウム),LIBF4(ホウフッ化リチウム:Lithium Tetrafluoroborate),LiClO4(過塩素酸リチウム),LiTFSI(LiN(SO2CF3)2:リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド:Lithium bis(trifluoro methanesulfonyl)imide),LiBETI(LiN(SO2C2F5)2:リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド:Lithium bis(pentafluoroethanesulfonyl)imide)でありうる。
[Lithium salt]
Further, as the lithium salt, for example, LiFSI (lithium bis (fluorosulfonyl) imide) can be used. As used herein, "LiFSI" means lithium bis (fluorosulfonyl) imide, unless otherwise specified. Lithium salts are not limited to LiFSI. Lithium salts include, for example, LiPF 6 (lithium hexafluorophosphate), LIBF 4 (lithium tetrafluoroborate), LiClO 4 (lithium perchlorate), LiTFSI (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 : lithium bis ( Trifluoromethanesulfonyl) imide: Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide), LiBETI (LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 : Lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide) can be used.
溶媒和イオン液体においてエーテル化合物に対するリチウム塩との混合比は、例えば、モル比で、エーテル化合物:リチウム塩=1:0.9~1.1(つまり、0.9以上1.1以下)であるとよい。 In the solvated ionic liquid, the mixing ratio of the ether compound with the lithium salt is, for example, a molar ratio of ether compound: lithium salt = 1: 0.9 to 1.1 (that is, 0.9 or more and 1.1 or less). It would be nice to have it.
[フッ素化モノエーテル]
フッ素化モノエーテルは溶媒として用いられる。フッ素化モノエーテルは、例えば、下記の構造式(G)でありうる。
HCFY1-(CFZ1)m1-O-CH2-(CFZ2)m2-CFY2H・・・(G)
[Fluorinated monoether]
The fluorinated monoether is used as a solvent. The fluorinated monoether can be, for example, the following structural formula (G).
HCFY 1- (CFZ 1 ) m1 -O-CH 2- (CFZ 2 ) m2 -CFY 2 H ... (G)
構造式(G)において、Y1,Y2,Z1,Z2は、それぞれ独立してHまたはFを表している。m1,m2は、1~5から選択される任意の数字でありうる。
かかるフッ素化モノエーテルは、溶媒として用いられている。フッ素化モノエーテルは、少なくとも1種含有しているとよい。つまり、溶媒は、1種のフッ素化モノエーテルであってもよいし、2種以上のフッ素化モノエーテルが混合された混合溶媒でもよい。
In the structural formula (G), Y 1 , Y 2 , Z 1 , and Z 2 independently represent H or F, respectively. m1 and m2 can be any number selected from 1 to 5.
Such fluorinated monoether is used as a solvent. It is preferable that the fluorinated monoether is contained at least one kind. That is, the solvent may be one kind of fluorinated monoether or a mixed solvent in which two or more kinds of fluorinated monoether are mixed.
[フッ素化モノエーテルの例]
溶媒として用いられるフッ素化モノエーテルには、FCH2OCH2CF2CF2H,HCF2OCH2CF2CF2H(FME1),HCF2CF2OCH2CF2CF2H(FME2)が例示されうる。HCF2OCH2CF2CF2Hは、本明細書において適宜に「FME1」と称される。HCF2CF2OCH2CF2CF2Hは、本明細書において適宜に「FME2」と称される。
[Example of fluorinated monoether]
Examples of the fluorinated monoether used as a solvent include FCH 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H, HCF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H (FME1), HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H (FME2). Can be done. HCF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H is appropriately referred to herein as "FME1". HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H is appropriately referred to herein as "FME2".
このように、リチウムイオン二次電池用の電解液は、フッ素化モノエーテルを溶媒とし、溶媒和イオン液体を含む電解液であって、上述した硫黄含有化合物A及び硫黄含有化合物Bのうち少なくとも一種の硫黄含有化合物を添加剤として含んでいるとよい。
ここで、硫黄含有化合物Aは、例えば、PS、DMSPSのように上述した構造式(A)で示される化合物であるとよい。
ここで、硫黄含有化合物Bは、例えば、PRSのように上述した構造式(B)で示される化合物であるとよい。
As described above, the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery is an electrolytic solution containing a solvated ion liquid with fluorinated monoether as a solvent, and is at least one of the above-mentioned sulfur-containing compound A and sulfur-containing compound B. It is preferable that the sulfur-containing compound of the above is contained as an additive.
Here, the sulfur-containing compound A may be, for example, a compound represented by the above-mentioned structural formula (A) such as PS and DMSPS.
Here, the sulfur-containing compound B may be, for example, a compound represented by the above-mentioned structural formula (B), such as PRS.
[評価試験]
本発明者は、上述した電解液を用いて評価電池を作成し、サイクル容量維持率[%]を評価した。表1は、当該評価電池のサンプルおよびそのサイクル容量維持率[%]を示す表である。ここで用意された評価電池は用意された電解液が異なるのみであり、その余の点で同じ構成を有している。
[Evaluation test]
The present inventor prepared an evaluation battery using the above-mentioned electrolytic solution, and evaluated the cycle capacity retention rate [%]. Table 1 is a table showing a sample of the evaluation battery and its cycle capacity retention rate [%]. The evaluation batteries prepared here differ only in the prepared electrolytic solutions, and have the same configuration in other respects.
