JP2022166385A - 非水電解質二次電池用電解液および非水電解質二次電池 - Google Patents
非水電解質二次電池用電解液および非水電解質二次電池 Download PDFInfo
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Abstract
Description
[1] 2以上のトリアルコキシシリル基を有するシラン化合物を含む、前記シラン化合物は、非水電解質二次電池用電解液。
[2] 前記トリアルコキシシリル基は、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基及びトリプロポキシシリル基からなる群から選択される1種である、[1]に記載の非水電解質二次電池用電解液。
[3] 前記シラン化合物は、炭素原子数2~6の飽和炭化水素基をさらに有する、[1]又は[2]に記載の非水電解質二次電池用電解液。
[4] 前記シラン化合物は、下記式(1):
で表される、[1]~[3]のいずれかに記載の非水電解質二次電池用電解液。
[5] 下記式(1-1):
で表される化合物と、
下記式(1-2):
で表される化合物と、
を含む、[1]~[4]のいずれかに記載の非水電解質二次電池用電解液。
[6] 前記シラン化合物の前記電解液中の濃度は1×103~1×105ppmである、[1]~[5]のいずれかに記載の非水電解質二次電池用電解液。
[7] [1]~[6]のいずれかに記載の非水電解質二次電池用電解液と、正極と、負極とを含む、非水電解質二次電池。
[8] 前記負極は、合金系負極活物質を含有する負極活物質粒子を含む、[7]に記載の非水電解質二次電池。
[9] 前記負極活物質粒子の表面は、SiまたはOを含む構造を有する、[8]に記載の非水電解質二次電池。
本開示の一態様にかかる非水電解質二次電池用電解液(以下、簡略化のため「電解液」とも称する)は液体電解質である。電解液は、シラン化合物を含む。電解液は、溶媒と支持電解質とをさらに含む。電解液は、これらの成分に加えて、任意の添加剤、例えば界面活性剤等をさらに含んでいてもよい。
電解液は、2以上のトリアルコキシシリル基を有するシラン化合物を含む。電解液は、例えば2以上のトリアルコキシシリル基を有するシラン化合物を2種以上含んでよく、好ましくは2種含む。シラン化合物が有するトリアルコキシシリル基の数は、例えば2または4であってよい。トリアルコキシシリル基は、下記式:
-Si(-O-CaHb)3
[式中、a=1~4、b=3~7を表す]
で表される。トリアルコキシシリル基としては、例えばトリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基及びトリプロポキシシリル基等であってよく、好ましくはトリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基及びトリプロポキシシリル基からなる群から選択される1種であり、より好ましくはトリメトキシシリル基及びトリエトキシシリル基である。
-CcHd-
[式中、c=2~6、d=4~12を表す]
で表される。炭素原子数2~6の飽和炭化水素基は、好ましくは炭素原子数2または6の飽和炭化水素基である。炭素原子数2~6の飽和炭化水素基は、直鎖状または分岐状であってよく、好ましくは直鎖状である。
溶媒は非プロトン性である。溶媒は任意の成分を含み得る。溶媒は、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)、ブチレンカーボネート(BC)、モノフルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、1,2-ジメトキシエタン(DME)、メチルホルメート(MF)、メチルアセテート(MA)、メチルプロピオネート(MP)、およびγ-ブチロラクトン(GBL)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
支持電解質は溶媒に溶解している。支持電解質は、例えば、LiPF6、LiBF4、およびLiN(FSO2)2からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。支持電解質は、例えば0.5~5.0mоl/Lのモル濃度を有していてもよい。支持電解質は、例えば0.8~1.4mоl/Lのモル濃度を有していてもよい。
本開示の別の態様にかかる非水電解質二次電池(以下、簡略化のため電池とも称する)は、非水電解質二次電池用電解液と、正極と、負極とを含む。非水電解質二次電池用電解液は、上述の電解液についての説明が適用される。正極および負極については後述する。
電極体50は巻回型である。電極体50は、正極10、セパレータ30および負極20を含む。すなわち電池100は、正極10と負極20と電解液とを含む。正極10、セパレータ30および負極20は、いずれも帯状のシートである。電極体50は複数枚のセパレータ30を含んでいてもよい。電極体50は、正極10、セパレータ30および負極20がこの順に積層され、渦巻状に巻回されることにより形成されている。正極10または負極20の一方がセパレータ30に挟まれていてもよい。正極10および負極20の両方がセパレータ30に挟まれていてもよい。電極体50は、巻回後に扁平状に成形されている。なお巻回型は一例である。電極体50は、例えば積層(スタック)型であってもよい。
正極10は、例えば正極基材11と正極活物質層12とを含んでいてもよい。正極基材11は導電性シートである。正極基材11は、例えばAl合金箔等であってもよい。本明細書における各部材の「厚さ」は、定圧厚さ測定器(厚さゲージ)により測定され得る。正極基材11は、例えば10~30μmの厚さを有していてもよい。正極活物質層12は、正極基材11の表面に配置されていてもよい。正極活物質層12は、例えば正極基材11の片面のみに配置されていてもよい。正極活物質層12は、例えば正極基材11の表裏両面に配置されていてもよい。正極10の幅方向(図2のX軸方向)において、一方の端部に正極基材11が露出していてもよい。正極基材11が露出した部分には、正極集電部材71が接合され得る。
負極20は、例えば負極基材21と負極活物質層22とを含んでいてもよい。負極基材21は導電性シートである。負極基材21は、例えばCu(銅)合金箔等であってもよい。負極基材21は、例えば5~30μmの厚さを有していてもよい。負極活物質層22は、負極基材21の表面に配置されていてもよい。負極活物質層22は、例えば負極基材21の片面のみに配置されていてもよい。負極活物質層22は、例えば負極基材21の表裏両面に配置されていてもよい。負極20の幅方向(図2のX軸方向)において、一方の端部に負極基材21が露出していてもよい。負極基材21が露出した部分には、負極集電部材72が接合され得る。
合金系負極活物質は、合金化反応によりLi(リチウム)を吸蔵し、かつ脱合金化反応によりLiを放出し得る。合金系負極活物質は、例えば、Si(珪素)、Sn(錫)、Al(アルミニウム)、Cd(カドミウム)、Sb(アンチモン)およびPb(鉛)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。Siは有望な材料の一つである。各種のSi含有材料が負極活物質として機能し得る。すなわち負極活物質はSi含有材料を含んでいてもよい。
負極活物質粒子は、例えば炭素系負極活物質を含んでいてもよい。負極活物質粒子は、例えば、実質的に炭素系負極活物質からなっていてもよい。炭素系負極活物質は、例えば、黒鉛、ソフトカーボン(易黒鉛化性炭素)およびハードカーボン(難黒鉛化性炭素)からなる群より選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。
で表される構造からなる群から選択される少なくとも1つの構造を有する。
セパレータ30の少なくとも一部は、正極10と負極20との間に介在している。セパレータ30は、正極10と負極20とを分離している。セパレータ30は、例えば10μmから30μmの厚さを有していてもよい。
以下のようにNo.1~No.25に係る評価電池(非水電解質二次電池)が製造された。
下記材料が準備された。
導電材:アセチレンブラック
バインダ:PVdF
分散媒:N-メチル-2-ピロリドン
正極基材:Al箔
正極活物質と導電材とバインダと分散媒とが混合されることにより、正極合材スラリーが調製された。固形分の質量比は「正極活物質/導電材/バインダ=87/10/3」であった。正極合材スラリーが正極基材の表面に塗布されることにより正極合材層が形成された。正極合材層が圧縮された。以上より正極が準備された。
下記材料が準備された。
炭素系負極活物質:グラファイト(D50=20μm)
バインダ:CMC、SBR
分散媒:水
負極基材:Cu箔
第1添加剤:表1に示す。
合金系負極活物質と、炭素系負極活物質とが所定の質量比で混合されることにより、負極活物質(混合粉体)が調製された。
電解液が調製された。電解液は下記成分を含んでいた。電解液における第1添加剤および第2添加剤の種類、添加量および電解液中質量分率は下記表1に示される。添加量は電池への注液前の電解液組成を示しており、電解液中質量分率は活性化処理後の含有量を示している。 溶媒:「FEC/EMC=3/7(体積比)」
支持電解質:LiPF6(モル濃度=1.0mоl/L)
第1添加剤:表1に示す。
表1に示すシラン化合物1A~1Dは、上記式(1-1)で表される構造を有し、式中のa、b、c、dは以下の数である。
シラン化合物1B:(a,b,c,d)=(1,3,6,12)
シラン化合物1C:(a,b,c,d)=(2,5,2,4)
シラン化合物1D:(a,b,c,d)=(2,5,6,12)
表1に示すシラン化合物2A~2Dは、上記式(1-2)で表される構造を有し、式中のa、b、c、dは以下の数である。
シラン化合物2B:(a,b,c,d)=(1,3,6,12)
シラン化合物2C:(a,b,c,d)=(2,5,2,4)
シラン化合物2D:(a,b,c,d)=(2,5,6,12)
表1に示す添加剤1~4は以下の化合物および化合物の混合物である。
添加剤2:トリアルコキシビニルシラン
添加剤3:トリエチルシラノール[ヒドロキシトリエチルシランまたはトリエチル(ヒドロキシ)シランとも称される]
添加剤4:エチレンジオキシビス(トリメチルシラン)[1,2-ビス(トリメチルシリルオキシ)エタンまたはエチレングリコールビス(トリメチルシリルエーテル)とも称される]
溶媒と、支持電解質と、添加される場合には第1添加剤と第2添加剤とが所定の質量比で混合されることにより、電解液が調製された。
セパレータが準備された。セパレータは3層構造を有していた。3層構造はPP層とPE層とPP層とからなっていた。セパレータは200s/100mLの透気度を有していた。
25℃に設定された恒温槽内において、0.3Cの定電流方式充電により、評価電池が4.2Vまで充電された。次いで、0.3Cの定電流方式放電により、評価電池が3Vまで放電された。該充電と放電との一巡が3回繰り返された。なお「C」は電流の時間率を表す記号である。1Cの電流は、評価電池の設計容量が1時間で放電されるように定義される。
活性化処理後、定電流-定電圧方式充電により評価電池が満充電状態にされた。定電流充電時の電流は0.3Cであった。定電圧充電時の電圧は4.2Vであった。定電圧充電は、電流が0.05Cまで減衰した時点で終了された。次いで、0.3Cの定電流方式放電により、評価電池が3.0Vまで放電されることにより、初期の容量(放電容量)が測定された。
(初期直流抵抗)
評価電池の電圧が3.7Vに調整された。25℃に設定された恒温槽内において、0.5Cの電流により、評価電池が30秒間放電された。放電開始から10秒経過時の電圧降下量が測定された。電圧降下量と放電電流とから、直流抵抗が算出された。
25℃に設定された恒温槽内において、充放電サイクルが1000回繰り返された。1サイクルは、下記「充電→第1休止→放電→第2休止」の一巡を示す。初期の容量と同一条件で1サイクル目と1000サイクル目の放電容量が測定された。また、初期直流抵抗の測定と同様にして1サイクル目と1000サイクル目の直流抵抗が測定された。1000サイクル目の放電容量が、1サイクル目の放電容量で除されることにより、劣化後容量維持率が算出された。1000サイクル目の直流抵抗が、1サイクル目の直流抵抗で除されることにより、劣化後抵抗増加率が算出された。結果を表1に示す。
第1休止:10分
放電:定電流方式、電流=0.3It、終止電圧=3.0V
第2休止:10分
<付記>
本明細書は「非水電解質二次電池の製造方法」も開示している。
(a) シラン化合物と、溶媒と、支持電解質とを混合することにより、電解液を調製する。
(c) 電極体に電解液を含浸することにより、電池を製造する。
本実施形態および本実施例は、全ての点で例示である。本実施形態および本実施例は、制限的ではない。本開示の範囲は、特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内における全ての変更を包含する。例えば、本実施形態および本実施例から、任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも、当初から予定されている。本実施形態および本実施例に複数の作用効果が記載されている場合、本開示の範囲は、全ての作用効果を奏する範囲に限定されない。
Claims (9)
- 2以上のトリアルコキシシリル基を有するシラン化合物を含む、非水電解質二次電池用電解液。
- 前記トリアルコキシシリル基は、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基及びトリプロポキシシリル基からなる群から選択される1種である、請求項1に記載の非水電解質二次電池用電解液。
- 前記シラン化合物は、炭素原子数2~6の飽和炭化水素基をさらに有する、請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池用電解液。
- 前記シラン化合物の前記電解液中の濃度は1×103~1×105ppmである、請求項1~5のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用電解液。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池用電解液と、正極と、負極とを含む、非水電解質二次電池。
- 前記負極は、合金系負極活物質を含有する負極活物質粒子を含む、請求項7に記載の非水電解質二次電池。
- 前記負極活物質粒子の表面は、SiまたはOを含む構造を有する、請求項8に記載の非水電解質二次電池。
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008044934A (ja) * | 2006-08-16 | 2008-02-28 | Samsung Sdi Co Ltd | シラン化合物、それを採用した有機電解液及びリチウム電池 |
JP2020155253A (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 三菱ケミカル株式会社 | 非水系電解液二次電池 |
WO2021153395A1 (ja) * | 2020-01-30 | 2021-08-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 非水電解液用添加剤およびこれを含む非水電解液ならびに非水電解液二次電池 |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008044934A (ja) * | 2006-08-16 | 2008-02-28 | Samsung Sdi Co Ltd | シラン化合物、それを採用した有機電解液及びリチウム電池 |
JP2020155253A (ja) * | 2019-03-19 | 2020-09-24 | 三菱ケミカル株式会社 | 非水系電解液二次電池 |
WO2021153395A1 (ja) * | 2020-01-30 | 2021-08-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 非水電解液用添加剤およびこれを含む非水電解液ならびに非水電解液二次電池 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022179805A (ja) * | 2020-04-27 | 2022-12-02 | 株式会社三洋物産 | 遊技機 |
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