JP2019121603A - Electrolyte, composition used for electrolyte, and lithium battery using the same - Google Patents
Electrolyte, composition used for electrolyte, and lithium battery using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019121603A JP2019121603A JP2018241135A JP2018241135A JP2019121603A JP 2019121603 A JP2019121603 A JP 2019121603A JP 2018241135 A JP2018241135 A JP 2018241135A JP 2018241135 A JP2018241135 A JP 2018241135A JP 2019121603 A JP2019121603 A JP 2019121603A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- electrolyte
- lithium
- solution
- reactive additive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 title claims abstract description 111
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 17
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 229910003002 lithium salt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 159000000002 lithium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 29
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 25
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 claims abstract description 24
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 claims abstract description 24
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- -1 azo compound Chemical class 0.000 claims description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 11
- 229910013063 LiBF 4 Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 10
- 229910013716 LiNi Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910013870 LiPF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 2-(2-cyanopropan-2-yldiazenyl)-2-methylpropanenitrile Chemical compound N#CC(C)(C)N=NC(C)(C)C#N OZAIFHULBGXAKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 7
- 229910013684 LiClO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NRJJZXGPUXHHTC-UHFFFAOYSA-N [Li+].[O--].[O--].[O--].[O--].[Zr+4].[La+3] Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[O--].[Zr+4].[La+3] NRJJZXGPUXHHTC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000003302 alkenyloxy group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000003282 alkyl amino group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 6
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 claims description 6
- 150000008040 ionic compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 229910003473 lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide Inorganic materials 0.000 claims description 6
- QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(trifluoromethylsulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FC(F)(F)S(=O)(=O)[N-]S(=O)(=O)C(F)(F)F QSZMZKBZAYQGRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 5
- FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N lithium manganese(2+) nickel(2+) oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mn+2].[Ni+2].[Li+] FRMOHNDAXZZWQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 4
- 229910015015 LiAsF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910012513 LiSbF 6 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 claims description 4
- 229910000664 lithium aluminum titanium phosphates (LATP) Inorganic materials 0.000 claims description 4
- CEMTZIYRXLSOGI-UHFFFAOYSA-N lithium lanthanum(3+) oxygen(2-) titanium(4+) Chemical compound [Li+].[O--].[O--].[O--].[O--].[Ti+4].[La+3] CEMTZIYRXLSOGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000614 lithium tin phosphorous sulfides (LSPS) Inorganic materials 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Ti+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Ti+4].[Li+] FDLZQPXZHIFURF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001924 cycloalkanes Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000001188 haloalkyl group Chemical group 0.000 claims description 3
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000012038 nucleophile Substances 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910010941 LiFSI Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910014689 LiMnO Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FTCQLEQDIIGVBU-UHFFFAOYSA-E P(=O)([O-])([O-])[O-].[Ti+4].[Al+3].[Ge+2].P(=O)([O-])([O-])[O-].P(=O)([O-])([O-])[O-] Chemical compound P(=O)([O-])([O-])[O-].[Ti+4].[Al+3].[Ge+2].P(=O)([O-])([O-])[O-].P(=O)([O-])([O-])[O-] FTCQLEQDIIGVBU-UHFFFAOYSA-E 0.000 claims description 2
- QTHKJEYUQSLYTH-UHFFFAOYSA-N [Co]=O.[Ni].[Li] Chemical compound [Co]=O.[Ni].[Li] QTHKJEYUQSLYTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HALDOABDCFSGQQ-UHFFFAOYSA-N [P]=S.[Ge].[Li] Chemical compound [P]=S.[Ge].[Li] HALDOABDCFSGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VFGGFRZVTZVOBE-UHFFFAOYSA-K aluminum titanium(4+) phosphate Chemical compound [Ti+4].P(=O)([O-])([O-])[O-].[Al+3] VFGGFRZVTZVOBE-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K aluminum;lithium;titanium(4+);phosphate Chemical compound [Li+].[Al+3].[Ti+4].[O-]P([O-])([O-])=O CVJYOKLQNGVTIS-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000625 lithium cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229910002102 lithium manganese oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N lithium;bis(fluorosulfonyl)azanide Chemical compound [Li+].FS(=O)(=O)[N-]S(F)(=O)=O VDVLPSWVDYJFRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N lithium;manganese;nickel;oxocobalt Chemical compound [Li].[Mn].[Ni].[Co]=O VGYDTVNNDKLMHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido(oxo)cobalt Chemical compound [Li+].[O-][Co]=O BFZPBUKRYWOWDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N lithium;oxido-oxo-(oxomanganiooxy)manganese Chemical compound [Li+].[O-][Mn](=O)O[Mn]=O VLXXBCXTUVRROQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- WYDJZNNBDSIQFP-UHFFFAOYSA-N [O-2].[Zr+4].[Li+] Chemical compound [O-2].[Zr+4].[Li+] WYDJZNNBDSIQFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M sulfonate Chemical compound [O-]S(=O)=O BDHFUVZGWQCTTF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 abstract description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 33
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 32
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 21
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910021525 ceramic electrolyte Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001408 amides Chemical group 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005279 LLTO - Lithium Lanthanum Titanium Oxide Substances 0.000 description 2
- 229910007539 Li1.6Al0.6Ge1.4(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000751 azo group Chemical group [*]N=N[*] 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 2
- JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N ethyl methyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OC JBTWLSYIZRCDFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N ethyl propionate Chemical compound CCOC(=O)CC FKRCODPIKNYEAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 2
- JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N gamma-caprolactone Chemical compound CCC1CCC(=O)O1 JBFHTYHTHYHCDJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N gamma-valerolactone Chemical compound CC1CCC(=O)O1 GAEKPEKOJKCEMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229910001251 solid state electrolyte alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 1,2-butylene carbonate Chemical compound CCC1COC(=O)O1 ZZXUZKXVROWEIF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NVJUHMXYKCUMQA-UHFFFAOYSA-N 1-ethoxypropane Chemical compound CCCOCC NVJUHMXYKCUMQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CC1OC(=O)OC1C LWLOKSXSAUHTJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LSUWCXHZPFTZSF-UHFFFAOYSA-N 4-ethyl-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CCC1OC(=O)OC1C LSUWCXHZPFTZSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 4-propyl-1,3-dioxolan-2-one Chemical compound CCCC1COC(=O)O1 AUXJVUDWWLIGRU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020717 Li0.33La0.56TiO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009178 Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910009511 Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- XOBKSJJDNFUZPF-UHFFFAOYSA-N Methoxyethane Chemical compound CCOC XOBKSJJDNFUZPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N Methyl propionate Chemical compound CCC(=O)OC RJUFJBKOKNCXHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010539 anionic addition polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 description 1
- CJBYUPBUSUVUFH-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diene;carbonic acid Chemical class C=CC=C.OC(O)=O CJBYUPBUSUVUFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013522 chelant Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N dipropyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCCC VUPKGFBOKBGHFZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POLCUAVZOMRGSN-UHFFFAOYSA-N dipropyl ether Chemical compound CCCOCCC POLCUAVZOMRGSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 1
- 125000005678 ethenylene group Chemical group [H]C([*:1])=C([H])[*:2] 0.000 description 1
- 229940093499 ethyl acetate Drugs 0.000 description 1
- CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N ethyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OCC CYEDOLFRAIXARV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- VNKYTQGIUYNRMY-UHFFFAOYSA-N methoxypropane Chemical compound CCCOC VNKYTQGIUYNRMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940017219 methyl propionate Drugs 0.000 description 1
- KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N methyl propyl carbonate Chemical compound CCCOC(=O)OC KKQAVHGECIBFRQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N n-Propyl acetate Natural products CCCOC(C)=O YKYONYBAUNKHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 229940090181 propyl acetate Drugs 0.000 description 1
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007151 ring opening polymerisation reaction Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N valeric acid Chemical compound CCCCC(O)=O NQPDZGIKBAWPEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本出願は、2017年12月28日に出願された台湾特許出願第106146229号を基礎とし、および、その優先権を主張するものであり、その開示の全体が参照することにより本明細書に引用される。 This application is based on and claims the priority of Taiwan Patent Application No. 106146229 filed on December 28, 2017, which is incorporated herein by reference in its entirety. Be done.
