JP2013105643A - Lithium secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は非水電解液を用いたリチウム二次電池に関する。 The present invention relates to a lithium secondary battery using a non-aqueous electrolyte.
近年、リチウム二次電池は、高エネルギー密度を有するため、移動体通信機器用電源、携帯用情報端末用電源などとして利用され、端末の普及と共にその市場が急速に伸びており、安全性の確保、サイクル特性やエネルギー密度の向上、高温保存特性等の改良を目的として、さまざまな研究がなされている。 In recent years, since lithium secondary batteries have high energy density, they have been used as power sources for mobile communication devices, portable information terminals, etc., and the market has grown rapidly with the spread of terminals, ensuring safety. Various studies have been conducted for the purpose of improving cycle characteristics, energy density, high-temperature storage characteristics, and the like.
上記リチウム二次電池の中でも、非水電解液を用いたリチウムイオン電池の分野においては、ビニレンカーボネートやビニルエチレンカーボネートなどの不飽和結合を有する環状カーボネートを非水電解液に添加することにより、負極上に被膜を形成し、非水電解質中に含まれる電解質などの分解を抑制することによりサイクル特性を改善することが知られている(特許文献1、2)。しかしながら、このような不飽和結合を有する環状カーボネートが負極上に被膜を形成すると電池の内部抵抗(全抵抗のうち、抵抗器として意図的に回路に付加したものや回路中の目に見える配線に由来するものを除いた成分)が上がり、放電初期の電圧降下を引き起こす問題(IRドロップ)があり、特に高速充放電時に影響が顕著となるため、改善の余地があった。 Among the lithium secondary batteries described above, in the field of lithium ion batteries using a non-aqueous electrolyte, by adding a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate to the non-aqueous electrolyte, the negative electrode It is known to improve the cycle characteristics by forming a coating film on the top and suppressing decomposition of the electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte (Patent Documents 1 and 2). However, when a cyclic carbonate having such an unsaturated bond forms a film on the negative electrode, the internal resistance of the battery (of all the resistances, intentionally added to the circuit as a resistor or visible wiring in the circuit) There is a problem of causing a voltage drop in the initial stage of discharge (IR drop), and the effect becomes remarkable particularly during high-speed charge / discharge, so there is room for improvement.
本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、高速充放電の条件下での使用時にも放電電圧が低下せず、かつ放電容量維持率の高いリチウム二次電池を提供することにある。 The present invention has been made by paying attention to the above-described circumstances, and its purpose is to prevent the lithium secondary battery having a high discharge capacity maintenance rate and a discharge voltage from being lowered even when used under fast charge / discharge conditions. The next battery is to provide.
上記目的を達成し得た本発明のリチウム二次電池は、
リチウムとコバルトとの複合金属酸化物を含有する正極活物質を含有する正極、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含有する負極、非水電解液を備えたリチウム二次電池であって、上記非水電解液が
電解質(1)、一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N−Li+(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物、及び溶媒を含み、
2C平均放電電圧が3.64V以上であるところに特徴を有する。
The lithium secondary battery of the present invention that has achieved the above object is:
A lithium secondary battery comprising a positive electrode containing a positive electrode active material containing a composite metal oxide of lithium and cobalt, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is electrolyte (1), general formula (2); (XSO2) (X′SO2) N — Li + (X and X ′ are fluorine atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, or carbon A compound represented by formula 1-6, wherein at least one of X and X ′ is a fluorine atom), and a solvent,
It is characterized in that the 2C average discharge voltage is 3.64V or more.
もしくは、リチウムとコバルトとの複合金属酸化物を含有する正極活物質を含有する正極、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含有する負極、非水電解液を備えたリチウム二次電池であって、前記非水電解液が
電解質(1)、一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N−Li+(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物を0.01mol/L〜2.0mol/L、及び溶媒を含むことを特徴とする。
Or a lithium secondary battery including a positive electrode containing a positive electrode active material containing a composite metal oxide of lithium and cobalt, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is electrolyte (1), general formula (2); (XSO2) (X′SO2) N — Li + (X and X ′ are fluorine atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms) Or a C1-C6 fluoroalkyl group, wherein at least one of X and X ′ is a fluorine atom.) A compound represented by 0.01 mol / L to 2.0 mol / L, and a solvent. It is characterized by.
本発明のリチウム二次電池は、高速充放電下のIRドロップが抑制されて内部抵抗が低く保たれることにより、高い放電電圧を維持し、高寿命を達成したものである。本発明のリチウム二次電池により、自動車搭載用(EV、PHEV、HEV)や電動工具用など、パワーツール向けリチウム電池などの高速での充放電が要求される分野においても高い性能を発揮するものと考えられる。 The lithium secondary battery of the present invention maintains a high discharge voltage and achieves a long life by suppressing IR drop under high-speed charge / discharge and keeping the internal resistance low. The lithium secondary battery of the present invention exhibits high performance even in fields where high-speed charging / discharging is required, such as lithium batteries for power tools, such as for automobiles (EV, PHEV, HEV) and power tools. it is conceivable that.
前記課題を解決した本発明のリチウム二次電池とは、
リチウムとコバルトとの複合金属酸化物を含有する正極活物質を含有する正極、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含有する負極、非水電解液を備えたリチウム二次電池であって、上記非水電解液が
電解質(1)、一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N−Li+(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物、及び溶媒を含み、
2C平均放電電圧が3.64V以上であることを特徴とするリチウム二次電池
であるか、又は、
リチウムとコバルトとの複合金属酸化物を含有する正極活物質を含有する正極、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含有する負極、非水電解液を備えたリチウム二次電池であって、前記非水電解液が
電解質(1)、一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N−Li+(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物を0.01mol/L〜2.0mol/L、及び溶媒、
を含むことを特徴とするリチウム二次電池。
であるところに特徴を有する。
The lithium secondary battery of the present invention that has solved the above problems is
A lithium secondary battery comprising a positive electrode containing a positive electrode active material containing a composite metal oxide of lithium and cobalt, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is an electrolyte (1), general formula (2); (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N — Li + (X and X ′ are fluorine atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms) Or a C 1-6 fluoroalkyl group, wherein at least one of X and X ′ is a fluorine atom.) And a solvent,
The lithium secondary battery is characterized in that the 2C average discharge voltage is 3.64 V or more, or
A lithium secondary battery comprising a positive electrode containing a positive electrode active material containing a composite metal oxide of lithium and cobalt, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is an electrolyte (1), the general formula (2); (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N — Li + (X and X ′ are fluorine atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms) Or a C 1-6 fluoroalkyl group, and at least one of X and X ′ is a fluorine atom.) 0.01 mol / L to 2.0 mol / L of a compound represented by:
A lithium secondary battery comprising:
It has the characteristic in that.
本発明者らは、より高性能なリチウム二次電池を開発すべく検討を重ねていたところ、その非水電解液に、電解質(1)に加えて、化合物(2)を使用することにより、通常であれば高速で充放電を行うと低速充放電する場合と比較して放電容量の低下が起こるのを抑制し、高速充放電の際にも充分な容量を維持することが出来ることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明について説明する。 The present inventors have repeatedly studied to develop a higher performance lithium secondary battery. By using the compound (2) in addition to the electrolyte (1) in the non-aqueous electrolyte, It has been found that charging / discharging at high speed normally suppresses the decrease in discharge capacity compared to charging at low speed and can maintain sufficient capacity even during high speed charging / discharging. The present invention has been completed. The present invention will be described below.
<平均放電電圧>
本発明のリチウム二次電池は、2C平均放電電圧が3.64V以上である。本発明のリチウム二次電池は、上記のように平均放電電圧が高く、本発明により高出力な電池を提供することが可能となった。上記放電容量維持率は、例えば、充放電試験装置(ACD−01、アスカ電子株式会社製)を用いて、充放電速度2C(定電流モード)、3.0〜4.2Vの条件にて測定することにより得られる値である。各充放電時には10分の充放電休止時間を設けて行った。
<Average discharge voltage>
The lithium secondary battery of the present invention has a 2C average discharge voltage of 3.64V or more. The lithium secondary battery of the present invention has a high average discharge voltage as described above, and can provide a high output battery according to the present invention. The said discharge capacity maintenance factor is measured on the conditions of charging / discharging speed | rate 2C (constant current mode) and 3.0-4.2V, for example using a charging / discharging test apparatus (ACD-01, product made from Asuka Electronics Co., Ltd.). It is a value obtained by doing. During each charge / discharge, a charge / discharge pause time of 10 minutes was provided.
<リチウム二次電池>
本発明に係るリチウム二次電池は、正極と負極とが、本発明に係る電解液が含浸されているセパレーターを介して、ケースに収納された構造を有している。本発明に係るリチウム二次電池の形状は任意であり、例えば、円筒型、角型、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。また、電気自動車、ハイブリッド電気自動車などに搭載するための数10V〜数100Vを必要とする高電圧電源として、個々の電池を直列に接続して構成する電池モジュールとしてもよい。
<Lithium secondary battery>
The lithium secondary battery according to the present invention has a structure in which a positive electrode and a negative electrode are housed in a case via a separator impregnated with the electrolytic solution according to the present invention. The shape of the lithium secondary battery according to the present invention is arbitrary, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like. Moreover, it is good also as a battery module comprised by connecting each battery in series as a high voltage power supply which requires several 10V-several 100V for mounting in an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, etc.
本発明のリチウム二次電池は、30℃での2Cでの放電容量維持率が94%以上である。本発明のリチウム二次電池は、上記のように放電容量維持率が高く、本発明により高出力な電池を提供することが可能となった。上記放電容量維持率は、例えば、充放電試験装置(ACD−01、アスカ電子株式会社製)を用いて、充放電速度2C(定電流モード)、3.0〜4.2Vの条件にて測定することにより得られる値である。各充放電時には10分の充放電休止時間を設けて行った。ここで、1Cとは、その電池の基準容量を1時間で放電する際の電流量を表しており、2Cとはその倍の電流量で充放電を行うことを表す。 The lithium secondary battery of the present invention has a discharge capacity maintenance rate at 2C at 30 ° C. of 94% or more. The lithium secondary battery of the present invention has a high discharge capacity retention rate as described above, and it has become possible to provide a high output battery according to the present invention. The said discharge capacity maintenance factor is measured on the conditions of charging / discharging speed | rate 2C (constant current mode) and 3.0-4.2V, for example using a charging / discharging test apparatus (ACD-01, product made from Asuka Electronics Co., Ltd.). It is a value obtained by doing. During each charge / discharge, a charge / discharge pause time of 10 minutes was provided. Here, 1C represents the amount of current when the reference capacity of the battery is discharged in one hour, and 2C represents that charging / discharging is performed with the amount of current twice that amount.
<正極>
正極は、正極活物質、導電助剤、結着剤および分散用溶媒などを含む正極活物質組成物が正極集電体に担持されているものであり、通常シート状である。
<Positive electrode>
The positive electrode is a sheet in which a positive electrode active material composition containing a positive electrode active material, a conductive additive, a binder, a dispersion solvent and the like is supported on a positive electrode current collector, and is usually in a sheet form.
正極の製造方法は、例えば、正極集電体に正極活物質組成物をドクターブレード法などで塗工したり、浸漬した後に、乾燥する方法;正極活物質組成物を混練成形し乾燥して得たシートを正極集電体に導電性接着剤を介して接合し、プレス、乾燥する方法;液状潤滑剤を添加した正極活物質組成物を正極集電体上に成形した後、液状潤滑剤を除去し、次いで一軸または多軸方向に延伸する方法などが挙げられる。 The method for producing the positive electrode is, for example, a method in which the positive electrode active material composition is applied to the positive electrode current collector by the doctor blade method or the like and then dried; the positive electrode active material composition is kneaded, molded and dried. A method of joining the sheet to the positive electrode current collector via a conductive adhesive, pressing and drying; forming a positive electrode active material composition to which a liquid lubricant has been added on the positive electrode current collector; The method of removing and then extending | stretching to a uniaxial or multiaxial direction etc. is mentioned.
正極集電体の材料としては特に限定されず、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、SUS、チタンなどの導電性金属を用いることができる。中でも、薄膜に加工しやすく、安価であるという観点から、アルミニウムが好ましい。 The material of the positive electrode current collector is not particularly limited, and for example, a conductive metal such as aluminum, an aluminum alloy, SUS, or titanium can be used. Among these, aluminum is preferable from the viewpoint of being easily processed into a thin film and being inexpensive.
導電助剤としては、アセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト、金属粉末材料、単相カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相法炭素繊維などが挙げられる。 Examples of the conductive assistant include acetylene black, carbon black, graphite, metal powder material, single-phase carbon nanotube, multi-walled carbon nanotube, and vapor grown carbon fiber.
結着剤としては、ポリビニリデンフロライド、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂;スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴムなどの合成ゴム;ポリアミドイミドなどのポリアミド系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂;ポリ(メタ)アクリル系樹脂;ポリアクリル酸;カルボキシメチルセルロースなどのセルロース系樹脂などが挙げられる。これらの結着剤は単独で使用してもよく、複数種を混合して使用してもよい。また、これらの結着剤は溶媒に溶けた状態であっても、溶媒に分散した状態であっても構わない。 As binders, fluorine resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene; synthetic rubbers such as styrene-butadiene rubber and nitrile butadiene rubber; polyamide resins such as polyamideimide; polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene A poly (meth) acrylic resin; a polyacrylic acid; a cellulose resin such as carboxymethylcellulose; These binders may be used alone or in combination of two or more. These binders may be dissolved in a solvent or dispersed in a solvent.
導電助剤または結着剤の配合量は、電池の使用目的(出力重視、エネルギー重視など)、イオン伝導性などを考慮して適宜調整することができる。 The blending amount of the conductive auxiliary agent or the binder can be appropriately adjusted in consideration of the intended use of the battery (emphasis on output, importance on energy, etc.), ion conductivity, and the like.
正極を製造する際にして、正極材料の分散に用いられる溶媒としては、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、テトラヒドロフラン、アセトン、エタノール、酢酸エチル、水などが挙げられる。 Examples of the solvent used for dispersing the positive electrode material when producing the positive electrode include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, tetrahydrofuran, acetone, ethanol, ethyl acetate, and water.
<正極活物質>
本発明のリチウム二次電池においては、正極活物質としては、リチウムとコバルトとの複合金属酸化物を含有する正極活物質を含有する。具体的には、リチウムのコバルトとの複合金属酸化物であって、コバルト以外の遷移金属を含んでいても良く、
LiM1−xCoxO2(Mは遷移金属、0≦x<1)で表される複合酸化物である。Mとしては、Ni、Al、Mn、などが挙げられ、この中の一種又は2種以上が含まれてもよい。また、コバルトを含む遷移金属を複数取り入れた固溶材料(電気化学的に不活性な層状のLi2MnO3と、電気化学的に活性な層状のLiMO(M=Co、Ni等の遷移金属)との固溶体も、用いることができる。これらを単独で使用してもよく、複数組み合わせて使用してもよい。
<Positive electrode active material>
In the lithium secondary battery of the present invention, the positive electrode active material contains a positive electrode active material containing a composite metal oxide of lithium and cobalt. Specifically, it is a composite metal oxide of lithium and cobalt, and may contain a transition metal other than cobalt,
It is a complex oxide represented by LiM 1-x Co x O 2 (M is a transition metal, 0 ≦ x <1). Examples of M include Ni, Al, Mn, and the like, and one or more of them may be included. Also, a solid solution material incorporating a plurality of transition metals containing cobalt (electrochemically inactive layered Li 2 MnO 3 and electrochemically active layered LiMO (transition metals such as M = Co and Ni)) The solid solution may be used alone or in combination.
<負極>
負極は、負極活物質、分散用溶媒、結着剤および必要に応じて導電助剤などを含む負極活物質組成物が負極集電体に担持されているものであり、通常シート状である。
<Negative electrode>
The negative electrode is a sheet in which a negative electrode active material composition containing a negative electrode active material, a dispersion solvent, a binder, and a conductive auxiliary agent as necessary is supported on a negative electrode current collector, and is usually in the form of a sheet.
負極集電体の材料としては、銅、鉄、ニッケル、銀、ステンレス鋼SUS(SUSステンレス鋼)などの導電性金属を用いることができるが、薄膜に加工しやすいという観点から、銅が好ましい。 As a material of the negative electrode current collector, a conductive metal such as copper, iron, nickel, silver, and stainless steel SUS (SUS stainless steel) can be used. However, copper is preferable from the viewpoint of easy processing into a thin film.
負極活物質としては、従来公知のリチウム二次電池で使用される負極活物質を用いることができ、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであればよい。具体的には、人造黒鉛、天然黒鉛などの黒鉛材料、石炭・石油ピッチから作られるメソフェーズ焼成体、難黒鉛化性炭素などの炭素材料、Si、Si合金、SiO等などのシリコンSi系負極材料、Sn合金等などのSn系負極材料、リチウム金属、リチウム−アルミニウム合金などのリチウム合金を用いることができる。 As a negative electrode active material, the negative electrode active material used with a conventionally well-known lithium secondary battery can be used, What is necessary is just what can occlude / release lithium ion. Specifically, graphite materials such as artificial graphite and natural graphite, mesophase fired bodies made from coal / petroleum pitch, carbon materials such as non-graphitizable carbon, silicon Si-based negative electrode materials such as Si, Si alloy, and SiO Sn-based negative electrode materials such as Sn alloy, and lithium alloys such as lithium metal and lithium-aluminum alloy can be used.
なお、負極の製造方法は正極の製造方法と同様の方法を採用することができる。負極に使用し得る導電助剤、結着剤、材料分散用の溶媒は、正極で用いられるものと同様のものを用いることができる。
<セパレータ>
セパレータは正負極を隔てるように配置されるものである。セパレータとしては、特に制限されるべきものではなく、従来公知のものを用いることができる。例えば、非水電解液を吸収・保持するポリマーからなる多孔性シート(例えば、ポリオレフィン系微多孔質セパレータやセルロース系セパレータなど)、不織布セパレータ、多孔質金属体などが挙げられる。中でも、有機溶媒に対して化学的に安定であるという性質を持つポリオレフィン系微多孔質セパレータが好適である。
In addition, the manufacturing method of a negative electrode can employ | adopt the method similar to the manufacturing method of a positive electrode. As the conductive auxiliary agent, binder, and material dispersion solvent that can be used for the negative electrode, the same ones as those used for the positive electrode can be used.
<Separator>
The separator is disposed so as to separate the positive and negative electrodes. The separator is not particularly limited, and a conventionally known separator can be used. For example, a porous sheet (for example, a polyolefin-based microporous separator or a cellulose-based separator) made of a polymer that absorbs and retains a nonaqueous electrolytic solution, a nonwoven fabric separator, a porous metal body, and the like can be given. Among these, a polyolefin microporous separator having a property of being chemically stable with respect to an organic solvent is preferable.
上記多孔性シートの材質は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層構造を有する積層体などが挙げられる。 Examples of the material for the porous sheet include polyethylene, polypropylene, and a laminate having a three-layer structure of polypropylene / polyethylene / polypropylene.
上記不織布セパレータの材質は、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、アラミド、ガラスなどが挙げられ、非水電解液層に要求される機械強度などに応じて単独または混合して用いる。 Examples of the material of the nonwoven fabric separator include cotton, rayon, acetate, nylon, polyester, polypropylene, polyethylene, polyimide, aramid, glass, and the like, depending on the mechanical strength required for the nonaqueous electrolyte layer or the like. Used by mixing.
<非水電解液>
[電解質(1)]
電解質(1)とは、本発明のリチウム二次電池の非水電解液中で主たる電解質として機能する物質である。本発明は、電解質(1)に加えて、化合物(2)を使用するところに要旨を有するものであるので、電解質(1)については特に限定されず、各種蓄電デバイスの電解液において電解質として用いられる従来公知の電解質はいずれも使用することができる。電解質(1)としては、電解液中での解離定数が大きく、また、後述する溶媒と溶媒和し難いアニオンを生成するものが好ましい。具体的には、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、LiCl及びLiIよりなる群から選択される1種以上の化合物等が本発明に係る電解質(1)として用いられる。これらの中でも、LiPF6、LiBF4が好ましく、より好ましくはLiPF6である。上記電解質(1)は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。
<Non-aqueous electrolyte>
[Electrolyte (1)]
The electrolyte (1) is a substance that functions as a main electrolyte in the nonaqueous electrolytic solution of the lithium secondary battery of the present invention. Since the present invention has a gist in that the compound (2) is used in addition to the electrolyte (1), the electrolyte (1) is not particularly limited, and is used as an electrolyte in electrolytes of various power storage devices. Any conventionally known electrolyte can be used. The electrolyte (1) is preferably one that has a large dissociation constant in the electrolyte and generates an anion that is difficult to solvate with the solvent described below. Specifically, one or more compounds selected from the group consisting of LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , LiCl, and LiI, etc. may be used as the electrolyte (1 ). Among these, LiPF 6 and LiBF 4 are preferable, and LiPF 6 is more preferable. The electrolyte (1) may be used alone or in combination of two or more.
また、非水電解液中の電解質(1)の濃度は0.1mol/L以上、飽和濃度以下である事が好ましい。より好ましくは0.1mol/L〜2.5mol/Lであり、さらに好ましくは0.3mol/L〜2mol/L、さらに好ましくは0.4mol/L〜1.5mol/L、であり、最も好ましくは0.5mol/L〜1.2mol/Lである。電解質(1)の濃度が高すぎると非水電解液の粘度が高くなり伝導度が低下し電池性能が充分に発揮できない恐れがある。 Moreover, it is preferable that the density | concentration of the electrolyte (1) in a non-aqueous electrolyte is 0.1 mol / L or more and below a saturation concentration. More preferably, it is 0.1 mol / L to 2.5 mol / L, more preferably 0.3 mol / L to 2 mol / L, still more preferably 0.4 mol / L to 1.5 mol / L, and most preferably Is 0.5 mol / L to 1.2 mol / L. If the concentration of the electrolyte (1) is too high, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution becomes high, the conductivity is lowered, and the battery performance may not be sufficiently exhibited.
電解質(1)の非水電解液中に占める電解質の割合としては、本発明の非水電解液に含まれる電解質の総量中30mol%以上であるのが好ましい。より好ましくは50mol%以上である。また上限としては99mol%以下であればよい。 The proportion of the electrolyte (1) in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 30 mol% or more in the total amount of the electrolyte contained in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention. More preferably, it is 50 mol% or more. The upper limit may be 99 mol% or less.
[化合物(2)]
本発明の非水電解液は、一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N−Li+で表される化合物(2)を含む。電解質(1)と同様、化合物(2)も電解液中においてアニオンとカチオンを解離するため、電荷のキャリアの供給源ともなり得るものである。したがって、化合物(2)を電解質(1)として用いることも考えられるが、本発明者らは、電解質(1)に対して特定量の化合物(2)を使用することにより、電荷のキャリアとしての機能以外に、後述する電極上の被膜に作用し、内部抵抗の上昇を抑制し、放電電圧を高い値に維持しさせうることを見出した。
[Compound (2)]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains a compound (2) represented by the general formula (2); (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N — Li + . Similar to the electrolyte (1), the compound (2) dissociates anions and cations in the electrolytic solution, and therefore can be a charge carrier supply source. Therefore, it is conceivable to use the compound (2) as the electrolyte (1). However, the present inventors have used a specific amount of the compound (2) as the charge carrier by using the compound (2) with respect to the electrolyte (1). In addition to the function, it has been found that it acts on a film on the electrode described later, suppresses an increase in internal resistance, and allows the discharge voltage to be maintained at a high value.
上記一般式(2)中、X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。炭素数1〜6アルキル基としては、直鎖状のアルキル基であるのが好ましく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基が挙げられる。炭素数1〜6のフルオロアルキル基としては、上記アルキル基が有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものが挙げられ、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基等が挙げられる。上記アルキル基又はフルオロアルキル基の中でも、フッ素原子、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましい。好ましい化合物(2)としては、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(メチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(エチルスルホニル)イミドが挙げられ、より好ましくはリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(トリフルオロメチルスルホニル)イミド、リチウム(フルオロスルホニル)(ペンタフルオロエチルスルホニル)イミドであり、更に好ましくはリチウムビス(フルオロスルホニル)イミドである。 In the general formula (2), X and X ′ represent a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and at least one of X and X ′ is a fluorine atom. . The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferably a linear alkyl group, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group. Examples of the fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms include those in which some or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms, such as a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, and a trifluoromethyl group. , Fluoroethyl group, difluoroethyl group, trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group and the like. Among the alkyl groups or fluoroalkyl groups, a fluorine atom, a trifluoromethyl group, and a pentafluoroethyl group are preferable. Preferred compounds (2) include lithium bis (fluorosulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (trifluoromethylsulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (methylsulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (pentafluoroethylsulfonyl) ) Imide, lithium (fluorosulfonyl) (ethylsulfonyl) imide, and more preferably lithium bis (fluorosulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (trifluoromethylsulfonyl) imide, lithium (fluorosulfonyl) (pentafluoroethyl) Sulfonyl) imide, more preferably lithium bis (fluorosulfonyl) imide.
本発明の非水電解液中の化合物(2)の濃度は、0.01mol/L〜2.0mol/Lの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.05mol/L〜1.0mol/L、さらに好ましくは0.1mol/L〜0.5mol/Lである。化合物(2)の濃度が0.01mol/L以下である場合は、電極上の被膜への作用が充分でなく、所望の電池性能が得られない恐れがある。化合物(2)の濃度が2.0mol/L以上である場合は非水電解液の粘度が高くなり伝導度が低下し電池性能が充分に発揮できない恐れがある。 The concentration of the compound (2) in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is preferably in the range of 0.01 mol / L to 2.0 mol / L, more preferably 0.05 mol / L to 1.0 mol / L. More preferably, it is 0.1 mol / L to 0.5 mol / L. When the concentration of the compound (2) is 0.01 mol / L or less, the effect on the film on the electrode is not sufficient, and the desired battery performance may not be obtained. When the concentration of the compound (2) is 2.0 mol / L or more, the viscosity of the nonaqueous electrolytic solution is increased, the conductivity is lowered, and the battery performance may not be sufficiently exhibited.
本発明の非水電解液中における化合物(2)の配合量は、上記電解質(1)と化合物(2)の合計を100mol%としたときに化合物(2)が50mol%以下、0.1mol%以上であることが好ましい。より好ましくは0.5mol%以上、30mol%以下であり、さらに好ましくは1mol%以上、20mol%以下である。化合物(2)の配合量が少なすぎると、電極上の被膜への作用が充分でなく、所望の電池性能が得られない恐れがある。 The compounding amount of the compound (2) in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is such that the compound (2) is 50 mol% or less and 0.1 mol% when the total of the electrolyte (1) and the compound (2) is 100 mol%. The above is preferable. More preferably, they are 0.5 mol% or more and 30 mol% or less, More preferably, they are 1 mol% or more and 20 mol% or less. When the compounding amount of the compound (2) is too small, the effect on the film on the electrode is not sufficient, and the desired battery performance may not be obtained.
化合物(2)は、市販品を使用してもよく、また、従来公知の方法により合成した物を用いてもよい。 As compound (2), a commercially available product may be used, or a compound synthesized by a conventionally known method may be used.
[不飽和結合を有する環状カーボネート]
本発明のリチウム二次電池の非水電解液は、電解質(1)、化合物(2)に加えて不飽和結合を有する環状カーボネートを含むことが好ましい。不飽和結合を有する環状カーボネートを含むことにより、リチウム二次電池の電極表面に皮膜を形成し、電極の劣化、さらには電解液の分解等を抑制し、充放電を安定的に行うことができる。上記不飽和結合を有する環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、メチルビニレンカーボネート(MVC)、エチルビニレンカーボネート(EVC)などが使用できる。好ましくはビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートであり、より好ましくはビニレンカーボネートである。
[Cyclic carbonate having an unsaturated bond]
The nonaqueous electrolytic solution of the lithium secondary battery of the present invention preferably contains a cyclic carbonate having an unsaturated bond in addition to the electrolyte (1) and the compound (2). By including a cyclic carbonate having an unsaturated bond, a film can be formed on the electrode surface of the lithium secondary battery, and the deterioration of the electrode and further the decomposition of the electrolyte can be suppressed, and charging and discharging can be performed stably. . Examples of the cyclic carbonate having an unsaturated bond include vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), methyl vinylene carbonate (MVC), and ethyl vinylene carbonate (EVC). Preferred are vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate, and more preferred is vinylene carbonate.
本発明の非水電解液における上記不飽和結合を有する環状カーボネートの濃度は0.01質量%〜5質量%であるのが好ましい。より好ましくは0.05質量%〜4質量%である。さらに好ましくは0.1質量%〜3質量%である。上記不飽和結合を有する環状カーボネートが5質量%より多い場合は、電池を充放電するとガス発生の要因となり、電池の膨れにつながる恐れがある。上記不飽和結合を有する環状カーボネートが0.01質量%より少ない場合は電極上の被膜形成が不充分となりサイクル特性が低下する恐れがある。 It is preferable that the density | concentration of the cyclic carbonate which has the said unsaturated bond in the non-aqueous electrolyte of this invention is 0.01 mass%-5 mass%. More preferably, it is 0.05 mass%-4 mass%. More preferably, it is 0.1 mass%-3 mass%. When the amount of the cyclic carbonate having an unsaturated bond is more than 5% by mass, charging / discharging the battery may cause gas generation, which may lead to battery swelling. When the amount of the cyclic carbonate having an unsaturated bond is less than 0.01% by mass, the film formation on the electrode is insufficient and the cycle characteristics may be deteriorated.
[溶媒]
本発明の非水電解液において、上記電解質類を溶解させる溶媒としては、従来、非水電解液に使用されている種々の非水溶媒を使用することができる。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、クロロエチレンカーボネートなどの環状カーボネート類;ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート類;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,1−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタンなどのエーテル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、α−メチル−γ−ブチロラクトンなどのラクトン類;プロピオン酸メチルや酪酸メチルなどの鎖状カルボン酸エステル類などを使用することができる。これらの非水溶媒の中でも環状カーボネート類、鎖状カーボネート類等のカーボネート系溶媒は、電圧印加時に分解しにくく安定であるため好ましく使用できる。なお、上記非水溶媒は単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。
[solvent]
In the non-aqueous electrolyte of the present invention, various non-aqueous solvents conventionally used in non-aqueous electrolytes can be used as the solvent for dissolving the electrolytes. For example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and chloroethylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and diethyl carbonate; tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 1 Ethers such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, α-methyl-γ-butyrolactone, etc. Lactones of the above; chain carboxylic acid esters such as methyl propionate and methyl butyrate can be used. Among these non-aqueous solvents, carbonate solvents such as cyclic carbonates and chain carbonates are preferably used because they are difficult to decompose upon application of voltage and are stable. In addition, the said non-aqueous solvent may be used independently and may mix and use 2 or more types.
[添加剤]
本発明のリチウム二次電池の非水電解液にはサイクル特性の改善や安全性の向上のため、電解質(1)、化合物(2)、溶媒、不飽和結合を有する環状カーボネート以外に添加剤を含んでいても良い。添加剤としては、フルオロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート及びエリスリタンカーボネート等のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、フェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブサルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、テトラメチルチウラムモノスルフィド等の含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルスクシイミド等の含窒素化合物;モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩などのリン酸塩;ヘプタン、オクタン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物などがあげられる。非水電解液にこれらの添加剤を用いる場合、その濃度としては0.1重量%〜5重量%であることが好ましい。
[Additive]
In addition to the electrolyte (1), the compound (2), the solvent, and the cyclic carbonate having an unsaturated bond, an additive is added to the non-aqueous electrolyte of the lithium secondary battery of the present invention in order to improve cycle characteristics and safety. It may be included. As additives, carbonate compounds such as fluoroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, phenylethylene carbonate and erythritan carbonate; succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, Carboxylic anhydrides such as diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, phenylsuccinic anhydride; ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, methane Sulfur-containing compounds such as methyl sulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, dimethyl sulfone, tetramethylthiuram monosulfide; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl Nitrogenous compounds such as lu-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylsuccinimide; phosphates such as monofluorophosphate and difluorophosphate; heptane, octane, And hydrocarbon compounds such as cycloheptane. When these additives are used in the non-aqueous electrolyte, the concentration is preferably 0.1% by weight to 5% by weight.
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and they are all included in the technical scope of the present invention.
実験例1
[電解液の調製]
ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)1.82g(1.2mol)を10mLのメスフラスコに測り取り、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)(いずれも、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)の体積比が3/7((EC/EMC)である混合溶媒でメスアップして電解液を調製した。
Experimental example 1
[Preparation of electrolyte]
1.82 g (1.2 mol) of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 , manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) is weighed into a 10 mL measuring flask, ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (both An electrolytic solution was prepared by volume-up with a mixed solvent having a volume ratio of 3/7 ((EC / EMC), manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade).