評価電池の正極の作製には、正極活物質としてLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2を、導電助剤としてアセチレンブラック(AB)を、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)をそれぞれ用いた。正極活物質と導電助剤と結着剤とは、正極活物質:導電助剤(AB):結着剤(PVDF)=87:10:3の割合(重量%)にて混合してスラリーを作製した。スラリーの分散溶媒には、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)を用いた。得られたスラリーを正極集電箔としてのアルミ箔の上に塗布し、乾燥させた。これにより、正極集電箔の上に正極活物質層を形成した。そして、形成された正極活物質層の密度が2.3g/cm3になるまで、ロールプレスによって、得られたシートをプレスし、正極シートを作製した。 To prepare the positive electrode of the evaluation battery, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 is used as the positive electrode active material, acetylene black (AB) is used as the conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride (PVDF) is used as the binder. Were used respectively. The positive electrode active material, the conductive auxiliary agent, and the binder are mixed at a ratio (% by weight) of positive electrode active material: conductive auxiliary agent (AB): binder (PVDF) = 87: 10: 3 to form a slurry. Made. N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used as the dispersion solvent for the slurry. The obtained slurry was applied onto an aluminum foil as a positive electrode current collector foil and dried. As a result, a positive electrode active material layer was formed on the positive electrode current collector foil. Then, the obtained sheet was pressed by a roll press until the density of the formed positive electrode active material layer reached 2.3 g / cm 3 , to prepare a positive electrode sheet.
負極の作製には、負極活物質として、平均粒子径20μm(D50)の天然黒鉛系材料を用いた。また、結着剤としてスチレンブタジエン共重合体(SBR)、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)をそれぞれ用いた。負極活物質と結着剤と増粘剤とは、負極活物質:結着剤(SBR):増粘剤(CMC)=98:1:1の割合にて混合してスラリーを作製した。スラリーの分散溶媒には水を用いた。得られた混合スラリーを負極集電箔の上に塗布し、乾燥させた。これにより、負極集電箔の上に負極活物質層を形成した。そして、形成された負極活物質層の密度が1.2g/cm3になるまで、ロールプレスによって、得られたシートをプレスし、負極シートを作製した。 For the production of the negative electrode, a natural graphite-based material having an average particle diameter of 20 μm (D50) was used as the negative electrode active material. Further, a styrene-butadiene copolymer (SBR) was used as a binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) was used as a thickener. The negative electrode active material, the binder, and the thickener were mixed at a ratio of negative electrode active material: binder (SBR): thickener (CMC) = 98: 1: 1 to prepare a slurry. Water was used as the dispersion solvent of the slurry. The obtained mixed slurry was applied onto the negative electrode current collector foil and dried. As a result, a negative electrode active material layer was formed on the negative electrode current collector foil. Then, the obtained sheet was pressed by a roll press until the density of the formed negative electrode active material layer reached 1.2 g / cm 3 , and a negative electrode sheet was produced.
ここで、正極活物質層に単位面積当たりに含まれる正極活物質と、負極活物質層に単位面積当たりに含まれる負極活物質との重量比が2:1となるように、正極集電箔と負極集電箔に塗布する混合スラリーの量をそれぞれ調整した。 Here, the positive electrode current collector foil has a weight ratio of 2: 1 between the positive electrode active material contained in the positive electrode active material layer per unit area and the negative electrode active material contained in the negative electrode active material layer per unit area. And the amount of the mixed slurry applied to the negative electrode current collector foil was adjusted respectively.
評価電池の各サンプルの電解液は、それぞれ異なる。各サンプルの電解液に含まれる材料の相違は、表1に示される通りであり、特に言及されない点では、各サンプルの電解液は概ね同じである。 The electrolyte of each sample of the evaluation battery is different. The differences in the materials contained in the electrolytic solution of each sample are as shown in Table 1, and the electrolytic solution of each sample is substantially the same unless otherwise specified.
ここで、ここで用意された評価用電池のサンプル1~14では、電解液の溶媒の組成、混合割合、および、添加剤の有無、種類、添加量が表1に示されているように異なる。表1および本明細書において、「G3」はトリグライムを意味する。また「G4」は、テトラグライムを意味する。また、リチウム塩には、LiFSIが用いられている。表1の混合モル比[LiFSI/グライム]の欄には、エーテル化合物に対するLiFSIのモル比が示されている。また、表1の添加剤欄に示されているように、添加剤には、上述したPS,PRS,DMSPSの他、ホウ素系添加剤としてリチウムビスオキサレート(LiBOB)、カーボネート系添加剤としてビニレンカーボネート(VC)が用いられている。表1および本明細書において、「LiBOB」は、リチウムビスオキサレートを意味する。また、「VC」は、ビニレンカーボネートを意味する。添加剤の添加量(wt%)の欄には、電解液中の添加剤の重量割合が示されている。同欄において「-」は、添加剤が添加されていないことを示している。 Here, in the evaluation battery samples 1 to 14 prepared here, the composition of the solvent of the electrolytic solution, the mixing ratio, the presence / absence of the additive, the type, and the amount of the additive are different as shown in Table 1. .. In Table 1 and herein, "G3" means triglyme. Further, "G4" means tetraglyme. Further, LiFSI is used as the lithium salt. In the column of mixed molar ratio [LiFSI / grime] in Table 1, the molar ratio of LiFSI to the ether compound is shown. Further, as shown in the additive column of Table 1, the additives include lithium bisoxalate (LiBOB) as a boron-based additive and vinylene as a carbonate-based additive, in addition to the above-mentioned PS, PRS and DMSPS. Carbonate (VC) is used. In Table 1 and herein, "LiBOB" means lithium bisoxalate. Further, "VC" means vinylene carbonate. In the column of the additive amount (wt%), the weight ratio of the additive in the electrolytic solution is shown. In the same column, "-" indicates that no additive has been added.
