JP2023507022A - リチウムイオン電池用電解液機能性添加剤、リチウムイオン電池電解液及びリチウムイオン電池 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤は重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート、0.5部のピリジントリフルオロボレート及び1部の炭酸ビニレンからなる。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.25部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート、0.5部のピリジントリフルオロボレート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.5部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート、0.5部のピリジントリフルオロボレート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.1部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート、0.5部のピリジントリフルオロボレート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.5部のリチウムビスオキサレートボラート、0.5部のピリジントリフルオロボレート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、0.3部のリチウムビスオキサレートボラート、0.5部のピリジントリフルオロボレート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート、0.5部のピリジントリフルオロボレート及び0.2部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート、0.5部のピリジントリフルオロボレート及び2部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート、0.2部のピリジントリフルオロボレート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート、1部のピリジントリフルオロボレート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、電解液中の電解質リチウム塩の総モル濃度が0.8mol/Lであることである。
実施例1との違いは、電解液中の電解質リチウム塩の総モル濃度が2.0mol/Lであることである。
実施例1との違いは、電解液中の電解質リチウム塩の総モル濃度が2.5mol/Lであることである。
実施例1との違いは、電解質リチウム塩がヘキサフルオロリン酸リチウムとビスフルオロスルホンイミドリチウムからなり、且つヘキサフルオロリン酸リチウムとビスフルオロスルホンイミドリチウムのモル比が10:1であることである。
実施例1との違いは、電解質リチウム塩がヘキサフルオロリン酸リチウムとビスフルオロスルホンイミドリチウムからなり、且つヘキサフルオロリン酸リチウムとビスフルオロスルホンイミドリチウムのモル比が4:1であることである。
実施例1との違いは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートの質量比が2:0.8:1.5:7であることである。
実施例1との違いは、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートの質量比が3:0.3:3:4であることである。
実施例1との違いは、有機溶媒が、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートからなり、且つエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート及びエチルメチルカーボネートの質量比が2.5:0.5:7であることである。
実施例1との違いは、有機溶媒が、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートからなり、且つエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートの質量比が3:2:5であることである。
実施例1との違いは、電解液中の機能性添加剤の質量含有量が2%であることである。
実施例1との違いは、電解液中の機能性添加剤の質量含有量が5%であることである。
実施例1との違いは、電解液中の機能性添加剤の質量含有量が1.5%であることである。
比較例のリチウムイオン電池用電解液は有機溶媒、電解質リチウム塩及び機能性添加剤からなり、有機溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートからなり、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートの質量比は2.5:0.5:2:5であり、電解質リチウム塩はヘキサフルオロリン酸リチウムであり、電解液中の電解質リチウム塩の総モル濃度は1.1mol/Lであり、機能性添加剤は重量部基準で、1部の炭酸ビニレン及び1部のジフルオロリン酸リチウムからなり、リチウムイオン電池の電解液中の炭酸ビニレンの質量パーセントは1%である。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、1部のリチウムジフルオロ(オキサレート)ボレート、0.5部のピリジントリフルオロボレート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、2.0部リチウムビスオキサレートボラート及び1部の炭酸ビニレンからなることである。
実施例1との違いは、本実施例のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤が重量部基準で、0.3部の四フッ化ホウ酸リチウム、1.0部のリチウムビスオキサレートボラート及び2.5部の炭酸ビニレンからなることである。
それぞれ実施例及び比較例のリチウムイオン電池電解液でリチウムイオン電池を製造し、得られたリチウムイオン電池のサイクル性能を試験する。リチウムイオン電池を製造する時に、人工黒鉛を負極活物質として負極シートを作製し、LiNi0.75Mn0.25O2を正極活物質として正極シートを作製し、セラミックセパレータを採用し、且つそれぞれ実施例及び比較例のリチウムイオン電池電解液を採用し、従来のリチウムイオン電池の組み立て方法を用いて5Ahのリチウムイオン電池を作製し、採用するセラミックセパレータはPEセパレータベース及びセパレータベースに塗布されたアルミナコートコーティングを含み、アルミナコートコーティングの厚さは2~3μmである。
本発明のリチウムイオン電池用電解液機能性添加剤は炭酸ビニレン、四フッ化ホウ酸リチウム及びリチウムビスオキサレートボラートを含み、様々な添加剤を配合して使用することで、負極の表面に緻密で安定したSEI被膜を形成することを確保し、電池の高温保存性能及び高温サイクル性能を向上させる。そのうち、四フッ化ホウ酸リチウムとリチウムビスオキサレートボラートはある程度反応し、形成された中間生成物であるリチウムジフルオロ(オキサレート)ボレートは、一方では、正極の表面に酸化して膜を形成し、電解液と正極材料の直接接触を効果的に阻止し、正極の表面の電解液の触媒酸化を回避し、他方では、正極材料のM-O表面のO正孔中心はODFB-と反応してルイス酸F2BOC・Oフリーラジカルを生成してからM-O表面のOと配位すると共に、2つの自由電子を介して相互に結合し、M-O表面に安定して存在することにより、当該活性部位の活性を阻害し、電解液の酸化分解を低減し、電池のサイクル性能を向上させ、また、金属イオンの溶出を減らし、負極SEI被膜への金属イオンによる損傷を回避し、さらに電池のサイクル性能を向上させることができる。本願の機能性添加剤を有するリチウムイオン電池電解液は使用時に四フッ化ホウ酸リチウム、リチウムビスオキサレートボラート及びリチウムジフルオロ(オキサレート)ボレートを同時に含有し、それぞれの利点を活用し、低温又は高温環境で依然として高い電気性能を維持することができる。
Claims (10)
- リチウムイオン電池用電解液機能性添加剤であって、重量部基準で、前記機能性添加剤は0.1~0.5部の四フッ化ホウ酸リチウムと、0.3~1.5部のリチウムビスオキサレートボラートと0.2~2部の炭酸ビニレンとを含むことを特徴とする機能性添加剤。
- 前記四フッ化ホウ酸リチウムと前記リチウムビスオキサレートボラートの重量比は、1:2~1:4の範囲を満たすことを特徴とする請求項1に記載の機能性添加剤。
- 前記重量部基準で、前記機能性添加剤は0.2~1部のピリジントリフルオロボレートをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の機能性添加剤。
- 有機溶媒と、電解質リチウム塩と、機能性添加剤とを含むリチウムイオン電池電解液であって、前記機能性添加剤は請求項1~3のいずれか一項に記載の機能性添加剤であることを特徴とするリチウムイオン電池電解液。
- 前記リチウムイオン電池電解液における前記機能性添加剤の質量含有量は2.5~5%であることを特徴とする請求項4に記載のリチウムイオン電池電解液。
- リチウムイオン基準で、前記リチウムイオン電池電解液における前記電解質リチウム塩の濃度は0.8~2.0mol/Lであり、好ましくは、前記電解質リチウム塩はヘキサフルオロリン酸リチウムとビスフルオロスルホンイミドリチウムとを含み、さらに好ましくは、前記ヘキサフルオロリン酸リチウムとビスフルオロスルホンイミドリチウムのモル比が6~10:1であることを特徴とする請求項4に記載のリチウムイオン電池電解液。
- 前記有機溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートのうちの少なくとも1種を含み、好ましくは、前記有機溶媒は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートのうちの任意の3種又は3種以上の混合物から選択され、さらに好ましくは、前記有機溶媒における前記エチレンカーボネート、前記プロピレンカーボネート、前記ジエチルカーボネート及び前記エチルメチルカーボネートの質量比は2~3:0.3~0.8:1.5~3:4~7であることを特徴とする請求項4に記載のリチウムイオン電池電解液。
- 正極シート、セパレータ、負極シート及び電解液を含むリチウムイオン電池であって、前記電解液は請求項4~7のいずれか一項に記載の電解液であることを特徴とするリチウムイオン電池。
- 前記正極シートは正極活物質を含み、前記正極活物質はニッケルマンガン二元層状材料LiNixMnyO2を含み、ここで、0.5<x≦0.8、0.1<y≦0.5且つx+y=1であることを特徴とする請求項8に記載のリチウムイオン電池。
- 前記セパレータはセラミックセパレータであることを特徴とする請求項8に記載のリチウムイオン電池。
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