[ラミネートセルの作製と試験前の充放電]
正極活物質層の面積が12cm2(3×4cm)の市販の正極シート(活物質:コバルト酸リチウム、3mAh/cm2)1枚と、負極活物質層の面積が13.44cm2(3.2×4.2cm)の市販の負極シート(活物質:グラファイト、3.2mAh/cm2)1枚とを対向するように積層し、その間に1枚のポリオレフィン系セパレータを挟んだ。2枚のアルミニウムラミネートフィルムで正、負極のシートを挟み込み、さらに正負極の外側を2枚のポリプロピレンシートで挟み、最外側を2枚のアルミニウムラミネートフィルムで挟み、4辺の内3辺をヒートシーラーを用いて接着した。アルミニウムラミネートフィルム内を1mLの電解液で満たして、残りの1辺を真空状態で密閉した。
[Production of laminate cell and charge / discharge before test]
One commercially available positive electrode sheet (active material: lithium cobaltate, 3 mAh / cm 2 ) having an area of the positive electrode active material layer of 12 cm 2 (3 × 4 cm) and an area of the negative electrode active material layer of 13.44 cm 2 (3. 2 × 4.2 cm) of a commercially available negative electrode sheet (active material: graphite, 3.2 mAh / cm 2 ) was laminated so as to face each other, and one polyolefin separator was sandwiched therebetween. The positive and negative electrode sheets are sandwiched between two aluminum laminate films, the outer sides of the positive and negative electrodes are sandwiched between two polypropylene sheets, the outermost is sandwiched between two aluminum laminate films, and three of the four sides are heat sealers. Was adhered using. The inside of the aluminum laminate film was filled with 1 mL of electrolytic solution, and the remaining one side was sealed in a vacuum state.
充放電試験装置(ACD−01、アスカ電子株式会社製)を使用して、30℃において充放電速度0.2C(定電流モード)で、4.2Vまで充電して10分休止後、3.0Vまで放電して10分休止した。1回目の充放電後、ラミネートセルを開封してから、再度真空状態で密閉した。同条件で充放電を5回繰り返してラミネート型リチウム電池を完成させた。なお、負荷試験、サイクル試験の結果はn=3の平均値である。 2. Using a charge / discharge test apparatus (ACD-01, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.), charge to 4.2 V at a charge / discharge rate of 0.2 C (constant current mode) at 30 ° C. and pause for 10 minutes. The battery was discharged to 0 V and rested for 10 minutes. After the first charge / discharge, the laminate cell was opened and then sealed again in a vacuum state. Under the same conditions, charging / discharging was repeated 5 times to complete a laminated lithium battery. The results of the load test and the cycle test are average values of n = 3.
[負荷試験]
得られたラミネート型リチウム電池について、充放電試験装置(ACD−01、アスカ電子株式会社製)を用いて、30℃において充放電速度0.2C(定電流モード)で1サイクル4.2Vまで充電後、3.0Vまで放電し、この時の放電容量を100%とした。各充放電後には10分の充放電休止時間を設けた。さらに放電速度を2.0Cと5.0Cの条件で充放電を行い、放電容量維持率、IRドロップ、内部抵抗、平均放電電圧を測定した。結果を表1、2に示す。なお、放電した後は、次の充電に移る前に0.2Cで完全に放電させた。
[Load test]
The obtained laminated lithium battery is charged to 4.2 V per cycle at a charge / discharge rate of 0.2 C (constant current mode) at 30 ° C. using a charge / discharge test apparatus (ACD-01, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.). Thereafter, the battery was discharged to 3.0 V, and the discharge capacity at this time was 100%. A charge / discharge pause time of 10 minutes was provided after each charge / discharge. Furthermore, charging / discharging was performed under the conditions of a discharge rate of 2.0 C and 5.0 C, and the discharge capacity retention rate, IR drop, internal resistance, and average discharge voltage were measured. The results are shown in Tables 1 and 2. After discharging, the battery was completely discharged at 0.2 C before proceeding to the next charge.
[サイクル試験]
負荷試験とは別に作製したラミネート型リチウム電池について、充放電試験装置(ACD−01、アスカ電子株式会社製)を用いて、30℃において充放電速度0.2C(定電流モード)で、4.2Vまで充電し、3.0Vまで放電してサイクル試験を行った。各充放電後には10分の充放電休止時間を設けた。結果を図1に示す。
[Cycle test]
3. Regarding a laminated lithium battery produced separately from the load test, using a charge / discharge test apparatus (ACD-01, manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.) at a charge / discharge rate of 0.2 C (constant current mode) at 30 ° C. A cycle test was conducted by charging to 2V and discharging to 3.0V. A charge / discharge pause time of 10 minutes was provided after each charge / discharge. The results are shown in FIG.
実験例2
電解液の調製で、実験例1と同様に作製した電解液に2質量%のビニレンカーボネート(VC、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)を添加した他は、実験例1と同様にラミネート型リチウム電池を作製して、評価を行った。
Experimental example 2
Laminated lithium as in Experimental Example 1 except that 2% by weight of vinylene carbonate (VC, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) was added to the electrolytic solution prepared in the same manner as in Experimental Example 1 in the preparation of the electrolytic solution. A battery was fabricated and evaluated.
実験例3
電解液の調製で、電解質としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)1.52g(1.0mol)とリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI、株式会社日本触媒製)0.37g(0.2mol)を用いた他は実験例1と同様に電解液、及びラミネート型リチウム電池を作製して、評価を行った。
Experimental example 3
In the preparation of the electrolytic solution, 1.52 g (1.0 mol) of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 , manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) and lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) as the electrolyte ) An electrolytic solution and a laminated lithium battery were prepared and evaluated in the same manner as in Experimental Example 1 except that 0.37 g (0.2 mol) was used.
