JP2016085836A - Nonaqueous liquid electrolyte for lithium ion secondary batteries, and lithium ion secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウムイオン二次電池用非水電解液及びリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery.
リチウムイオン二次電池はニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池と比べ、軽量、高容量であるため、携帯電子機器用電源として広く応用されている。また、ハイブリッド自動車や、電気自動車用に搭載される電源としても使用され始めている。近年、携帯電子機器の小型化、高機能化が進んだことや、電気自動車等の走行距離を向上させるためにも、これらの電源となるリチウムイオン二次電池の更なる高容量化が期待されている。 Lithium ion secondary batteries are lighter and have higher capacity than nickel cadmium batteries and nickel metal hydride batteries, and thus are widely applied as power sources for portable electronic devices. In addition, it has begun to be used as a power source mounted for hybrid vehicles and electric vehicles. In recent years, the miniaturization and high functionality of portable electronic devices have progressed, and in order to improve the mileage of electric vehicles and the like, further increase in capacity of lithium ion secondary batteries serving as these power sources is expected. ing.
リチウムイオン二次電池は、主として、正極、負極、セパレータ、非水電解液から構成されており、一般に、正極にリチウム金属複合酸化物、負極にリチウムイオンを吸蔵放出可能な炭素材等を用い、非水電解液として常温で液体の有機溶媒にリチウム塩を溶解させた液状の電解質が用いられている。しかし、負極の炭素材の表面では、有機溶媒が分解する副反応が生じ、期待される放電容量が得られないなど特性に悪影響を及ぼす。このため、負極が有機溶媒と直接反応しないように、負極表面に被膜を形成するとともに、この被膜の状態や性質を制御することが重要な課題となる。 A lithium ion secondary battery is mainly composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. Generally, a lithium metal composite oxide is used for the positive electrode, and a carbon material that can occlude and release lithium ions is used for the negative electrode. A liquid electrolyte in which a lithium salt is dissolved in an organic solvent that is liquid at room temperature is used as a non-aqueous electrolyte. However, a side reaction in which the organic solvent decomposes occurs on the surface of the carbon material of the negative electrode, which adversely affects the characteristics such as an expected discharge capacity cannot be obtained. For this reason, it becomes an important subject to form a film on the negative electrode surface and to control the state and properties of this film so that the negative electrode does not directly react with the organic solvent.
この負極表面被膜を形成、制御するために、電解液中に特殊な添加剤を加えることが行われている。例えば、特許文献1〜3に示されるように、炭素材を含むリチウムイオン二次電池の非水電解液にビニレンカーボネート誘導体や環状硫酸エステルを添加し、サイクル特性が向上したとの記載がある。また、複数の添加剤を同時に加える検討も精力的になされ、特許文献4に示されるように、グリコールサルフェートを2重量%以下とビニレンカーボネートを1重量%以下添加することも報告されている。 In order to form and control the negative electrode surface coating, a special additive is added to the electrolytic solution. For example, as shown in Patent Documents 1 to 3, there is a description that cycle characteristics are improved by adding a vinylene carbonate derivative or a cyclic sulfate to a non-aqueous electrolyte of a lithium ion secondary battery containing a carbon material. In addition, studies on adding a plurality of additives simultaneously have been made energetically, and as shown in Patent Document 4, it has been reported that 2 wt% or less of glycol sulfate and 1 wt% or less of vinylene carbonate are added.
しかしながら、ビニレンカーボネート誘導体やエチレンサルフェート誘導体をそれぞれ適量添加しただけでは、添加しない場合と比較して、−10℃の低温における放電容量が低減した。そればかりか、60℃の高温保存時に容量劣化が小さくなく、低温における放電容量と高温での保存特性を同時に向上させる必要があった。ビニレンカーボネート誘導体やエチレンサルフェート誘導体を、特許文献4にある量を添加した場合においても、60℃の高温保存時における容量維持率が十分とは言えず、さらに高温における保存特性を向上させる必要があった。 However, the discharge capacity at a low temperature of −10 ° C. was reduced by adding appropriate amounts of vinylene carbonate derivatives and ethylene sulfate derivatives, respectively, as compared to the case of not adding them. In addition, the capacity deterioration is not small when stored at a high temperature of 60 ° C., and it is necessary to simultaneously improve the discharge capacity at a low temperature and the storage characteristics at a high temperature. Even when a certain amount of vinylene carbonate derivative or ethylene sulfate derivative is added in Patent Document 4, the capacity retention rate at high temperature storage at 60 ° C. cannot be said to be sufficient, and it is necessary to further improve the storage characteristics at high temperature. It was.
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、低温での放電容量が優れ、さらに高温での保存特性をも向上させるリチウムイオン二次電池用非水電解液及びリチウムイオン二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a non-aqueous electrolyte for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery that have excellent discharge capacity at low temperatures and further improve storage characteristics at high temperatures. The purpose is to provide.
前記課題を解決するために、本発明に係るリチウムイオン二次電池用非水電解液は、非水溶媒と電解質を含み、式(1)で表されるエチレンサルフェート誘導体を2.1〜6.0重量%と、式(2)で表されるビニレンカーボネート誘導体を0.0004〜0.2重量%と、を含有することを特徴とする。
〔式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜5の炭化水素基のいずれかを表す。〕
〔式(2)中、R3及びR4は、それぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜5の炭化水素基のいずれかを表す。〕
In order to solve the above problems, a non-aqueous electrolyte for a lithium ion secondary battery according to the present invention includes a non-aqueous solvent and an electrolyte, and includes an ethylene sulfate derivative represented by the formula (1) in 2.1 to 6. It contains 0 wt% and 0.0004 to 0.2 wt% of a vinylene carbonate derivative represented by the formula (2).
[In Formula (1), R < 1 > and R < 2 > represents either a hydrogen atom and a C1-C5 hydrocarbon group each independently. ]
[In Formula (2), R < 3 > and R < 4 > represents either a hydrogen atom and a C1-C5 hydrocarbon group each independently. ]
エチレンサルフェート誘導体とビニレンカーボネート誘導体を同時に適量添加することにより、それぞれ単独で添加するより強固な被膜を形成することができ、高温における保存時に容量劣化を小さくすることができる。それと同時に、セルのインピーダンスも低下させることが可能となる。特に、低温においては正極、あるいは正極/電解液界面のインピーダンスが高くなることで放電容量が小さくなってしまうが、その抵抗が高くならないよう作用するものと考えられる。 By adding an appropriate amount of the ethylene sulfate derivative and the vinylene carbonate derivative at the same time, it is possible to form a stronger film that is added alone, and to reduce capacity deterioration during storage at high temperatures. At the same time, the cell impedance can be lowered. In particular, at low temperatures, the impedance at the positive electrode or the positive electrode / electrolyte interface increases and the discharge capacity decreases. However, it is considered that the resistance does not increase.
エチレンサルフェート誘導体の含有量が2.1重量%以上であると、強固な被膜が形成されることで、高温における満充電保存時の容量劣化を小さくすることができる。エチレンサルフェート誘導体は含水しやすい化合物であるので、通常2.1重量%以上含むとその水による影響が出てしまうこともある。非水電解液に加える前に脱水することで、その影響は限りなく小さくすることができる。一方、その含有量が6.0重量%以下であれば、被膜が厚くなり過ぎず、電極のインピーダンスを小さく保つことが可能となり、低温での放電容量を大きくすることができる。 When the content of the ethylene sulfate derivative is 2.1% by weight or more, a strong coating is formed, so that capacity degradation during full charge storage at high temperatures can be reduced. Since the ethylene sulfate derivative is a compound that easily contains water, when it is usually contained in an amount of 2.1% by weight or more, the influence of the water may appear. By dehydrating before adding to the non-aqueous electrolyte, the effect can be minimized. On the other hand, if the content is 6.0% by weight or less, the coating does not become too thick, the impedance of the electrode can be kept small, and the discharge capacity at low temperature can be increased.
ビニレンカーボネート誘導体の含有量が0.0004重量%以上であると、より強固な被膜が形成されることで、高温における満充電保存時の容量劣化を小さくすることができる。一方、その含有量が0.2重量%以下であれば、特に正極、あるいは正極/電解液界面のインピーダンスを小さく保ち、低温での放電容量を大きくする効果を発揮する。 When the content of the vinylene carbonate derivative is 0.0004% by weight or more, a stronger coating is formed, and thus capacity degradation during full charge storage at high temperatures can be reduced. On the other hand, when the content is 0.2% by weight or less, the effect of increasing the discharge capacity at a low temperature is exhibited particularly by keeping the impedance of the positive electrode or the positive electrode / electrolyte interface low.
前記エチレンサルフェート誘導体は、式(1)中、R1及びR2がともに水素原子である1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドであることが好ましい。 The ethylene sulfate derivative is preferably 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide in which R 1 and R 2 are both hydrogen atoms in the formula (1).
エチレンサルフェート誘導体はR1、R2とも水素原子である場合に最も強固な被膜を形成できるものと推察する。エチレンサルフェート誘導体の融点と形成された被膜の強度が関係しているのかもしれない。 It is presumed that the ethylene sulfate derivative can form the strongest film when both R 1 and R 2 are hydrogen atoms. The melting point of the ethylene sulfate derivative may be related to the strength of the formed film.
前記ビニレンカーボネート誘導体は、式(2)中、R3及びR4がともにメチル基である4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンであることが好ましい。 The vinylene carbonate derivative is preferably 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one in which R 3 and R 4 are both methyl groups in the formula (2).
式(2)中、R3及びR4がともに水素原子であるビニレンカーボネートとは異なり、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンは単独で添加しても被膜形成せず、特性を向上させる効果はほとんどないのだが、エチレンサルフェート誘導体と同時に添加することでより強固な被膜を形成し、高温における保存特性を大きく向上させることが可能となる。 In the formula (2), unlike vinylene carbonate in which R 3 and R 4 are both hydrogen atoms, 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one does not form a film even when added alone, Although there is almost no effect of improving the characteristics, it is possible to form a stronger film by adding it simultaneously with the ethylene sulfate derivative and greatly improve the storage characteristics at high temperatures.
前記電解質としては、導電性向上の観点から、LiPF6を含むことが好ましい。 The electrolyte preferably contains LiPF 6 from the viewpoint of improving conductivity.
本発明に係るリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、セパレータと、非水溶媒及び電解質を有する非水電解液とを備え、非水電解液に式(1)で表されるエチレンサルフェート誘導体を2.1〜6.0重量%と、式(2)で表されるビニレンカーボネート誘導体を0.0004〜0.2重量%と、を含有することを特徴とする。
〔式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜5の炭化水素基のいずれかを表す。〕
〔式(2)中、R3及びR4は、それぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜5の炭化水素基のいずれかを表す。〕
The lithium ion secondary battery according to the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolytic solution having a nonaqueous solvent and an electrolyte, and the ethylene sulfate represented by the formula (1) in the nonaqueous electrolytic solution. It contains 2.1 to 6.0% by weight of a derivative and 0.0004 to 0.2% by weight of a vinylene carbonate derivative represented by the formula (2).
[In Formula (1), R < 1 > and R < 2 > represents either a hydrogen atom and a C1-C5 hydrocarbon group each independently. ]
[In Formula (2), R < 3 > and R < 4 > represents either a hydrogen atom and a C1-C5 hydrocarbon group each independently. ]
本発明によれば、低温での放電容量が優れ、さらに高温での保存特性をも向上させるリチウムイオン二次電池用非水電解液及びリチウムイオン二次電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the non-aqueous electrolyte for lithium ion secondary batteries and lithium ion secondary battery which are excellent in the discharge capacity in low temperature, and also improve the storage characteristic in high temperature can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。ただし、本発明にかかるリチウムイオン二次電池用非水電解液及びリチウムイオン二次電池は、以下の実施形態に限定されるものではない。なお、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the non-aqueous electrolyte for lithium ion secondary batteries and the lithium ion secondary battery according to the present invention are not limited to the following embodiments. In addition, the dimensional ratio of drawing is not restricted to the ratio of illustration.
(リチウムイオン二次電池)
続いて、本実施形態に係る電極、及びリチウムイオン二次電池について図1を参照して簡単に説明する。
(Lithium ion secondary battery)
Next, the electrode and the lithium ion secondary battery according to this embodiment will be briefly described with reference to FIG.