本開示は電解質およびそれを用いたリチウム電池に関する。 The present disclosure relates to an electrolyte and a lithium battery using the same.
固体電解質は、有機電解質、無機電解質および有機無機複合体電解質に分類され得る。しかし、有機ポリマー固体電解質(例えばPEO、PANなど)の導電率は低い(<10-5S/cm)。無機固体電解質(例えばLLZO、LLTO、LAGPなど)は高い導電率(約10-3S/cm)を有するが、無機固体電解質と電極との間の界面抵抗が大きい。さらに、従来の無機セラミック電解質は非常に脆弱で、成膜性(film-forming ability)および機械特性に劣り、連続的なプロセスを適用することができない。有機無機複合体電解質は界面抵抗を小さくすることができるが、有機ポリマーが添加されているため導電率が低下する。 Solid electrolytes can be classified into organic electrolytes, inorganic electrolytes and organic-inorganic composite electrolytes. However, the conductivity of organic polymer solid electrolytes (eg, PEO, PAN, etc.) is low (<10 −5 S / cm). Inorganic solid electrolytes (eg, LLZO, LLTO, LAGP, etc.) have high conductivity (about 10 -3 S / cm), but the interfacial resistance between the inorganic solid electrolyte and the electrode is large. In addition, conventional inorganic ceramic electrolytes are very fragile, have poor film-forming ability and mechanical properties, and can not apply continuous processes. The organic-inorganic composite electrolyte can reduce the interface resistance, but the conductivity decreases due to the addition of the organic polymer.
よって、第4のタイプの固体電解質として、疑似固体電解質(quasi-solid state electrolyte,QSSE)が登場した。これは、有機無機複合体電解質に加えて、少量の(<5wt%)液体電解質がイオン導電性を高めるために添加されるというものである。 Thus, a quasi-solid state electrolyte (QSSE) has emerged as a fourth type of solid electrolyte. This is such that in addition to the organic-inorganic composite electrolyte, a small amount (<5 wt%) of liquid electrolyte is added to enhance the ionic conductivity.
しかしながら、液体電解質の存在は、例えば、液漏れ、可燃性、短いサイクル寿命、ガス発生(gassing)、高温への耐性が無い等の問題を引き起こす可能性がある。また、固体電解質の高い界面抵抗という問題も依然として存在する。 However, the presence of liquid electrolyte can cause problems such as, for example, liquid leakage, flammability, short cycle life, gassing, lack of resistance to high temperatures, and the like. Also, the problem of high interface resistance of solid electrolyte still exists.
本開示の1つの目的は、上述した欠点を解消する新規な電解質を提供することにある。 One object of the present disclosure is to provide a novel electrolyte which overcomes the above mentioned drawbacks.
上記およびその他の目的を達成するため、本開示の一実施形態は、少なくとも1つのアミド基と少なくとも1つのエポキシ基またはビニル基とを含む反応性添加物および開始剤の重合生成物であるポリマー、リチウム塩ならびに有機溶媒を含む電解質を提供する。 In order to achieve the above and other objects, one embodiment of the present disclosure is a polymer which is a polymerization product of a reactive additive and an initiator comprising at least one amide group and at least one epoxy group or vinyl group. Provided is an electrolyte comprising a lithium salt as well as an organic solvent.
本開示の別の一実施形態は、少なくとも1つのアミド基と少なくとも1つのエポキシ基またはビニル基とを含む反応性添加物および第1の有機溶媒を含む第1の溶液、ならびに、開始剤、リチウム塩および第2の有機溶媒を含む第2の溶液を含む電解質のための組成物であって、電解質を形成するために第1の溶液および第2の溶液が混合される前には、第1の溶液および第2の溶液が別々に保管されている、組成物を提供する。 Another embodiment of the present disclosure is a first solution comprising a reactive additive comprising at least one amide group and at least one epoxy group or vinyl group and a first organic solvent, and an initiator, lithium A composition for an electrolyte comprising a second solution comprising a salt and a second organic solvent, the first solution and the second solution being mixed to form the electrolyte. The composition is provided, wherein the solution of and the second solution are stored separately.
本開示の別の一実施形態は、正極、負極、および、正極と負極との間に配置されたイオン伝導層を含むリチウム電池であって、イオン伝導層が前述の電解質を含む、リチウム電池を提供する。 Another embodiment of the present disclosure is a lithium battery including a positive electrode, a negative electrode, and an ion conductive layer disposed between the positive electrode and the negative electrode, wherein the ion conductive layer comprises the aforementioned electrolyte. provide.
本開示の実施形態は、不燃性を備え、液漏れの懸念がない電解質を提供する。さらに、本開示により提供される電解質は、正極および負極のいずれに対しても良好な塗布性を備えるため、電解質と正極または負極との間の界面抵抗を効果的に低減させることができ、よって本開示に係る電解質はイオン伝導層として使用することが可能である。 Embodiments of the present disclosure provide electrolytes that are non-combustible and free of leak concerns. Furthermore, the electrolyte provided by the present disclosure has good coatability to both the positive electrode and the negative electrode, so that the interfacial resistance between the electrolyte and the positive electrode or the negative electrode can be effectively reduced, thus The electrolyte according to the present disclosure can be used as an ion conductive layer.
添付の図面を参照しながら、以下の実施形態において詳細に説明する。添付の図面を参照してなされた以下の詳細な説明および実施例により、本開示はより十分に理解され得る。 The following embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The disclosure may be more fully understood by reference to the following detailed description and examples, taken with reference to the accompanying drawings.
本明細書では、単数形の「一つ(a)」、「一つ(an)」および「その(the)」は、文脈が明確にそうではないと示していない限り、複数形も含むことが意図されている。用語「含む(comprises)」および/または「含んでいる(comprising)」は、本明細書中で使用される場合、記載された特徴、工程、操作、要素および/または構成成分の存在を特定するものであるが、一または複数の他の特徴、工程、操作、要素、構成成分および/またはそれらの群の存在ならびに追加を除外するものではない、ということがさらに理解されよう。 As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural referents unless the context clearly indicates otherwise. Is intended. The terms "comprises" and / or "comprising" as used herein identify the presence of the described features, steps, operations, elements and / or components. It will be further understood that although not excluded the presence and addition of one or more other features, steps, operations, elements, components and / or groups thereof.
本明細書全体を通し、「一実施形態(one embodiment)」または「一実施形態(an embodiment)」への言及は、その実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造または特性が、少なくとも1つの実施形態に含まれていることを意味する。よって、本明細書を通して各所における句「一実施形態において(in one embodiment)」または「一実施形態において(in an embodiment)」の記載は、すべて同じ実施形態に関連しているとは限らない。さらに、特定の特徴、構造または特性は、一または複数の実施形態において、任意の適切な様式で組み合わせられてもよい。 Throughout the specification, references to "one embodiment" or "an embodiment" refer to particular features, structures or characteristics described in connection with that embodiment: It is meant to be included in at least one embodiment. Thus, the appearances of the phrase "in one embodiment" or "in an embodiment" in various places throughout this specification are not necessarily all referring to the same embodiment. Furthermore, the particular features, structures or characteristics may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.
本開示の一実施形態は、ポリマー、リチウム塩および有機溶媒を含む電解質を提供する。ポリマーは、反応性添加物および開始剤の重合生成物である。反応性添加物は、少なくとも1つのアミド基と少なくとも1つのエポキシ基またはビニル基とを含む。 One embodiment of the present disclosure provides an electrolyte comprising a polymer, a lithium salt and an organic solvent. The polymer is the polymerization product of a reactive additive and an initiator. The reactive additive comprises at least one amide group and at least one epoxy or vinyl group.
いくつかの実施形態において、反応性添加物は、以下の式(I)によって表されるアミド構造を有するか、または、以下の式(II)によって表される構造を含む。 In some embodiments, the reactive additive has an amide structure represented by Formula (I) below or includes a structure represented by Formula (II) below.
