JP2022517285A - Electrolytes and electrochemical devices - Google Patents

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Abstract

本願は、電解液ならびに前記電解液を含む電気化学デバイス及び電子デバイスに関する。前記電解液は、フルオロエチレンカーボネート及びシリケート化合物を含み、任意に、環状カルボン酸無水物化合物又はジスルホン酸エステル化合物のうちの少なくとも1種をさらに含む。前記電解液は、任意に、他の添加剤として、不飽和環状炭酸エステル、環状スルトン、環状硫酸ラクトン及びニトリル化合物のうちの少なくとも1種をさらに含む。本発明の電解液は、電池のサイクル寿命及びレート放電性能を著しく改善することができる。【選択図】なしThe present application relates to an electrolytic solution and an electrochemical device and an electronic device containing the electrolytic solution. The electrolytic solution contains a fluoroethylene carbonate and a silicate compound, and optionally further contains at least one of a cyclic carboxylic acid anhydride compound and a disulfonic acid ester compound. The electrolytic solution optionally further contains at least one of unsaturated cyclic carbonate, cyclic sultone, cyclic sulfate lactone and a nitrile compound as other additives. The electrolytic solution of the present invention can significantly improve the cycle life and rate discharge performance of the battery. [Selection diagram] None

Description

[優先権主張]
本願は、2019年12月20日に出願された出願番号CN201911327801.8の中国出願の優先権を主張し、その内容が全文を参照する形で本文に組み込まれる。
[Priority claim]
This application claims the priority of the Chinese application of application number CN20091327801.8 filed on 20 December 2019, the contents of which are incorporated in the text with reference to the full text.

本願は、エネルギー貯蔵の技術分野に関し、特に電解液ならびに前記電解液を含む電気化学デバイス及び前記電気化学デバイスを含む電子デバイスに関する。 The present application relates to the technical field of energy storage, and particularly to an electrolytic solution, an electrochemical device containing the electrolytic solution, and an electronic device including the electrochemical device.

リチウムイオン電池は、前世紀の90年代に発展した次世代の環境配慮型電池であり、動作電圧が高く、比エネルギーが大きく、サイクル寿命が長く、環境にやさしく、メモリー効果がないなどの利点を有しており、新エネルギー電気自動車、情報・通信・家電(3C)製品、携帯型電子機器、電動工具、エネルギー貯蔵、軍事、航空宇宙などの分野に幅広く応用されている。しかしながら、リチウムイオン電池の用途の発展及び現代の情報技術の持続的な発展に伴い、リチウムイオン電池の電池エネルギー密度及び安全性に対して、より高い要求がなされている。 Lithium-ion batteries are next-generation environment-friendly batteries developed in the 90s of the last century, and have the advantages of high operating voltage, high specific energy, long cycle life, environmental friendliness, and no memory effect. It has a wide range of applications in fields such as new energy electric vehicles, information / communication / home appliances (3C) products, portable electronic devices, electric tools, energy storage, military, and aerospace. However, with the development of applications of lithium-ion batteries and the sustainable development of modern information technology, higher demands are placed on the battery energy density and safety of lithium-ion batteries.

高電圧型リチウムイオン電池の開発は、リチウムイオン電池のエネルギー密度を高める有効な手段の1つである。高電圧及び高温条件下では、正極材料の酸化活性が高くなり、安定性が低下し、従来の電解液の正極表面での酸化分解が速くなり、ガスが発生する。同時に、正極活物質(特にマンガン系材料)中の遷移金属元素(例えばニッケル、コバルト、マンガンなど)は、溶出が速くなり、充放電過程を経て負極に堆積することにより、固体電解質膜(SEI)を破壊して電解液の負極での還元分解を招き、リチウムイオン電池の電気化学性能の更なる悪化を引き起こす。どのようにしてリチウムイオン電池の高温保存及びサイクル性能をさらに向上させるかが、既にこの分野で早急に解決すべき課題となっている。 The development of high-voltage lithium-ion batteries is one of the effective means for increasing the energy density of lithium-ion batteries. Under high voltage and high temperature conditions, the oxidative activity of the positive electrode material is high, the stability is lowered, the oxidative decomposition of the conventional electrolytic solution on the positive electrode surface is accelerated, and gas is generated. At the same time, the transition metal elements (for example, nickel, cobalt, manganese, etc.) in the positive electrode active material (particularly manganese-based materials) elute faster and are deposited on the negative electrode through the charge / discharge process, thereby forming a solid electrolyte membrane (SEI). Is destroyed and the electrolytic solution is reduced and decomposed at the negative electrode, which further deteriorates the electrochemical performance of the lithium ion battery. How to further improve the high temperature storage and cycle performance of lithium-ion batteries has already become an urgent issue to be solved in this field.

本願は、電解液ならびに前記電解液を含む電気化学デバイス及び前記電気化学デバイスを含む電子デバイスを提供し、前記電解液は、フルオロエチレンカーボネート及びシリケート化合物を含む。特定割合のフルオロエチレンカーボネート及びシリケート化合物を電解液に添加することは、正負極の表面における安定した界面保護層の形成に有利であり、それによりリチウムイオン電池のサイクル寿命及び高温保存性能が著しく改善される。 The present application provides an electrolytic solution, an electrochemical device containing the electrolytic solution, and an electronic device including the electrochemical device, and the electrolytic solution contains a fluoroethylene carbonate and a silicate compound. The addition of a specific proportion of fluoroethylene carbonate and silicate compound to the electrolyte is advantageous for the formation of a stable interface protection layer on the surface of the positive and negative electrodes, which significantly improves the cycle life and high temperature storage performance of the lithium ion battery. Will be done.

いくつかの実施例では、本願は、フルオロエチレンカーボネート及びシリケート化合物を含む電解液を提供する。 In some embodiments, the present application provides an electrolytic solution containing a fluoroethylene carbonate and a silicate compound.

いくつかの実施例では、前記電解液中の前記シリケート化合物の構造は式Iに示される。 In some examples, the structure of the silicate compound in the electrolyte is set forth in Formula I.

Figure 2022517285000001
式中、R、R、R及びRはそれぞれ、置換又は無置換のC~C10炭化水素基から独立して選択され、置換の場合、置換基はハロゲンであり、前記シリケート化合物と前記フルオロエチレンカーボネートとの質量比は、1:1~1:10である。
Figure 2022517285000001
In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are selected independently of the substituted or unsubstituted C 1 to C 10 hydrocarbon groups, respectively, and in the case of substitution, the substituent is a halogen and the silicate is described above. The mass ratio of the compound to the fluoroethylene carbonate is 1: 1 to 1:10.

いくつかの実施例では、前記電解液中の前記シリケート化合物は、以下のうちの少なくとも1種を含む。 In some examples, the silicate compound in the electrolytic solution comprises at least one of the following:

Figure 2022517285000002
Figure 2022517285000002

いくつかの実施例では、前記電解液中の前記シリケート化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約5重量%である。 In some embodiments, the content of the silicate compound in the electrolytic solution is from about 0.1% by weight to about 5% by weight of the total weight of the electrolytic solution.

いくつかの実施例では、前記電解液は、式II、式III又は式IV構造のうちの少なくとも1種を含む環状カルボン酸無水物化合物をさらに含む。 In some embodiments, the electrolyte further comprises a cyclic carboxylic acid anhydride compound comprising at least one of a formula II, formula III or formula IV structure.

Figure 2022517285000003
式中、R、R、R、R、R、R10及びR11はそれぞれ、水素、ハロゲン及び置換又は無置換のC~C10炭化水素基から独立して選択され、置換の場合、置換基は、ハロゲンである。
Figure 2022517285000003
In the formula, R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 and R 11 are selected independently of hydrogen, halogen and substituted or unsubstituted C 1 to C 10 hydrocarbon groups, respectively. In the case of substitution, the substituent is a halogen.

いくつかの実施例では、前記電解液中の前記環状カルボン酸無水物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約5重量%である。 In some embodiments, the content of the cyclic carboxylic acid anhydride in the electrolytic solution is from about 0.1% by weight to about 5% by weight of the total weight of the electrolytic solution.

いくつかの実施例では、前記電解液中に、前記環状カルボン酸無水物は、マレイン酸無水物、コハク酸無水物、2-メチルコハク酸無水物、2,3-ジメチルコハク酸無水物又はグルタル酸無水物のうちの少なくとも1種を含む。 In some embodiments, in the electrolyte, the cyclic carboxylic acid anhydride is maleic acid anhydride, succinic acid anhydride, 2-methylsuccinic acid anhydride, 2,3-dimethylsuccinic acid anhydride or glutaric acid. Contains at least one of the anhydrides.

いくつかの実施例では、前記電解液は、式Vを有するジスルホン酸エステル化合物をさらに含む。 In some embodiments, the electrolytic solution further comprises a disulfonic acid ester compound having the formula V.

Figure 2022517285000004
式中、nは1~4の整数である。
Figure 2022517285000004
In the formula, n is an integer of 1 to 4.

いくつかの実施例では、前記電解液中の前記ジスルホン酸エステル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約5重量%である。 In some examples, the content of the disulfonic acid ester compound in the electrolytic solution is about 0.1% by weight to about 5% by weight of the total weight of the electrolytic solution.

いくつかの実施例では、前記ジスルホン酸エステル化合物は、メチレンメタンジスルホネートから選択される。 In some examples, the disulfonic acid ester compound is selected from methylenemethane disulfonate.

いくつかの実施例では、前記電解液は、添加剤として、LiPO、不飽和環状炭酸エステル、環状スルトン、環状硫酸ラクトン又はニトリル化合物のうちの少なくとも1種をさらに含む。前記添加剤の含有量は、前記電解液の総重量の約0.001重量%~約13重量%であり、
前記LiPOの含有量は、前記電解液の総重量の約0.001重量%~約2重量%であり、
前記不飽和環状炭酸エステルは、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートのうちの少なくとも1種を含み、前記不飽和環状炭酸エステルの含有量は、前記電解液の総重量の約0.001重量%~約2重量%であり、
前記環状スルトンは、1,3-プロパンスルトン、1,4-ブタンスルトン又は1,3-プロペンスルトンのうちの少なくとも1種を含み、前記環状スルトンの含有量は、前記電解液の総重量の約0.01重量%~約3重量%であり、
前記環状硫酸ラクトンは、硫酸エチレン、硫酸プロピレン又は4-メチルエチレンサルフェートのうちの少なくとも1種を含み、前記環状硫酸ラクトンの含有量は、前記電解液の総重量の0.01重量%~3重量%であり、かつ
前記ニトリル化合物は、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、2-メチレングルタロニトリル、ジプロピルマロノニトリル、1,3,6-ヘキサントリカルボニトリル、1,2,6-ヘキサントリカルボニトリル、1,3,5-ペンタントリカルボニトリル又は1,2-ビス(2-シアノエトキシ)エタンのうちの少なくとも1種を含み、前記ニトリル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約7重量%である。
In some examples, the electrolyte further comprises at least one of LiPO 2 F 2 , unsaturated cyclic carbonate, cyclic sultone, cyclic sulfate lactone or nitrile compound as an additive. The content of the additive is about 0.001% by weight to about 13% by weight of the total weight of the electrolytic solution.
The content of the LiPO 2 F 2 is about 0.001% by weight to about 2% by weight of the total weight of the electrolytic solution.
The unsaturated cyclic carbonate contains at least one of vinylene carbonate and vinylethylene carbonate, and the content of the unsaturated cyclic carbonate is about 0.001% by weight to about 2% by weight of the total weight of the electrolytic solution. By weight%
The annular sultone contains at least one of 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone or 1,3-propene sultone, and the content of the annular sultone is about 0 of the total weight of the electrolytic solution. It ranges from 0.01% by weight to about 3% by weight.
The cyclic sulfate lactone contains at least one of ethylene sulfate, propylene sulfate or 4-methylethylene sulfate, and the content of the cyclic sulfate lactone is 0.01% by weight to 3% by weight of the total weight of the electrolytic solution. %, And the nitrile compound is succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 2-methyleneglutaronitrile, dipropylmarononitrile, 1,3,6-hexanetricarbonitrile, 1,2,6-hexane. It contains at least one of tricarbonitrile, 1,3,5-pentanetricarbonitrile or 1,2-bis (2-cyanoethoxy) ethane, and the content of the nitrile compound is the total weight of the electrolytic solution. It is about 0.5% by weight to about 7% by weight.

いくつかの実施例では、本願は、上記いずれか1つの電解液を含む電気化学デバイスを提供する。 In some embodiments, the present application provides an electrochemical device comprising any one of the above electrolytes.

いくつかの実施例では、本願は、上記電気化学デバイスを含む電子デバイスを提供する。 In some embodiments, the present application provides electronic devices including the electrochemical devices described above.

本願の追加的な態様及び利点は、後続の説明において部分的に説明し、示し、又は本願の実施例の実施により説明する。 Additional embodiments and advantages of the present application will be partially described and shown in subsequent discussions, or will be described by implementing embodiments of the present application.

以下、本願の実施例を詳細に説明する。本願の実施例は、本願を限定するものとして解釈されるべきではない。 Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail. The embodiments of the present application should not be construed as limiting the present application.

本明細書において、「略」、「概ね」、「実質的に」及び「約」という用語は、小さな変化を記述し説明するために用いられる。事象又は状態と組み合わせて用いられる場合、前記用語は、その事象又は状態が正確に発生する例とその事象又は状態が非常に近似して発生する例を指すことができる。例えば、数値と組み合わせて用いられる場合、前記用語は、前記数値の±10%以下、例えば±5%以下、±4%以下、±3%以下、±2%以下、±1%以下、±0.5%以下、±0.1%以下、又は±0.05%以下の変化範囲を表すことができる。例えば、2つの数値の間の差分値が前記数値の平均値の±10%以下(例えば±5%以下、±4%以下、±3%以下、±2%以下、±1%以下、±0.5%以下、±0.1%以下、又は±0.05%以下)であれば、前記2つの数値は「概ね」同じであると考えられる。 As used herein, the terms "abbreviation," "generally," "substantially," and "about" are used to describe and describe small changes. When used in combination with an event or condition, the term can refer to an example in which the event or condition occurs exactly and an example in which the event or condition occurs very closely. For example, when used in combination with a numerical value, the term is ± 10% or less of the numerical value, for example ± 5% or less, ± 4% or less, ± 3% or less, ± 2% or less, ± 1% or less, ± 0. It can represent a range of change of 5.5% or less, ± 0.1% or less, or ± 0.05% or less. For example, the difference between two numbers is ± 10% or less of the mean of the numbers (eg ± 5% or less, ± 4% or less, ± 3% or less, ± 2% or less, ± 1% or less, ± 0). If it is 5.5% or less, ± 0.1% or less, or ± 0.05% or less), the above two values are considered to be "generally" the same.

また、本明細書において、量、比率及び他の数値を範囲の形式で表す場合がある。このような範囲の形式は、便宜上及び簡略化のためであると理解されるべきで、範囲により限定されていることを明示的に指定した数値を含むだけでなく、各数値及びサブ範囲が明示的に指定されたのと同様に、前記範囲内に含まれる全ての個々の数値又はサブ範囲をも含むものと柔軟に理解されるべきである。 Also, in the present specification, quantities, ratios and other numerical values may be expressed in the form of a range. The format of such ranges should be understood for convenience and brevity, not only to include numbers explicitly specified to be limited by the range, but also to explicitly specify each number and subrange. It should be flexibly understood to include all individual numerical values or sub-ranges contained within the above range, as specified in the above.

発明を実施するための形態及び特許請求の範囲において、「うちの少なくとも一方」、「うちの少なくとも1つ」、「うちの少なくとも1種」という用語又はその他の類似用語で接続された項目の列挙は、列挙された項目の任意の組み合わせを意味し得る。例えば、項目A及びBが列挙された場合、「A及びBのうちの少なくとも一方」及び「A又はBのうちの少なくとも一方」というフレーズは、Aのみ、Bのみ、又はA及びBを意味する。他の例では、項目A、B及びCが列挙される場合、「A、B及びCのうちの少なくとも一方」及び「A、B又はCのうちの少なくとも一方」というフレーズは、Aのみ、Bのみ、Cのみ、A及びB(Cは除く)、A及びC(Bは除く)、B及びC(Aは除く)、又はA、B及びCの全てを意味する。項目Aは、単一の構成要素(コンポーネント)又は複数の構成要素を含み得る。項目Bは、単一の構成要素又は複数の構成要素を含み得る。項目Cは、単一の構成要素又は複数の構成要素を含み得る。 A list of items connected by the terms "at least one of them", "at least one of them", "at least one of them" or other similar terms in the form and claims for carrying out the invention. Can mean any combination of listed items. For example, when items A and B are listed, the phrases "at least one of A and B" and "at least one of A or B" mean A only, B only, or A and B. .. In another example, when items A, B and C are listed, the phrases "at least one of A, B and C" and "at least one of A, B or C" are A only, B. Only, C only, A and B (excluding C), A and C (excluding B), B and C (excluding A), or all of A, B and C. Item A may include a single component (component) or a plurality of components. Item B may include a single component or a plurality of components. Item C may include a single component or a plurality of components.

本明細書において、用語「炭化水素基」は、アルキル基、アルケニル基及びアルキニル基を含む。例えば、炭化水素基によって意図されるのは、1~10個の炭素原子を有する直鎖炭化水素構造である。「炭化水素基」は、3~10個の炭素原子を有する分岐鎖又は環状炭化水素構造であるとも意図される。具体的な炭素数を有する炭化水素基が特定された場合、該炭素数を有する全ての幾何学異性体を含むことが意図される。また、本明細書における炭化水素基は、1~8個の炭素原子を有する炭化水素基、1~6個の炭素原子を有する炭化水素基、1~4個の炭素原子を有する炭化水素基であってもよい。また、炭化水素基は任意選択的に置換されてもよい。例えば、炭化水素基は、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素を含むハロゲン又はアルキル基により置換されてよい。 As used herein, the term "hydrocarbon group" includes an alkyl group, an alkenyl group and an alkynyl group. For example, what is intended by a hydrocarbon group is a linear hydrocarbon structure with 1-10 carbon atoms. A "hydrocarbon group" is also intended to be a branched or cyclic hydrocarbon structure with 3-10 carbon atoms. When a hydrocarbon group having a specific carbon number is identified, it is intended to include all geometric isomers having that carbon number. Further, the hydrocarbon group in the present specification is a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. There may be. Further, the hydrocarbon group may be optionally substituted. For example, the hydrocarbon group may be substituted with a halogen or alkyl group containing fluorine, chlorine, bromine and iodine.

用語「アルキル基」によって意図されるのは、1~10個の炭素原子を有する直鎖飽和炭化水素構造である。「アルキル基」は、さらに、3~10個の炭素原子を有する分岐鎖又は環状炭化水素構造であるとも意図される。例えば、アルキル基は、1~8個の炭素原子を有するアルキル基、1~6個の炭素原子を有するアルキル基、1~4個の炭素原子を有するアルキル基であってよい。具体的な炭素数を有するアルキル基が特定された場合、該炭素数を有する全ての幾何学異性体を含むことが意図される。したがって、例えば、「ブチル基」は、n-ブチル基、sec-ブチル基、イソブチル基、tert-ブチル基及びシクロブチル基を含む意味であり、「プロピル基」は、n-プロピル基、イソプロピル基及びシクロプロピル基を含む。アルキル基の実例は、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、シクロブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、メチルシクロペンチル基、エチルシクロペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、シクロヘキシル基、n-ヘプチル基、オクチル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、ノルボルニル基などを含むが、これらに限定されない。また、アルキル基は任意選択的に置換されてもよい。 Intended by the term "alkyl group" is a linear saturated hydrocarbon structure with 1-10 carbon atoms. The "alkyl group" is also intended to be a branched chain or cyclic hydrocarbon structure with 3-10 carbon atoms. For example, the alkyl group may be an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. When an alkyl group having a specific carbon number is identified, it is intended to include all geometric isomers having that carbon number. Thus, for example, "butyl group" means to include n-butyl group, sec-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group and cyclobutyl group, and "propyl group" means n-propyl group, isopropyl group and Contains a cyclopropyl group. Examples of alkyl groups are methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, cyclobutyl group, n-pentyl group, Includes isopentyl group, neopentyl group, cyclopentyl group, methylcyclopentyl group, ethylcyclopentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, cyclohexyl group, n-heptyl group, octyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, norbornyl group, etc. Not limited to these. Further, the alkyl group may be optionally substituted.

用語「アルケニル基」は、直鎖であるか又は分岐鎖を有し、かつ少なくとも1個、通常、1個、2個又は3個の炭素炭素二重結合を有する一価不飽和炭化水素基を指す。特に定義されない限り、前記アルケニル基は、通常、2~10個の炭素原子を有し、例えば、6~10個の炭素原子を有するアルケニル基、2~8個の炭素原子を有するアルケニル基又は2~6個の炭素原子を有するアルケニル基であってよい。代表的なアルケニル基は(例えば)、ビニル基、n-プロペニル基、イソプロペニル基、n-ブタ-2-エニル基、ブタ-3-エニル基、n-ヘキサ-3-エニル基などを含む。また、アルケニル基は任意選択的に置換されてもよい。 The term "alkenyl group" refers to a monovalent unsaturated hydrocarbon group that is straight or has a branched chain and has at least one, usually one, two or three carbon-carbon double bonds. Point to. Unless otherwise defined, the alkenyl group usually has 2 to 10 carbon atoms, eg, an alkenyl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms or 2 It may be an alkenyl group having up to 6 carbon atoms. Representative alkenyl groups (eg) include a vinyl group, an n-propenyl group, an isopropenyl group, an n-but-2-enyl group, a pig-3-enyl group, an n-hex-3-enyl group and the like. Further, the alkenyl group may be optionally substituted.

用語「アルキニル基」は、直鎖であるか又は分岐鎖を有し、かつ少なくとも1つ、通常、1つ、2つ又は3つの炭素炭素三重結合を有する一価不飽和炭化水素基を指す。特に定義されない限り、前記アルキニル基は、通常、2~10個の炭素原子を有し、例えば、6~10個の炭素原子を有するアルキニル基、2~8個の炭素原子を有するアルキニル基又は2~6個の炭素原子を有するアルキニル基であってよい。代表的なアルキニル基は(例えば)、エチニル基、プロプ-2-イニル(ノルマル-プロピニル基)、ノルマル-ブチル-2-アルキニル基、ノルマル-ヘキシル-3アルキニル基などを含む。また、アルキニル基は任意選択的に置換されてもよい。 The term "alkynyl group" refers to a monovalent unsaturated hydrocarbon group that is straight or has a branched chain and has at least one, usually one, two or three carbon-carbon triple bonds. Unless otherwise specified, the alkynyl group usually has 2 to 10 carbon atoms, eg, an alkynyl group having 6 to 10 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 8 carbon atoms or 2 It may be an alkynyl group having up to 6 carbon atoms. Representative alkynyl groups (eg) include ethynyl groups, prop-2-ynyl (normal-propynyl groups), normal-butyl-2-alkynyl groups, normal-hexyl-3 alkynyl groups and the like. Further, the alkynyl group may be optionally substituted.

本明細書において、用語「ハロゲン」は、F、Cl、Br又はIであってよい。 As used herein, the term "halogen" may be F, Cl, Br or I.

一、電解液
本願は、フルオロエチレンカーボネート(FEC)及びシリケート化合物を含む電解液を提供する。
1. Electrolyte The present application provides an electrolytic solution containing fluoroethylene carbonate (FEC) and a silicate compound.

いくつかの実施例では、前記シリケート化合物の構造は式Iに示される。 In some examples, the structure of the silicate compound is set forth in Formula I.

Figure 2022517285000005
式中、R、R、R及びRはそれぞれ、置換又は無置換のC~C10炭化水素基、置換又は無置換のC~C炭化水素基、又は置換又は無置換のC~C炭化水素基から独立して選択され、置換の場合、置換基は、ハロゲンである。いくつかの実施例では、R、R、R及びRはそれぞれ、置換又は無置換のC~Cアルキル基から独立して選択され、置換の場合、置換基は、ハロゲンである。更なるいくつかの実施例では、R、R、R及びRはそれぞれ、メチル基、エチル基又はプロピル基から独立して選択される。
Figure 2022517285000005
In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are substituted or unsubstituted C 1 to C 10 hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted C 1 to C 6 hydrocarbon groups, or substituted or unsubstituted, respectively. Independently selected from the C 1 to C 4 hydrocarbon groups of, and in the case of substitution, the substituent is a halogen. In some embodiments, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are selected independently of the substituted or unsubstituted C 1 to C 4 alkyl groups, respectively, and in the case of substitution, the substituent is a halogen. be. In some further examples, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are selected independently of the methyl, ethyl or propyl groups, respectively.

いくつかの実施例では、前記電解液中の前記式Iのシリケート化合物は、以下の化合物1~3のうちから選択される少なくとも1種である。 In some examples, the silicate compound of the formula I in the electrolytic solution is at least one selected from the following compounds 1 to 3.

Figure 2022517285000006
Figure 2022517285000006

いくつかの実施例では、前記式Iのシリケート化合物は、オルトケイ酸テトラエチル(化合物1)である。 In some examples, the silicate compound of formula I is tetraethyl orthosilicate (Compound 1).

いくつかの実施例では、前記シリケート化合物と前記フルオロエチレンカーボネート(FEC)との質量比は、約1:1~約1:10である。いくつかの実施例では、前記シリケート化合物と前記フルオロエチレンカーボネート(FEC)との質量比は、約1:2~約1:6であり、いくつかの実施例では、前記シリケート化合物と前記フルオロエチレンカーボネート(FEC)との質量比は、約1:3~約1:5である。いくつかの実施例では、前記質量比は、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6又は約1:7である。シリケート化合物及びフルオロエチレンカーボネートを電解液に添加し、かつ両者を上記範囲にすると、電解液を安定させると共に、正極の表面に緻密な保護層を形成し、電池のサイクル性能及びレート性能を向上させることができる。 In some examples, the mass ratio of the silicate compound to the fluoroethylene carbonate (FEC) is from about 1: 1 to about 1:10. In some examples, the mass ratio of the silicate compound to the fluoroethylene carbonate (FEC) is from about 1: 2 to about 1: 6, and in some examples, the silicate compound and the fluoroethylene. The mass ratio with carbonate (FEC) is from about 1: 3 to about 1: 5. In some embodiments, the mass ratio is about 1: 2, about 1: 3, about 1: 4, about 1: 5, about 1: 6 or about 1: 7. When the silicate compound and the fluoroethylene carbonate are added to the electrolytic solution and both are in the above range, the electrolytic solution is stabilized and a dense protective layer is formed on the surface of the positive electrode to improve the cycle performance and rate performance of the battery. be able to.

いくつかの実施例では、前記シリケート化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約5重量%である。いくつかの実施例では、前記シリケート化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約4重量%である。いくつかの実施例では、前記シリケート化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約1重量%~約3重量%である。いくつかの実施例では、前記シリケート化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約1.5重量%~約2重量%である。いくつかの実施例では、前記シリケート化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%、約1重量%、約1.5重量%、約2重量%、約2.5重量%、約3重量%、約3.5重量%又は約4重量%である。含有量が0.1重量%より低いと、電解液の安定性の向上は限定的であり、5重量%より大きいと、正極に形成される膜が厚くなりすぎ、Liの伝送に影響を与え、それによりセル抵抗及びサイクル性能を劣化させる。 In some embodiments, the content of the silicate compound is from about 0.1% to about 5% by weight of the total weight of the electrolyte. In some embodiments, the content of the silicate compound is from about 0.5% to about 4% by weight of the total weight of the electrolyte. In some embodiments, the content of the silicate compound is from about 1% to about 3% by weight of the total weight of the electrolyte. In some embodiments, the content of the silicate compound is from about 1.5% by weight to about 2% by weight of the total weight of the electrolyte. In some embodiments, the content of the silicate compound is about 0.5% by weight, about 1% by weight, about 1.5% by weight, about 2% by weight, about 2.5% of the total weight of the electrolyte. By weight%, about 3% by weight, about 3.5% by weight or about 4% by weight. If the content is lower than 0.1% by weight, the improvement in the stability of the electrolytic solution is limited, and if it is larger than 5% by weight, the film formed on the positive electrode becomes too thick, which affects the transmission of Li + . Given, thereby degrading cell resistance and cycle performance.

いくつかの実施例では、前記電解液は、式II、式III又は式IV構造のうちの少なくとも1種を含む環状カルボン酸無水物化合物をさらに含む。 In some embodiments, the electrolyte further comprises a cyclic carboxylic acid anhydride compound comprising at least one of a formula II, formula III or formula IV structure.

Figure 2022517285000007
式中、R、R、R、R、R、R10及びR11はそれぞれ、水素、ハロゲン、置換又は無置換のC~C10炭化水素基、置換又は無置換のC~C炭化水素基、又は置換又は無置換のC~C炭化水素基から独立して選択され、置換の場合、置換基は、ハロゲンである。いくつかの実施例では、R、R、R、R、R、R10及びR11はそれぞれ、置換又は無置換のC~Cアルキル基から独立して選択され、置換の場合、置換基は、ハロゲンである。更なるいくつかの実施例では、R、R、R、R、R、R10及びR11はそれぞれ、水素又はメチル基から独立して選択される。
Figure 2022517285000007
In the formula, R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 and R 11 are hydrogen, halogen, substituted or unsubstituted C 1 to C 10 hydrocarbon groups, substituted or unsubstituted C, respectively. It is independently selected from 1 to C 6 hydrocarbon groups or substituted or unsubstituted C 1 to C 4 hydrocarbon groups, and in the case of substitution, the substituent is a halogen. In some embodiments, R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 and R 11 are each independently selected and substituted from substituted or unsubstituted C 1 to C 4 alkyl groups, respectively. In the case of, the substituent is a halogen. In some further embodiments, R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 and R 11 are each selected independently of the hydrogen or methyl group.

いくつかの実施例では、前記環状カルボン酸無水物は、マレイン酸無水物、コハク酸無水物、2-メチルコハク酸無水物、2,3-ジメチルコハク酸無水物又はグルタル酸無水物のうちの少なくとも1種を含む。 In some embodiments, the cyclic carboxylic acid anhydride is at least one of maleic acid anhydride, succinic acid anhydride, 2-methylsuccinic acid anhydride, 2,3-dimethylsuccinic acid anhydride or glutaric acid anhydride. Includes one.

いくつかの実施例では、前記環状カルボン酸無水物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約5重量%を占め、いくつかの実施例では、前記環状カルボン酸無水物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約4重量%を占め、いくつかの実施例では、前記環状カルボン酸無水物の含有量は、前記電解液の総重量の約1重量%~約3重量%を占め、いくつかの実施例では、前記環状カルボン酸無水物の含有量は、前記電解液の総重量の約1.5重量%~約2重量%を占め、いくつかの実施例では、前記環状カルボン酸無水物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%、約1重量%、約1.5重量%、約2重量%、約2.5重量%、約3重量%、約3.5重量%又は約4重量%を占める。前記環状カルボン酸無水物を上記電解液中に添加すると、環状カルボン酸無水物は、高い還元電位を有するため、より優先的に負極で緻密なSEI膜に還元され、シリケート化合物とFECとで形成されるSEIをさらに修飾し、Liの通過を容易にし、電池のレート及びサイクル性能をさらに改善する。前記環状カルボン酸無水物の含有量が低すぎると、負極の界面で安定的な保護を形成するのに不十分であり、サイクル性能を改善する効果を得ることができず、前記環状カルボン酸無水物の含有量が高すぎると、形成された膜が厚すぎることにより、電池容量の減衰及び電池抵抗の増加を招く。 In some examples, the content of the cyclic carboxylic acid anhydride accounts for about 0.1% by weight to about 5% by weight of the total weight of the electrolyte, and in some examples, the cyclic carboxylic acid. The content of the anhydride accounts for about 0.5% by weight to about 4% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some examples, the content of the cyclic carboxylic acid anhydride is the content of the electrolytic solution. It accounts for about 1% by weight to about 3% by weight of the total weight, and in some embodiments, the content of the cyclic carboxylic acid anhydride is from about 1.5% by weight to about 2% by weight of the total weight of the electrolyte. In some embodiments, the content of the cyclic carboxylic acid anhydride is about 0.5% by weight, about 1% by weight, about 1.5% by weight, about 2% of the total weight of the electrolyte. It accounts for% by weight, about 2.5% by weight, about 3% by weight, about 3.5% by weight or about 4% by weight. When the cyclic carboxylic acid anhydride is added to the electrolytic solution, the cyclic carboxylic acid anhydride has a high reduction potential, so that it is more preferentially reduced to a dense SEI film at the negative electrode and formed by the silicate compound and FEC. The SEI to be made is further modified to facilitate the passage of Li + and further improve the battery rate and cycle performance. If the content of the cyclic carboxylic acid anhydride is too low, it is insufficient to form stable protection at the interface of the negative electrode, and the effect of improving the cycle performance cannot be obtained, so that the cyclic carboxylic acid anhydride is not obtained. If the content of the substance is too high, the formed film is too thick, which causes a decrease in battery capacity and an increase in battery resistance.

いくつかの実施例では、前記電解液は、式Vを有するジスルホン酸エステル化合物をさらに含む。 In some embodiments, the electrolytic solution further comprises a disulfonic acid ester compound having the formula V.

Figure 2022517285000008
式中、nは1~4の整数である。
Figure 2022517285000008
In the formula, n is an integer of 1 to 4.

いくつかの実施例では、前記ジスルホン酸エステル化合物は、メチレンメタンジスルホネート(MMDS)から選択される。 In some examples, the disulfonic acid ester compound is selected from methylenemethane disulfonate (MMDS).

いくつかの実施例では、前記ジスルホン酸エステル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約5重量%を占め、いくつかの実施例では、前記ジスルホン酸エステル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約4重量%を占め、いくつかの実施例では、前記ジスルホン酸エステル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約1重量%~約3重量%を占め、いくつかの実施例では、前記ジスルホン酸エステル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約1.5重量%~約2重量%を占め、いくつかの実施例では、前記ジスルホン酸エステル化合物は、前記電解液の総重量の約0.5重量%、約1重量%、約1.5重量%、約2重量%、約2.5重量%、約3重量%、約3.5重量%又は約4重量%を占める。前記ジスルホン酸エステル化合物を上記電解液中に添加することにより、正極で安定性に優れたSEI膜を形成し、さらに正極材料における遷移金属の溶出を抑制して電解液との直接接触を減少させることにより、電池のレート性能及びサイクル性能をさらに改善する。 In some examples, the content of the disulfonic acid ester compound accounts for about 0.1% by weight to about 5% by weight of the total weight of the electrolyte, and in some examples, the disulfonic acid ester compound. The content of the disulfonic acid ester compound accounts for about 0.5% by weight to about 4% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some examples, the content of the disulfonic acid ester compound is the total weight of the electrolytic solution. It accounts for about 1% by weight to about 3% by weight, and in some embodiments, the content of the disulfonic acid ester compound accounts for about 1.5% by weight to about 2% by weight of the total weight of the electrolyte. In some embodiments, the disulfonic acid ester compound is about 0.5% by weight, about 1% by weight, about 1.5% by weight, about 2% by weight, about 2.5% by weight of the total weight of the electrolyte. %, About 3% by weight, about 3.5% by weight or about 4% by weight. By adding the disulfonic acid ester compound to the electrolytic solution, an SEI film having excellent stability is formed at the positive electrode, and the elution of the transition metal in the positive electrode material is suppressed to reduce direct contact with the electrolytic solution. Thereby, the rate performance and the cycle performance of the battery are further improved.

いくつかの実施例では、前記電解液は、添加剤として、不飽和環状炭酸エステル、環状スルトン、環状硫酸ラクトン、ニトリル化合物又はLiPOのうちの少なくとも1種をさらに含む。いくつかの実施例では、前記不飽和環状炭酸エステルは、ビニレンカーボネート(VC)又はビニルエチレンカーボネート(VEC)のうちの少なくとも1種を含み、前記環状スルトンは、1,3-プロパンスルトン(PS)、1,4-ブタンスルトン(BS)又は1,3-プロペンスルトン(PST)のうちの少なくとも1種を含み、前記環状硫酸ラクトンは、硫酸エチレン(DTD)、硫酸プロピレン又は4-メチルエチレンサルフェート(4-メチル硫酸エチレン)のうちの少なくとも1種を含み、かつ前記ニトリル化合物は、スクシノニトリル(SN)、グルタロニトリル、アジポニトリル、2-メチレングルタロニトリル、ジプロピルマロノニトリル、1,3,6-ヘキサントリカルボニトリル、1,2,6-ヘキサントリカルボニトリル、1,3,5-ペンタントリカルボニトリル又は1,2-ビス(2-シアノエトキシ)エタンのうちの少なくとも1種を含む。 In some examples, the electrolyte further comprises at least one of unsaturated cyclic carbonate, cyclic sultone, cyclic sulfate lactone, nitrile compound or LiPO 2 F 2 as an additive. In some embodiments, the unsaturated cyclic carbonate ester comprises at least one of vinylene carbonate (VC) or vinylethylene carbonate (VEC) and the cyclic sulton is 1,3-propanesulton (PS). , 1,4-Butansulton (BS) or 1,3-Propensulton (PST), wherein the cyclic sulfate lactone is ethylene sulfate (DTD), propylene sulfate or 4-methylethylene sulfate (4). -Esteryl methylsulfate), and the nitrile compound is succinonitrile (SN), glutaronitrile, adiponitrile, 2-methyleneglutaronitrile, dipropylmalononitrile, 1, 3, 6 -Contains at least one of hexanetricarbonitrile, 1,2,6-hexanetricarbonitrile, 1,3,5-pentanetricarbonitrile or 1,2-bis (2-cyanoethoxy) ethane.

いくつかの実施例では、前記添加剤の含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約13重量%を占め、いくつかの実施例では、前記添加剤の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約10重量%を占め、いくつかの実施例では、前記添加剤の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約8重量%を占め、いくつかの実施例では、前記添加剤の含有量は、前記電解液の総重量の約1重量%~約7重量%を占め、いくつかの実施例では、前記添加剤の含有量は、前記電解液の総重量の約1.5重量%~約6重量%を占め、いくつかの実施例では、前記添加剤は、前記電解液の総重量の約0.5重量%、約1重量%、約1.5重量%、約2重量%、約2.5重量%、約3重量%、約3.5重量%又は約4重量%、約4.5重量%、約5重量%、約5.5重量%、約6重量%、約6.5重量%、約7重量%、約7.5重量%、約8重量%、約8.5重量%、約9重量%又は約9.5重量%を占める。 In some examples, the content of the additive accounts for about 0.1% to about 13% by weight of the total weight of the electrolyte, and in some examples, the content of the additive is. , About 0.5% by weight to about 10% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some embodiments, the content of the additive is about 0.5% by weight of the total weight of the electrolytic solution. It accounts for ~ about 8% by weight, and in some examples the content of the additive accounts for about 1% by weight to about 7% by weight of the total weight of the electrolyte, and in some examples the said. The content of the additive accounts for about 1.5% by weight to about 6% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some embodiments, the additive is about 0% by weight of the total weight of the electrolytic solution. 5% by weight, about 1% by weight, about 1.5% by weight, about 2% by weight, about 2.5% by weight, about 3% by weight, about 3.5% by weight or about 4% by weight, about 4.5% by weight %, About 5% by weight, about 5.5% by weight, about 6% by weight, about 6.5% by weight, about 7% by weight, about 7.5% by weight, about 8% by weight, about 8.5% by weight, It occupies about 9% by weight or about 9.5% by weight.

いくつかの実施例では、前記LiPOの含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約2重量%であり、いくつかの実施例では、前記LiPOの含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約1重量%であり、いくつかの実施例では、前記LiPOの含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約0.6重量%である。 In some examples, the LiPO 2 F 2 content is from about 0.1% to about 2% by weight of the total weight of the electrolyte, and in some examples, the LiPO 2 F 2 The content of LiPO 2 F 2 is about 0.1% by weight to about 1% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some embodiments, the content of LiPO 2 F 2 is the total weight of the electrolytic solution. It is about 0.1% by weight to about 0.6% by weight.

いくつかの実施例では、前記不飽和環状炭酸エステルの含有量は、前記電解液の総重量の約0.01重量%~約2重量%であり、いくつかの実施例では、前記不飽和環状炭酸エステルの含有量は、前記電解液の総重量の約0.01重量%~約1.5重量%であり、いくつかの実施例では、前記不飽和環状炭酸エステルの含有量は、前記電解液の総重量の約0.01重量%~約1重量%である。 In some examples, the content of the unsaturated cyclic carbonate is from about 0.01% to about 2% by weight of the total weight of the electrolyte, and in some examples the unsaturated cyclic. The content of the carbonic acid ester is about 0.01% by weight to about 1.5% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some examples, the content of the unsaturated cyclic carbonate is the electrolytic solution. It is about 0.01% by weight to about 1% by weight of the total weight of the liquid.

いくつかの実施例では、前記環状スルトンの含有量は、前記電解液の総重量の約0.01重量%~約3重量%であり、いくつかの実施例では、前記環状スルトンの含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約2重量%であり、いくつかの実施例では、前記環状スルトンの含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約1.5重量%である。 In some examples, the content of the annular sultone is from about 0.01% to about 3% by weight of the total weight of the electrolyte, and in some examples the content of the annular sultone is. , About 0.1% by weight to about 2% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some embodiments, the content of the annular sultone is about 0.5% by weight of the total weight of the electrolytic solution. ~ About 1.5% by weight.

いくつかの実施例では、前記環状硫酸ラクトンの含有量は、前記電解液の総重量の約0.01重量%~約3重量%であり、いくつかの実施例では、前記環状硫酸ラクトンの含有量は、前記電解液の総重量の約0.1重量%~約2重量%であり、いくつかの実施例では、前記環状硫酸ラクトンの含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約1.5重量%である。 In some examples, the content of the cyclic sulfate lactone is from about 0.01% by weight to about 3% by weight of the total weight of the electrolyte, and in some examples, the content of the cyclic sulfate lactone. The amount is from about 0.1% by weight to about 2% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some examples, the content of the cyclic sulfuric acid lactone is about 0. It is 5% by weight to about 1.5% by weight.

いくつかの実施例では、前記ニトリル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約7重量%であり、いくつかの実施例では、前記ニトリル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約5重量%であり、いくつかの実施例では、前記ニトリル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約0.5重量%~約3重量%であり、いくつかの実施例では、前記ニトリル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の約1重量%~約2重量%である。 In some examples, the content of the nitrile compound is from about 0.5% to about 7% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some examples, the content of the nitrile compound is. , About 0.5% by weight to about 5% by weight of the total weight of the electrolytic solution, and in some embodiments, the content of the nitrile compound is about 0.5% by weight of the total weight of the electrolytic solution. It is about 3% by weight, and in some examples, the content of the nitrile compound is about 1% by weight to about 2% by weight of the total weight of the electrolytic solution.

いくつかの実施例では、前記電解液は、有機溶剤及びリチウム塩をさらに含む。 In some embodiments, the electrolyte further comprises an organic solvent and a lithium salt.

いくつかの実施例では、前記有機溶剤は、質量比が約1:9~約7:3である環状エステル及び鎖状エステルを含み、前記環状エステルは、エチレンカルボナート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、γ-ブチロラクトン(BL)、フッ素含有基により置換されたエチレンカルボナート又はプロピレンカーボネートから選択される少なくとも1種であり、前記鎖状エステルは、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、酢酸エチル(EA)、ギ酸メチル(MF)、ギ酸エチル(MA)、プロピオン酸エチル(EP)、プロピオン酸プロピルエステル(PP)、酪酸メチル(MB)、フルオロエチルメチルカーボネート、フルオロプロピオン酸エチルから選択される少なくとも1種である。いくつかの実施例では、前記有機溶剤の含有量は、前記電解液の総重量の約60重量%~約95重量%であり、いくつかの実施例では、前記有機溶剤の含有量は、前記電解液の総重量の約60重量%~約90重量%である。いくつかの実施例では、前記有機溶剤の含有量は、前記電解液の総重量の約70重量%~約85重量%である。 In some embodiments, the organic solvent comprises cyclic esters and chain esters having a mass ratio of about 1: 9 to about 7: 3, where the cyclic esters are ethylene carbonate (EC), propylene carbonate ( It is at least one selected from PC), γ-butyrolactone (BL), ethylene carbonate substituted with a fluorine-containing group, or propylene carbonate, and the chain ester is dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC). , Ethyl Methyl Carbonate (EMC), Ethyl Acetate (EA), Methyl formate (MF), Ethyl formate (MA), Ethyl propionate (EP), Propionate propyl ester (PP), Methyl butyrate (MB), Fluoroethyl methyl At least one selected from carbonate and ethyl fluoropropionate. In some examples, the content of the organic solvent is from about 60% to about 95% by weight of the total weight of the electrolyte, and in some examples, the content of the organic solvent is said. It is about 60% by weight to about 90% by weight of the total weight of the electrolytic solution. In some embodiments, the content of the organic solvent is from about 70% by weight to about 85% by weight of the total weight of the electrolytic solution.

いくつかの実施例では、前記リチウム塩は、有機リチウム塩又は無機リチウム塩のうちの少なくとも1種である。いくつかの実施例では、前記リチウム塩は、フッ素元素、ホウ素元素、又はリン元素のうちの少なくとも1種を含む。いくつかの実施例では、前記リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、ジフルオロリン酸リチウム、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウムLiN(CFSO、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウムLi(N(SOF)、リチウムジフルオロオキサレートボレートLiB(C、ジフルオロボラニルリチオオキサラートLiBF2(C)、ヘキサフルオロヒ酸リチウム(LiAsF)、過塩素酸リチウム(LiClO)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCFSO)から選択される少なくとも1種である。いくつかの実施例では、リチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウムであってよい。いくつかの実施例では、前記リチウム塩の濃度は、約0.5mol/L~約1.8mol/Lである。いくつかの実施例では、前記リチウム塩の濃度は、約0.8mol/L~約1.5mol/Lである。いくつかの実施例では、前記リチウム塩の濃度は、約0.8mol/L~約1mol/Lである。 In some embodiments, the lithium salt is at least one of an organolithium salt or an inorganic lithium salt. In some embodiments, the lithium salt comprises at least one of a fluorine element, a boron element, or a phosphorus element. In some examples, the lithium salt is lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium difluorophosphate, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide lithium LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , bis (fluorosulfonyl) imide. Lithium Li (N (SO 2 F) 2 , lithium difluorooxalate volate LiB (C 2 O 4 ) 2 , difluoroboranyl lithiooxalate LiBF 2 (C 2 O 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiAsF 6 ), excess It is at least one selected from lithium chlorate (LiClO 4 ) and lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ). In some examples, the lithium salt may be lithium hexafluorophosphate. In some examples, the concentration of the lithium salt is from about 0.5 mol / L to about 1.8 mol / L. In some examples, the concentration of the lithium salt is about 0.8 mol / L. It is about 1.5 mol / L. In some examples, the concentration of the lithium salt is about 0.8 mol / L to about 1 mol / L.

二、電気化学デバイス
本願の電気化学デバイスは、電気化学反応が発生する任意のデバイスを含み、その具体的な例として、あらゆる種類の一次電池、二次電池、燃料電池、太陽電池又はコンデンサを含む。特に、該電気化学デバイスは、リチウム金属二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池又はリチウムイオンポリマー二次電池を含むリチウム二次電池である。いくつかの実施例において、本願の電気化学デバイスは、金属イオンを吸蔵放出できる正極活物質を有する正極と、金属イオンを吸蔵放出できる負極活物質を有する負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータ(隔膜)と、本願の電解液と、を含む。
2. Electrochemical devices The electrochemical devices of the present application include any device in which an electrochemical reaction occurs, and specific examples thereof include all kinds of primary batteries, secondary batteries, fuel cells, solar cells or capacitors. .. In particular, the electrochemical device is a lithium secondary battery including a lithium metal secondary battery, a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery or a lithium ion polymer secondary battery. In some embodiments, the electrochemical device of the present application is disposed between a positive electrode having a positive electrode active material capable of storing and releasing metal ions, a negative electrode having a negative electrode active material capable of storing and releasing metal ions, and a positive electrode and a negative electrode. It contains the separated separator (diaphragm) and the electrolytic solution of the present application.

(電解液)
本願の電気化学デバイスに用いられる電解液は、本願の上記電解液のいずれかである。また、本願の電気化学デバイスに用いられる電解液は、本願の要旨を逸脱しない範囲内の他の電解液をさらに含み得る。
(Electrolytic solution)
The electrolytic solution used in the electrochemical device of the present application is one of the above-mentioned electrolytic solutions of the present application. Further, the electrolytic solution used for the electrochemical device of the present application may further contain other electrolytic solutions within a range not deviating from the gist of the present application.

(正極)
本願の電気化学デバイスに用いられる正極の材料は、本分野で公知の材料、構造及び製造方法で製造できる。いくつかの実施例では、全文を参照する形で本願に組み込んだ米国特許第9812739B号明細書に記載の技術を用いて本願の正極を製造することができる。
(Positive electrode)
The positive electrode material used in the electrochemical device of the present application can be manufactured by a material, structure and manufacturing method known in the art. In some embodiments, the techniques described in US Pat. No. 9812739B, incorporated herein by reference in full text, can be used to produce the positive electrodes of the present application.

いくつかの実施例では、正極は、集電体と、該集電体に配置された正極活物質層とを含む。正極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵放出する少なくとも1種のリチウム化層間化合物を含む。いくつかの実施例では、正極活物質は、複合酸化物を含む。いくつかの実施例では、該複合酸化物は、リチウムと、コバルト、マンガン及びニッケルから選択される少なくとも1種の元素とを含む。 In some embodiments, the positive electrode comprises a current collector and a positive electrode active material layer disposed on the current collector. The positive electrode active material contains at least one lithium-ized interlayer compound that reversibly occludes and releases lithium ions. In some embodiments, the positive electrode active material comprises a composite oxide. In some embodiments, the composite oxide comprises lithium and at least one element selected from cobalt, manganese and nickel.

いくつかの実施例では、正極活物質は、リチウムニッケルコバルトマンガン(NCM)三元材料、リン酸鉄リチウム(LiFePO)、LiCoO、LiNiO、LiMn、LiCo1-y、LiNi1-y、LiMn2-y、LiNiCoMn1-x-y-zから選択され、Mは、Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V、Tiから選択される1種以上であり、かつ0≦y≦1、0≦x≦1、0≦z≦1、x+y+z≦1又はそれらの任意の組み合わせである。 In some embodiments, the positive electrode active material is a lithium nickel cobalt manganese (NCM) ternary material, lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiCo 1- y My O. 2 , LiNi 1-y My O 2 , LiMn 2- y My O 4 , LiNi x Coy Mn z M 1-x-y-z O 2 , where M is Fe, Co, Ni, Mn. , Mg, Cu, Zn, Al, Sn, B, Ga, Cr, Sr, V, Ti, and 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1. , X + y + z ≦ 1 or any combination thereof.

いくつかの実施例では、正極活物質は、その表面にコーティング層を有してもよく、又はコーティング層を有する別の化合物と混合してもよい。該コーティング層は、コーティング元素の酸化物、コーティング元素の水酸化物、コーティング元素のオキシ水酸化物、コーティング元素のオキシ炭酸塩及びコーティング元素のヒドロキシ炭酸塩から選択される少なくとも1種のコーティング元素化合物である。コーティング層に用いられる化合物は、非晶質又は結晶質であってよい。 In some embodiments, the positive electrode active material may have a coating layer on its surface or may be mixed with another compound having a coating layer. The coating layer is at least one coating element compound selected from oxides of coating elements, hydroxides of coating elements, oxyhydroxides of coating elements, oxycarbonates of coating elements and hydroxycarbonates of coating elements. Is. The compound used for the coating layer may be amorphous or crystalline.

いくつかの実施例では、コーティング層に含まれるコーティング元素は、Mg、Al、Co、K、Na、Ca、Si、Ti、V、Sn、Ge、Ga、B、As、Zr、P又はそれらの任意の組み合わせを含んでよい。いくつかの実施例では、コーティング層中のコーティング物は、AlPO、Mg(PO、Co(PO、AlF、MgF、CoF、NaF、Bのうちの少なくとも1種であってよい。いくつかの実施例では、正極活物質の総重量に基づいて、コーティング層中のコーティング元素の含有量は、約0.01重量%~約10重量%である。正極活物質の性能に悪影響を及ぼさない限り、任意の方法でコーティング層を施すことができる。例えば、該方法は、スプレー、含浸など本分野で公知のいかなるコーティング方法も含んでよい。 In some embodiments, the coating elements contained in the coating layer are Mg, Al, Co, K, Na, Ca, Si, Ti, V, Sn, Ge, Ga, B, As, Zr, P or theirs. Any combination may be included. In some embodiments, the coatings in the coating layer are AlPO 4 , Mg 3 (PO 4 ) 2 , Co 3 (PO 4 ) 2 , AlF 3 , MgF 2 , CoF 3 , NaF, B 2 O 3 . It may be at least one of them. In some embodiments, the content of the coating element in the coating layer is from about 0.01% to about 10% by weight, based on the total weight of the positive electrode active material. The coating layer can be applied by any method as long as it does not adversely affect the performance of the positive electrode active material. For example, the method may include any coating method known in the art such as spraying, impregnation and the like.

正極活物質層は、粘着剤をさらに含み、かつ任意に導電性材料を含む。粘着剤は、正極活物質粒子同士間の結合を強化し、かつ正極活物質と集電体との結合を強化する。 The positive electrode active material layer further contains a pressure-sensitive adhesive and optionally a conductive material. The pressure-sensitive adhesive strengthens the bond between the positive electrode active material particles and strengthens the bond between the positive electrode active material and the current collector.

いくつかの実施例では、粘着剤は、ポリビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、カルボキシル化ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、エチレンオキシ含有ポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ポリビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、アクリル酸(エステル化)スチレンブタジエンゴム、エポキシ樹脂、ナイロンなどを含むが、それらに限定されない。 In some examples, the pressure-sensitive adhesive is polyvinyl alcohol, hydroxypropyl cellulose, cellulose acetate, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl chloride, ethyleneoxy-containing polymer, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetrafluoroethylene, Includes, but is not limited to, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene-butadiene rubber, acrylic acid (esterified) styrene-butadiene rubber, epoxy resin, nylon and the like.

いくつかの実施例では、導電性材料は、炭素系材料、金属系材料、導電性ポリマー及びそれらの混合物を含むが、それらに限定されない。いくつかの実施例では、炭素系材料は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、カーボンナノチューブ、グラフェン又はそれらの任意の組み合わせから選択される。いくつかの実施例では、金属系材料は、金属粉末、金属繊維、銅、ニッケル、アルミニウム、銀から選択される。いくつかの実施例では、導電性ポリマーは、ポリフェニレン誘導体である。 In some embodiments, the conductive material includes, but is not limited to, carbon-based materials, metal-based materials, conductive polymers and mixtures thereof. In some embodiments, the carbon-based material is selected from natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber, carbon nanotubes, graphene or any combination thereof. In some embodiments, the metal-based material is selected from metal powder, metal fibers, copper, nickel, aluminum and silver. In some examples, the conductive polymer is a polyphenylene derivative.

いくつかの実施例では、集電体は、アルミニウムであってよいが、それに限定されない。 In some embodiments, the current collector may be, but is not limited to, aluminum.

正極は、本分野で公知の製造方法により製造することができる。例えば、溶剤中に、活物質、導電性材料及び粘着剤を混合して活物質組成物を製造し、かつ該活物質組成物を集電体にコーティングすることにより、正極を得られる。いくつかの実施例では、溶剤はN-メチルピロリドンなどを含んでよいが、それらに限定されない。 The positive electrode can be manufactured by a manufacturing method known in the art. For example, a positive electrode can be obtained by mixing an active material, a conductive material and a pressure-sensitive agent in a solvent to produce an active material composition, and coating the active material composition on a current collector. In some embodiments, the solvent may include, but is not limited to, N-methylpyrrolidone and the like.

いくつかの実施例では、正極は、集電体上でリチウム遷移金属系化合物粉体及び結着剤を含む正極活物質層を使用して正極材料を形成することで製造される。 In some embodiments, the positive electrode is manufactured by forming a positive electrode material on a current collector using a positive electrode active material layer containing a lithium transition metal compound powder and a binder.

いくつかの実施例では、正極活物質層は、通常、正極活物質と結着剤(必要に応じて使用される導電性材料及び増粘剤など)を乾式混合してシート状にし、得られたシート状物を正極集電体に圧着するか又はこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にし、正極集電体に塗布して乾燥させることで、製造される。いくつかの実施例では、正極活物質層の材料は、本分野で公知のいかなる材料も含む。 In some embodiments, the positive electrode active material layer is usually obtained by dry mixing the positive electrode active material with a binder (such as a conductive material and a thickener used as needed) to form a sheet. It is produced by crimping a sheet-like material onto a positive electrode current collector, or by dissolving or dispersing these materials in a liquid medium to form a slurry, which is applied to the positive electrode current collector and dried. In some embodiments, the material of the positive electrode active material layer includes any material known in the art.

(負極)
本願の電気化学デバイスに用いられる負極の材料、構成及びその製造方法は、任意の従来技術で開示された技術を含んでよい。いくつかの実施例では、負極は、全文を参照する形で本願に組み込んだ米国特許第9812739B号明細書に記載の負極である。
(Negative electrode)
The material, configuration and method of manufacturing the negative electrode used in the electrochemical device of the present application may include any technique disclosed in the prior art. In some embodiments, the negative electrode is the negative electrode described in US Pat. No. 9812739B, which is incorporated herein by reference in its entirety.

いくつかの実施例では、負極は、集電体と、該集電体に配置された負極活物質層とを含む。負極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵/放出する材料を含む。いくつかの実施例では、リチウムイオンを可逆的に吸蔵/放出する材料は、炭素材料を含む。いくつかの実施例では、炭素材料は、リチウムイオン充電式電池で通常使用されるいかなる炭素系負極活物質であってもよい。いくつかの実施例では、炭素材料は、結晶質炭素、非晶質炭素又はそれらの混合物を含むが、それらに限定されない。結晶質炭素は、無定形、シート状、小片状、球状又は繊維状の天然黒鉛又は人造黒鉛であってよい。非晶質炭素は、軟質炭素、硬質炭素、メソフェーズピッチ炭化物、カ焼コークスなどであってよい。 In some embodiments, the negative electrode comprises a current collector and a negative electrode active material layer disposed on the current collector. The negative electrode active material includes a material that reversibly occludes / releases lithium ions. In some embodiments, the material that reversibly occludes / releases lithium ions comprises a carbon material. In some embodiments, the carbon material may be any carbon-based negative electrode active material commonly used in lithium ion rechargeable batteries. In some embodiments, the carbon material comprises, but is not limited to, crystalline carbon, amorphous carbon or mixtures thereof. The crystalline carbon may be amorphous, sheet-like, fragmentary, spherical or fibrous natural graphite or artificial graphite. The amorphous carbon may be soft carbon, hard carbon, mesophase pitch carbide, calcined coke and the like.

いくつかの実施例では、負極活物質層は、負極活物質を含む。いくつかの実施例では、負極活物質は、リチウム金属、構造化リチウム金属、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、硬質炭素、軟質炭素、シリコン、シリコン-炭素複合物、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO、スピネル構造のリチウム化TiO-LiTi12、Li-Al又はそれらの任意の組み合わせを含むが、それらに限定されない。 In some embodiments, the negative electrode active material layer comprises a negative electrode active material. In some embodiments, the negative electrode active material is lithium metal, structured lithium metal, natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads (MCMB), hard carbon, soft carbon, silicon, silicon-carbon composites, Li-. It includes, but is not limited to, Sn alloys, Li—Sn—O alloys, Sn, SnO, SnO 2 , lithium thio 2 -Li 4 Ti 5 O 12 , Li—Al having a spinel structure, or any combination thereof.

負極が炭化シリコン化合物を含む場合、負極活物質の総重量に基づいて、シリコン:炭素=約1:10~10:1であり、炭化シリコン化合物のメジアン径D50が約0.1マイクロメートル~20マイクロメートルである。負極が合金材料を含む場合、蒸着方法、スパッタリング法、プレーティング法などの方法で負極活物質層を形成することができる。負極がリチウム金属を含む場合、例えば、球形綛状の導電性骨格及び導電性骨格中に散在する金属粒子を用いて負極活物質層を形成する。いくつかの実施例では、球形綛状の導電性骨格は、5%~85%の空隙率を有してもよい。いくつかの実施例では、リチウム金属負極活物質層には、保護層がさらに設置される。 When the negative electrode contains a silicon carbide compound, silicon: carbon = about 1:10 to 10: 1 based on the total weight of the negative electrode active material, and the median diameter D50 of the silicon carbide compound is about 0.1 micrometer to 20. It is a micrometer. When the negative electrode contains an alloy material, the negative electrode active material layer can be formed by a method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a plating method. When the negative electrode contains lithium metal, for example, a spherical ridge-shaped conductive skeleton and metal particles scattered in the conductive skeleton are used to form a negative electrode active material layer. In some embodiments, the spherical ridge-shaped conductive skeleton may have a porosity of 5% to 85%. In some embodiments, the lithium metal negative electrode active material layer is further fitted with a protective layer.

いくつかの実施例では、負極活物質層は、粘着剤を含んでよく、かつ任意に導電性材料を含む。粘着剤は、負極活物質粒子同士間の結合、負極活物質と集電体との結合を強化する。いくつかの実施例では、粘着剤は、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、酢酸セルロース、ポリ塩化ビニル、カルボキシル化ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニル、エチレンオキシ含有ポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ポリビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、アクリル酸(エステル化)スチレンブタジエンゴム、エポキシ樹脂、ナイロンなどを含むが、それらに限定されない。 In some embodiments, the negative electrode active material layer may comprise a pressure-sensitive adhesive and optionally contains a conductive material. The pressure-sensitive adhesive strengthens the bond between the negative electrode active material particles and the bond between the negative electrode active material and the current collector. In some examples, the pressure-sensitive adhesive is polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, cellulose acetate, polyvinyl chloride, carboxylated polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, ethyleneoxy-containing polymer, polyvinylpyrrolidone, polyurethane, polytetra. Includes, but is not limited to, fluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, styrene butadiene rubber, acrylic acid (esterified) styrene butadiene rubber, epoxy resins, nylon and the like.

いくつかの実施例では、導電性材料は、炭素系材料、金属系材料、導電性ポリマー又はそれらの混合物を含むが、それらに限定されない。いくつかの実施例では、炭素系材料は、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維又はそれらの任意の組み合わせから選択される。いくつかの実施例では、金属系材料は、金属粉末、金属繊維、銅、ニッケル、アルミニウム、銀から選択される。いくつかの実施例では、導電性ポリマーは、ポリフェニレン誘導体である。 In some embodiments, the conductive material includes, but is not limited to, carbon-based materials, metallic materials, conductive polymers or mixtures thereof. In some embodiments, the carbon-based material is selected from natural graphite, artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber or any combination thereof. In some embodiments, the metal-based material is selected from metal powder, metal fibers, copper, nickel, aluminum and silver. In some examples, the conductive polymer is a polyphenylene derivative.

いくつかの実施例では、集電体は、銅箔、ニッケル箔、ステンレス鋼箔、チタン箔、発泡ニッケル、発泡銅、導電性金属が被覆されたポリマー基板及びそれらの組み合わせを含むが、それらに限定されない。 In some embodiments, collectors include copper foils, nickel foils, stainless steel foils, titanium foils, nickel foam, copper foam, polymer substrates coated with conductive metals and combinations thereof. Not limited.

負極は、本分野で公知の製造方法で製造することができる。例えば、負極は、溶剤中に、活物質、導電性材料及び粘着剤を混合して活物質組成物を製造し、かつ該活物質組成物を集電体にコーティングすることにより得られる。いくつかの実施例では、溶剤は、水などを含んでよいが、それらに限定されない。 The negative electrode can be manufactured by a manufacturing method known in the art. For example, the negative electrode is obtained by mixing an active material, a conductive material and a pressure-sensitive agent in a solvent to produce an active material composition, and coating the active material composition on a current collector. In some embodiments, the solvent may include, but is not limited to, water and the like.

(セパレータ)
いくつかの実施例では、本願の電気化学デバイスには、正極と負極との間に短絡を防止するためのセパレータが設置される。本願の電気化学デバイスに使用されるセパレータの材料及び形状は、特に限定されず、任意の従来技術で開示された技術であってよい。いくつかの実施例では、セパレータは、本願の電解液に安定な材料で形成されたポリマー又は無機物などを含む。
(Separator)
In some embodiments, the electrochemical device of the present application is provided with a separator to prevent a short circuit between the positive and negative electrodes. The material and shape of the separator used in the electrochemical device of the present application are not particularly limited, and may be any technique disclosed in the prior art. In some embodiments, the separator comprises a polymer or inorganic material formed of a stable material in the electrolyte of the present application.

例えば、セパレータは、基板層及び表面処理層を含んでよい。基材層は、多孔質構造を有する不織布、フィルム又は複合フィルムであり、基材層の材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート及びポリイミドから選択される少なくとも1種である。具体的には、ポリプロピレン多孔質フィルム、ポリエチレン多孔質フィルム、ポリプロピレン不織布、ポリエチレン不織布又はポリプロピレン-ポリエチレン-ポリプロピレン多孔質複合フィルムから選択して用いてもよい。基板層は、1層又は複数層であってもよく、基板層が複数層である場合、異なる基板層のポリマーの組成は、同じであっても異なっていてもよく、そして異なる基板層のポリマーの重量平均分子量は、完全に同じではなく、基板層が複数層である場合、基板層によってポリマーの孔閉塞温度は異なる。 For example, the separator may include a substrate layer and a surface treatment layer. The base material layer is a non-woven fabric, a film or a composite film having a porous structure, and the material of the base material layer is at least one selected from polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate and polyimide. Specifically, polypropylene porous film, polyethylene porous film, polypropylene non-woven fabric, polyethylene non-woven film or polypropylene-polyethylene-polypropylene porous composite film may be selected and used. The substrate layer may be one or more layers, and if the substrate layer is multiple layers, the composition of the polymers in the different substrate layers may be the same or different, and the polymers in the different substrate layers. The weight average molecular weights of the polymers are not exactly the same, and when the substrate layer is a plurality of layers, the pore closing temperature of the polymer differs depending on the substrate layer.

いくつかの実施例では、基板層の少なくとも1つの表面に表面処理層が設置され、表面処理層は、ポリマー層又は無機物層であってもよく、ポリマーと無機物を混合して形成された層であってもよい。 In some embodiments, the surface treatment layer is placed on at least one surface of the substrate layer, and the surface treatment layer may be a polymer layer or an inorganic layer, and is a layer formed by mixing a polymer and an inorganic substance. There may be.

無機物層は、無機粒子及び接着剤を含み、無機粒子は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化チタン、二酸化ハフニウム、酸化スズ、二酸化セリウム、酸化ニッケル、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、炭化ケイ素、ベーマイト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム及び硫酸バリウムから選択される1種又は複数種の組み合わせである。接着剤は、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリレート、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリメチルメタクリレート、ポリテトラフルオロエチレン及びポリヘキサフルオロプロピレンから選択される1種又は複数種の組み合わせである。ポリマー層はポリマーを含み、ポリマーの材料は、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、アクリル酸エステルポリマー、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリフッ化ビニリデン又はポリ(フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン)のうちの少なくとも1種を含む。 The inorganic layer contains inorganic particles and an adhesive, and the inorganic particles include aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, titanium oxide, hafnium dioxide, tin oxide, cerium dioxide, nickel oxide, zinc oxide, calcium oxide, zirconium oxide, and oxidation. It is one or a combination of two selected from yttrium, silicon carbide, boehmite, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide and barium sulfate. Adhesives are polyvinylidene fluoride, vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, polyamide, polyacrylonitrile, polyacrylate, polyacrylic acid, polyacrylic acid salt, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl ether, polymethylmethacrylate, polytetrafluoroethylene. And one or a combination of two selected from polyhexafluoropropylene. The polymer layer contains a polymer, and the polymer material is polyamide, polyacrylonitrile, acrylic acid ester polymer, polyacrylic acid, polyacrylic acid salt, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl ether, polyvinylidene fluoride or poly (vinylidene fluoride-hexafluoropropylene). ) Includes at least one of.

三、応用
本願に係る電解液は、電気化学デバイスの高温保存性能及びサイクル性能を改善することができるため、これにより製造された電気化学デバイスは、様々な分野の電子機器に適用される。
3. Application Since the electrolytic solution according to the present application can improve the high temperature storage performance and the cycle performance of the electrochemical device, the electrochemical device manufactured by the electrolytic solution is applied to electronic devices in various fields.

本願の電気化学デバイスの用途は特に限定されず、従来技術で公知のいかなる用途にも用いることができる。一実施例では、本願の電気化学デバイスは、ノートパソコン、ペン入力型コンピュータ、モバイルコンピュータ、電子ブックプレーヤ、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、フラッシュ、カメラ、家庭用大型蓄電池及びリチウムイオンキャパシタなどに用いることができるが、それらに限定されない。 The application of the electrochemical device of the present application is not particularly limited, and can be used for any application known in the prior art. In one embodiment, the electrochemical device of the present application is a laptop computer, a pen input computer, a mobile computer, an electronic book player, a mobile phone, a mobile fax machine, a mobile copy, a mobile printer, a headphone stereo, a video movie, an LCD TV, a handy cleaner. , Portable CDs, mini disks, transceivers, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, automobiles, bikes, motorized bicycles, bicycles, lighting equipment, toys, game equipment, watches, power tools , Flashes, cameras, large household storage batteries, lithium ion capacitors, etc., but are not limited thereto.

以下、実施例及び比較例を挙げて本願をさらに具体的に説明するが、その主旨を逸脱しない限り、本願は、こられの実施例に限定されない。 Hereinafter, the present application will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present application is not limited to these Examples as long as the gist of the present application is not deviated.

1.リチウムイオン電池の製造
(1)正極の製造
マンガン酸リチウム(LiMn)、導電剤(Super P(登録商標)の導電性炭素)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)を96:2:2の重量比で混合し、N-メチルピロリドン(NMP)を添加し、真空撹拌機の作用で均一に撹拌し、固形分含有量が72wt%の正極スラリーを取得し、正極スラリーを13マイクロメートルの厚さのアルミニウム箔上に均一に塗布し、アルミニウム箔を85℃で乾燥させ、次に冷間圧延し、切断し、切出した後に、85℃の真空条件で4時間乾燥させて正極を得る。
1. 1. Manufacture of Lithium Ion Battery (1) Manufacture of Positive Electrode Lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), conductive agent (conductive carbon of Super P®), polyvinylidene fluoride (PVDF) in 96: 2: 2 weight Mix by ratio, add N-methylpyrrolidone (NMP), stir uniformly by the action of a vacuum stirrer to obtain a positive electrode slurry with a solid content of 72 wt%, and make the positive electrode slurry 13 micrometer thick. The aluminum foil is uniformly applied onto the aluminum foil, dried at 85 ° C., then cold-rolled, cut, cut out, and then dried under vacuum conditions at 85 ° C. for 4 hours to obtain a positive electrode.

(2)負極の製造
人造黒鉛、導電剤(Super P(登録商標)の導電性炭素)、カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC)、スチレンブタジエンゴム(SBR)を96.4:1.5:0.5:1.6の重量比で混合し、脱イオン水を添加し、真空撹拌機の作用で、固形分含有量が54wt%の負極スラリーを取得する。負極スラリーを負極集電体である銅箔上に均一に塗布し、銅箔を85℃で乾燥させ、次に冷間圧延し、切断し、切出した後に、120℃の真空条件で12時間乾燥させて負極を得る。
(2) Manufacture of Negative Electrode 96.4: 1.5: 0.5: Artificial graphite, conductive agent (conductive carbon of Super P (registered trademark)), sodium carboxymethyl cellulose (CMC), styrene butadiene rubber (SBR): Mix at a weight ratio of 1.6, add deionized water, and use a vacuum stirrer to obtain a negative electrode slurry having a solid content of 54 wt%. The negative electrode slurry is uniformly applied onto the copper foil, which is the negative electrode current collector, and the copper foil is dried at 85 ° C., then cold-rolled, cut, cut out, and then dried under vacuum conditions at 120 ° C. for 12 hours. To obtain a negative electrode.

(3)電解液の製造
乾燥したアルゴン雰囲気のグローブボックス内に、エチレンカルボナート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)をEC:EMC:DEC=3:5:2の質量比で混合し、次に特定の量と種類の添加剤を添加し、溶解させて十分に撹拌した後にリチウム塩LiPFを添加し、均一に混合した後に電解液を得る。LiPFの濃度は1mol/Lである。電解液に用いられる添加剤の具体的な種類及び含有量は、以下の表に示す通りであり、添加剤の含有量は、電解液の総質量に基づいて算出した質量百分率である。
(3) Production of electrolytic solution In a glove box with a dry argon atmosphere, ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and diethyl carbonate (DEC) are placed in a mass of EC: EMC: DEC = 3: 5: 2. The mixture is mixed by ratio, then a specific amount and type of additive is added, dissolved and sufficiently stirred, then the lithium salt LiPF 6 is added, and the mixture is uniformly mixed to obtain an electrolytic solution. The concentration of LiPF 6 is 1 mol / L. The specific types and contents of the additives used in the electrolytic solution are as shown in the table below, and the content of the additives is a mass percentage calculated based on the total mass of the electrolytic solution.

(4)セパレータの製造
12マイクロメートルの厚さのポリエチレン(PE)セパレータを選択する。
(4) Manufacture of separator Select a polyethylene (PE) separator with a thickness of 12 micrometers.

(5)リチウムイオン電池の製造
正極、セパレータ、負極を順に積層し、セパレータを正極と負極との間に配することで分離の機能を持たせ、その後に巻回し、タブを溶接して電極アセンブリを得る。電極アセンブリを包装袋に入れ、乾燥させ、上記の製造された電解液を注入し、真空封止、静置、化成(0.02Cの定電流で3.3Vまで充電し、さらに0.1Cの定電流で3.6Vまで充電する)、整形、容量試験などの工程を経て、リチウムイオン電池を得る。
(5) Manufacture of lithium-ion batteries The positive electrode, separator, and negative electrode are stacked in order, and the separator is placed between the positive electrode and the negative electrode to give it a separation function. To get. The electrode assembly is placed in a packaging bag, dried, injected with the electrolyte produced above, vacuum sealed, allowed to stand, chemicalized (charged to 3.3 V with a constant current of 0.02 C, and further 0.1 C. A lithium-ion battery is obtained through processes such as charging up to 3.6 V with a constant current), shaping, and a capacity test.

2.リチウムイオン電池の性能試験
(1)リチウムイオン電池の25℃でのレート試験
リチウムイオン電池を25℃のインキュベーター(恒温器)内に入れ、30分間静置して、リチウムイオン電池を一定の温度にする。一定の温度に達したリチウムイオン電池を0.5Cの定電流で電圧が4.2Vになるまで充電し、次に4.2Vの定電圧で電流が0.05Cになるまで充電し、0.5C/1C/2C/5Cのレートでそれぞれ3.0Vまで放電し、異なるレートでの放電容量を記録し、0.5Cの放電容量を100%として、5Cの放電容量維持率を算出する。
2. 2. Performance test of lithium-ion battery (1) Rate test of lithium-ion battery at 25 ° C Put the lithium-ion battery in an incubator (constant temperature) at 25 ° C and let it stand for 30 minutes to bring the lithium-ion battery to a constant temperature. do. A lithium ion battery that has reached a certain temperature is charged with a constant current of 0.5 C until the voltage reaches 4.2 V, and then charged with a constant voltage of 4.2 V until the current reaches 0.05 C. Discharge to 3.0V at 5C / 1C / 2C / 5C rates, record the discharge capacity at different rates, and calculate the 5C discharge capacity retention rate with the 0.5C discharge capacity as 100%.

(2)リチウムイオン電池の25℃でのサイクル性能
リチウムイオン電池を25℃のインキュベーター内に入れ、30分間静置して、リチウムイオン電池を一定の温度にする。一定の温度に達したリチウムイオン電池を0.5Cの定電流で電圧が4.2Vになるまで充電し、次に4.2Vの定電圧で電流が0.05Cになるまで充電し、さらに1Cの定電流で電圧が3.0Vになるまで放電し、これを1つの充放電サイクルとする。初回の放電容量を100%として、充放電サイクルを500サイクル繰り返し行い、試験を停止し、サイクル容量維持率を記録して、リチウムイオン電池のサイクル性能を評価する指標とする。
(2) Cycle performance of lithium-ion battery at 25 ° C. Place the lithium-ion battery in an incubator at 25 ° C and let it stand for 30 minutes to bring the lithium-ion battery to a constant temperature. A lithium ion battery that has reached a certain temperature is charged with a constant current of 0.5 C until the voltage reaches 4.2 V, then charged with a constant voltage of 4.2 V until the current reaches 0.05 C, and then 1 C. Discharge until the voltage reaches 3.0 V at the constant current of, and this is regarded as one charge / discharge cycle. With the initial discharge capacity as 100%, the charge / discharge cycle is repeated for 500 cycles, the test is stopped, the cycle capacity retention rate is recorded, and the cycle performance of the lithium ion battery is evaluated.

サイクル容量維持率とは、あるサイクルまでサイクルしたときの容量を1回目の放電時の容量で除して100パーセントを掛けたものである。 The cycle capacity retention rate is the capacity when cycling to a certain cycle divided by the capacity at the time of the first discharge and multiplied by 100%.

(3)リチウムイオン電池の45℃でのサイクル性能
リチウムイオン電池を45℃のインキュベーター内に入れ、30分間静置して、リチウムイオン電池を一定の温度にする。一定の温度に達したリチウムイオン電池を0.5Cの定電流で電圧が4.2Vになるまで充電し、次に4.2Vの定電圧で電流が0.05Cになるまで充電し、さらに1Cの定電流で電圧が3.0Vになるまで放電し、これを1つの充放電サイクルとする。初回の放電容量を100%として、充放電サイクルを300サイクル繰り返し行い、試験を停止し、サイクル容量維持率を記録して、リチウムイオン電池のサイクル性能を評価する指標とする。
(3) Cycle performance of lithium-ion battery at 45 ° C. Place the lithium-ion battery in an incubator at 45 ° C. and let it stand for 30 minutes to bring the lithium-ion battery to a constant temperature. A lithium ion battery that has reached a certain temperature is charged with a constant current of 0.5 C until the voltage reaches 4.2 V, then charged with a constant voltage of 4.2 V until the current reaches 0.05 C, and then 1 C. Discharge until the voltage reaches 3.0 V at the constant current of, and this is regarded as one charge / discharge cycle. With the initial discharge capacity as 100%, the charge / discharge cycle is repeated for 300 cycles, the test is stopped, the cycle capacity retention rate is recorded, and the cycle performance of the lithium ion battery is evaluated.

(4)電池の厚さ膨張率
電池の厚さを測定し、以下の式で電池の厚さ膨張率を算出する。
厚さ膨張率=(サイクル後の電池の厚さ-サイクル前の電池の厚さ)/サイクル前の電池の厚さ×100%
(4) Battery thickness expansion rate The battery thickness is measured, and the battery thickness expansion rate is calculated by the following formula.
Thickness expansion rate = (battery thickness after cycle-battery thickness before cycle) / battery thickness before cycle x 100%

A.上記方法に従って実施例1~13及び比較例1~7の電解液及びリチウムイオン電池を製造する。そして、リチウムイオン電池の25℃でのレート放電性能、25℃でのサイクル維持率及び45℃でのサイクル維持率並びに厚さ膨張率を試験し、試験結果を表1に示す。 A. According to the above method, the electrolytic solutions and lithium ion batteries of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 7 are produced. Then, the rate discharge performance at 25 ° C., the cycle maintenance rate at 25 ° C., the cycle maintenance rate at 45 ° C., and the thickness expansion rate of the lithium ion battery were tested, and the test results are shown in Table 1.

Figure 2022517285000009
Figure 2022517285000009

比較例1~比較例6の試験結果から分かるように、電解液中に特定の構造のシリケート化合物及びフルオロエチレンカーボネート(FEC)を添加していないか又は上記両者のうちの1つしか添加していない場合、電池のレート放電性能及びサイクル性能が劣り、厚さ膨張率が高い。 As can be seen from the test results of Comparative Examples 1 to 6, the silicate compound and fluoroethylene carbonate (FEC) having a specific structure are not added to the electrolytic solution, or only one of the above is added. If not, the rate discharge performance and cycle performance of the battery are inferior, and the thickness expansion rate is high.

実施例1~実施例13及び比較例1~比較例7のデータから分かるように、特定の割合のシリケート化合物及びフルオロエチレンカーボネート(FEC)を添加することによって、電池のレート放電性能及びサイクル容量維持率を効果的に改善すると共に、サイクル過程における電池厚さの増加量を改善することができる。いかなる理論にも限定されることを望まないが、上記性能の改善は、シリケート類化合物が電解液中の微量の水(Trace Water)及びHFを吸収することによるものであって、電解液の安定性を向上させるのに役立ち、同時に酸化されやすく、かつ正極に緻密な保護膜を形成し、電解液による正極の破壊を減少させる。フルオロエチレンカーボネート(FEC)は還元電位が高く、初回の充放電時に優先的に負極で還元されて膜を形成し、形成される膜は緻密であり、電解液の負極における分解反応を抑制している。電解液中に添加されたオルトケイ酸テトラエチルとFECとの割合が特定の範囲にあるとき、電解液をより効果的に安定させ、かつ正負極でより優れた界面保護を形成することができる。オルトケイ酸テトラエチルとFECとの割合が高すぎると、膜形成の抵抗が大きいため、電池抵抗が増加し、電池性能に影響を及ぼすことになり、割合が低すぎると、有効な界面保護を形成するのに不十分であり、電池のサイクル性能を改善するという効果を得ることができない。 As can be seen from the data of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 7, the rate discharge performance and cycle capacity of the battery are maintained by adding a specific ratio of the silicate compound and fluoroethylene carbonate (FEC). The rate can be effectively improved and the increase in battery thickness during the cycle process can be improved. Although not limited to any theory, the improvement in performance is due to the absorption of trace water and HF in the electrolyte by the silicate compound and the stability of the electrolyte. It helps to improve the properties, and at the same time, it is easily oxidized and forms a dense protective film on the positive electrode, and reduces the destruction of the positive electrode by the electrolytic solution. Fluoroethylene carbonate (FEC) has a high reduction potential and is preferentially reduced at the negative electrode during the first charge / discharge to form a film, and the formed film is dense and suppresses the decomposition reaction of the electrolytic solution at the negative electrode. There is. When the ratio of tetraethyl orthosilicate added to the electrolytic solution to FEC is in a specific range, the electrolytic solution can be more effectively stabilized and better interface protection can be formed on the positive and negative electrodes. If the ratio of tetraethyl orthosilicate to FEC is too high, the resistance to film formation is high, which increases the battery resistance and affects the battery performance. If the ratio is too low, effective interface protection is formed. However, the effect of improving the cycle performance of the battery cannot be obtained.

B.上記方法に従って実施例14~実施例24及び比較例8~比較例9の電解液及びリチウムイオン電池を製造する。リチウムイオン電池の25℃でのレート放電性能、25℃でのサイクル維持率、45℃でのサイクル維持率及び厚さ膨張率を試験する。試験結果を表2に示す。 B. According to the above method, the electrolytic solutions and lithium ion batteries of Examples 14 to 24 and Comparative Examples 8 to 9 are produced. The rate discharge performance at 25 ° C., the cycle maintenance rate at 25 ° C., the cycle maintenance rate at 45 ° C., and the thickness expansion rate of the lithium ion battery are tested. The test results are shown in Table 2.

Figure 2022517285000010
Figure 2022517285000010

実施例6及び実施例14~23、及び上記実施例と比較例8~比較例9との比較に基づいて分かるように、オルトケイ酸テトラエチル及びFECを含む電解液中に、さらにジスルホン酸エステル化合物(例えば、メチレンメタンジスルホネートMMDS)又は環状カルボン酸無水物(例えば、マレイン酸無水物、グルタル酸無水物及びコハク酸無水物など)のうちの少なくとも一方を添加することにより、電池のサイクル性能、ガス生成状況及びレート放電性能をさらに改善することができる。 As can be seen based on the comparison of Examples 6 and 14 to 23, and the above Examples and Comparative Examples 8 to 9, the disulfonic acid ester compound (disulfonic acid ester compound) is further contained in the electrolytic solution containing tetraethyl orthosilicate and FEC. For example, by adding at least one of methylene methanedisulfonate MMDS) or cyclic carboxylic acid anhydride (eg, maleic acid anhydride, glutaric acid anhydride, succinic acid anhydride, etc.), the cycle performance of the battery, gas. The generation status and rate discharge performance can be further improved.

C.上記方法に従って実施例25~実施例34の電解液及びリチウムイオン電池を製造する。リチウムイオン電池の25℃でのレート放電性能、25℃でのサイクル維持率、45℃でのサイクル維持率及び厚さ膨張率を試験する。試験結果を表3に示す。 C. The electrolytic solutions and lithium ion batteries of Examples 25 to 34 are manufactured according to the above method. The rate discharge performance at 25 ° C., the cycle maintenance rate at 25 ° C., the cycle maintenance rate at 45 ° C., and the thickness expansion rate of the lithium ion battery are tested. The test results are shown in Table 3.

Figure 2022517285000011
Figure 2022517285000011

実施例27~実施例33及び実施例19から分かるように、オルトケイ酸テトラエチル、FEC及びマレイン酸無水物を含む電解液中に、さらに0.1%~約13%の他の添加剤(例えば、1,3-プロパンスルトン(PS)、ビニレンカーボネート(VC)、LiPO、又は1,3,6-ヘキサントリカルボニトリルのうちの少なくとも一方)を添加することにより、電池のサイクル性能、ガス生成状況及びレート放電性能をさらに改善することができる。また、実施例6と実施例25及び26との比較から、又は実施例7と実施例34との比較から分かるように、特定の量のオルトケイ酸テトラエチル及びFECを含む電解液中に、特定の量の他の添加剤(例えば、1,3-プロパンスルトン(PS)、ビニレンカーボネート(VC)、LiPO、又は1,3,6-ヘキサントリカルボニトリル又はスクシノニトリル(SN)のうちの少なくとも一方)を添加することにより、電池の常温サイクル性能及び高温サイクル性能をさらに向上させることができる。上記実験結果により、これらの添加剤を組み合わせて使用することが、電池の正負極界面の保護の強化に有利であり、したがって電池性能をさらに向上させることが明らかになっている。 As can be seen from Examples 27 to 33 and Example 19, in the electrolytic solution containing tetraethyl orthosilicate, FEC and maleic anhydride, an additional 0.1% to about 13% of other additives (eg, for example). Battery cycle performance, gas by adding 1,3-propanesulton (PS), vinylene carbonate (VC), LiPO 2 F 2 , or at least one of 1,3,6-hexanetricarbonitrile). The generation status and rate discharge performance can be further improved. Also, as can be seen from the comparison between Examples 6 and 25 and 26, or from the comparison between Example 7 and Example 34, certain amounts of tetraethyl orthosilicate and FEC are contained in the electrolyte. Of other additives in quantity (eg, 1,3-propanesulton (PS), vinylene carbonate (VC), LiPO 2 F 2 , or 1,3,6-hexanetricarbonitrile or succinonitrile (SN). By adding at least one of the above), the normal temperature cycle performance and the high temperature cycle performance of the battery can be further improved. From the above experimental results, it has been clarified that the combined use of these additives is advantageous for enhancing the protection of the positive and negative electrodes of the battery, and therefore further improving the battery performance.

明細書全体において「いくつかの実施例」、「一部の実施例」、「一実施例」、「別の例」、「例」、「具体的な例」又は「部分的な例」の引用は、本願の少なくとも1つの実施例又は例が、該実施例又は例において説明された特定の特徴、構造、材料又は特性を含むことを意味する。したがって、明細書全体の各部分に現れる記載、例えば、「いくつかの実施例において」、「実施例において」、「一実施例において」、「別の例において」、「一例において」、「特定の例において」又は「例において」は、本願における同じ実施例又は例を必ずしも指すとは限らない。また、本明細書における特定の特徴、構造、材料又は特性は、1つ又は複数の実施例又は例において、任意の適切な方式で組み合わせることができる。 "Some examples", "partial examples", "one example", "another example", "example", "concrete example" or "partial example" in the entire specification. Citation means that at least one embodiment or example of the present application comprises the particular features, structures, materials or properties described in that example or example. Accordingly, statements appearing in each part of the entire specification, eg, "in some examples", "in an example", "in one example", "in another example", "in one example", "specification". "In an example" or "in an example" does not necessarily refer to the same embodiment or example in the present application. Also, the particular features, structures, materials or properties herein can be combined in any suitable manner in one or more examples or examples.

例示的な実施例を示し説明してきたが、当業者であれば、上記実施例が本願を限定するものとして解釈され得ず、本願の精神、原理及び範囲から逸脱することなく実施例に対して変更、代替及び修正を行うことができることを理解すべきである。
Although exemplary embodiments have been shown and described, those skilled in the art will not be able to interpret the above embodiments as limiting the present application and will not deviate from the spirit, principles and scope of the present application. It should be understood that changes, substitutions and modifications can be made.

Claims (10)

フルオロエチレンカーボネート、及び
式Iの構造のシリケート化合物を含み、
Figure 2022517285000012
式中、R、R、R及びRはそれぞれ、置換又は無置換のC~C10炭化水素基から独立して選択され、置換の場合、置換基は、ハロゲンであり、
前記シリケート化合物と前記フルオロエチレンカーボネートとの質量比は、1:1~1:10である、電解液。
Includes fluoroethylene carbonate and silicate compounds of the structure of formula I
Figure 2022517285000012
In the formula, R 1 , R 2 , R 3 and R 4 are selected independently of the substituted or unsubstituted C 1 to C 10 hydrocarbon groups, respectively, and in the case of substitution, the substituent is a halogen.
An electrolytic solution having a mass ratio of the silicate compound to the fluoroethylene carbonate of 1: 1 to 1:10.
前記シリケート化合物は、以下のうちの少なくとも1種を含む、請求項1に記載の電解液。
Figure 2022517285000013
The electrolytic solution according to claim 1, wherein the silicate compound contains at least one of the following.
Figure 2022517285000013
前記シリケート化合物の含有量は、前記電解液の総重量の0.1重量%~5重量%である、請求項1に記載の電解液。 The electrolytic solution according to claim 1, wherein the content of the silicate compound is 0.1% by weight to 5% by weight of the total weight of the electrolytic solution. 式IIの構造の化合物、式IIIの構造の化合物又は式IVの構造の化合物のうちの少なくとも1種を含む環状カルボン酸無水物化合物をさらに含み、
Figure 2022517285000014
式中、R、R、R、R、R、R10及びR11はそれぞれ、水素、ハロゲン及び置換又は無置換のC~C10炭化水素基から独立して選択され、置換の場合、置換基は、ハロゲンである、請求項1に記載の電解液。
Further comprising a cyclic carboxylic acid anhydride compound comprising at least one of a compound of formula II structure, a compound of formula III structure or a compound of formula IV structure.
Figure 2022517285000014
In the formula, R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , R 10 and R 11 are selected independently of hydrogen, halogen and substituted or unsubstituted C 1 to C 10 hydrocarbon groups, respectively. The electrolytic solution according to claim 1, wherein in the case of substitution, the substituent is a halogen.
前記環状カルボン酸無水物は、マレイン酸無水物、コハク酸無水物、2-メチルコハク酸無水物、2,3-ジメチルコハク酸無水物又はグルタル酸無水物のうちの少なくとも1種を含み、前記環状カルボン酸無水物の含有量は、前記電解液の総重量の0.1重量%~5重量%である、請求項4に記載の電解液。 The cyclic carboxylic acid anhydride contains at least one of maleic acid anhydride, succinic acid anhydride, 2-methylsuccinic acid anhydride, 2,3-dimethylsuccinic acid anhydride or glutaric acid anhydride, and the cyclic carboxylic acid anhydride. The electrolytic solution according to claim 4, wherein the content of the carboxylic acid anhydride is 0.1% by weight to 5% by weight of the total weight of the electrolytic solution. 式Vを有するジスルホン酸エステル化合物をさらに含み、
Figure 2022517285000015
式中、nは1~4の整数であり、前記ジスルホン酸エステル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の0.1重量%~5重量%である、請求項1に記載の電解液。
Further comprising a disulfonic acid ester compound having formula V
Figure 2022517285000015
The electrolytic solution according to claim 1, wherein n is an integer of 1 to 4 and the content of the disulfonic acid ester compound is 0.1% by weight to 5% by weight of the total weight of the electrolytic solution. ..
添加剤として、LiPO、不飽和環状炭酸エステル、環状スルトン、環状硫酸ラクトン又はニトリル化合物のうちの少なくとも1種をさらに含み、前記添加剤の含有量は、前記電解液の総重量の0.1重量%~13重量%である、請求項1~6のいずれか一項に記載の電解液。 The additive further contains at least one of LiPO 2 F 2 , unsaturated cyclic carbonate, cyclic sultone, cyclic sulfate lactone or a nitrile compound, and the content of the additive is 0 of the total weight of the electrolytic solution. . The electrolytic solution according to any one of claims 1 to 6, which is 1% by weight to 13% by weight. 前記LiPOの含有量は、前記電解液の総重量の0.001重量%~2重量%であり、
前記不飽和環状炭酸エステルは、ビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートのうちの少なくとも1種を含み、前記不飽和環状炭酸エステルの含有量は、前記電解液の総重量の0.001重量%~2重量%であり、
前記環状スルトンは、1,3-プロパンスルトン、1,4-ブタンスルトン又は1,3-プロペンスルトンのうちの少なくとも1種を含み、前記環状スルトンの含有量は、前記電解液の総重量の0.01重量%~3重量%であり、
前記環状硫酸ラクトンは、硫酸エチレン、硫酸プロピレン又は4-メチルエチレンサルフェートのうちの少なくとも1種を含み、前記環状硫酸ラクトンの含有量は、前記電解液の総重量の0.01重量%~3重量%であり、かつ
前記ニトリル化合物は、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、2-メチレングルタロニトリル、ジプロピルマロノニトリル、1,3,6-ヘキサントリカルボニトリル、1,2,6-ヘキサントリカルボニトリル、1,3,5-ペンタントリカルボニトリル又は1,2-ビス(2-シアノエトキシ)エタンのうちの少なくとも1種を含み、前記ニトリル化合物の含有量は、前記電解液の総重量の0.5重量%~7重量%である、請求項7に記載の電解液。
The content of the LiPO 2 F 2 is 0.001% by weight to 2% by weight of the total weight of the electrolytic solution.
The unsaturated cyclic carbonate contains at least one of vinylene carbonate and vinylethylene carbonate, and the content of the unsaturated cyclic carbonate is 0.001% by weight to 2% by weight based on the total weight of the electrolytic solution. And
The annular sultone contains at least one of 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone or 1,3-propene sultone, and the content of the annular sultone is 0. It is 01% by weight to 3% by weight,
The cyclic sulfate lactone contains at least one of ethylene sulfate, propylene sulfate or 4-methylethylene sulfate, and the content of the cyclic sulfate lactone is 0.01% by weight to 3% by weight of the total weight of the electrolytic solution. %, And the nitrile compound is succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 2-methyleneglutaronitrile, dipropylmarononitrile, 1,3,6-hexanetricarbonitrile, 1,2,6-hexane. It contains at least one of tricarbonitrile, 1,3,5-pentanetricarbonitrile or 1,2-bis (2-cyanoethoxy) ethane, and the content of the nitrile compound is the total weight of the electrolytic solution. The electrolytic solution according to claim 7, which is 0.5% by weight to 7% by weight of the above.
請求項1~8のいずれか一項に記載の電解液を含む電気化学デバイス。 An electrochemical device containing the electrolytic solution according to any one of claims 1 to 8. 請求項9に記載の電気化学デバイスを含む電子デバイス。
An electronic device including the electrochemical device according to claim 9.
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