CN110311170B - 电解液和锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本公开的电解液是锂离子电池用的电解液。电解液至少包含溶剂和锂盐。溶剂中溶解有锂盐。溶剂中包含80体积%以上的乙酸酐。
Description
技术领域
本公开涉及电解液和锂离子电池。
背景技术
日本特开平01-132067号公报中记载了溶剂是乙酸酐和其他溶剂的混合溶剂,乙酸酐和其他溶剂的混合比按摩尔比计为“乙酸酐:其他溶剂=1:10~30:10”。
发明内容
对于电解液要求提高电导率。电解液包含溶剂和锂(Li)盐。以往,作为溶剂,大多使用例如碳酸亚乙酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶剂(碳酸酯系混合溶剂)等。
认为大多使用碳酸酯系混合溶剂的理由是难以通过1种溶剂来兼顾高解离能力和低粘性。例如EC的解离能力高,但粘性高。例如DMC和EMC的粘性低,但解离能力低。作为Li盐一般为LiPF6。认为这是由于LiPF6向碳酸酯系混合溶剂的溶解度高。
电解液的电导率主要依赖于溶剂组成、Li盐种类和Li盐浓度。认为在碳酸酯系混合溶剂和LiPF6的组合中,电导率的上限为10.9mS/cm左右。
作为溶剂也研究过乙酸酐(参照例如日本特开平01-132067号公报)。但是关于电导率,没有进行充分的研究。
本公开的目的是提供一种能够具有高电导率的电解液。
以下,说明本公开的技术方案和作用效果。不过,本公开的作用机理包含推定。不应该根据作用机理的正确与否来限定请求保护的范围。
〔1〕本公开的电解液是锂离子电池用的电解液。电解液至少包含溶剂和锂盐。溶剂中溶解有锂盐。溶剂中包含80体积%以上的乙酸酐。
根据本公开的新见解,认为乙酸酐的解离能力和粘性的平衡良好。即,乙酸酐具有适度高的解离能力,并且显示适度低的粘性。本公开的电解液在溶剂中包含80体积%(80vol%)以上的乙酸酐。因此,认为电解液能够具有高的电导率。再者,溶剂中包含80体积%以上的乙酸酐的电解液没有记载于日本特开平01-132067号公报中。
〔2〕溶剂中可以包含90体积%以上的乙酸酐。
本公开的电解液中,溶剂中的乙酸酐比率越高,可期待越高的电导率。认为乙酸酐的解离能力和粘性平衡良好。因此,认为如果在乙酸酐中混合例如EC、DMC等,则解离能力和粘性的平衡反而恶化。不过,只要能够与以往的电解液(溶剂是碳酸酯系混合溶剂的电解液)相比提高电导率,则也可以在乙酸酐中混合其他成分(溶剂)。
〔3〕锂盐的至少一部分可以包含双(氟磺酰)亚胺锂。
作为乙酸酐没有作为溶剂普及的理由之一,认为是一般的Li盐即LiPF6对于乙酸酐显示低溶解度。双(氟磺酰)亚胺锂〔Lithium bis(fluorosulfonyl)imide,LiFSI〕即使对于乙酸酐也显示高溶解度。认为通过在Li盐中包含LiFSI,更多的Li盐能够溶解于溶剂中。由此,可期待电导率的提高。
〔4〕上述〔3〕所述的电解液中,溶剂中可以溶解0.9mоl/L以上且饱和浓度以下的锂盐。
如上所述,LiPF6对于乙酸酐显示低溶解度。认为乙酸酐单独的溶剂的情况下,LiPF6的饱和浓度为0.8mоl/L左右。认为通过在Li盐中包含LiFSI,Li盐的饱和浓度能够变为0.9mоl/L以上。由此,可期待电导率的提高。
〔5〕可以是:溶剂中包含90体积%以上的乙酸酐,溶剂中溶解1.1mоl/L以上且2.0mоl/L以下的锂盐,并且锂盐的至少一部分包含双(氟磺酰)亚胺锂。
通过满足上述〔5〕所述的条件,可期待电导率的提高。
〔6〕本公开的锂离子电池至少包含上述〔1〕~〔5〕中任一项所述的电解液。
可期待本公开的锂离子电池具有低的电池电阻。认为这是由于本公开的电解液能够具有高电导率。
本公开的上述和他的目的、特征、方式和优点,根据配合附图理解的本公开的以下详细说明变得明确。
附图说明
图1是表示本实施方式的锂离子电池结构的一例的第1概略图。
图2是表示本实施方式的锂离子电池结构的一例的第2概略图。
图3表示乙酸酐单独体系中的Li盐溶解性的散布图。
图4是表示乙酸酐(90体积%)和EC(10体积%)的二成分体系中的Li盐溶解性的散布图。
图5是表示乙酸酐(80体积%)和EC(20体积%)的二成分体系中的Li盐溶解性的散布图。
图6是表示乙酸酐(90体积%)和DMC(10体积%)的二成分体系中的Li盐溶解性的散布图。
图7是表示乙酸酐(80体积%)和DMC(20体积%)的二成分体系中的Li盐溶解性的散布图。
具体实施方式
以下,说明本公开的实施方式(本说明书中也记为“本实施方式”)。但以下说明不限定请求保护的范围。
<电解液>
本实施方式的电解液是锂离子电池用的电解液。锂离子电池的详情后述。电解液至少包含溶剂和Li盐。
可期待本实施方式的电解液具有高电导率。电解液可以具有例如13.5mS/cm以上的电导率。电解液可以具有例如14.8mS/cm以上的电导率。电解液可以具有例如16.0mS/cm以上的电导率。电解液可以具有例如17.2mS/cm以上的电导率。电解液可以具有例如18.1mS/cm以上的电导率。电解液也可以具有例如19.1mS/cm以上的电导率。电导率的上限不应被特别限定。电解液可以具有例如20.0mS/cm以下的电导率。
本实施方式的电导率显示25℃下的测定值。电导率采用一般的电导率计测定。电导率计也被成为电传导率计、导电率计等。可使用例如东亚DKK公司制的电导率计(产品名“CM-31P”)等。也可以使用与其同等的电导率计。电导率至少测定3次。采用至少3次的算术平均值。
《溶剂》
溶剂是溶解Li盐的液体成分。溶剂是非质子性的。本实施方式中,溶剂中包含80体积%以上的乙酸酐。溶剂组成可采用以往公知的方法确定。溶剂组成可采用例如核磁共振(NMR)法、气相色谱质量分析法(GC-MS)等来分析。溶剂组成的分析实施至少3次。采用至少3次的算术平均值。
认为通过溶剂中包含80体积%以上的乙酸酐,电解液能够具有高的电导率。认为这是由于乙酸酐具有适度高的解离能力,并且显示适度低的粘性的缘故。本实施方式中,溶剂中的乙酸酐的比率越高,可期待越高的电导率。因此,溶剂中可以包含90体积%以上的乙酸酐。溶剂可以实质上仅由乙酸酐构成。即,溶剂中可以实质上包含100体积%的乙酸酐。
《其他成分》
只要溶剂中包含80体积%以上的乙酸酐,溶剂中也可以还包含其他成分(乙酸酐以外的溶剂)。作为其他成分,可举出例如环状碳酸酯、链状碳酸酯、内酯、环状醚、链状醚、羧酸酯等。溶剂中可以包含单独1种其他成分。即,溶剂可以是二成分体系。溶剂中也可以包含2种以上的其他成分。即,溶剂也可以是3成分系、4成分系等。
环状碳酸酯可以是例如EC、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)等。链状碳酸酯可以是例如DMC、EMC、碳酸二乙酯(DEC)等。
内酯可以是例如γ-丁内酯(GBL)、δ-戊内酯等。环状醚可以是例如四氢呋喃(THF)、1,3-二氧戊环、1,4-二烷等。链状醚可以是例如1,2-二甲氧基乙烷(DME)等。羧酸酯可以是例如甲酸甲酯(MF)、乙酸甲酯(MA)、丙酸甲酯(MP)等。
例如溶剂中可以包含80体积%以上且小于100体积%的乙酸酐,作为余量还包含其他成分(环状碳酸酯、链状碳酸酯等)。例如溶剂中也可以包含90体积%以上且小于100体积%的乙酸酐,作为余量还包含其他成分。
《锂盐》
Li盐是支持电解质。Li盐溶解于溶剂。即Li盐浓度(以下也记为“盐浓度”)为饱和浓度以下。电解液中可以单独包含1种Li盐。电解液中也可以包含2种以上的Li盐。当电解液中包含2种以上的Li盐的情况下,盐浓度表示全部Li盐的合计浓度。盐浓度可采用以往公知的方法测定。盐浓度可采用例如NMR法等测定。盐浓度至少测定3次。采用至少3次的算术平均值。
认为盐浓度越高,Li离子的绝对数就越增加。但是,存在盐浓度越高,Li盐的解离度越下降的倾向。盐浓度在饱和浓度以下的范围,优选被调整成电导率变为最大。
Li盐可以是例如LiFSI〔LiN(FSO2)2〕、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiC4F9SO3、LiC(CF3SO2)3等。
Li盐的至少一部中可以包含LiPF6。Li盐的全部可以是LiPF6。不过,认为LiPF6对于乙酸酐的饱和浓度为0.8mоl/L左右。
Li盐的至少一部分可以包含LiFSI。LiFSI对于乙酸酐显示高溶解度。通过Li盐的至少一部分包含LiFSI,溶剂中能够溶解0.9mоl/L以上且饱和浓度以下的Li盐。由此可期待电导率的提高。Li盐的一部分可以是LiFSI。Li盐的全部可以是LiFSI。
Li盐中包含LiFSI,并且作为任选成分可以还包含LiPF6。该情况下,通过LiFSI与LiPF6的浓度比满足“LiFSI:LiPF6=10:0~2:8”的关系,Li盐整体的饱和浓度变高,可期待电导率的提高。此外,LiFSI与LiPF6的浓度比可以满足“LiFSI:LiPF6=10:0~5:5”的关系。由此,可期待电导率的提高。
可以是:溶剂中包含90体积%以上的乙酸酐,溶剂中溶解1.1mоl/L以上且2.0mоl/L以下的Li盐,并且Li盐的至少一部分包含LiFSI。通过满足该条件,可期待电导率的提高。
可以是:溶剂中包含实质上100体积%的乙酸酐,并且溶剂中溶解1.1mоl/L以上且2.0mоl/L以下的LiFSI。通过满足该条件,可期待电导率的提高。
可以是:溶剂中包含80体积%以上的乙酸酐,溶剂中溶解1.1mоl/L以上且2.0mоl/L以下的Li盐,并且Li盐中包含LiFSI和LiPF6。通过满足该条件,可期待电导率的提高。
可以是:溶剂中包含90体积%以上的乙酸酐,溶剂中溶解1.1mоl/L以上且1.5mоl/L以下的Li盐,并且Li盐中包含LiFSI和LiPF6。通过满足该条件,可期待电导率的提高。
《添加剂》
只要电解液中包含溶剂和Li盐,电解液中可以还包含各种添加剂。添加剂的浓度可以为例如0.005mоl/L以上且0.5mоl/L以下。作为添加剂,可举出例如SEI(solidelectrolyte interface)膜形成剂、气体产生剂、阻燃剂等。电解液中可以包含单独1种添加剂。电解液中也可以包含2种以上的添加剂。当电解液中包含2种以上添加剂的情况下,添加剂的浓度表示全部添加剂的合计浓度。
SEI膜形成剂是在例如负极活性物质等的表面促进SEI形成的成分。SEI膜形成剂可以是例如碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸亚乙烯亚乙酯(VEC)、LiB(C2O4)2、LiBF2(C2O4)、LiPF2(C2O4)2、丙磺酸内酯(PS)、亚硫酸亚乙酯(ES)等。
气体产生剂也被称为过充电添加剂。气体产生剂是在过充电时产生气体,例如能够促进通过压力而工作的电流截断机构(current interrupt device,CID)等的工作的成分。气体产生剂可以是例如环己基苯(CHB)、联苯(BP)等。
阻燃剂是对电解液赋予阻燃性的成分。阻燃剂可以是例如磷酸酯、磷腈化合物等。
<锂离子电池>
以下,说明本实施方式的锂离子电池。本实施方式的锂离子电池可以是二次电池。本实施方式的锂离子电池也可以是一次电池。以下,锂离子电池可被简记为“电池”。
图1是表示本实施方式的锂离子电池结构的一例的第1概略图。
电池100包含壳体90。壳体90是铝层压膜制的小袋。即电池100是层压电池。壳体90可以是例如金属制等。电池100可以是例如方形电池、圆筒形电池等。壳体90中可以设置CID、气体排出阀、注液孔等。壳体90被密封。正极极耳81和负极极耳82分别将壳体90的内外连通。
图2是表示本实施方式的锂离子电池结构的一例的第2概略图。
壳体90收纳有电极群50和电解液(未图示)。电解液是本实施方式的电解液。即,电池100至少包含本实施方式的电解液。本实施方式的电解液的详情如上所述。可期待电池100具有低的电池电阻。认为这是由于本实施方式的电解液具有高电导率的缘故。
电池100可以包含凝胶电解质。即,电池100可以是所谓的锂离子聚合物电池。凝胶电解质能够通过向高分子材料浸渗电解液,使高分子材料膨润来形成。通过凝胶电解质所含的电解液为本实施方式的电解液,可期待电池电阻的降低。凝胶电解质所含的高分子材料可以是例如聚偏二氟乙烯(PVdF)、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF-HFP)等。
电极群50是层叠(堆)型的。电极群50通过正极10和负极20分别交替层叠1枚以上来形成。在电极群50中,在正极10和负极20的各电极之间分别配置有隔板30。正极10各自与正极极耳81电连接。负极20各自与负极极耳82电连接。
电极群50可以是卷绕型的。即,电极群50可以通过将正极10、隔板30和负极20按顺序层叠,再使它们卷绕成漩涡状来形成。
《正极》
正极10可以是例如片状。正极10至少包含正极活性物质。正极10可以还包含例如正极集电体、导电材料和粘合剂等。通过例如包含正极活性物质、导电材料和粘合剂的正极合剂被涂敷到正极集电体表面,由此可形成正极10。正极集电体可以是例如Al箔等。正极集电体可以具有例如5μm以上且50μm以下的厚度。
正极活性物质典型的是粒子群。正极活性物质可以具有例如1μm以上且30μm以下的d50。d50表示在采用激光衍射散射法得到的粒度分布中从微粒侧起的累计粒子体积成为全部粒子体积的50%的粒径。
正极活性物质吸藏、放出Li离子。正极活性物质不应被特别限定。正极活性物质可以是例如钴酸锂(LiCoO2)、镍酸锂(LiNiO2)、锰酸锂(例如LiMnO2、LiMn2O4等)、镍钴锰酸锂(例如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2等)、镍钴铝酸锂(例如LiNi0.82Co0.15Al0.03O2等)、磷酸铁锂(LiFePO4)等。正极10可以包含单独1种正极活性物质。正极10也可以包含2种以上的正极活性物质。
导电材料具有电子传导性。导电材料也不应被特别限定。导电材料可以是例如炭黑(例如乙炔黑等)、碳短纤维等。导电材料的含量相对于100质量份正极活性物质可以为例如0.1质量份以上且10质量份以下。
粘合剂将正极活性物质(粒子)彼此粘结。粘合剂将正极活性物质与正极集电体粘结。粘合剂也不应被特别限定。粘合剂可以是例如PVdF等。粘合剂的含量相对于100质量份正极活性物质可以为例如0.1质量份以上且10质量份以下。
《负极》
负极20可以是例如片状的。负极20至少包含负极活性物质。负极20可以还包含例如负极集电体和粘合剂等。通过例如将包含负极活性物质和粘合剂的负极合剂涂敷到负极集电体表面,能够形成负极20。负极集电体可以是例如铜(Cu)箔等。负极集电体可以具有例如5μm以上且50μm以下的厚度。
负极活性物质典型的是粒子群。负极活性物质可以具有例如1μm以上且30μm以下的d50。负极活性物质吸藏、放出Li离子。负极活性物质不应被特别限定。负极活性物质可以是例如石墨(例如无定形被覆石墨等)、易石墨化性碳、难石墨化性碳、硅、氧化硅、硅基合金、锡、氧化锡、锡基合金、锂(纯金属)、锂合金(例如Li-Al合金等)、钛酸锂等。负极20中可以单独包含1种负极活性物质。负极20中也可以包含2种以上的负极活性物质。
粘合剂将负极活性物质(粒子)彼此粘结。粘合剂将负极活性物质与负极集电体粘结。粘合剂也不应被特别限定。粘合剂可以是例如羧甲基纤维素(CMC)和苯乙烯丁二烯橡胶(SBR)等。粘合剂的含量相对于100质量份负极活性物质可以为例如0.1质量份以上且10质量份以下。
《隔板》
隔板30是电绝缘性的。隔板30配置于正极10和负极20之间。正极10和负极20通过隔板30而彼此隔离。隔板30是多孔质膜。隔板30允许电解液透过。隔板30可以具有例如10μm以上且30μm以下的厚度。隔板30可以是例如聚烯烃制多孔质膜等。
隔板30可以具有单层结构。隔板30可以仅由例如聚乙烯(PE)制多孔质膜形成。隔板30可以具有多层结构。隔板30可以通过将例如聚丙烯(PP)制多孔质膜、PE制多孔质膜和PP制多孔质膜按顺序层叠来形成。隔板30可以在其表面包含耐热膜。耐热膜包含耐热材料。耐热材料可以是例如勃姆石、二氧化硅、二氧化钛等。
实施例
以下,说明本公开的实施例。但以下说明不限定请求保护的范围。
<电解液的调制和评价>
《1.电解液的调制》
分别调制了下述表1~4所示的溶剂。
《2.溶解试验》
确认了各溶剂中是否溶解下述表1~4所示的Li盐。确认顺序如下所述。
首先以Li盐(结晶粉末)不凝聚的方式将Li盐按少量添加到溶剂中。每次添加都采用手摇来搅拌溶剂。添加下述表1~4所示量的Li盐之后,采用手摇充分搅拌溶剂。由此调制电解液。电解液在60℃环境下静置30分钟。30分钟的保管后,采用手摇搅拌电解液。搅拌后,电解液在25℃环境下静置3小时。3小时的静置后,用肉眼确认电解液中是否存在Li盐晶体(不溶成分)。
确认结果示于下述表1~4的“溶解”一栏。在“溶解”一栏中,“P(positive)”表示Li盐实质上以总量溶解。“N(negative)”表示在电解液中确认到Li盐晶体(不溶成分)。
《3.电导率的测定》
在露点为-30℃以下的环境下,向试料瓶中加入电解液和测定端子。在相同环境下将试料瓶密闭。在25℃环境下,通过东亚DKK公司制的电导率计(产品名“CM-31P”)测定了电解液的电导率。电导率的测定在溶解试验中将Li盐实质上以总量溶解了的电解液中实施。结果示于下述表1~4的“电导率”一栏。
再者,认为通过对存在Li盐的不溶成分的电解液进行过滤,除去不溶成分,由此能够调制包含饱和浓度的Li盐的电解液。
《4.结果》
<4-1.No.1~13的结果>
表1电解液评价 之一
No.1是以往的电解液。可认为No.1的溶剂组成和Li盐浓度被最佳化。No.1的电导率为10.9mS/cm。
No.2的溶剂组成与No.1相同。No.2中,Li盐是LiFSI。No.2与No.1相比,电导率高一些。
No.3~8中,溶剂中包含乙酸酐。No.3~8与No.1和2相比显示出高的电导率。No.3~6中,溶剂中包含80体积%的乙酸酐。No.3~6中,与No.7和8(60体积%)相比显示出更高的电导率。
如后述No.14~16(下述表2)所示,认为在乙酸酐的单独溶剂中LiPF6的饱和浓度为0.8mоl/L左右。No.3~6中,通过EC混合于乙酸酐,LiPF6的饱和浓度变高。但是,根据例如No.3和No.15的比较,认为即使Li盐的饱和浓度变高,电导率实质上也不提高。认为Li盐的饱和浓度变高带来的电导率提高效果和乙酸酐的比率下降带来的电导率下降效果相抵消。
No.9~13中,溶剂中包含乙酸酐。No.9~13与No.1和2相比显示出高电导率。No.9~11中,溶剂中包含80体积%的乙酸酐。No.9~11与No.12和13(60体积%)相比显示出更高的电导率。
No.9~11中,通过DMC混合于乙酸酐,LiPF6的饱和浓度变高。但是根据例如No.10和No.16的比较,认为电导率反而下降。DMC混合带来的饱和浓度提高幅度比EC混合带来的饱和浓度的提高幅度小一些。因此,认为No.9~11中,乙酸酐的比率下降带来的电导率下降效果超过Li盐的饱和浓度变高带来的电导率提高效果。
根据以上结果,认为乙酸酐与EC相比解离能力和粘性的平衡优异。并且,认为乙酸酐与DMC解离能力和粘性的平衡也优异。
<4-2.No.14~37的结果>
表2电解液评价 之二
根据No.14~18的结果,认为LiPF6相对于乙酸酐的饱和浓度为0.8mоl/L左右。在作为饱和浓度以下的0.5~0.8mоl/L的范围,LiPF6的浓度越高,电导率就越高。认为如果能够溶剂超过0.8mоl/L的Li盐,则电导率进一步提高。
根据No.19~24的结果认为,LiFSI相对于乙酸酐的饱和浓度为2.5mоl/L左右。LiFSI的浓度为1.5mоl/L时,电导率显示出极大值。由于电导率显示出极大值,所以认为乙酸酐带来的电导率提高效果被充分发挥。
根据No.25~37的结果,确认当Li盐包含LiFSI和LiPF6这两者的情况下,存在LiFSI的比率越高,Li盐整体的饱和浓度就越高的倾向。
根据No.25~37的结果,确认当Li盐包含LiFSI和LiPF6这两者的情况下,通过LiFSI与LiPF6的浓度比满足“LiFSI:LiPF6(A:B)=10:0~2:8”的关系,存在电导率提高的倾向。
此外,确认通过LiFSI与LiPF6的浓度比满足“LiFSI:LiPF6(A:B)=10:0~5:5”的关系,存在电导率进一步提高的倾向。
图3是表示乙酸酐单独体系中的Li盐溶解性的散布图。
图3中的虚线是推定为Li盐实质以总量溶解的可溶区域和Li盐的不溶成分产生的不溶区域的边界的线。该线也被认为是饱和浓度曲线。各标记所附带的数值表示电导率。对于后述图4~7也是同样的。
<4-3.No.38~54的结果>
表3电解液评价 之三
根据No.38~48的结果,确认在乙酸酐和EC的二成分体系中,当乙酸酐为90体积%的情况下,通过LiFSI与LiPF6的浓度比满足“LiFSI:LiPF6(A:B)=10:0~2:8”的关系,存在Li盐整体的饱和浓度变高,电导率提高的倾向。
根据No.49~54以及27、30和6的结果,确认在乙酸酐和EC的二成分体系中,当乙酸酐为80体积%的情况下,通过LiFSI与LiPF6的浓度比满足“LiFSI:LiPF6(A:B)=10:0~2:8”的关系,存在Li盐整体的饱和浓度变高的倾向。但是,确认电导率的提高幅度小的倾向。
图4是表示乙酸酐(90体积%)和EC(10体积%)的二成分体系中的Li盐溶解性的散布图。图5是表示乙酸酐(80体积%)和EC(20体积%)的二成分体系中的Li盐溶解性的散布图。根据图4和5,确认在乙酸酐和EC的二成分体系中,通过EC的比率变高,存在可溶区域扩大,但电导率实质不提高的倾向。
<4-4.No.55~73的结果>
表4电解液评价 之四
根据No.55~65的结果,确认在乙酸酐和DMC的二成分体系中,当乙酸酐为90体积%的情况下,通过LiFSI与LiPF6的浓度比满足“LiFSI:LiPF6(A:B)=10:0~2:8”的关系,存在Li盐整体的饱和浓度变高,电导率提高的倾向。
根据No.66~73的结果来看,在乙酸酐和DMC的二成分体系中,当乙酸酐为80体积%的情况下,确认通过LiFSI与LiPF6的浓度比满足“LiFSI:LiPF6(A:B)=10:0~2:8”的关系,存在Li盐整体的饱和浓度变高的倾向。但是,确认到电导率的提高幅度小的倾向。
图6是表示乙酸酐(90体积%)和DMC(10体积%)的二成分体系中的Li盐溶解性的散布图。图7是表示乙酸酐(80体积%)和DMC(20体积%)的二成分体系中的Li盐溶解性的散布图。根据图6和图7来看,在乙酸酐和DMC的二成分体系中,通过DMC的比率变高,可溶区域的扩大幅度小,但电导率提高。认为与乙酸酐和EC的二成分体系(图4和5)的表现差异是由DMC的粘性引起的。即,DMC与EC相比具有低粘性。因此,认为通过Li盐浓度变高,电导率提高。
<4-5.电池的评价>
分别制造包含No.1、2、15和21的电解液的电池100。电解液以外的电池结构如下所述。通过Agilent Technologies公司制的毫欧计“Agilent4338B”,测定各电池100的电池电阻。结果示于下述表5。
设计容量:28mAh
壳体:铝层压膜制的小袋
正极活性物质:镍钴锰酸锂(19.0mg/cm2)
负极活性物质:无定形被覆石墨(9.2mg/cm2)
隔板:PE制的多孔质膜(在表面形成有耐热膜)
表5电池评价
如上述表5所示,包含No.15和21的电解液的电池100具有低的电池电阻。认为这是由于电解液具有高的电导率。
本公开的实施方式和实施例在所有方面都是例示而不是限制性的。由请求保护的范围的记载所确定的技术范围包括在与请求保护的范围的记载均等的含义和范围内的一切变更。
Claims (8)
1.一种电解液,是锂离子电池用的电解液,
至少包含溶剂和锂盐,
所述溶剂中溶解有所述锂盐,
所述溶剂中包含90体积%以上的乙酸酐,
所述锂盐包含双(氟磺酰)亚胺锂,
所述双(氟磺酰)亚胺锂的浓度为0.2mol/L以上且1.5mol/L以下,
所述溶剂中溶解有0.9mol/L以上且饱和浓度以下的所述锂盐。
2.根据权利要求1所述的电解液,
所述溶剂中溶解有1.1mol/L以上且2.0mol/L以下的所述锂盐。
3.根据权利要求1所述的电解液,
所述锂盐包含LiPF6,
所述双(氟磺酰)亚胺锂与所述LiPF6的浓度比满足双(氟磺酰)亚胺锂:LiPF6=10:0~2:8,所述LiPF6的浓度大于0。
4.根据权利要求1所述的电解液,
所述锂盐包含LiPF6,
所述双(氟磺酰)亚胺锂与所述LiPF6的浓度比满足双(氟磺酰)亚胺锂:LiPF6=10:0~5:5,所述LiPF6的浓度大于0。
5.根据权利要求1所述的电解液,
所述溶剂还包含碳酸亚乙酯和/或碳酸二甲酯。
6.根据权利要求1所述的电解液,
所述溶剂由90体积%以上的乙酸酐和作为余量的碳酸亚乙酯构成。
7.根据权利要求1所述的电解液,
所述溶剂由90体积%以上的乙酸酐和作为余量的碳酸二甲酯构成。
8.一种锂离子电池,至少包含权利要求1~7中任一项所述的电解液。
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JPH07122297A (ja) * | 1993-10-26 | 1995-05-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解液電池 |
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US9012093B2 (en) * | 2012-03-02 | 2015-04-21 | Nec Corporation | Secondary battery |
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US20190027786A1 (en) * | 2016-01-15 | 2019-01-24 | Nec Corporation | Electrolyte Solution for Secondary Batteries, and Secondary Battery |
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