ここで、R1およびR2はそれぞれ独立して、置換されていないまたは置換されたエポキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、エーテル基、エステル基、アリール基またはハロアルキル基であり、R3は、置換されていないもしくは置換されたエポキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、アルケニルオキシ基、エーテル基、エステル基、アリール基、ハロアルキル基であって、これらの基はアミド基の繰り返し単位を1〜9個含んでいてもよく、かつ、R1、R2およびR3のうちの少なくとも1つは、エポキシ基またはビニル基を含む。エポキシ基またはビニル基は、重合反応を進行させ得る。一実施形態において、例えば、式(I)で示されるアミドは、
一実施形態において、R3がアミド基の繰り返し単位を1つ含む場合、式(I)で示されるアミドは、例えば、
いくつかの実施形態において、式(II)の構造は、例えば、4員環〜20員環の多員環(multi-membered ring)である置換されていないまたは置換されたシクロアルカン、芳香族炭化水素、芳香環、複素環、または、複数の以下のアミド基の繰り返し単位
ここで、R4は少なくとも1つのエポキシ基またはビニル基を含む基であってよく、R5は−(CH2)n−(nは1〜18の整数)、1つまたは複数の−CH2−が−NR4−で置換された−(CH2)n−(nは1〜18の整数)、または、1〜9個の以下のアミド基の繰り返し単位
例えば、いくつかの実施形態において、式(II)を有する構造としては具体的には例えば、以下の構造が挙げられ得るが、これらに限定される訳ではない。 For example, in some embodiments, the structure having formula (II) may specifically include, for example, the following structures, but is not limited thereto.
いくつかの実施形態において、反応性添加物は、2〜10個の、以下のアミド基の繰り返し単位
このような構造としては、具体的には、これらに限定される訳ではないが、例えば、以下の構造が挙げられる。 Such a structure is not specifically limited to these, but includes, for example, the following structures.
前述の反応性化合物は例示にすぎず、本開示を限定することは意図されていないという点が理解されるべきである。 It should be understood that the foregoing reactive compounds are merely exemplary and are not intended to limit the present disclosure.
少なくとも1つのアミド基と少なくとも1つのエポキシ基またはビニル基とを有する反応性添加物を添加することによって、および、反応性添加物と開始剤とリチウム塩と有機溶媒と間の比率を制御することによって、本開示の電解質は、反応性添加物との重合反応後に、液体状態からコロイド状態または疑似固体状態へと変化することは、特筆すべきで点であろう。 By adding a reactive additive having at least one amide group and at least one epoxy group or vinyl group, and controlling the ratio between reactive additive, initiator, lithium salt and organic solvent It should be noted that the electrolyte of the present disclosure changes from the liquid state to the colloidal state or the pseudo-solid state after the polymerization reaction with the reactive additive.
具体的には、反応性添加物のアミド基は負電界効果を有しており、かつ、液体電解質に用いられる有機溶媒(例えばプロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)などの一般的な炭酸エステル溶媒など)のカルボニル基には非共有電子対があるため、アミド基およびカルボニル基はいずれも、正に帯電したリチウムイオンを引き付け、および、リチウムイオンをキレート化する傾向がある。アミド基を有するいくつかの反応性添加物がリチウムイオンを介して互いに引きつけ合うと、有機溶媒分子の流動性が低下し、このため電解質の粘度が高まる。加えて、アミド基を有する反応性添加物剤は、エポキシ基またはビニル基も有しているので、開始剤の作用によってエポキシ基が開環重合反応、および、ビニル基がラジカル重合反応することのできるあいだ、電解質の粘度はさらに高まり、そして、電解質は液体状態からコロイド状態または疑似固体状態へと変化する。 Specifically, the amide group of the reactive additive has a negative field effect, and an organic solvent used for a liquid electrolyte (for example, propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) And amide groups and carbonyl groups tend to attract positively charged lithium ions and to chelate lithium ions, since there is a non-covalent electron pair in the carbonyl group of common carbonate solvents such as There is. When several reactive additives with an amide group attract each other via lithium ions, the fluidity of the organic solvent molecules is reduced, which increases the viscosity of the electrolyte. In addition, since the reactive additive agent having an amide group also has an epoxy group or a vinyl group, the ring opening polymerization reaction of the epoxy group and the radical polymerization reaction of the vinyl group by the action of the initiator During this time, the viscosity of the electrolyte is further increased, and the electrolyte changes from a liquid state to a colloidal state or a quasi-solid state.
いくつかの実施形態において、反応性添加物の重量パーセントは、電解質の総重量に対し、例えば5wt%〜50wt%であり得る。例えば、いくつかの実施形態において、反応性添加物の重量パーセントは、電解質の総重量に対し、例えば8wt%、10wt%、20wt%、または50wt%であり得る。反応性添加物の添加量を制御することにより、電解質の流動性が制御され得る。反応性添加物の量が少なすぎると、電解質の粘度を高めることができず、そして、液体電解質を硬化して疑似固体電解質とすることができない。反応性添加物の量が多すぎると、電解質の粘度が高くなりすぎ、そして、イオン導電率が低下して電池の性能が影響を受けるであろう。 In some embodiments, the weight percent of the reactive additive may be, for example, 5 wt% to 50 wt%, relative to the total weight of the electrolyte. For example, in some embodiments, the weight percent of the reactive additive can be, for example, 8 wt%, 10 wt%, 20 wt%, or 50 wt%, based on the total weight of the electrolyte. By controlling the addition amount of the reactive additive, the fluidity of the electrolyte can be controlled. If the amount of reactive additive is too low, the viscosity of the electrolyte can not be increased, and the liquid electrolyte can not be cured to form a quasi-solid electrolyte. If the amount of reactive additive is too high, the viscosity of the electrolyte will be too high and the ionic conductivity will be reduced to affect the performance of the cell.
いくつかの実施形態において、開始剤の例としては例えば、求核基が生じるように解離し得るイオン化合物、フリーラジカルを生成することのできる過酸化物もしくはアゾ化合物、または第1級アミン化合物が挙げられ得る。いくつかの実施形態において、前述のイオン化合物としては例えば、CH3COOLi、LiOH、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiTFSI、LiFSI、LiAsF6、LiSbF6またはこれらの組み合わせが挙げられ得る。前述の過酸化物としては例えば、過酸化ジベンゾイル(BPO)などが挙げられ得る。また、前述のアゾ化合物としては例えば、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)などが挙げられ得る。本開示においては、開始剤は、反応性添加物のエポキシ基またはビニル基に重合反応を起こさせるために用いられ得、この結果電解質の分子量および粘度が増大する。 In some embodiments, examples of initiators include, for example, ionic compounds that can be dissociated to give a nucleophile, peroxides or azo compounds that can generate free radicals, or primary amine compounds. It may be mentioned. In some embodiments, the ionic compound of the above example, CH 3 COOLi, LiOH, LiBF 4, LiPF 6, LiClO 4, LiTFSI, LiFSI, LiAsF 6, LiSbF 6 , or a combination thereof may be mentioned. Examples of the aforementioned peroxide may include dibenzoyl peroxide (BPO) and the like. Moreover, as the above-mentioned azo compound, for example, azobisisobutyronitrile (AIBN) can be mentioned. In the present disclosure, an initiator can be used to cause the epoxy or vinyl group of the reactive additive to undergo a polymerization reaction, which results in an increase in the molecular weight and viscosity of the electrolyte.
いくつかの実施形態において、開始剤の重量パーセントは、電解質の総重量に対し、例えば0.5wt%〜15wt%であり得る。開始剤の量が少なすぎると、重合反応の反応速度が遅く、そして、反応が完全に進むことが困難となり、そのため過剰のモノマー反応物質が残され得、これにより液体電解質を硬化して疑似固体電解質とすることができない。開始剤の量が多すぎると、重合の反応速度が速くなりすぎ、分子鎖が短くなり、そして、大きな分子量をもつポリマーが形成されにくくなり、このため電解質が硬化しにくくなり、電解質は低い機械特性しか有さないであろう。 In some embodiments, the weight percent of the initiator can be, for example, 0.5 wt% to 15 wt%, based on the total weight of the electrolyte. If the amount of initiator is too low, the reaction rate of the polymerization reaction will be slow and it will be difficult for the reaction to proceed completely, so excess monomer reactant may be left, thereby curing the liquid electrolyte and making it a quasi-solid It can not be an electrolyte. If the amount of initiator is too high, the reaction rate of polymerization becomes too fast, the molecular chain becomes short, and a polymer having a large molecular weight is less likely to be formed, which makes it difficult to cure the electrolyte and the electrolyte has a low mechanical It will only have properties.
いくつかの実施形態において、前述のリチウム塩としては例えば、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiTFSI、LiAsF6、LiSbF6またはリチウムイオン(Li+)を解離することのできるその他のイオン化合物が挙げられ得る。 In some embodiments, for example, LiBF 4, LiPF 6, LiClO 4, LiTFSI, include other ionic compounds capable of dissociating the LiAsF 6, LiSbF 6 or a lithium ion (Li +) as the lithium salt of the aforementioned Can be
いくつかの実施形態において、電解質中のリチウム塩のモル濃度は、例えば0.8M〜6Mであり得る。いくつかの実施形態において、リチウム塩の重量パーセントは、電解質の総重量に対し、例えば5wt%〜50wt%であり得る。リチウム塩の量が少なすぎると、アニオンおよびカチオンの解離数(dissociation number)が少なくなりすぎて、イオン導電率が低下する。リチウム塩の量が多すぎると、電解質の粘度が高まり、そして同様に、イオン導電率が低下する。 In some embodiments, the molar concentration of lithium salt in the electrolyte can be, for example, 0.8 M to 6 M. In some embodiments, the weight percent of the lithium salt can be, for example, 5 wt% to 50 wt%, based on the total weight of the electrolyte. If the amount of lithium salt is too low, the dissociation number of anions and cations will be too low and ion conductivity will be reduced. If the amount of lithium salt is too high, the viscosity of the electrolyte will increase and likewise the ionic conductivity will decrease.
いくつかの実施形態において、開始剤はリチウム塩と同じであってもよいということが留意されるべきである。換言すると、使用されるリチウム塩が求核基を解離することもできる場合、そのようなリチウム塩は、アニオン重合反応させるための開始剤の役割も果たし得る。したがって、これらの実施形態では、他の開始剤を添加することなく、リチウム塩を添加するだけでよい。いくつかの実施形態において、開始剤はリチウム塩と異なっていてもよい。開始剤の種類は反応性添加物の官能基に依存する。反応性添加物がビニル基を有している場合、過酸化物またはアゾ化合物が、フリーラジカル重合反応させるための開始剤として用いられる。反応性添加物がエポキシ基を有している場合、第1級アミノ化合物またはイオン化合物が開始剤として用いられ得る。 It should be noted that in some embodiments, the initiator may be the same as the lithium salt. In other words, if the lithium salt used can also dissociate the nucleophile, such lithium salt can also play the role of an initiator for the anionic polymerization reaction. Thus, in these embodiments, the lithium salt need only be added without the addition of other initiators. In some embodiments, the initiator may be different from the lithium salt. The type of initiator depends on the functional group of the reactive additive. When the reactive additive has a vinyl group, peroxides or azo compounds are used as initiators for the free radical polymerization reaction. If the reactive additive has an epoxy group, primary amino compounds or ionic compounds can be used as initiators.
開始剤(または開始剤として使用され得るリチウム塩)の種々の種類および量にしたがって、重合反応の反応速度および反応温度は異なる。例えば、LiBF4がリチウム塩として使用されるように選択される場合、LiBF4は、同時に、開始剤の役割を果たし得る。重合反応は、加熱することまたは追加のエネルギーを供給することなしで、約12〜24時間後に、室温(約25〜28℃)で終了し得る。LiPF6がリチウム塩として使用されるように選択される場合、LiPF6は開始剤の役目も果たし得るが、重合反応は、約90〜100℃で約5〜10分反応させることにより完了される。LiClO4、LiTFSI等がリチウム塩として使用されるように選択される場合、LiClO4およびLiTFSIは開始剤の役目も果たし得るが、重合反応は、約170〜180℃で約120分反応させることにより完了される。 The reaction rate and reaction temperature of the polymerization reaction vary according to the various types and amounts of initiator (or lithium salt that can be used as initiator). For example, if LiBF 4 is selected to be used as a lithium salt, LiBF 4 can simultaneously play the role of an initiator. The polymerization reaction may be completed at room temperature (about 25-28 ° C.) after about 12 to 24 hours without heating or supplying additional energy. If LiPF 6 is chosen to be used as a lithium salt, LiPF 6 may also serve as an initiator, but the polymerization reaction is completed by reacting for about 5 to 10 minutes at about 90 to 100 ° C. . When LiClO 4, LiTFSI, etc. are selected to be used as a lithium salt, LiClO 4 and LiTFSI can also serve as an initiator, but the polymerization reaction is carried out by reacting at about 170 to 180 ° C. for about 120 minutes. It is completed.
しかしながら、開始剤としては、前述の開始剤(または開始剤として利用可能なリチウム塩)が、適切な重合反応速度および十分な重合反応時間を提供することができ、その結果、電解質が硬化する前に電解質が液体状態である電池中に注入されおよび浸透され得、そしてその後に、重合反応が終了し、そして、リチウムイオンと溶媒との間で形成される配位力(coordination force)により溶媒の流動が妨げられることによってコロイド状態または疑似固体電解質が形成されるものである限り、どのような開始剤も本開示の実施形態に適用可能であることが理解されるべきである。本開示の技術的な利点は、電解質が液体状態であるとき、電池の各コーナー部に十分に浸透して、電解質と正極または負極との間の界面抵抗を低減できることである。電解質が硬化されてコロイド状態または疑似固体状態となると、電池からの液漏れが無くなる。また、硬化後に形成されるコロイド状態または固体電解質は、市販の液体電解質と比較して引火点が数倍高いため、可燃性ではなく、よってリチウム電池の安全性が顕著に改善される。故に、本開示により提供される電解質は、界面抵抗を効果的に低減させ、そして、リチウム電池の安全性を高めることができる。 However, as initiators, the aforementioned initiators (or lithium salts that can be used as initiators) can provide adequate polymerization reaction rates and sufficient polymerization reaction time, so that before the electrolyte cures The electrolyte may be injected and permeated into the battery in the liquid state, and then the polymerization reaction is terminated, and the coordination force formed between the lithium ion and the solvent causes the solvent to It should be understood that any initiator can be applied to the embodiments of the present disclosure as long as the colloidal state or quasi-solid electrolyte is formed by impeding flow. A technical advantage of the present disclosure is that when the electrolyte is in a liquid state, it can fully penetrate each corner of the battery to reduce the interfacial resistance between the electrolyte and the positive or negative electrode. Once the electrolyte is cured to a colloidal or quasi-solid state, there is no leakage from the battery. Also, the colloidal state or solid electrolyte formed after curing has a flash point several times higher than commercially available liquid electrolytes and is therefore not flammable, thus significantly improving the safety of lithium batteries. Thus, the electrolyte provided by the present disclosure can effectively reduce interfacial resistance and enhance the safety of lithium batteries.
いくつかの実施形態において、有機溶媒の重量パーセントは、電解質の総重量に対し、例えば40wt%〜80wt%であり得る。 In some embodiments, the weight percent of the organic solvent can be, for example, 40 wt% to 80 wt%, based on the total weight of the electrolyte.
いくつかの実施形態において、前述の有機溶媒としては例えば、一般的な液体電解質として通常使用される溶媒、例えばカーボネート類(carbonates)、スルホネート類(sulfonates)、ニトリル類(nitriles)、エーテル類(ethers)、エステル類(esters)、フルオリド類(fluorides)または高い極性を有する他の非プロトン性溶媒などが挙げられ得る。 In some embodiments, the aforementioned organic solvents include, for example, solvents commonly used as common liquid electrolytes, such as carbonates, sulfonates, nitriles, ethers, ethers ), Esters, fluorides or other aprotic solvents with high polarity etc. may be mentioned.
いくつかの実施形態において、カーボネート類は、環状カーボネート化合物と鎖状カーボネート化合物に分類され得る。環状カーボネート化合物としては例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、2,3−ペンチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートまたはこれらの組み合わせなどが挙げられ得るが、これらに限定される訳ではない。鎖状カーボネート化合物としては例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート(EMC)、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またはこれらの組み合わせなどが挙げられ得るが、これらに限定される訳ではない。 In some embodiments, carbonates can be classified into cyclic carbonate compounds and linear carbonate compounds. Examples of cyclic carbonate compounds include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene Mention may be made, without limitation, of carbonates, vinyl ethylene carbonates or combinations thereof. Examples of linear carbonate compounds include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, and combinations thereof It is not necessarily limited to
いくつかの実施形態において、エーテルとしては例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテル、エチルプロピルエーテルまたはこれらの組み合わせなどが挙げられ得るが、これらに限定される訳ではない。 In some embodiments, the ether may include, for example, but is not limited to, dimethyl ether, diethyl ether, dipropyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether, ethyl propyl ether, combinations thereof, and the like. Absent.
いくつかの実施形態において、エステルとしては例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、σ−バレロラクトン、ε−カプロラクトンまたはこれらの組み合わせなどが挙げられ得るが、これらに限定される訳ではない。 In some embodiments, esters include, for example, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, σ-valerolactone, ε-caprolactone Or combinations thereof, but is not limited to them.
いくつかの実施形態において、本開示により提供される電解質はさらに、無機電解質を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、無機セラミック電解質としては例えば、リチウムランタンジルコニウム酸化物(lithium lanthanum zirconium oxide、LLZO)、タンタルドープリチウムランタンジルコニウム酸化物(tantalum doping lithium lanthanum zirconium oxide、LLZTO)、リチウムランタンチタン酸化物(lithium lanthanum titanium oxide、LLTO)、リン酸リチウムアルミニウムチタン(lithium aluminum titanium phosphate、LATP)、リン酸ゲルマニウムアルミニウムチタン(germanium aluminum titanium phosphate、LAGP)、リチウムゲルマニウムリン硫化物(lithium germanium phosphorous sulfide、LGPS)またはリチウムスズリン硫化物(lithium tin phosphorous sulfide、LSPS)などが挙げられ得る。例えば、無機セラミック電解質としては、Li7La3Zr2O12、Li6.75La3Zr1.75Ta0.25O12、Li0.33La0.56TiO3、Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3、Li10GeP2S12、Li10SnP2S12、70Li2S・30P2S5または同じ元素を有するが異なる化学量論量(stoichiometric quantities)を有する他の組み合わせが挙げられ得る。本開示の一実施形態において、電解質と無機電解質とをブレンドすることにより形成される有機−無機電解質は、可撓性を有するのみならず、良好な導電性も有する。 In some embodiments, the electrolyte provided by the present disclosure may further include an inorganic electrolyte. In some embodiments, inorganic ceramic electrolytes include, for example, lithium lanthanum zirconium oxide (LLZO), tantalum doped lithium lanthanum zirconium oxide (tantalum doping lithium lanthanum zirconium oxide, LLZTO), lithium lanthanum titanium oxide (Lithium lanthanum titanium oxide, LLTO), lithium aluminum titanium phosphate (LATP), aluminum titanium phosphate (germanium aluminum titanium phosphate, LAGP), lithium germanium phosphorus sulfide (lithium phosphide sulfide, LGPS) Or lithium tin phosphorous sulfide (LSPS) and the like. For example, as inorganic ceramic electrolytes, Li 7 La 3 Zr 2 O 12 , Li 6.75 La 3 Zr 1.75 Ta 0.25 O 12 , Li 0.33 La 0.56 TiO 3 , Li 1.3 Al 0.3 Ti 1.7 (PO 4 ) 3 , Li 1.5 Al 0.5 Ge 1.5 (PO 4 ) 3 , Li 10 GeP 2 S 12 , Li 10 SnP 2 S 12 , 70Li 2 S · 30P 2 S 5 or other elements having the same element but different stoichiometric quantities Combinations may be mentioned. In one embodiment of the present disclosure, the organic-inorganic electrolyte formed by blending the electrolyte and the inorganic electrolyte not only has flexibility but also has good conductivity.
本開示の別の実施形態において、第1の溶液および第2の溶液を含む、電解質のための組成物がまた提供される。第1の溶液は反応性添加物および第1の有機溶媒を含み、反応性添加物は少なくとも1つのアミド基と少なくとも1つのエポキシ基またはビニル基とを含む。第2の溶液は開始剤、リチウム塩および第2の有機溶媒を含む。反応性添加物、開始剤、リチウム塩および有機溶媒に関しては、本明細書における前述の関連する段落の記載を参照することができる。いくつかの実施形態において、第1の有機溶媒および第2の有機溶媒は同じであってもよく、また、異なっていてもよい。 In another embodiment of the present disclosure, a composition for an electrolyte is also provided, comprising a first solution and a second solution. The first solution comprises a reactive additive and a first organic solvent, the reactive additive comprising at least one amide group and at least one epoxy group or vinyl group. The second solution comprises an initiator, a lithium salt and a second organic solvent. With regard to reactive additives, initiators, lithium salts and organic solvents, reference can be made to the description in the preceding related paragraphs herein. In some embodiments, the first organic solvent and the second organic solvent may be the same or different.
第1の溶液と第2の溶液とを混合した後、第1の溶液中の反応性添加物と第2の溶液中の開始剤またはリチウム塩とが重合反応を開始して、電解質を形成する。第1の溶液と第2の溶液とが電解質を形成するために混合される前には、第1の溶液と第2の溶液とは別々に保管されているという点に留意すべきである。 After mixing the first solution and the second solution, the reactive additive in the first solution and the initiator or lithium salt in the second solution initiate a polymerization reaction to form an electrolyte . It should be noted that the first solution and the second solution are stored separately before the first solution and the second solution are mixed to form the electrolyte.
いくつかの実施形態において、第1の溶液中の反応性添加物の重量パーセントは、第1の溶液および第2の溶液の総重量に対し、例えば5wt%〜50wt%であり得る。例として、いくつかの実施形態において、反応性添加物の重量パーセントは、第1の溶液および第2の溶液の総重量に対し、例えば8wt%、10wt%、20wt%または50wt%であり得る。 In some embodiments, the weight percent of the reactive additive in the first solution can be, for example, 5 wt% to 50 wt%, based on the total weight of the first solution and the second solution. By way of example, in some embodiments, the weight percent of the reactive additive may be, for example, 8 wt%, 10 wt%, 20 wt% or 50 wt%, relative to the total weight of the first solution and the second solution.
いくつかの実施形態において、第2の溶液中の開始剤の重量パーセントは、第1の溶液および第2の溶液の総重量に対し、例えば0.5wt%〜15wt%であり得る。 In some embodiments, the weight percent of the initiator in the second solution can be, for example, 0.5 wt% to 15 wt%, based on the total weight of the first solution and the second solution.
いくつかの実施形態において、第1の溶液と第2の溶液との混合溶液中、リチウム塩のモル濃度は、例えば0.8M〜6Mであり得る。いくつかの実施形態において、第2の溶液中のリチウム塩は、第1の溶液および第2の溶液の総重量に対し、例えば5wt%〜50wt%であり得る。 In some embodiments, in the mixed solution of the first solution and the second solution, the molar concentration of the lithium salt may be, for example, 0.8 M to 6 M. In some embodiments, the lithium salt in the second solution can be, for example, 5 wt% to 50 wt%, relative to the total weight of the first solution and the second solution.
いくつかの実施形態において、第1の溶液および第2の溶液の総重量に対し、第1の有機溶媒および第2の有機溶媒の重量パーセントの合計は、例えば40wt%〜80wt%であり得る。 In some embodiments, the total weight percent of the first organic solvent and the second organic solvent can be, for example, 40 wt% to 80 wt%, based on the total weight of the first solution and the second solution.
本開示の別の実施形態において、リチウム電池がまた提供される。リチウム電池は、正極、負極および正極と負極との間に配置されたイオン伝導層を含む。イオン伝導層は前述の電解質を含む。いくつかの実施形態において、正極の材料としては例えば、リチウムニッケルマンガン酸化物(LiNiaMn2-aO4、0<a<2)、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物(LiNinMnmCo1-n-mO2、0<n<1、0<m<1、n+m<1)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、リチウムマンガン酸化物(LiMnO2)、リチウムコバルト酸化物(LiCoO2)、リチウムニッケルコバルト酸化物(LiNipCo1-pO2、0<p<1)またはリチウムニッケルマンガン酸化物(LiNiqMn2-qO4、0<q<2)などが挙げられ得る。いくつかの実施形態において、負極の材料としては例えば、グラファイト、リチウムチタン酸化物(Li4Ti5O12)またはリチウムなどが挙げられ得る。一実施形態において、前述のリチウム電池はさらにセパレータを含んでいてもよい。
In another embodiment of the present disclosure, a lithium battery is also provided. The lithium battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an ion conductive layer disposed between the positive electrode and the negative electrode. The ion conductive layer contains the aforementioned electrolyte. In some embodiments, the material of the positive electrode such as lithium
本開示の実施形態では、アミド基とエポキシ基またはビニル基とを有する反応性化合物を適切な割合で添加することにより、液体電解質は、加熱することまたは追加のエネルギーを供給することなしで硬化され、コロイド状態または疑似固体状態の電解質となり得る。本開示の実施形態で作製されるコロイド状態または疑似固体状態の電解質は、液漏れを起こすことのない難燃性の特性を有しているだけでなく、電解質と電池の正極または負極との間の界面抵抗を低減することができ、よって電解質はイオン伝導層として使用され得る。さらに、本開示により提供されるコロイド状態または疑似固体状態の電解質を用いる電池はまた、室温下で優れた充放電レート特性(rate charging-discharging characteristics)および優れたサイクル寿命性能を有する。 In the embodiments of the present disclosure, the liquid electrolyte is cured without heating or supplying additional energy by adding a reactive compound having an amide group and an epoxy group or a vinyl group in an appropriate ratio. It can be an electrolyte in a colloidal or quasi-solid state. The colloidal or quasi-solid state electrolytes prepared in the embodiments of the present disclosure not only have flame retardant properties that do not cause liquid leakage, but also between the electrolyte and the battery positive or negative electrode. Interface resistance can be reduced, so that the electrolyte can be used as an ion conducting layer. In addition, batteries using the colloidal or quasi-solid state electrolytes provided by the present disclosure also have excellent rate charging-discharging characteristics and excellent cycle life performance at room temperature.
本開示により提供される疑似固体電解質およびリチウム電池、ならびに、それらの特性を説明するため、各種比較例および実施例を以下に挙げる。 The quasi-solid electrolytes and lithium batteries provided by the present disclosure, and various comparative examples and examples are listed below to illustrate their properties.
比較例1、実施例1〜4
電解質の作製
開始剤としてのLiBF4およびリチウム塩としてのLiPF6が、有機溶媒中のLiBF4の濃度が0.5M、有機溶媒中のLiPF6の濃度が1Mとなるように、有機溶媒EC/DMC(v/v=1:2)中に溶解された。次いで、表1に示される重量および比率にしたがい、以下の式(II−1)を有する反応性添加物が、LiBF4である開始剤およびLiPF6であるリチウム塩を含有する前述の有機溶媒に添加された。混合物が室温で混合され、そして、電解質を形成させるために十分に攪拌された。
Comparative Example 1, Examples 1 to 4
Preparation of Electrolyte An organic solvent EC /, such that LiBF 4 as an initiator and LiPF 6 as a lithium salt, the concentration of LiBF 4 in an organic solvent is 0.5 M and the concentration of LiPF 6 in an organic solvent is 1 M It was dissolved in DMC (v / v = 1: 2). Then, according to the weight and ratio shown in Table 1, to the aforementioned organic solvent containing an initiator which is LiBF 4 and an initiator which is LiBF 4 and a lithium salt which is LiPF 6 according to the weight and ratio shown in Was added. The mixture was mixed at room temperature and stirred thoroughly to form an electrolyte.
前述の混合後、各比較例および実施例で作製された電解質は、初めは液体状態であった。約12時間室温で静置した後、各比較例および実施例で作製された電解質の形態(morphology)が変化した。表1に示されるように、約12時間室温で反応させた後、実施例1の電解質はコロイド状態へと変化し、実施例2〜4の電解質は疑似固体状態へと変化した。これに対し、比較例1の電解質は依然として液体状態のままであった。 After the aforementioned mixing, the electrolytes prepared in each of the comparative examples and examples were initially in a liquid state. After standing at room temperature for about 12 hours, the morphology of the electrolyte prepared in each of the comparative examples and examples changed. As shown in Table 1, after being reacted at room temperature for about 12 hours, the electrolyte of Example 1 changed to the colloidal state, and the electrolytes of Examples 2 to 4 changed to the quasi-solid state. On the other hand, the electrolyte of Comparative Example 1 still remained in the liquid state.
これらの結果から、本開示はコロイド状態または疑似固体状態の電解質を作製することに成功しており、電池システムに適用すれば電池からの液漏れが回避されることがわかる。 From these results, it can be seen that the present disclosure has succeeded in producing electrolytes in a colloidal or quasi-solid state, and that application to a battery system avoids liquid leakage from the battery.
電解質の自己消火時間試験
次いで、各比較例および実施例における自己消火時間(SET)が試験された。参考文献「J. of Electrochem. Soc. 2002,149, A6225」によれば、SET>20は可燃性(flammable)材料であることを示し、6<SET<20は難燃性(flame-retardant)材料であることを示し、SET<6は耐燃性(flame-resistant)材料であることを示す。各比較例および実施例の試験結果が表2に示されている。
Electrolyte Self-extinguishing Time Test The self-extinguishing time (SET) in each Comparative Example and Example was then tested. According to the reference "J. of Electrochem. Soc. 2002, 149, A6225", it is shown that SET> 20 is a flammable material, and 6 <SET <20 is flame-retardant. It shows that it is a material, and SET <6 shows that it is a flame-resistant material. The test results of each comparative example and example are shown in Table 2.
表2に示されているように、電解質中の反応性添加物の量が増えるにしたがって、電解質の自己消火時間は、比較例における57(sec/g)から、実施例1〜4における0(sec/g)に減少している。実施例1において作製されたコロイド状電解質および実施例2〜4において作製された疑似固体電解質は、全て耐燃性材料である。 As shown in Table 2, as the amount of reactive additive in the electrolyte increases, the self-extinguishing time of the electrolyte is 57 (sec / g) in the comparative example to 0 in Examples 1 to 4 ( It has decreased to sec / g). The colloidal electrolyte prepared in Example 1 and the quasi-solid electrolyte prepared in Examples 2 to 4 are all flame resistant materials.
上記結果は、本開示により提供される電解質が、反応性添加物を含有しているがゆえに良好な安全性を備えていることを示している。 The above results show that the electrolyte provided by the present disclosure has good safety because it contains reactive additives.
電解質の導電性試験
次いで、各比較例および実施例で作製された電解質の導電性が試験された。結果が表3に示されている。
Electrolyte Conductivity Test of Electrolyte The conductivities of the electrolytes prepared in the respective comparative examples and examples were then tested. The results are shown in Table 3.
表3に示されているように、電解質中の反応性添加物の量が増加するにしたがい導電率は低下しているが、実施例2(8wt%の反応性添加物を含有する疑似固体)のイオン導電率は、セラミック固体電解質のイオン導電率(約10-4S/cm)と類似しており、かつ、固体電解質には存在している界面抵抗という欠点は存在しない。また、実施例2のイオン導電率は、一般的なポリマー固体電解質(例えばPEO、PANなど)のイオン導電率(<10-5S/cm)よりも優れている。 As shown in Table 3, conductivity decreases as the amount of reactive additive in the electrolyte increases, but Example 2 (pseudo-solid containing 8 wt% reactive additive) Is similar to that of the ceramic solid electrolyte (about 10 -4 S / cm), and there is no drawback of the interfacial resistance that is present in the solid electrolyte. In addition, the ion conductivity of Example 2 is superior to that of general polymer solid electrolytes (for example, PEO, PAN, etc.) (<10 −5 S / cm).
電池の作製
電池を組み立てるために、厚さ80μmのリチウムチタン酸化物(Li4Ti5O12;LTO)が負極として用いられ、および、厚さ65μmのリチウムニッケルマンガン酸化物(LiNi0.5Mn1.5O4;LNMO)が正極として用いられた。比較例1および実施例4の混合電解質がそれぞれ、組み立てられた電池に注入された。次いで、室温で約12時間静置され、電池の作製が完了した。
Battery Fabrication To assemble the battery, 80 μm thick lithium titanium oxide (Li 4 Ti 5 O 12 ; LTO) is used as the negative electrode, and 65 μm thick lithium nickel manganese oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O) 4 ; LNMO) was used as the positive electrode. The mixed electrolytes of Comparative Example 1 and Example 4 were each injected into the assembled battery. Then, it was allowed to stand at room temperature for about 12 hours, and preparation of the battery was completed.
室温での上記反応の後、厚さわずか15μmの薄膜疑似固体電解質層が、電解質として実施例4の電解質を用いる電池中に作製された。以下の実験結果に示されるように、より薄い厚さの電解質層は効果的にイオン導電経路を短縮することができ、電池の内部抵抗を低減させ、電池の充放電レート特性を改善する。 After the above reaction at room temperature, a thin film quasi-solid electrolyte layer of only 15 μm thickness was fabricated in a cell using the electrolyte of Example 4 as the electrolyte. As shown in the following experimental results, a thinner electrolyte layer can effectively shorten the ion conduction path, reduce the internal resistance of the battery, and improve the charge and discharge rate characteristics of the battery.
電池の充放電レート特性
上記で作製された電池(電池容量250mAh)の充放電レートの試験が室温で行われた。図1は、電解質として比較例1で作製された液体電解質を用いる電池の充放電レート試験の結果を示している。図2は、電解質として実施例4で作製された疑似固体電解質を用いる電池の充放電レート試験の結果を示している。
Charge and Discharge Rate Characteristics of Battery A test of the charge and discharge rate of the battery (battery capacity: 250 mAh) manufactured above was performed at room temperature. FIG. 1 shows the results of the charge / discharge rate test of a battery using the liquid electrolyte prepared in Comparative Example 1 as the electrolyte. FIG. 2 shows the results of the charge / discharge rate test of a battery using the pseudo-solid electrolyte prepared in Example 4 as the electrolyte.
図1および図2に示されているように、2つの電池の充放電レート性能は同様であり、疑似固体電解質の電気性能が液体電解質とほぼ同じであることを示している。しかしながら、疑似固体電解質の安全性は顕著に改善されている。自己消火性試験の結果に示されているように、実施例4で作製された疑似固体電解質は、比較例1で作製された液体電解質よりも優れた安全性を有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the charge and discharge rate performance of the two cells is similar, indicating that the electrical performance of the quasi-solid electrolyte is about the same as the liquid electrolyte. However, the safety of the quasi-solid electrolyte is significantly improved. As shown in the results of the self-extinguishing test, the quasi-solid electrolyte prepared in Example 4 has better safety than the liquid electrolyte prepared in Comparative Example 1.
電池のサイクル寿命
上記で作製された電池のサイクル寿命の試験が室温で行なわれた。図3は、電解質として比較例1で作製された液体電解質を用いる電池、および、電解質として実施例4で作製された疑似固体電解質を用いる電池のサイクル寿命試験の結果を示している。
Battery Cycle Life A test of the cycle life of the battery made above was performed at room temperature. FIG. 3 shows the results of cycle life tests of a battery using the liquid electrolyte produced in Comparative Example 1 as the electrolyte and a battery using the quasi-solid electrolyte produced in Example 4 as the electrolyte.
図3に示されているように、実施例4で作製された疑似固体電解質を用いた場合、電池の容量維持率はより良好である。これに対し、比較例1で作製された液体電解質を用いた場合、容量はより速く減少し、および、最終容量(80サイクル後)はより低く、容量維持率は悪化している。 As shown in FIG. 3, when the pseudo solid electrolyte prepared in Example 4 is used, the capacity retention rate of the battery is better. On the other hand, when the liquid electrolyte produced in Comparative Example 1 is used, the capacity decreases faster, and the final capacity (after 80 cycles) is lower, and the capacity retention rate is deteriorated.
比較例2、実施例5
有機−無機疑似固体電解質の作製
比較例2では、固体電解質として、無機セラミック材料であるLi1.6Al0.6Ge1.4(PO4)3(LAGP)が用いられた。
Comparative Example 2, Example 5
Preparation of Organic-Inorganic Pseudo-Solid Electrolyte In Comparative Example 2, Li 1.6 Al 0.6 Ge 1.4 (PO 4 ) 3 (LAGP), which is an inorganic ceramic material, was used as a solid electrolyte.
実施例5では、有機−無機疑似固体電解質(LAGP/QSSE)を作製するために、表1における実施例4で示されている全ての成分と無機電解質Li1.6Al0.6Ge1.4(PO4)3(LAGP)とが、重量比50/50で混合された。 In Example 5, in order to produce an organic-inorganic pseudo-solid electrolyte (LAGP / QSSE), all the components shown in Example 4 in Table 1 and the inorganic electrolyte Li 1.6 Al 0.6 Ge 1.4 (PO 4 ) 3 (LAGP) was mixed at a weight ratio of 50/50.
有機−無機疑似固体電解質の導電率試験 Conductivity test of organic-inorganic pseudo solid electrolyte
比較例2で作製された無機電解質および実施例5で作製された有機−無機疑似固体電解質の導電率の試験がさらに行なわれた。結果が表4に示されている。 Tests of the conductivity of the inorganic electrolyte produced in Comparative Example 2 and the organic-inorganic pseudo-solid electrolyte produced in Example 5 were further conducted. The results are shown in Table 4.
表4に示されているように、有機−無機疑似固体電解質LAGP/QSSEの導電率は、10-3(S/cm)に近く、比較例2の無機固体セラミック電解質よりも高い。加えて、その形態(morphology)から、実施例4の疑似固体電解質を用いて作製された有機−無機疑似固体電解質LAGP/QSSEが可撓性を備えていることが確認される。 As shown in Table 4, the conductivity of the organic-inorganic pseudo-solid electrolyte LAGP / QSSE is close to 10 -3 (S / cm) and higher than the inorganic solid ceramic electrolyte of Comparative Example 2. In addition, the morphology confirms that the organic-inorganic pseudo-solid electrolyte LAGP / QSSE prepared using the pseudo-solid electrolyte of Example 4 is flexible.
各種比較例および実施例の結果から、本開示により提供される電解質が、液漏れを起こすことなく、難燃性を備えていることが実証される。さらに、電解質と正極または負極との間に存在する界面抵抗という短所が解消され得る。したがって、本開示により提供される電解質はイオン導電層として用いることができる。加えて、本開示により提供される電解質を用いる電池は、室温下で、優れた充放電レート特性および優れたサイクル寿命性能を備えている。さらに、本開示により提供される電解質と無機電解質とを混合して作製される有機−無機疑似固体電解質もまた、優れた導電性および可撓性を有している。 The results of the various comparative examples and examples demonstrate that the electrolyte provided by the present disclosure has flame retardancy without causing liquid leakage. Furthermore, the disadvantage of interfacial resistance existing between the electrolyte and the positive electrode or negative electrode can be eliminated. Thus, the electrolyte provided by the present disclosure can be used as an ion conductive layer. In addition, batteries using the electrolyte provided by the present disclosure have excellent charge and discharge rate characteristics and excellent cycle life performance at room temperature. Furthermore, the organic-inorganic pseudo-solid electrolyte prepared by mixing the electrolyte and the inorganic electrolyte provided by the present disclosure also has excellent conductivity and flexibility.
前述したいくつかの好ましい実施形態により本開示を説明したが、本開示は、開示された実施形態に限定されることはない。当業者は、本開示の精神および範囲を逸脱することなく、変化および変更を加えることができる。よって、本開示の保護範囲は、以下の特許請求の範囲により示されるべきである。 Although the present disclosure has been described by the several preferred embodiments described above, the present disclosure is not limited to the disclosed embodiments. Those skilled in the art can make changes and variations without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Accordingly, the protection scope of the present disclosure should be indicated by the following claims.
Claims (19)
リチウム塩、ならびに
有機溶媒
を含む電解質。 A polymer which is the polymerization product of a reactive additive comprising at least one amide group and at least one epoxy group and an initiator,
Electrolyte containing lithium salt and organic solvent.
少なくとも1つのアミド基と少なくとも1つのエポキシ基とを含む反応性添加物および第1の有機溶媒を含む第1の溶液、ならびに
開始剤、リチウム塩および第2の有機溶媒を含む第2の溶液
を含み、
前記第1の溶液と前記第2の溶液とが前記電解質を形成するために混合される前には、前記第1の溶液と前記第2の溶液とが別々に保管されている、組成物。 A composition for the electrolyte,
A first solution comprising a reactive additive comprising at least one amide group and at least one epoxy group and a first organic solvent, and a second solution comprising an initiator, a lithium salt and a second organic solvent Including
The composition wherein the first solution and the second solution are stored separately before the first solution and the second solution are mixed to form the electrolyte.
負極、および
前記正極と前記負極との間に配置され、および、請求項1〜11のいずれか1項に記載の電解質を含むイオン導電層、
を含むリチウム電池。 Positive electrode,
An ion conductive layer comprising the negative electrode, and the electrolyte according to any one of claims 1 to 11 disposed between the positive electrode and the negative electrode,
Containing lithium batteries.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW106146229A TWI642218B (en) | 2017-12-28 | 2017-12-28 | Electrolyte, composition for electrolyte and lithium battery employing the same |
TW106146229 | 2017-12-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019121603A true JP2019121603A (en) | 2019-07-22 |
JP6856615B2 JP6856615B2 (en) | 2021-04-07 |
Family
ID=65034377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018241135A Active JP6856615B2 (en) | 2017-12-28 | 2018-12-25 | Electrolytes, compositions used for electrolytes, and lithium batteries using them |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6856615B2 (en) |
TW (1) | TWI642218B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022150849A1 (en) * | 2021-01-08 | 2022-07-14 | Global Graphene Group, Inc. | Flame-resistant quasi-solid and solid-state electrolyte for lithium-ion and lithium metal batteries and production method |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113402271B (en) * | 2021-06-04 | 2022-04-29 | 哈尔滨工业大学 | Method for improving density and conductivity of tantalum-doped garnet-type solid electrolyte |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11106440A (en) * | 1997-10-03 | 1999-04-20 | Sansui Kk | Copolymer for solidifying electrolyte solution, electrolyte solution-solidifying agent and solid electrolyte |
JP2001135355A (en) * | 1999-11-08 | 2001-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Secondary battery |
US20120088160A1 (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | Lu Zhang | Non-aqueous electrolyte for lithium-ion battery |
JP2013203998A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Emaus Kyoto:Kk | Porous membrane, electrolyte membrane, secondary battery and fuel cell |
WO2017030154A1 (en) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 富士フイルム株式会社 | Solid electrolyte composition, electrode sheet for all-solid-state secondary batteries, all-solid-state secondary battery, method for producing electrode sheet for all-solid-state secondary batteries, and method for manufacturing all-solid-state secondary battery |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100269204B1 (en) * | 1997-04-10 | 2000-10-16 | 윤종용 | Polymer solid electolyte and lithium secondary cell adopting the same |
CN106654362B (en) * | 2016-12-07 | 2019-07-19 | 珠海光宇电池有限公司 | Composite solid electrolyte film, preparation method and lithium ion battery |
-
2017
- 2017-12-28 TW TW106146229A patent/TWI642218B/en active
-
2018
- 2018-12-25 JP JP2018241135A patent/JP6856615B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11106440A (en) * | 1997-10-03 | 1999-04-20 | Sansui Kk | Copolymer for solidifying electrolyte solution, electrolyte solution-solidifying agent and solid electrolyte |
JP2001135355A (en) * | 1999-11-08 | 2001-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Secondary battery |
US20120088160A1 (en) * | 2010-10-07 | 2012-04-12 | Lu Zhang | Non-aqueous electrolyte for lithium-ion battery |
JP2013203998A (en) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Emaus Kyoto:Kk | Porous membrane, electrolyte membrane, secondary battery and fuel cell |
WO2017030154A1 (en) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 富士フイルム株式会社 | Solid electrolyte composition, electrode sheet for all-solid-state secondary batteries, all-solid-state secondary battery, method for producing electrode sheet for all-solid-state secondary batteries, and method for manufacturing all-solid-state secondary battery |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022150849A1 (en) * | 2021-01-08 | 2022-07-14 | Global Graphene Group, Inc. | Flame-resistant quasi-solid and solid-state electrolyte for lithium-ion and lithium metal batteries and production method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TWI642218B (en) | 2018-11-21 |
JP6856615B2 (en) | 2021-04-07 |
TW201931660A (en) | 2019-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI323951B (en) | Electrolytes, cells and methods of forming passivation layers | |
WO2017152624A1 (en) | Electrolyte and lithium ion battery | |
TWI342083B (en) | ||
JP7055481B2 (en) | Electrolyte for lithium secondary battery | |
JP2014532285A (en) | Non-aqueous organic electrolyte, lithium ion secondary battery including the same, method for producing lithium ion secondary battery, and terminal communication device | |
JP7071022B2 (en) | Electrolyte for lithium secondary battery | |
US11967675B2 (en) | Electrolytes for high-voltage cathode materials and other applications | |
KR20190065156A (en) | Composition for gel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same | |
KR102443849B1 (en) | Composition for gel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the gel polymer electrolyte formed therefrom | |
JP7317432B2 (en) | Copolymer for polymer electrolyte, gel polymer electrolyte containing the same, and lithium secondary battery | |
JP2021512461A (en) | A lithium secondary battery containing a composition for a gel polymer electrolyte and a gel polymer electrolyte formed from the composition. | |
US10505224B2 (en) | Electrolyte, composition for electrolyte and lithium battery employing the same | |
JP6856615B2 (en) | Electrolytes, compositions used for electrolytes, and lithium batteries using them | |
CN109980274A (en) | Electrolyte, electrolyte composition and the lithium battery comprising it | |
KR102288125B1 (en) | Composition for gel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same | |
CN110603681B (en) | Composition for gel polymer electrolyte, gel polymer electrolyte prepared from the composition, and lithium secondary battery including the gel polymer electrolyte | |
KR102298292B1 (en) | Composition for gel polymer electrolyte, gel polymer electrolyte prepared therefrom, and lithium secondary battery comprising the same | |
CN115528302A (en) | Propylene carbonate-based electrolyte for lithium ion battery and lithium ion battery | |
KR20210018159A (en) | Copolymer for polymer electrolyte, gel polymer electrolyte comprising the same and lithium secondary battery | |
TW201840548A (en) | Additive for non-aqueous electrolyte, non-aqueous electrolyte, and power storage device | |
KR102434066B1 (en) | Gel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising the same | |
JP7226891B2 (en) | Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery containing the same | |
EP4195350A1 (en) | Composition for electrolyte of lithium secondary battery, gel polymer electrolyte and lithium secondary battery comprising same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181225 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191030 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191119 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200728 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200928 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210302 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210318 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6856615 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |