Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7569719B2 - Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7569719B2 - Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery Download PDF

Info

Publication number
JP7569719B2
JP7569719B2 JP2021040205A JP2021040205A JP7569719B2 JP 7569719 B2 JP7569719 B2 JP 7569719B2 JP 2021040205 A JP2021040205 A JP 2021040205A JP 2021040205 A JP2021040205 A JP 2021040205A JP 7569719 B2 JP7569719 B2 JP 7569719B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
electrolyte secondary
recovery
recovery agent
nonaqueous electrolyte
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021040205A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022139705A (en
Inventor
信宏 荻原
勝彦 永谷
忍 岡山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp, Toyota Central R&D Labs Inc filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2021040205A priority Critical patent/JP7569719B2/en
Publication of JP2022139705A publication Critical patent/JP2022139705A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7569719B2 publication Critical patent/JP7569719B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Description

本開示は、回復剤、非水電解液二次電池の回復方法及び非水電解液二次電池の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a recovery agent, a recovery method for a nonaqueous electrolyte secondary battery, and a manufacturing method for a nonaqueous electrolyte secondary battery.

従来、長期保存や充放電サイクルによって容量が劣化した非水電解液二次電池の容量を回復させる方法として、正極及び負極の他に第三極を設け、第三極と正極とを外部短絡させ、第三極から正極にキャリアイオンを供給する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for restoring the capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery whose capacity has deteriorated due to long-term storage or charge/discharge cycles, a method has been proposed in which a third electrode is provided in addition to the positive and negative electrodes, the third electrode is externally short-circuited with the positive electrode, and carrier ions are supplied from the third electrode to the positive electrode (see, for example, Patent Document 1).

特開2016-076358号公報JP 2016-076358 A

しかしながら、特許文献1では、第三極を組み入れることにより、電池の構造が複雑になるなどの問題があった。このため、第三極を用いなくても容量を回復させることのできる、非水電解液二次電池の新規な回復方法が望まれていた。 However, in Patent Document 1, there was a problem that the incorporation of a third electrode made the battery structure complicated. For this reason, there was a need for a new recovery method for non-aqueous electrolyte secondary batteries that could recover capacity without using a third electrode.

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、非水電解液二次電池の新規な回復方法を提供することを主目的とする。 This disclosure has been made to solve these problems, and its main objective is to provide a new method for restoring non-aqueous electrolyte 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、還元状態の芳香族炭化水素化合物と、非水電解液二次電池のキャリアイオンと同種の金属イオンと、を含む溶液を非水電解液二次電池に注入すると、容量が回復することを見出した。特に、回復剤において、還元状態の芳香族炭化水素化合物及び金属イオンを、エーテル溶媒に対して所定の高濃度とすると、回復後の電池の容量がより向上することを見出し、本開示を完成するに至った。 After extensive research to achieve the above-mentioned objective, the inventors discovered that the capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery is restored when a solution containing a reduced aromatic hydrocarbon compound and the same type of metal ion as the carrier ion of the non-aqueous electrolyte secondary battery is injected into the non-aqueous electrolyte secondary battery. In particular, they discovered that the capacity of the restored battery is further improved when the reduced aromatic hydrocarbon compound and metal ion are at a predetermined high concentration relative to the ether solvent in the recovery agent, and have completed the present disclosure.

即ち、本明細書で開示する回復剤は、
金属イオンをキャリアイオンとする非水電解液二次電池の容量を回復させる回復剤であって、
還元状態の芳香族炭化水素化合物と、前記キャリアイオンと同種の金属イオンと、エーテル化合物である溶媒と、を含み、前記還元状態の芳香族炭化水素化合物及び前記金属イオンの各々の前記溶媒に対する濃度が1.7mol/L以上5.0mol/L以下である、
ものである。
That is, the recovery agent disclosed in the present specification is
A recovery agent for recovering the capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery having a metal ion as a carrier ion,
a reduced aromatic hydrocarbon compound, a metal ion of the same type as the carrier ion, and a solvent which is an ether compound, wherein the concentrations of the reduced aromatic hydrocarbon compound and the metal ion relative to the solvent are 1.7 mol/L or more and 5.0 mol/L or less;
It is something.

また、本明細書で開示する非水電解液二次電池の回復方法は、
金属イオンをキャリアイオンとする非水電解液二次電池の容量を回復させる回復方法であって、
前記非水電解液二次電池に対して、上述した回復剤を注入して、前記非水電解液二次電池の容量を回復させる回復工程、
を含むものである。
The method for recovering a non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed in the present specification includes the steps of:
A method for recovering the capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery that uses metal ions as carrier ions, comprising the steps of:
a recovery step of injecting the recovery agent into the nonaqueous electrolyte secondary battery to recover the capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery;
It includes.

また、本明細書で開示する非水電解液二次電池の製造方法は、
金属イオンをキャリアイオンとする容量劣化した非水電解液二次電池を準備する電池準備工程と、
上述の非水電解液二次電池の回復方法で前記非水電解液二次電池の容量を回復させる回復工程と、
を含むものである。
The method for producing a nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed in the present specification further comprises the steps of:
a battery preparation step of preparing a capacity-degraded nonaqueous electrolyte secondary battery having metal ions as carrier ions;
a recovery step of recovering the capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery in the above-mentioned recovery method for the nonaqueous electrolyte secondary battery;
It includes.

この回復剤、非水電解液二次電池の回復方法では、非水電解液二次電池の新規な回復方法を提供できる。このような効果が得られる理由は以下のように推察される。例えば、還元状態の芳香族炭化水素化合物と金属イオンとを含む回復剤は、非水電解液二次電池に注入するだけで正極に直接作用して、正極に電子と金属イオンを供給する回復反応を生じるためと推察される。特に、還元状態の芳香族炭化水素化合物及び金属イオンの各々のエーテル溶媒に対する濃度を1.7mol/L以上5.0mol/L以下とした回復剤では、回復後の電池の容量がより向上する。この理由は以下のように推察される。例えば、還元状態の芳香族炭化水素化合物及び金属イオンの各々のエーテル溶媒に対する濃度を1.7mol/L以上5.0mol/L以下とした回復剤では、還元状態の芳香族炭化水素化合物及び金属イオンの正極への拡散性が高い。そのため、この回復剤を非水電解液二次電池に添加すると、正極への電子と金属イオンの供給が円滑に行われ、効率良く回復反応が進行して、回復後の電池の容量がより向上すると考えられる。 This recovery agent and the recovery method for non-aqueous electrolyte secondary batteries can provide a new recovery method for non-aqueous electrolyte secondary batteries. The reason for such an effect is presumed to be as follows. For example, it is presumed that the recovery agent containing a reduced aromatic hydrocarbon compound and a metal ion acts directly on the positive electrode simply by injecting it into a non-aqueous electrolyte secondary battery, causing a recovery reaction that supplies electrons and metal ions to the positive electrode. In particular, the recovery agent in which the concentration of each of the reduced aromatic hydrocarbon compound and the metal ion in the ether solvent is 1.7 mol/L or more and 5.0 mol/L or less improves the capacity of the battery after recovery. The reason for this is presumed to be as follows. For example, in the recovery agent in which the concentration of each of the reduced aromatic hydrocarbon compound and the metal ion in the ether solvent is 1.7 mol/L or more and 5.0 mol/L or less, the reduced aromatic hydrocarbon compound and the metal ion have high diffusibility to the positive electrode. Therefore, it is believed that adding this recovery agent to a non-aqueous electrolyte secondary battery will facilitate the smooth supply of electrons and metal ions to the positive electrode, allowing the recovery reaction to proceed efficiently and improving the capacity of the battery after recovery.

非水電解液二次電池20の一例を示す模式図。1 is a schematic diagram showing an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery 20. FIG. 回復反応のスキームの一例を示す説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a recovery reaction scheme. 実験例1の定電圧時容量を示すグラフ。1 is a graph showing capacity at constant voltage in Experimental Example 1. 実験例1の回復容量を示すグラフ。1 is a graph showing recovery capacity in Experimental Example 1. 実験例1~10の定電圧時容量と回復容量との関係を示すグラフ。1 is a graph showing the relationship between the capacity at constant voltage and the recovery capacity in Experimental Examples 1 to 10. ナフタレン及びリチウムの濃度と、回復容量との関係を示すグラフ。1 is a graph showing the relationship between the concentration of naphthalene and lithium and the recovery capacity.

本明細書で開示する回復剤は、非水電解液二次電池の容量を回復させるものである。また、本明細書で開示する非水電解液二次電池の回復方法は、非水電解液二次電池の容量を回復させる方法である。回復剤及び非水電解液二次電池の回復方法の好適な実施形態について以下に説明する。 The recovery agent disclosed in this specification recovers the capacity of a nonaqueous electrolyte secondary battery. The recovery method for a nonaqueous electrolyte secondary battery disclosed in this specification is a method for recovering the capacity of a nonaqueous electrolyte secondary battery. Preferred embodiments of the recovery agent and the recovery method for a nonaqueous electrolyte secondary battery are described below.

[非水電解液二次電池]
まず、回復対象の非水電解液二次電池について説明する。非水電解液二次電池は、金属イオンをキャリアイオンとする非水電解液二次電池であれば特に限定されず、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族イオンをキャリアイオンとするものとしてもよい。また、非水電解液二次電池は、リチウムイオン二次電池などのイオン二次電池としてもよいし、リチウム金属二次電池などの金属二次電池としてもよい。以下では、一例として、非水電解液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。
[Nonaqueous electrolyte secondary battery]
First, the nonaqueous electrolyte secondary battery to be restored will be described. The nonaqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited as long as it uses metal ions as carrier ions. For example, a lithium The non-aqueous electrolyte secondary battery may have a Group 1 ion such as sodium or potassium, or a Group 2 ion such as magnesium, calcium or strontium as a carrier ion. The non-aqueous electrolyte secondary battery may be a lithium ion secondary battery or a metal secondary battery such as a lithium metal secondary battery. In the following, as an example, the non-aqueous electrolyte secondary battery will be mainly described. explain.

非水電解液二次電池は、正極と、負極と、非水電解液とを備えている。正極は、リチウムイオンを吸蔵、放出しうる正極活物質を有するものとしてもよい。負極は、リチウムイオンを吸蔵・放出しうる負極活物質を有するものとしてもよい。非水電解液は、正極と負極との間に介在しリチウムイオンを伝導するものとしてもよい。 The nonaqueous electrolyte secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. The positive electrode may have a positive electrode active material capable of absorbing and releasing lithium ions. The negative electrode may have a negative electrode active material capable of absorbing and releasing lithium ions. The nonaqueous electrolyte may be interposed between the positive electrode and the negative electrode and conduct the lithium ions.

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、基本組成式をLi(1-x)MnO2(0<x<1など、以下同じ)やLi(1-x)Mn24などとするリチウムマンガン複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)CoO2などとするリチウムコバルト複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiO2などとするリチウムニッケル複合酸化物、基本組成式をLi(1-x)NiaCobMnc2(a+b+c=1)などとするリチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、基本組成式をLiV23などとするリチウムバナジウム複合酸化物、基本組成式をV25などとする遷移金属酸化物などを用いることができる。これらのうち、リチウムの遷移金属複合酸化物、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiV23などが好ましい。なお、「基本組成式」とは、他の元素を含んでもよい趣旨である。正極活物質は、酸化還元電位が、Li金属基準で3.5V以上のものとしてもよく、4.0V以上のものとしてもよく、4.5V以上のものとしてもよい。 The positive electrode may be formed, for example, by 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. 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 can be used. Specifically, transition metal sulfides such as TiS2 , TiS3 , MoS3 , and FeS2 , lithium manganese composite oxides having a basic composition formula such as Li (1-x) MnO2 (0<x<1, etc., the same applies below) and Li (1 -x ) Mn2O4 , lithium cobalt composite oxides having a basic composition formula such as Li( 1-x ) CoO2 , lithium nickel composite oxides having a basic composition formula such as Li(1- x ) NiO2 , lithium nickel cobalt manganese composite oxides having a basic composition formula such as Li(1-x ) NiaCobMncO2 (a+b+c=1) , lithium vanadium composite oxides having a basic composition formula such as LiV2O3 , and transition metal oxides having a basic composition formula such as V2O5 can be used. Among these, lithium transition metal composite oxides, such as LiCoO2 , LiNiO2 , LiMnO2 , and LiV2O3 , are preferred. The term "basic composition formula" means that other elements may be included. The positive electrode active material may have an oxidation-reduction potential of 3.5 V or more, 4.0 V or more, or 4.5 V or more based on Li metal.

正極において、導電材は、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)などの1種又は2種以上を混合したものを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性及び塗工性の観点より、カーボンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。結着材は、活物質粒子及び導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、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モノマー(EPDM)ゴム、スルホン化EPDMゴム、天然ブチルゴム(NBR)等を単独で、あるいは2種以上の混合物として用いることができる。また、水系バインダーであるセルロース系のカルボキシメチルセルロース(CMC)やスチレンブタジエン共重合体(SBR)、ポリビニルアルコールなどの水分散体等を用いることもできる。正極活物質、導電材、結着材を分散させる溶剤としては、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。正極合材の目付量は、特に限定されるものではないが、例えば、5mg/cm2超過としてもよく、6mg/cm2以上としてもよく、7mg/cm2以上としてもよい。正極合材の目付量は、例えば、20mg/cm2以下としてもよい。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。 In the positive electrode, the conductive material can be, for example, one or more mixtures of graphite such as natural graphite (scale graphite, flake graphite) and artificial graphite, acetylene black, carbon black, ketjen black, carbon whisker, needle coke, carbon fiber, metal (copper, nickel, aluminum, silver, gold, etc.). Among these, from the viewpoint of electronic conductivity and coating property, carbon black and acetylene black are preferable as the conductive material. The binder plays a role of binding the active material particles and the conductive material particles, and can be, for example, fluorine-containing resin such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), fluorine rubber, or thermoplastic resin such as polypropylene and polyethylene, ethylene propylene diene monomer (EPDM) rubber, sulfonated EPDM rubber, natural butyl rubber (NBR), etc., alone or as a mixture of two or more kinds. In addition, aqueous binders such as cellulose-based carboxymethylcellulose (CMC), styrene butadiene copolymer (SBR), and aqueous dispersions of polyvinyl alcohol can also be used. As a solvent for dispersing the positive electrode active material, conductive material, and binder, 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 may be slurried with latex such as SBR. As a thickener, for example, polysaccharides such as carboxymethylcellulose and methylcellulose can be used alone or as a mixture of two or more kinds. Examples of application methods include roller coating such as an applicator roll, screen coating, doctor blade method, spin coating, and bar coater, and any of these can be used to form an arbitrary thickness and shape. The basis weight of the positive electrode composite is not particularly limited, but may be, for example, more than 5 mg/cm 2 , 6 mg/cm 2 or more, or 7 mg/cm 2 or more. The basis weight of the positive electrode composite may be, for example, 20 mg/cm 2 or less. As the current collector, in addition to aluminum, titanium, stainless steel, nickel, iron, baked carbon, conductive polymer, conductive glass, etc., those in which the surface of aluminum or copper is treated with carbon, nickel, titanium, silver, etc. 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 includes foil, film, sheet, net, punched or expanded, lath, porous body, foam, fiber group formation, etc. The thickness of the current collector is, for example, 1 to 500 μm.

負極は、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し、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。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。このうち、人造黒鉛、天然黒鉛などのグラファイト類が、金属リチウムに近い作動電位を有し、高い作動電圧での充放電が可能であり支持塩としてリチウム塩を使用した場合に自己放電を抑え、且つ充電時における不可逆容量を少なくできるため、好ましい。複合酸化物としては、例えば、リチウムチタン複合酸化物やリチウムバナジウム複合酸化物などが挙げられる。負極活物質としては、このうち、炭素質材料が安全性の面から見て好ましい。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。負極活物質は、酸化還元電位が、Li金属基準で1.0V以下のものとしてもよく、0.5V以下のものとしてもよく、0.3V以下のものとしてもよい。負極合材の目付量は、例えば、3mg/cm2超過としてもよく、4mg/cm2以上としてもよい。負極合材の目付量は、例えば、15mg/cm2以下としてもよい。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。 The negative electrode may be formed by bonding a negative electrode active material and a current collector, or may be formed by mixing a negative electrode active material, a conductive material, and a binder, adding an appropriate solvent to form a paste-like negative electrode composite, applying it to the surface of a current collector, drying it, and compressing it to increase the electrode density as necessary. 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. Among these, graphites such as artificial graphite and natural graphite are preferred because they have an operating potential close to that of metallic lithium, can be charged and discharged at a high operating voltage, and can suppress self-discharge when a lithium salt is used as a supporting salt, and can reduce irreversible capacity during charging. Examples of the composite oxide include lithium titanium composite oxide and lithium vanadium composite oxide. Of these, the carbonaceous material is preferable as the negative electrode active material from the viewpoint of safety. In addition, the conductive material, binder, solvent, etc. used in the negative electrode can be the same as those exemplified in the positive electrode. The negative electrode active material may have an oxidation-reduction potential of 1.0 V or less, 0.5 V or less, or 0.3 V or less based on Li metal. The basis weight of the negative electrode mixture may be, for example, more than 3 mg/cm 2 or 4 mg/cm 2 or more. The basis weight of the negative electrode mixture may be, for example, 15 mg/cm 2 or less. In addition to copper, nickel, stainless steel, titanium, aluminum, baked carbon, conductive polymer, conductive glass, Al-Cd alloy, etc., the negative electrode current collector may 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. For these, the surface can also be oxidized. The shape of the current collector can be the same as that of the positive electrode.

非水電解液は、支持塩と有機溶媒とを含むものとしてもよい。支持塩としては、例えば、LiPF6、LiClO4、LiAsF6、LiBF4などの無機塩や、LiN(FSO22(LiFSIとも称する)、LiN(CF3SO22(LiTFSIとも称する)、LiN(C25SO22(LiBETIとも称する)などの有機塩が挙げられる。これらの支持塩は、単独で用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。支持塩の濃度は、0.1~2.0Mであることが好ましく、0.8~1.2Mであることがより好ましい。有機溶媒としては、例えば、非プロトン性の有機溶媒を用いることができる。このような有機溶媒としては、例えば環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル等が挙げられる。環状カーボネートとしては、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等がある。鎖状カーボネートとしては、例えばジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート等がある。環状エステルとしては、例えばガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン等がある。環状エーテルとしては、例えばテトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン等がある。鎖状エーテルとしては、例えばジメトキシエタン、エチレングリコールジメチルエーテル等がある。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。また、非水電解液としては、そのほかにアセトニトリル、プロピルニトリルなどのニトリル系溶媒やイオン液体、ゲル電解質などを用いてもよい。非水電解液は、例えば、被膜形成剤や難燃剤等の添加剤を含んでいてもよい。 The non-aqueous electrolyte may contain a supporting salt and an organic solvent. Examples of the supporting salt include inorganic salts such as LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , and LiBF 4 , and organic salts such as LiN(FSO 2 ) 2 (also referred to as LiFSI), LiN(CF 3 SO 2 ) 2 (also referred to as LiTFSI), and LiN(C 2 F 5 SO 2 ) 2 (also referred to as LiBETI). These supporting salts may be used alone or in combination. The concentration of the supporting salt is preferably 0.1 to 2.0 M, and more preferably 0.8 to 1.2 M. Examples of the organic solvent include aprotic organic solvents. Examples of such organic solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, cyclic ethers, and chain ethers. Examples of cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate. Examples of chain carbonates include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate. Examples of cyclic esters include gamma butyrolactone and gamma valerolactone. Examples of cyclic ethers include tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran. Examples of chain ethers include dimethoxyethane and ethylene glycol dimethyl ether. These may be used alone or in combination. In addition, the nonaqueous electrolyte may include nitrile-based solvents such as acetonitrile and propylnitrile, ionic liquids, gel electrolytes, and the like. The nonaqueous electrolyte may contain additives such as a film-forming agent and a flame retardant.

非水電解液二次電池は、正極と負極との間にセパレータを備えていてもよい。セパレータとしては、非水電解液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やポリフェニレンスルフィド製不織布などの高分子不織布、ポリエチレンやポリプロピ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 non-aqueous electrolyte 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 non-aqueous electrolyte secondary battery, but examples include polymer non-woven fabrics such as polypropylene non-woven fabrics and polyphenylene sulfide non-woven fabrics, and thin microporous films of olefin resins such as polyethylene and polypropylene. These may be used alone or in combination.

非水電解液二次電池は、正極、負極及び非水電解液を収容する電池ケースに、開閉可能な注液口を有していてもよい。注液口から容易に回復剤を注入できる。 The non-aqueous electrolyte secondary battery may have an openable and closable electrolyte injection port in the battery case that contains the positive electrode, the negative electrode, and the non-aqueous electrolyte. The recovery agent can be easily injected through the electrolyte injection port.

非水電解液二次電池の形状は、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などに適用してもよい。図1は、非水電解液二次電池20の一例を示す模式図である。この非水電解液二次電池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。この非水電解液二次電池20では、正極22と負極23との間の空間に非水電解液27が満たされている。 The shape of the nonaqueous electrolyte 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. It may also be applied to large batteries used in electric vehicles and the like. FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a nonaqueous electrolyte secondary battery 20. This nonaqueous electrolyte 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 opposite 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. In this nonaqueous electrolyte secondary battery 20, the space between the positive electrode 22 and the negative electrode 23 is filled with a nonaqueous electrolyte 27.

非水電解液二次電池は、容量劣化していない状態の電池(劣化前電池とも称する)において、内部抵抗が5Ωcm2超過であるものとしてもよく、7Ωcm2以上であるものとしてもよく、10Ωcm2以上であるものとしてもよい。電気自動車用の電池など、電極合材の厚みや目付量が大きく、内部抵抗が比較的大きい非水電解液二次電池では、回復剤を注入するだけでは、回復後の電池の容量及びサイクル容量維持率が低いことが多いため、本開示の非水電解液二次電池の回復方法を適用する意義が高い。なお、劣化前電池の内部抵抗は、50Ωcm2以下であるものとしてもよい。 The nonaqueous electrolyte secondary battery may have an internal resistance of more than 5 Ωcm 2 , 7 Ωcm 2 or more, or 10 Ωcm 2 or more in a battery in a state where the capacity is not degraded (also referred to as a pre-degraded battery). In a nonaqueous electrolyte secondary battery having a large thickness or weight of an electrode mixture and a relatively large internal resistance, such as a battery for an electric vehicle, the capacity and cycle capacity retention rate of the battery after recovery are often low by simply injecting a recovery agent, so that the application of the recovery method for a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present disclosure is highly significant. The internal resistance of the pre-degraded battery may be 50 Ωcm 2 or less.

[回復剤]
次に、回復剤について説明する。回復剤は、還元状態の芳香族炭化水素化合物と、非水電解液二次電池のキャリアイオンと同種の金属イオンと、エーテル化合物である溶媒と、を含む。回復剤は、予め調製された回復剤でもよいし、回復剤を調製する調製工程で調製してもよい。回復剤において、還元状態の芳香族炭化水素化合物と金属イオンとは、解離していてもよいし、会合していてもよい。回復剤は、還元状態の芳香族炭化水素化合物と、非水電解液二次電池のキャリアイオンと同種の金属イオンと、エーテル化合物である溶媒と、を含む回復剤原液の他に、電解液を含むものとしてもよい。回復剤は、電解液を含まず、回復剤原液のままとしてもよい。
[Recovery Potion]
Next, the recovery agent will be described. The recovery agent includes an aromatic hydrocarbon compound in a reduced state, metal ions of the same type as the carrier ions of the nonaqueous electrolyte secondary battery, and a solvent that is an ether compound. The recovery agent may be a recovery agent prepared in advance, or may be prepared in a preparation step for preparing the recovery agent. In the recovery agent, the aromatic hydrocarbon compound in a reduced state and the metal ions may be dissociated or associated. The recovery agent may include an electrolyte in addition to a recovery agent stock solution that includes an aromatic hydrocarbon compound in a reduced state, metal ions of the same type as the carrier ions of the nonaqueous electrolyte secondary battery, and a solvent that is an ether compound. The recovery agent may be a recovery agent stock solution without including an electrolyte.

回復剤において、芳香族炭化水素化合物は、ポリアセン又はポリフェニルであることが好ましい。ポリアセンは複数のベンゼン環が縮合した構造を有する化合物であり、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン等が挙げられる。ポリフェニルは複数のフェニル基が単結合により連結した構造を有する化合物であり、ビフェニル、オルトターフェニル、メタターフェニル、パラターフェニル、パラクアテルフェニル、パラキンキフェニル等が挙げられる。ポリアセンやポリフェニルは、芳香環上に置換基を有していてもよいし、芳香環内にヘテロ原子を含んでいてもよい。置換基としては、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、スルホニル基、アミノ基、シアノ基、カルボニル基、アシル基、アミド基、水酸基等が挙げられる。ヘテロ原子としては、窒素、酸素、硫黄などが挙げられる。芳香環内にヘテロ原子を含むポリアセンとしては、キノリン、クロメン、アクリジンなどが挙げられる。芳香環内にヘテロ原子を含むポリフェニルとしては、ビピリジンなどが挙げられる。芳香族炭化水素化合物は、上述したもののうち、ナフタレン、ビフェニル、アントラセン、オルトターフェニル、パラターフェニルのうち1以上であることが好ましく、ナフタレン及びビフェニルのうちの1以上であることがより好ましい。芳香族炭化水素化合物は、例えば、式(1)及び式(2)のうちの1以上としてもよい。還元状態の芳香族炭化水素化合物は、例えば上述の芳香族炭化水素化合物が還元された状態のもの(還元体とも称する)であり、例えばラジカルアニオンである。還元状態の芳香族炭化水素化合物は、例えば、式(1)の化合物の還元体及び式(2)の化合物の還元体のうちの1以上としてもよい。 In the recovery agent, the aromatic hydrocarbon compound is preferably polyacene or polyphenyl. Polyacene is a compound having a structure in which multiple benzene rings are condensed, and examples thereof include naphthalene, anthracene, tetracene, and pentacene. Polyphenyl is a compound having a structure in which multiple phenyl groups are linked by single bonds, and examples thereof include biphenyl, ortho-terphenyl, meta-terphenyl, para-terphenyl, para-quaterphenyl, and para-quinquiphenyl. Polyacene and polyphenyl may have a substituent on the aromatic ring, or may contain a heteroatom in the aromatic ring. Examples of the substituent include a halogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a sulfonyl group, an amino group, a cyano group, a carbonyl group, an acyl group, an amide group, and a hydroxyl group. Examples of the heteroatom include nitrogen, oxygen, and sulfur. Examples of polyacene containing a heteroatom in the aromatic ring include quinoline, chromene, and acridine. Examples of polyphenyl containing a heteroatom in the aromatic ring include bipyridine. Of the above, the aromatic hydrocarbon compound is preferably one or more of naphthalene, biphenyl, anthracene, ortho-terphenyl, and para-terphenyl, and more preferably one or more of naphthalene and biphenyl. The aromatic hydrocarbon compound may be, for example, one or more of formula (1) and formula (2). The reduced aromatic hydrocarbon compound is, for example, the above-mentioned aromatic hydrocarbon compound in a reduced state (also called a reduced form), and is, for example, a radical anion. The reduced aromatic hydrocarbon compound may be, for example, one or more of the reduced form of the compound of formula (1) and the reduced form of the compound of formula (2).

Figure 0007569719000001
Figure 0007569719000001

回復剤において、金属イオンは、非水電解液二次電池のキャリアイオンと同種であればよいが、リチウムイオン、ナトリウムイオン及びカリウムイオンなどのアルカリ金属イオンのうち1以上であることが好ましい。 In the recovery agent, the metal ions may be of the same type as the carrier ions in the nonaqueous electrolyte secondary battery, but are preferably one or more of alkali metal ions such as lithium ions, sodium ions, and potassium ions.

回復剤は、式(3)及び式(4)のうちの1以上の化合物を含むものとしてもよい。式(3)及び式(4)の化合物において、ラジカルアニオンの部分が上述の還元状態の芳香族炭化水素化合物であり、金属カチオンの部分が上述の金属イオンである。 The recovery agent may contain one or more compounds of formula (3) and formula (4). In the compounds of formula (3) and formula (4), the radical anion portion is the aromatic hydrocarbon compound in a reduced state described above, and the metal cation portion is the metal ion described above.

Figure 0007569719000002
Figure 0007569719000002

回復剤において、溶媒は、エーテル化合物である。エーテル化合物は、エーテル骨格を有する化合物であればよく、環状エーテルでも鎖状エーテルでもよい。溶媒は、テトラヒドロフラン(THF)、ジメトキシエタン(DME)、ジエトキシエタン(DEE)、ジオキソラン(DOL)、ジオキサン(DOX)のうち1以上としてもよい。溶媒は、テトラヒドロフラン及びジメトキシエタンのうちの1以上であることが好ましい。 In the recovery agent, the solvent is an ether compound. The ether compound may be any compound having an ether skeleton, and may be a cyclic ether or a chain ether. The solvent may be one or more of tetrahydrofuran (THF), dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (DEE), dioxolane (DOL), and dioxane (DOX). The solvent is preferably one or more of tetrahydrofuran and dimethoxyethane.

回復剤は、溶媒中に、芳香族炭化水素化合物と、イオン状態ではなく金属状態の金属とを投入して得られたものとしてもよい。例えば、式(5)及び式(6)のうちの1以上により得られたものとしてもよい。より具体的には、式(7)~(9)のように、THF溶媒中で、ナフタレン、ジフェニル、ターフェニルとLi金属とを反応させたものとしてもよい。また、式(7)~(9)に準じて、DME溶媒中で、ナフタレン、ジフェニル、ターフェニルとLi金属とを反応させたものとしてもよい。こうすれば、還元状態の芳香族炭化水素化合物と金属イオンとを含む回復剤を容易に調製できる。回復剤は、溶媒に芳香族炭化水素化合物を投入して得られた前駆体に、金属を投入して調製してもよい。回復剤は、アルゴン雰囲気などの不活性雰囲気下で調製してもよい。回復剤は、露点が-20℃以下や、-40℃以下、-60℃以下などの低露点環境下で調製してもよい。回復剤は、溶媒と芳香族炭化水素化合物と金属とを撹拌して調製してもよく、その際、スターラーなどを用いてもよい。 The recovery agent may be obtained by adding an aromatic hydrocarbon compound and a metal in a metallic state, not an ion state, to a solvent. For example, the recovery agent may be obtained by one or more of formulas (5) and (6). More specifically, the recovery agent may be obtained by reacting naphthalene, diphenyl, or terphenyl with Li metal in a THF solvent, as shown in formulas (7) to (9). Also, the recovery agent may be obtained by reacting naphthalene, diphenyl, or terphenyl with Li metal in a DME solvent, as shown in formulas (7) to (9). In this way, a recovery agent containing an aromatic hydrocarbon compound in a reduced state and a metal ion can be easily prepared. The recovery agent may be prepared by adding a metal to a precursor obtained by adding an aromatic hydrocarbon compound to a solvent. The recovery agent may be prepared under an inert atmosphere, such as an argon atmosphere. The recovery agent may be prepared under a low dew point environment, such as a dew point of -20°C or less, -40°C or less, or -60°C or less. The recovery agent may be prepared by stirring a solvent, an aromatic hydrocarbon compound, and a metal, and a stirrer may be used for this purpose.

Figure 0007569719000003
Figure 0007569719000003

以上説明した回復剤を、回復剤原液とも称する。回復剤原液において、還元状態の芳香族炭化水素化合物及び金属イオンの濃度は、各々、1.7mol/L以上5.0mol/L以下である。この濃度は、1.8mol/L以上4.5mol/L以下としてもよく、2.0mol/L以上4.0mol/L以下としてもよく、2.5mol/L以上3.5mol/L以下としてもよい。また、この濃度は、溶解度以下としてもよい。また、回復剤に含まれる還元状体の芳香族炭化水素化合物のモル数MA(mol)と金属イオンのモル数MB(mol)との比MA/MBは、1/1とすることが好ましいが、1.1/1.0~1.0/1.1としてもよいし、1.2/1.0~1.0/1.2としてもよい。 The above-described restoring agent is also referred to as a restoring agent stock solution. In the restoring agent stock solution, the concentrations of the aromatic hydrocarbon compound in a reduced state and the metal ions are each 1.7 mol/L or more and 5.0 mol/L or less. This concentration may be 1.8 mol/L or more and 4.5 mol/L or less, 2.0 mol/L or more and 4.0 mol/L or less, or 2.5 mol/L or more and 3.5 mol/L or less. This concentration may be equal to or less than the solubility. Furthermore, the ratio M A /M B of the number of moles M A (mol) of the aromatic hydrocarbon compound in a reduced state contained in the restoring agent to the number of moles M B (mol) of the metal ions is preferably 1/1, but may be 1.1/1.0 to 1.0/1.1, or may be 1.2/1.0 to 1.0/1.2.

回復剤が回復剤原液のほかに電解液を含む場合、電解液は、例えば、非水電解液二次電池の非水系電解液で例示した非水電解液としてもよく、非水系電解液で例示した有機溶媒と、非水系電解液で例示した支持塩と、を含むものとしてもよい。電解液の溶媒は、回復剤原液の溶媒と異なるものであればよいが、環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステルのうちの1以上が好ましく、環状カーボネート及び鎖状カーボネートのうちの1以上がより好ましい。電解液の溶媒は、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートのうちの1以上としてもよい。電解液の支持塩は、回復剤原液の溶質と異なるものであればよいが、LiPF6などの無機塩としてもよいし、LiFSIなどの有機塩としてもよい。電解液は、被膜形成剤や難燃剤等の添加剤を含んでもよい。電解液の組成は、回復対象の非水電解液二次電池の非水系電解液と同じでもよい。回復剤が電解液を含む場合、電解液の含有量は、30体積%以上70体積%以下としてもよく、30体積%以上60体積%以下としてもよく、30体積%以上50体積%以下としてもよい。電解液を含む回復剤を調製する際には、回復剤原液と電解液とを混合すればよく、回復剤原液と電解液とを撹拌してもよく、スターラーなどを用いて撹拌してもよい。 When the recovery agent contains an electrolyte in addition to the recovery agent stock solution, the electrolyte may be, for example, a nonaqueous electrolyte exemplified in the nonaqueous electrolyte of the nonaqueous electrolyte secondary battery, or may contain an organic solvent exemplified in the nonaqueous electrolyte and a supporting salt exemplified in the nonaqueous electrolyte. The solvent of the electrolyte may be different from the solvent of the recovery agent stock solution, but is preferably one or more of cyclic carbonate, chain carbonate, and cyclic ester, and more preferably one or more of cyclic carbonate and chain carbonate. The solvent of the electrolyte may be one or more of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate. The supporting salt of the electrolyte may be different from the solute of the recovery agent stock solution, but may be an inorganic salt such as LiPF 6 , or may be an organic salt such as LiFSI. The electrolyte may contain additives such as a film-forming agent and a flame retardant. The composition of the electrolyte may be the same as the non-aqueous electrolyte of the non-aqueous electrolyte secondary battery to be recovered. When the recovery agent contains an electrolyte, the content of the electrolyte may be 30% by volume or more and 70% by volume or less, 30% by volume or more and 60% by volume or less, or 30% by volume or more and 50% by volume or less. When preparing a recovery agent containing an electrolyte, it is sufficient to mix the recovery agent stock solution and the electrolyte, and the recovery agent stock solution and the electrolyte may be stirred, or may be stirred using a stirrer or the like.

回復剤は、酸化還元電位が負極の酸化還元電位よりも高く正極の酸化還元電位よりも低いものとしてもよい。回復剤の酸化還元電位は、例えばLi金属基準で0.5V以上2.5V以下としてもよいし、1.0V以上2.0V以下としてもよいし、1.2V以上1.9V以下としてもよい。 The recovery agent may have an oxidation-reduction potential higher than that of the negative electrode and lower than that of the positive electrode. The oxidation-reduction potential of the recovery agent may be, for example, 0.5 V or more and 2.5 V or less, 1.0 V or more and 2.0 V or less, or 1.2 V or more and 1.9 V or less, based on Li metal.

[非水電解液二次電池の回復方法]
次に、非水電解液二次電池の回復方法について説明する。この非水電解液二次電池の回復方法は、非水電解液二次電池の容量を回復させる回復方法であって、上述した回復剤を用いて非水電解液二次電池の容量を回復させる回復工程、を含む。
[Method for restoring a non-aqueous electrolyte secondary battery]
Next, a method for restoring a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described. This method for restoring a capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery includes a restoring step of restoring the capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery using the above-mentioned restoring agent.

(回復工程)
この工程では、非水電解液二次電池に対して、回復剤を注入して、非水電解液二次電池の容量を回復させる。回復対象となる非水電解液二次電池は、容量劣化した状態の電池(劣化電池とも称する)であり、例えば、非水電解液二次電池の定格容量に対して容量劣化した状態の電池としてもよい。回復対象となる非水電解液二次電池は、未使用品でも使用済み品でもよい。未使用品でも、長期保存などによって容量劣化することがある。
(Recovery process)
In this process, a recovery agent is injected into the nonaqueous electrolyte secondary battery to recover the capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery. The nonaqueous electrolyte secondary battery to be recovered is a battery in a capacity degraded state (also called a degraded battery), and may be, for example, a battery in a capacity degraded state relative to the rated capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery. The nonaqueous electrolyte secondary battery to be recovered may be an unused product or a used product. Even an unused product may experience capacity degradation due to long-term storage, etc.

この工程では、非水電解液二次電池に対して回復剤を注入するとともに、定電圧印加により満充電電圧よりは低い所定電圧を維持して、非水電解液二次電池の容量を回復させることが好ましい。所定電圧は、満充電電圧よりは低い電圧であり、正極の電位が回復剤の電位よりも高くなるような電圧であることが好ましい。満充電電圧は非水電解液二次電池(劣化前電池)に設定された充電上限電圧としてもよい。所定電圧は、回復対象電池の構成等に応じて適宜定めればよいが、例えば、3.0V以上4.1V未満としてもよく、3.5V以上4.0V以下としてもよく、3.7V以上4.0V以下としてもよい。定電圧印加を行わず開回路状態で放置した場合には、回復反応の進行とともに正極電位が低下し、回復反応の進行とともに反応の駆動力となる正極と回復剤との電位差が減少し、回復剤の効果が徐々に減衰するおそれがある。一方、回復剤を注入するとともに、定電圧印加により所定電圧を維持した場合には、正極電位の低下が抑制されるため、回復反応が進行しても、反応の駆動力となる正極と回復剤との電位差が略一定に保たれることなどにより、回復剤の効果の減衰が生じにくく、回復後の電池の容量をより高めることができると考えられる。また、定電圧印加によって芳香族炭化水素化合物のラジカルアニオンの活性が適度に抑えられたり、回復剤が有効に利用されることで芳香族炭化水素化合物のラジカルアニオンの残留が抑制されたりして、回復後の電池のサイクル容量維持率も向上すると考えられる。 In this process, it is preferable to inject a recovery agent into the nonaqueous electrolyte secondary battery and maintain a predetermined voltage lower than the full charge voltage by applying a constant voltage to recover the capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery. The predetermined voltage is preferably a voltage lower than the full charge voltage and a voltage at which the potential of the positive electrode is higher than the potential of the recovery agent. The full charge voltage may be the upper limit charging voltage set for the nonaqueous electrolyte secondary battery (pre-deterioration battery). The predetermined voltage may be appropriately determined according to the configuration of the battery to be recovered, and may be, for example, 3.0 V or more and less than 4.1 V, 3.5 V or more and 4.0 V or less, or 3.7 V or more and 4.0 V or less. If the battery is left in an open circuit state without applying a constant voltage, the positive electrode potential decreases as the recovery reaction progresses, and the potential difference between the positive electrode and the recovery agent, which is the driving force of the reaction, decreases as the recovery reaction progresses, and the effect of the recovery agent may gradually weaken. On the other hand, when the recovery agent is injected and a predetermined voltage is maintained by applying a constant voltage, the decrease in the positive electrode potential is suppressed. Therefore, even if the recovery reaction proceeds, the potential difference between the positive electrode, which is the driving force of the reaction, and the recovery agent is kept approximately constant, so that the effect of the recovery agent is unlikely to attenuate, and the capacity of the battery after recovery can be increased. In addition, the activity of the radical anions of the aromatic hydrocarbon compound is appropriately suppressed by applying a constant voltage, and the residual radical anions of the aromatic hydrocarbon compound are suppressed by effectively using the recovery agent, so that the cycle capacity retention rate of the battery after recovery is also thought to be improved.

この工程では、回復剤を注入するのに先立って、非水電解液二次電池を上述の所定電圧にする電圧調整を行ってもよい。その場合、例えば、定電流充電(CC充電)や定電流定電圧充電(CCCV充電)で充電して、非水電解液二次電池の電圧調整を行ってもよい。この電圧調整を行わなくてもよいが、回復対象の非水電解液二次電池の電圧は上述の所定電圧であることが好ましい。 In this step, prior to injecting the recovery agent, the voltage of the nonaqueous electrolyte secondary battery may be adjusted to the above-mentioned predetermined voltage. In this case, for example, the nonaqueous electrolyte secondary battery may be charged by constant current charging (CC charging) or constant current constant voltage charging (CCCV charging) to adjust the voltage of the nonaqueous electrolyte secondary battery. This voltage adjustment is not necessary, but it is preferable that the voltage of the nonaqueous electrolyte secondary battery to be recovered is the above-mentioned predetermined voltage.

この工程では、回復剤を注入する際には、非水電解液二次電池を開封して回復剤を注入し開封部を塞いでもよいし、非水電解液二次電池に注射などで回復剤を注入し穿孔を塞いでもよい。回復剤を注入する際には、アルゴン雰囲気などの不活性雰囲気下で注入してもよい。回復剤は、少なくとも正極と接触するように注入すればよいが、非水電解液と混合させてもよい。回復剤の注入量は、非水電解液二次電池の構成や、劣化度合いなどに応じて適宜定めることができる。回復剤の注入量は、例えば、非水電解液二次電池に含まれる非水電解液の体積[mL]に対して、1%以上100%以下としてもよく、10%以上75%以下としてもよく、25%以上50%以下としてもよい。定電圧印加を行う場合、定電圧印加は、回復剤の注入前や回復剤の注入中から継続してもよいし、回復剤の注入後、正極への金属イオンの供給に伴う非水電解液二次電池の電圧低下が無視できる程度に小さいうち(例えば5分以内、好ましくは3分以内、より好ましくは1分以内)に開始してもよい。定電圧印加時間は、非水電解液二次電池の構成や、劣化度合い、回復剤の注入量などに応じて適宜定めることができる。例えば、回復剤の注入量は一定とし、非水電解液二次電池の構成や劣化度合いに応じて定電圧印加時間を調整してもよい。定電圧印加時間は、例えば、1時間以上48時間以下としてもよく、6時間以上36時間以下としてもよく、12時間以上24時間以下としてもよい。なお、回復剤の注入完了前から定電圧印加する場合には、回復剤の注入が完了してからの定電圧印加時間を定電圧印加時間とする。 In this step, when injecting the recovery agent, the nonaqueous electrolyte secondary battery may be opened and the recovery agent may be injected to seal the opening, or the recovery agent may be injected into the nonaqueous electrolyte secondary battery by injection or the like to seal the perforation. When injecting the recovery agent, it may be injected under an inert atmosphere such as an argon atmosphere. The recovery agent may be injected so as to come into contact with at least the positive electrode, but may also be mixed with the nonaqueous electrolyte. The injection amount of the recovery agent can be appropriately determined depending on the configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery, the degree of deterioration, etc. The injection amount of the recovery agent may be, for example, 1% or more and 100% or less, 10% or more and 75% or less, or 25% or more and 50% or less with respect to the volume [mL] of the nonaqueous electrolyte contained in the nonaqueous electrolyte secondary battery. When applying a constant voltage, the constant voltage application may be continued before or during the injection of the recovery agent, or may be started after the injection of the recovery agent while the voltage drop of the nonaqueous electrolyte secondary battery due to the supply of metal ions to the positive electrode is negligibly small (for example, within 5 minutes, preferably within 3 minutes, more preferably within 1 minute). The constant voltage application time can be appropriately determined according to the configuration of the nonaqueous electrolyte secondary battery, the degree of deterioration, the injection amount of the recovery agent, etc. For example, the injection amount of the recovery agent may be constant, and the constant voltage application time may be adjusted according to the configuration and degree of deterioration of the nonaqueous electrolyte secondary battery. The constant voltage application time may be, for example, 1 hour or more and 48 hours or less, 6 hours or more and 36 hours or less, or 12 hours or more and 24 hours or less. In addition, when applying a constant voltage before the completion of the injection of the recovery agent, the constant voltage application time is the constant voltage application time after the injection of the recovery agent is completed.

この工程で、回復剤を注入すると、例えば、図2に示すような回復反応が生じると考えられる。図2は、回復反応のスキームの一例を示す説明図であり、正極活物質がリチウム遷移金属複合酸化物である場合のスキームを示す説明図である。図2に示すように、回復剤では、芳香族炭化水素化合物のラジカルアニオン(図2ではAre・-)と金属イオン(図2ではLi+)とを含む化合物が、電子を供与する還元剤として機能するため、劣化した正極(図2ではLin-yMeO2)に作用させることで、還元剤から正極へ電子と金属イオンが供与され、容量を回復させることができる。特に、芳香族炭化水素化合物のラジカルアニオンと金属イオンとを含む化合物(還元剤)のエーテル溶媒に対する濃度が1.7mol/L以上5.0mol/L以下の回復剤では、還元剤の正極への拡散性が高い。そのため、この回復剤を非水電解液二次電池に添加すると、正極への金属イオンの供給が拡散律速などで阻害されることなく円滑に行われ、効率良く回復反応が進行して、回復後の電池の容量がより向上すると考えられる。こうして、非水電解液二次電池の容量が回復し、容量が回復した非水電解液二次電池(回復電池とも称する)が得られる。 In this step, when the recovery agent is injected, for example, a recovery reaction as shown in FIG. 2 occurs. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a scheme of the recovery reaction, and is an explanatory diagram showing a scheme in the case where the positive electrode active material is a lithium transition metal composite oxide. As shown in FIG. 2, in the recovery agent, a compound containing a radical anion of an aromatic hydrocarbon compound (Are·- in FIG. 2) and a metal ion (Li + in FIG. 2) functions as a reducing agent that donates electrons, so that by acting on a deteriorated positive electrode (Li ny MeO 2 in FIG. 2), electrons and metal ions are donated from the reducing agent to the positive electrode, and the capacity can be restored. In particular, in a recovery agent in which the concentration of a compound (reducing agent) containing a radical anion of an aromatic hydrocarbon compound and a metal ion in an ether solvent is 1.7 mol/L or more and 5.0 mol/L or less, the diffusibility of the reducing agent to the positive electrode is high. Therefore, it is believed that when this recovery agent is added to a non-aqueous electrolyte secondary battery, the supply of metal ions to the positive electrode is smoothly carried out without being hindered by factors such as diffusion rate limitation, the recovery reaction proceeds efficiently, and the capacity of the battery after recovery is improved. In this way, the capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery is restored, and a non-aqueous electrolyte secondary battery with restored capacity (also called a restored battery) is obtained.

以上詳述した回復剤及び非水電解液二次電池の回復方法では、非水電解液二次電池に回復剤を注入することで、非水電解液二次電池の容量を回復させることができる。この回復剤及び非水電解液二次電池の回復方法では、第三極を必要としない新規な回復方法を提供できる。また、この回復剤及び非水電解液二次電池の回復方法では、還元状態の芳香族炭化水素化合物及び金属イオンの各々のエーテル溶媒に対する濃度が1.7mol/L以上5.0mol/L以下の回復剤を用いることで、回復後の電池の容量をより向上させることができる。 In the recovery agent and the recovery method for a non-aqueous electrolyte secondary battery described above, the capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be recovered by injecting the recovery agent into the non-aqueous electrolyte secondary battery. This recovery agent and the recovery method for a non-aqueous electrolyte secondary battery can provide a new recovery method that does not require a third electrode. Furthermore, in this recovery agent and the recovery method for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the capacity of the battery after recovery can be further improved by using a recovery agent in which the concentrations of the reduced aromatic hydrocarbon compound and the metal ion relative to the ether solvent are 1.7 mol/L or more and 5.0 mol/L or less.

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.

例えば、上述した実施形態では、非水電解液二次電池の回復方法について説明したが、この非水電解液二次電池の回復方法では、容量劣化した非水電解液二次電池を用い、容量が回復した新たな非水電解二次電池を製造することができる。このため、非水電解液二次電池の回復方法は、非水電解液二次電池の製造方法であるともいえる。上述の非水電解液二次電池の回復方法を用いて非水電解液二次電池を製造してもよい。非水電解液二次電池の製造方法は、金属イオンをキャリアイオンとする容量劣化した非水電解液二次電池を準備する電池準備工程と、上述した非水電解液二次電池の回復方法で非水電解液二次電池の容量を回復させる回復工程と、を含むものとしてもよい。電池準備工程で準備する非水電解液二次電池は、上述した実施形態で説明した劣化電池と同様とすることができる。 For example, in the above-mentioned embodiment, the method for recovering a nonaqueous electrolyte secondary battery has been described, but in this method for recovering a nonaqueous electrolyte secondary battery, a new nonaqueous electrolyte secondary battery with recovered capacity can be manufactured using a nonaqueous electrolyte secondary battery with degraded capacity. Therefore, the method for recovering a nonaqueous electrolyte secondary battery can also be said to be a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery. A nonaqueous electrolyte secondary battery may be manufactured using the above-mentioned method for recovering a nonaqueous electrolyte secondary battery. The method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery may include a battery preparation step of preparing a capacity-degraded nonaqueous electrolyte secondary battery that uses metal ions as carrier ions, and a recovery step of recovering the capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the above-mentioned method for recovering a nonaqueous electrolyte secondary battery. The nonaqueous electrolyte secondary battery prepared in the battery preparation step may be the same as the degraded battery described in the above-mentioned embodiment.

以下には、本開示の非水電解液二次電池の回復方法でリチウムイオン電池の回復を行った例を実施例として説明する。なお、実験例1~4が実施例に相当し、実験例5~10が参考例に相当する。本開示は以下の実施例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。 Below, an example of recovering a lithium ion battery using the method for recovering a non-aqueous electrolyte secondary battery disclosed herein is described as an example. Experimental Examples 1 to 4 correspond to working examples, and Experimental Examples 5 to 10 correspond to reference examples. The present disclosure is not limited to the following examples, and it goes without saying that it can be implemented in various forms as long as it falls within the technical scope of the present disclosure.

[実験例1]
(非水電解液二次電池(劣化前電池))
正極には、LiNi1/3Co1/3Mn1/32(NCM、戸田工業製)を92wt%、アセチレンブラック(デンカ株式会社製)を5wt%、ポリフッ化ビニリデン(クレハ製)を3wt%の割合で含む正極合材を、目付量7mg/cm2となるようにアルミ集電箔の片面に形成したものを用いた。負極には、黒鉛(OMAC1.5s、大阪ガスケミカル製)を98wt%、カルボキシメチルセルロース(ダイセル製)を1wt%、スチレンブタジエンゴム(JSR製)を1wt%の割合で含む負極合材を、目付量4mg/cm2となるように銅集電箔の片面に形成したものを用いた。電解液には、エチレンカーボネートを30vol%、ジメチルカーボネートを40vol%、エチルメチルカーボネートを30vol%の割合で含む混合溶媒に、LiPF6を1.1Mの濃度となるように溶解させたものを用いた。正極と負極の間に、1mLの電解液を含侵させたポリプロピレンセパレータを挟み、ラミネートセルを作製した。これを劣化前電池とした。セルの電極面積は正極、負極ともに10cm2とした。劣化前電池の抵抗をデジタルマルチメータにて測定したところ、セル抵抗は10Ωcm2であった。この非水電解液二次電池において、電池構成に応じて定められる放電下限電圧は3.0Vであり充電上限電圧は4.1Vであった。
[Experimental Example 1]
(Non-aqueous electrolyte secondary battery (battery before deterioration))
The positive electrode used was a positive electrode composite material containing 92 wt% LiNi1 /3Co1 / 3Mn1 / 3O2 (NCM, Toda Kogyo Co., Ltd.), 5 wt% acetylene black (Denka Co., Ltd.), and 3 wt% polyvinylidene fluoride (Kureha Co., Ltd.), formed on one side of an aluminum current collector foil to a weight of 7 mg/ cm2 . The negative electrode used was a negative electrode composite material containing 98 wt% graphite (OMAC1.5s, Osaka Gas Chemicals Co., Ltd.), 1 wt% carboxymethylcellulose (Daicel Co., Ltd.), and 1 wt% styrene butadiene rubber (JSR Co., Ltd.), formed on one side of a copper current collector foil to a weight of 4 mg/ cm2 . The electrolyte was prepared by dissolving LiPF6 in a mixed solvent containing 30 vol% ethylene carbonate, 40 vol% dimethyl carbonate, and 30 vol% ethyl methyl carbonate to a concentration of 1.1 M. A polypropylene separator impregnated with 1 mL of electrolyte was sandwiched between the positive and negative electrodes to prepare a laminate cell. This was used as a pre-degraded battery. The electrode area of the cell was 10 cm2 for both the positive and negative electrodes. When the resistance of the pre-degraded battery was measured with a digital multimeter, the cell resistance was 10 Ωcm2 . In this non-aqueous electrolyte secondary battery, the lower limit discharge voltage determined according to the battery configuration was 3.0 V and the upper limit charge voltage was 4.1 V.

(劣化電池)
作製したラミネートセルにおいて、電圧範囲3.0Vから4.1Vでのセルの電気容量の50%に相当する容量(SOC=50%)まで充電を行うことで、正極からLiを引き抜いて、模擬的に容量を減少させた状態の正極を得た(劣化正極とも称する)。その後セルを解体し、劣化正極を取り出した。そして、正極として劣化正極を用いた以外は劣化前電池の作製と同様にして、ラミネートセルを作製した。これを劣化電池とした。劣化電池について、4.1Vまで0.9mAにてCC充電を行った後、3.0Vまで0.9mAでCC放電を行い、そのときの放電容量を測定した。
(Deteriorated battery)
In the laminated cell thus produced, charging was performed to a capacity (SOC = 50%) equivalent to 50% of the electric capacity of the cell in the voltage range of 3.0 V to 4.1 V, and Li was extracted from the positive electrode to obtain a positive electrode in a state in which the capacity was reduced in a simulated manner (also referred to as a degraded positive electrode). The cell was then disassembled, and the degraded positive electrode was taken out. Then, a laminated cell was produced in the same manner as the production of the pre-degraded battery, except that the degraded positive electrode was used as the positive electrode. This was used as a degraded battery. The degraded battery was CC charged at 0.9 mA to 4.1 V, and then CC discharged at 0.9 mA to 3.0 V, and the discharge capacity at that time was measured.

(回復剤)
不活性雰囲気下において、テトラヒドロフラン(THF)溶媒に対して2.0mol/Lになるようにナフタレンを溶解させ、その後、2.0mol/Lのリチウム金属を加えて撹拌し、上記式(7)に示す反応により、回復剤原液である濃緑色のラジカルアニオン液体組成物(リチウムナフタレニド+THF)を調製した。また、エチレンカーボネートを30vol%、ジメチルカーボネートを40vol%、エチルメチルカーボネートを30vol%の割合で含む混合溶媒に、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)を1.1Mの濃度となるように溶解させて電解液を調製した。そして、回復剤原液と電解液とを体積比で5:5となるように混合して、回復剤を調製した。
(Recovery agent)
Under an inert atmosphere, naphthalene was dissolved in tetrahydrofuran (THF) solvent to a concentration of 2.0 mol/L, and then 2.0 mol/L of lithium metal was added and stirred, and a dark green radical anion liquid composition (lithium naphthalenide + THF) was prepared as a recovery agent stock solution by the reaction shown in the above formula (7). In addition, lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI) was dissolved in a mixed solvent containing 30 vol% ethylene carbonate, 40 vol% dimethyl carbonate, and 30 vol% ethyl methyl carbonate to a concentration of 1.1 M to prepare an electrolyte solution. Then, the recovery agent stock solution and the electrolyte solution were mixed to a volume ratio of 5:5 to prepare a recovery agent.

(劣化電池の回復)
劣化電池を0.9mAでCC充電してセル電圧を4.0Vに調整し(調整処理)、劣化電池の一部をアルゴン雰囲気下で開封してピペットにて回復剤を0.5mL注入し、開封部を塞ぎ、直後に(実験例では回復剤の注入から3分以内に)劣化電池に4.0Vの定電圧印加を開始し、定電圧の印加を24時間継続した(回復処理)。こうして劣化電池の回復を行い、回復電池を得た。定電圧印加時には、電流密度[mA/cm2]を測定し、定電圧印加時に得られる充電容量[mAh](定電圧時容量とも称する)を導出した(図3参照)。
(Recovery of degraded batteries)
The deteriorated battery was CC-charged at 0.9 mA to adjust the cell voltage to 4.0 V (adjustment process), a part of the deteriorated battery was opened under an argon atmosphere, 0.5 mL of the recovery agent was injected with a pipette, the opening was sealed, and immediately (within 3 minutes of the injection of the recovery agent in the experimental example), a constant voltage of 4.0 V was applied to the deteriorated battery, and the constant voltage application was continued for 24 hours (recovery process). In this way, the deteriorated battery was restored to obtain a restored battery. During the application of the constant voltage, the current density [mA/cm 2 ] was measured, and the charge capacity [mAh] (also referred to as the capacity at constant voltage) obtained during the application of the constant voltage was derived (see FIG. 3).

(回復電池の評価)
回復電池について、3.0Vから4.1Vの電圧範囲において、0.9mAにてCC充電を行った後、3.0Vまで0.9mAでCC放電を行い、そのときの放電容量を測定した。回復電池の放電容量から劣化電池の放電容量を引いた値を回復容量として計算した(図4参照)。
(Evaluation of recovery batteries)
The recovered battery was CC-charged at 0.9 mA in the voltage range of 3.0 V to 4.1 V, and then CC-discharged at 0.9 mA to 3.0 V, and the discharge capacity was measured. The recovery capacity was calculated by subtracting the discharge capacity of the deteriorated battery from the discharge capacity of the recovered battery (see FIG. 4).

[実験例2~3]
実験例2は、THF溶媒に対するナフタレンおよびリチウムの濃度を3.0mol/Lに変更した以外は、実験例1と同じとした。実験例3は、THF溶媒に対するナフタレンおよびリチウムの濃度を4.0mol/Lに変更した以外は、実験例1と同じとした。
[Experimental Examples 2 to 3]
Experimental Example 2 was the same as Experimental Example 1, except that the concentrations of naphthalene and lithium in the THF solvent were changed to 3.0 mol/L. Experimental Example 3 was the same as Experimental Example 1, except that the concentrations of naphthalene and lithium in the THF solvent were changed to 4.0 mol/L.

[実験例4]
実験例4は、回復剤において、THF溶媒に代えてジメトキシエタン(DME)溶媒を用い、電解液の支持塩をLiFSIからLiPF6に変更した以外は、実験例1と同じとした。
[Experimental Example 4]
Experimental Example 4 was the same as Experimental Example 1, except that in the recovery agent, dimethoxyethane (DME) solvent was used instead of THF solvent, and the supporting salt of the electrolyte was changed from LiFSI to LiPF6 .

[実験例5]
実験例5は、回復剤において、THF溶媒に対するナフタレンおよびリチウムの濃度を1.0mol/Lに変更した以外は、実験例1と同じとした。
[Experimental Example 5]
Experimental Example 5 was the same as Experimental Example 1, except that the concentration of naphthalene and lithium in the THF solvent in the recovery agent was changed to 1.0 mol/L.

[実験例6]
実験例6は、回復剤において、電解液の支持塩をLiFSIからLiPF6に変更した以外は、実験例5と同じとした。
[Experimental Example 6]
Experimental Example 6 was the same as Experimental Example 5, except that in the recovery agent, the supporting salt of the electrolyte was changed from LiFSI to LiPF6 .

[実験例7~9]
実験例7は、回復剤において、電解液の支持塩濃度を1.5Mに変更した以外は、実験例5と同じとした。実験例8は、回復剤において、電解液の支持塩濃度を2.0Mに変更した以外は、実験例5と同じとした。実験例9は、電解液の支持塩濃度を3.0Mに変更した以外は、実験例5と同じとした。
[Experimental Examples 7 to 9]
Experimental Example 7 was the same as Experimental Example 5, except that in the recovery agent, the supporting salt concentration of the electrolyte was changed to 1.5 M. Experimental Example 8 was the same as Experimental Example 5, except that in the recovery agent, the supporting salt concentration of the electrolyte was changed to 2.0 M. Experimental Example 9 was the same as Experimental Example 5, except that the supporting salt concentration of the electrolyte was changed to 3.0 M.

[実験例10]
実験例10は、回復剤において、DME溶媒に対するナフタレン及びリチウムの濃度を1.5mol/Lに変更した以外は、実験例4と同じとした。なお、実験例10とは別に、DME溶媒に対するナフタレン及びリチウムの濃度を3.0mol/Lに変更した回復剤の調製を試みたが、一部溶解せずに溶け残った。実験例1~10の回復剤では、こうした溶け残りは存在しなかった。
[Experimental Example 10]
Experimental Example 10 was the same as Experimental Example 4, except that the concentration of naphthalene and lithium in the DME solvent in the recovery agent was changed to 1.5 mol/L. In addition to Experimental Example 10, an attempt was made to prepare a recovery agent in which the concentration of naphthalene and lithium in the DME solvent was changed to 3.0 mol/L, but some of the recovery agent did not dissolve and remained undissolved. No such undissolved residue was present in the recovery agents of Experimental Examples 1 to 10.

実験例1~10の結果を表1にまとめた。また、実験例1~10について、定電圧時容量と回復容量の関係を図5にまとめた。図5に示すように、回復容量は定電圧時容量に概ね比例することがわかった。表1及び図5に示すように、ナフタレン及びリチウムの濃度が2mol/L以上4mol/L以下の実験例1~4では、高い回復容量を示した。一方で、実験例5,7~9では、回復剤に含まれる電解液の支持塩濃度を高めたが、回復容量はほとんど向上せず、支持塩濃度を2mol/L程度とした場合には回復容量が低下した。このことから、回復剤において、エーテル化合物である溶媒に対するナフタレン及びリチウムの濃度を調整することで、回復容量を向上できることがわかった。 The results of Experimental Examples 1 to 10 are summarized in Table 1. The relationship between the capacity at constant voltage and the recovery capacity for Experimental Examples 1 to 10 is summarized in Figure 5. As shown in Figure 5, it was found that the recovery capacity is roughly proportional to the capacity at constant voltage. As shown in Table 1 and Figure 5, Experimental Examples 1 to 4, in which the concentrations of naphthalene and lithium were 2 mol/L or more and 4 mol/L or less, showed high recovery capacity. On the other hand, in Experimental Examples 5 and 7 to 9, the supporting salt concentration of the electrolyte contained in the recovery agent was increased, but the recovery capacity was hardly improved, and when the supporting salt concentration was about 2 mol/L, the recovery capacity decreased. From this, it was found that the recovery capacity can be improved by adjusting the concentration of naphthalene and lithium in the recovery agent relative to the solvent, which is an ether compound.

このように、実験例1~4で高い回復容量を示した理由は、以下のように推察された。Li+を含むナフタレンやビフェニルなどのアレン類のアニオンラジカルは電子を供与する還元剤として機能するため、劣化した正極に作用させることで、還元剤から正極へと電子とLi+が供与され、容量を回復することができると推察された。特に、Li+を含むナフタレンやビフェニルなどのアレン類のアニオンラジカルの濃度を高めることで、回復効果を与えるLi+を含むナフタレンやビフェニルなどのアレン類のアニオンラジカルの拡散性を向上させると、効率よく回復が進行し、高い回復容量をもたらすと推察された。 The reason why the high recovery capacity was shown in Experimental Examples 1 to 4 was presumed to be as follows. The anion radical of allenes such as naphthalene and biphenyl containing Li + functions as a reducing agent that donates electrons, and it was presumed that by acting on a deteriorated positive electrode, electrons and Li + are donated from the reducing agent to the positive electrode, thereby recovering the capacity. In particular, it was presumed that by increasing the concentration of the anion radical of allenes such as naphthalene and biphenyl containing Li + , the diffusibility of the anion radical of allenes such as naphthalene and biphenyl containing Li + that provides the recovery effect is improved, and recovery proceeds efficiently, resulting in a high recovery capacity.

ナフタレン及びリチウムの濃度の好適範囲を図6を用いて検討した。図6に示すように、ナフタレン及びリチウムの濃度を1.7mol/L以上5.0mol/L以下とすれば、溶媒がTHF及びDMEのいずれの場合にも、回復容量が例えば1.2mAh以上となり、好ましいと推察された。なお、上述した通り、溶媒がDMEの場合には、ナフタレン及びリチウムを3.0mol/L以上溶解させることが困難であった。このため、溶媒がDMEの場合には、例えばナフタレン及びリチウムの濃度を1.7mol/L以上溶解度以下とするのがより好ましいと推察された。 The preferred range of the naphthalene and lithium concentrations was examined using Figure 6. As shown in Figure 6, it was inferred that if the naphthalene and lithium concentrations were 1.7 mol/L or more and 5.0 mol/L or less, the recovery capacity would be, for example, 1.2 mAh or more in both cases where the solvent was THF and DME, and this would be preferable. As mentioned above, it was difficult to dissolve naphthalene and lithium at 3.0 mol/L or more in the case where the solvent was DME. For this reason, it was inferred that, for example, it would be more preferable to set the naphthalene and lithium concentrations to 1.7 mol/L or more and below the solubility in the case where the solvent was DME.

Figure 0007569719000005
Figure 0007569719000005

20 非水電解液二次電池、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 非水電解液。 20 nonaqueous electrolyte secondary battery, 21 battery case, 22 positive electrode, 23 negative electrode, 24 separator, 25 gasket, 26 sealing plate, 27 nonaqueous electrolyte.

Claims (9)

金属イオンをキャリアイオンとする非水電解液二次電池の容量を回復させる回復剤であって、
還元状態の芳香族炭化水素化合物と、前記キャリアイオンと同種の金属イオンと、エーテル化合物である溶媒と、を含み、前記還元状態の芳香族炭化水素化合物及び前記金属イオンの各々の前記溶媒に対する濃度が1.7mol/L以上5.0mol/L以下である、
回復剤。
A recovery agent for recovering the capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery having a metal ion as a carrier ion,
a reduced aromatic hydrocarbon compound, a metal ion of the same type as the carrier ion, and a solvent which is an ether compound, wherein the concentrations of the reduced aromatic hydrocarbon compound and the metal ion relative to the solvent are 1.7 mol/L or more and 5.0 mol/L or less;
Recovery agent.
前記回復剤は、前記還元状態の芳香族炭化水素化合物及び前記金属イオンの各々の前記溶媒に対する濃度が2.0mol/L以上4.0mol/L以下である、
請求項1に記載の回復剤。
The recovery agent has a concentration of the reduced aromatic hydrocarbon compound and the metal ion in the solvent of 2.0 mol/L or more and 4.0 mol/L or less.
The recovery agent according to claim 1.
前記回復剤は、前記還元状態の芳香族炭化水素化合物として式(1)の化合物の還元体及び式(2)の化合物の還元体のうちの1以上を含む、
請求項1又は2に記載の回復剤。
Figure 0007569719000006
The restoring agent contains, as the reduced aromatic hydrocarbon compound, at least one of a reduced product of a compound of formula (1) and a reduced product of a compound of formula (2).
The recovery agent according to claim 1 or 2.
Figure 0007569719000006
前記回復剤は、前記溶媒としてテトラヒドロフラン及びジメトキシエタンのうちの1以上を含む、
請求項1~3のいずれか1項に記載の回復剤。
The recovery agent includes one or more of tetrahydrofuran and dimethoxyethane as the solvent;
The recovery agent according to any one of claims 1 to 3.
前記回復剤は、前記還元状態の芳香族炭化水素化合物と前記キャリアイオンと同種の金属イオンと前記溶媒とを含む回復剤原液と、電解液と、を含む、
請求項1~4のいずれか1項に記載の回復剤。
The recovery agent includes a recovery agent stock solution containing the aromatic hydrocarbon compound in a reduced state, metal ions of the same type as the carrier ions, and the solvent, and an electrolyte solution.
The recovery agent according to any one of claims 1 to 4.
金属イオンをキャリアイオンとする非水電解液二次電池の容量を回復させる回復方法であって、
前記非水電解液二次電池に対して、請求項1~5のいずれか1項に記載の回復剤を注入して、前記非水電解液二次電池の容量を回復させる回復工程、
を含む、
非水電解液二次電池の回復方法。
A method for recovering the capacity of a non-aqueous electrolyte secondary battery that uses metal ions as carrier ions, comprising the steps of:
A recovery step of injecting the recovery agent according to any one of claims 1 to 5 into the nonaqueous electrolyte secondary battery to recover the capacity of the nonaqueous electrolyte secondary battery;
Including,
A method for recovering a non-aqueous electrolyte secondary battery.
前記回復工程では、前記非水電解液二次電池に対して、前記回復剤を注入するとともに、定電圧印加により満充電電圧よりは低い所定電圧を維持する、
請求項6に記載の非水電解液二次電池の回復方法。
In the recovery step, the recovery agent is injected into the nonaqueous electrolyte secondary battery, and a predetermined voltage lower than a full charge voltage is maintained by applying a constant voltage.
The method for restoring a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 6 .
前記回復工程では、前記所定電圧を3.0V以上4.0V以下とする、
請求項7に記載の非水電解液二次電池の回復方法。
In the recovery process, the predetermined voltage is set to 3.0 V or more and 4.0 V or less.
The method for restoring a nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 7 .
金属イオンをキャリアイオンとする容量劣化した非水電解液二次電池を準備する電池準備工程と、
請求項6~8のいずれか1項に記載の非水電解液二次電池の回復方法で前記非水電解液二次電池の容量を回復させる回復工程と、
を含む、非水電解液二次電池の製造方法。
a battery preparation step of preparing a capacity-degraded nonaqueous electrolyte secondary battery having metal ions as carrier ions;
The method for recovering a capacity of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 6 to 8, comprising:
The method for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery includes the steps of:
JP2021040205A 2021-03-12 2021-03-12 Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery Active JP7569719B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021040205A JP7569719B2 (en) 2021-03-12 2021-03-12 Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021040205A JP7569719B2 (en) 2021-03-12 2021-03-12 Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022139705A JP2022139705A (en) 2022-09-26
JP7569719B2 true JP7569719B2 (en) 2024-10-18

Family

ID=83399681

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021040205A Active JP7569719B2 (en) 2021-03-12 2021-03-12 Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7569719B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023153526A (en) * 2022-04-05 2023-10-18 株式会社豊田中央研究所 Recovery method, method for manufacturing electricity storage device, and recovery agent

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005281128A (en) 2004-03-01 2005-10-13 Japan Storage Battery Co Ltd Method for producing lithium-containing iron oxyhydroxide and non-aqueous electrolyte electrochemical cell using an electrode containing lithium-containing iron oxyhydroxide obtained by the method
JP2013069659A (en) 2011-09-08 2013-04-18 Toyota Motor Corp Nonaqueous electrolytic secondary battery
JP2018026497A (en) 2016-08-12 2018-02-15 株式会社豊田中央研究所 Storage device manufacturing method and storage device pre-doping method
WO2018123330A1 (en) 2016-12-29 2018-07-05 株式会社村田製作所 Negative electrode active material and method for manufacturing same, negative electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system
JP2020102348A (en) 2018-12-21 2020-07-02 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of lithium ion battery, and lithium ion battery
CN112490506A (en) 2019-09-12 2021-03-12 丰田自动车株式会社 Liquid composition and method for producing same, non-aqueous electrolyte secondary battery and method for recovering capacity thereof

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2654552B2 (en) * 1988-05-13 1997-09-17 日本電信電話株式会社 Electrolyte for lithium secondary battery
JPH11185809A (en) * 1997-12-24 1999-07-09 Fuji Elelctrochem Co Ltd Lithium secondary battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005281128A (en) 2004-03-01 2005-10-13 Japan Storage Battery Co Ltd Method for producing lithium-containing iron oxyhydroxide and non-aqueous electrolyte electrochemical cell using an electrode containing lithium-containing iron oxyhydroxide obtained by the method
JP2013069659A (en) 2011-09-08 2013-04-18 Toyota Motor Corp Nonaqueous electrolytic secondary battery
JP2018026497A (en) 2016-08-12 2018-02-15 株式会社豊田中央研究所 Storage device manufacturing method and storage device pre-doping method
WO2018123330A1 (en) 2016-12-29 2018-07-05 株式会社村田製作所 Negative electrode active material and method for manufacturing same, negative electrode, battery, battery pack, electronic device, electric vehicle, power storage device, and power system
JP2020102348A (en) 2018-12-21 2020-07-02 トヨタ自動車株式会社 Manufacturing method of lithium ion battery, and lithium ion battery
CN112490506A (en) 2019-09-12 2021-03-12 丰田自动车株式会社 Liquid composition and method for producing same, non-aqueous electrolyte secondary battery and method for recovering capacity thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022139705A (en) 2022-09-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5032773B2 (en) Lithium secondary battery using ionic liquid
JP5357517B2 (en) Lithium ion secondary battery
JP2010287380A (en) Lithium secondary battery using ionic liquid
JP7559631B2 (en) Deactivation solution for non-aqueous secondary batteries, method for producing deactivation solution, and method for deactivating non-aqueous secondary batteries
EP1846981A1 (en) Electrolyte solutions for electrochemical energy devices
WO2023179384A1 (en) Positive electrode plate and lithium ion battery
JP7803142B2 (en) Deactivating agents and deactivation methods
JP7564740B2 (en) Method for restoring non-aqueous electrolyte secondary battery and method for manufacturing non-aqueous electrolyte secondary battery
JP7680858B2 (en) Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2009104838A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
WO2019065288A1 (en) Nonaqueous electrolyte for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery using same
JP2019061826A (en) Lithium ion secondary battery
JP7334756B2 (en) Non-aqueous secondary battery deactivator and method for deactivating non-aqueous secondary battery
JP7569719B2 (en) Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP2023119125A (en) Deactivator and deactivation method
JP7586116B2 (en) Recovery method and manufacturing method for power storage device
JP5666225B2 (en) Negative electrode for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery
JP7688496B2 (en) Recovery agent, recovery method for non-aqueous electrolyte secondary battery, and manufacturing method for non-aqueous electrolyte secondary battery
JP5350849B2 (en) Lithium secondary battery
WO2025079310A1 (en) Restoring agent, restoring method, and method for manufacturing power storage device
JP7798093B2 (en) Deactivating agents and deactivation methods
JP2025160759A (en) Recovery method, manufacturing method for power storage device, and recovery agent
CN110495043A (en) Nonaqueous Electrolyte and Nonaqueous Electrolyte Secondary Batteries
JP2023153526A (en) Recovery method, method for manufacturing electricity storage device, and recovery agent
JP2019204725A (en) Lithium secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231024

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240911

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: 20241001

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20241007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7569719

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150