JP2019102451A - 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池 - Google Patents
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Abstract
Description
なお、リチウムイオン電池用の正極活物質として、現在主流のLiCoO2に代わる正極活物質として、LiNi0.8Co0.2O2に代表されるニッケル含有複合酸化物や、LiMPO4(M=Fe,Mn, Ni, Co)で示されるオリビン型リン酸塩が注目されており、特許文献10には、これらの正極活物質を用いたリチウムイオン電池の高温環境下での充電保存特性及び放電保存特性を向上させるための添加剤について開示されている。
非水有機溶媒と、
溶質としてフッ素を含むイオン性塩と、
添加剤として後述する一般式(1)及び一般式(2)で示される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のモノキレート錯体を含有する非水電解液電池用電解液において、所定量のフッ化水素を含有させる事により、
ニッケルが含まれた酸化物及びリン酸塩からなる少なくとも1種を正極活物質として有する正極を含む非水電解液電池において、モノキレート錯体の初充電時の分解量が増加するという意外な効果(ひいては、耐久性試験時のガス発生量を抑制する効果)を見出し、本発明に至った。
ニッケルが含まれた酸化物及びニッケルが含まれたリン酸塩からなる少なくとも1種を正極活物質として有する正極を含む非水電解液電池用の電解液であって、
(I)非水有機溶媒、
(II)イオン性塩である、フッ素を含む溶質、
(III)一般式(1)、及び一般式(2)で示される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤、
(IV)(I)、(II)、(III)の合計量に対して5質量ppm以上、200質量ppm未満となる量のフッ化水素を含有する事を特徴とする、非水電解液電池用電解液(以降、単純に「非水電解液」又は「電解液」と記載する場合がある)である。
本出願人は、トリスオキサラトリン酸リチウムがフッ化水素によってフッ素化されてジフルオロビスオキサラトリン酸リチウムに変換される事を特許文献12にて開示しており、今回、ビスオキサラトホウ酸リチウム、ジフルオロビスオキサラトリン酸リチウムに関しても同様の傾向を示す事が確認出来た。これらは配位子がシュウ酸の場合であるが、ホウ素やリンとフッ素との強い結合エネルギーから考えると、一般的に酸素を介して配位子と中心元素であるホウ素またはリンとが結合しているキレート錯体は、トリス体、ビス体、モノ体の順でフッ化水素と反応し易い事が容易に想像できる。
従って、電解液中の安定性の観点から、本発明の電解液には「(III)添加剤」としてモノ体が用いられている。
上記(I)〜(IV)に示す、非水有機溶媒、溶質、所定構造の添加剤(モノキレート錯体)、及び所定濃度のフッ化水素を含有した電解液を用いることで、
電解液中でフッ化水素がモノキレート錯体に効果的に配位する事でモノキレート錯体を活性化させ、
該モノキレート錯体を初期のエージングにおいて負極上で効率的に分解させる事により、ニッケルが含まれた正極を用いた電池において、セル電位が4.1V以上に達する場合でも、その後の耐久性試験中のガス発生量が少ない非水電解液電池用電解液、及びそれを用いた非水電解液電池を提供することができる。
本発明の非水電解液電池用電解液は、少なくとも、
(I)非水有機溶媒、
(II)イオン性塩である、フッ素を含む溶質、
(III)上記一般式(1)及び一般式(2)で示される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤、
(IV)(I)、(II)、(III)の合計量に対して5質量ppm以上、200質量ppm未満となる量のフッ化水素を含有する。
本発明の非水電解液電池用電解液に用いる非水有機溶媒の種類は、特に限定されず、任意の非水有機溶媒を用いることができる。具体的には、エチルメチルカーボネート(以降「EMC」と記載する)、ジメチルカーボネート(以降「DMC」と記載する)、ジエチルカーボネート(以降「DEC」と記載する)、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルエチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルプロピルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピルメチルカーボネート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピルエチルカーボネート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピルプロピルカーボネート、ビス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピル)カーボネート、エチレンカーボネート(以降「EC」と記載する)、プロピレンカーボネート(以降「PC」と記載する)、ブチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(以降「FEC」と記載する)、ジフルオロエチレンカーボネート、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、2−フルオロプロピオン酸メチル、2−フルオロプロピオン酸エチル、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、フラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、及びγ−バレロラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。
上記環状カーボネートの具体例としてEC、PC、ブチレンカーボネート、及びFEC等が挙げられ、中でもEC、PC、及びFECからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
上記鎖状カーボネートの具体例としてEMC、DMC、DEC、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルエチルカーボネート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピルメチルカーボネート、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピルエチルカーボネート等が挙げられ、中でもEMC、DMC、DEC、及びメチルプロピルカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
また、上記エステルの具体例として、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、2−フルオロプロピオン酸メチル、及び2−フルオロプロピオン酸エチル等が挙げられる。
例えば、アルカリ金属イオンからなる群から選ばれる少なくとも1種のカチオンと、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオン、(ジフルオロホスホニル)(フルオロスルホニル)イミドアニオン、及び(ジフルオロホスホニル)(トリフルオロスルホニル)イミドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも1種のアニオンとの対からなるイオン性塩であることが好ましい。
本発明の要旨を損なわない限りにおいて、本発明の非水電解液電池用電解液に一般に用いられる添加成分を任意の比率でさらに添加しても良い。具体例としては、シクロヘキシルベンゼン、シクロヘキシルフルオロベンゼン、フルオロベンゼン、ビフェニル、ジフルオロアニソール、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン、2−フルオロトルエン、2−フルオロビフェニル、ビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、メチルプロパルギルカーボネート、エチルプロパルギルカーボネート、ジプロパルギルカーボネート、無水マレイン酸、無水コハク酸、プロパンサルトン、1,3−プロパンスルトン、ブタンスルトン、メチレンメタンジスルホネート、ジメチレンメタンジスルホネート、トリメチレンメタンジスルホネート、下記一般式(3)で示される化合物(例えば、R1がエチレン基である化合物(以降、「Dod」と記載する場合がある)、R1がプロピレン基である化合物、R1がブチレン基である化合物、R1がペンチレン基である化合物、R1が−CH2−CH(C3H7)−基である化合物(以降「pDod」と記載する場合がある))、下記一般式(4)で示される化合物、メタンスルホン酸メチル、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸リチウム(以降、LDFBOPと記載する場合がある)、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸ナトリウム、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸カリウム、ビス(オキサラト)ホウ酸リチウム、ビス(オキサラト)ホウ酸ナトリウム、ビス(オキサラト)ホウ酸カリウム、トリス(オキサラト)リン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム(以降、LiPO2F2と記載する場合がある)、フルオロリン酸リチウム、エテンスルホニルフルオリド、ベンゼンスルホニルフルオリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド、メタンスルホニルフルオリド(以降、MSFと記載する場合がある)、エタンスルホニルフルオリド(以降、EtSFと記載する場合がある)、1,2−ビス(フルオロスルホニル)ベンゼン(以降、1,2−BFSBと記載する場合がある)、1,3−ビス(フルオロスルホニル)ベンゼン(以降、1,3−BFSBと記載する場合がある)、1,4−ビス(フルオロスルホニル)ベンゼン、フッ化−4−フルオロフェニルスルホニル、フッ化−4−tertブチルフェニルスルホニル、フッ化−4−tertアミルフェニルスルホニル、フッ化−2−メチルフェニルスルホニル、ジフルオロリン酸フェニル(以降、PDFPと記載する場合がある)、エチルフルオロリン酸リチウム等の過充電防止効果、負極皮膜形成効果や正極保護効果を有する化合物が挙げられる。
当該その他の成分の電解液中の含有量は0.01質量%以上、8.00質量%以下が好ましい。
上記O=S−F結合を有する化合物としては、例えば、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム、(トリフルオロメタンスルホニル)(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)(ジフルオロホスホニル)イミドリチウム、フルオロスルホン酸リチウム、フルオロ硫酸プロピル、エテンスルホニルフルオリド、ベンゼンスルホニルフルオリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド、MSF、EtSF、1,2−BFSB、1,3−BFSB、フッ化−4−フルオロフェニルスルホニル、フッ化−4−tertブチルフェニルスルホニル、フッ化−4−tertアミルフェニルスルホニル、フッ化−2−メチルフェニルスルホニル等が挙げられ、特に、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミドリチウム、フルオロスルホン酸リチウム、MSF、EtSF、1,2−BFSB、1,3−BFSBからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
上記O=P−F結合を有する化合物としては、例えば、(ジフルオロホスホニル)(トリフルオロスルホニル)イミドリチウム、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドリチウム、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロリン酸リチウム、メチルリン酸リチウム、エチルフルオロリン酸リチウム、プロピルリン酸リチウム、PDFP等が挙げられ、特に、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドリチウム、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロリン酸リチウム、エチルフルオロリン酸リチウム、PDFPからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
また、上記(III)が、上記(1a)及び上記(1i)のうち1種以上であり、
上記O=S−F結合を有する化合物が、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミドリチウム、フルオロスルホン酸リチウム、MSF、EtSF、1,2−BFSB、1,3−BFSBからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
上記O=P−F結合を有する化合物が、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドリチウム、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロリン酸リチウム、エチルフルオロリン酸リチウム、PDFPからなる群から選ばれる少なくとも1種であると、電池性能の向上と各化合物の製造コストから算出できる費用対効果が高いため特に好ましい。
本発明の非水電解液電池は、少なくとも、(ア)上記の非水電解液電池用電解液と、(イ)ニッケルが含まれた酸化物及びリン酸塩からなる少なくとも1種を正極活物質として有する正極と、(ウ)負極とを含む。さらには、(エ)セパレータや外装体等を含むことが好ましい。
(イ)正極は、少なくともニッケルが含まれた酸化物及びニッケルが含まれたリン酸塩からなる少なくとも1種を正極活物質として含む。
非水電解液中のカチオンがリチウム主体となるリチウムイオン二次電池の場合、(イ)正極を構成する正極活物質は、ニッケルが含まれた酸化物及びニッケルが含まれたリン酸塩からなる少なくとも1種を有し、充放電が可能な種々の材料であれば特に限定されるものでないが、例えば、(A)ニッケル、又はニッケルに加えてマンガン、コバルト、アルミニウムからなる群から選ばれる一つ以上の金属を含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、(B)スピネル構造を有し、ニッケルを含有するリチウムマンガン複合酸化物、(C)ニッケルを含有するリチウム含有オリビン型リン酸塩、及び(D)層状岩塩型構造を有し、ニッケルを含有するリチウム過剰層状遷移金属酸化物から少なくとも1種を含有するものが挙げられる。
正極活物質(A)ニッケル、又はニッケルに加えてマンガン、コバルト、アルミニウムからなる群から選ばれる一つ以上の金属を含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、リチウム・ニッケル複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物、リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物等が挙げられる。また、これらリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部を、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、B、Ba、Y、Sn等の他の元素で置換したものを用いても良い。
LiaNi1−b−cCobM1 cO2 [1−1]
式[1−1]中、M1はAl、Fe、Mg、Zr、Ti、Bからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、aは0.9≦a≦1.2であり、b、cは、0.1≦b≦0.3、0≦c≦0.1の条件を満たす。
これらは、例えば、特開2009−137834号公報等に記載される製造方法等に準じて調製することができる。具体的には、LiNi0.8Co0.2O2、LiNi0.85Co0.10Al0.05O2、LiNi0.87Co0.10Al0.03O2、LiNi0.6Co0.3Al0.1O2等が挙げられる。
LidNieMnfCogM2 hO2 [1−2]
式[1−2]中、M2はAl、Fe、Mg、Zr、Ti、B、Snからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、dは0.9≦d≦1.2であり、e、f、g及びhは、e+f+g+h=1、0≦e≦0.7、0≦f≦0.5、0≦g≦0.5、及びh≧0の条件を満たす。
リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物は、構造安定性を高め、リチウム二次電池における高温での安全性を向上させるためにマンガンを一般式[1−2]に示す範囲で含有するものが好ましく、特にリチウムイオン二次電池の高率特性を高めるためにコバルトを一般式[1−2]に示す範囲でさらに含有するものがより好ましい。
具体的には、例えば4.3V以上に充放電領域を有する、Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2、Li[Ni0.45Mn0.35Co0.2]O2、Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2、Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Zr0.01]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Mg0.01]O2等が挙げられる。
正極活物質(B)スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物としては、例えば、一般式[1−3]で示されるスピネル型リチウムマンガン複合酸化物が挙げられる。
Lij(Mn2−kM3 k)O4 [1−3]
式[1−3]中、M3はNiを含み、それ以外にCo、Fe、Mg、Cr、Cu、Al及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1つの金属元素を含んでも良い。jは1.05≦j≦1.15であり、kは0<k≦0.20である。
具体的には、例えば、LiMn1.9Ni0.1O4、LiMn1.5Ni0.5O4等が挙げられる。
正極活物質(C)リチウム含有オリビン型リン酸塩としては、例えば一般式[1−4]で示されるものが挙げられる。
LiFe1−nM4 nPO4 [1−4]
式[1−4]中、M4はNiを含み、それ以外にCo、Mn、Cu、Zn、Nb、Mg、Al、Ti、W、Zr及びCdから選ばれる少なくとも1つであり、nは、0<n≦1である。
具体的には、例えば、LiNiPO4等が挙げられる。
正極活物質(D)層状岩塩型構造を有するリチウム過剰層状遷移金属酸化物としては、例えば一般式[1−5]で示されるものが挙げられる。
xLiM5O2・(1−x)Li2M6O3 [1−5]
式[1−5]中、xは、0<x<1を満たす数であり、M5は、平均酸化数が3+である少なくとも1種以上の金属元素であり、M6は、平均酸化数が4+である少なくとも1種の金属元素である。式[1−5]中、M5は、好ましくは3価のMn、Ni、Co、Fe、V、Crから選ばれてなる1種の金属元素であるが、2価と4価の等量の金属で平均酸化数を3価にしてもよい。
また、式[1−5]中、M6は、好ましくはMn、Zr、Tiから選ばれてなる1種以上の金属元素である。なお、M5、M6のどちらかに必ずニッケルが含まれる。具体的には、0.5[LiNi0.5Mn0.5O2]・0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2]・0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi0.375Co0.25Mn0.375O2]・0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi0.375Co0.125Fe0.125Mn0.375O2]・0.5[Li2MnO3]、0.45[LiNi0.375Co0.25Mn0.375O2]・0.10[Li2TiO3]・0.45[Li2MnO3]等が挙げられる。
この一般式[1−5]で表される正極活物質(D)は、4.4V(Li基準)以上の高電圧充電で高容量を発現することが知られている(例えば、米国特許7,135,252)。
これら正極活物質は、例えば特開2008−270201号公報、WO2013/118661号公報、特開2013−030284号公報等に記載される製造方法等に準じて調製することができる。
(イ)正極は、正極集電体を有する。正極集電体としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン又はこれらの合金等を用いることができる。
(イ)正極は、例えば正極集電体の少なくとも一方の面に正極活物質層が形成される。正極活物質層は、例えば、前述の正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とにより構成される。
結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、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、メチルセルロース、酢酸フタル酸セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、炭素繊維、黒鉛(粒状黒鉛や燐片状黒鉛)、フッ素化黒鉛等の炭素材料を用いることができる。正極においては、結晶性の低いアセチレンブラックやケッチェンブラックを用いることが好ましい。
負極材料としては、特に限定されないが、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合、種々の炭素材料(人造黒鉛、天然黒鉛など)、炭素材料と金属酸化物、金属窒化物、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、導電性ポリマー等との混合物、又は活性炭等が用いられる。
非水電解液中のカチオンがリチウム主体となるリチウムイオン二次電池の場合、(ウ)負極を構成する負極活物質としては、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能なものであり、例えば(E)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素材料、(F)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nmを超える炭素材料が挙げられる。これら負極活物質は、1種を単独で用いることができ、2種以上を組合せて用いることもできる。
負極活物質(E)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素材料としては、例えば熱分解炭素類、コークス類(例えばピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等)、グラファイト類、有機高分子化合物焼成体(例えばフェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等が挙げられ、これらは黒鉛化したものでもよい。当該炭素材料は、X線回折法で測定した(002)面の面間隔(d002)が0.340nm以下のものであり、中でも、その真密度が1.70g/cm3以上である黒鉛又はそれに近い性質を有する高結晶性炭素材料が好ましい。
負極活物質(F)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nmを超える炭素材料としては、非晶質炭素が挙げられ、これは、2000℃以上の高温で熱処理してもほとんど積層秩序が変化しない炭素材料である。例えば難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、1500℃以下で焼成したメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソペーズビッチカーボンファイバー(MCF)等が例示される。株式会社クレハ製のカーボトロン(登録商標)P等は、その代表的な事例である。
(ウ)負極は、負極集電体を有する。負極集電体としては、例えば、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン又はこれらの合金等を用いることができる。
(ウ)負極は、例えば負極集電体の少なくとも一方の面に負極活物質層が形成される。負極活物質層は、例えば、前述の負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とにより構成される。
結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、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、メチルセルロース、酢酸フタル酸セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、炭素繊維、黒鉛(粒状黒鉛や燐片状黒鉛)、フッ素化黒鉛等の炭素材料を用いることができる。
電極は、例えば、活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを所定の配合量でN−メチル−2−ピロリドン(NMP)や水等の溶媒中に分散混練し、得られたペーストを集電体に塗布、乾燥して活物質層を形成することで得ることができる。得られた電極は、ロールプレス等の方法により圧縮して、適当な密度の電極に調節することが好ましい。
上記の非水電解液電池は、(エ)セパレータを備えることができる。(イ)正極と(ウ)負極の接触を防ぐためのセパレータとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンや、セルロース、紙、又はガラス繊維等で作られた不織布や多孔質シートが使用される。これらのフィルムは、電解液がしみ込んでイオンが透過し易いように、微多孔化されているものが好ましい。
ポリオレフィンセパレ−タとしては、例えば多孔性ポリオレフィンフィルム等の微多孔性高分子フィルムといった正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜が挙げられる。多孔性ポリオレフィンフィルムの具体例としては、例えば多孔性ポリエチレンフィルム単独、又は多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンフィルムとを重ね合わせて複層フィルムとして用いてもよい。また、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとを複合化したフィルム等が挙げられる。
上述した本発明の非水電解液は、上記のセパレータに含浸されて保持される。含浸方法については、特に制限はなく、既知の方法で実施すればよい。具体的には、正極、セパレータ、負極を備えた電池に最後に電解液を注液することで含浸できる。
非水電解液電池を構成するにあたり、非水電解液電池の外装体としては、例えばコイン型、円筒型、角型等の金属缶や、ラミネート外装体を用いることができる。金属缶材料としては、例えばニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼板、ニッケルメッキを施したステンレス鋼板、アルミニウム又はその合金、ニッケル、チタン等が挙げられる。
ラミネート外装体としては、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、SUS製ラミネートフィルム、シリカをコーティングしたポリプロピレン、ポリエチレン等のラミネートフィルム等を用いることができる。
上記の非水電解液電池用電解液をセパレータに含浸させ、
ニッケルが含まれた酸化物及びリン酸塩からなる少なくとも1種を正極活物質として有する正極と、負極との間に、
当該セパレータを配置する、セル組み立て工程、及び、
セル電位を1.5V以上4.5V以下にして、前記(III)を電極上で分解せしめる工程を有する、
製造方法が好ましい。
特許文献9で開示された手法を元に、LDFOBが2.0質量%含まれた電解液と黒鉛含有負極と、NCM正極(質量比でNi:Co:Mn=6:2:2)と、ポリエチレン製セパレータより、リチウムイオン二次電池を組み立て、0.2Cにて3.5Vまで電圧を上げ、そこで60℃で48時間放置する事でエージングを行った。その後、4.3Vまで電圧を上げ、更に3.0Vまで放電する事で初充放電を完了した。続いて、3.0Vから4.3Vまでの充放電を25℃で5回行う事でセルを安定化させた。この時点までに電池内部で発生したガスを抜いた後に、サイクル試験を700回行い、その際に電池内部で発生したガス量をアルキメデス法にて測定した。その結果、初充電時にエージングを行わなかった電池と比較してガス量が約15%減少した。(なお、4.1VではLDFOBだけでなく溶媒の分解も進行するため、エージングの電圧は3.5Vとしている。また、168時間は実製造を考慮した場合、現実的な条件ではない為、ここでは48時間とした。)
LiCoO2粉末92.0質量%に、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(以降PVDF)を4.0質量%、導電材としてアセチレンブラックを4.0質量%混合し、さらにN−メチル−2−ピロリドン(以降NMP)を添加し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(A1085)の両面に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、8×10cmに打ち抜くことで試験用LCO正極(両面)を得た。また、同様にアルミニウム箔(A1085)の片面に正極合剤が塗布された試験用LCO正極(片面)を得た。
LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2粉末92.0質量%に、バインダーとしてPVDFを4.0質量%、導電材としてアセチレンブラックを4.0質量%混合し、さらにNMPを添加し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(A1085)の両面に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、8×10cmに打ち抜くことで試験用NCM111正極(両面)を得た。また、同様にアルミニウム箔(A1085)の片面に正極合剤が塗布された試験用NCM111正極(片面)を得た。
LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2粉末91.0質量%に、バインダーとしてPVDFを4.5質量%、導電材としてアセチレンブラックを4.5質量%混合し、さらにNMPを添加し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(A1085)の両面に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、8×10cmに打ち抜くことで試験用NCM811正極(両面)を得た。また、同様にアルミニウム箔(A1085)の片面に正極合剤が塗布された試験用NCM811正極(片面)を得た。
LiNi0.87Co0.10Al0.03O2粉末89.0質量%に、バインダーとしてPVDFを5.0質量%、導電材としてアセチレンブラックを6.0質量%混合し、さらにNMPを添加し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(A1085)の両面に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、8×10cmに打ち抜くことで試験用NCA正極(両面)を得た。また、同様にアルミニウム箔(A1085)の片面に正極合剤が塗布された試験用NCA正極(片面)を得た。
人造黒鉛粉末92.0質量%に、バインダーとして8.0質量%のPVDFを混合し、さらにNMPを添加し、負極合材ペーストを作製した。このペーストを銅箔の両面に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、8×10cmに打ち抜くことで試験用人造黒鉛負極を得た。
天然黒鉛粉末90.0質量%に、バインダーとして10.0質量%のPVDFを混合し、さらにNMPを添加し、負極合材ペーストを作製した。このペーストを銅箔の両面に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、8×10cmに打ち抜くことで試験用天然黒鉛負極を得た。
人造黒鉛粉末85.0質量%に、ナノシリコン7.0質量%、導電材(HS−100)3.0質量%、カーボンナノチューブ(VGCF)2.0質量%、そしてスチレンブタジエンゴム2.0質量%、カルボキシメチルセルロースナトリウム1.0質量%と水を混合し、負極合材ペーストを作製した。このペーストを銅箔の両面に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、8×10cmに打ち抜くことで試験用ケイ素含有黒鉛負極を得た。
表1に示すような、溶質、溶媒、及びフッ化水素を含有する基準電解液を準備した。基準電解液中のフッ化水素の含有量の測定法を以下に示す。まず、基準電解液中の遊離酸濃度を中和滴定にて求める。そして、得られた遊離酸濃度の約50倍となる量(例えば遊離酸濃度が10質量ppmであれば、500質量ppm)の1,3−ジトリフルオロエトキシ−1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン(以降、単に「ジシロキサン」と記載する)を基準電解液に添加し室温で2時間攪拌する。その後、再度、基準電解液中の遊離酸濃度を中和滴定にて求める。このジシロキサンはフッ化水素と選択的に速やかに反応する事が知られているため、ジシロキサン添加前の遊離酸濃度から添加後の遊離酸濃度を差し引いて得られた値が基準電解液中に含まれるフッ化水素濃度である。
なお、中和滴定の詳細は次の通りである。200℃で12時間以上乾燥させた後に露点−70℃以下の乾燥窒素雰囲気下で室温付近まで冷却させた300mLのフッ素樹脂製ビーカーにアセトン(和光純薬製 超脱水品)100mLとブロモフェノールブルーエタノール溶液(和光純薬製)を数滴加える。そこに、50.0gの電解液を加え、攪拌させながら0.005Nのトリエチルアミン/アセトン溶液を用いて中和滴定を行う。(アセトンは和光純薬製超脱水品、トリエチルアミンは和光純薬製特級品を脱水して水分100質量ppm以下としたものを使用した。)終点は液の色が黄色から紫に変わった点とした。使用したトリエチルアミン/アセトン溶液の体積をAとし、以下の計算式により試料中の遊離酸濃度を求めることができる。
遊離酸濃度 = A × 0.005 × 20 × 1000 / 50.0
基準電解液A−0に0.3質量%の濃度となる様にモノキレート錯体(1a)を加え、1時間攪拌した。これを非水電解液1とした。なお、ここでモノキレート錯体(1a)はカチオンがリチウムであり、含まれる遊離酸濃度が30質量ppm以下のものを用いた。フッ化水素以外の遊離酸としては、例えば配位子がシュウ酸である場合はシュウ酸やシュウ酸モノリチウムが、配位子がマロン酸である場合はマロン酸やマロン酸モノリチウムが、配位子が2−ヒドロキシ−3−トリフルオロ−3’−トリフルオロイソ酪酸であれば2−ヒドロキシ−3−トリフルオロ−3’−トリフルオロイソ酪酸が挙げられる。他には、カチオンがプロトンであるモノキレート錯体も遊離酸源となり得る。この遊離酸のうち仮にすべてがフッ化水素であったならば最大で30質量ppmとなり、例えば、モノキレート錯体(1a)を3質量%添加した場合、モノキレート錯体(1a)由来で電解液に混入するフッ化水素濃度は0.9質量ppm以下となる。これ以降もモノキレート錯体(1a)を用いる場合は同様である。
基準電解液B−0に1.5質量%の濃度となる様にモノキレート錯体(1a)を加え、1時間攪拌した。これを非水電解液55とした。続いて、基準電解液B−1に1.5質量%の濃度となる様にモノキレート錯体(1a)を加え、1時間攪拌した。これを非水電解液56とした。更にこの非水電解液56に対して0.5質量%の濃度となる様にその他の成分であるジフルオロリン酸リチウム(以下LiPO2F2)を加え、1時間攪拌し、これを非水電解液57とした。
基準電解液B−0に0.5質量%の濃度となる様にLiPO2F2を加え、1時間攪拌した。これを非水電解液103とした。
また、基準電解液C−0に0.5質量%の濃度となる様にLiFSIを加え、1時間攪拌した。これを非水電解液104とした。
また、基準電解液D−0に0.5質量%の濃度となる様にLiPO2F2を加え、1時間攪拌した。これを非水電解液105とした。
また、基準電解液E−0に0.5質量%の濃度となる様にLiSO3Fを加え、1時間攪拌した。これを非水電解液106とした。
露点−60℃以下のアルゴン雰囲気で、前述のNCM811正極(両面3枚、片面2枚)、人造黒鉛負極(両面4枚)に端子を溶接した。その後、正極、負極の間にポリエチレン製セパレーター(9×11cm)を挟むようにして、正極(両面3枚、片面2枚)と負極(両面4枚)を積層させた。最外面はそれぞれ片面塗りの正極の、活物資が塗布されていない面となる。これらを一辺の開口部が残されたアルミラミネートの袋に入れ、非水電解液1を真空注液した後に、開口部を熱で封止する事によってアルミラミネート型の電池を作製した。また、非水電解液2〜54をそれぞれ用いて同様にセルを作製した。正極活物質重量で規格した電池の容量は880mAhとなった。
負極にケイ素含有黒鉛を用いた以外は非水電解液電池Aと同様の手順にて、正極にNCM811、負極にケイ素含有黒鉛を用いたアルミラミネート型の電池を作製した。なお、電解液は55〜66、103をそれぞれ使用した。正極活物質重量で規格した電池の容量は880mAhとなった。
正極にNCAを用いた以外は非水電解液電池Aと同様の手順にて、正極にNCA、負極に人造黒鉛を用いたアルミラミネート型の電池を作製した。なお、電解液は67〜78、104をそれぞれ使用した。正極活物質重量で規格した電池の容量は860mAhとなった。
正極にNCAを、負極にケイ素含有黒鉛を用いた以外は非水電解液電池Aと同様の手順にて、正極にNCA、負極にケイ素含有黒鉛を用いたアルミラミネート型の電池を作製した。なお、電解液は79〜90、105をそれぞれ使用した。正極活物質重量で規格した電池の容量は860mAhとなった。
正極にNCM111、負極に天然黒鉛を用いた以外は非水電解液電池Aと同様の手順にて、正極にNCM111、負極に天然黒鉛を用いたアルミラミネート型の電池を作製した。なお、電解液は91〜102、106をそれぞれ使用した。正極活物質重量で規格した電池の容量は700mAhとなった。
正極にLCOを用いた以外は非水電解液電池Aと同様の手順にて、正極にLCO、負極に人造黒鉛を用いたアルミラミネート型の電池を作製した。なお、電解液は6、22、30、46をそれぞれ使用した。正極活物質重量で規格した電池の容量は670mAhとなった。
組み立てた上記の電池を充放電装置に接続し、60℃の恒温槽に入れた。充電レート0.2C(5時間で満充電となる電流値)にて3.5Vまで電圧を上げ、そこで24時間放置する事でエージングを行った。その後、0.2Cにて上限電圧(電池Eは4.3V、電池A、B、Fは4.2V、電池C、Dは4.1V)まで電圧を上げ、そのまま上限電圧を1時間維持した。続いて、放電レート0.2Cにて下限電圧(電池C、Dは2.7V、それ以外は3.0V)まで放電を行った。
初充放電とエージングを終えたセルを60℃の恒温槽から取り出し、25℃の環境下にて充電レート0.5Cでの上限電圧までの充電と、上限電圧を1時間維持した後の放電レート0.5Cでの下限電圧までの放電を行った。この25℃での充放電を計5回行い、電池を安定化させた。
予備充放電を終えたセルの体積をアルキメデス法にて測定した。
予備充放電を終えたセルを充放電装置に接続したうえで50℃の恒温槽にいれた。その状態で2時間静置した後に、充電レート1Cにて上限電圧まで充電を行った。上限電圧に到達後はその電圧を1時間維持した後、放電レート1Cにて下限電圧まで放電を行った。この50℃の環境下での1Cでの充放電を電池A、C、E、Fに関しては700サイクル、電池B、Dに関しては200サイクル繰り返した。そして、以下の計算式よりサイクル後の容量維持率を算出した。
容量維持率[%]=(最終サイクル時の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
サイクル試験を終えたセルを50℃の恒温槽から取り出し、充放電装置から取り外した。25℃の環境下で2時間静置した後に、アルキメデス法にてセルの体積を測定した。サイクル試験時のガス発生量を以下の計算式より算出した。
ガス発生量[mL] = 最終サイクル後のセル体積 − 予備充放電後のセル体積
以降に、正極にNCM811、負極に人造黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Aの実施例、比較例の結果を述べる。なお、正極にLCO、負極に人造黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Fの結果は参考例である。
比較例1−2の値を100とした時の参考例1−1、そして実施例1−5〜1−8の相対値を表6に示す。
比較例1−12の値を100とした時の参考例1−4、そして実施例1−35、1−36の相対値を表8に示す。
以降に、正極にNCM811、負極にケイ素含有黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Bの実施例、比較例の結果を述べる。
ただし、人造黒鉛負極の系と比べた場合、完全に同じフッ化水素量ではないものの(実施例1−6と2−1、実施例1−24と2−7との比較)、ガス発生量減少の効果が小さい事が覗える。溶媒が異なる影響もあるとは思われるが、これは主に負極活物質であるケイ素成分がフッ化水素の一部と反応してしまい、電池の中の電解液中のフッ化水素の有効濃度が低下したためだと考えられる。
非水電解液電池Aではフッ化水素の電極部材へのより長期的な悪影響を鑑みた場合、その濃度の上限は50質量ppm程度が望ましいと述べたが、ケイ素が含まれた負極を使用する場合においては一定量のフッ化水素がケイ素にて捕捉されるため、初期の電解液中のフッ化水素添加量の好適上限は50質量ppmを超えるものであっても良く、150質量ppm程度が最適と考えられる。
それに対して、実施例2−1と2−2、実施例2−7と2−8との比較から、モノキレート錯体(1a)や(1i)と所定量のフッ化水素が含まれた電解液に対して、更にLiPO2F2を加えた場合は、ガス発生量がそれぞれ4.0%、3.6%減少し、驚くべき事にその効果の倍増が確認された。「モノキレート錯体+フッ化水素」と「LiPO2F2」との予期せぬ相乗効果が発現したためだと思われる。
以降に、正極にNCA、負極に人造黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Cの実施例、比較例の結果を述べる。
それに対して、実施例3−1と3−2、実施例3−5と3−6との比較から、モノキレート錯体(1a)や(1i)と所定量のフッ化水素が含まれた電解液に対して、更にLiFSIを加えた場合は、ガス発生量がそれぞれ1.2%、1.8%減少し、驚くべき事にその効果の倍増が確認された。「モノキレート錯体+フッ化水素」と「LiFSI」との予期せぬ相乗効果が発現したためだと思われる。
以降に、正極にNCA、負極にケイ素含有黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Dの実施例、比較例の結果を述べる。
ただし、人造黒鉛負極の系と比べた場合(実施例3−1と4−1、実施例3−5と4−3との比較)、ガス発生量減少の効果が小さい事が覗える。溶媒が異なる影響もあるとは思われるが、これは主に負極活物質であるケイ素成分がフッ化水素の一部と反応してしまい、電池の中の電解液中のフッ化水素の有効濃度が低下したためだと考えられる。
非水電解液電池A(C)ではフッ化水素の電極部材へのより長期的な悪影響を鑑みた場合、その濃度の上限は50質量ppm程度が望ましいと述べたが、ケイ素が含まれた負極を使用する場合においては一定量のフッ化水素がケイ素にて捕捉されるため、初期の電解液中のフッ化水素添加量の好適上限は50質量ppmを超えるものであっても良く、150質量ppm程度が最適と考えられる。
それに対して、実施例4−1と4−2、実施例4−3と4−4との比較から、モノキレート錯体(1a)や(1i)と所定量のフッ化水素が含まれた電解液に対して、更にLiPO2F2を加えた場合は、ガス発生量がそれぞれ3.2%、2.9%減少し、非水電解液電池Bの場合と同様に、その効果の倍増が確認された。
以降に、正極にNCM111、負極に天然黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Eの実施例、比較例の結果を述べる。
それに対して、実施例5−1と5−2、実施例5−3と5−4との比較から、モノキレート錯体(1a)や(1i)と所定量のフッ化水素が含まれた電解液に対して、更にLiSO3Fを加えた場合は、ガス発生量がそれぞれ0.9%、1.4%減少し、驚くべき事にその効果の倍増が確認された。「モノキレート錯体+フッ化水素」と「LiSO3F」との予期せぬ相乗効果が発現したためだと思われる。
基準電解液A−0に、それぞれ0.15質量%の濃度となる様にモノキレート錯体(1a)と(1i)を加え、1時間攪拌した。これを非水電解液107とした。なお、ここでモノキレート錯体(1a)及び(1i)はカチオンがリチウムであり、含まれる遊離酸がいずれも30質量ppm以下のものを用いた。フッ化水素以外の遊離酸としては、配位子がシュウ酸である(1a)、(1i)の場合はシュウ酸やシュウ酸モノリチウム、そしてカチオンがリチウムでなくプロトンである(1a)、(1i)が挙げられる。この遊離酸のうち仮にすべてがフッ化水素であったならば、いずれのモノキレート錯体においても最大で30質量ppmとなり、例えば、モノキレート錯体(1a)及び(1i)をそれぞれ1.5質量%添加した場合、モノキレート錯体(1a)及び(1i)由来で電解液に混入するフッ化水素濃度はそれぞれ0.45質量ppm以下となり、合わせて0.90質量ppm以下となる。これ以降もモノキレート錯体(1a)及び(1i)を併用添加する場合は同様である。
以降に、正極にNCM811、負極に人造黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Aの実施例、比較例の結果を述べる。なお、正極にLCO、負極に人造黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Fの結果は参考例である。
比較例6−2の値を100とした時の参考例6−1、そして実施例6−5〜6−8の相対値を表14に示す。
その他の成分として表15に記載の化合物を表15に記載の濃度となるように溶解させた以外は非水電解液114と同様の手順で、非水電解液122〜133を調製した。
以降に、正極にNCM811、負極に人造黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Aの実施例、比較例の結果を述べる。なお、正極にLCO、負極に人造黒鉛を用いた構成の、非水電解液電池Fの結果は参考例である。
また、LCO正極、電解液112、6、30を使用した電池の測定結果をそれぞれ参考例6−1、1−1、1−3とした。
比較例6−2の値を100とした時の参考例6−1、そして実施例6−6、6−13〜6−16の相対値を、次いで比較例1−2の値を100とした時の参考例1−1、そして実施例1−6、6−17〜6−20の相対値を、更には比較例1−8の値を100とした時の参考例1−3、そして実施例1−24、6−21〜6−24の相対値を、表16に示す。
また、複数種類のモノキレート錯体を併用添加し、さらにその他の成分を添加した系においても、同様に、「モノキレート錯体+フッ化水素」と「その他の成分」との予期せぬ相乗効果が発現することが確認された。
Claims (20)
- ニッケルが含まれた酸化物及びニッケルが含まれたリン酸塩からなる少なくとも1種を正極活物質として有する正極を含む非水電解液電池用の電解液であって、
(I)非水有機溶媒、
(II)イオン性塩である、フッ素を含む溶質、
(III)一般式(1)、及び一般式(2)で示される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤、
(IV)(I)、(II)、(III)の合計量に対して5質量ppm以上、200質量ppm未満となる量のフッ化水素を含有する事を特徴とする、非水電解液電池用電解液。
[Mはアルカリ金属である。また、Aはホウ素、あるいはリンである。Fはフッ素を示し、Oは酸素を示す。Aがホウ素である場合はm=2、Aがリンである場合はm=4である。V、Wはそれぞれ、カルボニル基、メチレン基、C(CH3)2、C(CF3)2、CH(CF3)、CH(CH3)、C(CH3)(CF3)の何れかである。なお、VとWがシクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロペンタン環、シクロペンテン環、芳香環の一辺を形成しても良い。
Yはメチレン基、モノフルオロメチレン基、ジフルオロメチレン基の何れかであり、Zはカルボニル基、C(CF3)2、C(CH3)2、CH(CF3)、CH(CH3)、C(CH3)(CF3)、メチレン基の何れかである。なお、YとZがシクロヘキサン環、シクロヘキセン環、シクロペンタン環、シクロペンテン環、芳香環の一辺を形成しても良い。] - 前記一般式(1)で示される化合物が、前記(1a)、(1d)、(1g)、(1h)、(1i)、(1o)、及び(1p)からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、前記Mがリチウムである、請求項2に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記一般式(2)で示される化合物が前記(2a)、(2g)、(2i)、(2o)からなる群から選ばれる少なくとも1種であり、Mがリチウムである、請求項4に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(I)、(II)、(III)の合計量に対して10質量ppm以上、150質量ppm未満となる量のフッ化水素を含有する、請求項1〜5の何れかに記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(I)、(II)、(III)の合計量に対して15質量ppm以上、100質量ppm未満となる量のフッ化水素を含有する、請求項1〜6の何れかに記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(I)、(II)、(III)の合計量に対して15質量ppm以上、50質量ppm未満となる量のフッ化水素を含有する、請求項1〜7の何れかに記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記一般式(1)、及び一般式(2)で示される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤の含有量が前記(I)、(II)、(III)の合計量に対して0.01質量%以上、7.0質量%以下である、請求項1〜8の何れかに記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記一般式(1)、及び一般式(2)で示される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の添加剤の含有量が前記(I)、(II)、(III)の合計量に対して0.1質量%以上、5.0質量%以下である、請求項1〜9の何れかに記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記非水有機溶媒が、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルエチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルプロピルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピルメチルカーボネート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピルエチルカーボネート、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピルプロピルカーボネート、ビス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−プロピル)カーボネート、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、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、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、2−フルオロプロピオン酸メチル、2−フルオロプロピオン酸エチル、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、フラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、及びγ−バレロラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜10の何れかに記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記非水有機溶媒が、環状カーボネート及び鎖状カーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1〜10の何れかに記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記環状カーボネートが、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、及びフルオロエチレンカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、前記鎖状カーボネートが、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、及びメチルプロピルカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項12に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記溶質が、アルカリ金属イオンからなる群から選ばれる少なくとも1種のカチオンと、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、フルオロスルホン酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオン、(ジフルオロホスホニル)(フルオロスルホニル)イミドアニオン、及び(ジフルオロホスホニル)(トリフルオロスルホニル)イミドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも1種のアニオンとの対からなるイオン性塩である請求項1〜13の何れかに記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記溶質のカチオンがリチウム、ナトリウム、又はカリウムであり、アニオンがヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、トリフルオロメタンスルホン酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項14に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(I)、(II)、(III)、(IV)に加えて、その他の成分として、O=S−F結合を有する化合物、及びO=P−F結合を有する化合物のうち1種以上の化合物を含む、請求項1〜15の何れかに記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記O=S−F結合を有する化合物が、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミドリチウム、フルオロスルホン酸リチウム、メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、1,2−ビス(フルオロスルホニル)ベンゼン、及び1,3−ビス(フルオロスルホニル)ベンゼンからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記O=P−F結合を有する化合物が、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドリチウム、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロリン酸リチウム、エチルフルオロリン酸リチウム、及びジフルオロリン酸フェニルからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項16に記載の非水電解液電池用電解液。 - 前記(III)が、前記(1a)及び前記(1i)のうち1種以上であり、
前記O=S−F結合を有する化合物が、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミドリチウム、フルオロスルホン酸リチウム、メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、1,2−ビス(フルオロスルホニル)ベンゼン、及び1,3−ビス(フルオロスルホニル)ベンゼンかからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、
前記O=P−F結合を有する化合物が、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドリチウム、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロリン酸リチウム、エチルフルオロリン酸リチウム、及びジフルオロリン酸フェニルからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項16に記載の非水電解液電池用電解液。 - 少なくとも、
ニッケルが含まれた酸化物及びリン酸塩からなる少なくとも1種を正極活物質として有する正極と、
負極と、
請求項1〜18の何れかに記載の非水電解液電池用電解液とを含む、
非水電解液電池。 - 請求項1〜18の何れかに記載の非水電解液電池用電解液をセパレータに含浸させ、
ニッケルが含まれた酸化物及びリン酸塩からなる少なくとも1種を正極活物質として有する正極と、負極との間に、
当該セパレータを配置する、セル組み立て工程、及び、
セル電位を1.5V以上4.5V以下にして、前記(III)を電極上で分解せしめる工程を有する、
非水電解液電池の製造方法。
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