JP2021506074A - 電解質及びこれを含むリチウム二次電池 - Google Patents
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Abstract
Description
X−(CH2CH2O)n−SH
前記式において、Xはメチル(methyl)又はチオール(thiol)であり、nは5ないし45の整数である。
本発明は、リチウム二次電池用電解質に関し、電解質に含まれる添加剤の構成を制御し、リチウム金属負極の表面でリチウムイオン濃度を均一に維持させることにより、リチウムデンドライトの成長を制御することができるリチウム二次電池用電解質に関する。
X−(CH2CH2O)n−SH
前記式において、Xはメチル(methyl、CH3)又はチオール(thiol、SH)であり、nは5ないし45の整数である。
本発明は、前記リチウム二次電池用電解質を含むリチウム二次電池を提供する。
LiaNi1−x−yCoxMnyMbO2
前記化学式2において、a=1、0.1≦x≦0.3、0.15≦y≦0.25、0≦b≦0.05であり、MはAl、Cr、Mn、Fe、Mg、La、Ce、Sr、V、Zn及びこれらの組み合わせからなる群より選択される遷移金属又はランタン族元素から選択されるいずれか1つであってもよい。
リチウム金属負極とS/C正極を対面するように位置させ、その間にPE(ポリエチレン(polyethylene))分離膜を介在した後、電解質70μlを注入してコインセル形態のリチウム−硫黄電池を製造した。
実施例1と同様の方法で行うが、前記電解質として添加剤を含まない電解液(E1)を用いて、コインセル形態のリチウム−硫黄電池を製造した。
リチウム金属負極とリチウム金属正極を対面するように位置させ、その間にPE(polyethylene)分離膜を介在した後、電解質100μlを注入してコインセル形態のリチウム−リチウム電池を製造した。
実施例2と同様の方法で行うが、前記電解質として添加剤を含まない電解液(E2)を用いて、コインセル形態のリチウム−リチウム電池を製造した。
リチウム金属負極とS/C正極を対面するように位置させ、その間にPE(ポリエチレン(polyethylene))分離膜を介在した後、電解質70μlを注入してコインセル形態のリチウム−硫黄電池を製造した。
実施例3と同様の方法で行うが、前記電解質として添加剤を含まない電解液(E1)を用いて、コインセル形態のリチウム−硫黄電池を製造した。
実施例3と同様の方法で行うが、前記電解質として添加剤の含有量が1.5重量%である電解液(E1)を用いて、コインセル形態のリチウム−硫黄電池を製造した。
実施例1と同様の方法で行うが、前記電解質の添加剤として4arm−PEG5k−SH(分子量:5,000)を用い、前記添加剤においてチオールの質量比率は3wt%である。
実施例4と同様の方法で行うが、前記電解質として添加剤を含まない電解液(E1)を用いて、コインセル形態のリチウム−硫黄電池を製造した。
電解質に含まれる添加剤の有無によるリチウム−硫黄電池の性能評価のために、実施例1及び比較例1でそれぞれ製造されたリチウム−硫黄電池について充放電実験を行った。実験条件は、0.6mA・cm−2充電/0.6mA・cm−2放電又は1.2mA・cm−2充電/1.2mA・cm−2放電の条件とした。
電解質に含まれる添加剤である、化学式1においてnの数値によるリチウム−硫黄電池の性能評価のために、実施例3及び比較例3でそれぞれ製造されたリチウム−硫黄電池について充放電実験を行った。実験条件は、0.6mA・cm−2充電/0.6mA・cm−2放電2.5サイクル後、1.2mA・cm−2充電/1.2mA・cm−2放電3サイクル後、1.8mA・cm−2充電/3.0mA・cm−2放電の条件とした。
Claims (9)
- リチウム二次電池用電解質において、
前記電解質は、下記化学式1で表される添加剤を含む、リチウム二次電池用電解質:
[化学式1]
X−(CH2−CH2−O)n−SH
前記式において、Xはメチル(methyl、CH3)又はチオール(thiol、SH)であり、nは5ないし45の整数である。 - 前記化学式1で表される添加剤の含有量は、前記電解質の全体重量を基準に、0重量%超過、1.0重量%以下である、請求項1に記載のリチウム二次電池用電解質。
- 前記化学式1で表される添加剤においてチオール(−SH)の含有量は、1ないし30重量%である、請求項1または2に記載のリチウム二次電池用電解質。
- 前記化学式1において、−(CH2−CH2−O)n−は線状又は分岐状である、請求項1から3のいずれか一項に記載のリチウム二次電池用電解質。
- 前記電解質は、有機溶媒及びリチウム塩をさらに含む、請求項1から4のいずれか一項に記載のリチウム二次電池用電解質。
- 前記有機溶媒は、エーテル系溶媒、エステル系溶媒、アミド系溶媒、線状カーボネート系溶媒及び環状カーボネート系溶媒からなる群より選択される1種以上である、請求項5に記載のリチウム二次電池用電解質。
- 前記リチウム塩は、LiFSI、LiPF6、LiCl、LiBr、LiI、LiClO4、LiBF4、LiB10Cl10、LiPF6、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiPF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、(CF3SO2)2NLi、クロロボランリチウム及び4−フェニルホウ酸リチウムからなる群より選択される1種以上である、請求項5に記載のリチウム二次電池用電解質。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の電解質を含むリチウム二次電池。
- 前記リチウム二次電池は、リチウム金属負極を含むものである、請求項8に記載のリチウム二次電池。
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