JP2015141809A5

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Publication number: JP2015141809A5
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Filing date: 2014-01-29
Publication date: 2016-04-07
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Description

第２条件として、ホウ素化合物は、式（１）で表される８価のホウ素水素含有構造（ＢＨ含有構造）および式（２）で表される１２価のホウ素炭素含有構造（ＢＣ含有構造）のうちの一方または双方を含んでいる。すなわち、ホウ素化合物は、ＢＨ含有構造だけを含んでいてもよいし、ＢＣ含有構造だけを含んでいてもよいし、ＢＨ含有構造およびＢＣ含有構造の双方を含んでいてもよい。また、ホウ素化合物に含まれるＢＨ含有構造の数は、１つに限らず、２つ以上でもよい。このことは、ホウ素化合物に含まれるＢＣ含有構造の数に関しても同様である。

式（３）に示したホウ素化合物（以下、「第１ホウ素化合物」という。）は、ホウ素および水素を構成元素とする化合物であり、ＢＨ含有構造を含んでいる。ホウ素の数を表すｘの値は、上記した条件を満たす整数であれば、特に限定されない。このことは、水素の数を表すｙの値に関しても同様である。中でも、ｙは、ｙ＝ｘ＋４を満たしていることが好ましい。第１ホウ素化合物を容易に合成可能だからである。

式（４）に示したホウ素化合物（以下、「第２ホウ素化合物」という。）は、ホウ素および水素を構成元素として含むと共に特定の基（Ｒ１）を含む化合物であり、ＢＣ含有構造を含んでいる。

アルキル基の具体例は、メチル基（−ＣＨ₃）、エチル基（−Ｃ₂Ｈ₅）、プロピル基（−Ｃ₃Ｈ₇）、ｎ−ブチル基（−Ｃ₄Ｈ₉）およびｔ−ブチル基（−Ｃ（ＣＨ₃）₂−ＣＨ₃）などである。アルケニル基の具体例は、ビニル基（−ＣＨ＝ＣＨ₂）およびアリル基（−ＣＨ₂−ＣＨ＝ＣＨ₂）などである。アルキニル基の具体例は、エチニル基（−Ｃ≡ＣＨ）などである。

式（５）に示したホウ素化合物（以下、「第３ホウ素化合物」という。）は、カチオン（Ｍ１⁺）およびアニオン（［Ｃ₂Ｂ₉Ｒ２₁₂］^-）を含む化合物である。このアニオンは、ホウ素および水素を構成元素として含んでいると共に、特定の基（Ｒ２）を含んでいる。また、アニオンは、ＢＨ含有構造およびＢＣ含有構造を含んでいる。

式（６）に示したホウ素化合物（以下、「第４ホウ素化合物」という。）は、カチオン（Ｍ２⁺）およびアニオン（［Ｍ３（Ｃ₂Ｂ₉Ｒ４₁₂）₂］^-）を含む化合物である。このアニオンは、ホウ素、水素および２価の金属元素（Ｍ３）を構成元素として含んでいると共に、特定の基（Ｒ４）を含んでいる。また、アニオンは、ＢＣ含有構造を含んでいる。

この溶媒は、例えば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、ラクトン、鎖状カルボン酸エステルおよびニトリルなどである。優れた溶解性および相溶性などが得られるからである。環状炭酸エステルは、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレンおよび炭酸ブチレンなどであり、鎖状炭酸エステルは、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチルおよび炭酸メチルプロピルなどである。ラクトンは、例えば、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンなどである。鎖状カルボン酸エステルは、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルなどである。ニトリルは、例えば、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリルおよび３−メトキシプロピオニトリルなどである。

また、溶媒は、酸無水物でもよい。電解液の化学的安定性がより向上するからである。この酸無水物は、例えば、カルボン酸無水物、ジスルホン酸無水物、またはカルボン酸スルホン酸無水物などである。カルボン酸無水物は、例えば、無水コハク酸、無水グルタル酸または無水マレイン酸などである。ジスルホン酸無水物は、例えば、無水エタンジスルホン酸または無水プロパンジスルホン酸などである。カルボン酸スルホン酸無水物は、例えば、無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸または無水スルホ酪酸などである。溶媒中における酸無水物の含有量は、特に限定されないが、例えば、０．５重量％〜５重量％である。

第１手順では、正極２１および負極２２と同様の作製手順により、正極３３および負極３４を作製する。すなわち、正極３３を作製する場合には、正極集電体３３Ａの両面に正極活物質層３３Ｂを形成すると共に、負極３４を作製する場合には、負極集電体３４Ａの両面に負極活物質層３４Ｂを形成する。続いて、電解液と、高分子化合物と、溶媒などとを混合して、前駆溶液を調製する。この溶媒は、例えば、有機溶剤などである。続いて、正極３３および負極３４のそれぞれに前駆溶液を塗布したのち、その前駆溶液を乾燥させて、ゲル状の電解質層３６を形成する。続いて、溶接法などを用いて正極集電体３３Ａに正極リード３１を取り付けると共に、溶接法などを用いて負極集電体３４Ａに負極リード３２を取り付ける。続いて、セパレータ３５を介して正極３３と負極３４とを積層してから巻回させて巻回電極体３０を作製したのち、その最外周部に保護テープ３７を貼り付ける。続いて、巻回電極体３０を挟むように外装部材４０を折り畳んだのち、熱融着法などを用いて外装部材４０の外周縁部同士を接着させて、その外装部材４０の内部に巻回電極体３０を封入する。この場合には、正極リード３１および負極リード３２と外装部材４０との間に密着フィルム４１を挿入する。

第２手順では、正極３３に正極リード３１を取り付けると共に、負極３４に負極リード３２を取り付ける。続いて、セパレータ３５を介して正極３３と負極３４とを積層してから巻回させて、巻回電極体３０の前駆体である巻回体を作製したのち、その最外周部に保護テープ３７を貼り付ける。続いて、巻回電極体３０を挟むように外装部材４０を折り畳んだのち、熱融着法などを用いて外装部材４０のうちの一辺の外周縁部を除いた残りの外周縁部を接着させて、袋状の外装部材４０の内部に巻回体を収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、重合開始剤と、必要に応じて重合禁止剤などの他の材料とを混合して、電解質用組成物を調製する。続いて、袋状の外装部材４０の内部に電解質用組成物を注入したのち、熱融着法などを用いて外装部材４０を密封する。続いて、モノマーを熱重合させて、高分子化合物を形成する。これにより、ゲル状の電解質層３６が形成される。

また、電池パックは、例えば、図６に示しているように、電源１１１と、回路基板１１６とを備えている。回路基板１１６は、例えば、制御部１２１と、スイッチ部１２２と、ＰＴＣ素子１２３と、温度検出部１２４とを備えている。電源１１１は、正極端子１２５および負極端子１２７を介して外部と接続可能であるため、その電源１１１は、正極端子１２５および負極端子１２７を介して充放電される。温度検出部１２４は、温度検出素子（いわゆるＴ端子）１２６を用いて温度を検出可能である。

なお、回路基板１１６は、ＰＴＣ素子１２３を備えていなくてもよい。この場合には、別途、回路基板１１６にＰＴＣ素子が付設されていてもよい。

この電力貯蔵システムでは、例えば、外部電源である集中型電力系統９７からスマートメータ９２およびパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積されると共に、独立電源である自家発電機９５からパワーハブ９３を介して電源９１に電力が蓄積される。この電源９１に蓄積された電力は、制御部９０の指示に応じて電気機器９４および電動車両９６に供給されるため、その電気機器９４が稼働可能になると共に、電動車両９６が充電可能になる。すなわち、電力貯蔵システムは、電源９１を用いて、家屋８９内における電力の蓄積および供給を可能にするシステムである。

Claims

正極および負極と共に非水電解液を備え、
前記非水電解液は、ホウ素化合物を含み、
前記ホウ素化合物は、６個以上のホウ素（Ｂ）を構成元素として含むと共に、式（１）で表される８価のホウ素水素含有構造および式（２）で表される１２価のホウ素炭素含有構造のうちの少なくとも一方を含む、
二次電池。
前記ホウ素化合物は、式（３）〜式（６）のそれぞれで表される化合物のうちの少なくとも１種を含む、
請求項１記載の二次電池。
Ｂ_xＨ_y ・・・（３）
（ｘは、６〜１８のうちのいずれかの整数である。ｙは、１０〜２２のうちのいずれかの整数である。）
Ｃ₂Ｂ₁₀Ｒ１₁₂ ・・・（４）
（Ｒ１のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、およびそれらの２種類以上が１価となるように結合された基のうちのいずれかである。）
Ｍ１⁺［Ｃ₂Ｂ₉Ｒ２₁₂］^- ・・・（５）
（Ｍ１⁺は、長周期型周期表の１族に属する金属元素からなる１価の金属カチオン、およびＮＲ３₄ ⁺で表される１価の非金属カチオンのうちのいずれかである。Ｒ２およびＲ３のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、およびそれらの２種類以上が１価となるように結合された基のうちのいずれかである。）
Ｍ２⁺［Ｍ３（Ｃ₂Ｂ₉Ｒ４₁₂）₂］^- ・・・（６）
（Ｍ２⁺は、長周期型周期表の１族に属する金属元素からなる１価の金属カチオン、およびＮＲ５₄ ⁺で表される１価の非金属カチオンのうちのいずれかである。Ｍ３は、長周期型周期表の２族〜１６族に属する２価の金属元素である。Ｒ４およびＲ５のそれぞれは、水素基、ハロゲン基、１価の炭化水素基、１価のハロゲン化炭化水素基、およびそれらの２種類以上が１価となるように結合された基のうちのいずれかである。）
前記ハロゲン基は、フッ素基（−Ｆ）、塩素基（−Ｃｌ）、臭素基（−Ｂｒ）およびヨウ素基（−Ｉ）のうちのいずれかであり、
前記１価の炭化水素基は、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アリール基、およびそれらの２種類以上が１価となるように結合された基のうちのいずれかであり、
前記１価のハロゲン化炭化水素基は、前記１価の炭化水素基のうちの少なくとも一部の水素基がハロゲン基により置換された基であり、
前記１価の金属カチオンは、リチウムイオン（Ｌｉ⁺）、ナトリウムイオン（Ｎａ⁺）、カリウムイオン（Ｋ⁺）、ルビジウムイオン（Ｒｂ⁺）およびセシウムイオン（Ｃｓ⁺）のうちのいずれかであり、
前記１価の非金属カチオンは、アンモニウムイオン（ＮＨ₄ ⁺）、トリメチルアンモニウムイオン（（ＣＨ₃）₃ＮＨ⁺）、トリエチルアンモニウムイオン（（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＮＨ⁺）、トリプロピルアンモニウムイオン（（Ｃ₃Ｈ₇）₃ＮＨ⁺）、トリブチルアンモニウムイオン（（Ｃ₄Ｈ₉）₃ＮＨ⁺）、テトラメチルアンモニウムイオン（（ＣＨ₃）₄Ｎ⁺）、テトラエチルアンモニウムイオン（（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｎ⁺）およびテトラブチルアンモニウムイオン（（Ｃ₄Ｈ₉）₄Ｎ⁺）のうちのいずれかであり、
前記２価の金属元素は、コバルト（Ｃｏ）およびニッケル（Ｎｉ）のうちのいずれかである、
請求項２記載の二次電池。
前記式（３）に示したホウ素化合物は、Ｂ₆Ｈ₁₀、Ｂ₁₀Ｈ₁₄およびＢ₁₈Ｈ₂₂のうちのいずれかであり、
前記式（４）に示したホウ素化合物は、Ｃ₂Ｂ₁₀Ｈ₁₂、Ｃ₂Ｂ₁₀Ｈ₁₁ＣＨ₃およびＣ₂Ｂ₁₀Ｈ₁₁Ｃ₆Ｈ₅のうちのいずれかであり、