リチウムイオン二次電池100は、主として、蓄電要素30、蓄電要素30を密閉した状態で収容するケース50、及び蓄電要素30に接続された一対のリード60,62を備えている。
The lithium ion
蓄電要素30は、一対の電極10、20がセパレータ18を挟んで対向配置されたものである。正極10は、正極集電体12上に正極活物質層14が設けられた物である。負極20は、負極集電体22上に負極活物質層24が設けられた物である。正極活物質層14及び負極活物質層24がセパレータ18の両側にそれぞれ接触している。正極活物質層14、負極活物質層24、及び、セパレータ18の内部に非水電解液が含有されている。正極集電体12及び負極集電体22の端部には、それぞれリード60,62が接続されており、リード60,62の端部はケース50の外部にまで延びている。
The
(負極)
負極20は、負極集電体22の両面に負極活物質層24を備えて構成されている。さらに、負極活物質層24は、負極活物質材料と、導電助剤と、結着剤とを含む塗料を負極集電体22に塗布することによって形成されている。
(Negative electrode)
The
負極活物質材料は、天然黒鉛、人造黒鉛(難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等)、MCF(メソカーボンファイバ)等の炭素材から選ばれる少なくとも1種を含んでいる。中でも、良好な負極容量及びサイクル特性を示すことから人造黒鉛が好ましく、電極密度向上の観点から、人造黒鉛を天然黒鉛と混合して使用することが更に好ましい。
その他、例えば、Al、Si、Sn等のリチウムと化合物を形成することのできる金属、SiO2、SnO2等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)など公知の負極活物質材料を炭素材と混合させて使用してもよい。
The negative electrode active material includes at least one selected from carbon materials such as natural graphite, artificial graphite (non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, etc.), MCF (mesocarbon fiber), and the like. Among these, artificial graphite is preferable because it exhibits a favorable negative electrode capacity and cycle characteristics, and from the viewpoint of improving electrode density, it is more preferable to use artificial graphite mixed with natural graphite.
In addition, for example, a metal capable of forming a compound with lithium such as Al, Si and Sn, an amorphous compound mainly composed of an oxide such as SiO 2 and SnO 2 , lithium titanate (Li 4 Ti 5 O A known negative electrode active material such as 12 ) may be mixed with a carbon material.
導電助剤は特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。例えば、カーボンブラックのような熱分解炭素、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成材料、炭素繊維、あるいは活性炭などの炭素材が挙げられる。また、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、黒鉛などの負極活物質材料を、形状を変えて添加してもよい。 The conductive auxiliary agent is not particularly limited, and a known conductive auxiliary agent can be used. Examples thereof include carbon materials such as pyrolytic carbon such as carbon black, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired materials, carbon fibers, and activated carbon. Moreover, you may add negative electrode active material materials, such as non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, and graphite, changing a shape.
カーボンブラックとしては、特に、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等が好ましく、ケッチェンブラックが特に好ましい。電子伝導性の多孔体を含有させることにより負極活物質材料の粒子と結着剤の界面に空孔を形成でき、その空孔により負極活物質層24への非水電解液の染み込みを容易にするので好ましい。
As carbon black, acetylene black, ketjen black and the like are particularly preferable, and ketjen black is particularly preferable. By including an electron-conductive porous body, pores can be formed at the interface between the particles of the negative electrode active material and the binder, and the penetration of the non-aqueous electrolyte into the negative electrode
結着剤は、前記の負極活物質材料の粒子と導電助剤の粒子とを結着可能なものであれば特に限定されない。例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂や、スチレンブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリアクリル酸(PAA)等が挙げられる。また、この結着剤は、前記の負極活物質材料の粒子と導電助剤の粒子との結着のみならず、負極集電体22への結着に対しても寄与している。
The binder is not particularly limited as long as it can bind the negative electrode active material particles and the conductive auxiliary particles. For example, fluororesins such as polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), polyacrylic acid (PAA), and the like can be given. Further, the binder contributes not only to the binding of the particles of the negative electrode active material material and the particles of the conductive additive but also the binding to the negative electrode
負極集電体22は、リチウムイオン二次電池用の集電体に使用されている各種公知の金属箔を用いることができる。具体的には、銅箔を用いることが好ましい。
As the negative electrode
(正極)
正極10は、正極集電体12の両面に正極活物質層14を備えて構成されている。さらに正極活物質層14は、正極活物質材料と、導電助剤と、結着剤とを含む塗料を正極集電体12に塗布することによって形成されている。
(Positive electrode)
The
正極活物質材料は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、ClO4 −)とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知の電極活物質材料を使用できる。例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、リチウムマンガンスピネル(LiMn2O4)、一般式:LiNixCoyMnzO2(x+y+z=1)やLiaNixCoyAl1−x−yO2(0.98<a<1.2、0<x,y<1)で表される複合金属酸化物、オリビン型LiMPO4(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、FeまたはVを示す)、リチウムバナジウム化合物(LiVOPO4)等の複合金属酸化物が挙げられる。 The positive electrode active material is composed of lithium ion occlusion and release, lithium ion desorption and insertion (intercalation), or doping and dedoping of a lithium ion and a counter anion (for example, ClO 4 − ) of the lithium ion. Is not particularly limited as long as it can reversibly proceed, and a known electrode active material can be used. For example, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), general formula: LiNi x Co y Mn z O 2 (x + y + z = 1) or Li a Ni x Co y Al 1-xy O 2 (0.98 <a <1.2, 0 <x, y <1) A composite metal oxide, olivine-type LiMPO 4 (where M is Co, Ni , Mn, Fe or V), and composite metal oxides such as lithium vanadium compounds (LiVOPO 4 ).
更に、正極活物質材料以外の各構成要素(導電助剤、結着剤)は、負極20で使用されるものと同様の物質を使用することができる。したがって、正極10に含まれる結着剤も、前記の正極活物質材料の粒子と導電助剤の粒子との結着のみならず、正極集電体12への結着に対しても寄与している。
Furthermore, each constituent element (conductive auxiliary agent and binder) other than the positive electrode active material can use the same substances as those used in the
正極集電体12は、リチウムイオン二次電池用の集電体に使用されている各種公知の金属箔を用いることができる。具体的には、アルミニウム箔を用いることが好ましい。
As the positive electrode
(セパレータ)
セパレータ18は絶縁性の多孔体から形成されていれば、材料、製法等は特に限定されず、リチウムイオン二次電池100に用いられている公知のセパレータを使用することができる。例えば、絶縁性の多孔体としては、公知のポリオレフィン樹脂、具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、1−ブテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセンなどを重合した結晶性の単独重合体または共重合体が挙げられる。これらの単独重合体または共重合体は、1種を単独で使用することができるが、2種以上のものを混合して用いてもよい。また、単層であっても複層であってもよい。
(Separator)
As long as the separator 18 is formed of an insulating porous material, the material, the manufacturing method, and the like are not particularly limited, and a known separator used in the lithium ion
(非水電解液)
非水電解液は、非水溶媒と、電解質と式(1)で表されるエチレンサルフェート誘導体を2.1〜6.0重量%と、式(2)で表されるビニレンカーボネート誘導体を0.0004〜0.2重量%とを含む。
〔式(1)中、R1及びR2は、それぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜5の炭化水素基のいずれかを表す。〕
〔式(2)中、R3及びR4は、それぞれ独立に水素原子及び炭素数1〜5の炭化水素基のいずれかを表す。〕
(Nonaqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte is a non-aqueous solvent, 2.1 to 6.0% by weight of the electrolyte and the ethylene sulfate derivative represented by the formula (1), and the vinylene carbonate derivative represented by the formula (2) is 0.00. 0004 to 0.2% by weight.
[In Formula (1), R < 1 > and R < 2 > represents either a hydrogen atom and a C1-C5 hydrocarbon group each independently. ]
[In Formula (2), R < 3 > and R < 4 > represents either a hydrogen atom and a C1-C5 hydrocarbon group each independently. ]
エチレンサルフェート誘導体とビニレンカーボネート誘導体を同時に含むことによる効果発現のメカニズムははっきりとしないが、本発明者らは以下のように考えている。 Although the mechanism of the effect expression by including an ethylene sulfate derivative and a vinylene carbonate derivative simultaneously is not clear, the present inventors consider as follows.
エチレンサルフェート誘導体やビニレンカーボネート誘導体は、負極活物質上に被膜形成する際に作用し、サイクル特性の向上やガス発生の抑制に寄与すると考えられている。それだけでなく、正極活物質上に被膜形成する際にもエチレンサルフェート誘導体やビニレンカーボネート誘導体が作用し、正極/非水電解液界面のインピーダンスを下げる効果を有しているものと本発明者らは考えている。正極に対してもっと積極的に作用し、正極自体のインピーダンスを低下させているのかもしれない。 The ethylene sulfate derivative and the vinylene carbonate derivative are considered to act when forming a film on the negative electrode active material and contribute to improvement of cycle characteristics and suppression of gas generation. In addition, the present inventors have the effect that the ethylene sulfate derivative or vinylene carbonate derivative acts when forming a film on the positive electrode active material to lower the impedance of the positive electrode / nonaqueous electrolyte interface. thinking. It may act more positively on the positive electrode, reducing the impedance of the positive electrode itself.
そのエチレンサルフェート誘導体を6.0重量%以下と、ビニレンカーボネート誘導体を0.2重量%以下同時に添加することで、正極/非水電解液界面の被膜がリチウムイオン透過性の高いものとなる。これにより、低温においてもインピーダンスが低く保たれるようになり低温での放電容量が大きくなる。そして、エチレンサルフェート誘導体を2.1〜6.0重量%、かつ、ビニレンカーボネート誘導体を0.0004〜0.2重量%
とすることで、さらに正極/非水電解液界面における非水電解液の酸化反応を抑えることができるようになり、高温保存時の容量劣化を小さくすることが可能となる。
By simultaneously adding 6.0 wt% or less of the ethylene sulfate derivative and 0.2 wt% or less of the vinylene carbonate derivative, the coating film at the positive electrode / non-aqueous electrolyte interface has high lithium ion permeability. As a result, the impedance is kept low even at low temperatures, and the discharge capacity at low temperatures is increased. The ethylene sulfate derivative was 2.1 to 6.0% by weight, and the vinylene carbonate derivative was 0.0004 to 0.2% by weight.
As a result, the oxidation reaction of the non-aqueous electrolyte at the positive electrode / non-aqueous electrolyte interface can be further suppressed, and the capacity deterioration during high-temperature storage can be reduced.
エチレンサルフェート誘導体としては、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドや、4−メチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−エチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドなどが挙げられるが、低温での放電容量向上の観点から1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドであることが好ましい。 Examples of ethylene sulfate derivatives include 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, 4-methyl-1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, 4-ethyl-1,3,2-dioxathiolane Examples include -2,2-dioxide, and 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide is preferable from the viewpoint of improving discharge capacity at low temperatures.
ビニレンカーボネート誘導体としては、ビニレンカーボネート(1,3−ジオキソール−2−オン)や4−メチル−1,3−ジオキソール−2−オン、4−エチル−1,3−ジオキソール−2−オン、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンなどが挙げられるが、高温での保存特性向上の観点から4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンであることが好ましい。 Examples of vinylene carbonate derivatives include vinylene carbonate (1,3-dioxol-2-one), 4-methyl-1,3-dioxol-2-one, 4-ethyl-1,3-dioxol-2-one, 4, Examples include 5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one, and 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one is preferable from the viewpoint of improving storage characteristics at high temperatures.
エチレンサルフェート誘導体は、非水電解液中に2.1〜6.0重量%含まれる。高温での保存特性がさらに良好となることから、好ましくは2.9〜6.0重量%である。また、低温での放電容量も大きくなることから、さらに好ましくは2.9〜4.5重量%である。 The ethylene sulfate derivative is contained in the non-aqueous electrolyte at 2.1 to 6.0% by weight. Since the storage characteristics at a high temperature are further improved, it is preferably 2.9 to 6.0% by weight. Moreover, since the discharge capacity at low temperature becomes large, it is more preferably 2.9 to 4.5% by weight.
ビニレンカーボネート誘導体は、非水電解液中に0.0004〜0.2重量%含まれる。高温での保存特性がさらに良好となることから、好ましくは0.004〜0.2重量%である。また、低温での放電容量も大きくなることから、さらに好ましくは0.004〜0.08重量%である。 The vinylene carbonate derivative is contained in the nonaqueous electrolytic solution in an amount of 0.0004 to 0.2% by weight. Since the storage characteristics at a high temperature are further improved, the content is preferably 0.004 to 0.2% by weight. Moreover, since the discharge capacity at low temperature also becomes large, More preferably, it is 0.004 to 0.08 weight%.
非水溶媒は、環状カーボネートと、低粘度溶媒と、を含有していることが好ましい。環状カーボネートは電解質であるリチウム塩の解離を促す様、誘電率が20以上であり、低粘度溶媒はリチウムイオンの移動度を改善する様、粘度が1.0cP以下である有機溶媒のことを指す。 The non-aqueous solvent preferably contains a cyclic carbonate and a low viscosity solvent. The cyclic carbonate refers to an organic solvent having a dielectric constant of 20 or more so as to promote dissociation of the lithium salt that is an electrolyte, and the low viscosity solvent is an organic solvent having a viscosity of 1.0 cP or less so as to improve the mobility of lithium ions. .
環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びブチレンカーボネートなどを用いることができ、中でもエチレンカーボネートを含むことが好ましい。エチレンカーボネートをプロピレンカーボネートやブチレンカーボネートと混合して使用してもよい。 As the cyclic carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the like can be used. Among them, ethylene carbonate is preferably included. You may mix and use ethylene carbonate with propylene carbonate and butylene carbonate.
また、低粘度溶媒として、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、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、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタンなどを用いることができる。特に、高温保存特性を向上させる点から、ジエチルカーボネートを含むことが好ましい。ジエチルカーボネートを他の低粘度溶媒と混合して使用してもよい。 In addition, as a low viscosity solvent, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, etc. may be used. it can. In particular, it is preferable to contain diethyl carbonate from the viewpoint of improving high-temperature storage characteristics. Diethyl carbonate may be used by mixing with other low viscosity solvents.
非水溶媒中の環状カーボネートと低粘度溶媒の割合は体積にして1:9〜1:1にすることが好ましい。 The ratio of the cyclic carbonate and the low viscosity solvent in the non-aqueous solvent is preferably 1: 9 to 1: 1 by volume.
電解質としては、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiPOF2、LiAsF6、LiCF3SO3、LiCF3CF2SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiN(CF3CF2CO)2等が挙げられ、2種以上を混合して用いてもよい。特に、導電性が高くなることから、LiPF6を含むことが好ましい。 The electrolytes include LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiPOF 2 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CF 2 SO 3 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN. (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiN (CF 3 CF 2 CO) 2 and the like may be mentioned, and two or more kinds may be mixed and used. Good. In particular, it is preferable to include LiPF 6 because the conductivity becomes high.
LiPF6を非水溶媒に溶解する際は、非水電解液中の電解質の濃度を、0.5〜2.0mol/Lに調整することが好ましい。電解質の濃度が0.5mol/L以上であると、非水電解液の導電性を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすい。また、電解質の濃度を2.0mol/L以内に抑えることで、非水電解液の粘度上昇を抑え、リチウムイオンの移動度を充分に確保することができ、充放電時に十分な容量が得られやすくなる。 When LiPF 6 is dissolved in a non-aqueous solvent, the concentration of the electrolyte in the non-aqueous electrolyte is preferably adjusted to 0.5 to 2.0 mol / L. When the concentration of the electrolyte is 0.5 mol / L or more, the conductivity of the nonaqueous electrolytic solution can be sufficiently secured, and a sufficient capacity can be easily obtained during charging and discharging. In addition, by suppressing the electrolyte concentration to within 2.0 mol / L, it is possible to suppress an increase in the viscosity of the non-aqueous electrolyte, to sufficiently secure the mobility of lithium ions, and to obtain a sufficient capacity during charging and discharging. It becomes easy.
LiPF6をその他の電解質と混合する場合にも、非水電解液中のリチウムイオン濃度を0.5〜2.0mol/Lに調整することが好ましく、LiPF6からのリチウムイオン濃度がその50mol%以上含まれることがさらに好ましい。 Even when LiPF 6 is mixed with other electrolytes, the lithium ion concentration in the non-aqueous electrolyte is preferably adjusted to 0.5 to 2.0 mol / L, and the lithium ion concentration from LiPF 6 is 50 mol%. More preferably, it is contained.
LiPF6が水分と反応して生成する、フッ化水素またはフッ素イオンは、非水電解液中に50ppm以下であることが好ましく、30ppm以下であることがさらに好ましい。そのためにも、非水電解液中の水分は50ppm以下であることが好ましく、30ppm以下であることがさらに好ましい。 The hydrogen fluoride or fluorine ion produced by the reaction of LiPF 6 with moisture is preferably 50 ppm or less, more preferably 30 ppm or less in the non-aqueous electrolyte. Therefore, the water content in the non-aqueous electrolyte is preferably 50 ppm or less, and more preferably 30 ppm or less.
(外装体)
ケース50は、その内部に発電要素30及び非水電解液を密封できるものであれば、その材質等は問わない。
(Exterior body)
The
リード60,62は、アルミやニッケル等の導電材料から形成されている。 The leads 60 and 62 are made of a conductive material such as aluminum or nickel.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明について更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these Examples at all.
以下に示す手順により、実施例1〜46、比較例1〜10のリチウムイオン二次電池用非水電解液及びリチウムイオン二次電池を作製し、評価を行った。 The non-aqueous electrolyte for lithium ion secondary batteries and lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 46 and Comparative Examples 1 to 10 were prepared and evaluated according to the following procedure.
(実施例1)
先ず、負極を作製した。負極の作製においては、負極活物質材料として人造黒鉛(90重量%)、導電助剤としてカーボンブラック(2重量%)、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)(8重量%)を混合し、溶剤のN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に分散させ、スラリーを得た。得られたスラリーをドクターブレード法により集電体である電解銅箔に塗布し、110℃で乾燥させた。乾燥後に圧延を行い、負極を得た。
Example 1
First, a negative electrode was produced. In the production of the negative electrode, artificial graphite (90% by weight) as a negative electrode active material, carbon black (2% by weight) as a conductive assistant, and polyvinylidene fluoride (PVDF) (8% by weight) as a binder are mixed. A slurry was obtained by dispersing in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as a solvent. The obtained slurry was applied to an electrolytic copper foil as a current collector by a doctor blade method and dried at 110 ° C. After drying, rolling was performed to obtain a negative electrode.
次に、正極を作製した。正極の作製においても、正極活物質材料としてLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(90重量%)、導電助剤としてカーボンブラック(6重量%)、結着剤としてPVDF(4重量%)を混合し、NMP中に分散させ、スラリーを得た。得られたスラリーを集電体であるアルミニウム箔に塗布して乾燥させ、圧延を行い、正極を得た。 Next, a positive electrode was produced. Also in the production of the positive electrode, LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 (90 wt%) as the positive electrode active material, carbon black (6 wt%) as the conductive assistant, and PVDF (4 as the binder) % By weight) were mixed and dispersed in NMP to obtain a slurry. The obtained slurry was applied to an aluminum foil as a current collector, dried, rolled, and a positive electrode was obtained.
次に、非水電解液を調製した。エチレンカーボネート、ジエチルカーボネートを体積比3:7で混合した溶液中に、LiPF6を1.0mol/Lの割合で添加し作製した。更に、初回充電後に非水電解液の全体に1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドを2重量%と、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンを0.04重量%となるように添加し非水電解液を得た。 Next, a non-aqueous electrolyte was prepared. LiPF 6 was added at a rate of 1.0 mol / L in a solution in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 3: 7. Further, after the first charge, 2% by weight of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide and 0.04 of 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one were added to the whole non-aqueous electrolyte. It added so that it might become weight%, and the nonaqueous electrolyte solution was obtained.
得られた負極及び正極の間にポリエチレンからなるセパレータを挟んで積層し積層体(素体)を得た。得られた積層体をアルミラミネートパックに入れ、このアルミラミネートパックに非水電解液を注入した後に真空シールし、リチウムイオン二次電池(縦:60mm、横:85mm、厚さ:3mm)を作製した。 A laminated body (element body) was obtained by laminating a separator made of polyethylene between the obtained negative electrode and positive electrode. The obtained laminate is placed in an aluminum laminate pack, a non-aqueous electrolyte is injected into the aluminum laminate pack, and then vacuum-sealed to produce a lithium ion secondary battery (length: 60 mm, width: 85 mm, thickness: 3 mm). did.
(実施例2〜46及び比較例1〜10)
非水溶媒の組み合わせとLiPF6濃度、非水電解液に含まれるエチレンサルフェート誘導体の種類と含有量と、ビニレンカーボネート誘導体の種類と含有量を表1〜3に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして実施例2〜46及び比較例1〜10のリチウムイオン二次電池を作製した。なお、表1〜3中、非水溶媒の「EC」はエチレンカーボネートを、「DEC」はジエチルカーボネートを、「EMC」はエチルメチルカーボネートを、「PC」はプロピレンカーボネートを表す。エチレンサルフェート誘導体の「DTD」は1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドを、「MDTD」は4−メチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドを、「EDTD」は4−エチル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドを表す。ビニレンカーボネート誘導体の「VC」はビニレンカーボネートを、「MDO」は4−メチル−1,3−ジオキソール−2−オンを、「EDO」は4−エチル−1,3−ジオキソール−2−オンを、「DMDO」は4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンを表す。
(Examples 2-46 and Comparative Examples 1-10)
Except that the combination of the nonaqueous solvent, LiPF 6 concentration, the type and content of the ethylene sulfate derivative contained in the nonaqueous electrolyte, and the type and content of the vinylene carbonate derivative were changed as shown in Tables 1 to 3 In the same manner as in Example 1, lithium ion secondary batteries of Examples 2 to 46 and Comparative Examples 1 to 10 were produced. In Tables 1 to 3, “EC” of the non-aqueous solvent represents ethylene carbonate, “DEC” represents diethyl carbonate, “EMC” represents ethyl methyl carbonate, and “PC” represents propylene carbonate. The ethylene sulfate derivative “DTD” is 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, “MDTD” is 4-methyl-1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, and “EDTD” is It represents 4-ethyl-1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide. The vinylene carbonate derivative “VC” represents vinylene carbonate, “MDO” represents 4-methyl-1,3-dioxol-2-one, “EDO” represents 4-ethyl-1,3-dioxol-2-one, “DMDO” represents 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one.
(放電容量評価試験)
リチウムイオン二次電池作製後、恒温槽にて25℃に設定された環境下で初回の充電を行い、その直後に初回放電を行った。なお、充電は30mAで4.2Vまで定電流定電圧充電を行い、放電は30mAで2.5Vまで定電流放電を行った。初回放電における放電容量(mAh)の測定値は表1〜3中、「初期放電容量(mAh)」として示す。
(Discharge capacity evaluation test)
After the production of the lithium ion secondary battery, the first charge was performed in an environment set at 25 ° C. in a thermostatic bath, and the first discharge was performed immediately after that. The charging was performed at a constant current and constant voltage up to 4.2 V at 30 mA, and the discharging was performed at a constant current of 2.5 mA at 30 mA. The measured value of the discharge capacity (mAh) in the first discharge is shown as “initial discharge capacity (mAh)” in Tables 1 to 3.
(−10℃放電容量評価試験)
放電容量評価試験後、各2個ずつの該電池を入れた恒温槽の温度を−10℃に設定し、2時間待機した後、その温度において充放電を行った。なお、充電は30mAで4.2Vまで定電流定電圧充電を行い、放電は30mAで2.5Vまで定電流放電を行った。表1〜3には、−10℃における放電容量を初期放電容量で除して100倍にした値を「−10℃放電容量(%)」として示す。
(-10 ° C discharge capacity evaluation test)
After the discharge capacity evaluation test, the temperature of the thermostatic chamber containing the two batteries was set to −10 ° C., and after waiting for 2 hours, charging and discharging were performed at that temperature. The charging was performed at a constant current and constant voltage up to 4.2 V at 30 mA, and the discharging was performed at a constant current of 2.5 mA at 30 mA. In Tables 1-3, the value obtained by dividing the discharge capacity at −10 ° C. by the initial discharge capacity and multiplying by 100 is shown as “−10 ° C. discharge capacity (%)”.
(60℃高温保存試験)
放電容量評価試験後、該電池を4.2Vまで定電流定電圧充電を行い、満充電状態にした。そして、該電池のリード部を絶縁テープで覆い、60℃に設定された恒温槽へ該電池を各3個ずつ投入した。その状態で放置し、1ヵ月後恒温槽から取り出し、30mAで2.5Vまで放電させた。そして、放電容量評価試験と同条件で充放電し、放電容量を測定した。その容量を初期放電容量で除して100倍にした値を表1〜3中、「60℃保存後回復容量(%)」として示す。
(High temperature storage test at 60 ° C)
After the discharge capacity evaluation test, the battery was charged at a constant current and a constant voltage up to 4.2 V to be in a fully charged state. Then, the lead portion of the battery was covered with an insulating tape, and three batteries were put into a thermostat set at 60 ° C. It was left in that state, and after one month, it was taken out from the thermostatic chamber and discharged to 2.5 V at 30 mA. And it charged / discharged on the same conditions as the discharge capacity evaluation test, and measured the discharge capacity. A value obtained by dividing the capacity by the initial discharge capacity and multiplying by 100 is shown as “recovered capacity after storage at 60 ° C. (%)” in Tables 1-3.
(実施例1〜6及び比較例1,2)
まず、エチレンサルフェート誘導体として1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドを選択し、その初回充電後の含有量のみ変えた場合の評価結果を表1に示す。なお、ビニレンカーボネート誘導体は4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンとし、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量以外は、表1に示すような構成で固定し、比較した。
(Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2)
First, Table 1 shows the evaluation results when 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide is selected as the ethylene sulfate derivative and only the content after the initial charge is changed. The vinylene carbonate derivative is 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one, except for the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide. Fixed and compared.
初期放電容量においては、実施例のリチウムイオン二次電池がいずれも十分な放電容量を持つことが確認できた。 In the initial discharge capacity, it was confirmed that all of the lithium ion secondary batteries of the examples had a sufficient discharge capacity.
−10℃放電容量においては、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量が6.0重量%以下である場合はいずれも50%以上となった。特に、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量が4.5重量%以下である場合は60%以上となり、良好な値を示した。 When the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide was 6.0% by weight or less, the discharge capacity at −10 ° C. was 50% or more. In particular, when the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide was 4.5% by weight or less, it was 60% or more, indicating a good value.
60℃保存後回復容量においては、比較例は80%未満であるのに対し、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量が2.1〜6.0重量%である実施例はいずれも80%以上となった。特に、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量が2.9〜5.2重量%である場合は87%以上となり、良好な値を示した。 In the recovery capacity after storage at 60 ° C., the comparative example is less than 80%, whereas the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide is 2.1 to 6.0% by weight. In all cases, 80% or more. In particular, when the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide was 2.9 to 5.2% by weight, it was 87% or more, indicating a good value.
以上のことから、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量が2.1〜6.0重量%である時、−10℃放電容量が50%以上、かつ、60℃保存後回復容量が80%以上となった。1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量が2.9〜5.2重量%である場合には、60℃保存後回復容量が87%とさらに良くなり、2.9〜4.5重量%である場合には、60℃保存後回復容量に加えて、−10℃放電容量も60%以上と、特に良好な値を示した。 From the above, when the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide is 2.1 to 6.0% by weight, the −10 ° C. discharge capacity is 50% or more and stored at 60 ° C. The post-recovery capacity became 80% or more. When the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide is 2.9 to 5.2% by weight, the recovery capacity is further improved to 87% after storage at 60 ° C. In the case of 4.5% by weight, in addition to the recovery capacity after storage at 60 ° C., the discharge capacity at −10 ° C. was 60% or more, which was particularly good.
(実施例7〜14及び比較例3,4)
次に、ビニレンカーボネート誘導体は4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンを選択し、その初回充電後の含有量のみ変えた場合の評価結果を表2に示す。なお、エチレンサルフェート誘導体は1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドとし、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量以外は、表2に示すような構成で固定し、比較した。
(Examples 7 to 14 and Comparative Examples 3 and 4)
Next, as the vinylene carbonate derivative, 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one is selected, and Table 2 shows the evaluation results when only the content after the initial charge is changed. The ethylene sulfate derivative is 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, and is fixed in the configuration shown in Table 2 except for the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide. Compared.
初期放電容量においては、実施例のリチウムイオン二次電池がいずれも十分な放電容量を持つことが確認できた。 In the initial discharge capacity, it was confirmed that all of the lithium ion secondary batteries of the examples had a sufficient discharge capacity.
−10℃放電容量においては、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの含有量が0.2重量%以下である場合はいずれも50%以上となった。特に、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの含有量が0.08重量%以下である場合は60%以上となり、良好な値を示した。 In the -10 ° C discharge capacity, when the content of 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one was 0.2% by weight or less, all became 50% or more. In particular, when the content of 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one was 0.08% by weight or less, it was 60% or more, indicating a good value.
60℃保存後回復容量においては、比較例は80%未満であるのに対し、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの含有量が0.0004〜0.2重量%である実施例はいずれも80%以上となった。特に、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの含有量が0.004〜0.12重量%である場合は87%以上となり、良好な値を示した。 In the recovery capacity after storage at 60 ° C., the comparative example is less than 80%, whereas the content of 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one is 0.0004 to 0.2% by weight. All of the examples were 80% or more. In particular, when the content of 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one was 0.004 to 0.12% by weight, it was 87% or more, indicating a good value.
以上のことから、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの含有量が0.0004〜0.2重量%である時、−10℃放電容量が50%以上、かつ、60℃保存後回復容量が80%以上となった。4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの含有量が0.004〜0.12重量%である場合には、60℃保存後回復容量が87%以上とさらに良くなり、0.004〜0.08重量%である場合には、60℃保存後回復容量に加えて、−10℃放電容量も60%以上と、特に良好な値を示した。 From the above, when the content of 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one is 0.0004 to 0.2 wt%, the −10 ° C. discharge capacity is 50% or more, and 60 The recovery capacity after storage at ℃ was 80% or more. When the content of 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one is 0.004 to 0.12% by weight, the recovery capacity after storage at 60 ° C. is 87% or more, which is further improved. In the case of 0.004 to 0.08% by weight, in addition to the recovery capacity after storage at 60 ° C., the discharge capacity at −10 ° C. was also 60% or more, showing a particularly good value.
(実施例15〜46及び比較例5〜10)
非水溶媒の組み合わせとLiPF6の含有量、エチレンサルフェート誘導体の種類とその初回充電後の含有量、ビニレンカーボネート誘導体の種類とその含有量を表3のようにした上で、各測定を行った。
(Examples 15 to 46 and Comparative Examples 5 to 10)
Table 3 shows the combinations of non-aqueous solvents and LiPF 6 content, the type of ethylene sulfate derivative and the content after the initial charge, the type and content of vinylene carbonate derivative, and each measurement was performed. .
初期放電容量においては、実施例のリチウムイオン二次電池がいずれも十分な放電容量を持つことが確認できた。 In the initial discharge capacity, it was confirmed that all of the lithium ion secondary batteries of the examples had a sufficient discharge capacity.
−10℃放電容量において、エチレンサルフェート誘導体の含有量が6.0重量%以下、かつ、ビニレンカーボネート誘導体の含有量が0.2重量%以下である場合のリチウムイオン二次電池はいずれも50%以上となった。特に、エチレンサルフェート誘導体の含有量が4.5重量%以下、かつ、ビニレンカーボネート誘導体の含有量が0.08重量%以下である場合は60%以上となり、良好な値を示した。 The lithium ion secondary battery in which the content of the ethylene sulfate derivative is 6.0% by weight or less and the content of the vinylene carbonate derivative is 0.2% by weight or less at a discharge capacity of −10 ° C. is 50%. That's it. In particular, when the content of the ethylene sulfate derivative was 4.5% by weight or less and the content of the vinylene carbonate derivative was 0.08% by weight or less, it was 60% or more, indicating a good value.
特に、エチレンサルフェート誘導体が1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドである場合、−10℃放電容量が大きくなる傾向であった。 In particular, when the ethylene sulfate derivative was 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide, the -10 ° C discharge capacity tended to increase.
60℃保存後回復容量においては、比較例は80%未満であるのに対し、エチレンサルフェート誘導体の含有量が2〜6重量%、かつ、ビニレンカーボネート誘導体の含有量が0.0004〜0.2重量%ある実施例のリチウムイオン二次電池はいずれも80%以上となった。特に、エチレンサルフェート誘導体の含有量が3〜5重量%、かつ、ビニレンカーボネート誘導体の含有量が0.004〜0.12重量%である場合は87%以上となり、良好な値を示した。 In the recovery capacity after storage at 60 ° C., the comparative example is less than 80%, whereas the content of the ethylene sulfate derivative is 2 to 6% by weight, and the content of the vinylene carbonate derivative is 0.0004 to 0.2. All the lithium ion secondary batteries of Examples having a weight% were 80% or more. In particular, when the content of the ethylene sulfate derivative was 3 to 5% by weight and the content of the vinylene carbonate derivative was 0.004 to 0.12% by weight, it was 87% or more, indicating a good value.
特に、ビニレンカーボネート誘導体が4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの場合、60℃保存後回復容量が大きくなる傾向が見られた。 In particular, when the vinylene carbonate derivative was 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one, the recovery capacity after storage at 60 ° C. tended to increase.
以上のことから、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量が2.1〜6.0重量%、かつ、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの含有量が0.0004〜0.2重量%である時、−10℃放電容量が50%以上、かつ、60℃保存後回復容量が80%以上となった。1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量が2.9〜5.0重量%、かつ、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの含有量が0.004〜0.12重量%である場合には、60℃保存後回復容量が87%とさらに良い値を示し、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシドの含有量が2.9〜4.5重量%、かつ、4,5−ジメチル−1,3−ジオキソール−2−オンの含有量が0.004〜0.08重量%である場合には、60℃保存後回復容量に加えて、−10℃放電容量も60%以上と、特に良好な値を示した。 From the above, the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide is 2.1 to 6.0% by weight, and 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one When the content was 0.0004 to 0.2% by weight, the -10 ° C discharge capacity was 50% or more, and the recovery capacity after storage at 60 ° C was 80% or more. The content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide is 2.9 to 5.0% by weight, and the content of 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one is 0.8. In the case of 004 to 0.12% by weight, the recovery capacity after storage at 60 ° C. shows 87% and a better value, and the content of 1,3,2-dioxathiolane-2,2-dioxide is 2.9 to When the content of 4.5% by weight and 4,5-dimethyl-1,3-dioxol-2-one is 0.004 to 0.08% by weight, in addition to the recovery capacity after storage at 60 ° C. The discharge capacity at −10 ° C. was 60% or more, which was a particularly good value.
10・・・正極、20・・・負極、12・・・正極集電体、14・・・正極活物質層、18・・・セパレータ、22・・・負極集電体、24・・・負極活物質層、30・・・蓄電要素、50・・・ケース、60,62・・・リード、100・・・リチウムイオン二次電池
DESCRIPTION OF
Claims (8)
式(1)で表されるエチレンサルフェート誘導体を2.1〜6.0重量%と、
式(2)で表されるビニレンカーボネート誘導体を0.0004〜0.2重量%と、
を含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池用非水電解液。
2.1 to 6.0% by weight of an ethylene sulfate derivative represented by the formula (1),
0.0004 to 0.2% by weight of vinylene carbonate derivative represented by the formula (2),
A nonaqueous electrolytic solution for a lithium ion secondary battery, comprising:
非水電解液に式(1)で表されるエチレンサルフェート誘導体を2.1〜6.0重量%と、
式(2)で表されるビニレンカーボネート誘導体を0.0004〜0.2重量%と、
を含有することを特徴とするリチウムイオン二次電池。
2.1 to 6.0% by weight of an ethylene sulfate derivative represented by the formula (1) in a non-aqueous electrolyte solution;
0.0004 to 0.2% by weight of vinylene carbonate derivative represented by the formula (2),
A lithium ion secondary battery comprising:
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019515444A (en) * | 2016-07-08 | 2019-06-06 | シェンヂェン キャプケム テクノロジー カンパニー リミテッドShenzhen Capchem Technology Co., Ltd. | Lithium ion battery using non-aqueous electrolyte |
JP2019179609A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 三井化学株式会社 | Electrolyte solution for batteries and lithium secondary battery |
CN111048839A (en) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 湖州昆仑动力电池材料有限公司 | Lithium ion battery electrolyte with good low-temperature discharge characteristic and lithium ion battery |
KR20220009486A (en) | 2019-09-13 | 2022-01-24 | 아사히 가세이 가부시키가이샤 | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous secondary battery |
WO2023093880A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | Lithium-ion battery |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003197253A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2014049295A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Tdk Corp | Nonaqueous electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery |
JP2014049296A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Tdk Corp | Nonaqueous electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery |
-
2014
- 2014-10-24 JP JP2014217148A patent/JP2016085836A/en active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003197253A (en) * | 2001-12-26 | 2003-07-11 | Japan Storage Battery Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2014049295A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Tdk Corp | Nonaqueous electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery |
JP2014049296A (en) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Tdk Corp | Nonaqueous electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019515444A (en) * | 2016-07-08 | 2019-06-06 | シェンヂェン キャプケム テクノロジー カンパニー リミテッドShenzhen Capchem Technology Co., Ltd. | Lithium ion battery using non-aqueous electrolyte |
JP2019179609A (en) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | 三井化学株式会社 | Electrolyte solution for batteries and lithium secondary battery |
JP7168158B2 (en) | 2018-03-30 | 2022-11-09 | 三井化学株式会社 | Non-aqueous electrolyte for batteries and lithium secondary batteries |
KR20220009486A (en) | 2019-09-13 | 2022-01-24 | 아사히 가세이 가부시키가이샤 | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous secondary battery |
KR20220150997A (en) | 2019-09-13 | 2022-11-11 | 아사히 가세이 가부시키가이샤 | Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte secondary battery |
US11843092B2 (en) | 2019-09-13 | 2023-12-12 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte secondary battery |
CN111048839A (en) * | 2019-12-25 | 2020-04-21 | 湖州昆仑动力电池材料有限公司 | Lithium ion battery electrolyte with good low-temperature discharge characteristic and lithium ion battery |
WO2023093880A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-01 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | Lithium-ion battery |
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