JP2023537443A - 電解液、リチウムイオン電池および電気設備 - Google Patents

電解液、リチウムイオン電池および電気設備 Download PDF

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Abstract

本出願は、リチウムイオン電池の電解液を提供し、リチウムイオン電池の電解液に対する環状エーテルと、リチウム塩との混合を限定することにより、環状エーテルと、リチウム塩とをともに含む電解液が、良好な導電率、耐酸化性、システム安定性および適切な粘度を有するようになり、負極界面膜の導電性を向上させることができるので、それを含むリチウムイオン電池の高温貯蔵性能や、高温サイクル性能、パワー性能を顕著に高めた。

Description

本出願は、リチウム電池の技術分野に属し、特に、電解液、リチウムイオン電池、電池モジュール、電池バックおよび電気設備に関する。
近年、リチウムイオン電池用途の多様化に伴い、リチウムイオン電池は、水力、火力、風力、太陽光発電所などのエネルギー貯蔵電力システムや、電動工具、電動自転車、電動バイク、電気自動車、軍事用機器、航空、宇宙などのさまざまな分野で広く応用されている。
しかしながら、リチウムイオン電池が上記の電気設備に装着される場合、電池の実際の動作環境温度は、限られる装着スペースおよび電気設備の他の部品の放熱の影響により、より高くなる。そのため、常温での電池のサイクル性能、貯蔵性能のみを向上させれば、電気設備における電池の実際のサイクル性能および貯蔵性能を効果的に高めることはできない。したがって、高温サイクル性能が優れるリチウムイオン電池の開発、設計は、非常に実用的価値がある。
本出願は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、電池の高温貯蔵性能と高温サイクル性能を効果的に高める電解液、本出願の電解液を含むリチウムイオン電池、電池モジュール、電池バックおよび電気設備を提供する。
上記の目的を達成するために、本出願の第１局面は、電解液を提供する。前記電解液は、電解質塩と有機溶媒とを含み、前記電解質塩がリチウム塩を含み、前記有機溶媒が環状エーテルを含み、前記電解液に対する前記リチウム塩の質量分率をＷ１とし、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とする場合、０．２≦Ｗ１／Ｗ２≦１．０６を満たす。
任意の実施形態では、本出願の前記電解液において、前記Ｗ１／Ｗ２の範囲が０．５～１．０６であり、任意で０．８～１．０である。
任意の実施形態では、本出願の電解液において、前記有機溶媒の質量に対する前記環状エーテルの質量の質量分率Ｂが５％～１８％であり、任意で１３％～１６％である。
任意の実施形態では、本出願の電解液において、前記リチウム塩は、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド、ヘキサフルオロリン酸リチウムのうちの少なくとも１つを含み、前記環状エーテルが、炭酸エチレン、炭酸プロピレンのうちの少なくとも１つを含む。
任意の実施形態では、本出願の電解液において、前記リチウムビス（フルオロスルホニル）イミドのモル濃度Ｃ１と前記ヘキサフルオロリン酸リチウムのモル濃度Ｃ２との合計が０．８６～１．４Ｍである。
任意の実施形態では、本出願の電解液は、成膜添加剤を含み、前記電解液に対する前記成膜添加剤の質量分率をＡとし、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とする場合、１０≦Ｗ２／５＋２×Ａ≦１６を満たす。
本出願の第２局面は、本出願の第１局面の電解液と、セパレータと、負極板と、正極板とを含むリチウムイオン電池を提供する。
任意の実施形態では、前記正極板は、正極活性材料としてのＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２を含み、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とし、前記ニッケル原子の含有量をｘとする場合、０．５≦Ｗ２／（１００ｘ）≦０．７２を満たし、ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１を満たす。
任意の実施形態では、前記正極板は、正極活性材料としてのＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２を含み、本出願の電解液を考慮し、前記ニッケル原子の含有量ｘが０．５以上であり、任意で０．６５、０．８、０．９６であり、ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１を満たす。
任意の実施形態では、本出願のリチウムイオン電池において、負極材料の１５４０．２５ｍｍ２集電体表面での担持量（単位：ｇ）をＨとし、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とする場合、２０≦Ｗ２／Ｈ≦１６６を満たす。
本出願は、リチウムイオン電池の電解液に対する環状エーテルとリチウム塩との混合を限定することにより、環状エーテルとリチウム塩とをともに含む電解液が、良好な導電率、耐酸化性、システム安定性および適切な粘度を有するようになり、負極界面膜の導電性を向上させるできるので、それを含むリチウムイオン電池の高温貯蔵性能や、高温サイクル性能、パワー性能を顕著に高めた。
図１は、本出願の一実施形態によるリチウムイオン電池の模式図である。 図２は、図１に示す本出願の一実施形態のリチウムイオン電池の分解図である。 図３は、本出願の一実施形態の、リチウムイオン電池を電源とする電気設備の模式図である。
以下、図面を参照しながら、本出願の電解液、リチウムイオン電池、電池モジュール、電池バックおよび電気装置の実施形態を具体的に説明する。なお、不要な部分の説明を省略する。例えば、周知技術に対する詳細な説明や、同一構造に対する説明を省略する場合がある。これは、説明が簡潔ではないことを避け、当業者によく理解させるためのである。また、図面および以下の説明は、当業者に本出願をよく理解させるためのものに過ぎず、特許請求の範囲に記載のものを限定するものではない。
本発明に開示された「範囲」は、下限値および上限値により定義される。所定範囲は、下限値および上限値を選択することにより定義される。選択された下限値および上限値は、特定範囲の限界を定義する。このように定義された範囲は、限界値を含む場合があるし、限界値を含まない場合があり、任意に組み合わせてなるものである。すなわち、任意の下限と任意の上限との組み合わせで範囲を定義することが可能である。例えば、特定パラメータについて、６０～１２０および８０～１１０の範囲が挙げられた場合、６０～１１０および８０～１２０の範囲も予測可能なものであると理解されるべきである。また、下限値が１および２が挙げられ、上限値が３、４、および５が挙げられた場合、１～３、１～４、１～５、２～３、２～４、２～５のいずれかの範囲が予測可能なものであると理解される。本出願では、別段の明記がない限り、数値範囲「ａ～ｂ」は、実数ａと実数ｂの間の実数の任意の組み合わせの省略表現である。たとえば、数値範囲「０～５」は、明細書に記載の「０～５」の間のすべて実数を含み、「０～５」がこれらの数値の組み合わせの省略表現だけである。また、パラメータは、２以上の整数で表される場合、例えば、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２などの整数であることを意味する。
別段の明記がない限り、本出願のすべての実施形態および選択可能な実施形態を組み合わせて新たな技術案とすることが可能である。
別段の明記がない限り、本出願のすべての技術的特徴および選択可能な技術的特徴を組み合わせて新たな技術案とすることが可能である。
別段の明記がない限り、本出願のすべてのステップは、順に実行されてもよいし、ランダムに実行されてもよい。順に実施されることが好ましい。例えば、方法がステップ（ａ）とステップ（ｂ）とを含む場合、該方法は、ステップ（ａ）とステップ（ｂ）の順に実行されたり、ステップ（ｂ）とステップ（ａ）の順に実行されたりすることを含む。例えば、上記方法は、さらにステップ（ｃ）を含み得る。この場合、ステップ（ｃ）を任意に上記方法に加えることが可能であり、ステップ（ａ）、ステップ（ｂ）、ステップ（ｃ）の順に実行されたり、ステップ（ａ）、ステップ（ｃ）、ステップ（ｂ）の順に実行されたり、ステップ（ｃ）、ステップ（ａ）、ステップ（ｂ）の順に実行されたりすることを含む。
別段の明記がない限り、本出願の「含む」および「含有」の使用は、オープンエンド形式と解釈されることが可能であるし、クローズエンド形式と解釈されることも可能である。例えば、「含む」および「包含」は、列挙されていない他の組成を含むまたは含有すると解釈されることが可能であるし、列挙された組成のみを含むまたは含有すると解釈されることも可能である。
別段の明記がない限り、本出願において用語「または」の使用は、広義的な意味を有する。例えば、フレーズ「ＡまたはＢ」は、「Ａ、Ｂ、またはＡとＢ」を意味する。より具体的に、Ａが成立（または存在）、Ｂが不成立（または非存在）である場合、Ａが不成立（または非存在）、Ｂが成立（または存在）である場合、または、ＡとＢがいずれも成立（または存在）である場合は、いずれも、「ＡまたはＢ」という条件を満たす。
電解液の調製経験により、本出願の発明者らは、環状エーテル系溶媒をリチウムイオン電池の電解液に加えることで、リチウム塩の解離性を顕著に高め、電解液全体の導電率を向上させることができるとともに、負極界面膜の組成を改良し、溶媒の負極表面での更なる副反応を抑えることができ、電池の電気化学的性能の改善に対してとても役に立つことを見出した。
しかしながら、多くの実験により、電解液に該環状エーテル溶媒を加えると、他の溶媒の加入に比べて、環状エーテル系溶媒が正極表面に富化しやすく、また、正極表面に富化した環状エーテルが酸化分解されやすくなるので、電解液における溶媒成分の流出が加速され、大量な気体が発生し、最終、電池のサイクル性能および貯蔵性能が悪化してしまうことがわかった。また、環状エーテル系溶媒の粘度が他のよく使用される溶媒の粘度よりも遥かに高いので、電解液の粘度が高くなり、リチウムイオンの輸送に不利であり、電池の電気化学的性能にも不利である。
また、発明者らの研究により、環状エーテル系溶媒を含むリチウムイオン電池が、常温環境に比べて、高温環境での電池の貯蔵性能およびサイクル性能が大幅に悪化することがわかった。さらに、発明者らの研究により、高温下で環状エーテル系溶媒がより速く、より大量に正極表面に富化し、さらに高温下で、富化した正極表面の環状エーテルの分解も加速するので、電池のサイクル性能および貯蔵性能の悪化の要因が、高温環境であることを推測した。
発明者らは、このことを研究し、多くの実験を行った。これにより、電解液に対する環状エーテルとリチウム塩との相対含有量を特定範囲に調整することで、電解液の高導電率を十分に確保し、このような環状エーテル溶媒の正極での富化速度および富化量を効果的に抑え、正極での酸化分解を低下させるとともに、電解液の粘度も低減させることができるので、環状エーテル溶媒を利用するリチウムイオン電池の高温下のサイクル性能、貯蔵性能およびパワー性能を高められることを見出した。
本出願の電解液のレシピは、特に、ニッケル原子の含有量の高い三元リチウムイオン電池、ひいてはニッケル原子の含有量の超高い三元リチウムイオン電池に適する。
本出願の電解液レシピは、特に、リチウムイオン電池の高温下のサイクル性能、貯蔵性能およびパワー性能の改善に適する。
［電解液］
本出願の第１局面は、電解液を提供する。前記電解液は、リチウム塩を含む電解質塩と、環状エーテルを含む有機溶媒とを含み、前記電解液に対する前記リチウム塩の質量分率をＷ１とし、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とする場合、０．２≦Ｗ１／Ｗ２≦１．０６を満たす。
本出願のリチウム塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム、テトラフルオロホウ酸リチウム、過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロ砒酸リチウム、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウム、リチウムジフルオロオキサレートボレート、リチウムビスオキサレートボレート、リチウムジフルオロビスオキサラトホスフェートおよびリチウムテトラフルオロオキサラトホスフェートのうちの少なくとも１つから選択されるものである。
本出願の環状エーテルは、炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）、炭酸ブチレン（ＢＣ）、炭酸ビニルエチレン（ＶＥＣ）のうちの１つ以上から選択されるものである。任意で、炭酸エチレン、炭酸プロピレンのうちの少なくとも１つから選択されるものである。
なお、電解液において１つ以上のリチウム塩を含む場合、「前記電解液に対する前記リチウム塩の質量分率」とは、前記電解液に対するすべてのリチウム塩の総質量の質量分率を意味する。同様に、電解液において１つ以上の環状エーテルを含む場合、「前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率」とは、前記電解液に対するすべての環状エーテルの総質量の質量分率を意味する。
本出願は、良好な導電率、耐酸化性、電解液安定性および適切な粘度を有するとともに、負極の界面膜の導電性を向上させる電解液レシピを開発することを目的とする。大量の実験により、電解液に対する環状エーテルの含有量とリチウム塩の含有量が特定の関係（０．２≦Ｗ１／Ｗ２≦１．０６）を満たす場合、電解液は、予想以上の有益な効果があるようになり、良好な導電率、耐酸化性、電解液安定性および適切な粘度を有するとともに、負極の界面膜の導電性を向上させ、環状エーテル溶媒の正極での富化速度および富化量を抑え、正極での酸化分解を低下させるので、リチウムイオン電池が良好な高温サイクル性能や、高温貯蔵性能を有するようになることがわかった。
発明者らの大量の研究により、市販の汎用電解液について、リチウムイオン電池用電解液が優れる導電率を有させるため、通常、リチウム塩と環状エーテルとの比であるＷ１／Ｗ２を１．５以上にすることがわかった。しかしながら、このようなリチウム塩と環状エーテルとの比が高過ぎるので、正極での酸化分解が深刻になり、高温貯蔵で発生したガスが多くなり、高温サイクル性能が悪化したことがわかった。この数年間発展しても、リチウムイオン電池の電解液のリチウム塩と環状エーテル溶媒との比であるＷ１／Ｗ２を１．５以下にすることができなかった。大量の実験により、本出願は、０．２≦Ｗ１／Ｗ２≦１．０６を満たす電解液を開発し、このような電解液により、電池の高温貯蔵性能、高温サイクル性能を向上させることができた。その詳細について、表１を参照する。
いくつかの実施形態において、任意で、本出願の電解液において、前記Ｗ１／Ｗ２の範囲は、０．５～１．０６であり、任意で０．８～１．０である。その詳細について、表１を参照する。
Ｗ１／Ｗ２の範囲をさらに限定することで、電解液の成分を最適化し、良好な溶媒を調製できる。この溶媒により、電解液は、正負極の表面で、導電性が優れる無機－有機の複合界面膜を形成し、これによって、電池の高温貯蔵性能および高温サイクル性能がよく向上し、パワー性能も高められる。
任意で、Ｗ１／Ｗ２の範囲は、表１に記載の任意の値により定義される数値範囲である。
いくつかの実施形態において、任意で、本出願の電解液において、前記有機溶媒の質量に対する前記環状エーテルの質量の質量分率Ｂは、５％～１８％であり、任意で、１３％～１６％である。
研究により、現在、市販の環状エーテル溶媒を含む電解液において、有機溶媒の質量に対する環状エーテルの含有量は、ほぼ２０％以上であり、このため、電池には、高温貯蔵で発生したガスが多くなり、高温サイクル性能が劣る問題がある。本出願は、電解液の組成および含有量を適切に調整し、環状エーテルの含有量を５％～１８％にすることで、電池の高温貯蔵性能、高温サイクル性能およびパワー性能を顕著に高めた。さらに、Ｂの数値範囲を１３％～１６％内に限定することで、リチウムイオン電池の高温サイクル性能および高温貯蔵性能をさらに高めた。その詳細について、表２を参照する。
任意で、Ｂの範囲は、表２に記載の任意の値により定義される数値範囲である。
いくつかの実施形態において、任意で、本出願の電解液において、前記リチウム塩は、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド、ヘキサフルオロリン酸リチウムのうちの少なくとも１つから選択されるものである。
いくつかの実施形態において、前記リチウムビス（フルオロスルホニル）イミドのモル濃度をＣ１とし、前記ヘキサフルオロリン酸リチウムのモル濃度をＣ２とする場合、それらの比であるＣ１／Ｃ２は０．０５～５であり、任意で１～３．５である。
本出願において、環状カーボネートの含有量を限定したので、リチウム塩の解離性が制限され、電解液の導電率に影響を与えてしまう。大量の実験により、発明者らは、ＬｉＰＦ６の代わりに、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）を使用することで、電解液の導電率を向上させることができるが、ＬｉＦＳＩの単独の使用が、アルミニウム箔への腐食を加速してしまうことを見出した。しかし、発明者らは、ＬｉＰＦ６と、ＬｉＦＳＩとの混合物を使用し、さらに前記リチウムビス（フルオロスルホニル）イミドのモル濃度Ｃ１と、前記ヘキサフルオロリン酸リチウムのモル濃度Ｃ２の比であるＣ１／Ｃ２を適切な範囲内に限定することで、環状エーテルの使用量の減少に起因した電解液の導電率の低下を補うことができるとともに、リチウム塩のアルミニウム箔に対する腐食を防止でき、電池の高温サイクル性能および高温貯蔵性能をさらに高められることを見出した。その詳細について、表３を参照する。
任意で、Ｃ１／Ｃ２の範囲は、表３に記載の任意の値により定義される数値範囲である。
いくつかの実施形態において、任意で、前記リチウムビス（フルオロスルホニル）イミドと、前記ヘキサフルオロリン酸リチウムとのモル濃度の合計は、０．８６～１．４Ｍであり、任意で１～１．４Ｍである。
さらに、ＬｉＦＳＩとＬｉＰＦ６との総濃度を適切な範囲内に限定する必要がある。これは、リチウム塩の濃度が高過ぎると、電解液の粘度が大きすぎ、電池の高温サイクルおよび高温貯蔵性能が低下するだけでなく、電池パワー性能も低下し、逆に、総濃度が低すぎると、リチウムイオンの有効移動の量が少なすぎ、電池の高温サイクル性能および高温貯蔵性能が悪くなるためである。その詳細について、表４を参照する。
任意で、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミドと、前記ヘキサフルオロリン酸リチウムとのモル濃度の合計の範囲は、表４に記載の任意の値により定義される数値範囲である。
いくつかの実施形態において、任意で、本出願の電解液は、成膜添加剤を含み、前記電解液に対する前記成膜添加剤の質量分率をＡとし、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とする場合、１０≦Ｗ２／５＋２×Ａ≦１６を満たす。前記成膜添加剤は、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、炭酸ビニレン（ＶＣ）、エチレンサルフェート（ＤＴＤ）、１，３－プロパンスルトン（ＰＳ）のうちの少なくとも１つから選択されるものである。
環状エーテル溶媒は、リチウムイオン電池のフォーメーション処理における正負極の成膜に関与するが、環状エーテルのみにより成膜すると、形成された膜の品質が足りないことがあり、電池の良好なサイクル性能を保つことができない。成膜添加剤と組み合わせて使用することで、形成された膜の品質を高めることができる。
多くの実験により、本出願の電解液に対する成膜添加剤の質量分率Ａと、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率Ｗ２が本出願の上記式を満たす場合、調製された電解液は、正負極の高品質成膜を確保できるとともに、一緒に使われる環状エーテルの最大効果を発揮することができる（電解液の導電率を全体的に向上させる）。それを利用するリチウムイオン電池は、良好な高温サイクル性能および高温貯蔵性能を有し、さらに良好なパワー性能を有するようになる。その詳細について、表５を参照する。
任意で、Ｗ２／５＋２×Ａの範囲は、表５記載の任意の値により定義される数値範囲であり、任意で１１．９～１３．５である。
本出願のリチウムイオン電池は、さらに正極板、セパレータ、負極板を含む。
［正極板］
正極板は、正極集電体と、正極集電体の少なくとも１つの表面に設置され、且つ正極活性材料を含む正極膜層と、を含む。
例として、正極集電体は、その自身の厚さ方向で対向する２つの表面を有し、正極膜層は、正極集電体の対向する２つの表面のうちのいずれか１つまたは両方に積層設置されている。
いくつかの実施形態において、前記正極集電体は、金属箔または複合集電体を使用することができる。例えば、金属箔は、アルミニウム箔を使用することができる。複合集電体は、高分子材料基層と、高分子材料基層の少なくとも１つの表面に形成された金属層と、を含み得る。複合集電体は、金属材料（アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀および銀合金など）を高分子基材（例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）に形成することにより作製可能である。
いくつかの実施形態において、正極活性材料は、当分野周知の電池用正極活性材料を使用することができる。例として、正極活性材料は、オリビン構造のリチウム含有リン酸塩、リチウム遷移金属酸化物およびそれぞれの改質化合物のうちの少なくとも１つを含み得る。なお、本出願は、これらの材料に限定されず、電池の正極活性材料として使用可能な他の従来の材料を使用してもよい。これらの正極活性材料は、単独で使用されてもよく、２つ以上使用されてもよい。そのうち、リチウム遷移金属酸化物の例として、リチウムコバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（例えば、ＬｉＮｉＯ２）、リチウムマンガン酸化物（例えば、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４）、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（例えばＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２（単にＮＣＭ３３３と称する場合がある）、ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（単にＮＣＭ５２３と称する場合がある）、ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２５Ｍｎ０．２５Ｏ２（単にＮＣＭ２１１と称する場合がある）、ＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２（単にＮＣＭ６２２と称する場合がある）、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１Ｏ２（単にＮＣＭ８１１と称する場合がある））、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（例えば、ＬｉＮｉ０．８５Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２）およびその改質化合物などのうちの少なくとも１つを含むが、これらに限定されない。オリビン構造のリチウム含有リン酸塩の例として、リン酸鉄リチウム（例えば、ＬｉＦｅＰＯ４（単にＬＦＰと称する場合がある））、リン酸鉄リチウムと炭素の複合材料、リン酸マンガンリチウム（例えば、ＬｉＭｎＰＯ４）、リン酸マンガンリチウムと炭素の複合材料、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムと炭素の複合材料のうちの少なくとも１つを含むが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、正極膜層は、接着剤をさらに含み得る。例として、前記接着剤は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－プロピレンの三元共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロペン－テトラフルオロエチレンの三元共重合体、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロペンの共重合体およびフッ素含有アクリル樹脂のうちの少なくとも１つを含み得る。
いくつかの実施形態において、任意で、正極膜層は、導電剤をさらに含み得る。例として、前記導電剤は、超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーのうちの少なくとも１つを含み得る。
いくつかの実施形態において、以下のように、正極板を製造する。上記の正極板製造用の成分、例えば正極活性材料、導電剤、接着剤と任意のその他の成分を溶媒（例えば、Ｎ－メチルピロリドン）で分散させ、正極スラリーを得、さらに正極スラリーを正極集電体に塗布して、乾燥、冷間プレスなどの工程を経て、正極板を得る。
［負極板］
負極板は、負極集電体と、負極集電体の少なくとも１つの表面に設置され、且つ負極活性材料を含む負極膜層と、を含む。
例として、負極集電体は、その自身の厚さ方向で対向する２つの表面を有し、負極膜層は、負極集電体の対向する２つの表面のうちのいずれか１つまたは両者に積層設置されている。
いくつかの実施形態において、前記負極集電体は、金属箔または複合集電体を使用することができる。例えば、金属箔は、銅箔を使用することができる。複合集電体は、高分子材料基層と、高分子材料基層の少なくとも１つの表面に形成された金属層と、を含み得る。複合集電体は、金属材料（銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀および銀合金など）を高分子基材（例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）に形成することにより製造可能である。
いくつかの実施形態において、負極活性材料は、当分野周知の電池用負極活性材料を使用することができる。例として、負極活性材料は、人造黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、シリコン系材料、スズ系材料とチタン酸リチウムなどのうちの少なくとも１つを含み得る。前記シリコン系材料は、単体シリコン、シリコン酸化物、シリコン炭素複合体、シリコン窒素複合体およびシリコン合金のうちの少なくとも１つから選択可能である。前記スズ系材料は、単体スズ、スズ酸化物およびスズ合金のうちの少なくとも１つから選択可能である。なお、本出願は、これらの材料に限定されず、電池の負極活性材料として使用可能な他の従来の材料を使用してもよい。これらの負極活性材料は、単独で使用されてもよく、２つ以上使用されてもよい。
いくつかの実施形態において、負極膜層は、接着剤をさらに含み得る。前記接着剤は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアクリル酸ナトリウム（ＰＡＡＳ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アルギン酸ナトリウム（ＳＡ）、ポリメタクリル酸（ＰＭＡＡ）およびカルボキシメチルキトサン（ＣＭＣＳ）のうちの少なくとも１つから選択可能である。
いくつかの実施形態において、任意で、負極膜層は、導電剤をさらに含み得る。導電剤は、超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノファイバーのうちの少なくとも１つから選択可能である。
いくつかの実施形態において、任意で、負極膜層は、例えば増粘剤（例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ－Ｎａ））などの他の助剤を含み得る。
いくつかの実施形態において、以下のように、負極板を製造する。上記の負極板製造用の成分、例えば負極活性材料、導電剤、接着剤と任意のその他の成分を溶媒（例えば、脱イオン水）で分散させ、負極スラリーを得、さらに負極スラリーを負極集電体に塗布して、乾燥、冷間プレスなどの工程を経て、負極板を得る。
［セパレータ］
いくつかの実施形態において、リチウムイオン電池は、さらにセパレータを含む。本出願において、セパレータの種類を限定せず、当分野周知の良好な化学的安定性および機械的安定性を有する多孔質構造のセパレータを選択すればよい。
いくつかの実施形態において、セパレータの材質は、ガラス繊維、不織布、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリフッ化ビニリデンのうちの少なくとも１つから選択することができる。セパレータは、単層フィルムであってもよく、多層複合フィルムであってもよい。ここで限定されない。セパレータが多層複合フィルムである場合、各層の材料は同じであってもよく異なってもよい。ここで限定されない。
いくつかの実施形態において、正極板、負極板とセパレータは、巻回プロセス又は積層プロセスにより、電極ユニットに製造される。
［リチウムイオン電池］
本出願は、本出願の第１局面の電解液を含むリチウムイオン電池をさらに提供する。
いくつかの実施形態において、本出願のリチウムイオン電池は、正極板と、本出願の第１局面の電解液と、を含む。正極板は、ＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２、そのうちｘ＋ｙ＋ｚ＝１で表される正極材料を含む。そのうち、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とし、前記ニッケル原子の含有量をｘとする場合、０．５≦Ｗ２／（１００ｘ）≦０．７２を満たす。
本出願の電解液とＮｉ－Ｃｏ－Ｍｎ層状三元正極活性材料とで製造されたリチウムイオン電池は、その電気化学的性能が著しく高められ、前記電解液に対する環状エーテルの使用量と三元正極活性材料におけるニッケル原子の含有量ｘとは、対応関係を有する。通常、三元正極活性材料におけるニッケル原子の含有量が高いほど、三元正極活性材料の活性がより強い。しかしながら、電池の使用過程において、ニッケル原子の含有量が高いと、三元正極活性材料により、正極表面の酸素の放出が速くなり、環状エーテルおよびその他の溶媒の酸化分解が加速されてしまう。多くの実験により、本出願の発明者らは、本出願の電解液の使用量とニッケル原子の含有量ｘの関係が、０．５≦Ｗ２／（１００ｘ）≦０．７２を満たす場合、高ニッケル電池の酸素放出の問題を改善し、正極表面の環状エーテルの酸化分解を効果的に低減でき、それらを用いて製造された三元リチウムイオン電池が良好なサイクル性能およびパワー性能を有することを見出した。その詳細について、表６を参照する。
いくつかの実施形態において、任意で、前記ニッケル原子の含有量ｘは、０．５以上であり、任意で、前記ニッケル原子の含有量が、０．５、０．６５、０．８、０．９６であってもよい。その詳細について、表８を参照する。
本出願の電解液レシピは、特に、ニッケル原子の含有量の高い三元リチウムイオン電池、ひいてはニッケル原子の含有量の超高い三元リチウムイオン電池に適する。これによって、良好な高温貯蔵性能、高温サイクル性能およびパワー性能を有する。
いくつかの実施形態において、本出願のリチウムイオン電池では、負極材料の１５４０．２５ｍｍ２の集電体の表面での担持量（単位：ｇ）をＨとし、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とする場合、２０≦Ｗ２／Ｈ≦１６６を満たし、任意で、５０≦Ｗ２／Ｈ≦１４１を満たす。
多くの実験により、本出願の発明者らは、本出願の電解液に対する環状エーテルの使用量と負極材料の担持量Ｈとの選択により、相乗効果を発揮することができることを見出した。両者の関係が２０≦Ｗ２／Ｈ≦１６６を満たす場合、リチウムイオン電池全体の電気化学的性能を顕著に高めることができる。その詳細について、表７を参照する。
いくつかの実施形態において、本出願のリチウムイオン電池は、ハウジングを有する電池である。
いくつかの実施形態において、リチウムイオン電池は、外装を含み得る。この外装は、上記電極ユニットおよび電解質を密封することに用いられる。
いくつかの実施形態において、リチウムイオン電池の外装は、例えば、硬質プラスチックケース、アルミニウムケース、鋼ケースなどの硬質ケースであってもよい。リチウムイオン電池の外装は、例えば袋状ソフトパックのようなソフトパックであってもよい。ソフトパックの材質は、例えば、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレートおよびポリブチレンサクシネートなどのプラスチックであってもよい。
本出願は、リチウムイオン電池の形状を特に限定せず、円柱状、四角形または他の任意の形状であってもよい。例えば、図１には、一例としての四角形構造のリチウムイオン電池５が示されている。
いくつかの実施形態において、図２に示すように、外装は、ハウジング５１と、カバープレート５３を含む。ここで、ハウジング５１は、底板と、底板に接続される側板とを含み、底板と側板とは、収納室を囲むように構成される。ハウジング５１は、収納室と連通する開口を有し、カバープレート５３は、前記開口をカバーすることで、前記収納室を密封する。正極板、負極板およびセパレータは、巻回プロセス又は積層プロセスにより電極ユニット５２を形成することができる。電極ユニット５２は、前記収納室に封入される。電解液は、電極ユニット５２内に浸潤する。リチウムイオン電池５に含まれる電極ユニット５２の個数は、１つまたは複数であってもよく、当業者であれば、実際の必要に応じて選択することができる。
図３は、一例の電気設備を示す。この装置は、純電気自動車、ハイブリッド電気自動車、またはプラグインハイブリッド電気自動車などである。
実施例
以下、本出願の実施例を説明する。説明する以下の実施例は、例示的なものであり、本出願を説明するものにすぎず、本出願を限定するものではないと理解されるべきである。実施例において、具体的な条件を明記しないことについて、当分野の文献に記載の技術、条件または製品の説明書に基づいて行うことができる。使用する試剤又は器械の、製造メーカーが明記されていないものが、当分野でよく使われる市販の従来品を使用することが可能である。本出願の実施例における各成分の含有量について、別段の明記がない限り、いずれも結晶水を含有しない質量で計算する。
以下に言及される用語について、「実施例１－１の電解液」が、実施例１－１のリチウムイオン電池の製造過程で用いられる電解液を意味し、「実施例１－１の正極板」が、実施例１－１のリチウムイオン電池の製造過程で用いられる正極板を意味し、「実施例１－１の負極板」が、実施例１－１のリチウムイオン電池の製造過程で用いられる正極板を意味し、「実施例１－１のセパレータ」が、実施例１－１のリチウムイオン電池の製造過程で用いられるセパレータを意味し、「実施例１－１のリチウムイオン電池」が、実施例１－１の正極、セパレータ、負極、電解液によって製造されたリチウムイオン電池を意味する。
本出願の実施例に係る原料は、以下のとおりである。
ニッケルコバルトマンガン三元材料（ＬｉＭＯ２、ＭがＮｉ－Ｃｏ－Ｍｎの固溶体であり、それらの比については各実施例を参照）
人造黒鉛（広東凱金新能源科技股フン有限公司）
Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ、ＣＡＳ：８７２－５０－４、上海ｍａｃｋｌｉｎ生物科技有限公司）
ポリフッ化ビニリデン（ＣＡＳ：２４９３７－７９－９、上海ｍａｃｋｌｉｎ生物科技有限公司）
アセチレンブラック（広東凱金新能源科技股フン有限公司）
導電剤であるカーボンブラック（広東凱金新能源科技股フン有限公司）
アクリレート（ＣＡＳ：２５０６７－０２－１、上海ｍａｃｋｌｉｎ生物科技有限公司）
炭酸エチレン（ＥＣ、ＣＡＳ：９６－４９－１、上海ｍａｃｋｌｉｎ生物科技有限公司）
炭酸ジメチル（ＤＭＣ、ＣＡＳ：６１６－３８－６、上海ｍａｃｋｌｉｎ生物科技有限公司）
炭酸エチルメチル（ＥＭＣ、ＣＡＳ：６２３－５３－０、上海ｍａｃｋｌｉｎ生物科技有限公司）
ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６、ＣＡＳ：２１３２４－４０－３、広州天賜高新材料股フン有限公司）
ビスフルオロスルホンイミドリチウム塩（ＬｉＦＳＩ、ＣＡＳ：１７１６１１－１１－３、広州天賜高新材料股フン有限公司）
フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ、ＣＡＳ：１１４４３５－０２－８、広州天賜高新材料股フン有限公司）
実施例１－１
［電解液の調製］
含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに３２．６４ｇのＥＣ、６０．８４ｇのＥＭＣ、６．２５ｇのＬｉＰＦ６および０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得た。
［正極板の製造］
正極活性材料としてのニッケルコバルトマンガン三元材料（ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１Ｏ２）、接着剤としてのポリフッ化ビニリデン、導電剤としてのアセチレンブラックを、８：１：１の質量比で混合し、溶媒としてのＮＭＰを入れ、真空攪拌機の攪拌により正極スラリーを得た。この正極スラリーを、０．２８ｇ（乾物）／１５４０．２５ｍｍ２の量で、１３μｍの厚さの正極集電体アルミニウム箔に均一に塗布し、アルミニウム箔を室温で乾燥させたあと、１２０℃のオーブンに移して１時間乾燥させ、その後、冷間プレス、切断を経て正極板を得た。
［負極板の製造］
人造黒鉛、導電剤としてのカーボンブラック、接着剤としてのアクリレートを、９２：２：６の質量比で混合し、脱イオン水を添加し、真空攪拌機の攪拌により負極スラリーを得た。この負極スラリーを、０．１８ｇ（乾物）／１５４０．２５ｍｍ２の量で、８μｍの厚さの負極集電体銅箔に均一に塗布し、銅箔を室温で乾燥されたあと、１２０℃のオーブンに移して１時間乾燥させ、その後、冷間プレス、切断を経て、負極板を得た。
［セパレータ］
セパレータは、Ｃｅｌｌｇａｒｄ（会社）から購入するｃｅｌｌｇａｒｄ２４００（規格）である。
［リチウムイオン電池の製造］
セパレータが正極板と負極板との間に介在して隔離の役割を果たすように、正極板、セパレータ、負極板を順に積層し、巻回して電気コアとする。さらに、容量が４．３Ａｈである電気コアを外装箔に置き、上記の調製された８．６ｇの電解液を乾燥された電池に注入し、真空パッケージング、放置、フォーメーション、成形などの工程を経て、リチウムイオン電池を得た。
実施例１－２
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１８．１７ｇのＥＣ、７２．６８ｇのＥＭＣ、９ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例１－３
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１０．１０ｇのＥＣ、８１．７４ｇのＥＭＣ、８ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例１－４
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１２．８３ｇのＥＣ、７５．６４８ｇのＥＭＣ、１１．３８ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例１－５
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１２．６７ｇのＥＣ、７４．６８ｇのＥＭＣ、１２．５ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例１－６
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに９．８６ｇのＥＣ、７９．７４ｇのＥＭＣ、１０．２５ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
比較例１
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに８２．９８ｇのＥＣ、４．３７ｇのＥＭＣ、１２．５ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
比較例２
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１０．４４ｇのＥＣ、７８．０３ｇのＥＭＣ、１１．３８ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例２－１
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに２．９３ｇのＰＣ、９４．６７ｇのＥＭＣ、２．２５ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例２－２
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに４．８０ｇのＰＣ、９１．２９ｇのＥＭＣ、３．７５ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例２－３
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに７．５１ｇのＰＣ、８６．３４ｇのＥＭＣ、６ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例２－４
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに９．２５ｇのＰＣ、８３．２２ｇのＥＭＣ、７．３８ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例２－５
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１１．７６ｇのＰＣ、７８．７１ｇのＥＭＣ、９．３８ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例２－６
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１３．３８ｇのＰＣ、７５．８４ｇのＥＭＣ、１０．６３ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例２－７
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１５．７２ｇのＰＣ、７１．６２ｇのＥＭＣ、１２．５ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例２－８
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１７．２２ｇのＰＣ、６８．８８ｇのＥＭＣ、１３．７５ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例３－１
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１３．９２ｇのＥＣ、７３．５５ｇのＥＭＣ、１２．３８ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例３－２
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１４．０４ｇのＥＣ、７３．３２ｇのＥＭＣ、１１．９０ｇのＬｉＰＦ６、０．７３ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例３－３
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１５．５ｇのＥＣ、７０．５５ｇのＥＭＣ、６．２５ｇのＬｉＰＦ６、７．７ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例３－４
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１５．８２ｇのＥＣ、６９．９４ｇのＥＭＣ、５ｇのＬｉＰＦ６、９．２４ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例３－５
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１６．０４ｇのＥＣ、６９．５３ｇのＥＭＣ、４．１７ｇのＬｉＰＦ６、１０．２７ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例３－６
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１６．３９ｇのＥＣ、６８．８５ｇのＥＭＣ、２．７８ｇのＬｉＰＦ６、１１．９８ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例３－７
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１６．５７ｇのＥＣ、６８．５１ｇのＥＭＣ、２．０８ｇのＬｉＰＦ６、１２．８３ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例３－８
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１６．６２ｇのＥＣ、６８．４３ｇのＥＭＣ、１．９２ｇのＬｉＰＦ６、１３．０３ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例４－１
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１０．８５ｇのＥＣ、７９．３９ｇのＥＭＣ、４．３８ｇのＬｉＰＦ６、５．３９ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例４－２
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１３．１８ｇのＥＣ、７４．９７ｇのＥＭＣ、５．３１ｇのＬｉＰＦ６、６．５５ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例４－３
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１５．５ｇのＥＣ、７０．５５ｇのＥＭＣ、６．２５ｇのＬｉＰＦ６、７．７０ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例４－４
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに２１．７ｇのＥＣ、５８．７７ｇのＥＭＣ、８．７５ｇのＬｉＰＦ６、１０．７８ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例４－５
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに２２．４８ｇのＥＣ、５７．３ｇのＥＭＣ、９．０６ｇのＬｉＰＦ６、１１．１７ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例５－１
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１２．３０ｇのＥＣ、７２．５５ｇのＥＭＣ、１１．４４ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩ、３．５５ｇのＦＥＣを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例５－２
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１０．３５ｇのＥＣ、７５．８７ｇのＥＭＣ、９．６３ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩ、４ｇのＦＥＣを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例５－３
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１２．５１ｇのＥＣ、７０．８９ｇのＥＭＣ、１１．７５ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩ、４．７ｇのＦＥＣを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例５－４
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１０．７６ｇのＥＣ、７３．３１ｇのＥＭＣ、１０．１３ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩ、５．６５ｇのＦＥＣを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例５－５
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１１．０３ｇのＥＣ、７１．２９ｇのＥＭＣ、１０．６３ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩ、６．９ｇのＦＥＣを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例５－６
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１３．５５ｇのＥＣ、６６．１７ｇのＥＭＣ、１３．１３ｇのＬｉＰＦ６、０．１５ｇのＬｉＦＳＩ、７ｇのＦＥＣを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例６－１
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例で使用される正極活性材料としての三元材料がＬｉＮｉ０．９９Ｃｏ０．００５Ｍｎ０．００５Ｏ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに４６．２８６ｇのＥＣ、３９．４３ｇのＥＭＣ、４．１３ｇのＬｉＰＦ６、１０．１６ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例６－２
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例で使用される正極活性材料としての三元材料がＬｉＮｉ０．６９Ｃｏ０．１６Ｍｎ０．１５Ｏ２である。
また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに３４．２８ｇのＥＣ、５１．４３ｇのＥＭＣ、４．１３ｇのＬｉＰＦ６、１０．１６ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例６－３
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例で使用される正極活性材料としての三元材料がＬｉＮｉ０．４７Ｃｏ０．１５Ｍｎ０．３８Ｏ２である。
また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに２７．８６ｇのＥＣ、５７．８５ｇのＥＭＣ、４．１３ｇのＬｉＰＦ６、１０．１６ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例６－４
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例で使用される正極活性材料としての三元材料がＬｉＮｉ０．３２Ｃｏ０．１９Ｍｎ０．５７Ｏ２である。
また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに２３．１４ｇのＥＣ、６２．５７ｇのＥＭＣ、４．１３ｇのＬｉＰＦ６、１０．１６ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例６－５
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例で使用される正極活性材料としての三元材料がＬｉＮｉ０．２５Ｃｏ０．１８Ｍｎ０．５７Ｏ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに２０．０６ｇのＥＣ、６５．６５ｇのＥＭＣ、４．１３ｇのＬｉＰＦ６、１０．１６ｇのＬｉＦＳＩを加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例７－１
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例の負極スラリーの塗布量が１．６９８ｍｇ／１５４０．２５ｍｍ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに３０．５７ｇのＥＣ、６３．３１ｇのＥＭＣ、６．１１ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例７－２
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例の負極スラリーの塗布量が０．８７３ｍｇ／１５４０．２５ｍｍ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１７．４７ｇのＥＣ、７３．８０ｇのＥＭＣ、８．７３ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例７－３
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例の負極スラリーの塗布量が０．１９２ｍｇ／１５４０．２５ｍｍ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに９．６１ｇのＥＣ、８２．７１ｇのＥＭＣ、７．６９ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例７－４
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例の負極スラリーの塗布量が０．１５８ｍｇ／１５４０．２５ｍｍ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１２．６７ｇのＥＣ、７５．９４ｇのＥＭＣ、１１．４ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例７－５
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例の負極スラリーの塗布量が０．１１５ｍｇ／１５４０．２５ｍｍ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１２．６７ｇのＥＣ、７４．６７ｇのＥＭＣ、１２．６７ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例７－６
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例の負極スラリーの塗布量が０．０９ｍｇ／１５４０．２５ｍｍ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１２．６７ｇのＥＣ、７４．６７ｇのＥＭＣ、１２．６７ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例７－７
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例の負極スラリーの塗布量が０．０７９ｍｇ／１５４０．２５ｍｍ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１２．６７ｇのＥＣ、７４．６７ｇのＥＭＣ、１２．６７ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例７－８
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例の負極スラリーの塗布量が０．０５８ｍｇ／１５４０．２５ｍｍ２である。また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに９．６１ｇのＥＣ、８０．３ｇのＥＭＣ、１０．０９ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例８－１
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例で使用される正極活性材料としての三元材料がＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２である。
また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１６ｇのＥＣ、６９．６ｇのＥＭＣ、１４．４ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例８－２
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例で使用される正極活性材料としての三元材料がＬｉＮｉ０．６５Ｃｏ０．０５Ｍｎ０．３Ｏ２である。
また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１６ｇのＥＣ、６９．６ｇのＥＭＣ、１４．４ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例８－３
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例で使用される正極活性材料としての三元材料がＬｉＮｉ０．８５Ｃｏ０．０５Ｍｎ０．１Ｏ２である。
また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１６ｇのＥＣ、６９．６ｇのＥＭＣ、１４．４ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
実施例８－４
リチウムイオン電池の製造プロセスは、全体として実施例１－１を参照できる。相違点として、この実施例で使用される正極活性材料としての三元材料がＬｉＮｉ０．９６Ｃｏ０．０２Ｍｎ０．０２Ｏ２。
また、電解液の調製ステップは、含水量が１０ｐｐｍ未満のアルゴンガス雰囲気のグローブボックスで、ビーカーに１６ｇのＥＣ、６９．６ｇのＥＭＣ、１４．４ｇのＬｉＰＦ６を加え、十分攪拌し溶解したあと、本実施例の電解液を得るように行われる。
［パラメータおよび電池性能の測定］
１．初期放電ＤＣＲ（直流抵抗、Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の測定
２５℃下で、上記実施例と比較例のリチウムイオン電池のそれぞれを１Ｃの充電レートで４．２５Ｖまで充電し、その後、電流が０．０５Ｃよりも小さくなるまで定電圧充電を行い、さらに、１Ｃの放電レートで３０分間放電する。このときの電池のＳＯＣが５０％、電圧をＶ１とする。その後、４Ｃの放電レート（４Ｃに対応する電流をＩとする）で３０秒間放電する。このときの電圧をＶ２とする。リチウムイオン電池の初期放電ＤＣＲ＝（Ｖ１－Ｖ２）／Ｉである。具体的な数値について、表１～表８を参照する。
２．６０℃下のサイクル性能の測定
６０℃下で、電池を１Ｃの定電流で４．２５Ｖまで充電し、その後、４．２５Ｖの定電圧で電流が０．０５Ｃとなるまで充電して５分間静置し、さらに１Ｃの定電流で２．５Ｖまで放電し、得られた容量を初期容量Ｃ０とする。上記の同一の電池に対して以上のステップを繰り返して実施するとともにカウントし、サイクルが３００回実施されたあとの電池の放電容量をＣ３００とする。サイクルが３００回実施されたあとの電池のサイクル容量の保持率Ｐ＝Ｃ３００／Ｃ０×１００％である。
上記の工程で、実施例と比較例のリチウムイオン電池のそれぞれを測定する。具体的な数値について、表１～表８を参照する。
３．６０℃下の貯蔵性能の測定
２５℃下で、電池を０．５Ｃの定電流で４．２５Ｖまで充電し、その後、４．２５Ｖの定電圧で電流が０．０５Ｃとなるまで充電して５分間静置し、さらに０．５Ｃの定電流で２．５Ｖまで放電し、このときの放電容量を初期容量Ｃ０とする。
さらに、上記電池を０．５Ｃの定電流で４．２５Ｖまで充電し、その後、４．２５Ｖの定電圧で電流が０．０５Ｃとなるまで充電してから、この電池を６０℃のインキュベータに置き、６０日間収納して取り出す。取り出された電池を２５℃の大気雰囲気で放置し、リチウムイオン電池の温度が２５℃まで下降したあと、リチウムイオン電池を０．５Ｃの定電流で２．５Ｖまで放電し、その後、０．５Ｃの定電流で４．２５Ｖまで充電し、最後、リチウムイオン電池を０．５Ｖの定電流で２．５Ｖまで放電する。このときの放電容量をＣ１とする。６０日間収納した電池の高温貯蔵容量の保持率Ｍ＝Ｃ１／Ｃ０×１００％である。
上記の工程で、他の実施例と比較例のそれぞれを測定する。具体的な数値について、表１～表８を参照する。
表１から分かるように、上記のすべての実施例のリチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率、高温貯蔵容量の保持率は、遥かに比較例１－２よりも高く、また、すべて実施例の初期放電ＤＣＲは、比較例１－２よりも低い。
実施例１－１～実施例１－６から分かるように、０．２≦Ｗ１／Ｗ２≦１．０６である場合、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率がいずれも７５％よりも高く、高温貯蔵容量の保持率がいずれも８０％よりも高い。また、初期放電ＤＣＲもいずれも２０．５ｍΩ以内に抑えられた。また、０．８≦Ｗ１／Ｗ２≦１．０である場合、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率、高温貯蔵容量の保持率および初期放電ＤＣＲがさらに改善された。
実施例２－１～実施例２－８から分かるように、Ｗ１／Ｗ２の値が一定である場合、Ｂの値が５％～１８％の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率がいずれも７５％よりも高く、高温貯蔵容量の保持率がいずれも８０％よりも高い。また、初期放電ＤＣＲがいずれも１７．２ｍΩ未満に抑えられた。また、Ｂの値が１３％～１６％の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率、高温貯蔵容量の保持率および初期放電ＤＣＲがさらに改善された。
実施例３－１～実施例３－８から分かるように、Ｗ１／Ｗ２、Ｃ１＋Ｃ２の値が一定値である場合、Ｃ１／Ｃ２の値が０．０５～５の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率がいずれも７８．５％よりも高く、高温貯蔵容量の保持率がいずれも８１％よりも高い。また、初期放電ＤＣＲがいずれも１７ｍΩ未満に抑えられた。また、Ｃ１／Ｃ２の値が１～３．５の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率、高温貯蔵容量の保持率および初期放電ＤＣＲがさらに改善された。
実施例４－１～実施例４－５から分かるように、Ｗ１／Ｗ２、Ｃ１／Ｃ２の値が一定値である場合、（Ｃ１＋Ｃ２）の値が０．８６～１．４Ｍの範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率がいずれも８１．５％よりも高く、高温貯蔵容量の保持率がいずれも８２．３％よりも高い。また、初期放電ＤＣＲがいずれも１７ｍΩ未満に抑えられた。また、（Ｃ１＋Ｃ２）の値が１～１．４の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率、高温貯蔵容量の保持率および初期放電ＤＣＲがさらに改善された。
実施例５－１～実施例５－６から分かるように、Ｗ１／Ｗ２が一定値である場合、Ｗ２／５＋２×Ａの値が１０～１６の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率がいずれも８３％よりも高く、高温貯蔵容量の保持率がいずれも８４％よりも高い。また、初期放電ＤＣＲがいずれも１６．５ｍΩ未満に抑えられた。また、Ｗ２／５＋２×Ａの値が１１．９～１３．５の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率、高温貯蔵容量の保持率および初期放電ＤＣＲがさらに改善された。
実施例６－１～実施例６－５から分かるように、Ｗ２／（１００ｘ）の値が０．５～０．７２の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率がいずれも８１．３％よりも高く、高温貯蔵容量の保持率がいずれも８２％よりも高い。また、初期放電ＤＣＲがいずれも１７ｍΩ未満に抑えられた。
実施例７－１～実施例７－８から分かるように、Ｗ１／Ｗ２が一定値である場合、Ｗ２／Ｈの値が２０～１６６の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率がいずれも８１．５％よりも高く、高温貯蔵容量の保持率がいずれも８１．３％よりも高い。また、初期放電ＤＣＲがいずれも１６．９ｍΩ未満に抑えられた。また、Ｗ２／Ｈの値が５０～１４１の範囲内にあるとき、リチウムイオン電池の高温サイクル容量の保持率、高温貯蔵容量の保持率および初期放電ＤＣＲがさらに改善された。
実施例８－１～実施例８－４から分かるように、現在のＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２の三元正極活性材料のうちのよく使用されるもの、即ちニッケル原子の含有量がそれぞれ０．５、０．６５、０．８５、０．９６である三元正極活性材料で製造されたリチウムイオン電池は、いずれも良好な高温サイクル容量の保持率、高温貯蔵容量の保持率および初期放電ＤＣＲを有する。
なお、本出願は、上記の実施形態に限定されない。上記の実施形態は、例示的なものに過ぎず、本願の技術的思想と実質的に同一の構成や、同じ作用、効果を果たす実施形態がいずれも本出願の技術的範囲内に含まれる。また、本出願の主旨を逸脱しない限り、実施形態に対して当業者が想到できる各種の変化や、実施形態における一部の構成要素を組合せてなる他の方式も本出願の範囲内に含まれる。
５…リチウムイオン電池
５１…ハウジング
５２…電極ユニット
５３…トップカバーアセンブリ

Claims (11)

  1. 電解質塩と有機溶媒とを含む電解液であって、
    前記電解質塩がリチウム塩を含み、前記有機溶媒が環状エーテルを含み、
    前記電解液に対する前記リチウム塩の質量分率をＷ１とし、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とする場合、０．２≦Ｗ１／Ｗ２≦１．０６を満たす
    ことを特徴とする電解液。
  2. 前記Ｗ１／Ｗ２の範囲が０．５～１．０６であり、任意で０．８～１．０であることを特徴とする請求項１に記載の電解液。
  3. 前記有機溶媒の質量に対する前記環状エーテルの質量の質量分率Ｂが５％～１８％であり、任意で１３％～１６％であることを特徴とする請求項１または２に記載の電解液。
  4. 前記電解質塩は、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド、ヘキサフルオロリン酸リチウムのうちの少なくとも１つを含み、
    前記環状エーテルは、炭酸エチレンおよび炭酸プロピレンのうちの少なくとも一方を含む
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の電解液。
  5. 前記リチウムビス（フルオロスルホニル）イミドのモル濃度をＣ１とし、前記ヘキサフルオロリン酸リチウムのモル濃度をＣ２とする場合、それらの比であるＣ１／Ｃ２が０．０５～５であり、任意で１～３．５であり、
    任意で、前記リチウムビス（フルオロスルホニル）イミドと前記ヘキサフルオロリン酸リチウムとのモル濃度の合計としての（Ｃ１＋Ｃ２）が０．８６～１．４Ｍである
    ことを特徴とする請求項４に記載の電解液。
  6. 成膜添加剤をさらに含み、
    前記電解液に対する前記成膜添加剤の質量分率をＡとし、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とする場合、１０≦Ｗ２／５＋２×Ａ≦１６を満たす
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電解液。
  7. 正極板と、負極板と、請求項１～６のいずれか１項に記載の電解液を含むリチウムイオン電池。
  8. 前記正極板は、正極活性材料としてのＬｉＮｉｘＣｏｙＭｎｚＯ２を含み、
    前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とし、ニッケル原子の含有量をｘとする場合、０．５≦Ｗ２／（１００ｘ）≦０．７２を満たし、
    ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１を満たす
    ことを特徴とする請求項７に記載のリチウムイオン電池。
  9. 前記ニッケル原子の含有量ｘが０．５以上であり、任意で０．６５、０．８、０．９６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。
  10. 負極材料の１５４０．２５ｍｍ２の集電体表面での担持量（単位：ｇ）をＨとし、前記電解液に対する前記環状エーテルの質量分率をＷ２とする場合、２０≦Ｗ２／Ｈ≦１６６を満たすことを特徴とする請求項７～９のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池。
  11. 請求項７～１０のいずれか１項に記載のリチウムイオン電池を有する電気設備。
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