実験例4
電解液の調製で、実験例3と同様に調製した電解液に2質量%のビニレンカーボネート(VC、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)を添加した他は、実験例1と同様にラミネート型リチウム電池を作製して、評価を行った。
Experimental Example 4
Laminated lithium as in Experimental Example 1 except that 2% by weight of vinylene carbonate (VC, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) was added to the electrolytic solution prepared in the same manner as in Experimental Example 3 in the preparation of the electrolytic solution. A battery was fabricated and evaluated.
実験例5
電解液の調製で、電解質としてヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)1.52g(1.0mol)とリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)0.57g(0.2mol)を用いた他は実験例1と同様に電解液、及びラミネート型リチウム電池を作製して、評価を行った。
Experimental Example 5
In the preparation of the electrolytic solution, 1.52 g (1.0 mol) of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 , manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) and lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI, Kishida Chemical Co., Ltd.) were used as electrolytes. Manufactured, LBG grade) Other than using 0.57 g (0.2 mol), an electrolytic solution and a laminated lithium battery were prepared and evaluated in the same manner as in Experimental Example 1.
実験例6
電解液の調製で、実験例5と同様に調製した電解液に2質量%のビニレンカーボネート(VC、キシダ化学株式会社製、LBGグレード)を添加した他は、実験例1と同様にラミネート型リチウム電池を作製して、評価を行った。
Experimental Example 6
Laminated lithium as in Experimental Example 1 except that 2% by weight of vinylene carbonate (VC, manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd., LBG grade) was added to the electrolytic solution prepared in the same manner as in Experimental Example 5 in the preparation of the electrolytic solution. A battery was fabricated and evaluated.
表1の結果から、LiPF6のみを電解質として用いた実験例1と比較して、LiFSI、VCを併用した実験例2、3、4では、放電容量維持率、平均放電電圧が上がり、電池の出力が大きくなっているが、LiPF6とVCを用いた実験例2では、IRドロップと内部抵抗が上昇していることがわかる。しかしながら、LiFSIを使用した実験例3、4では、IRドロップ、内部抵抗ともに実験例1より下がっており、LiFSIを使用することにより内部抵抗が低く抑えられることが判明した。また、LiFSIとVCを併用した実験例4では、放電容量維持率が高くかつ内部抵抗も低いという性能を両立させた電池とできることが判明した。
From the results of Table 1, compared to Experimental Example 1 using only LiPF 6 as the electrolyte, in Experimental Examples 2, 3, and 4 using LiFSI and VC together, the discharge capacity retention rate and the average discharge voltage increased, and the battery Although the output is large, it can be seen that in Experimental Example 2 using LiPF 6 and VC, the IR drop and the internal resistance are increased. However, in Experimental Examples 3 and 4 using LiFSI, both the IR drop and the internal resistance are lower than those of Experimental Example 1, and it was found that the internal resistance can be suppressed to a low level by using LiFSI. Further, in Experimental Example 4 in which LiFSI and VC were used in combination, it was found that a battery having both a high discharge capacity retention rate and a low internal resistance can be obtained.
放電速度を5Cという高速で行った場合にも、同様の傾向が見られた。 The same tendency was observed when the discharge rate was 5C.
図1より、LiPF6のみを電解質として用いた実験例1と比較して、LiFSI、VCを使用した実験例2、3、4、6ではサイクル特性が良くなった。またこの中でも、LiFSIとVCを併用した実験例4が最もサイクル特性が良いことが判明した。LiTFSIを使用した実験例5ではサイクル特性は実験例1と同等レベルで改善が見られなかった。 From FIG. 1, compared with Experimental Example 1 using only LiPF 6 as the electrolyte, Experimental Examples 2, 3, 4, and 6 using LiFSI and VC showed improved cycle characteristics. Of these, Experimental Example 4 using LiFSI and VC in combination was found to have the best cycle characteristics. In Experimental Example 5 using LiTFSI, the cycle characteristics were not improved at the same level as in Experimental Example 1.
Claims (8)
電解質(1)、一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N−Li+(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物、及び溶媒を含み、
2C平均放電電圧が3.64V以上であることを特徴とするリチウム二次電池。 A lithium secondary battery comprising a positive electrode containing a positive electrode active material containing a composite metal oxide of lithium and cobalt, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is an electrolyte (1), general formula (2); (XSO 2 ) (X′SO 2 ) N — Li + (X and X ′ are fluorine atoms, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms) Or a C 1-6 fluoroalkyl group, wherein at least one of X and X ′ is a fluorine atom.) And a solvent,
A lithium secondary battery having a 2C average discharge voltage of 3.64 V or more.
電解質(1)、
一般式(2);(XSO2)(X’SO2)N−Li+(X、X’は、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基又は炭素数1〜6のフルオロアルキル基を表し、X、X’の少なくとも一方はフッ素原子である。)で表される化合物を0.01mol/L〜2.0mol/L、及び溶媒、
を含むことを特徴とするリチウム二次電池。 A lithium secondary battery comprising a positive electrode containing a positive electrode active material containing a composite metal oxide of lithium and cobalt, a negative electrode containing a negative electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is an electrolyte (1),
(XSO 2 ) (X′SO 2 ) N — Li + (X and X ′ represent a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms. , X, and X ′ are fluorine atoms.) 0.01 mol / L to 2.0 mol / L of a compound represented by:
A lithium secondary battery comprising:
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