前記式（５）に示したホウ素化合物は、Ｌｉ［Ｃ₂Ｂ₉Ｈ₁₂］、Ｃｓ［Ｃ₂Ｂ₉Ｈ₁₂］および（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＮＨ［Ｃ₂Ｂ₉Ｈ₁₂］のうちのいずれかであり、
前記式（６）に示したホウ素化合物は、Ｃｓ［Ｃｏ（Ｃ₂Ｂ₉Ｈ₁₂）₂］、Ｋ［Ｃｏ（Ｃ₂Ｂ₉Ｈ₁₂）₂］、（Ｃ₄Ｈ₉）₄Ｎ［Ｃｏ（Ｃ₂Ｂ₉Ｈ₁₂）₂］、（ＣＨ₃）₃ＮＨ［Ｃｏ（Ｃ₂Ｂ₉Ｈ₁₂）₂］および（Ｃ₂Ｈ₅）₃ＮＨ［Ｃｏ（Ｃ₂Ｂ₉Ｈ₁₂）₂］のうちのいずれかである、
請求項２または請求項３に記載の二次電池。
前記非水電解液中における前記ホウ素化合物の含有量は、０．０１重量％〜１．５重量％である、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の二次電池。
リチウム二次電池である、
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の二次電池。
ホウ素化合物を含み、
前記ホウ素化合物は、６個以上のホウ素を構成元素として含むと共に、式（１）で表される８価のホウ素水素含有構造および式（２）で表される１２価のホウ素炭素含有構造のうちの少なくとも一方を含む、
二次電池用非水電解液。
二次電池と、
その二次電池の動作を制御する制御部と、
その制御部の指示に応じて前記二次電池の動作を切り換えるスイッチ部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
前記非水電解液は、ホウ素化合物を含み、
前記ホウ素化合物は、６個以上のホウ素を構成元素として含むと共に、式（１）で表される８価のホウ素水素含有構造および式（２）で表される１２価のホウ素炭素含有構造のうちの少なくとも一方を含む、
電池パック。
二次電池と、
その二次電池から供給された電力を駆動力に変換する変換部と、
その駆動力に応じて駆動する駆動部と、
前記二次電池の動作を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
前記非水電解液は、ホウ素化合物を含み、
前記ホウ素化合物は、６個以上のホウ素を構成元素として含むと共に、式（１）で表される８価のホウ素水素含有構造および式（２）で表される１２価のホウ素炭素含有構造のうちの少なくとも一方を含む、
電動車両。
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される１または２以上の電気機器と、
前記二次電池からの前記電気機器に対する電力供給を制御する制御部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
前記非水電解液は、ホウ素化合物を含み、
前記ホウ素化合物は、６個以上のホウ素を構成元素として含むと共に、式（１）で表される８価のホウ素水素含有構造および式（２）で表される１２価のホウ素炭素含有構造のうちの少なくとも一方を含む、
電力貯蔵システム。
二次電池と、
その二次電池から電力を供給される可動部と
を備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
前記非水電解液は、ホウ素化合物を含み、
前記ホウ素化合物は、６個以上のホウ素を構成元素として含むと共に、式（１）で表される８価のホウ素水素含有構造および式（２）で表される１２価のホウ素炭素含有構造のうちの少なくとも一方を含む、
電動工具。
二次電池を電力供給源として備え、
前記二次電池は、正極および負極と共に非水電解液を備え、
前記非水電解液は、ホウ素化合物を含み、
前記ホウ素化合物は、６個以上のホウ素を構成元素として含むと共に、式（１）で表される８価のホウ素水素含有構造および式（２）で表される１２価のホウ素炭素含有構造のうちの少なくとも一方を含む、
電子機器。