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JP7559631B2 - Deactivation solution for non-aqueous secondary batteries, method for producing deactivation solution, and method for deactivating non-aqueous secondary batteries - Google Patents
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JP7559631B2 - Deactivation solution for non-aqueous secondary batteries, method for producing deactivation solution, and method for deactivating non-aqueous secondary batteries - Google Patents

Deactivation solution for non-aqueous secondary batteries, method for producing deactivation solution, and method for deactivating non-aqueous secondary batteries Download PDF

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Description

本開示は、非水系二次電池の不活性化液、不活性化液の製造方法及び非水系二次電池の不活性化方法に関する。 The present disclosure relates to a deactivating solution for non-aqueous secondary batteries, a method for producing the deactivating solution, and a method for deactivating non-aqueous secondary batteries.

従来、非水系二次電池をリサイクル又は廃棄する際に、回収電池を不活性化させる不活性化処理が行われている。こうした処理として、例えば、回収電池を充放電装置につないで0Vまで放電させる処理が可能であるが、その場合、放電に時間がかかることがあった。また、回収電池が電流遮断機構(CID)作動後の電池である場合には、放電させること自体ができなかった。そこで、回収電池の内部にリチウムの酸化還元電位に対して3.0~4.5Vの範囲に酸化還元電位を示すレドックスシャトル剤(例えばフェロセン)を添加することが提案されている(特許文献1参照)。これにより、充放電装置を用いることなく、安全かつ迅速に非水系二次電池の電池電圧を0Vまで下げることができる。 Conventionally, when non-aqueous secondary batteries are recycled or disposed of, a deactivation process is performed to deactivate the recovered batteries. For example, this process can involve connecting the recovered batteries to a charge/discharge device and discharging them to 0 V, but in this case, it can take a long time to discharge them. Also, if the recovered batteries are batteries after the current interrupt mechanism (CID) has been activated, they cannot be discharged at all. Therefore, it has been proposed to add a redox shuttle agent (e.g., ferrocene) that has an oxidation-reduction potential in the range of 3.0 to 4.5 V relative to the oxidation-reduction potential of lithium to the inside of the recovered batteries (see Patent Document 1). This makes it possible to safely and quickly lower the battery voltage of the non-aqueous secondary battery to 0 V without using a charge/discharge device.

特開2018-137137号公報JP 2018-137137 A

ところで、特許文献1のレドックスシャトル剤を用いて非水系二次電池を不活性化した場合、不活性化後の負極電位が高いことがあった。負極電位が高いと、負極集電体の銅などが溶出して正極で析出し、不活性化後に非水系二次電池をリサイクル又は廃棄する際、析出物の正極からの除去又は回収が困難であるといった問題がある。このため、非水系二次電池を不活性化する際、負極電位を例えば3.0V未満などに低く保つことが望まれていた。 However, when a non-aqueous secondary battery is deactivated using the redox shuttle agent of Patent Document 1, the negative electrode potential after deactivation is sometimes high. If the negative electrode potential is high, copper and other substances from the negative electrode current collector dissolve and precipitate at the positive electrode, which causes problems such as difficulty in removing or recovering the precipitate from the positive electrode when recycling or disposing of the non-aqueous secondary battery after deactivation. For this reason, it has been desirable to keep the negative electrode potential low, for example, below 3.0 V, when deactivating a non-aqueous secondary battery.

本開示はこのような課題を解決するためになされたものであり、非水系二次電池を不活性化する際、負極電位を低く保つことのできる非水系二次電池の不活性化液、不活性化液の製造方法及び非水系二次電池の不活性化方法を提供することを主目的とする。 The present disclosure has been made to solve these problems, and has as its main objective the provision of a deactivating solution for non-aqueous secondary batteries that can maintain a low negative electrode potential when deactivating non-aqueous secondary batteries, a method for producing the deactivating solution, and a method for deactivating non-aqueous secondary batteries.

上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、ビオロゲン化合物の2電子還元体を含むレドックスシャトル剤と、エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方の非水系溶媒と、を含む不活性化液を非水系二次電池の内部に添加すると、非水系二次電池を不活性化させる際に負極電位が低く保たれることを見出し、本開示の発明を完成するに至った。 After extensive research to achieve the above-mentioned object, the inventors discovered that adding a deactivating solution containing a redox shuttle agent including a two-electron reduced form of a viologen compound and a non-aqueous solvent of at least one of an ether compound and a nitrile compound to the inside of a non-aqueous secondary battery keeps the negative electrode potential low when the non-aqueous secondary battery is deactivated, and thus completed the invention of the present disclosure.

即ち、本開示の非水系二次電池の不活性化液は、
非水系二次電池を不活性化する不活性化液であって、
ビオロゲン化合物の2電子還元体を含むレドックスシャトル剤と、
エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方の非水系溶媒と、
を含むものである。
That is, the nonaqueous secondary battery deactivation solution of the present disclosure is:
A deactivating solution for deactivating a non-aqueous secondary battery,
a redox shuttle agent including a two-electron reduced form of a viologen compound;
A non-aqueous solvent for at least one of an ether compound and a nitrile compound;
It includes.

また、本開示の不活性化液の製造方法は、
非水系二次電池を不活性化する不活性化液の製造方法であって、
ビオロゲン化合物と、前記ビオロゲン化合物を還元する還元剤と、エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方の非水系溶媒と、を混合して、不活性化液を調製する調製工程、
を含むものである。
In addition, the method for producing the inactivation solution of the present disclosure includes the steps of:
A method for producing a deactivating solution for deactivating a non-aqueous secondary battery, comprising:
a preparation step of mixing a viologen compound, a reducing agent for reducing the viologen compound, and a non-aqueous solvent for at least one of an ether compound and a nitrile compound to prepare an inactivation liquid;
It includes.

また、本開示の非水系二次電池の不活性化方法は、
上述した不活性化液を、前記非水系二次電池の内部に添加する添加工程、
を含むものである。
The method for deactivating a nonaqueous secondary battery according to the present disclosure further comprises the steps of:
An addition step of adding the above-mentioned inactivation liquid to the inside of the nonaqueous secondary battery;
It includes.

本開示の非水系二次電池の不活性化液、不活性化液の製造方法及び非水系二次電池の不活性化方法では、非水系二次電池を不活性化する際に、負極電位を低く保つことができる。このような効果が得られる理由は、例えば、以下のように推察される。例えば、充電状態の非水系二次電池に不活性化液を添加すると、レドックスシャトル剤の還元体(ビオロゲン化合物の2電子還元体)が正極に電子を与えて酸化体(ビオロゲン化合物)になる反応と、レドックスシャトル剤の酸化体が負極から電子を受け取り還元体になる反応と、が繰り返し進行することにより、電池が放電して不活性化する。これらの反応は、各電極とレドックスシャトル剤との電位差を駆動力とするため、正極電位がレドックスシャトル剤の酸化還元電位まで下がると正極の放電が終了し、負極電位がレドックスシャトル剤の酸化還元電位まで上がると負極の放電が終了する。本開示では、レドックスシャトル剤の酸化還元電位が低い(例えばLi基準電位で3.0V未満)ため、負極電位を低く保つことができる。また、本開示では、レドックスシャトル剤が2電子還元体であるため、正極の還元が促進され、負極電位がレドックスシャトル剤の酸化還元電位に到達した後も正極での放電速度が低下しにくい。このため、電池電圧が0V付近に至るまで迅速に不活性化させることもできる。 In the inactivation liquid for non-aqueous secondary batteries, the method for producing the inactivation liquid, and the inactivation method for non-aqueous secondary batteries disclosed herein, the negative electrode potential can be kept low when inactivating the non-aqueous secondary battery. The reason for obtaining such an effect is presumed to be, for example, as follows. For example, when the inactivation liquid is added to a non-aqueous secondary battery in a charged state, a reaction in which the reductant of the redox shuttle agent (a two-electron reductant of a viologen compound) gives electrons to the positive electrode to become an oxidant (a viologen compound) and a reaction in which the oxidant of the redox shuttle agent receives electrons from the negative electrode to become a reductant are repeated, causing the battery to discharge and become inactive. These reactions are driven by the potential difference between each electrode and the redox shuttle agent, so that when the positive electrode potential falls to the redox-reduction potential of the redox shuttle agent, the discharge of the positive electrode ends, and when the negative electrode potential rises to the redox-reduction potential of the redox shuttle agent, the discharge of the negative electrode ends. In the present disclosure, the redox shuttle agent has a low redox potential (for example, less than 3.0 V based on the Li reference potential), so the negative electrode potential can be kept low. In addition, in the present disclosure, the redox shuttle agent is a two-electron reductant, so the reduction of the positive electrode is promoted, and the discharge rate at the positive electrode is less likely to decrease even after the negative electrode potential reaches the redox potential of the redox shuttle agent. Therefore, the battery can be quickly inactivated until the battery voltage reaches near 0 V.

ビオロゲン化合物の酸化還元反応の一例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an oxidation-reduction reaction of a viologen compound. 非水系二次電池20の構成の概略を表す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the outline of the configuration of a nonaqueous secondary battery 20 . 非水系二次電池が不活性化するメカニズムを示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing the mechanism by which a nonaqueous secondary battery is deactivated. 実験例1の不活性化液のサイクリックボルタンメトリー測定結果。Cyclic voltammetry measurement results of the inactivation solution of Experimental Example 1. 実験例2の不活性化液のサイクリックボルタンメトリー測定結果。Cyclic voltammetry measurement results of the inactivation solution of Experimental Example 2. 実験例3の不活性化液のサイクリックボルタンメトリー測定結果。Cyclic voltammetry measurement results of the inactivation solution of Experimental Example 3. 実験例1~3の不活性化液を添加した後の電池の放電挙動を示すグラフ。Graph showing the discharge behavior of the battery after the inactivation solutions of Experimental Examples 1 to 3 are added.

[不活性化液]
まず、本開示の不活性化液について説明する。本開示の非水系二次電池の不活性化液は、非水系二次電池を不活性化する不活性化液であって、ビオロゲン化合物の2電子還元体を含むレドックスシャトル剤と、エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方の非水系溶媒と、を含む。本明細書において、レドックスシャトル剤とは、正極と負極との間で電荷を繰り返し輸送することができる、酸化及び還元可能な化合物を指す。
[Deactivation solution]
First, the inactivation liquid of the present disclosure will be described. The inactivation liquid of the non-aqueous secondary battery of the present disclosure is an inactivation liquid for inactivating a non-aqueous secondary battery, and includes a redox shuttle agent containing a two-electron reduced product of a viologen compound, and a non-aqueous solvent of at least one of an ether compound and a nitrile compound. In this specification, the redox shuttle agent refers to a compound that can be oxidized and reduced and can repeatedly transport charge between a positive electrode and a negative electrode.

(ビオロゲン化合物)
レドックスシャトル剤の説明に先立って、レドックスシャトル剤の酸化体であるビオロゲン化合物について説明する。ビオロゲン化合物は、4,4’-ビピリジン骨格の二つのピリジン環窒素原子に各々炭化水素基が結合した構造を有する化合物であり、例えば式(v1)の構造を有する。式(v1)において、R及びR’は、同じであっても異なってもよい炭化水素基である。炭化水素基としては、鎖状(直鎖でもよいし分岐鎖を有していてもよい)の炭化水素基や環状の炭化水素基が好ましい。鎖状の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、ウンデカニル基、ドデカニル基などのアルキル基;ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、ノネニル基、デセニル基、ウンデセニル基、ドデセニル基などのアルケニル基などが挙げられる。また、環状の炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基などのシクロアルキル基;フェニル基、ナフチル基などのアリール基などが挙げられる。また、これらの炭化水素基は、カルボキシル基、アルコキシ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲン(F、Cl、Br等)などの置換基を有していてもよい。炭化水素基は、これらのうち、直鎖のアルキル基が好ましく、置換基を有さないものが好ましい。炭化水素基は、各々、炭素数20以下が好ましく、10以下がより好ましく、6以下がさらに好ましい。ビオロゲン化合物は、4,4’-ビピリジン骨格の炭素のうちの1以上に、炭化水素基や、カルボキシル基、アルコキシ基、ニトロ基、アミノ基、ハロゲンなどの置換基が導入された構造を有するものとしてもよい。炭化水素基としては、上述したRやR’の炭化水素基として例示したものなどが挙げられる。ビオロゲン化合物は、置換基を複数有する場合、置換基同士が結合して環を形成していてもよい。ビオロゲン化合物は、炭素数30以下が好ましく、20以下がより好ましく、14以下がさらに好ましい。
(Viologen Compounds)
Prior to the description of the redox shuttle agent, a viologen compound, which is an oxidized form of the redox shuttle agent, will be described. The viologen compound is a compound having a structure in which a hydrocarbon group is bonded to each of the two nitrogen atoms of the pyridine ring of a 4,4'-bipyridine skeleton, and has a structure of, for example, formula (v1). In formula (v1), R and R' are hydrocarbon groups which may be the same or different. The hydrocarbon group is preferably a chain-like (which may be linear or branched) hydrocarbon group or a cyclic hydrocarbon group. Examples of the chain-like hydrocarbon group include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decanyl, undecanyl, and dodecanyl; and alkenyl groups such as vinyl, propenyl, butenyl, pentenyl, heptenyl, octenyl, nonenyl, decenyl, undecenyl, and dodecenyl. Examples of the cyclic hydrocarbon group include cycloalkyl groups such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, and cycloheptyl; and aryl groups such as phenyl and naphthyl. These hydrocarbon groups may have a substituent such as a carboxyl group, an alkoxy group, a nitro group, an amino group, or a halogen (F, Cl, Br, etc.). Of these, the hydrocarbon group is preferably a linear alkyl group, and is preferably one that has no substituent. Each of the hydrocarbon groups preferably has 20 or less carbon atoms, more preferably 10 or less, and even more preferably 6 or less. The viologen compound may have a structure in which a substituent such as a hydrocarbon group, a carboxyl group, an alkoxy group, a nitro group, an amino group, or a halogen is introduced into one or more of the carbons of the 4,4'-bipyridine skeleton. Examples of the hydrocarbon group include those exemplified as the hydrocarbon group of R and R' described above. When the viologen compound has a plurality of substituents, the substituents may be bonded to each other to form a ring. The viologen compound preferably has 30 or less carbon atoms, more preferably 20 or less carbon atoms, and even more preferably 14 or less carbon atoms.

Figure 0007559631000001
Figure 0007559631000001

ビオロゲン化合物としては、具体的には、式(v1)の構造として、メチルビオロゲン(式(v2))、エチルビオロゲン(式(v3))、プロピルビオロゲン(式(v4))、ブチルビオロゲン(式(v5))、ペンチルビオロゲン(式(v6))、ヘキシルビオロゲン(式(v7))、ヘプチルビオロゲン(式(v8))、オクチルビオロゲン(式(v9))などを有するものが挙げられる。また、ビオロゲン化合物としては、式(v1)の構造として、1,1’-ジメチル-3,3’-[メチレンビス(オキシ)]-4,4’-ビピリジニウム(式(v10))、フェニルビオロゲン(式(v11))、1-(4-アミノフェニル)-1’-メチル-4,4’-ビピリジニウム(式(v12))などを有するものが挙げられる。 Specific examples of viologen compounds include those having the structure of formula (v1), such as methyl viologen (formula (v2)), ethyl viologen (formula (v3)), propyl viologen (formula (v4)), butyl viologen (formula (v5)), pentyl viologen (formula (v6)), hexyl viologen (formula (v7)), heptyl viologen (formula (v8)), and octyl viologen (formula (v9)). Examples of viologen compounds include those having the structure of formula (v1), such as 1,1'-dimethyl-3,3'-[methylenebis(oxy)]-4,4'-bipyridinium (formula (v10)), phenyl viologen (formula (v11)), and 1-(4-aminophenyl)-1'-methyl-4,4'-bipyridinium (formula (v12)).

Figure 0007559631000002
Figure 0007559631000002

Figure 0007559631000003
Figure 0007559631000003

ビオロゲン化合物は、式(v1)のカチオンの対アニオンとして、ヘキサフルオロホスフェートアニオン(PF6 -)、テトラフルオロボレートアニオン(BF4 -)、ペンタフルオロアルシンアニオン(AsF6 -)、パークロレートアニオン(ClO4 -)、Br-、Cl-、F-などの無機アニオンや、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン(CF3SO3 -)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン(N(CF3SO22 -、TFSI)、トリス(トリフルオロメチルスルホニル)メチドアニオン(C(CF3SO23 -)、などの有機アニオンを有していてもよい。対アニオンは、不活性化の対象となる非水系二次電池の支持塩のアニオンと同種のものとしてもよい。 The viologen compound may have, as a counter anion of the cation of formula (v1), an inorganic anion such as hexafluorophosphate anion ( PF6- ), tetrafluoroborate anion ( BF4- ), pentafluoroarsine anion (AsF6-), perchlorate anion (ClO4- ) , Br- , Cl- , or F- , or an organic anion such as trifluoromethanesulfonate anion (CF3SO3-), bis(trifluoromethanesulfonyl)imide anion (N(CF3SO2)2-, TFSI), or tris(trifluoromethylsulfonyl)methide anion (C(CF3SO2)3- ) . The counter anion may be the same type as the anion of the supporting salt of the nonaqueous secondary battery to be inactivated.

ビオロゲン化合物は、例えば、図1に示すような酸化還元反応を示す。ビオロゲン化合物は二価のカチオンであり、1電子還元によりカチオンラジカル、2電子還元により中性分子となる(J. Electrochem. Soc. 130(1983)1523参照)。 Viologen compounds exhibit, for example, the redox reaction shown in Figure 1. Viologen compounds are divalent cations that become cation radicals by one-electron reduction and neutral molecules by two-electron reduction (see J. Electrochem. Soc. 130(1983)1523).

(レドックスシャトル剤)
次に、レドックスシャトル剤について説明する。レドックスシャトル剤は、上述のビオロゲン化合物の2電子還元体である。ビオロゲン化合物の2電子還元体は、4,4’-ビピリジニリデン骨格の二つのピリジン環窒素原子に各々炭化水素基が結合した構造を有する化合物であってもよく、例えば式(r1)の構造を有してもよい。式(r1)においてR及びR’は、同じであっても異なってもよい炭化水素基であり、上述した式(v1)のR及びR’と同様である。例えば、メチルビオロゲン(式(v2))の2電子還元体は、1,1’-ジメチル-4,4’-ビピリジニリデン(式(r2))であってもよい。
(Redox shuttle agent)
Next, the redox shuttle agent will be described. The redox shuttle agent is a two-electron reduced product of the viologen compound described above. The two-electron reduced product of the viologen compound may be a compound having a structure in which a hydrocarbon group is bonded to each of the two pyridine ring nitrogen atoms of a 4,4'-bipyridinylidene skeleton, and may have a structure of formula (r1), for example. In formula (r1), R and R' are hydrocarbon groups which may be the same or different, and are the same as R and R' in formula (v1) described above. For example, the two-electron reduced product of methyl viologen (formula (v2)) may be 1,1'-dimethyl-4,4'-bipyridinylidene (formula (r2)).

Figure 0007559631000004
Figure 0007559631000004

Figure 0007559631000005
Figure 0007559631000005

レドックスシャトル剤の酸化還元電位は、例えば、Li基準電位で3.0V未満であり、0.5V以上3.0V未満が好ましく、1.0V以上3.0V未満がより好ましく、1.5V以上2.9V以下がさらに好ましい。レドックスシャトル剤の酸化還元電位は、サイクリックボルタンメトリーで求めることができる。具体的には、レドックスシャトル剤の酸化還元電位は、サイクリックボルタンメトリーで求めた酸化側のピーク電位をEpa[V]、還元側のピーク電位をEpc[V]としたときに、E0=(Epa+Epc)/2で求められる値E0[V]とする。電位窓内に2つ以上の酸化還元電位がある場合には、全ての酸化還元電位が上述した範囲内であることが好ましい。サイクリックボルタンメトリーは、非水系溶媒と支持電解質とレドックスシャトル剤と含む測定溶液に対して行うことが好ましい。測定溶液の非水系溶媒としては、不活性化液の後述する非水系溶媒を用いることができる。測定溶液の支持電解質としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4 などの無機塩や、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、などの有機塩が挙げられ、これらを単独又は組み合わせて用いることができる。測定溶液の支持電解質は、不活性化の対象となる非水系二次電池の支持塩と同種のものとしてもよい。測定溶液中の支持電解質の濃度は、0.1mol/L以上5mol/L以下としてもよく、0.5mol/L以上2mol/L以下としてもよく、不活性化の対象となる非水系二次電池のイオン伝導媒体中の支持塩の濃度と同じとしてもよい。測定溶液中のレドックスシャトル剤の濃度は、1mmol/L以上溶解度以下としてもよく、30mmol/L以上溶解度以下としてもよく、50mmol/L以上100mmol/L以下としてもよい。測定溶液中のレドックスシャトル剤の濃度は、目的とする不活性化液のレドックスシャトル剤の濃度と同じとしてもよい。 The redox shuttle agent has an oxidation-reduction potential of, for example, less than 3.0 V based on the Li standard potential, preferably 0.5 V or more and less than 3.0 V, more preferably 1.0 V or more and less than 3.0 V, and even more preferably 1.5 V or more and 2.9 V or less. The redox shuttle agent can be determined by cyclic voltammetry. Specifically, the redox shuttle agent has an oxidation-reduction potential of E 0 [V], which is determined by E 0 = (E pa + E pc ) / 2, where E pa [V] is the peak potential on the oxidation side determined by cyclic voltammetry, and E pc [V] is the peak potential on the reduction side. When there are two or more oxidation-reduction potentials within the potential window, it is preferable that all the oxidation-reduction potentials are within the above-mentioned range. It is preferable to perform cyclic voltammetry on a measurement solution containing a non-aqueous solvent, a supporting electrolyte, and a redox shuttle agent. As the non-aqueous solvent of the measurement solution, a non-aqueous solvent of the inactivation liquid described later can be used. Examples of the supporting electrolyte of the measurement solution include inorganic salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and LiClO 4 , and organic salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , and LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , which can be used alone or in combination. The supporting electrolyte of the measurement solution may be the same as the supporting salt of the non-aqueous secondary battery to be inactivated. The concentration of the supporting electrolyte in the measurement solution may be 0.1 mol/L or more and 5 mol/L or less, or 0.5 mol/L or more and 2 mol/L or less, and may be the same as the concentration of the supporting salt in the ion conductive medium of the non-aqueous secondary battery to be inactivated. The concentration of the redox shuttle agent in the measurement solution may be 1 mmol/L or more and the solubility level or less, 30 mmol/L or more and the solubility level or less, or 50 mmol/L or more and 100 mmol/L or less. The concentration of the redox shuttle agent in the measurement solution may be the same as the concentration of the redox shuttle agent in the target inactivation solution.

不活性化液に含まれるレドックスシャトル剤の濃度は、1mmol/L以上が好ましく、30mmol/L以上がより好ましく、50mmol/L以上がさらに好ましい。レドックスシャトル剤の濃度が高いほど、電気自動車(EV)用など高エネルギー密度の電池を短時間で放電させることができるからである。不活性化液に含まれるレドックスシャトル剤の濃度は、溶解度以下としてもよく、100mmol/L以下としてもよい。 The concentration of the redox shuttle agent contained in the inactivation liquid is preferably 1 mmol/L or more, more preferably 30 mmol/L or more, and even more preferably 50 mmol/L or more. This is because the higher the concentration of the redox shuttle agent, the more quickly a high-energy density battery such as that used in an electric vehicle (EV) can be discharged. The concentration of the redox shuttle agent contained in the inactivation liquid may be below the solubility or may be below 100 mmol/L.

(非水系溶媒)
次に、レドックスシャトル剤を溶解させる非水系溶媒について説明する。非水系溶媒は、エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方である。エーテル化合物は、環状エーテル化合物でもよいし、鎖状エーテル化合物でもよい。環状エーテル化合物としては、例えば、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフランなどのフラン化合物や、テトラヒドロピラン、メチルテトラヒドロピランなどのピラン化合物、1,3-ジオキソラン、メチルジオキソランなどのジオキソラン化合物、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキサンなどのジオキサン化合物が挙げられる。鎖状エーテル化合物としては、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどが挙げられる。ニトリル化合物としてアセトニトリル、ベンゾニトリルなどが挙げられる。これらの化合物は、置換基を有していてもよい。非水系溶媒は、これらのうち、エーテル化合物であることが好ましく、環状エーテル化合物であることが好ましく、テトラヒドロフランであることがより好ましい。エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方の非水系溶媒中では、ビオロゲン化合物の2電子還元体が安定して存在する(例えば、J. Org. Chem. 52(1987)2779-2789参照)。このため、レドックスシャトル剤としてビオロゲン化合物の2電子還元体を用いることができる。また、エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方の非水系溶媒中では、ビオロゲン化合物(レドックスシャトル剤の酸化体)も比較的安定に存在するため、レドックスシャトル剤が安定した酸化還元を示すと考えられる。この非水系溶媒は、不活性化の対象となる非水系二次電池のイオン伝導媒体に含まれる溶媒と同じでもよいし、異なってもよい。
(Non-aqueous solvent)
Next, the non-aqueous solvent in which the redox shuttle agent is dissolved will be described. The non-aqueous solvent is at least one of an ether compound and a nitrile compound. The ether compound may be a cyclic ether compound or a chain ether compound. Examples of the cyclic ether compound include furan compounds such as tetrahydrofuran and methyltetrahydrofuran, pyran compounds such as tetrahydropyran and methyltetrahydropyran, dioxolane compounds such as 1,3-dioxolane and methyldioxolane, and dioxane compounds such as 1,4-dioxane and 1,3-dioxane. Examples of the chain ether compound include dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, diethoxyethane, diglyme, triglyme, and tetraglyme. Examples of the nitrile compound include acetonitrile and benzonitrile. These compounds may have a substituent. Of these, the non-aqueous solvent is preferably an ether compound, more preferably a cyclic ether compound, and more preferably tetrahydrofuran. In at least one of the non-aqueous solvents of the ether compound and the nitrile compound, the two-electron reduced form of the viologen compound is present stably (see, for example, J. Org. Chem. 52(1987)2779-2789). For this reason, the two-electron reduced form of the viologen compound can be used as a redox shuttle agent. In addition, in at least one of the non-aqueous solvents of the ether compound and the nitrile compound, the viologen compound (oxidized form of the redox shuttle agent) is also present relatively stably, so it is considered that the redox shuttle agent shows stable oxidation-reduction. This non-aqueous solvent may be the same as or different from the solvent contained in the ion-conducting medium of the non-aqueous secondary battery to be inactivated.

(その他)
不活性化液は、還元前のビオロゲン化合物が有していた上述の対アニオンを含んでいてもよい。また、不活性化液は、ビオロゲン化合物を還元可能な金属の金属イオンを含んでいてもよい。金属イオンとしては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウムなどの第1族イオン(アルカリ金属イオン)や、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムなどの第2族イオンが挙げられる。
(others)
The inactivating liquid may contain the above-mentioned counter anion that the viologen compound had before reduction. The inactivating liquid may also contain a metal ion of a metal capable of reducing the viologen compound. Examples of the metal ion include Group 1 ions (alkali metal ions) such as lithium, sodium, and potassium, and Group 2 ions such as magnesium, calcium, and strontium.

不活性化液は、炭素電極と金属Li電極とを用いて測定した開回路電位(Li基準の開回路電位とも称する)が2.2V未満であることが好ましく、2.1V以下であることがより好ましい。不活性化液は、この開回路電位が1.9V以上であるものとしてもよい。この開回路電位の測定には、不活性化液と、必要に応じて支持電解質と、を含む測定溶液を用いることができる。測定溶液の支持電解質としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4 などの無機塩や、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、などの有機塩が挙げられ、これらを単独又は組み合わせて用いることができる。測定溶液の支持電解質は、不活性化の対象となる非水系二次電池の支持塩(後述)と同種のものとしてもよい。測定溶液中の支持電解質の濃度は、0.1mol/L以上5mol/L以下としてもよく、0.5mol/L以上2mol/L以下としてもよく、不活性化の対象となる非水系二次電池のイオン伝導媒体中の支持塩の濃度と同じとしてもよい。測定溶液は、レドックスシャトル剤の酸化還元電位の測定に用いる測定溶液と同じでもよい。 The inactivating liquid preferably has an open circuit potential (also referred to as an open circuit potential based on Li) of less than 2.2 V, more preferably 2.1 V or less, measured using a carbon electrode and a metal Li electrode. The inactivating liquid may have an open circuit potential of 1.9 V or more. For measuring the open circuit potential, a measurement solution containing the inactivating liquid and, if necessary, a supporting electrolyte can be used. Examples of the supporting electrolyte of the measurement solution include inorganic salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and LiClO 4 , and organic salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , and LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , which can be used alone or in combination. The supporting electrolyte of the measurement solution may be the same type as the supporting salt (described later) of the nonaqueous secondary battery to be inactivated. The concentration of the supporting electrolyte in the measurement solution may be 0.1 mol/L or more and 5 mol/L or less, or 0.5 mol/L or more and 2 mol/L or less, and may be the same as the concentration of the supporting electrolyte in the ion conductive medium of the nonaqueous secondary battery to be inactivated. The measurement solution may be the same as the measurement solution used to measure the oxidation-reduction potential of the redox shuttle agent.

[不活性化液の製造方法]
次に、本開示の不活性化液の製造方法を説明する。この不活性化液の製造方法は、非水系二次電池を不活性化する不活性化液の製造方法であって、ビオロゲン化合物と、ビオロゲン化合物を還元する還元剤と、エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方の非水系溶媒と、を混合して、不活性化液を調製する調製工程を含む。調製工程では、例えば上述した不活性化液を調製してもよい。
[Method of producing the inactivation solution]
Next, a method for producing a deactivating solution according to the present disclosure will be described. This method for producing a deactivating solution for deactivating a non-aqueous secondary battery includes a preparation step of mixing a viologen compound, a reducing agent for reducing the viologen compound, and a non-aqueous solvent of at least one of an ether compound and a nitrile compound to prepare a deactivating solution. In the preparation step, for example, the above-mentioned deactivating solution may be prepared.

ビオロゲン化合物としては、上述したビオロゲン化合物を用いることができる。ビオロゲン化合物を還元する還元剤としては、リチウム、ナトリウム、カリウムなどの第1族金属(アルカリ金属)や、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムなどの第2族金属のような、金属還元剤が挙げられる。還元剤は、不活性化の対象となる非水系二次電池のキャリアイオンの金属としてもよい。例えば、不活性化の対象となる非水系二次電池のキャリアイオンがリチウムイオンの場合、還元剤として金属リチウムを用いてもよい。還元剤としては、アルカリ金属が好ましく、金属リチウムがより好ましい。非水系溶媒としては、上述した非水系溶媒を用いることができる。非水系溶媒がエーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方であれば、ビオロゲン化合物に還元剤とともに作用させることで、ビオロゲン化合物の2電子還元体が得られる。 As the viologen compound, the viologen compound described above can be used. As the reducing agent for reducing the viologen compound, metal reducing agents such as Group 1 metals (alkali metals) such as lithium, sodium, and potassium, and Group 2 metals such as magnesium, calcium, and strontium can be used. The reducing agent may be a metal of the carrier ion of the nonaqueous secondary battery to be inactivated. For example, when the carrier ion of the nonaqueous secondary battery to be inactivated is a lithium ion, metallic lithium may be used as the reducing agent. As the reducing agent, an alkali metal is preferable, and metallic lithium is more preferable. As the nonaqueous solvent, the nonaqueous solvent described above can be used. If the nonaqueous solvent is at least one of an ether compound and a nitrile compound, a two-electron reduced product of the viologen compound can be obtained by acting the viologen compound together with a reducing agent.

調製工程では、非水系溶媒に、ビオロゲン化合物と還元剤とを投入して不活性化液を調製してもよい。ビオロゲン化合物の投入量は、1mmol/L以上としてもよく、30mmol/L以上溶解度以下としてもよく、50mmol/L以上100mmol/L以下としてもよい。還元剤の投入量は、ビオロゲン化合物を無駄なく2電子還元体にできる量であることが好ましい。例えば、還元剤が第1族金属の場合には、還元剤の投入量はビオロゲン化合物の投入量に対して2当量以上としてもよく、具体的には、2mol/L以上としてもよく、60mol/L以上溶解度以下としてもよく、100mmol/L以上200mmol/L以下としてもよい。還元剤が第2族金属の場合には、還元剤の投入量はビオロゲン化合物の投入量に対して1当量以上としてもよく、具体的には、1mmol/L以上としてもよく、30mmol/L以上溶解度以下としてもよく、50mmol/L以上100mmol/L以下としてもよい。調製工程では、非水系溶媒に、ビオロゲン化合物と還元剤とを投入し、撹拌してもよい。撹拌時間は特に限定されないが、例えば1時間以上300時間以下としてもよいし、12時間以上200時間以下としてもよいし、24時間以上100時間以下としてもよい。調製工程は、アルゴン雰囲気などの不活性雰囲気下で行うことが好ましい。 In the preparation step, the inactivation liquid may be prepared by adding a viologen compound and a reducing agent to a non-aqueous solvent. The amount of the viologen compound added may be 1 mmol/L or more, 30 mmol/L or more and less than the solubility, or 50 mmol/L or more and less than 100 mmol/L. The amount of the reducing agent added is preferably an amount that can convert the viologen compound into a two-electron reduced form without waste. For example, when the reducing agent is a Group 1 metal, the amount of the reducing agent added may be 2 equivalents or more with respect to the amount of the viologen compound added, specifically, 2 mol/L or more, 60 mol/L or more and less than the solubility, or 100 mmol/L or more and less than 200 mmol/L. When the reducing agent is a Group 2 metal, the amount of the reducing agent added may be 1 equivalent or more with respect to the amount of the viologen compound added, specifically, 1 mmol/L or more, 30 mmol/L or more and less than the solubility, or 50 mmol/L or more and less than 100 mmol/L. In the preparation step, the viologen compound and the reducing agent may be added to a non-aqueous solvent and stirred. The stirring time is not particularly limited, but may be, for example, 1 hour to 300 hours, 12 hours to 200 hours, or 24 hours to 100 hours. The preparation step is preferably carried out in an inert atmosphere such as an argon atmosphere.

調製工程では、例えば、以下の反応式(1)でビオロゲン化合物を2電子還元体まで還元してもよい。より具体的には以下の反応式(2)に示すように、メチルビオロゲンのカチオン部分に対して2当量のヘキサフルオロホスフェートアニオンを有するメチルビオロゲンと、メチルビオロゲンのカチオン部分に対して2当量の金属リチウムとを、テトラヒドロフランの存在下で反応させて、メチルビオロゲンを2電子還元体まで還元してもよい。なお、式(1)及び式(2)では、ビオロゲン化合物が有していた対アニオンと金属還元剤の金属イオンとが、反応後に塩を形成しているものとしたが、これらはどのように存在していてもよく、電離していても会合していてもよい。 In the preparation step, for example, the viologen compound may be reduced to a two-electron reduced form in the following reaction formula (1). More specifically, as shown in the following reaction formula (2), methyl viologen having two equivalents of hexafluorophosphate anion relative to the cationic portion of methyl viologen may be reacted with two equivalents of metallic lithium relative to the cationic portion of methyl viologen in the presence of tetrahydrofuran to reduce methyl viologen to a two-electron reduced form. In the formulas (1) and (2), the counter anion possessed by the viologen compound and the metal ion of the metal reducing agent are assumed to form a salt after the reaction, but they may be present in any manner, and may be ionized or associated.

Figure 0007559631000006
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Figure 0007559631000007
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[不活性化方法]
次に、本開示の非水系二次電池の不活性化方法について説明する。本開示の非水系二次電池の不活性化方法は、不活性化液を非水系二次電池の内部に添加する添加工程、を含む。不活性化液は、上述した不活性化液としてもよいし、上述した不活性化液の製造方法で製造したものとしてもよい。
[Inactivation Method]
Next, a method for inactivating a non-aqueous secondary battery according to the present disclosure will be described. The method for inactivating a non-aqueous secondary battery according to the present disclosure includes an adding step of adding a deactivating liquid to the inside of the non-aqueous secondary battery. The deactivating liquid may be the deactivating liquid described above, or may be produced by the method for producing a deactivating liquid described above.

(非水系二次電池)
まず、不活性化の対象となる非水系二次電池について説明する。非水系二次電池は、正極活物質を有する正極と、負極活物質を有する負極と、正極と負極との間に介在しキャリアイオンを伝導する非水系のイオン伝導媒体と、を備えている。キャリアイオンとしては、例えば、第1族元素イオンや第2族元素イオンが挙げられる。第1族元素イオンとしては、例えば、リチウムイオンやナトリウムイオン、カリウムイオンが挙げられる。第2族元素イオンとしては、例えば、マグネシウムイオン、カルシウムイオンが挙げられる。以下では、説明の便宜のため、非水系二次電池がリチウムイオン二次電池である場合について主に説明する。
(Non-aqueous secondary battery)
First, a non-aqueous secondary battery to be inactivated will be described. The non-aqueous secondary battery includes a positive electrode having a positive electrode active material, a negative electrode having a negative electrode active material, and a non-aqueous ion conductive medium that is interposed between the positive electrode and the negative electrode and conducts carrier ions. Examples of the carrier ions include Group 1 element ions and Group 2 element ions. Examples of the Group 1 element ions include lithium ions, sodium ions, and potassium ions. Examples of the Group 2 element ions include magnesium ions and calcium ions. In the following, for the sake of convenience, the non-aqueous secondary battery will be mainly described as a lithium ion secondary battery.

正極は、例えば正極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよい。正極活物質は、Li基準の酸化還元電位が不活性化液に含まれるレドックスシャトル剤よりも高いものであればよいが、酸化還元電位がLi基準電位で3.0V超過のものとしてもよく、3.5V以上のものが好ましく、3.8V以上のものがより好ましく、4.0V以上のものがさらに好ましい。正極活物質としては、遷移金属元素を含む硫化物や、リチウムと遷移金属元素とを含む酸化物などを用いることができる。具体的には、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2などの遷移金属硫化物、Li(1-x)MnO2(0<x<1など、以下同じ)、Li(1-x)Mn24などのリチウムマンガン複合酸化物、Li(1-x)CoO2などのリチウムコバルト複合酸化物、Li(1-x)NiO2などのリチウムニッケル複合酸化物、Li(1-x)NiaMnb2(a+b=1)やLi(1-x)NiaMnb4(a+b=2)などのリチウムニッケルマンガン複合酸化物、Li(1-x)NiaCobMnc2(a+b+c=1)などのリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、LiV23などのリチウムバナジウム複合酸化物、V25などの遷移金属酸化物などを用いることができる。また、Li(1-x)MnPO4などのオリビン型リチウムリン酸マンガン系化合物、Li(1-x)CoPO4などのオリビン型リチウムリン酸コバルト系化合物、Li(1-x)NiPO4などのオリビン型リチウムリン酸ニッケル系化合物などを用いることができる。また、Li(1-x)MnVO4などの逆スピネル型リチウムバナジン酸マンガン系化合物、Li(1-x)CoPO4などの逆スピネル型リチウムバナジン酸コバルト系化合物、Li(1-x)NiPO4などの逆スピネル型リチウムバナジン酸ニッケル系化合物などを用いることができる。正極活物質は、ニッケル、マンガン、コバルトのうちの1以上を含む酸化物であることが好ましく、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiNi1/3Co1/3Mn1/32などが好ましい。 The positive electrode may be formed by, for example, mixing a positive electrode active material, a conductive material, and a binder, adding an appropriate solvent to form a paste-like positive electrode mixture, applying it to the surface of a current collector, drying it, and compressing it to increase the electrode density as necessary. The positive electrode active material may have a redox potential based on Li higher than that of the redox shuttle agent contained in the inactivation liquid, but may have a redox potential based on Li of more than 3.0 V, preferably 3.5 V or more, more preferably 3.8 V or more, and even more preferably 4.0 V or more. As the positive electrode active material, a sulfide containing a transition metal element, an oxide containing lithium and a transition metal element, or the like may be used. Specifically, transition metal sulfides such as TiS2 , TiS3 , MoS3 , FeS2 , etc., lithium manganese composite oxides such as Li (1-x) MnO2 (0<x<1, etc., the same applies below) and Li (1-x) Mn2O4 , lithium cobalt composite oxides such as Li (1-x) CoO2 , lithium nickel composite oxides such as Li (1-x) NiO2 , lithium nickel manganese composite oxides such as Li (1-x) NiaMnbO2 ( a+b=1) and Li (1-x) NiaMnbO4 (a+b = 2), lithium nickel cobalt manganese composite oxides such as Li( 1 -x) NiaCobMncO2 ( a+b+c= 1 ), LiV2O Lithium vanadium composite oxides such as Li (1-x)MnPO4, transition metal oxides such as V2O5, etc. can be used. In addition, olivine-type lithium manganese phosphate compounds such as Li(1-x) MnPO4 , olivine-type lithium cobalt phosphate compounds such as Li(1- x ) CoPO4 , olivine-type lithium nickel phosphate compounds such as Li(1-x) NiPO4 , etc. can be used. In addition, inverse spinel-type lithium manganese vanadate compounds such as Li (1-x) MnVO4 , inverse spinel-type lithium cobalt vanadate compounds such as Li(1-x) CoPO4 , inverse spinel-type lithium nickel vanadate compounds such as Li(1 - x) NiPO4 , etc. can be used. The positive electrode active material is preferably an oxide containing one or more of nickel, manganese, and cobalt, and for example, LiCoO2 , LiNiO2, LiMnO2 , LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2 , and the like are preferable.

正極の導電材としては、例えば、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛)や人造黒鉛などの黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカ、ニードルコークス、炭素繊維、金属(銅、ニッケル、アルミニウム、銀、金など)などを用いることができる。結着材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、或いはポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDMゴム、天然ブチルゴム(NBR)等を用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系やスチレンブタジエンゴム(SBR)の水分散体等を用いることもできる。溶剤としては、例えば、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチレントリアミン、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。また、水に分散剤、増粘剤等を加え、SBRなどのラテックスで活物質をスラリー化してもよい。増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどの多糖類を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。塗布方法としては、例えば、アプリケータロールなどのローラコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレイド方式、スピンコーティング、バーコータなどが挙げられ、これらのいずれかを用いて任意の厚さ・形状とすることができる。集電体としては、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、鉄、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスなどのほか、接着性、導電性及び耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものを用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電体の形状については、箔状、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などが挙げられる。集電体の厚さは、例えば1~500μmのものが用いられる。 As the conductive material of the positive electrode, for example, graphite such as natural graphite (scale graphite, scale graphite) and artificial graphite, acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon whisker, needle coke, carbon fiber, metals (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.) can be used. As the binder, for example, fluorine-containing resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine rubber, or thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, ethylene propylene diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM rubber, natural butyl rubber (NBR), etc. can be used. In addition, aqueous binders such as cellulose-based and aqueous dispersions of styrene butadiene rubber (SBR) can also be used. As the solvent, for example, organic solvents such as N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethylenetriamine, N,N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, and tetrahydrofuran can be used. In addition, a dispersant, a thickener, and the like can be added to water, and the active material can be slurried with a latex such as SBR. As the thickener, for example, polysaccharides such as carboxymethylcellulose and methylcellulose can be used alone or as a mixture of two or more kinds. As the coating method, for example, roller coating such as an applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, bar coater, and the like can be used, and any thickness and shape can be obtained by using any of these. As the current collector, in addition to aluminum, titanium, stainless steel, nickel, iron, baked carbon, conductive polymer, conductive glass, and the like, aluminum or copper whose surface is treated with carbon, nickel, titanium, silver, or the like for the purpose of improving adhesion, conductivity, and oxidation resistance can be used. It is also possible to oxidize the surface of these. The shape of the current collector can be a foil, film, sheet, net, punched or expanded, lath, porous, foamed, or fibrous body. The thickness of the current collector is, for example, 1 to 500 μm.

負極は、例えば、負極活物質と導電材と結着材とを混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極合材としたものを、集電体の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成してもよいし、負極活物質と集電体とを密着させて形成したものとしてもよい。負極活物質は、Li基準の酸化還元電位が不活性化液に含まれるレドックスシャトル剤よりも低いものであればよいが、酸化還元電位がLi基準電位で1.5V未満のものが好ましく、1.0V以下のものがより好ましく、0.5V以下のものがさらに好ましい。負極活物質としては、リチウム、リチウム合金、スズ化合物などの無機化合物、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素質材料、複数の元素を含む複合酸化物、導電性ポリマーなどが挙げられる。炭素質材料は、例えば、コークス類、ガラス状炭素類、グラファイト類、難黒鉛化性炭素類、熱分解炭素類、炭素繊維などが挙げられる。複合酸化物としては、例えば、Li4Ti512などのリチウムチタン複合酸化物やLiV23などのリチウムバナジウム複合酸化物が挙げられる。負極活物質としては、このうち、グラファイト類などの炭素質材料が好ましい。また、負極に用いられる導電材、結着材、溶剤などは、それぞれ正極で例示したものを用いることができる。負極の集電体には、銅、ニッケル、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Al-Cd合金などのほか、接着性、導電性及び耐還元性向上の目的で、例えば銅などの表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀などで処理したものも用いることができる。これらについては、表面を酸化処理することも可能である。集電体の形状は、正極と同様のものを用いることができる。負極の集電体は、これらのうち、銅を含むものであることが好ましい。銅は、酸化還元電位がLi基準電位で約3.0~3.5Vであるため(J. Electrochem. Soc. 144 (1997) 3476-3483、J. Mater. Chem. 21 (2011) 9891-9911等参照)、不活性化の際、負極電位を3.0V未満に保てば銅の溶出が抑制されると考えられ、本開示の不活性化液及び不活性化方法を適用する意義が特に高いからである。負極からの銅の溶出が抑制されると、正極での銅の析出も抑制されるため、不活性化後に非水系二次電池をリサイクル又は廃棄する際に、析出物を正極から除去又は回収する必要がなく、効率よくリサイクル又は廃棄できるため好ましい。 The negative electrode may be formed by, for example, mixing a negative electrode active material, a conductive material, and a binder, adding an appropriate solvent to form a paste-like negative electrode mixture, applying it to the surface of a current collector, drying it, and compressing it to increase the electrode density as necessary, or by bonding the negative electrode active material and the current collector together. The negative electrode active material may have a Li-based redox potential lower than that of the redox shuttle agent contained in the inactivation liquid, but the Li-based redox potential is preferably less than 1.5 V, more preferably 1.0 V or less, and even more preferably 0.5 V or less. Examples of the negative electrode active material include inorganic compounds such as lithium, lithium alloys, and tin compounds, carbonaceous materials capable of absorbing and releasing lithium ions, composite oxides containing multiple elements, and conductive polymers. Examples of the carbonaceous material include cokes, glassy carbons, graphites, non-graphitizable carbons, pyrolytic carbons, and carbon fibers. Examples of the composite oxide include lithium titanium composite oxides such as Li 4 Ti 5 O 12 and lithium vanadium composite oxides such as LiV 2 O 3. Of these, carbonaceous materials such as graphite are preferable as the negative electrode active material. The conductive material, binder, solvent, etc. used in the negative electrode can be the same as those exemplified for the positive electrode. In addition to copper, nickel, stainless steel, titanium, aluminum, baked carbon, conductive polymer, conductive glass, Al-Cd alloy, etc., the negative electrode current collector can also be one in which the surface of, for example, copper, etc. is treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. for the purpose of improving adhesion, conductivity, and reduction resistance. It is also possible to oxidize the surface of these. The shape of the current collector can be the same as that of the positive electrode. Of these, it is preferable that the negative electrode current collector contains copper. Since copper has an oxidation-reduction potential of about 3.0 to 3.5 V based on Li (see, for example, J. Electrochem. Soc. 144 (1997) 3476-3483, J. Mater. Chem. 21 (2011) 9891-9911), it is believed that copper elution is suppressed if the negative electrode potential is kept below 3.0 V during inactivation, and the application of the inactivation solution and inactivation method of the present disclosure is particularly significant. When copper elution from the negative electrode is suppressed, copper precipitation at the positive electrode is also suppressed, so that when recycling or disposing of the nonaqueous secondary battery after inactivation, there is no need to remove or recover the precipitate from the positive electrode, and it is possible to recycle or dispose of the battery efficiently, which is preferable.

イオン伝導媒体としては、支持塩を含む非水系電解液や非水系ゲル電解液などを用いることができる。非水系電解液の溶媒としては、例えば、カーボネート化合物、エステル化合物、エーテル化合物、ニトリル化合物、アミド化合物、フラン化合物、スルホラン化合物及びジオキソラン化合物などが挙げられ、これらを単独又は混合して用いることができる。具体的には、カーボネート化合物としてエチレンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート化合物や、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチル-n-ブチルカーボネート、メチル-t-ブチルカーボネート、ジ-i-プロピルカーボネート、t-ブチル-i-プロピルカーボネートなどの鎖状カーボネート化合物などが挙げられる。また、エステル化合物としてγ-ブチルラクトン、γ-バレロラクトンなどの環状エステル化合物、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酪酸メチルなどの鎖状エステル化合物などが挙げられる。また、エーテル化合物としてジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタンなどが挙げられ、ニトリル化合物としてアセトニトリル、ベンゾニトリルなどが挙げられ、アミド化合物としてジメチルアセトアミド(DMA)、ジメチルホルムアミドなどが挙げられ、フラン化合物としてテトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフランなどが挙げられ、スルホラン化合物としてスルホラン、テトラメチルスルホランなどが挙げられ、オキソラン化合物として1,3-ジオキソラン、メチルジオキソランなどが挙げられる。これらは単独又は混合して用いることができる。このうち、非水系電解液の溶媒としては、例えば、DMC-ECや、DEC-EC、DMC-EMC-ECなど、環状カーボネート化合物と鎖状カーボネート化合物との混合液が好ましい。支持塩としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4 などの無機塩や、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、などの有機塩が挙げられ、これらを単独又は組み合わせて用いることができる。支持塩は、電解液中の濃度が0.1mol/L以上5mol/L以下であることが好ましく、0.5mol/L以上2mol/L以下であることがより好ましい。また、イオン伝導媒体としては、液状のイオン伝導媒体の代わりに、イオン伝導性ポリマー、無機固体電解質あるいは有機ポリマー電解質と無機固体電解質の混合材料、若しくは有機バインダーによって結着された無機固体粉末などを利用することができる。 As the ion conductive medium, a non-aqueous electrolyte solution containing a supporting salt or a non-aqueous gel electrolyte solution can be used. Examples of the solvent for the non-aqueous electrolyte solution include carbonate compounds, ester compounds, ether compounds, nitrile compounds, amide compounds, furan compounds, sulfolane compounds, and dioxolane compounds, which can be used alone or in combination. Specifically, examples of the carbonate compound include cyclic carbonate compounds such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, vinylene carbonate, butylene carbonate, and chloroethylene carbonate, and chain carbonate compounds such as dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl-n-butyl carbonate, methyl-t-butyl carbonate, di-i-propyl carbonate, and t-butyl-i-propyl carbonate. Examples of the ester compound include cyclic ester compounds such as γ-butyl lactone and γ-valerolactone, and chain ester compounds such as methyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, and methyl butyrate. Examples of the ether compound include dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, and diethoxyethane. Examples of the nitrile compound include acetonitrile and benzonitrile. Examples of the amide compound include dimethylacetamide (DMA) and dimethylformamide. Examples of the furan compound include tetrahydrofuran and methyltetrahydrofuran. Examples of the sulfolane compound include sulfolane and tetramethylsulfolane. Examples of the oxolane compound include 1,3-dioxolane and methyldioxolane. These can be used alone or in combination. Among these, the solvent for the non-aqueous electrolyte solution is preferably a mixture of a cyclic carbonate compound and a chain carbonate compound, such as DMC-EC, DEC-EC, or DMC-EMC-EC. Examples of the supporting salt include inorganic salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , and LiClO 4 , and organic salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN(CF 3 SO 2 ) 2 , and LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , which can be used alone or in combination. The supporting salt preferably has a concentration in the electrolyte of 0.1 mol/L or more and 5 mol/L or less, more preferably 0.5 mol/L or more and 2 mol/L or less. In addition, instead of a liquid ion conductive medium, an ion conductive polymer, an inorganic solid electrolyte, or a mixed material of an organic polymer electrolyte and an inorganic solid electrolyte, or an inorganic solid powder bound by an organic binder can be used as the ion conductive medium.

この非水系二次電池は、正極と負極との間にセパレータを備えていてもよい。セパレータは、非水系二次電池の使用範囲に耐えうる組成であれば特に限定されないが、例えば、ポリプロピレン製不織布などの高分子不織布、ポリエチレンなどのオレフィン系樹脂の薄い微多孔膜が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、複数を混合して用いてもよい。 The nonaqueous secondary battery may have a separator between the positive electrode and the negative electrode. The separator is not particularly limited as long as it has a composition that can withstand the range of use of the nonaqueous secondary battery, but examples of the separator include polymer nonwoven fabrics such as polypropylene nonwoven fabrics and thin microporous membranes of olefin resins such as polyethylene. These may be used alone or in combination.

この非水系二次電池の形状は、特に限定されないが、例えばコイン型、ボタン型、シート型、積層型、円筒型、偏平型、角型などが挙げられる。また、電気自動車等に用いる大型のものとしてもよい。非水系二次電池の一例を図2に示す。図2は、コイン型の非水系二次電池20の構成の概略を表す断面図である。図2に示すように、非水系二次電池20は、カップ形状の電池ケース21と、正極活物質を有しこの電池ケース21の下部に設けられた正極22と、負極活物質を有し正極22に対してセパレータ24を介して対向する位置に設けられた負極23と、絶縁材により形成されたガスケット25と、電池ケース21の開口部に配設されガスケット25を介して電池ケース21を密封する封口板26と、を備えている。この非水系二次電池20は、正極22と負極23との間の空間にリチウム塩を溶解したイオン伝導媒体27を備えている。 The shape of the non-aqueous secondary battery is not particularly limited, but examples thereof include coin type, button type, sheet type, laminated type, cylindrical type, flat type, and square type. In addition, it may be a large type used in an electric vehicle or the like. An example of a non-aqueous secondary battery is shown in FIG. 2. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an outline of the configuration of a coin-type non-aqueous secondary battery 20. As shown in FIG. 2, the non-aqueous secondary battery 20 includes a cup-shaped battery case 21, a positive electrode 22 having a positive electrode active material and provided at the bottom of the battery case 21, a negative electrode 23 having a negative electrode active material and provided at a position facing the positive electrode 22 via a separator 24, a gasket 25 formed of an insulating material, and a sealing plate 26 disposed at the opening of the battery case 21 and sealing the battery case 21 via the gasket 25. The non-aqueous secondary battery 20 includes an ion conductive medium 27 in which a lithium salt is dissolved in the space between the positive electrode 22 and the negative electrode 23.

(添加工程)
次に、添加工程について説明する。添加工程では、非水系二次電池の内部に不活性化液を添加する。具体的には、非水系二次電池の正極及び負極と不活性化液とが接触するように、不活性化液を添加する。不活性化液の添加方法は、特に限定されないが、電池容器を一旦開封して不活性化液を注入した後再び封止してもよいし、電池容器の外部から注射器等で注入しその後封止してもよい。添加工程は、アルゴン雰囲気などの不活性雰囲気下で行うことが好ましい。
(Addition process)
Next, the adding step will be described. In the adding step, the inactivating liquid is added to the inside of the non-aqueous secondary battery. Specifically, the inactivating liquid is added so that the positive electrode and the negative electrode of the non-aqueous secondary battery come into contact with the inactivating liquid. The method of adding the inactivating liquid is not particularly limited, but the battery container may be opened once and the inactivating liquid may be injected and then sealed again, or the inactivating liquid may be injected from the outside of the battery container with a syringe or the like and then sealed. The adding step is preferably performed under an inert atmosphere such as an argon atmosphere.

不活性化液の添加量は、例えば、0.1mL以上10mL未満としてもよく、0.5mL以上5.0mL以下としてもよい。不活性化液の添加量は、例えば、不活性化の対象となる非水系二次電池に含まれるイオン伝導媒体の体積[mL]に対して、0.1%以上500%以下としてもよく、10%以上300%以下としてもよい。不活性化液の添加によって非水系二次電池に添加されるレドックスシャトル剤の量(以下レドックスシャトル剤の添加量とも称する)は、例えば、不活性化の対象となる非水系二次電池の満充電時の電池容量[Ah]あたり、0.0001mol/Ah以上0.1mol/Ah以下としてもよく、0.001mol/Ah以上0.01mol/Ah以下としてもよい。 The amount of the deactivating liquid added may be, for example, 0.1 mL or more and less than 10 mL, or 0.5 mL or more and 5.0 mL or less. The amount of the deactivating liquid added may be, for example, 0.1% or more and 500% or less, or 10% or more and 300% or less, relative to the volume [mL] of the ion conductive medium contained in the nonaqueous secondary battery to be deactivated. The amount of the redox shuttle agent added to the nonaqueous secondary battery by adding the deactivating liquid (hereinafter also referred to as the amount of the redox shuttle agent added) may be, for example, 0.0001 mol/Ah or more and 0.1 mol/Ah or less, or 0.001 mol/Ah or more and 0.01 mol/Ah or less, per battery capacity [Ah] at full charge of the nonaqueous secondary battery to be deactivated.

この添加工程は、銅を含む負極集電体を有する非水系二次電池に対して行うことが好ましい。銅は、上述した通り酸化還元電位がLi基準電位で約3.0~3.5Vであるため、不活性化の際、負極電位を3.0V未満に保てば銅の溶出が抑制されると考えられ、本開示の不活性化液を添加する意義が特に高いからである。 This addition step is preferably carried out on a non-aqueous secondary battery having a negative electrode current collector containing copper. As described above, copper has an oxidation-reduction potential of about 3.0 to 3.5 V relative to the Li potential, so if the negative electrode potential is kept below 3.0 V during inactivation, copper elution is thought to be suppressed, making it particularly significant to add the inactivation solution of the present disclosure.

添加工程後の非水系二次電池は、例えば、静置して保持してもよいし、加振しながら保持してもよい。保持時間は、不活性化が完了するまでの時間として経験的に定められる時間とすればよいが、例えば、6時間以上500時間以下としてもよく、30時間以上300時間以下としてもよく、50時間以上200時間以下としてもよい。 After the addition step, the nonaqueous secondary battery may be, for example, held stationary or held while being shaken. The holding time may be an empirically determined time until inactivation is complete, and may be, for example, 6 hours or more and 500 hours or less, 30 hours or more and 300 hours or less, or 50 hours or more and 200 hours or less.

この不活性化方法で非水系二次電池が不活性化するメカニズムは、以下のように推察される。図3は、非水系二次電池が不活性化するメカニズムを示す説明図である。レドックスシャトル剤(図中のRS)を電池に添加すると、正極あるいは負極とレドックスシャトル剤の電位差を駆動力として、負極からレドックスシャトル剤およびレドックスシャトル剤から正極への電子移動が進行し、電池が放電する。具体的には、レドックスシャトル剤の還元体(ビオロゲン化合物の2電子還元体、図中のRS(red))が正極に電子を与えて酸化体(ビオロゲン化合物、図中のRS(ox))となり、レドックスシャトル剤の酸化体が負極から電子を受け取って還元体となる、という動作が繰り返し進行し、電池が放電する。正極電位あるいは負極電位がレドックスシャトル剤の酸化還元電位に等しくなると、その電極の放電はそれ以上進行しなくなる。従って、正極電位と負極電位は、最終的にはレドックスシャトル剤の電位に等しくなり、不活性化が完了する。なお、「不活性化が完了」とは、少なくとも非水系二次電池のSOC(State of charge)が0%になるまで放電されていることをいうものとしてもよい。SOCが0%になるまで放電されていれば、負極電位が低すぎない(例えばLi基準電位で1.5V超過3.0V未満)ため、イオン伝導媒体(電解液等)の分解によるガス発生が生じにくく、電極自体の安全性も高い。したがって、不活性化後のリサイクルや廃棄を安全に行うことができる。不活性化後の電池電圧は低いほどスパークが起こりにくいため好ましく、例えば、3.0V以下としてもよく、1.2V以下や、1.0V以下、0.5V以下などとすることがより好ましい。 The mechanism by which a non-aqueous secondary battery is inactivated by this inactivation method is presumed to be as follows. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the mechanism by which a non-aqueous secondary battery is inactivated. When a redox shuttle agent (RS in the figure) is added to a battery, the potential difference between the positive or negative electrode and the redox shuttle agent serves as a driving force to transfer electrons from the negative electrode to the redox shuttle agent and from the redox shuttle agent to the positive electrode, and the battery is discharged. Specifically, the reductant of the redox shuttle agent (a two-electron reductant of a viologen compound, RS (red) in the figure) gives electrons to the positive electrode to become an oxidant (a viologen compound, RS (ox) in the figure), and the oxidant of the redox shuttle agent receives electrons from the negative electrode to become a reductant. This operation is repeated, and the battery is discharged. When the positive electrode potential or the negative electrode potential becomes equal to the redox-reduction potential of the redox shuttle agent, the discharge of that electrode does not proceed any further. Therefore, the positive electrode potential and the negative electrode potential finally become equal to the potential of the redox shuttle agent, and the inactivation is completed. In addition, "inactivation is completed" may mean that the non-aqueous secondary battery is discharged until the SOC (State of charge) is 0%. If the SOC is discharged until 0%, the negative electrode potential is not too low (for example, more than 1.5V and less than 3.0V at the Li reference potential), so gas generation due to decomposition of the ion conductive medium (electrolyte solution, etc.) is unlikely to occur, and the safety of the electrode itself is also high. Therefore, recycling and disposal after inactivation can be safely performed. The lower the battery voltage after inactivation, the less likely it is to cause sparks, so it is preferable. For example, it may be 3.0V or less, and more preferably 1.2V or less, 1.0V or less, 0.5V or less, etc.

以上説明した不活性化液及び不活性化方法では、非水系二次電池を不活性化する際に、負極電位を低く保つことができる。このような効果が得られる理由は、例えば、以下のように推察される。例えば、充電状態の非水系二次電池に不活性化液を添加すると、レドックスシャトル剤の還元体が正極に電子を与えて酸化体になる反応と、レドックスシャトル剤の酸化体が負極から電子を受け取り還元体になる反応と、が繰り返し進行することにより、電池が放電して不活性化する。これらの反応は、各電極とレドックスシャトル剤との電位差を駆動力とするため、正極電位がレドックスシャトル剤の酸化還元電位まで下がると正極の放電が終了し、負極電位がレドックスシャトル剤の酸化還元電位まで上がると負極の放電が終了する。本開示では、レドックスシャトル剤が酸化還元電位の低いビオロゲン化合物の2電子還元体であるため、負極電位を低く(例えばLi基準電位で3.0V未満)保つことができる。また、銅を負極集電体として備えた非水系二次電池にこの不活性化液及び不活性化方法を適用すると、負極集電体からの銅の溶出を抑制できる。負極集電体からの銅の溶出が抑制されると、正極での銅の析出も抑制されるため、不活性化後に非水系二次電池をリサイクル又は廃棄する際に、析出物を正極から除去又は回収する必要がなく、効率よくリサイクル又は廃棄できる。さらに、本開示では、レドックスシャトル剤が2電子還元体であるため、正極の還元が促進され、負極電位がレドックスシャトル剤の酸化還元電位に到達した後も正極での放電速度が低下しにくく、電池電圧が0V付近に至るまで迅速に不活性化できるという効果も得られる。 The inactivating solution and the inactivating method described above can keep the negative electrode potential low when inactivating a non-aqueous secondary battery. The reason why such an effect is obtained is presumed to be, for example, as follows. For example, when the inactivating solution is added to a non-aqueous secondary battery in a charged state, a reaction in which the reductant of the redox shuttle agent gives electrons to the positive electrode to become an oxidant, and a reaction in which the oxidant of the redox shuttle agent receives electrons from the negative electrode to become a reductant, are repeated, causing the battery to discharge and become inactive. These reactions are driven by the potential difference between each electrode and the redox shuttle agent, so that when the positive electrode potential falls to the redox potential of the redox shuttle agent, the discharge of the positive electrode ends, and when the negative electrode potential rises to the redox potential of the redox shuttle agent, the discharge of the negative electrode ends. In the present disclosure, since the redox shuttle agent is a two-electron reductant of a viologen compound with a low redox potential, the negative electrode potential can be kept low (for example, less than 3.0 V at the Li reference potential). In addition, when this inactivation solution and inactivation method are applied to a non-aqueous secondary battery having copper as a negative electrode current collector, the elution of copper from the negative electrode current collector can be suppressed. When the elution of copper from the negative electrode current collector is suppressed, the precipitation of copper at the positive electrode is also suppressed, so that when recycling or disposing of the non-aqueous secondary battery after inactivation, there is no need to remove or recover the precipitate from the positive electrode, and the battery can be efficiently recycled or disposed of. Furthermore, in the present disclosure, since the redox shuttle agent is a two-electron reductant, the reduction of the positive electrode is promoted, and the discharge rate at the positive electrode is unlikely to decrease even after the negative electrode potential reaches the oxidation-reduction potential of the redox shuttle agent, and the battery can be quickly inactivated until the battery voltage reaches near 0 V.

なお、本開示は、上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present disclosure is in no way limited to the above-described embodiments, and may be implemented in various forms as long as they fall within the technical scope of the present disclosure.

以下には、不活性化液を調製し、非水系二次電池を不活性化した例を、実験例として説明する。なお、実験例1が本開示の実施例に相当し、実験例2,3は本開示の参考例に相当する。 Below, examples of preparing a deactivating solution and deactivating a nonaqueous secondary battery are described as experimental examples. Note that experimental example 1 corresponds to an embodiment of the present disclosure, and experimental examples 2 and 3 correspond to reference examples of the present disclosure.

[実験例1]
(不活性化液の調製)
まず、アルゴン雰囲気下で、メチルビオロゲンヘキサフルオロホスフェート(化学式:(C121422+(PF6 -2、以下、単にメチルビオロゲンと呼ぶ)と、メチルビオロゲンに対して2当量の金属リチウムと、をテトラヒドロフラン(THF)溶媒に入れて常温で数日間攪拌した。このとき、メチルビオロゲンの濃度が0.05mol/Lになるようにした。こうして、実験例1の不活性化液を得た。以下、この不活性化液を「溶液A」とも称する。
[Experimental Example 1]
(Preparation of inactivation solution)
First, under an argon atmosphere, methyl viologen hexafluorophosphate (chemical formula: ( C12H14N2 ) 2+ ( PF6- ) 2 , hereinafter simply referred to as methyl viologen) and two equivalents of metallic lithium relative to methyl viologen were placed in a tetrahydrofuran (THF) solvent and stirred at room temperature for several days . The concentration of methyl viologen was adjusted to 0.05 mol/L. In this way, the inactivation solution of Experimental Example 1 was obtained. Hereinafter, this inactivation solution will also be referred to as "Solution A".

(不活性化液の電気化学測定)
溶液Aに対して、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を濃度1mol/Lになるように溶解させ、サイクリックボルタンメトリー(CV)の測定溶液とした。CV測定には三極式H型セルを使用し、作用極としてグラッシーカーボン、対極として金属リチウム、参照電極としてニッケル線に金属リチウムを圧着したものを用いた。まず、電圧および電流を印加しない状態で参照電極に対する作用極の電位を測定した。これを、不活性化液の開回路電位とした。その後、開回路電位から3.5V(vs.Li/Li+)まで電位を上昇させ、電位掃引方向を転換し、1.5V(vs.Li/Li+)まで低下させ、再度掃引方向を転換し、開回路電位まで掃引させた。なお、測定温度は20 ℃、電位掃引速度は50mV/sとした。そして、酸化側のピーク電位Epa[V]と、還元側のピーク電位をEpc[V]を調べ、E0=(Epa+Epc)/2で求められる値E0[V]を導出した。これを、レドックスシャトル剤の酸化還元電位とした。
(Electrochemical measurement of the inactivation solution)
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in solution A to a concentration of 1 mol/L to prepare a measurement solution for cyclic voltammetry (CV). A three-electrode H-type cell was used for the CV measurement, with glassy carbon as the working electrode, metallic lithium as the counter electrode, and metallic lithium pressed onto a nickel wire as the reference electrode. First, the potential of the working electrode relative to the reference electrode was measured without applying voltage or current. This was taken as the open circuit potential of the inactivation solution. Thereafter, the potential was raised from the open circuit potential to 3.5 V (vs. Li/Li + ), the potential sweep direction was reversed, and the potential was lowered to 1.5 V (vs. Li/ Li + ), the sweep direction was reversed again, and the potential was swept to the open circuit potential. The measurement temperature was 20° C., and the potential sweep rate was 50 mV/s. The peak potential E pa [V] on the oxidation side and the peak potential E pc [V] on the reduction side were then measured, and the value E 0 [V] was calculated from E 0 = (E pa + E pc )/2, which was defined as the oxidation-reduction potential of the redox shuttle agent.

(非水系二次電池の不活性化)
溶液Aを用いて非水系二次電池の不活性化挙動を評価した。非水系二次電池としては、以下のように作製したリチウムイオン電池を用いた。LiNi1/3Co1/3Mn1/32を93重量部、アセチレンブラックを4重量部、ポリフッ化ビニリデンを3重量部の比率で混合した正極合材を、アルミニウム箔に塗工して正極を作製した。負極合材として黒鉛を98重量部、カルボキシメチルセルロースを1重量部、スチレンブタジエンゴムを1重量部の比率で混合した負極合材を銅箔に塗工して負極を作製した。エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)を、EC/DMC/EMC=3/4/3の体積比で混合した混合溶媒に、LiPF6を1mol/Lの濃度となるように溶解させて電解液を調製した。セパレータとしては、ポリエチレン単層微多孔膜を用いた。正極と負極を、電解液を浸み込ませたセパレータを介して対向させ、ラミネートフィルム内に封入してリチウムイオン電池を作製した。このリチウムイオン電池に対し、電圧範囲3.0Vから4.1Vで充放電を2サイクル実施した後、4.1Vまで充電し、満充電状態とした。そして、アルゴン雰囲気下で満充電状態の電池を開封して溶液Aを1.268mL(非水系二次電池の電解液の体積[mL]に対して不活性化剤が280%、非水系二次電池の満充電時の電池容量[Ah]あたりレドックスシャトル剤が0.004mol/Ah)注入し、電池を再度封じて、温度20℃で電圧変化を測定した。また、不活性化後のリチウムイオン電池をアルゴン雰囲気下で解体し、負極を取り出した。リチウムイオン電池の電解液と同様に調製した電解液を入れたビーカー内に負極と金属リチウムとを静置し、負極と金属リチウムとの間の電圧をテスターで測定し、それをLi基準の負極電位とした。
(Deactivation of non-aqueous secondary batteries)
The inactivation behavior of the non-aqueous secondary battery was evaluated using solution A. As the non-aqueous secondary battery, a lithium ion battery prepared as follows was used. A positive electrode composite material in which 93 parts by weight of LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , 4 parts by weight of acetylene black, and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride were mixed was coated on aluminum foil to prepare a positive electrode. A negative electrode composite material in which 98 parts by weight of graphite, 1 part by weight of carboxymethyl cellulose, and 1 part by weight of styrene butadiene rubber were mixed as a negative electrode composite material was coated on copper foil to prepare a negative electrode. An electrolyte solution was prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol/ L in a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed in a volume ratio of EC/DMC/EMC=3/4/3. A polyethylene single-layer microporous film was used as the separator. The positive and negative electrodes were opposed to each other through a separator soaked in an electrolyte solution, and the electrodes were sealed in a laminate film to prepare a lithium-ion battery. This lithium-ion battery was charged and discharged for two cycles at a voltage range of 3.0 V to 4.1 V, and then charged to 4.1 V to be fully charged. The fully charged battery was opened under an argon atmosphere, and 1.268 mL of solution A (280% inactivation agent relative to the volume [mL] of the electrolyte solution of the non-aqueous secondary battery, and 0.004 mol/Ah of redox shuttle agent per battery capacity [Ah] at full charge of the non-aqueous secondary battery) was injected, the battery was sealed again, and the voltage change was measured at a temperature of 20 ° C. The lithium-ion battery after inactivation was disassembled under an argon atmosphere, and the negative electrode was taken out. The negative electrode and metallic lithium were placed in a beaker containing an electrolyte solution prepared in the same manner as the electrolyte solution for the lithium ion battery, and the voltage between the negative electrode and the metallic lithium was measured with a tester, and this was taken as the negative electrode potential based on Li.

[実験例2]
(不活性化液の調製)
ECとDMCとEMCとをEC/DMC/EMC=3/4/3の体積比で混合した混合溶媒に、メチルビオロゲンを0.05mol/Lの濃度となるように溶解させた。こうして、実験例2の不活性化液を得た。以下、この不活性化液を「溶液B」とも称する。
[Experimental Example 2]
(Preparation of inactivation solution)
Methyl viologen was dissolved in a mixed solvent of EC, DMC, and EMC in a volume ratio of EC/DMC/EMC=3/4/3 to a concentration of 0.05 mol/L, thus obtaining an inactivation solution for Experimental Example 2. Hereinafter, this inactivation solution is also referred to as "Solution B."

(不活性化液の電気化学測定)
溶液Bに対してLiPF6を濃度1mol/Lになるように溶解させ、CVの測定溶液とした。CV測定には実験例1と同様の三極式H型セルを使用し、不活性化液の開回路電位と、レドックスシャトル剤の酸化還元電位を求めた。測定温度、電位掃引速度、電位範囲は実験例1と同様とし、電位掃引方向のみ逆にした。すなわち、開回路電位から1.5V(vs.Li/Li+)まで電位を低下させ、電位掃引方向を転換し、3.5V(vs.Li/Li+)まで電位を上昇させ、再度掃引方向を転換し、開回路電位まで掃引させた。
(Electrochemical measurement of the inactivation solution)
LiPF6 was dissolved in solution B to a concentration of 1 mol/L to prepare a CV measurement solution. A three-electrode H-type cell similar to that in Experimental Example 1 was used for the CV measurement, and the open circuit potential of the inactivation solution and the redox potential of the redox shuttle agent were obtained. The measurement temperature, potential sweep rate, and potential range were the same as in Experimental Example 1, and only the potential sweep direction was reversed. That is, the potential was lowered from the open circuit potential to 1.5 V (vs. Li/Li + ), the potential sweep direction was reversed, the potential was raised to 3.5 V (vs. Li/Li + ), the sweep direction was reversed again, and the potential was swept to the open circuit potential.

(非水系二次電池の不活性化)
溶液Aではなく溶液Bを用いた以外は、実験例1と同様に非水系二次電池の不活性化挙動を評価し、不活性化後の負極電位を求めた。
(Deactivation of non-aqueous secondary batteries)
The deactivation behavior of the nonaqueous secondary battery was evaluated in the same manner as in Experimental Example 1, except that solution B was used instead of solution A, and the negative electrode potential after deactivation was determined.

[実験例3]
(不活性化液の調製)
不活性化液の調製に、THFではなく、ECとDMCとEMCとをEC/DMC/EMC=3/4/3の体積比で混合した混合溶媒を用いた以外は、実験例1と同様に不活性化液を得た。以下、この不活性化液を「溶液C」とも称する。
[Experimental Example 3]
(Preparation of inactivation solution)
A deactivation solution was prepared in the same manner as in Experimental Example 1, except that a mixed solvent of EC, DMC, and EMC in a volume ratio of EC/DMC/EMC=3/4/3 was used instead of THF. Hereinafter, this deactivation solution is also referred to as "Solution C."

(不活性化液の電気化学測定)
溶液Aではなく溶液Cを用いた以外は、実験例1と同様にして、不活性化液の開回路電位と、レドックスシャトル剤の酸化還元電位を求めた。
(Electrochemical measurement of the inactivation solution)
The open circuit potential of the inactivating solution and the oxidation-reduction potential of the redox shuttle agent were determined in the same manner as in Experimental Example 1, except that solution C was used instead of solution A.

(非水系二次電池の不活性化)
溶液Aではなく溶液Cを用いた以外は実験例1と同様に非水系二次電池の不活性化挙動を評価した。
(Deactivation of non-aqueous secondary batteries)
The deactivation behavior of the nonaqueous secondary battery was evaluated in the same manner as in Experimental Example 1, except that Solution C was used instead of Solution A.

[実験結果]
実験例1,2の不活性化後の電池について、負極電位を確認したところ、実験例1ではLi基準電位で約2.4V、実験例2ではLi基準電位で約2.7Vであり、理論通り負極電位が3.0V未満となることが確認された。このことから、実験例3でも負極電位が3.0V未満となると推察され、実験例1~3の溶液A~Cは、電池の不活性化液として用いた場合に負極集電箔の銅の溶出を抑制することができると推察された。
[Experimental Results]
When the negative electrode potential of the batteries after deactivation in Experimental Examples 1 and 2 was confirmed, it was about 2.4 V based on the Li reference potential in Experimental Example 1 and about 2.7 V based on the Li reference potential in Experimental Example 2, and it was confirmed that the negative electrode potential was less than 3.0 V as expected. From this, it was inferred that the negative electrode potential in Experimental Example 3 would also be less than 3.0 V, and it was inferred that Solutions A to C in Experimental Examples 1 to 3 can suppress the elution of copper from the negative electrode current collector foil when used as a deactivation solution for a battery.

図4~6に、実験例1~3の不活性化液(溶液A、B、C)のCV測定結果を示した。図5に示すように、還元状態でないメチルビオロゲン(溶液B)を用いた実験例2の不活性化液では、開回路電位が3.3V(vs.Li/Li+)付近であり、2.1V(vs.Li/Li+)付近および2.6V(vs.Li/Li+)付近で2段階の酸化反応を示す二つのピークが確認された。 4 to 6 show the CV measurement results of the inactivation solutions (solutions A, B, and C) of Experimental Examples 1 to 3. As shown in Fig. 5, in the inactivation solution of Experimental Example 2 using non-reduced methyl viologen (solution B), the open circuit potential was around 3.3 V (vs. Li/Li + ), and two peaks indicating a two-stage oxidation reaction were confirmed around 2.1 V (vs. Li/Li + ) and 2.6 V (vs. Li/Li + ).

図4に示すように、実験例1の不活性化液である溶液Aの開回路電位は2.0V(vs.Li/Li+)であり、溶液Bの開回路電位に比べて低い値を示した。また、溶液Aにおいて開回路電位から電位を徐々に高くすると、2.1V(vs.Li/Li+)付近および2.6V(vs.Li/Li+)付近で、メチルビオロゲンの二段階の酸化反応に対応する二つのピークが確認された。溶液Bに比べて開回路電位が低下したことと、開回路電位から電位を上げた時に二段階の酸化反応が進行したことから、開回路状態の溶液A中にはメチルビオロゲンが2電子還元体として存在すると推察された。また、電位を3.5V(vs.Li/Li+)まで上昇させた後、電位掃引方向を転換して電位を徐々に低下させると、2.5V(vs.Li/Li+)および2V(vs.Li/Li+)付近でメチルビオロゲンの二段階の還元反応に対応する二つのピークを示した。従って、ビオロゲン化合物の2電子還元体の酸化還元電位は、(酸化状態の)ビオロゲン化合物の酸化還元電位と等しいと推察された。 As shown in Fig. 4, the open circuit potential of solution A, which is the inactivation liquid of Experimental Example 1, was 2.0 V (vs. Li/Li + ), which was a lower value than the open circuit potential of solution B. Furthermore, when the potential of solution A was gradually increased from the open circuit potential, two peaks corresponding to the two-stage oxidation reaction of methyl viologen were confirmed at around 2.1 V (vs. Li/ Li + ) and 2.6 V (vs. Li /Li + ). Since the open circuit potential was lower than that of solution B and the two-stage oxidation reaction proceeded when the potential was increased from the open circuit potential, it was inferred that methyl viologen exists as a two-electron reduced form in solution A in the open circuit state. Moreover, when the potential was increased to 3.5 V (vs. Li/Li + ) and then the potential sweep direction was reversed to gradually decrease the potential, two peaks corresponding to the two-step reduction reaction of methyl viologen were observed at approximately 2.5 V (vs. Li/ Li + ) and 2 V (vs. Li/Li + ). Therefore, it was inferred that the redox potential of the two-electron reduced form of the viologen compound was equal to the redox potential of the viologen compound (in the oxidized state).

図6に示すように、実験例3の不活性化液である溶液Cの開回路電位は2.5V(vs.Li/Li+)であり、溶液Bに比べて低下したものの、溶液Aよりは高い値を示した。また、溶液Cにおいて開回路電位から電位を徐々に高くしたとき、メチルビオロゲンの酸化反応に対応するピークは確認されなかった。さらに、電位が3.5V(vs.Li/Li+)に到達した後、電位を徐々に低下させると、2.5V(vs.Li/Li+)および2.0V(vs.Li/Li+)付近でメチルビオロゲンの還元反応に対応する二つのピークが確認された。以上より、溶液Cでは、メチルビオロゲンは部分的に一電子還元されているものの、多くは酸化状態として存在すると推察された。 As shown in FIG. 6, the open circuit potential of solution C, which is the inactivation liquid of Experimental Example 3, was 2.5 V (vs. Li/Li + ), which was lower than that of solution B, but higher than that of solution A. Furthermore, when the potential of solution C was gradually increased from the open circuit potential, no peak corresponding to the oxidation reaction of methyl viologen was observed. Furthermore, when the potential was gradually decreased after reaching 3.5 V (vs. Li/Li + ), two peaks corresponding to the reduction reaction of methyl viologen were observed at around 2.5 V (vs. Li/Li + ) and 2.0 V (vs. Li/Li + ). From the above, it was inferred that in solution C, methyl viologen was partially reduced by one electron, but most of it was present in an oxidized state.

上述の通り、THF(エーテル化合物)を溶媒に用いた実験例1と、ECとDMCとEMCとの混合溶媒(いずれもカーボネート化合物)を用いた実験例3とで、メチルビオロゲンの還元生成物が異なるものとなった。この理由は、溶媒とメチルビオロゲンやメチルビオロゲンの還元体との相互作用の違い等に起因して、メチルビオロゲンやメチルビオロゲンの還元体の安定性が異なるためであると推察された。なお、J. Org. Chem. 52(1987)2779-2789 によれば、エーテル化合物のほか、ニトリル化合物を溶媒に用いても、ビオロゲン化合物の2電子還元体が安定に存在すると推察された。 As mentioned above, the reduction products of methyl viologen were different between Experimental Example 1, which used THF (an ether compound) as the solvent, and Experimental Example 3, which used a mixed solvent of EC, DMC, and EMC (all carbonate compounds). This is presumed to be because the stability of methyl viologen and the reduced form of methyl viologen differs due to differences in the interactions between the solvent and methyl viologen or the reduced form of methyl viologen. According to J. Org. Chem. 52 (1987) 2779-2789, it was presumed that the two-electron reduced form of the viologen compound would be stable even if a nitrile compound was used as the solvent in addition to an ether compound.

図7に、実験例1~3の不活性化液(溶液A、B、C)による電池の放電挙動を示した。溶液Aを用いた実験例1では、添加後に電池の放電が進行して44時間後にはSOC(State of charge)は0%となり、さらに57時間後には電池電圧が0Vになった。一方、溶液B及び溶液Cを用いた実験例2及び実験例3では、溶液Aと同様に放電が進行したものの電池電圧が1Vを境に放電速度が急激に低下した。以上より、溶液A~Cは電池の不活性化液として機能するが、溶液B、Cに比べて溶液Aを用いた場合、放電末期の放電速度が大きく、電池を0V付近まで迅速に放電させることができることがわかった。 Figure 7 shows the discharge behavior of the battery using the inactivation solutions (solutions A, B, and C) in Experimental Examples 1 to 3. In Experimental Example 1, which used solution A, the battery discharge progressed after the addition, and 44 hours later the SOC (State of Charge) reached 0%, and 57 hours later the battery voltage reached 0V. On the other hand, in Experimental Examples 2 and 3, which used solutions B and C, the discharge progressed in the same way as with solution A, but the discharge rate dropped sharply once the battery voltage reached 1V. From the above, it was found that solutions A to C function as inactivation solutions for batteries, but when solution A was used, the discharge rate at the end of discharge was faster than with solutions B and C, and the battery could be quickly discharged to near 0V.

溶液Aを用いた場合の放電末期における放電速度の増大は、放電末期における電池電圧の低下が、主に正極の放電による正極電位の低下によることと関係すると推察された。下記の反応式(3)に示すように、正極の放電反応では還元状態のレドックスシャトル剤が反応物となるため、メチルビオロゲンの2電子還元体を含む溶液Aを不活性化液として用いることで、正極の放電速度が増大し、放電末期における放電速度が増大したと推察された。 The increase in the discharge rate at the end of discharge when solution A was used was presumably related to the fact that the decrease in battery voltage at the end of discharge was mainly due to the decrease in the positive electrode potential caused by the discharge of the positive electrode. As shown in reaction formula (3) below, the redox shuttle agent in a reduced state is the reactant in the discharge reaction of the positive electrode. Therefore, it was presumed that the use of solution A containing the two-electron reduced form of methyl viologen as the inactivating solution increased the discharge rate of the positive electrode, and thus the discharge rate at the end of discharge.

Figure 0007559631000008
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溶液Cを用いた実験例3では、溶液Bを用いた実験例2と同様に放電末期に放電速度が低下した。これは、溶液Cにおいてメチルビオロゲンは部分的に還元されているものの多くは酸化状態のままであるためであると推察された。 In Experiment 3, which used solution C, the discharge rate decreased toward the end of the discharge, similar to Experiment 2, which used solution B. This was presumably because, although methyl viologen was partially reduced in solution C, most of it remained in an oxidized state.

表1に、実験例1~3の溶液A~Bについて、メチルビオロゲンの状態、酸化還元電位、開回路電位、不活性化液としての性能、不活性化後の負極電位をまとめた。いずれも、負極電位が低く保たれるが、放電末期の放電速度を大きくして迅速に0Vまで放電させる観点からは、不活性化液に含まれるメチルビオロゲンが2電子還元されていることが望ましいことがわかった。なお、不活性化液に含まれるメチルビオロゲンの酸化還元状態は、不活性化液の開回路電位から評価可能であると推察された。そして、不活性化液の開回路電位が2.0V(vs.Li/Li+)付近の場合、溶液中にメチルビオロゲンの二電子還元体が存在するため、電池の不活性化液として用いた場合に迅速に0Vまで放電可能であると推察された。 Table 1 summarizes the state of methyl viologen, redox potential, open circuit potential, performance as a deactivating solution, and negative electrode potential after deactivation for solutions A to B of Experimental Examples 1 to 3. In all cases, the negative electrode potential is kept low, but from the viewpoint of increasing the discharge rate at the end of discharge and quickly discharging to 0 V, it was found that it is desirable for the methyl viologen contained in the deactivating solution to be reduced by two electrons. It was presumed that the redox state of methyl viologen contained in the deactivating solution can be evaluated from the open circuit potential of the deactivating solution. And, when the open circuit potential of the deactivating solution is around 2.0 V (vs. Li/Li + ), it was presumed that the two-electron reduced form of methyl viologen exists in the solution, and therefore it is possible to quickly discharge to 0 V when used as a deactivating solution for a battery.

Figure 0007559631000009
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また、CV測定により示されたように、溶液Aは3.0V(vs.Li/Li+)以下の酸化還元電位を示すため、不活性化液として用いた場合に負極集電箔の銅の溶出を抑制することができることがわかった。以上より、メチルビオロゲンの二電子還元体を含む溶液Aは、不活性化液として用いた場合に電池を0Vまで迅速に放電させると同時に、不活性化時の銅の溶出を抑制することができることがわかった。 Furthermore, as shown by CV measurement, solution A exhibits an oxidation-reduction potential of 3.0 V (vs. Li/Li + ) or less, and therefore it was found that when used as a passivation solution, it can suppress the dissolution of copper from the negative electrode current collector foil. From the above, it was found that solution A containing a two-electron reduced form of methyl viologen can rapidly discharge a battery to 0 V and simultaneously suppress the dissolution of copper during passivation when used as a passivation solution.

なお、ビオロゲン化合物としては、実験例1~3で用いたメチルビオロゲンの他に、式(v1)のRやR’として様々な炭化水素基を持つ誘導体が存在する。それらはいずれも、メチルビオロゲンと同様に二段階の還元により中性状態の分子となる。以下の参考例1では、ビオロゲン化合物は、式(v1)のRやR’の構造によらず2.5V(vs.Li/Li+)および2.0V(vs.Li/Li+)付近の酸化還元電位を示すことを確認した。また、上述の通り、ビオロゲン化合物の2電子還元体の酸化還元電位は、ビオロゲン化合物の酸化還元電位と一致すると推察された。従って、ビオロゲン化合物の2電子還元体は、RやR’の構造によらず、メチルビオロゲンの2電子還元体と同様の効果を示すと推察された。 In addition to the methyl viologen used in Experimental Examples 1 to 3, there are also other viologen compounds having various hydrocarbon groups as R and R' in formula (v1). All of these compounds become neutral molecules through two-stage reduction, similar to methyl viologen. In Reference Example 1 below, it was confirmed that the viologen compounds exhibit redox potentials of about 2.5 V (vs. Li/Li + ) and 2.0 V (vs. Li/Li + ), regardless of the structures of R and R' in formula (v1). As described above, it was presumed that the redox potential of the two-electron reduced form of the viologen compound coincides with the redox potential of the viologen compound. Therefore, it was presumed that the two-electron reduced form of the viologen compound exhibits the same effect as the two-electron reduced form of methyl viologen, regardless of the structures of R and R'.

[参考例1]
種々のビオロゲン化合物(カチオン)に関し、密度汎関数法により酸化還元電位を計算した。酸化体のギブズ自由エネルギー(ΔGOX)と還元体のギブズ自由エネルギー(ΔGRED)をそれぞれ計算し、一電子還元を想定して下記数式(1)から対象の酸化還元電位Eabsを絶対電位として算出した。
abs=(ΔGOX-ΔGRED)/F ・・・数式(1)
数式(1)中、Fはファラデー定数96485C/molである。
[Reference Example 1]
The redox potentials of various viologen compounds (cations) were calculated by density functional theory. The Gibbs free energy of the oxidized form (ΔG OX ) and the Gibbs free energy of the reduced form (ΔG RED ) were calculated, and the redox potential E abs of the target was calculated as an absolute potential from the following formula (1) assuming one-electron reduction.
E abs = (ΔG OX - ΔG RED )/F ... Formula (1)
In formula (1), F is the Faraday constant, 96485 C/mol.

得られた絶対電位から下記数式(2)を用いてリチウム電極基準の酸化還元電位ERedOxを計算した。
RedOx[V vs.Li+/Li]=Eabs-1.4 ・・・数式(2)
From the obtained absolute potential, the oxidation-reduction potential E RedOx relative to the lithium electrode was calculated using the following formula (2).
E RedOx [V vs. Li + /Li] = E abs -1.4 ... Formula (2)

自由エネルギーは密度汎関数法を用いて計算した。Gaussian09 Revision Eパッケージで汎関数及び基底関数にB3LYP及び6-311++GG(d,p)を用い、連続分極モデルにより溶媒の誘電率を29.11として溶媒和効果を取り入れた。 The free energy was calculated using density functional theory. The Gaussian09 Revision E package was used with B3LYP and 6-311++GG(d,p) as functionals and basis functions, and the solvation effect was taken into account with a dielectric constant of the solvent of 29.11 using the continuum polarization model.

表2に、参考例1のLi基準電位での酸化還元電位の計算結果を示した。なお、表2では、2段階目(低電位側)の酸化還元電位のみを示した。メチルビオロゲンの酸化還元電位の計算結果は、実験例2の実験結果(図5)に概ね一致した。参考例1の計算結果から、RやR’の構造によらず、酸化還元電位が同程度の値を示すと推察された。表3に、J. Mater. Chem. A, 7 (2019) 23337-23360に開示されたビオロゲン化合物の酸化還元電位を示した。表3の酸化還元電位は、いずれもLi基準電位に換算すると3.0V未満であった。以上より、ビオロゲン化合物やその2電子還元体であれば、RやR’の構造によらず、酸化還元電位が3.0V未満であると推察された。 Table 2 shows the calculation results of the redox potential at the Li reference potential in Reference Example 1. Note that Table 2 shows only the redox potential of the second stage (low potential side). The calculation results of the redox potential of methyl viologen were generally consistent with the experimental results of Experimental Example 2 (Figure 5). From the calculation results of Reference Example 1, it was inferred that the redox potential shows similar values regardless of the structure of R or R'. Table 3 shows the redox potential of the viologen compounds disclosed in J. Mater. Chem. A, 7 (2019) 23337-23360. The redox potentials in Table 3 were all less than 3.0 V when converted to a Li reference potential. From the above, it was inferred that the redox potential of a viologen compound or its two-electron reduced product is less than 3.0 V regardless of the structure of R or R'.

Figure 0007559631000010
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Figure 0007559631000011
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本発明は、電池産業の分野に利用可能である。 This invention can be used in the battery industry.

20 非水系二次電池、21 電池ケース、22 正極、23 負極、24 セパレータ、25 ガスケット、26 封口板、27 イオン伝導媒体。 20 nonaqueous secondary battery, 21 battery case, 22 positive electrode, 23 negative electrode, 24 separator, 25 gasket, 26 sealing plate, 27 ion conductive medium.

Claims (9)

非水系二次電池を不活性化する不活性化液であって、
ビオロゲン化合物の2電子還元体を含むレドックスシャトル剤と、
エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方の非水系溶媒と、
を含む、
非水系二次電池の不活性化液。
A deactivating solution for deactivating a non-aqueous secondary battery,
a redox shuttle agent including a two-electron reduced form of a viologen compound;
A non-aqueous solvent for at least one of an ether compound and a nitrile compound;
Including,
A non-aqueous secondary battery deactivation solution.
前記非水系溶媒は、テトラヒドロフランである、
請求項1に記載の非水系二次電池の不活性化液。
The non-aqueous solvent is tetrahydrofuran.
The non-aqueous secondary battery deactivation solution according to claim 1 .
前記ビオロゲン化合物は、メチルビオロゲンである、
請求項1又は2に記載の非水系二次電池の不活性化液。
The viologen compound is methyl viologen.
The non-aqueous secondary battery deactivation solution according to claim 1 or 2.
前記不活性化液は、炭素電極と金属Li電極とを用いて測定した開回路電位が2.2V未満である、
請求項1~3のいずれか1項に記載の非水系二次電池の不活性化液。
The inactivation solution has an open circuit potential of less than 2.2 V measured using a carbon electrode and a metal Li electrode.
The non-aqueous secondary battery deactivation solution according to any one of claims 1 to 3.
前記レドックスシャトル剤を1mmol/L以上含む、
請求項1~4のいずれか1項に記載の非水系二次電池の不活性化液。
The redox shuttle agent is contained at 1 mmol/L or more.
The non-aqueous secondary battery deactivation solution according to any one of claims 1 to 4.
非水系二次電池を不活性化する不活性化液の製造方法であって、
ビオロゲン化合物と、前記ビオロゲン化合物を還元する還元剤と、エーテル化合物及びニトリル化合物のうちの少なくとも一方の非水系溶媒と、を混合して、不活性化液を調製する調製工程、
を含む、
不活性化液の製造方法。
A method for producing a deactivating solution for deactivating a non-aqueous secondary battery, comprising:
a preparation step of mixing a viologen compound, a reducing agent for reducing the viologen compound, and a non-aqueous solvent for at least one of an ether compound and a nitrile compound to prepare an inactivation liquid;
Including,
Method for producing the inactivation solution.
前記調製工程では、前記還元剤としてアルカリ金属を用いる、
請求項に記載の不活性化液の製造方法。
In the preparation step, an alkali metal is used as the reducing agent.
A method for producing the inactivation solution according to claim 6 .
請求項1~5のいずれか1項に記載の不活性化液を、前記非水系二次電池の内部に添加する添加工程、
を含む、
非水系二次電池の不活性化方法。
An addition step of adding the inactivation solution according to any one of claims 1 to 5 to the inside of the nonaqueous secondary battery;
Including,
A method for deactivating a non-aqueous secondary battery.
前記添加工程は、銅を含む負極集電体を有する前記非水系二次電池に対して行う、請求項8に記載の非水系二次電池の不活性化方法。 The method for inactivating a non-aqueous secondary battery according to claim 8, wherein the addition step is performed on the non-aqueous secondary battery having a negative electrode current collector containing copper.
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