また、作製した評価電池は、いわゆるラミネート型の評価電池である。具体的には、上述のように作製された正極シートの正極活物質層と負極シートの負極活物質層を、セパレータを介して対向した電極体を作製する。作製された電極体を、電解液とともに袋状のラミネートに収容する。そして、当該ラミネートを封止することによって、ラミネート型の評価電池を作製した。なお、正極シートの正極集電箔と、負極シートの負極集電箔とには、充電や放電が可能なように導線がそれぞれ配線されている。 The manufactured evaluation battery is a so-called laminated type evaluation battery. Specifically, an electrode body is produced in which the positive electrode active material layer of the positive electrode sheet and the negative electrode active material layer of the negative electrode sheet prepared as described above are opposed to each other via a separator. The produced electrode body is housed in a bag-shaped laminate together with the electrolytic solution. Then, by sealing the laminate, a laminate type evaluation battery was produced. A conducting wire is wired to the positive electrode current collector foil of the positive electrode sheet and the negative electrode current collector foil of the negative electrode sheet so that they can be charged and discharged.
上記のように作製された評価電池の初回充電では、25℃に設定された恒温槽中にて、定電流方式とし、0.3Cの電流値で4.10Vまで充電を行った。その後、定電流方式にて0.3Cの電流値で3.00Vまで放電した。さらに初期特性を検査するため、定電流-定電圧方式にて4.10Vまで充電した。ここでは、0.2Cの定電流値で4.10Vまで充電し、その後、定電圧充電時の電流値が1/50Cになるまで定電圧にて充電を行い、満充電とした。かかる満充電の状態から定電流方式により、0.2Cの定電流で3.00Vまで放電した時の容量を初期容量とした。 In the initial charging of the evaluation battery produced as described above, a constant current method was used in a constant temperature bath set at 25 ° C., and the battery was charged to 4.10 V at a current value of 0.3 C. After that, it was discharged to 3.00 V at a current value of 0.3 C by a constant current method. Further, in order to inspect the initial characteristics, the battery was charged to 4.10 V by a constant current-constant voltage method. Here, the battery was charged to 4.10 V with a constant current value of 0.2 C, and then charged at a constant voltage until the current value at the time of constant voltage charging became 1/50 C, and the battery was fully charged. The capacity when discharged to 3.00 V at a constant current of 0.2 C by the constant current method from such a fully charged state was defined as the initial capacity.
上述したように初期容量が測定された評価用電池に対してサイクル試験を実施した。サイクル試験は、60℃に設定された恒温槽中にて実施した。ここで、サイクル試験では、4.10Vまで充電する充電と3.00Vまで放電する放電とを1サイクルとして200サイクル繰り返した。ここで、充電と放電は、それぞれ定電流方式とした。また、電流レートは2Cとした。200サイクル後に、上記の初期容量と同じ方法でサイクル後の容量を得た。つまり、200サイクル後に、0.2Cの定電流値で4.10Vまで充電し、その後、定電圧充電時の電流値が1/50Cになるまで定電圧にて充電を行い、満充電とした。かかる満充電の状態から定電流方式により、0.2Cの定電流で3.00Vまで放電した時の容量をサイクル後容量とした。得られたサイクル後の容量を初期容量で除することによって、表1のサイクル容量維持率[%]を得た。 A cycle test was carried out on the evaluation battery whose initial capacity was measured as described above. The cycle test was carried out in a constant temperature bath set at 60 ° C. Here, in the cycle test, 200 cycles of charging up to 4.10 V and discharging up to 3.00 V were repeated as one cycle. Here, charging and discharging were performed by a constant current method, respectively. The current rate was 2C. After 200 cycles, the post-cycle capacity was obtained in the same manner as the initial capacity described above. That is, after 200 cycles, the battery was charged to 4.10 V with a constant current value of 0.2 C, and then charged at a constant voltage until the current value at the time of constant voltage charging became 1/50 C to complete the charge. The capacity when discharged to 3.00 V at a constant current of 0.2 C by the constant current method from such a fully charged state was defined as the post-cycle capacity. The cycle capacity retention rate [%] shown in Table 1 was obtained by dividing the obtained capacity after the cycle by the initial capacity.
ここで、上述したサンプル1では、電解質であるLiFSIと、トリグライム(G3)とがモル比1:1の割合で混合されて、溶媒和イオン液体が形成されている。溶媒としてのフッ素化モノエーテルにかかる溶媒和イオン液体を加えて、LiFSIの濃度が1.5mol/Lとなるように調整した。さらに添加剤PSの添加量は、1wt%とした。ここで、フッ素化モノエーテルには、HCF2CF2OCH2CF2CF2H(FME2)を用いた。かかるサンプル1のサイクル容量維持率は、89%であった。 Here, in the above-mentioned sample 1, LiFSI, which is an electrolyte, and triglyme (G3) are mixed at a molar ratio of 1: 1 to form a solvated ionic liquid. A solvated ionic liquid applied to the fluorinated monoether as a solvent was added to adjust the concentration of LiFSI to 1.5 mol / L. Further, the amount of the additive PS added was 1 wt%. Here, HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H (FME2) was used as the fluorinated monoether. The cycle capacity retention rate of such sample 1 was 89%.
サンプル2では、サンプル1に対して、トリグライム(G3)に変えてテトラグライム(G4)が用いられている。サンプル2は、その余の点で、サンプル1と同じである。サンプル2のサイクル容量維持率は、85%であった。 In sample 2, tetraglyme (G4) is used instead of triglyme (G3) for sample 1. Sample 2 is the same as Sample 1 in other respects. The cycle capacity retention rate of sample 2 was 85%.
サンプル3では、添加剤にPRSが用いられている。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル3のサイクル容量維持率は、84%であった。 In Sample 3, PRS is used as an additive. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 3 was 84%.
サンプル4では、添加剤にDMSPSが用いられている。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル4のサイクル容量維持率は、88%であった。 In Sample 4, DMSPS is used as an additive. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 4 was 88%.
サンプル5では、添加剤PSの添加量が0.6wt%とされている。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル5のサイクル容量維持率は、83%であった。 In Sample 5, the amount of the additive PS added is 0.6 wt%. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 5 was 83%.
サンプル6では、溶媒和イオン液体のエーテル化合物G4の混合モル比[LiFSI/グライム]が0.9とされている。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル6のサイクル容量維持率は、85%であった。 In Sample 6, the mixed molar ratio [LiFSI / Glyme] of the ether compound G4 of the solvated ionic liquid is 0.9. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 6 was 85%.
サンプル7では、溶媒和イオン液体のエーテル化合物G4の混合モル比[LiFSI/グライム]が1.1とされている。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル7のサイクル容量維持率は、84%であった。 In Sample 7, the mixed molar ratio [LiFSI / grime] of the ether compound G4 of the solvated ionic liquid is 1.1. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 7 was 84%.
サンプル8では、溶媒和イオン液体のエーテル化合物にG3が用いられているが、添加剤が添加されていない。その余の点で、サンプル1と同じである。サンプル8のサイクル容量維持率は、75%であった。添加剤が添加されているサンプル1のサイクル容量維持率は89%であり、サンプル8に比べて格段に高い。これは、添加剤が添加されているためと考えられうる。 In Sample 8, G3 is used as the ether compound of the solvated ionic liquid, but no additive is added. In other respects, it is the same as sample 1. The cycle capacity retention rate of sample 8 was 75%. The cycle capacity retention rate of the sample 1 to which the additive is added is 89%, which is much higher than that of the sample 8. It can be considered that this is because the additive is added.
サンプル9では、溶媒和イオン液体のエーテル化合物にG4が用いられているが、添加剤が添加されていない。その余の点で、サンプル2~4と同じである。サンプル9のサイクル容量維持率は、70%であった。添加剤が添加されているサンプル2~4のサイクル容量維持率は84~88%であり、サンプル9に比べて格段に高い。これは、添加剤が添加されているためと考えられうる。さらに、サンプル1,8との結果を合わせて考慮すると、溶媒和イオン液体のエーテル化合物に関わらず、添加剤PS,PRSあるいはDMSPSが十分に添加されている場合には、サイクル容量維持率[%]が向上している。 In Sample 9, G4 is used as the ether compound of the solvated ionic liquid, but no additive is added. In other respects, it is the same as Samples 2-4. The cycle capacity retention rate of sample 9 was 70%. The cycle capacity retention rate of the samples 2 to 4 to which the additive is added is 84 to 88%, which is much higher than that of the sample 9. It can be considered that this is because the additive is added. Further, considering the results of Samples 1 and 8 together, the cycle capacity retention rate [%] when the additives PS, PRS or DMSPS are sufficiently added regardless of the ether compound of the solvated ionic liquid. ] Is improving.
サンプル10では、ホウ素系の添加剤であるLiBOBが添加剤として用いられている。また、LiBOBの添加量は、0.3wt%であった。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル10のサイクル容量維持率は、72%であった。ここで、一般的なカーボネート溶媒の還元分解を抑えるには、LiBOBは、0.3wt%程度の添加量でも十分な効果が得られる。しかしながら、溶媒和イオン液体(グライム)の酸化分解を抑えられない。このようなことから、サンプル10のサイクル容量維持率は、72%程度に留まっていると考えられる。溶媒和イオン液体(グライム)の酸化分解を抑えるには、PSなど正極にも良く作用する添加剤を用いるのが好ましい。 In Sample 10, LiBOB, which is a boron-based additive, is used as an additive. The amount of LiBOB added was 0.3 wt%. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 10 was 72%. Here, in order to suppress the reductive decomposition of a general carbonate solvent, a sufficient effect of LiBOB can be obtained even with an addition amount of about 0.3 wt%. However, the oxidative decomposition of the solvated ionic liquid (grime) cannot be suppressed. From these facts, it is considered that the cycle capacity retention rate of the sample 10 remains at about 72%. In order to suppress the oxidative decomposition of the solvated ionic liquid (grime), it is preferable to use an additive such as PS that also acts well on the positive electrode.
サンプル11では、カーボネート系の添加剤であるVCが添加剤として用いられている。また、VCの添加量は、1.0wt%であった。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル11のサイクル容量維持率は、69%であった。つまり、VCが添加剤として用いられている場合には、サイクル容量維持率は、改善しない。 In Sample 11, VC, which is a carbonate-based additive, is used as an additive. The amount of VC added was 1.0 wt%. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 11 was 69%. That is, when VC is used as an additive, the cycle capacity retention rate does not improve.
サンプル12では、添加剤PSの添加量が0.3wt%であった。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル12のサイクル容量維持率は、72%であった。サンプル2では、PSの添加量が少なく、PSが添加された効果が十分に得られていない。 In sample 12, the amount of the additive PS added was 0.3 wt%. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 12 was 72%. In Sample 2, the amount of PS added was small, and the effect of adding PS was not sufficiently obtained.
サンプル13では、溶媒和イオン液体において、エーテル化合物G4に対するLiFSIの混合モル比が0.8である。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル13のサイクル容量維持率は、74%であった。サンプル13では、グライムに対するリチウム塩のモル比率が低い。この場合、リチウム塩と錯体を形成しない余剰なグライムが増加する。このため、サイクル中にグライムが分解し、容量維持率が低下しているものと推察される。 In sample 13, the mixed molar ratio of LiFSI to the ether compound G4 is 0.8 in the solvated ionic liquid. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 13 was 74%. In sample 13, the molar ratio of lithium salt to grime is low. In this case, excess grime that does not form a complex with the lithium salt increases. Therefore, it is presumed that grime decomposes during the cycle and the capacity retention rate decreases.
サンプル14では、溶媒和イオン液体において、エーテル化合物G4に対するLiFSIの混合モル比が1.2である。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル14では、グライムに対するリチウム塩のモル比率が高い。電解液を作製する工程において、フッ素化モノエーテルと混合した際、過剰な塩が析出した。このため、サンプル14では、サイクル容量維持率が測定されていない。 In sample 14, the mixed molar ratio of LiFSI to the ether compound G4 is 1.2 in the solvated ionic liquid. In other respects, it is the same as sample 2. In sample 14, the molar ratio of lithium salt to grime is high. In the step of preparing the electrolytic solution, excess salt was precipitated when mixed with the fluorinated monoether. Therefore, in the sample 14, the cycle capacity retention rate has not been measured.
サンプル15では、添加剤としてPSに代えて、上述した構造式(A)でn=2である1,5-ペンタンスルトンを用いた。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル15では、サイクル容量維持率は、81%であり、サイクル容量維持率が80%以上と高く維持されている。ここでは、構造式(A)でn=2である添加剤が用いられているがこれに限定されない。このように硫黄含有化合物の添加剤としてはPS,PRS,DMSPSに限定されない。全てがサンプルとして例示されていないが、本発明者の知見によれば、構造式(A)および構造式(B)で、n=0~2である添加剤が硫黄含有化合物の添加剤として採用されうる。 In Sample 15, instead of PS, 1,5-pentane sultone having n = 2 in the above-mentioned structural formula (A) was used as an additive. In other respects, it is the same as sample 2. In sample 15, the cycle capacity retention rate is 81%, and the cycle capacity retention rate is maintained as high as 80% or more. Here, an additive having n = 2 in the structural formula (A) is used, but the present invention is not limited to this. As described above, the additive for the sulfur-containing compound is not limited to PS, PRS, and DMSPS. Although not all of them are exemplified as samples, according to the findings of the present inventor, additives having n = 0 to 2 in the structural formulas (A) and (B) are adopted as additives for sulfur-containing compounds. Can be done.
サンプル16では、硫黄含有化合物の添加剤としてPSが用いられており、添加量は1.5wt%であった。その余の点で、サンプル2と同じである。サンプル16のサイクル容量維持率は、83%であった。このように、硫黄含有化合物の添加剤の添加量は、1.5wt%程度でもよい。 In sample 16, PS was used as an additive for the sulfur-containing compound, and the amount added was 1.5 wt%. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of sample 16 was 83%. As described above, the amount of the sulfur-containing compound additive added may be about 1.5 wt%.
サンプル17では、フッ素化モノエーテルとして、HCF2OCH2CF2CF2H(FME1)が用いられている。その余の点で、サンプル9と同じである。サンプル17のサイクル容量維持率は、68%であった。
サンプル18では、硫黄含有化合物の添加剤としてPSが用いられており、添加量は1.0wt%であった。その余の点で、サンプル17と同じである。別の見方では、サンプル18では、フッ素化モノエーテルとして、HCF2OCH2CF2CF2H(FME1)が用いられている。その余の点で、サンプル2と同じである。かかるサンプル18のサイクル容量維持率は、82%であった。
In sample 17, HCF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H (FME1) is used as the fluorinated monoether. In other respects, it is the same as sample 9. The cycle capacity retention rate of sample 17 was 68%.
In sample 18, PS was used as an additive for the sulfur-containing compound, and the amount added was 1.0 wt%. In other respects, it is the same as sample 17. In another view, in sample 18, HCF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H (FME1) is used as the fluorinated monoether. In other respects, it is the same as sample 2. The cycle capacity retention rate of such sample 18 was 82%.
このように、フッ素化モノエーテルにHCF2OCH2CF2CF2H(FME1)が用いられている場合でも、硫黄含有化合物の添加剤が添加されていない場合にはサイクル容量維持率は高く維持されない(サンプル17)。これに対して、適当な量の硫黄含有化合物の添加剤が添加されていることによって、サイクル容量維持率は高く維持される(サンプル18)。フッ素化モノエーテルは、HCF2OCH2CF2CF2H(FME1)またはHCF2CF2OCH2CF2CF2H(FME2)に限定されない。本発明者の知見によれば、フッ素化モノエーテルは、上記に例示されているように種々採用されうる。 As described above, even when HCF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H (FME1) is used as the fluorinated monoether, the cycle capacity retention rate is maintained high when the additive of the sulfur-containing compound is not added. Not done (Sample 17). On the other hand, the cycle capacity retention rate is maintained high by adding an appropriate amount of the sulfur-containing compound additive (Sample 18). The fluorinated monoether is not limited to HCF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H (FME1) or HCF 2 CF 2 OCH 2 CF 2 CF 2 H (FME2). According to the findings of the present inventor, various fluorinated monoethers can be adopted as exemplified above.
このようにサンプル1~7,15,16,18では、リチウムイオン二次電池のサイクル容量維持率[%]が高く維持されている。サンプル1~7,15,16,18は一例であるが、リチウムイオン二次電池用の電解液は、フッ素化モノエーテルを溶媒とし、溶媒和イオン液体を含む電解液であって、上述した硫黄含有化合物A及び硫黄含有化合物Bのうち、少なくとも一種を含む添加剤として適当な量を含んでいるとよい。
ここで、硫黄含有化合物Aは、例えば、PS、DMSPSのように上述した構造式(A)で示される化合物であるとよい。
ここで、硫黄含有化合物Bは、例えば、PRSのように上述した構造式(B)で示される化合物であるとよい。
As described above, in the samples 1 to 7, 15, 16 and 18, the cycle capacity retention rate [%] of the lithium ion secondary battery is maintained high. Samples 1 to 7, 15, 16 and 18 are examples, but the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery is an electrolytic solution containing a solvated ionic liquid with fluorinated monoether as a solvent, and the above-mentioned sulfur. It is preferable to contain an appropriate amount as an additive containing at least one of the contained compound A and the sulfur-containing compound B.
Here, the sulfur-containing compound A may be, for example, a compound represented by the above-mentioned structural formula (A) such as PS and DMSPS.
Here, the sulfur-containing compound B may be, for example, a compound represented by the above-mentioned structural formula (B), such as PRS.
かかるリチウムイオン二次電池用の電解液によれば、電解液の耐酸化性が向上し、サイクル容量維持率[%]が向上することが期待できる。詳しくは、溶媒和イオン液体を含むフッ素化モノエーテルが溶媒として用いられ、リチウム塩の溶解性を高められたリチウムイオン二次電池用の電解液において、さらにサイクル容量維持率[%]が向上する。これにより、フッ素化モノエーテルが溶媒として用いられた電解液において、リチウム塩の溶解性が高く低抵抗であり、かつ、サイクル特性のよいリチウムイオン二次電池が提供されうる。 According to the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery, it can be expected that the oxidation resistance of the electrolytic solution is improved and the cycle capacity retention rate [%] is improved. Specifically, in an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery in which a fluorinated monoether containing a solvated ionic liquid is used as a solvent and the solubility of the lithium salt is enhanced, the cycle capacity retention rate [%] is further improved. .. This makes it possible to provide a lithium ion secondary battery having high solubility of a lithium salt, low resistance, and good cycle characteristics in an electrolytic solution using a fluorinated monoether as a solvent.
かかる観点において、リチウムイオン二次電池用の電解液は、フッ素化モノエーテルと、溶媒和イオン液体と、上記の硫黄含有化合物A及び硫黄含有化合物Bのうち少なくとも一種の硫黄含有化合物を含む添加剤とを含んでいるとよい。電解液中の硫黄含有化合物の添加量は、例えば、上述したサイクル容量維持率[%]を向上させるとの観点において、0.5wt%以上、好ましくは0.6wt%以上であるとよい。
また、電解液中の硫黄含有化合物の添加量は、例えば、抵抗が上昇するのを抑制するとの観点において1.5wt%以下、好ましくは1.0wt%以下であるとよい。
なお、リチウムイオン二次電池用の電解液の添加剤については、種々の公知の提案がある。リチウムイオン二次電池用の電解液には、かかる硫黄含有化合物以外にも、他の添加剤がさらに含まれていてもよい。
From this point of view, the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery is an additive containing a fluorinated monoether, a solvated ionic liquid, and at least one sulfur-containing compound among the above-mentioned sulfur-containing compound A and sulfur-containing compound B. And should be included. The amount of the sulfur-containing compound added to the electrolytic solution is, for example, 0.5 wt% or more, preferably 0.6 wt% or more, from the viewpoint of improving the cycle capacity retention rate [%] described above.
The amount of the sulfur-containing compound added to the electrolytic solution is, for example, 1.5 wt% or less, preferably 1.0 wt% or less from the viewpoint of suppressing an increase in resistance.
There are various known proposals for additives for electrolytic solutions for lithium ion secondary batteries. The electrolytic solution for a lithium ion secondary battery may further contain other additives in addition to the sulfur-containing compound.
以上、ここで提案されるリチウムイオン二次電池用の電解液について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられたリチウムイオン二次電池用の電解液の実施形態および実施例としての各サンプルなどは、本発明を限定しない。 In the above, various electrolytic solutions for lithium ion secondary batteries proposed here have been described. Unless otherwise specified, the embodiments and samples of the electrolytic solution for the lithium ion secondary battery mentioned here are not limited to the present invention.
Claims (1)
溶媒和イオン液体と、
硫黄含有化合物A及び硫黄含有化合物Bのうち少なくとも一種の硫黄含有化合物を含む添加剤と
を含み、
前記溶媒和イオン液体は、下記の構造式(F)で表されるエーテル化合物と、リチウム塩とで構成された錯体の溶融体であり、
R 1 -(OCHR 3 CH 2 ) X -OR 2 ・・・・(F)
ここで、構造式(F)で表されるエーテル化合物は、リチウム塩との間で溶媒和イオン液体を構成するための材料であり、
R 1 およびR 2 は、炭素数1~9のアルキル基、フェニル基およびシクロヘキシル基からなる群から選択された官能基であり、
ここで、アルキル基の一部はフッ素置換されているものを含み、
フェニル基は、ハロゲン原子で置換されているものを含み、
シクロヘキシル基は、ハロゲン原子で置換されているものを含み、
R 1 およびR 2 は、それぞれ環を形成しているものを含み、
R 3 は、HまたはCH 3 であり、
前記構造式(F)中のXは、1~10から選択される任意の数字であり、
リチウム塩は、リチウム ビス(フルオロスルホニル)イミド,LiPF 6 ,LiBF 4 ,LiClO 4 ,LiN(SO 2 CF 3 ) 2 およびLiN(SO 2 C 2 F 5 ) 2 のうち何れかで構成され、
溶媒和イオン液体においてエーテル化合物に対するリチウム塩との混合比は、モル比で、エーテル化合物:リチウム塩=1:0.9~1.1であり、
前記硫黄含有化合物Aは、下記の構造式(A)で示された化合物であり、
Xは、C,Si,B及びPの中から選択される元素であり、
R1およびR2は、それぞれ独立した水素、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいフェニル基であり、
nは、構造式(A)および(B)における括弧内のメチレン基(CH2)の数を示しており、n=0~2である、
リチウムイオン二次電池用の電解液。 Fluorinated monoether and
Solvation ionic liquid and
It contains an additive containing at least one sulfur-containing compound among the sulfur-containing compound A and the sulfur-containing compound B.
The solvated ionic liquid is a melt of a complex composed of an ether compound represented by the following structural formula (F) and a lithium salt.
R 1- (OCHR 3 CH 2 ) X- OR 2 ... (F)
Here, the ether compound represented by the structural formula (F) is a material for forming a solvated ionic liquid with a lithium salt.
R 1 and R 2 are functional groups selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 9 carbon atoms, a phenyl group and a cyclohexyl group.
Here, some of the alkyl groups include those substituted with fluorine.
Phenyl groups include those substituted with halogen atoms and
Cyclohexyl groups include those substituted with halogen atoms.
R 1 and R 2 include those forming a ring, respectively.
R 3 is H or CH 3
X in the structural formula (F) is an arbitrary number selected from 1 to 10.
The lithium salt is composed of one of lithium bis (fluorosulfonyl) imide, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 .
In the solvated ionic liquid, the mixing ratio of the ether compound with the lithium salt is, in terms of molar ratio, the ether compound: lithium salt = 1: 0.9 to 1.1.
The sulfur-containing compound A is a compound represented by the following structural formula (A).
X is an element selected from C, Si, B and P.
R 1 and R 2 are independent hydrogen, halogen atom, alkyl group which may be substituted with a halogen atom, and phenyl group which may be substituted with a halogen atom, respectively.
n indicates the number of methylene groups (CH 2 ) in parentheses in the structural formulas (A) and (B), and n = 0 to 2.
Electrolyte for lithium-ion secondary batteries.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017215663A JP7004201B2 (en) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | Electrolyte for lithium-ion secondary batteries |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017215663A JP7004201B2 (en) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | Electrolyte for lithium-ion secondary batteries |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019087454A JP2019087454A (en) | 2019-06-06 |
| JP7004201B2 true JP7004201B2 (en) | 2022-01-21 |
Family
ID=66763297
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017215663A Expired - Fee Related JP7004201B2 (en) | 2017-11-08 | 2017-11-08 | Electrolyte for lithium-ion secondary batteries |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7004201B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20230178813A1 (en) * | 2020-06-04 | 2023-06-08 | Gs Yuasa International Ltd. | Nonaqueous electrolyte energy storage device and method for manufacturing the same |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011001985A1 (en) | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 旭硝子株式会社 | Electrolytic solution for chargeable device, electrolytic solution for lithium ion secondary battery, and secondary battery |
| WO2012081710A1 (en) | 2010-12-16 | 2012-06-21 | 旭硝子株式会社 | Nonaqueous electrolyte for secondary battery and secondary battery |
| JP2013211095A (en) | 2010-07-21 | 2013-10-10 | Asahi Glass Co Ltd | Nonaqueous electrolyte for secondary battery and secondary battery |
| JP2016100094A (en) | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 学校法人 関西大学 | Binder, electrode containing the same, and electrochemical device |
| WO2016189769A1 (en) | 2015-05-27 | 2016-12-01 | 宇部興産株式会社 | Lithium salt compound, nonaqueous electrolyte solution using same, lithium ion secondary battery and lithium ion capacitor |
-
2017
- 2017-11-08 JP JP2017215663A patent/JP7004201B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011001985A1 (en) | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 旭硝子株式会社 | Electrolytic solution for chargeable device, electrolytic solution for lithium ion secondary battery, and secondary battery |
| JP2013211095A (en) | 2010-07-21 | 2013-10-10 | Asahi Glass Co Ltd | Nonaqueous electrolyte for secondary battery and secondary battery |
| WO2012081710A1 (en) | 2010-12-16 | 2012-06-21 | 旭硝子株式会社 | Nonaqueous electrolyte for secondary battery and secondary battery |
| JP2016100094A (en) | 2014-11-18 | 2016-05-30 | 学校法人 関西大学 | Binder, electrode containing the same, and electrochemical device |
| WO2016189769A1 (en) | 2015-05-27 | 2016-12-01 | 宇部興産株式会社 | Lithium salt compound, nonaqueous electrolyte solution using same, lithium ion secondary battery and lithium ion capacitor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019087454A (en) | 2019-06-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6849920B2 (en) | Electrolyte for non-aqueous electrolyte batteries and non-aqueous electrolyte batteries using it | |
| CN111816919B (en) | Localized high salt concentration electrolytes containing solvents based on longer side chain glycol ethers and fluorinated diluents and uses thereof | |
| JP7102018B2 (en) | Electrolytes for power storage devices and non-aqueous electrolytes | |
| JP7005587B2 (en) | Non-aqueous electrolyte composition | |
| JP4449907B2 (en) | Secondary battery electrolyte and secondary battery using the same | |
| JP5112148B2 (en) | Nonaqueous electrolyte for secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte for secondary battery | |
| EP3332441B1 (en) | Nonaqueous electrolyte compositions comprising lithium oxalato phosphates | |
| US11038196B2 (en) | Electrolytes containing six membered ring cyclic sulfates | |
| JP6669506B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and lithium ion secondary battery including the same | |
| WO2018179884A1 (en) | Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP6081262B2 (en) | Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device | |
| JPWO2020022452A1 (en) | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary battery | |
| JP4843834B2 (en) | Nonaqueous electrolyte secondary battery | |
| JP4345642B2 (en) | Secondary battery | |
| JP4876409B2 (en) | Secondary battery electrolyte and secondary battery using the same | |
| JPWO2017078149A1 (en) | Non-aqueous electrolyte additive, non-aqueous electrolyte, and electricity storage device | |
| EP4283738A1 (en) | Nonaqueous electrolyte solution, nonaqueous electrolyte battery and compound | |
| CN110970663A (en) | Non-aqueous electrolytes and lithium-ion batteries | |
| JP7004201B2 (en) | Electrolyte for lithium-ion secondary batteries | |
| EP4283739A1 (en) | Non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte battery, and compound | |
| JP2020135992A (en) | Electrolyte and lithium secondary battery | |
| WO2022158400A1 (en) | Non-aqueous electrolyte, and non-aqueous electrolyte battery | |
| JP2015062154A (en) | Lithium ion secondary battery | |
| JP2018125219A (en) | Electrolyte for lithium ion secondary battery | |
| JP2018125090A (en) | Lithium ion secondary battery |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200617 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210315 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210422 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20210618 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210820 |
|
| 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: 20211202 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211215 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7004201 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |