JP2019212449A - Power storage device including stainless steel current collector - Google Patents

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智之 河合
Tomoyuki Kawai
智之 河合
友邦 阿部
Tomokuni Abe
友邦 阿部
大晃 石川
Hiroaki Ishikawa
大晃 石川
賢佑 四本
Kensuke Yotsumoto
賢佑 四本
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Abstract

To provide a power storage device in which corrosion of a stainless steel current collector hardly occurs even in the presence of a salt of a sulfonic acid derivative.SOLUTION: A power storage device includes an electrolyte including a salt of a sulfonic acid derivative and a phosphate ester represented by O=P(OR)(R is independently an alkyl group), and a stainless steel current collector.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ステンレス鋼製の集電体を備える蓄電装置に関するものである。   The present invention relates to a power storage device including a stainless steel current collector.

リチウムイオン二次電池などの蓄電装置は、携帯情報端末などの携帯機器や車両の電源として使用されている。蓄電装置は、主な構成要素として、正極、負極及び電解液を備える。電解液は、電解質が有機溶媒に溶解されたものである。例えば、リチウムイオンを電荷担体とするリチウムイオン二次電池の電解液には、LiPF、(FSONLi、LiBF等のリチウム塩が電解質として溶解されているのが一般的である。 Power storage devices such as lithium ion secondary batteries are used as power sources for portable devices such as portable information terminals and vehicles. The power storage device includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution as main components. The electrolytic solution is obtained by dissolving an electrolyte in an organic solvent. For example, a lithium salt such as LiPF 6 , (FSO 2 ) 2 NLi, or LiBF 4 is generally dissolved in an electrolyte of a lithium ion secondary battery using lithium ions as a charge carrier as an electrolyte.

正極は、正極用集電体と、正極用集電体の表面に形成された正極活物質層で構成されるのが一般的である。そして、正極用集電体としてはアルミニウム製のものが採用されるのが一般的である。その理由は、アルミニウム製の正極用集電体であれば、蓄電装置の充放電時に生じ得る集電体の腐食が抑制されるためである。   The positive electrode is generally composed of a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer formed on the surface of the positive electrode current collector. In general, the positive electrode current collector is made of aluminum. The reason is that the positive electrode current collector made of aluminum suppresses corrosion of the current collector that may occur during charging and discharging of the power storage device.

負極は、負極用集電体と、負極用集電体の表面に形成された負極活物質層で構成されるのが一般的である。そして、負極用集電体としては銅製のものが採用されるのが一般的である。その理由は、正極と同様のアルミニウム製の集電体を採用した場合には、蓄電装置の充放電時に、電荷担体とアルミニウムが合金化するおそれがあるのに対して、銅製の集電体ではかかるおそれが少ないためである。   The negative electrode is generally composed of a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer formed on the surface of the negative electrode current collector. And as a negative electrode collector, the thing made from copper is generally employ | adopted. The reason for this is that when an aluminum current collector similar to the positive electrode is employed, the charge carrier and aluminum may be alloyed during charging / discharging of the power storage device, whereas with a copper current collector, This is because such a risk is small.

一方、アルミニウム製の集電体や銅製の集電体には、強度の点で課題が存在した。強度の高い導電性の材料としては、ステンレス鋼が存在する。しかしながら、ステンレス鋼製の集電体を採用した蓄電装置においては、充放電時に、ステンレス鋼の腐食が生じ得ることが知られている。   On the other hand, aluminum current collectors and copper current collectors have problems in terms of strength. Stainless steel exists as a highly conductive material. However, in a power storage device employing a stainless steel current collector, it is known that stainless steel can be corroded during charging and discharging.

例えば、特許文献1には、電解質として(FSONLiを溶解した電解液を備え、かつ、アルミニウム箔を備えるハーフセル(実施例12)に対して電圧を印加した試験結果、及び、電解質として(FSONLiを溶解した電解液を備え、かつ、ステンレス鋼製の箔を備えるハーフセル(比較例7)に対して電圧を印加した試験結果が記載されている(評価例10、図32を参照。)。
これらの試験結果においては、アルミニウム箔を備えるハーフセルでは4V以上の高電位条件下においても電流の大幅な増大は観察されなかったものの、ステンレス鋼製の箔を備えるハーフセルでは電流の大幅な増大が観察されたことがわかる。すなわち、アルミニウム製の正極用集電体であれば、蓄電装置の充放電時に生じ得る集電体の腐食が抑制されるといえるが、ステンレス鋼製の正極用集電体であれば、蓄電装置の充放電時に集電体の腐食が生じるといえる。
For example, Patent Literature 1 includes a test result in which a voltage is applied to a half cell (Example 12) that includes an electrolytic solution in which (FSO 2 ) 2 NLi is dissolved as an electrolyte and includes an aluminum foil, and the electrolyte. (FSO 2) 2 with an electrolyte prepared by dissolving a NLi, and test results of applying a voltage to the half cell comprises a foil made of stainless steel (Comparative example 7) have been described (evaluation example 10, FIG. 32 See).
In these test results, a large increase in current was not observed in the half cell with aluminum foil even under high potential conditions of 4 V or higher, but a large increase in current was observed in the half cell with stainless steel foil. You can see that That is, it can be said that the positive electrode current collector made of aluminum suppresses corrosion of the current collector that may occur during charging and discharging of the power storage device, but if the current collector for positive electrode made of stainless steel is used, the power storage device It can be said that the current collector corrodes during charging and discharging.

特許文献2には、ステンレス鋼製の集電箔の一面に正極活物質層が形成され、他面に負極活物質層が形成された双極型電極を備える双極型リチウムイオン二次電池が記載されている。同文献には、双極型リチウムイオン二次電池の具体例として、ステンレス鋼製の集電箔の一面に、正極活物質としてマンガン酸リチウムを含有する正極活物質層が形成され、他面に、負極活物質として黒鉛を含有する負極活物質層が形成された双極型電極、及び、電解質としてLiPFを含有する電解液を備える双極型リチウムイオン二次電池が記載されており、当該双極型リチウムイオン二次電池が繰返しの充放電下で動作したことも記載されている。 Patent Document 2 describes a bipolar lithium ion secondary battery including a bipolar electrode in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a stainless steel current collector foil and a negative electrode active material layer is formed on the other surface. ing. In this document, as a specific example of a bipolar lithium ion secondary battery, a positive electrode active material layer containing lithium manganate as a positive electrode active material is formed on one surface of a stainless steel current collector foil, and on the other surface, A bipolar lithium ion secondary battery comprising a bipolar electrode in which a negative electrode active material layer containing graphite as a negative electrode active material is formed, and an electrolyte containing LiPF 6 as an electrolyte is described. It is also described that the ion secondary battery operated under repeated charge and discharge.

特開2015−133315号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-133315 特開2010−33769号公報JP 2010-33769 A

特許文献1及び特許文献2の記載から総合的に考察すると、ステンレス鋼製の集電体の腐食は、LiPFの存在下では生じ難いものの、(FSONLiなどのスルホン酸誘導体の塩の存在下では生じ易いといえる。 Considering comprehensively from the descriptions in Patent Document 1 and Patent Document 2, corrosion of a stainless steel current collector is unlikely to occur in the presence of LiPF 6 , but a salt of a sulfonic acid derivative such as (FSO 2 ) 2 NLi. It can be said that it is likely to occur in the presence of.

集電箔の一面に正極活物質層が形成され、他面に負極活物質層が形成された双極型電極を積層して、装置内で単電池を直列に配置した状態のいわゆる双極型蓄電装置において、集電箔は、負極電位に耐えうる耐還元性と、正極電位に耐えうる耐酸化性が求められる。また、集電箔は、充放電に伴う活物質の体積変化や、電解液由来のガスによる内圧上昇に耐え得る機械的な強度も求められる。   A so-called bipolar power storage device in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of the current collector foil and a bipolar electrode having a negative electrode active material layer formed on the other surface is stacked, and the cells are arranged in series in the device. Therefore, the current collector foil is required to have reduction resistance that can withstand the negative electrode potential and oxidation resistance that can withstand the positive electrode potential. The current collector foil is also required to have mechanical strength that can withstand the volume change of the active material accompanying charge / discharge and the increase in internal pressure due to the gas derived from the electrolyte.

双極型蓄電装置の集電箔にアルミニウム箔を採用した場合、アルミニウムの耐酸化性は高いため、正極用集電箔としては適する。しかし、負極に関しては、例えばリチウムイオン二次電池の場合においては、アルミニウムとリチウムが約0.6V以下の電位で合金化反応を起こし得る。そして、アルミニウムとリチウムの合金化に因り、リチウムイオン二次電池の容量低下やアルミニウム箔の脆化が引き起こされる。
よって、双極型蓄電装置の集電箔にアルミニウム箔を採用した場合には、事実上、比較的高電位で充放電反応が可能な負極活物質を採用することが求められていた。また、上述したように、アルミニウム箔には機械的な強度の点での課題が存在する。
When an aluminum foil is employed as the current collector foil of the bipolar power storage device, aluminum is highly resistant to oxidation, and thus is suitable as a current collector foil for a positive electrode. However, regarding the negative electrode, for example, in the case of a lithium ion secondary battery, aluminum and lithium can cause an alloying reaction at a potential of about 0.6 V or less. Due to the alloying of aluminum and lithium, the capacity of the lithium ion secondary battery is reduced and the aluminum foil becomes brittle.
Therefore, when an aluminum foil is employed as the current collector foil of the bipolar power storage device, it has been required to employ a negative electrode active material that can perform a charge / discharge reaction at a relatively high potential. Further, as described above, the aluminum foil has a problem in terms of mechanical strength.

ステンレス鋼製の集電体は、機械的な強度に優れることが知られているが、上述したとおり、スルホン酸誘導体の塩の存在下で、腐食され易いといえる。   A stainless steel current collector is known to have excellent mechanical strength, but as described above, it can be said that it is easily corroded in the presence of a salt of a sulfonic acid derivative.

本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであり、スルホン酸誘導体の塩の存在下においても、ステンレス鋼製の集電体の腐食が生じ難い蓄電装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a power storage device in which corrosion of a stainless steel current collector hardly occurs even in the presence of a salt of a sulfonic acid derivative.

本発明者は、スルホン酸誘導体の塩及びリン酸エステルを含有する電解液並びに当該電解液を備えるコイン電池についての検討を行っていた。本発明者は、スルホン酸誘導体の塩を含有する電解液がステンレス鋼を腐食し得る旨の知見を得ていたため、スルホン酸誘導体の塩を含有する電解液を用いる場合、コイン電池における電池容器としては、アルミニウム製のものか、又は、ステンレス鋼などの表面をアルミニウムで被覆したものを、通常は採用していた。
あるとき、本発明者は、誤って、アルミニウムで被覆されていないステンレス鋼製の電池容器を用いて試験を行った。しかしながら、本発明者は、従来の知見に反して、ステンレス鋼製の電池容器を用いた試験の結果が良好であること、すなわち、ステンレス鋼の腐食が抑制されていたことに気が付いた。
The inventor has studied an electrolytic solution containing a salt of a sulfonic acid derivative and a phosphate ester, and a coin battery including the electrolytic solution. Since the present inventor has obtained knowledge that an electrolyte containing a salt of a sulfonic acid derivative can corrode stainless steel, when using an electrolyte containing a salt of a sulfonic acid derivative, as a battery container in a coin battery In general, the one made of aluminum or the one whose surface is coated with aluminum such as stainless steel has been adopted.
At some point, the inventor mistakenly tested using a stainless steel battery container not coated with aluminum. However, the present inventor has noticed that, contrary to the conventional knowledge, the result of the test using the battery container made of stainless steel is good, that is, the corrosion of the stainless steel is suppressed.

本発明は、これらの知見に基づき、完成されたものである。   The present invention has been completed based on these findings.

本発明の蓄電装置は、
スルホン酸誘導体の塩及びO=P(OR)(Rはそれぞれ独立にアルキル基である。)で表されるリン酸エステルを含有する電解液と、
ステンレス鋼製の集電体と、を備えることを特徴とする。
The power storage device of the present invention is
An electrolyte containing a salt of a sulfonic acid derivative and a phosphate ester represented by O = P (OR) 3 (wherein each R is independently an alkyl group);
And a stainless steel current collector.

本発明の蓄電装置においては、ステンレス鋼製の集電体の腐食が抑制される。   In the power storage device of the present invention, corrosion of the stainless steel current collector is suppressed.

実施例1のコインセルに対するサイクリックボルタンメトリー評価における、電位と応答電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric potential and a response current in the cyclic voltammetry evaluation with respect to the coin cell of Example 1. 比較例1のコインセルに対するサイクリックボルタンメトリー評価における、電位と応答電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric potential and a response current in the cyclic voltammetry evaluation with respect to the coin cell of the comparative example 1. 比較例2のコインセルに対するサイクリックボルタンメトリー評価における、電位と応答電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric potential and a response current in the cyclic voltammetry evaluation with respect to the coin cell of the comparative example 2. 参考例1のコインセルに対するサイクリックボルタンメトリー評価における、電位と応答電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric potential and a response current in the cyclic voltammetry evaluation with respect to the coin cell of the reference example 1. 参考例2のコインセルに対するサイクリックボルタンメトリー評価における、電位と応答電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric potential and a response current in the cyclic voltammetry evaluation with respect to the coin cell of the reference example 2. 参考例3のコインセルに対するサイクリックボルタンメトリー評価における、電位と応答電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between an electric potential and a response current in the cyclic voltammetry evaluation with respect to the coin cell of the reference example 3. 応用例1の双極型リチウムイオン二次電池の模式断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of a bipolar lithium ion secondary battery of application example 1. FIG.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「x〜y」は、下限xおよび上限yをその範囲に含む。そして、これらの上限値および下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに数値範囲内から任意に選択した数値を上限、下限の数値とすることができる。   The best mode for carrying out the present invention will be described below. Unless otherwise specified, the numerical range “x to y” described in this specification includes the lower limit x and the upper limit y. The numerical range can be configured by arbitrarily combining these upper limit value and lower limit value and the numerical values listed in the examples. Furthermore, numerical values arbitrarily selected from the numerical value range can be used as upper and lower numerical values.

本発明の蓄電装置は、
スルホン酸誘導体の塩及びO=P(OR)(Rはそれぞれ独立にアルキル基である。)で表されるリン酸エステルを含有する電解液(以下、本発明の電解液ということがある。)と、
ステンレス鋼製の集電体と、を備えることを特徴とする。
The power storage device of the present invention is
An electrolyte solution containing a salt of a sulfonic acid derivative and a phosphate ester represented by O = P (OR) 3 (wherein each R is independently an alkyl group) (hereinafter sometimes referred to as the electrolyte solution of the present invention). )When,
And a stainless steel current collector.

蓄電装置としては、リチウムイオン二次電池、ナトリウム二次電池、マグネシウム二次電池などの二次電池、リチウムイオン一次電池、ナトリウム一次電池などの一次電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタを例示できる。   As power storage devices, secondary batteries such as lithium ion secondary batteries, sodium secondary batteries and magnesium secondary batteries, primary batteries such as lithium ion primary batteries and sodium primary batteries, capacitors such as electric double layer capacitors and lithium ion capacitors Can be illustrated.

スルホン酸誘導体の塩は電解質である。
スルホン酸誘導体としては、スルホン酸、スルホン酸アミド、スルホン酸イミドを例示できる。スルホン酸誘導体としては、フッ素を含有するものが好ましい。
The salt of the sulfonic acid derivative is an electrolyte.
Examples of the sulfonic acid derivative include sulfonic acid, sulfonic acid amide, and sulfonic acid imide. As the sulfonic acid derivative, those containing fluorine are preferable.

好ましいスルホン酸誘導体のアニオンの化学構造として、RSO、RSONH、(RSONを例示できる。Rは、それぞれ独立にC(n、l、mは0以上の整数である。2n+1=l+mを満足する。)で表される。アニオンの化学構造がスルホン酸イミドの場合、Rは互いに結合して環を形成してもよく、その場合はC(nは1以上の整数である。l、mは0以上の整数である。2n=l+mを満足する。)で表される。
nとしては、0、1、2、3、4を例示できる。
Examples of the chemical structure of a preferable sulfonic acid derivative anion include RSO 3 , RSO 2 NH, and (RSO 2 ) 2 N. Each R is independently represented by C n H l F m (n, l, m are integers of 0 or more. 2n + 1 = 1 + m is satisfied). When the chemical structure of the anion is sulfonic acid imide, R may be bonded to each other to form a ring, in which case C n H l F m (n is an integer of 1 or more. L and m are 0 or more) (2n = 1 + m is satisfied.)
Examples of n include 0, 1, 2, 3, and 4.

例えば、好適なスルホン酸イミドのアニオンの化学構造として、(FSON、(CFSON、(CSON、FSO(CFSO)N、(SOCFCFSO)N、(SOCFCFCFSO)N、FSO(CHSO)N、FSO(CSO)N、FSO(CSO)Nを例示できる。 For example, as the chemical structure of a suitable sulfonic imide anion, (FSO 2 ) 2 N, (CF 3 SO 2 ) 2 N, (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, FSO 2 (CF 3 SO 2 ) N , (SO 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) N, (SO 2 CF 2 CF 2 CF 2 SO 2 ) N, FSO 2 (CH 3 SO 2 ) N, FSO 2 (C 2 F 5 SO 2 ) N, FSO 2 (C 2 H 5 SO 2 ) N can be exemplified.

塩のカチオンとしては、電荷担体となり得る金属カチオンが好ましく、当該金属として、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウムを例示できる。   As the cation of the salt, a metal cation that can be a charge carrier is preferable, and examples of the metal include lithium, sodium, potassium, and magnesium.

イオン伝導度の点から、スルホン酸誘導体の塩の濃度としては、0.4〜2.5mol/Lが好ましく、0.5〜2mol/Lがより好ましく、0.5〜1.5mol/Lがさらに好ましく、0.5〜1.25mol/Lがさらにより好ましく、0.6〜1mol/Lが特に好ましく、0.7〜0.9mol/Lが最も好ましい。電解質の濃度が高すぎると、電解液の粘度が高くなり、電解液のイオン伝導度が低下する虞がある。   From the viewpoint of ionic conductivity, the salt concentration of the sulfonic acid derivative is preferably 0.4 to 2.5 mol / L, more preferably 0.5 to 2 mol / L, and more preferably 0.5 to 1.5 mol / L. More preferably, 0.5 to 1.25 mol / L is even more preferable, 0.6 to 1 mol / L is particularly preferable, and 0.7 to 0.9 mol / L is most preferable. When the concentration of the electrolyte is too high, the viscosity of the electrolytic solution increases, and the ionic conductivity of the electrolytic solution may decrease.

リン酸エステルとしては、Rのアルキル基の炭素数が1〜6のものが好ましく、炭素数が1〜3のものがより好ましく、Rがメチル基又はエチル基のものがさらに好ましい。   As the phosphate ester, those having 1 to 6 carbon atoms in the alkyl group of R are preferable, those having 1 to 3 carbon atoms are more preferable, and those in which R is a methyl group or an ethyl group are more preferable.

本発明の電解液における、スルホン酸誘導体の塩に対するリン酸エステルの好適なモル比としては、3〜20、4〜16、5〜14、6〜12、7〜10を例示できる。   Examples of the preferred molar ratio of the phosphate ester to the salt of the sulfonic acid derivative in the electrolytic solution of the present invention include 3 to 20, 4 to 16, 5 to 14, 6 to 12, and 7 to 10.

リン酸エステルは自己消火性又は不燃性を示すことが知られているので、リン酸エステルを含有する本発明の電解液は耐熱性に優れるといえる。   Since phosphate esters are known to exhibit self-extinguishing properties or nonflammability, it can be said that the electrolyte solution of the present invention containing phosphate esters is excellent in heat resistance.

本発明の電解液には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、リン酸エステル以外の有機溶媒を含有してもよい。   The electrolytic solution of the present invention may contain an organic solvent other than the phosphate ester without departing from the spirit of the present invention.

本発明の電解液においては、含まれる全有機溶媒に対するリン酸エステルの割合が50質量%以上、50体積%以上又は40モル%以上であるのが好ましく、70〜98質量%、70〜98体積%又は60〜95モル%であるのがより好ましく、80〜95質量%、80〜95体積%又は70〜90モル%であるのがさらに好ましい。   In the electrolytic solution of the present invention, the ratio of the phosphoric acid ester to the total organic solvent contained is preferably 50% by mass or more, 50% by volume or more, or 40% by mol or more, and is 70 to 98% by mass or 70 to 98% by volume. % Or 60 to 95 mol%, more preferably 80 to 95 mass%, 80 to 95 vol%, or 70 to 90 mol%.

リン酸エステル以外の有機溶媒としては、ハロゲンを有する環状カーボネート又は炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートが好ましい。特に、充放電時に比較的低電位となる負極活物質を採用した蓄電装置においては、ハロゲンを有する環状カーボネート又は炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートを含有する電解液が好適である。   As the organic solvent other than the phosphate ester, a cyclic carbonate having a halogen or a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond is preferable. In particular, in a power storage device that employs a negative electrode active material that has a relatively low potential during charge and discharge, an electrolytic solution containing a cyclic carbonate having halogen or a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond is suitable.

ハロゲンを有する環状カーボネート又は炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートは、還元分解電位が比較的高いため、充電時に分解可能である。例えば、フルオロエチレンカーボネートの還元分解電位はリチウム基準で1.15V程度であり、ビニレンカーボネートの還元分解電位はリチウム基準で1.35V程度である。上記環状カーボネート由来の分解物に因り、負極表面に被膜が形成されるため、ハロゲンを有する環状カーボネート又は炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートを含有する電解液を備える本発明の蓄電装置においては、不都合な反応を抑制することができると推察される。   A cyclic carbonate having a halogen or a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond has a relatively high reductive decomposition potential and can be decomposed during charging. For example, the reductive decomposition potential of fluoroethylene carbonate is about 1.15 V on the basis of lithium, and the reductive decomposition potential of vinylene carbonate is about 1.35 V on the basis of lithium. In the power storage device of the present invention comprising an electrolytic solution containing a cyclic carbonate having a halogen or a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond because a coating film is formed on the negative electrode surface due to the decomposition product derived from the cyclic carbonate. It is speculated that an inconvenient reaction can be suppressed.

ハロゲンを有する環状カーボネート又は炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートとしては、5員環のカーボネートが好ましい。ハロゲンとしては、フッ素又は塩素が好ましく、フッ素がより好ましい。フッ素を有する環状カーボネートが分解することで、電池特性に有利なフッ素含有被膜が負極表面に形成されるため、フッ素を有する環状カーボネートを採用するのが好ましい。   As the cyclic carbonate having halogen or the cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond, a 5-membered carbonate is preferable. As the halogen, fluorine or chlorine is preferable, and fluorine is more preferable. Since the fluorine-containing film advantageous for battery characteristics is formed on the negative electrode surface by the decomposition of the cyclic carbonate having fluorine, it is preferable to employ the cyclic carbonate having fluorine.

フッ素を有する環状カーボネートとしては、具体的に、フルオロエチレンカーボネート、4−(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−(フルオロメチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フルオロ−5−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンを挙げることができ、中でもフルオロエチレンカーボネートが好ましい。   Specific examples of the cyclic carbonate having fluorine include fluoroethylene carbonate, 4- (trifluoromethyl) -1,3-dioxolan-2-one, 4,4-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-fluoro-4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 4- (fluoromethyl) -1,3-dioxolan-2-one, 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one 4-fluoro-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one and 4,5-difluoro-4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one, among which fluoroethylene carbonate Is preferred.

炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートとしては、具体的に、ビニレンカーボネート、フルオロビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、フルオロメチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、プロピルビニレンカーボネート、ブチ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、ジエチルビニレンカーボネート、ジプロピルビニレンカーボネート、トリフルオロ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、ジビニルエチレンカーボネートを挙げることができ、中でもビニレンカーボネートが好ましい。   Specific examples of the cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond include vinylene carbonate, fluorovinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, fluoromethyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, propyl vinylene carbonate, butyl vinylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, diethyl Examples thereof include vinylene carbonate, dipropyl vinylene carbonate, trifluoromethyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and divinyl ethylene carbonate. Among these, vinylene carbonate is preferable.

本発明の電解液においては、電解質に対するハロゲンを有する環状カーボネート又は炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートのモル比としては、0.1〜6の範囲内が好ましく、0.3〜3の範囲内がより好ましく、0.5〜2の範囲内がさらに好ましく、0.7〜1.5の範囲内が特に好ましい。   In the electrolytic solution of the present invention, the molar ratio of the cyclic carbonate having halogen or the cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond to the electrolyte is preferably in the range of 0.1 to 6, and in the range of 0.3 to 3 The inside is more preferable, the inside of the range of 0.5 to 2 is further preferable, and the inside of the range of 0.7 to 1.5 is particularly preferable.

本発明の電解液においては、含まれる全有機溶媒に対する、ハロゲンを有する環状カーボネート又は炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートの割合が1〜55質量%、1〜55体積%又は1〜60モル%であるのが好ましく、2〜40質量%、2〜40体積%又は5〜40モル%であるのがより好ましく、3〜20質量%、3〜20体積%又は7〜20モル%であるのがさらに好ましく、5〜10質量%、5〜10体積%又は10〜15モル%であるのが特に好ましい。   In the electrolytic solution of the present invention, the ratio of the cyclic carbonate having halogen or the cyclic carbonate having carbon-carbon double bond to the total organic solvent contained is 1 to 55% by mass, 1 to 55% by volume, or 1 to 60 mol. %, More preferably 2 to 40% by weight, 2 to 40% by volume or 5 to 40% by mole, and 3 to 20% by weight, 3 to 20% by volume or 7 to 20% by mole. More preferably, it is 5-10 mass%, 5-10 volume%, or 10-15 mol% is especially preferable.

本発明の電解液においては、リン酸エステル、ハロゲンを有する環状カーボネート及び炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートの合計量に対する、ハロゲンを有する環状カーボネート又は炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートの割合が、1〜55質量%、1〜55体積%又は1〜60モル%であるのが好ましく、2〜40質量%、2〜40体積%又は5〜40モル%であるのがより好ましく、3〜20質量%、3〜20体積%又は7〜20モル%であるのがさらに好ましく、5〜10質量%、5〜10体積%又は10〜15モル%であるのが特に好ましい。   In the electrolytic solution of the present invention, the cyclic carbonate having a halogen or the cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond with respect to the total amount of the phosphate ester, the cyclic carbonate having a halogen and the cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond. The proportion is preferably 1 to 55% by mass, 1 to 55% by volume or 1 to 60% by mol, more preferably 2 to 40% by mass, 2 to 40% by volume or 5 to 40% by mol, More preferably, it is 3-20 mass%, 3-20 volume%, or 7-20 mol%, and it is especially preferable that it is 5-10 mass%, 5-10 volume%, or 10-15 mol%.

本発明の電解液は、リン酸エステル、ハロゲンを有する環状カーボネート及び炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネート以外の有機溶媒(以下、他の有機溶媒ということがある。)を含んでいてもよい。   The electrolytic solution of the present invention may contain an organic solvent other than a phosphate ester, a cyclic carbonate having a halogen, and a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond (hereinafter sometimes referred to as another organic solvent). .

他の有機溶媒としては、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,2−ジオキサン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、2,2−ジメチル−1,3−ジオキソラン、2−メチルテトラヒドロピラン、2−メチルテトラヒドロフラン、クラウンエーテル等のエーテル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン、1−メチルナフタレン等の芳香族類、ヘキサン、ヘプタン、オクタンシクロヘキサン、シクロヘプタン等の飽和炭化水素類、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、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸ビニル等のエステル類、ジメチルサルファイト、ジプロピルサルファイト等の亜硫酸エステル類、ジメチルスルフィド、ジエチルスルフィド等のスルフィド類を挙げることができる。他の有機溶媒としては1種類を採用してもよいし、2種類以上を採用してもよい。   Other organic solvents include 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,2-dioxane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, 2,2-dimethyl-1, Ethers such as 3-dioxolane, 2-methyltetrahydropyran, 2-methyltetrahydrofuran and crown ether, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, benzene , Aromatics such as toluene, ethylbenzene, o-xylene, m-xylene, p-xylene, 1-methylnaphthalene, saturated hydrocarbons such as hexane, heptane, octanecyclohexane, cycloheptane, methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid The Pills, methyl propionate, methyl formate, ethyl esters such as vinyl acetate, dimethyl sulfite, sulfite esters such as dipropyl sulfite, dimethyl sulfide, may be mentioned sulfides such as diethyl sulfide. As another organic solvent, 1 type may be employ | adopted and 2 or more types may be employ | adopted.

ステンレス鋼製の集電体について説明する。
ステンレス鋼とは、鉄を50質量%以上含み、クロムを10.5質量%以上含む合金鋼である。ステンレス鋼としては、JIS G 4304やJIS G 4305などに記載されているものを採用すればよい。ステンレス鋼製の集電体として、母材をステンレス鋼で被覆したステンレスクラッド鋼を採用してもよい。
A stainless steel current collector will be described.
Stainless steel is an alloy steel containing 50% by mass or more of iron and 10.5% by mass or more of chromium. As the stainless steel, those described in JIS G 4304, JIS G 4305, etc. may be adopted. As the stainless steel current collector, stainless clad steel whose base material is coated with stainless steel may be adopted.

ステンレス鋼としては、オーステナイト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼を挙げることができる。オーステナイト系ステンレス鋼としては、SUS201、SUS202、SUS301、SUS302、SUS303、SUS304、SUS305、SUS310、SUS316、SUS317、SUS321、SUS347が挙げられる。マルテンサイト系ステンレス鋼としては、SUS403、SUS410、SUS420、SUS431が挙げられる。フェライト系ステンレス鋼としては、SUS405、SUS430、SUS430LXが挙げられる。オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼としては、SUS329J1が挙げられる。析出硬化系ステンレス鋼としては、SUS630が挙げられる。SUS304、SUS316等のオーステナイト系ステンレス鋼が好ましい。   Examples of the stainless steel include austenitic stainless steel, martensitic stainless steel, ferritic stainless steel, austenitic / ferritic stainless steel, and precipitation hardening stainless steel. Examples of the austenitic stainless steel include SUS201, SUS202, SUS301, SUS302, SUS303, SUS304, SUS305, SUS310, SUS316, SUS317, SUS321, and SUS347. Examples of martensitic stainless steel include SUS403, SUS410, SUS420, and SUS431. Examples of the ferritic stainless steel include SUS405, SUS430, and SUS430LX. An example of the austenitic / ferritic stainless steel is SUS329J1. Examples of the precipitation hardening stainless steel include SUS630. Austenitic stainless steels such as SUS304 and SUS316 are preferred.

集電体は箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが1μm〜1000μmの範囲内であることが好ましく、10μm〜700μmの範囲内であることがより好ましい。
また、ステンレス鋼製の集電体が電池容器の一部を兼ねていてもよい。
The current collector can take the form of a foil, a sheet, a film, a linear shape, a rod shape, a mesh, or the like. When the current collector is in the form of a foil, sheet, or film, the thickness is preferably in the range of 1 μm to 1000 μm, and more preferably in the range of 10 μm to 700 μm.
A stainless steel current collector may also serve as a part of the battery container.

ステンレス鋼製の集電体は、正極用集電体でもよいし、負極用集電体でもよい。また、ステンレス鋼製の集電箔の一面に正極活物質層が形成され、他面に負極活物質層が形成される、双極型電極用集電体でもよい。   The stainless steel current collector may be a positive electrode current collector or a negative electrode current collector. Alternatively, a bipolar electrode current collector in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a stainless steel current collector foil and a negative electrode active material layer is formed on the other surface thereof may be used.

以下、蓄電装置の代表例であるリチウムイオン二次電池を例に、本発明の蓄電装置を説明する。   Hereinafter, the power storage device of the present invention will be described using a lithium ion secondary battery, which is a typical example of the power storage device, as an example.

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極、セパレータ及び電解液を備える。そして、正極用集電体及び/又は負極用集電体がステンレス鋼製である。例えば、正極用集電体がステンレス鋼製であって、負極用集電体がステンレス鋼以外の材料であってもよいし、負極用集電体がステンレス鋼製であって、正極用集電体がステンレス鋼以外の材料であってもよい。さらに、正極用集電体及び負極用集電体の両方がステンレス鋼製であってもよい。
本発明のリチウムイオン二次電池としては、ステンレス鋼製の集電箔の一面に正極活物質層が形成され、他面に負極活物質層が形成される、双極型リチウムイオン二次電池が好ましい。
The lithium ion secondary battery of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolytic solution. The positive electrode current collector and / or the negative electrode current collector are made of stainless steel. For example, the positive electrode current collector may be made of stainless steel, and the negative electrode current collector may be a material other than stainless steel, or the negative electrode current collector may be made of stainless steel, and the positive electrode current collector The body may be a material other than stainless steel. Furthermore, both the positive electrode current collector and the negative electrode current collector may be made of stainless steel.
The lithium ion secondary battery of the present invention is preferably a bipolar lithium ion secondary battery in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a stainless steel current collector foil and a negative electrode active material layer is formed on the other surface. .

正極は、集電体と、集電体の表面に結着させた、正極活物質を含有する正極活物質層を有する。正極活物質層は正極活物質、並びに、必要に応じて導電助剤及び/又は結着剤を含む。   The positive electrode includes a current collector and a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material that is bound to the surface of the current collector. The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material and, if necessary, a conductive additive and / or a binder.

正極活物質としては、層状岩塩構造のLiNiCoMn(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)、LiNiCoAl(0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、DはLi、Fe、Cr、Cu、Zn、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Zr、Ti、P、Ga、Ge、V、Mo、Nb、W、Laから選ばれる少なくとも1の元素、1.7≦f≦3)、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の化合物、及びスピネル構造の化合物と層状岩塩構造の化合物との混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の各組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも正極活物質として使用可能である。また、正極活物質として、充放電に寄与するリチウムイオンを含まない正極活物質材料、たとえば、硫黄単体、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。 As the positive electrode active material, a layered rock salt structure Li a Ni b Co c Mn d De O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu , Zn, Ca, Mg, S, Si, Na, K, Al, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, La, at least one element, 1.7 ≦ f ≦ 3), Li a Ni b Co c Al d De O f (0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, D is Li, Fe, Cr, Cu, Zn, Ca, Mg, At least one element selected from S, Si, Na, K, Zr, Ti, P, Ga, Ge, V, Mo, Nb, W, and La, 1.7 ≦ f ≦ 3), and Li 2 MnO 3 . be able to. In addition, as a positive electrode active material, a solid solution composed of a spinel structure compound such as LiMn 2 O 4 and a mixture of a spinel structure compound and a layered rock salt structure compound, LiMPO 4 , LiMVO 4, or Li 2 MSiO 4 (formula M in the middle is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe). Furthermore, as the positive electrode active material, tavorite compound (the M a transition metal) LiMPO 4 F, such as LiFePO 4 F represented by, Limbo 3 such LiFeBO 3 (M is a transition metal) include borate-based compound represented by be able to. Any metal oxide used as the positive electrode active material may have the above-described composition formula as a basic composition, and those obtained by substituting the metal elements contained in the basic composition with other metal elements can also be used as the positive electrode active material. . Further, as a positive electrode active material, a positive electrode active material that does not contain lithium ions contributing to charge / discharge, for example, sulfur alone, a compound in which sulfur and carbon are combined, metal sulfide such as TiS 2 , V 2 O 5 , MnO 2 and other oxides, polyaniline and anthraquinone, compounds containing these aromatics in the chemical structure, conjugated materials such as conjugated diacetate-based organic materials, and other known materials can also be used. Further, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronyl nitroxide, galvinoxyl, phenoxyl, etc. may be adopted as the positive electrode active material.

正極活物質層における正極活物質の配合量は、70〜97質量%の範囲内が好ましく、75〜96質量%の範囲内がより好ましく、80〜95質量%の範囲内がさらに好ましく、85〜95質量%の範囲内が特に好ましい。   The amount of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably in the range of 70 to 97% by mass, more preferably in the range of 75 to 96% by mass, still more preferably in the range of 80 to 95% by mass, A range of 95% by mass is particularly preferable.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber)、および各種金属粒子などが例示される。これらの導電助剤を単独または二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。   The conductive assistant is added to increase the conductivity of the electrode. Therefore, the conductive auxiliary agent may be added arbitrarily when the electrode conductivity is insufficient, and may not be added when the electrode conductivity is sufficiently excellent. The conductive auxiliary agent may be any chemically inert electronic high conductor, such as carbon black, graphite, acetylene black, ketjen black (registered trademark), vapor grown carbon fiber (Vapor Grown Carbon). Fiber) and various metal particles. These conductive assistants can be added to the active material layer alone or in combination of two or more.

正極活物質層における導電助剤の配合量は、0.5〜10質量%の範囲内が好ましく、1〜5質量%の範囲内がより好ましく、1〜3質量%の範囲内がさらに好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると正極活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。   The compounding amount of the conductive additive in the positive electrode active material layer is preferably in the range of 0.5 to 10% by mass, more preferably in the range of 1 to 5% by mass, and still more preferably in the range of 1 to 3% by mass. This is because if the amount of the conductive auxiliary is too small, an efficient conductive path cannot be formed, and if the amount of the conductive auxiliary is too large, the formability of the positive electrode active material layer is deteriorated and the energy density of the electrode is lowered.

結着剤は、活物質や導電助剤を集電体の表面に繋ぎ止め、電極中の導電ネットワークを維持する役割を果たすものである。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸やその誘導体を包含するポリ(メタ)アクリル系樹脂、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、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン−アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤を単独で又は複数で採用すれば良い。   The binder plays a role of securing an active material or a conductive auxiliary agent to the surface of the current collector and maintaining a conductive network in the electrode. Examples of the binder include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resins, poly ( Poly (meth) acrylic resins including meth) acrylic acid and its derivatives, styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethylcellulose, sodium alginate, alginates such as ammonium alginate, water-soluble cellulose ester crosslinked product, starch-acrylic acid A graft polymer can be illustrated. These binders may be used singly or in plural.

また、国際公開第2016/063882号に開示される、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーをジアミンなどのポリアミンで架橋した架橋ポリマーを、結着剤として用いてもよい。当該架橋ポリマーはポリ(メタ)アクリル系樹脂の一態様である。   A cross-linked polymer obtained by cross-linking a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid with a polyamine such as diamine disclosed in International Publication No. 2016/063882 may be used as a binder. The crosslinked polymer is an embodiment of a poly (meth) acrylic resin.

架橋ポリマーに用いられるジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の含飽和炭素環ジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ベンジジン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ナフタレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。   Examples of the diamine used in the crosslinked polymer include alkylene diamines such as ethylene diamine, propylene diamine, and hexamethylene diamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, isophorone diamine, and bis (4-aminocyclohexyl) methane. Saturated carbocyclic diamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) sulfone, benzidine, o-tolidine, 2,4- Aromatic diamines such as tolylenediamine, 2,6-tolylenediamine, xylylenediamine, and naphthalenediamine are exemplified.

正極活物質層における結着剤の配合量は、0.5〜10質量%の範囲内が好ましく、1〜7質量%の範囲内がより好ましく、2〜5質量%の範囲内がさらに好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。   The amount of the binder in the positive electrode active material layer is preferably in the range of 0.5 to 10% by mass, more preferably in the range of 1 to 7% by mass, and still more preferably in the range of 2 to 5% by mass. This is because when the amount of the binder is too small, the moldability of the electrode is lowered, and when the amount of the binder is too large, the energy density of the electrode is lowered.

負極は、集電体と、集電体の表面に結着させた負極活物質層を有する。負極活物質層は負極活物質、並びに、必要に応じて導電助剤及び/又は結着剤を含む。   The negative electrode has a current collector and a negative electrode active material layer bound to the surface of the current collector. The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and, if necessary, a conductive additive and / or a binder.

負極活物質としては、電荷担体を吸蔵及び放出し得る材料が使用可能である。したがって、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はない。たとえば、負極活物質としてLiや、炭素、ケイ素、ゲルマニウム、錫などの14族元素、アルミニウム、インジウムなどの13族元素、亜鉛、カドミウムなどの12族元素、アンチモン、ビスマスなどの15族元素、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属、銀、金などの11族元素をそれぞれ単体で採用すればよい。合金又は化合物の具体例としては、Ag−Sn合金、Cu−Sn合金、Co−Sn合金などの錫系材料、各種黒鉛などの炭素系材料、Si、SiO(0.2≦x≦1.6)などのSi含有材料、Si含有材料と炭素系材料を組み合わせた複合体が挙げられる。また、負極活物質して、Nb、TiO、LiTi12、WO、MoO、Feなどの酸化物、又は、Li3−xN(M=Co、Ni、Cu)で表される窒化物を採用しても良い。負極活物質として、これらのものの一種以上を使用することができる。 As the negative electrode active material, a material that can occlude and release charge carriers can be used. Therefore, there is no particular limitation as long as it is a simple substance, alloy, or compound that can occlude and release charge carriers such as lithium ions. For example, as a negative electrode active material, Li, group 14 elements such as carbon, silicon, germanium and tin, group 13 elements such as aluminum and indium, group 12 elements such as zinc and cadmium, group 15 elements such as antimony and bismuth, magnesium , Alkaline earth metals such as calcium, and group 11 elements such as silver and gold may be employed alone. Specific examples of the alloy or compound include tin-based materials such as an Ag—Sn alloy, Cu—Sn alloy, and Co—Sn alloy, carbon-based materials such as various graphites, Si, SiO x (0.2 ≦ x ≦ 1. Examples thereof include Si-containing materials such as 6) and composites obtained by combining Si-containing materials and carbon-based materials. Further, the anode active material, oxides such as Nb 2 O 5, TiO 2, Li 4 Ti 5 O 12, WO 2, MoO 2, Fe 2 O 3, or, Li 3-x M x N (M = A nitride represented by (Co, Ni, Cu) may be employed. One or more of these materials can be used as the negative electrode active material.

高容量化の可能性の点から、好ましい負極活物質として、黒鉛、Si含有材料を挙げることができる。また、レート特性などの点から、好ましい負極活物質として、チタン酸リチウムを挙げることができる。   In view of the possibility of increasing the capacity, preferred negative electrode active materials include graphite and Si-containing materials. Moreover, lithium titanate can be mentioned as a preferable negative electrode active material from points, such as a rate characteristic.

本発明の電解液がハロゲンを有する環状カーボネート又は炭素−炭素二重結合を有する環状カーボネートを含有する場合には、黒鉛に対する良好な充放電反応を支援できるとの作用からみて、負極活物質としては黒鉛を選択するのが好ましい。   When the electrolytic solution of the present invention contains a cyclic carbonate having a halogen or a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond, in view of the action that it can support a good charge / discharge reaction for graphite, as the negative electrode active material, It is preferred to select graphite.

負極活物質層における負極活物質の配合量は、70〜99質量%の範囲内が好ましく、80〜98質量%の範囲内がより好ましく、90〜97質量%の範囲内がさらに好ましい。   The compounding amount of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is preferably within the range of 70 to 99% by mass, more preferably within the range of 80 to 98% by mass, and even more preferably within the range of 90 to 97% by mass.

負極に用いる導電助剤については、正極で説明したものを適宜適切に採用すれば良い。負極活物質層における導電助剤の配合量は、0.1〜5質量%の範囲内が好ましく、0.3〜4質量%の範囲内がより好ましく、0.5〜3質量%の範囲内がさらに好ましい。   What is necessary is just to employ | adopt suitably what was demonstrated with the positive electrode about the conductive support agent used for a negative electrode. The amount of the conductive additive in the negative electrode active material layer is preferably in the range of 0.1 to 5% by mass, more preferably in the range of 0.3 to 4% by mass, and in the range of 0.5 to 3% by mass. Is more preferable.

負極に用いる結着剤については、正極で説明したものを適宜適切に採用すれば良い。負極活物質層における結着剤の配合量は、0.5〜10質量%の範囲内が好ましく、1〜5質量%の範囲内がより好ましく、2〜3質量%の範囲内がさらに好ましい。   What is necessary is just to employ | adopt suitably what was demonstrated with the positive electrode about the binder used for a negative electrode. The amount of the binder in the negative electrode active material layer is preferably in the range of 0.5 to 10% by mass, more preferably in the range of 1 to 5% by mass, and still more preferably in the range of 2 to 3% by mass.

集電体の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電体の表面に活物質を塗布すればよい。具体的には、活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤及び/又は導電助剤を混合し、スラリーを調製する。上記溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。該スラリーを集電体の表面に塗布後、乾燥する。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。   In order to form an active material layer on the surface of the current collector, a current collecting method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method can be used. An active material may be applied to the surface of the body. Specifically, an active material, a solvent, and, if necessary, a binder and / or a conductive aid are mixed to prepare a slurry. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. The slurry is applied to the surface of the current collector and then dried. In order to increase the electrode density, the dried product may be compressed.

セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。   The separator separates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. As separators, natural resins such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polymer), polyester, polyacrylonitrile and other polysaccharides, cellulose, amylose and other polysaccharides, fibroin, keratin, lignin and suberin Examples thereof include porous bodies, nonwoven fabrics, and woven fabrics using one or more electrically insulating materials such as polymers and ceramics. The separator may have a multilayer structure.

次に、リチウムイオン二次電池の製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of a lithium ion secondary battery is demonstrated.

正極及び負極でセパレータを挟んで電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から、外部に通ずる正極端子および負極端子までの間を、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。
双極型リチウムイオン二次電池の場合には、正極活物質層、セパレータ及び負極活物質層で構成される単電池が直列に配置されるように、双極型電極とセパレータを順に積層して製造する。
The separator is sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body. The electrode body may be either a stacked type in which the positive electrode, the separator and the negative electrode are stacked, or a wound type in which the positive electrode, the separator and the negative electrode are sandwiched. After connecting the current collector of the positive electrode and the current collector of the negative electrode to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal that communicate with the outside using a lead for current collection, etc., an electrolyte is added to the electrode body and a lithium ion secondary Use batteries.
In the case of a bipolar lithium ion secondary battery, the bipolar electrode and the separator are laminated in order so that the single cells composed of the positive electrode active material layer, the separator, and the negative electrode active material layer are arranged in series. .

本発明のリチウムイオン二次電池は、電極に含まれる活物質の種類に適した電圧範囲で充放電を実行されればよい。本発明のリチウムイオン二次電池は、ステンレス鋼製の集電体の腐食が抑制されているので、高電位条件下での充放電に適しているといえる。高電位条件下としては、リチウム基準で4〜5.5V、4.2〜5V、4.4〜4.8V、4.5〜4.7Vを例示できる。   The lithium ion secondary battery of this invention should just be charged / discharged in the voltage range suitable for the kind of active material contained in an electrode. The lithium ion secondary battery of the present invention is suitable for charging and discharging under high potential conditions because corrosion of a stainless steel current collector is suppressed. Examples of the high potential condition include 4 to 5.5 V, 4.2 to 5 V, 4.4 to 4.8 V, and 4.5 to 4.7 V based on lithium.

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。   The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a laminate shape can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、たとえば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。   The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy from a lithium ion secondary battery for all or a part of its power source, and may be, for example, an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle, a plurality of lithium ion secondary batteries may be connected in series to form an assembled battery. Examples of devices equipped with lithium ion secondary batteries include various home appliances driven by batteries such as personal computers and portable communication devices, office devices, and industrial devices in addition to vehicles. Furthermore, the lithium ion secondary battery of the present invention includes wind power generation, solar power generation, hydroelectric power generation and other power system power storage devices and power smoothing devices, power supplies for ships and / or auxiliary power supply sources, aircraft, Power supply for spacecraft and / or auxiliary equipment, auxiliary power supply for vehicles that do not use electricity as a power source, power supply for mobile home robots, power supply for system backup, power supply for uninterruptible power supply, You may use for the electrical storage apparatus which stores temporarily the electric power required for charge in the charging station for electric vehicles.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention, with modifications and improvements that can be made by those skilled in the art.

以下に、実施例および比較例などを示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited by these Examples.

(実施例1)
(FSONLiとリン酸トリメチルをモル比1:10で混合することで、実施例1の電解液を製造した。
(Example 1)
The electrolyte solution of Example 1 was manufactured by mixing (FSO 2 ) 2 NLi and trimethyl phosphate at a molar ratio of 1:10.

実施例1の電解液を用いたコインセルを以下のとおり製造した。
径15.5mm、厚み0.5mmのステンレス鋼箔(SUS316に該当する。)を作用極とし、対極は金属リチウムとした。セパレータとしては、厚み0.44mmのガラスフィルター不織布を用いた。
作用極、対極、セパレータおよび実施例1の電解液を、アルミニウム製の電池ケース(宝泉株式会社製 CR2032型コインセルケース)に収容して、ハーフセルを製造した。これを実施例1のコインセルとした。
A coin cell using the electrolytic solution of Example 1 was manufactured as follows.
A stainless steel foil (corresponding to SUS316) having a diameter of 15.5 mm and a thickness of 0.5 mm was used as a working electrode, and the counter electrode was metallic lithium. As the separator, a 0.44 mm thick glass filter nonwoven fabric was used.
The working electrode, the counter electrode, the separator, and the electrolytic solution of Example 1 were accommodated in an aluminum battery case (CR2032-type coin cell case manufactured by Hosen Co., Ltd.) to produce a half cell. This was designated as a coin cell of Example 1.

(比較例1)
(FSONLiとジメチルカーボネートをモル比1:10で混合することで、比較例1の電解液を製造した。
比較例1の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例1のコインセルを製造した。
(Comparative Example 1)
The electrolyte solution of Comparative Example 1 was produced by mixing (FSO 2 ) 2 NLi and dimethyl carbonate at a molar ratio of 1:10.
A coin cell of Comparative Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic solution of Comparative Example 1 was used.

(比較例2)
(FSONLiとリン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)をモル比1:10で混合することで、比較例2の電解液を製造した。
比較例2の電解液を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例2のコインセルを製造した。
(Comparative Example 2)
The electrolyte solution of Comparative Example 2 was produced by mixing (FSO 2 ) 2 NLi and tris (2,2,2-trifluoroethyl phosphate) at a molar ratio of 1:10.
A coin cell of Comparative Example 2 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the electrolytic solution of Comparative Example 2 was used.

(参考例1)
ステンレス鋼箔ではなく、アルミニウム箔(JIS A1000番系)を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、参考例1のコインセルを製造した。
(Reference Example 1)
A coin cell of Reference Example 1 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that aluminum foil (JIS A1000 series) was used instead of stainless steel foil.

(参考例2)
ステンレス鋼箔ではなく、アルミニウム箔(JIS A1000番系)を用いた以外は、比較例1と同様の方法で、参考例2のコインセルを製造した。
(Reference Example 2)
A coin cell of Reference Example 2 was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 except that aluminum foil (JIS A1000 series) was used instead of stainless steel foil.

(参考例3)
ステンレス鋼箔ではなく、アルミニウム箔(JIS A1000番系)を用いた以外は、比較例2と同様の方法で、参考例3のコインセルを製造した。
(Reference Example 3)
A coin cell of Reference Example 3 was manufactured in the same manner as in Comparative Example 2 except that aluminum foil (JIS A1000 series) was used instead of stainless steel foil.

(評価例1)
実施例1、比較例1、比較例2、参考例1〜3のコインセルに対して、3.5V〜4.6V、1mV/sの条件で12サイクルのサイクリックボルタンメトリー評価を行った。
1サイクル、6サイクル及び12サイクルにおける、各コインセルに対する電位と応答電流との関係を示すグラフを図1〜図6に示す。
(Evaluation example 1)
For the coin cells of Example 1, Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Reference Examples 1 to 3, 12 cycles of cyclic voltammetry evaluation was performed under the conditions of 3.5 V to 4.6 V and 1 mV / s.
The graph which shows the relationship between the electric potential with respect to each coin cell and the response current in 1 cycle, 6 cycles and 12 cycles is shown in FIGS.

実施例1、比較例1及び比較例2のコインセルは、いずれもステンレス鋼箔を作用極としたものである。図2及び図3から、比較例1及び比較例2のコインセルにおいては、電圧の上昇に伴い、過剰な電流が生じること、及び、サイクル数を重ねると電流量が著しく増加することがわかる。過剰な電流は、ステンレス鋼箔の腐食に由来するものと推定される。
他方、図1から、実施例1のコインセルにおいては、電圧が4.6Vまで上昇した場合でも、ほとんど電流が生じていないことがわかる。ステンレス鋼製の集電体を備える本発明の蓄電装置は、高電位条件下においてもステンレス鋼の腐食が抑制されるといえる。また、比較例2の結果から、含フッ素リン酸エステルを含有する電解液では、ステンレス鋼の腐食が生じるといえるため、実施例1で観察されたステンレス鋼の腐食抑制効果は、本発明の電解液で規定するO=P(OR)(Rはそれぞれ独立にアルキル基である。)で表されるリン酸エステルに特有のものであるといえる。
The coin cells of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 are all made of stainless steel foil as a working electrode. 2 and 3, it can be seen that in the coin cells of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, an excessive current is generated as the voltage is increased, and that the amount of current is remarkably increased as the number of cycles is increased. The excess current is presumed to be due to corrosion of the stainless steel foil.
On the other hand, it can be seen from FIG. 1 that in the coin cell of Example 1, almost no current is generated even when the voltage rises to 4.6V. It can be said that the power storage device of the present invention including a stainless steel current collector can suppress the corrosion of stainless steel even under high potential conditions. Moreover, since it can be said from the results of Comparative Example 2 that the electrolytic solution containing the fluorine-containing phosphate ester causes corrosion of the stainless steel, the corrosion inhibition effect of the stainless steel observed in Example 1 is the electrolysis of the present invention. It can be said that it is peculiar to the phosphate ester represented by O = P (OR) 3 (R is each independently an alkyl group) defined by the liquid.

参考例1〜参考例3のコインセルは、いずれもアルミニウム箔を作用極としたものである。図4及び図6から、参考例1及び参考例3のコインセルにおいては、1サイクル目においてわずかな電流が生じたものの、6サイクル目や12サイクル目には、ほとんど電流が生じなかったことがわかる。
また、図5から、参考例2のコインセルにおいては、1サイクル目において、過剰な電流が生じたことがわかる。(FSONLiとジメチルカーボネートをモル比1:10で含有する比較例1の電解液は、4V以上の高電位条件下において、アルミニウムを腐食するといえる。
Each of the coin cells of Reference Examples 1 to 3 has an aluminum foil as a working electrode. 4 and 6, in the coin cells of Reference Example 1 and Reference Example 3, a slight current was generated in the first cycle, but almost no current was generated in the sixth and twelfth cycles. .
Further, it can be seen from FIG. 5 that in the coin cell of Reference Example 2, an excessive current was generated in the first cycle. It can be said that the electrolytic solution of Comparative Example 1 containing (FSO 2 ) 2 NLi and dimethyl carbonate in a molar ratio of 1:10 corrodes aluminum under a high potential condition of 4 V or higher.

(製造例1)
(FSONLiとリン酸トリメチルとフルオロエチレンカーボネートをモル比0.5:9:1で混合することで、製造例1の電解液を製造した。製造例1の電解液において、電解質に対するリン酸エステルのモル比は18である。製造例1の電解液における(FSONLiの濃度は0.40mol/Lである。
(Production Example 1)
The electrolytic solution of Production Example 1 was produced by mixing (FSO 2 ) 2 NLi, trimethyl phosphate, and fluoroethylene carbonate in a molar ratio of 0.5: 9: 1. In the electrolytic solution of Production Example 1, the molar ratio of the phosphate ester to the electrolyte is 18. The concentration of (FSO 2 ) 2 NLi in the electrolytic solution of Production Example 1 is 0.40 mol / L.

(製造例2)
(FSONLiとリン酸トリメチルとフルオロエチレンカーボネートをモル比1:9:1で混合することで、製造例2の電解液を製造した。製造例2の電解液における(FSONLiの濃度は0.76mol/Lである。
(Production Example 2)
The electrolytic solution of Production Example 2 was produced by mixing (FSO 2 ) 2 NLi, trimethyl phosphate and fluoroethylene carbonate in a molar ratio of 1: 9: 1. The concentration of (FSO 2 ) 2 NLi in the electrolytic solution of Production Example 2 is 0.76 mol / L.

(製造例3)
(FSONLiとリン酸トリメチルとフルオロエチレンカーボネートをモル比2:9:1で混合することで、製造例3の電解液を製造した。製造例3の電解液において、電解質に対するリン酸エステルのモル比は4.5である。製造例3の電解液における(FSONLiの濃度は1.44mol/Lである。
(Production Example 3)
The electrolytic solution of Production Example 3 was produced by mixing (FSO 2 ) 2 NLi, trimethyl phosphate, and fluoroethylene carbonate in a molar ratio of 2: 9: 1. In the electrolytic solution of Production Example 3, the molar ratio of the phosphate ester to the electrolyte is 4.5. The concentration of (FSO 2 ) 2 NLi in the electrolytic solution of Production Example 3 is 1.44 mol / L.

(製造例4)
(FSONLiとリン酸トリメチルとフルオロエチレンカーボネートをモル比3:9:1で混合することで、製造例4の電解液を製造した。製造例4の電解液において、電解質に対するリン酸エステルのモル比は3である。製造例4の電解液における(FSONLiの濃度は2.09mol/Lである。
(Production Example 4)
The electrolytic solution of Production Example 4 was produced by mixing (FSO 2 ) 2 NLi, trimethyl phosphate, and fluoroethylene carbonate in a molar ratio of 3: 9: 1. In the electrolytic solution of Production Example 4, the molar ratio of the phosphate ester to the electrolyte is 3. The concentration of (FSO 2 ) 2 NLi in the electrolytic solution of Production Example 4 is 2.09 mol / L.

(評価例2)
製造例1〜製造例4の電解液について、以下の方法で、イオン伝導度を測定した。結果を表1に示す。
(Evaluation example 2)
About the electrolyte solution of manufacture example 1-manufacture example 4, the ion conductivity was measured with the following method. The results are shown in Table 1.

イオン伝導度測定方法
Pt/Pt対称セルに電解液を封入し、25℃で交流インピーダンスを測定した。なお、Pt/Pt対称セルのセル定数は、標準KCl水溶液を用いた測定にて算出済みである。インピーダンスの測定結果から算出された切片と、セル定数から、各電解液のイオン伝導度を算出した。
Ion conductivity measurement method An electrolyte was sealed in a Pt / Pt symmetrical cell, and the AC impedance was measured at 25 ° C. The cell constant of the Pt / Pt symmetric cell has been calculated by measurement using a standard KCl aqueous solution. The ionic conductivity of each electrolyte was calculated from the intercept calculated from the impedance measurement result and the cell constant.

表1の結果から、スルホン酸誘導体の塩の濃度が0.8mol/L付近の電解液において、特に優れたイオン伝導度が示されると考えられる。   From the results of Table 1, it is considered that particularly excellent ionic conductivity is exhibited in the electrolytic solution having a sulfonic acid derivative salt concentration of about 0.8 mol / L.

(製造例5)
(FSONLiとリン酸トリメチルとフルオロエチレンカーボネートをモル比1:9.9:0.1で混合することで、製造例5の電解液を製造した。
(Production Example 5)
The electrolytic solution of Production Example 5 was produced by mixing (FSO 2 ) 2 NLi, trimethyl phosphate, and fluoroethylene carbonate in a molar ratio of 1: 9.9: 0.1.

(製造例6)
(FSONLiとリン酸トリメチルとフルオロエチレンカーボネートをモル比1:4.3:5.7で混合することで、製造例6の電解液を製造した。
(Production Example 6)
(FSO 2) 2 NLi and trimethyl phosphate and fluoroethylene carbonate in a molar ratio of 1: 4.3: By mixing 5.7 was prepared an electrolytic solution of Preparation 6.

(評価例3)
製造例2、製造例5及び製造例6の電解液に対して、以下の方法で耐熱性試験を行った。その結果、いずれの電解液も燃焼しなかった。本発明の電解液が耐熱性に優れていることが裏付けられたといえる。
(Evaluation example 3)
A heat resistance test was performed on the electrolytic solutions of Production Example 2, Production Example 5 and Production Example 6 by the following method. As a result, none of the electrolyte solutions burned. It can be said that the electrolytic solution of the present invention is excellent in heat resistance.

<耐熱性試験>
1)100μLの電解液を径10mmのガラスフィルターに含浸させる。
2)電解液を含浸させたガラスフィルターに、炎を数秒間近づける。
<Heat resistance test>
1) A glass filter having a diameter of 10 mm is impregnated with 100 μL of an electrolytic solution.
2) Bring the flame close to the glass filter impregnated with the electrolyte for several seconds.

(応用例1)
電極の厚み側から観察した、応用例1の双極型リチウムイオン二次電池の模式断面図を、図7に示す。
(Application 1)
FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of the bipolar lithium ion secondary battery of Application Example 1 observed from the thickness side of the electrode.

応用例1の双極型リチウムイオン二次電池1は、
ステンレス鋼製の集電箔20の一面に正極活物質層21が形成された正極2と、
ステンレス鋼製の集電箔30の一面に負極活物質層31が形成された負極3と、
ステンレス鋼製の集電箔40の一面に正極活物質層41が形成され、他面に負極活物質層42が形成された双極型電極4と、
セパレータ5と、
スルホン酸誘導体の塩及びO=P(OR)(Rはそれぞれ独立にアルキル基である。)で表されるリン酸エステルを含有する電解液10を備える。
The bipolar lithium ion secondary battery 1 of Application Example 1 is
A positive electrode 2 having a positive electrode active material layer 21 formed on one surface of a stainless steel current collector foil 20, and
A negative electrode 3 having a negative electrode active material layer 31 formed on one surface of a stainless steel current collector foil 30;
A bipolar electrode 4 having a positive electrode active material layer 41 formed on one surface of a stainless steel current collector foil 40 and a negative electrode active material layer 42 formed on the other surface;
Separator 5;
An electrolyte solution 10 containing a salt of a sulfonic acid derivative and a phosphate ester represented by O = P (OR) 3 (wherein each R is independently an alkyl group) is provided.

電解液10は、正極活物質層41、セパレータ5及び負極活物質層42が存在する空間、正極活物質層21、セパレータ5及び負極活物質層42が存在する空間、並びに、正極活物質層41、セパレータ5及び負極活物質層31が存在する空間に、十分に充填されている。   The electrolytic solution 10 includes a positive electrode active material layer 41, a space where the separator 5 and the negative electrode active material layer 42 exist, a positive electrode active material layer 21, a space where the separator 5 and the negative electrode active material layer 42 exist, and the positive electrode active material layer 41. The space where the separator 5 and the negative electrode active material layer 31 are present is sufficiently filled.

正極2における集電箔20は、ステンレス鋼製であって、厚み20μmの矩形の箔である。集電箔20の上面には、正極活物質、導電助剤及び結着剤を含む正極活物質層21が形成されている。そして、集電箔20の周縁は、合成樹脂製の外枠7で固定されており、そして、外枠7の内側には、樹脂製のシール部6が配置されている。シール部6は、集電箔20の上面と下面に結着されている。   The current collector foil 20 in the positive electrode 2 is made of stainless steel and is a rectangular foil having a thickness of 20 μm. A positive electrode active material layer 21 including a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder is formed on the upper surface of the current collector foil 20. The peripheral edge of the current collector foil 20 is fixed with an outer frame 7 made of synthetic resin, and a resin seal portion 6 is disposed inside the outer frame 7. The seal portion 6 is bound to the upper surface and the lower surface of the current collector foil 20.

正極2の正極活物質層21の上面には、セパレータ5が配置されている。セパレータ5は、ポリオレフィン製の多孔質膜である。セパレータ5の面は、接する正極活物質層21の面よりも面積が大きい。   A separator 5 is disposed on the upper surface of the positive electrode active material layer 21 of the positive electrode 2. The separator 5 is a polyolefin porous film. The surface of the separator 5 has a larger area than the surface of the positive electrode active material layer 21 in contact therewith.

正極2の正極活物質層21の上面に配置されたセパレータ5の上面には、負極活物質層42が対面する方向で双極型電極4が配置されている。   On the upper surface of the separator 5 disposed on the upper surface of the positive electrode active material layer 21 of the positive electrode 2, the bipolar electrode 4 is disposed in the direction in which the negative electrode active material layer 42 faces.

双極型電極4は、集電箔40の上面に正極活物質層41が形成され、下面に負極活物質層42が形成されている。集電箔40は正極2の集電箔20と同様のものであり、正極活物質層41も正極2の正極活物質層21と同様のものである。双極型電極4の負極活物質層42には、負極活物質、導電助剤及び結着剤が含有されている。   In the bipolar electrode 4, a positive electrode active material layer 41 is formed on the upper surface of the current collector foil 40, and a negative electrode active material layer 42 is formed on the lower surface. The current collector foil 40 is the same as the current collector foil 20 of the positive electrode 2, and the positive electrode active material layer 41 is the same as the positive electrode active material layer 21 of the positive electrode 2. The negative electrode active material layer 42 of the bipolar electrode 4 contains a negative electrode active material, a conductive additive and a binder.

集電箔40の周縁は、合成樹脂製の外枠7で固定されており、そして、外枠7の内側には、樹脂製のシール部6が配置されている。シール部6は集電箔40の上面と下面に結着されており、集電箔40の上面のシール部6はさらに上側の他の双極型電極4の集電箔40の下面にも結着され、また、集電箔40の下面のシール部6は正極2の集電箔20の上面にも結着されている。すなわち、シール部6により、正極活物質層21、セパレータ5、電解液10、及び負極活物質層42は、密閉状態にある。   The peripheral edge of the current collector foil 40 is fixed with an outer frame 7 made of synthetic resin, and a resin seal portion 6 is disposed inside the outer frame 7. The seal portion 6 is bound to the upper and lower surfaces of the current collector foil 40, and the seal portion 6 on the upper surface of the current collector foil 40 is also bound to the lower surface of the current collector foil 40 of the other bipolar electrode 4. In addition, the seal portion 6 on the lower surface of the current collector foil 40 is also bound to the upper surface of the current collector foil 20 of the positive electrode 2. That is, the positive electrode active material layer 21, the separator 5, the electrolytic solution 10, and the negative electrode active material layer 42 are in a sealed state by the seal portion 6.

正極2にセパレータ5を介して積層された双極型電極4の上面には、セパレータ5を介して双極型電極4が複数積層されている。
最上部の双極型電極4の正極活物質層41の上面には、セパレータ5が配置され、そのセパレータ5の上面には、負極活物質層31が対面する方向で負極3が配置されている。
A plurality of bipolar electrodes 4 are laminated on the upper surface of the bipolar electrode 4 laminated on the positive electrode 2 via the separator 5 via the separator 5.
The separator 5 is disposed on the upper surface of the positive electrode active material layer 41 of the uppermost bipolar electrode 4, and the negative electrode 3 is disposed on the upper surface of the separator 5 in the direction in which the negative electrode active material layer 31 faces.

負極3は、集電箔30の下面に負極活物質層31が形成されている。集電箔30は正極2の集電箔20及び双極型電極4の集電箔40と同様のものであり、負極活物質層31も双極型電極4の負極活物質層42と同様のものである。そして、集電箔30の周縁は、合成樹脂製の外枠7で固定されており、そして、外枠7の内側には、樹脂製のシール部6が配置されている。シール部6は集電箔30の上面と下面に結着されており、集電箔30の下面のシール部6は双極型電極4の集電箔40の上面にも結着されている。   In the negative electrode 3, a negative electrode active material layer 31 is formed on the lower surface of the current collector foil 30. The current collector foil 30 is the same as the current collector foil 20 of the positive electrode 2 and the current collector foil 40 of the bipolar electrode 4, and the negative electrode active material layer 31 is the same as the negative electrode active material layer 42 of the bipolar electrode 4. is there. The peripheral edge of the current collector foil 30 is fixed by an outer frame 7 made of synthetic resin, and a resin seal portion 6 is disposed inside the outer frame 7. The seal portion 6 is bound to the upper and lower surfaces of the current collector foil 30, and the seal portion 6 on the lower surface of the current collector foil 30 is also bound to the upper surface of the current collector foil 40 of the bipolar electrode 4.

正極2、双極型電極4、負極3及びセパレータ5で構成される電池モジュールの厚み方向の上下には、冷却部8がそれぞれ配置されている。冷却部8はアルミニウム製の矩形板であって、空冷可能な貫通孔80が複数設けられている。   Cooling units 8 are respectively arranged above and below in the thickness direction of the battery module including the positive electrode 2, the bipolar electrode 4, the negative electrode 3, and the separator 5. The cooling unit 8 is an aluminum rectangular plate, and is provided with a plurality of air-cooling through holes 80.

冷却部8の外側には、外部と電気を通電するモジュール正極22及びモジュール負極32がそれぞれ配置されている。モジュール正極22及びモジュール負極32は、金属製の矩形板である。
そして、モジュール正極22及びモジュール負極32の外側には、拘束具9がそれぞれ配置されている。拘束具9は合成樹脂製の矩形板である。2つの拘束具9は、図示しない複数のボルト及びナットで締結されており、電極の厚み方向に電池モジュールを加圧して拘束している。
A module positive electrode 22 and a module negative electrode 32 that conduct electricity to the outside are disposed outside the cooling unit 8. The module positive electrode 22 and the module negative electrode 32 are metal rectangular plates.
And the restraining tool 9 is arrange | positioned on the outer side of the module positive electrode 22 and the module negative electrode 32, respectively. The restraining tool 9 is a rectangular plate made of synthetic resin. The two restraining tools 9 are fastened by a plurality of bolts and nuts (not shown), and pressurize and restrain the battery module in the thickness direction of the electrodes.

1 双極型リチウムイオン二次電池
2 正極
3 負極
4 双極型電極
5 セパレータ
6 シール部
7 外枠
8 冷却部
9 拘束具
10 電解液
20 ステンレス鋼製の集電箔(正極集電箔)
21 正極活物質層
22 モジュール正極
30 ステンレス鋼製の集電箔(負極集電箔)
31 負極活物質層
32 モジュール負極
40 ステンレス鋼製の集電箔(双極型電極集電箔)
41 正極活物質層
42 負極活物質層
80 貫通孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bipolar lithium ion secondary battery 2 Positive electrode 3 Negative electrode 4 Bipolar electrode 5 Separator 6 Seal part 7 Outer frame 8 Cooling part 9 Restraint 10 Electrolyte 20 Stainless steel current collector foil (positive electrode current collector foil)
21 Positive electrode active material layer 22 Module positive electrode 30 Stainless steel current collector foil (negative electrode current collector foil)
31 Negative electrode active material layer 32 Module negative electrode 40 Stainless steel current collector foil (bipolar electrode current collector foil)
41 Positive electrode active material layer 42 Negative electrode active material layer 80 Through hole

Claims (4)

スルホン酸誘導体の塩及びO=P(OR)(Rはそれぞれ独立にアルキル基である。)で表されるリン酸エステルを含有する電解液と、
ステンレス鋼製の集電体と、
を備えることを特徴とする蓄電装置。
An electrolyte containing a salt of a sulfonic acid derivative and a phosphate ester represented by O = P (OR) 3 (wherein each R is independently an alkyl group);
A stainless steel current collector,
A power storage device comprising:
前記蓄電装置が、集電箔の一面に正極活物質層が形成され、他面に負極活物質層が形成された双極型電極を備える双極型蓄電装置であり、
前記集電箔がステンレス鋼製である、請求項1に記載の蓄電装置。
The power storage device is a bipolar power storage device including a bipolar electrode in which a positive electrode active material layer is formed on one surface of a current collector foil and a negative electrode active material layer is formed on the other surface,
The power storage device according to claim 1, wherein the current collector foil is made of stainless steel.
前記スルホン酸誘導体の塩がスルホン酸イミド塩である請求項1又は2に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 1, wherein the salt of the sulfonic acid derivative is a sulfonic acid imide salt. 前記電解液に含まれる全有機溶媒に対する前記リン酸エステルの割合が50質量%以上、50体積%以上又は40モル%以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の蓄電装置。   The power storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein a ratio of the phosphate ester to a total organic solvent contained in the electrolytic solution is 50 mass% or more, 50 volume% or more, or 40 mol% or more.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022113913A1 (en) * 2020-11-24 2022-06-02 株式会社豊田自動織機 Electricity storage device
WO2022113912A1 (en) * 2020-11-24 2022-06-02 株式会社豊田自動織機 Power storage device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022113913A1 (en) * 2020-11-24 2022-06-02 株式会社豊田自動織機 Electricity storage device
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