JP4345643B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
正極と、負極と、電解液とを少なくとも備えた二次電池において、
前記負極が、負極活物質として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を吸蔵・放出する、元素M(MはSi、Sn、Al、Pb、Ag、Ge及びSbから選ばれた元素)を少なくとも1種以上含む金属または半金属を含有し、かつ、
前記電解液は、少なくとも電解質が溶解された非プロトン性溶媒と、下記一般式(1)で示される化合物とを含むことを特徴とする二次電池である。
本明細書において、「ポリフルオロアルキレン基」、「ポリフルオロアルキル基」、「ポリフルオロアルコキシ基」はそれぞれ対応するアルキレン基、アルキル基、アルコキシ基の炭素原子に結合した水素原子が全てフッ素原子により置換されたものを表し、「フルオロアルキレン基」、「フルオロアルキル基」、「フルオロアルコキシ基」はそれぞれ対応するアルキレン基、アルキル基、アルコキシ基の炭素原子に結合した水素原子の一部がフッ素原子により置換されたものを表す。
図1に本発明に係る電池の一例について概略構造を示す。正極集電体11と、リチウムイオンを吸蔵、放出し得る正極活物質を含有する層12と、リチウムイオンを吸蔵、放出する負極活物質を含有する層13と、負極集電体14と、電解液15、およびこれを含むセパレータ16から構成されている。ここで、一般式(1)で表される鎖状のジスルホン酸化合物(鎖状のジスルホン酸エステル)は電解液15に含まれる。
正極集電体11としてはアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金などを用いることができ、負極集電体14としては銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金を用いることができる。
セパレータ16としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、フッ素樹脂等の多孔性フィルムが好ましく用いられる。
正極活物質としては通常用いられるリチウム含有複合酸化物が用いられ、具体的にはLiMO2(MはMn,Fe,Coより選ばれ、一部をMg,Al,Tiなどその他カチオンで置換してもよい)、LiMn2O4などの材料を用いることができる。選択された正極活物質を用い、カーボンブラック等の導電性物質、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)等の結着剤とともにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)等の溶剤中に分散混練し、これをアルミニウム箔等の基体上に塗布するなどの方法により正極となる層12を得ることができる。
本発明では、負極が含有する負極活物質として、リチウムなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属を吸蔵・放出する、元素M(MはSi、Sn、Al、Pb、Ag、Ge及びSbから選ばれた元素)を少なくとも1種以上含む金属または半金属を用いる。上記金属または半金属としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と合金化可能な金属または半金属を用いることができ、その金属または半金属に含まれる元素Mは、1種でも2種以上でも良い。元素Mを2種以上含む場合、それらの元素は、それぞれ金属または半金属の状態で含んでいても良く、合金の状態で含んでいても良い。中でも、Si、Sn及びAlから選ばれた元素を含む金属または半金属を用いることが好ましく、Si及びSnの少なくとも一方を含む金属または半金属を用いることがより好ましい。
電解液15は電解質、非プロトン性溶媒と添加剤とを少なくとも有する。
電解質は、リチウム二次電池の場合にはリチウム塩を用い、これを非プロトン性溶媒中に溶解させる。リチウム塩としては、リチウムイミド塩、LiPF6、LiAsF6、LiAlCl4、LiClO4、LiBF4、LiSbF6などがあげられる。リチウムイミド塩としては、LiN(CkF2k+1SO2)(CmF2m+1SO2)(k,mは、それぞれ独立して1又は2)があげられる。この中でも特にLiPF6、LiBF4が好ましい。これらは単独で、又は複数種を組み合わせて用いることができる。これらのリチウム塩を含むことで高エネルギー密度を達成することができる。
また、非プロトン性電解液としては、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ラクトン類、環状エーテル類、鎖状エーテル類およびこれらのフッ化誘導体の有機溶媒から選ばれた少なくとも1種類の有機溶媒を用いる。より具体的には、
環状カーボネート類:プロピレンカーボネート(以下、PCと略記。)、エチレンカーボネート(以下、ECと略記。)、ブチレンカーボネート(BC)、およびこれらの誘導体
鎖状カーボネート類:ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(以下、DECと略記。)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、およびこれらの誘導体
脂肪族カルボン酸エステル類:ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル、およびこれらの誘導体
γ−ラクトン類:γ−ブチロラクトン、およびこれらの誘導体
環状エーテル類:テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、およびこれらの誘導体
鎖状エーテル類:1,2−ジエトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)、ジエチルエーテル、およびこれらの誘導体
その他:ジメチルスルホキシド、1,3−ジオキソラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、メチルスルホラン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、アニソール、N−メチルピロリドン、フッ素化カルボン酸エステル
これらを一種又は二種以上を混合して使用することができる。
添加剤としては、一般式(1)で示した鎖状のジスルホン酸エステルを用いる。
一般式(1)によって示される化合物は、非環式化合物であり合成時に環化反応を伴わず、例えば非特許文献1〜4を用いて合成が可能である。また、特許文献9に示される環式ジスルホン酸エステルの合成の副生成物として得ることもできる。このように、一般式(1)で示される化合物は合成の工程が容易であるため、安価な電解液を提供できる利点がある。
上記一般式(2)で示される化合物おいて、化合物の安定性、化合物の合成の容易性、溶媒への溶解性、価格などの観点から、nは0または1が好ましく、R5〜R10は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜12のアルキル基、及び炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、から選ばれる原子又は基が好ましく、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基がより好ましい。さらに好ましくは、R5〜R10の全てが水素原子、またはR5〜R10の1つもしくは2つが炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基で他が水素原子である。上記の炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基が好ましい。
上記一般式(3)で示される化合物おいて、化合物の安定性、化合物の合成の容易性、溶媒への溶解性、価格などの観点から、Aは、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、及び置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、から選ばれる基が好ましい。置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、および置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基、から選ばれる基がより好ましく、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基、エチレン基又は2,2−プロパンジイル基が特に好ましい。上記の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基は、メチレン基とジフルオロメチレン基を含むことが好ましく、メチレン基とジフルオロメチレン基とで構成されていることがより好ましい。
表1または2に記載の正極活物質および導電性付与剤を乾式混合し、バインダーであるPVDFを溶解させたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に均一に分散させスラリーを作製した。導電性付与剤としてはカーボンブラックを用いた。そのスラリーを正極集電体となるアルミ金属箔(角型、円筒型の場合には20μm、ラミネート型の場合には25μm)上に塗布後、NMPを蒸発させることにより正極シートとした。正極中の固形分比率は正極活物質:導電性付与剤:PVDF=80:10:10(質量%)とした。
上記プロセスによって作製した電池は、温度20℃において、充電レート1.0C、放電レート1.0C、充電終止電圧4.2V、放電終止電圧3.0V、として充放電サイクル試験を行った。その結果は表3及び4に示した。なお、400サイクル後の容量維持率(%)とは400サイクル試験後の放電容量(mAh)を、10サイクル試験後の放電容量(mAh)で割った値に100をかけたものである。400サイクル後の抵抗維持率とは、サイクル試験前の抵抗を1としたときの、400サイクル試験後の抵抗を相対値で示したものである。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiをCVD法によって成膜して作製した。正極活物質を含有する層に含まれる正極活物質にはLiCoO2を用いた。電解液には、EC/DEC/EMC=30/50/20(体積比)中に、電解質として1mol/LのLiPF6、及び添加剤として化合物No.1を0.5質量%含むものを用いた。電池の外装体にはアルミ製の角型容器を用いた。正極と負極の容量比A/Cバランスは1.05とした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSnを蒸着によって成膜して作製した。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてAlをスパッタによって成膜して作製した。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質として平均粒径10μmのPbを用いて作製した。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質として平均粒径10μmのAgを用いて作製した。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてGeをスパッタによって成膜して作製した。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSbを蒸着によって成膜して作製した。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiとAlとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Si原子数:Al原子数=5:5)。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質として平均粒径10μmのSiと平均粒径10μmのSnとをメカニカルミリングで混合した粒子を用いて作製した(Si原子数:Sn原子数=5:5)。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiとLiとの2つの蒸着源を使用し同時蒸着によって成膜して作製した(Si原子数:Li原子数=5:5)。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
添加剤は化合物No.2を用いた。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
添加剤は化合物No.3を用いた。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
添加剤は化合物No.4を用いた。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
添加剤は化合物No.6を用いた。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
添加剤は化合物No.9を用いた。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
添加剤は化合物No.10を用いた。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
添加剤は化合物No.15を用いた。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
添加剤は化合物No.16を用いた。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
添加剤は化合物No.19を用いた。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiを蒸着によって成膜して作製した。また、電解液には添加剤を使用しなかった。それ以外の条件は実施例1と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiをCVD法によって成膜して作製した。正極活物質を含有する層に含まれる正極活物質にはLiMnO2を用いた。電解液には、PC/EC/DEC=20/20/60(体積比)中に、電解質として1mol/LのLiPF6、及び添加剤として化合物No.1を0.5質量%含むものを用いた。電池の外装体にはアルミ製の角型容器を用いた。正極と負極の容量比A/Cバランスは1.05とした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSnを蒸着によって成膜して作製した。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてAlをスパッタによって成膜して作製した。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質として平均粒径10μmのPbを用いて作製した。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質として平均粒径10μmのAgを用いて作製した。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてGeをスパッタによって成膜して作製した。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSbを蒸着によって成膜して作製した。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiとAlとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Si原子数:Al原子数=5:5)。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質として平均粒径10μmのSiと平均粒径10μmのSnとをメカニカルミリングで混合した粒子を用いて作製した(Si原子数:Sn原子数=5:5)。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiとLiとの2つの蒸着源を使用し同時蒸着によって成膜して作製した(Si原子数:Li原子数=5:5)。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiを蒸着によって成膜して作製した。また、電解液には添加剤を使用しなかった。それ以外の条件は実施例20と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiと元素Xに相当するFeとの2つ蒸着源を使用し同時蒸着によって成膜して作製した(Si原子数:Fe原子数=19:1)。正極活物質を含有する層に含まれる正極活物質にはLiCoO2を用いた。電解液には、EC/DEC/EMC=30/50/20(体積比)中に、電解質として1mol/LのLiPF6、及び添加剤として化合物No.1を0.5質量%含むものを用いた。電池の外装体にはアルミニウム箔をラミネートでコーティングした部材で容器を作製し用いた。正極と負極の容量比A/Cバランスは1.05とした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSnと元素Xに相当するCuとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Sn原子数:Cu原子数=3:7)。それ以外の条件は実施例30と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質として平均粒径10μmのSi−Al合金粒子と平均粒径10μmの元素Xに相当するNi粒子とをメカニカルミリングで混合した粒子を用いて作製した(Si原子数:Al原子数:Ni原子数=10:9:1)。それ以外の条件は実施例30と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質として平均粒径10μmのSi−Sn合金粒子と平均粒径10μmの元素Xに相当するTi粒子とをメカニカルミリングで混合した粒子を用いて作製した(Si原子数:Sn原子数:Ti原子数=5:5:90)。それ以外の条件は実施例30と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質として平均粒径10μmのSi−Li合金粒子と平均粒径10μmの元素Xに相当するFe粒子とをメカニカルミリングで混合した粒子を用いて作製した(Si原子数:Li原子数:Fe原子数=9:4:1)。それ以外の条件は実施例30と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiと元素Xに相当するFeとの2つ蒸着源を使用し同時蒸着によって成膜して作製した(Si原子数:Fe原子数=19:1)。また、電解液には添加剤を使用しなかった。それ以外の条件は実施例30と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiを蒸着によって成膜して作製した。正極活物質を含有する層に含まれる正極活物質にはLiMn2O4を用いた。電解液には、PC/EC/DEC=20/20/60(体積比)中に、電解質として1mol/LのLiPF6、及び添加剤として化合物No.1を0.5質量%含むものを用いた。電池の外装体にはアルミニウム箔をラミネートでコーティングした部材で容器を作製し用いた。正極と負極の容量比A/Cバランスは1.05とした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSnを蒸着によって成膜して作製した。それ以外の条件は実施例35と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiと元素Xに相当するFeとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Si原子数:Fe原子数=7:3)。それ以外の条件は実施例35と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiを蒸着によって成膜して作製した。また、添加剤は、化合物No.1を0.5質量%、及び1,3−PSを3質量%用いた。それ以外の条件は実施例35と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSnを蒸着によって成膜して作製した。また、添加剤は、化合物No.1を0.5質量%、及び1,3−PSを3質量%用いた。それ以外の条件は実施例35と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiと元素Xに相当するFeとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Si原子数:Fe原子数=7:3)。また、添加剤は、化合物No.1を0.5質量%、及び1,3−PSを3質量%用いた。それ以外の条件は実施例35と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiと元素Xに相当するFeとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Si原子数:Fe原子数=7:3)。また、添加剤は、化合物No.1を0.5質量%、1,3−PSを3質量%、及びVCを1質量%用いた。それ以外の条件は実施例35と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiと元素Xに相当するFeとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Si原子数:Fe原子数=7:3)。また、添加剤は、化合物No.1を0.5質量%、及びMMDSを0.5質量%用いた。それ以外の条件は実施例35と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiと元素Xに相当するFeとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Si原子数:Fe原子数=7:3)。また、電解液には添加剤を使用しなかった。それ以外の条件は実施例35と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiと元素Xに相当するFeとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Si原子数:Fe原子数=7:3)。また、電解液には、添加剤は1,3−PSを3質量%用いた。それ以外の条件は実施例35と同じとした。
負極活物質を含有する層は、負極活物質としてSiと元素Xに相当するFeとの2つのスパッタ源を使用し同時に成膜して作製した(Si原子数:Fe原子数=7:3)。正極活物質を含有する層に含まれる正極活物質にはLiCoO2を用いた。電解液には、EC/DEC/EMC=30/50/20(体積比)中に、電解質として1mol/LのLiPF6、及び添加剤として化合物No.1を0.01質量%含むものを用いた。電池の外装体には18650円筒型容器を用いた。正極と負極の容量比A/Cバランスは1.05とした。
添加剤は、化合物No.1を0.1質量%用いた。それ以外の条件は実施例43と同じとした。
添加剤は、化合物No.1を0.75質量%用いた。それ以外の条件は実施例43と同じとした。
添加剤は、化合物No.1を3質量%用いた。それ以外の条件は実施例43と同じとした。
添加剤は、化合物No.1を5質量%用いた。それ以外の条件は実施例43と同じとした。
添加剤は、化合物No.1を8質量%用いた。それ以外の条件は実施例43と同じとした。
電解液には添加剤を使用しなかった。それ以外の条件は実施例43と同じとした。
実施例1〜10における容量維持率は、比較例1の容量維持率より大きく上回っている。これは、化合物No.1によって、負極活物質としてアルカリ金属またはアルカリ土類金属を吸蔵・放出する、元素M(MはSi、Sn、Al、Pb、Ag、Ge及びSbから選ばれた元素)を少なくとも1種以上含む金属または半金属を用いた電池の場合、負極表面に存在する表面膜の安定化と、その膜の高いイオン伝導性によって、不可逆反応が抑制されたためなどが理由として考えられる。また、実施例11〜19においても同様の傾向が見られ、一般式(1)で示される化合物による効果が確認された。正極活物質としてLiMnO2を用いた実施例20〜29の容量維持率も、化合物No.1を含まない比較例2の容量維持率より大きく上回っており、実施例1と同様の効果があることが確認された。
実施例35〜37におけるサイクル試験後の容量維持率は、比較例4に比較して上回っており、1,3−PSを添加した実施例38〜40におけるサイクル試験後の容量維持率は、実施例35〜37よりもさらに向上している。また、MMDSを添加した実施例42においても同様の傾向が見られた。これは、1,3−PSやMMDSのような環式スルホン酸エステルの添加により負極表面に存在する皮膜のさらなる安定化と、その膜のさらなる高いイオン伝導性によって、さらに不可逆反応が抑制されたためなどが理由として考えられる。ただし、比較例5のように添加剤として1,3−PSを単独で用いた場合は、容量維持率の向上効果はそれほど大きくない。
実施例41に示した電池は、実施例40比較して、サイクル試験後の容量維持率が更に向上していること、すなわち電解液にVCを更に添加することでサイクル特性が改善していることが確認された。この理由についても、上記の1,3−PSを添加した際の理由と同様と考えられる。
実施例43〜48から、400サイクル後の容量維持率は、化合物No.1の濃度が0.1質量%未満および5.0質量%を越える濃度で低下する傾向が見られた。また、抵抗上昇率は上昇する傾向が見られた。この結果より、電解液中における一般式(1)で示される化合物の濃度は0.1質量%以上5.0質量%以下が好ましいことが確認された。
12 正極活物質を含有する層
13 負極活物質を含有する層
14 負極集電体
15 非水電解質溶液
16 多孔質セパレータ
Claims (15)
- 正極と、負極と、電解液とを少なくとも備えた二次電池において、
前記負極が、負極活物質として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を吸蔵・放出す
る、元素M(MはSi、Sn、Al、Pb、Ag、Ge及びSbから選ばれた元素)を少
なくとも1種以上含む金属または半金属を含有し、かつ、
前記電解液は、少なくとも電解質が溶解された非プロトン性溶媒と、下記一般式(1)
で示される化合物の少なくとも1種とを含み、
換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のア
ルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5の
ポリフルオロアルキル基、−SO2X1(X1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアル
キル基)、−SY1(Y1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−COZ
(Zは水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、及びハロゲ
ン原子、から選ばれる原子または基を示す。R2およびR3は、それぞれ独立して、置換も
しくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコ
キシ基、置換もしくは無置換のフェノキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフル
オロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数
1〜5のフルオロアルコキシ基、炭素数1〜5のポリフルオロアルコキシ基、水酸基、ハ
ロゲン原子、−NX2X3(X2及びX3は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もし
くは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、及び−NY2CONY3Y4(Y2〜Y4は、そ
れぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、から選ばれる原子または基を示す。)
一般式(1)で表される化合物が、R 1 およびR 4 が共にフッ素原子である場合、R 2 及
びR 3 の少なくと一方が水酸基又はハロゲン原子である場合を除いた化合物から選択され
る化合物であることを特徴とする二次電池。 - 前記負極に含まれる負極活物質中に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と合金化し
ない元素Xをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。 - 前記元素Xが、Fe、Ni、Cu及びTiから選ばれた少なくとも1種の元素であるこ
とを特徴とする請求項2記載の二次電池。 - 前記元素Mと前記元素Xとの比率が、原子数比で元素M:元素X=19:1〜1:9で
あることを特徴とする請求項2または3記載の二次電池。 - 正極と、負極と、電解液とを少なくとも備えた二次電池において、
前記負極が、負極活物質として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を吸蔵・放出す
る、元素M(MはSi、Sn、Al、Pb、Ag、Ge及びSbから選ばれた元素)を少
なくとも1種以上含む金属または半金属を含有し、かつ、
前記電解液は、少なくとも電解質が溶解された非プロトン性溶媒と、下記一般式(1)
で示される化合物の少なくとも1種と
換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のア
ルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5の
ポリフルオロアルキル基、−SO2X1(X1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアル
キル基)、−SY1(Y1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−COZ
(Zは水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、及びハロゲ
ン原子、から選ばれる原子または基を示す。R2およびR3は、それぞれ独立して、置換も
しくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコ
キシ基、置換もしくは無置換のフェノキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフル
オロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数
1〜5のフルオロアルコキシ基、炭素数1〜5のポリフルオロアルコキシ基、水酸基、ハ
ロゲン原子、−NX2X3(X2及びX3は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もし
くは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、及び−NY2CONY3Y4(Y2〜Y4は、そ
れぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、
から選ばれる原子または基を示す。)
下記一般式(2)で示される環式モノスルホン酸エステルの少なくとも1種を含むこと
を特徴とする二次電池。
は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜12のアルキル基、
置換もしくは無置換の炭素数1〜6のフルオロアルキル基、及び炭素数1〜6のポリフル
オロアルキル基、から選ばれる原子または基を示す。) - 正極と、負極と、電解液とを少なくとも備えた二次電池において、
前記負極が、負極活物質として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を吸蔵・放出す
る、元素M(MはSi、Sn、Al、Pb、Ag、Ge及びSbから選ばれた元素)を少
なくとも1種以上含む金属または半金属を含有し、かつ、
前記電解液は、少なくとも電解質が溶解された非プロトン性溶媒と、下記一般式(1)
で示される化合物の少なくとも1種と
換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のア
ルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5の
ポリフルオロアルキル基、−SO2X1(X1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアル
キル基)、−SY1(Y1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−COZ
(Zは水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、及びハロゲ
ン原子、から選ばれる原子または基を示す。R2およびR3は、それぞれ独立して、置換も
しくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコ
キシ基、置換もしくは無置換のフェノキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフル
オロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数
1〜5のフルオロアルコキシ基、炭素数1〜5のポリフルオロアルコキシ基、水酸基、ハ
ロゲン原子、−NX2X3(X2及びX3は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もし
くは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、及び−NY2CONY3Y4(Y2〜Y4は、そ
れぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、
から選ばれる原子または基を示す。)
下記一般式(3)で示されるスルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステルの少な
くとも1種を含むことを特徴とする二次電池。
換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、カルボニル基、スルフィニル基、炭素
数1〜5のポリフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロア
ルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基におけるC−C結合の少
なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基
におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、及び置換もしくは
無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所が
C−O−C結合となった基、から選ばれる基を示す。Bは置換もしくは無置換の炭素数1
〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、及び置換もしくは無置
換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基、から選ばれる基を示す。) - 正極と、負極と、電解液とを少なくとも備えた二次電池において、
前記負極が、負極活物質として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属を吸蔵・放出す
る、元素M(MはSi、Sn、Al、Pb、Ag、Ge及びSbから選ばれた元素)を少
なくとも1種以上含む金属または半金属を含有し、かつ、
前記電解液は、少なくとも電解質が溶解された非プロトン性溶媒と、下記一般式(1)
で示される化合物の少なくとも1種と
換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のア
ルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5の
ポリフルオロアルキル基、−SO2X1(X1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアル
キル基)、−SY1(Y1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−COZ
(Zは水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、及びハロゲ
ン原子、から選ばれる原子または基を示す。R2およびR3は、それぞれ独立して、置換も
しくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコ
キシ基、置換もしくは無置換のフェノキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフル
オロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数
1〜5のフルオロアルコキシ基、炭素数1〜5のポリフルオロアルコキシ基、水酸基、ハ
ロゲン原子、−NX2X3(X2及びX3は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もし
くは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、及び−NY2CONY3Y4(Y2〜Y4は、そ
れぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、
から選ばれる原子または基を示す。)
ビニレンカーボネート及びその誘導体の少なくとも1種を含むことを特徴とする二次電
池。 - 前記負極に含まれる負極活物質中に、アルカリ金属またはアルカリ土類金属と合金化し
ない元素Xをさらに含むことを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の二次電
池。 - 前記元素Xが、Fe、Ni、Cu及びTiから選ばれた少なくとも1種の元素であるこ
とを特徴とする請求項8記載の二次電池。 - 前記元素Mと前記元素Xとの比率が、原子数比で元素M:元素X=19:1〜1:9で
あることを特徴とする請求項8または9記載の二次電池。 - 前記一般式(1)で示される化合物が、前記電解液中に、前記電解液全体の質量に対し
て0.1〜5.0質量%含まれることを特徴とする請求項1乃至10のいずれかに記載の
二次電池。 - 前記電解質が、リチウム塩を含むことを特徴とする請求項1乃至11のいずれかに記載
の二次電池。 - 前記リチウム塩が、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiClO4
、LiAlCl4、及びLiN(CkF2k+1SO2)(CmF2m+1SO2)(k,mは、それ
ぞれ独立して1又は2)からなる群より選ばれた少なくとも1種のリチウム塩であること
を特徴とする請求項12に記載の二次電池。 - 前記非プロトン性溶媒が、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、脂肪族カルボン
酸エステル類、γ−ラクトン類、環状エーテル類、鎖状エーテル類及びこれらのフッ化誘
導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の有機溶媒であることを特徴とする請求項1
乃至13のいずれかに記載の二次電池。 - ラミネート外装体により覆われていることを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに
記載の二次電池。
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