JP4968615B2 - 二次電池用電解液及び二次電池 - Google Patents
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Description
H2C=CH−O−SO2−
により表現されるビニルオキシスルホン基を有するビニルオキシスルホン化合物のうちの1つの化合物と、ビニルオキシスルホン化合物のうちの複数の化合物の混合物とから形成される集合から選択される1つの物質である。このとき、本発明による二次電池用電解液(10)が適用される二次電池は、エネルギー密度、起電力、サイクル寿命、安全性に優れる。
H2C=CH−O−SO2−R
により表現されることが好ましい。ここで、基Rは、炭素数1〜6の置換または無置換の直鎖、分岐もしくは環状アルキル基、炭素数1〜6の置換または無置換のアルコキシ基、あるいは置換又は無置換のフェニル基から選ばれる置換基である。すなわち、基Rは、炭素数が1〜6であるアルキル基と、炭素数が1〜6であるアルコキシル基と、フェニル基と、炭素数が1〜6であるアルキル基の水素原子が第1置換基に置換された第1基と、炭素数が1〜6であるアルコキシル基の水素原子が第2置換基に置換された第2基と、フェニル基の水素原子が第3置換基に置換された第3基とから形成される集合から選択される1つの基である。第1置換基は、ハロゲン原子と、炭素数が1〜6であるアルキル基と、炭素数が1〜6であるアルコキシル基とから形成される集合から選択される1つの基である。第2置換基は、ハロゲン原子と、炭素数が1〜6であるアルキル基と、炭素数が1〜6であるアルコキシル基とから形成される集合から選択される1つの基である。第3置換基は、ハロゲン原子と、炭素数が1〜6であるアルキル基と、炭素数が1〜6であるアルコキシル基とから形成される集合から選択される1つの基である。そのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子が例示される。そのビニルオキシスルホン化合物としては、次化学式:
H2C=CH−O−SO2−CH2CH2CH2CH3
により表現される化合物と、次化学式:
H2C=CH−O−SO2−CH3
により表現される化合物と、次化学式:
H2C=CH−O−SO2−CF3
により表現される化合物と、次化学式:
LiPF6
LiBF4
LiAsF6
LiSbF6
LiClO4
LiAlCl4
LiN(CkF2k+1SO2)2
LiN(CkF2k+1SO2)(CmF2m+1SO2)
により表現される複数の塩から選択される塩であることが好ましい。
H2C=CH−O−SO2−
により表現されるビニルオキシスルホン基を有するビニルオキシスルホン化合物のうちの1つの化合物と、ビニルオキシスルホン化合物のうちの複数の化合物の混合物とから形成される集合から選択される1つの物質である。
LibZO2
により表現される。ここで、元素Zは、少なくとも1種類の遷移金属を示している。そのリチウム含有複合酸化物としては、スピネル型リチウムマンガン複合酸化物、オリビン型リチウム含有複合酸化物、逆スピネル型リチウム含有複合酸化物が例示される。スピネル型リチウムマンガン複合酸化物は、元素Aと数値xと数値aとを用いて、次化学式:
Lia(AxMn2−x)O4
により表現される化合物がである。ここで、元素Aは、ニッケルNiとコバルトCoと鉄FeとチタンTiとクロムCrと銅Cuとから形成される集合から選択される少なくとも1つの元素である。数値xの値を取り得る範囲は、次式:
0<x<2
により表現される範囲に値を取る。数値aの値を取りうる値は、次式:
0<a<1.2
により表現される。そのオリビン型リチウム含有複合酸化物と逆スピネル型リチウム含有複合酸化物としては、LibCoO2、LibNiO2、LibMn2O4、LibMnO3、LibNidCr1−dO2が例示される。ここで、数値bの値を取り得る範囲は、次式:
0<b<1
により表現される。数値dの値を取り得る範囲は、次式:
0<d<1
により表現される。
その導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリアセンなどが例示される。
その安定化ラジカル化合物としては、ニトロキシルラジカル化合物が例示される。そのニトロキシルラジカル化合物は、次化学式:
H2C=CH−O−SO2−R
により表現される。基Rは、アルキル基、アルコキシル基、フェニル基から形成される集合から選択される基であり、または、その選択される基の水素原子が置換基に置換された基である。そのアルキル基は、炭素数が1〜6である。そのアルコキシル基は、炭素数が1〜6である。そのアルコキシル基に置換される置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシル基が例示される。そのアルキル基に置換される置換基としては、ハロゲン原子、アルコキシル基が例示される。そのフェニル基に置換される置換基としては、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシル基が例示される。そのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、沃素原子が例示される。
H2C=CH−O−SO2−CH2CH2CH2CH3
により表現される化合物1と、次化学式:
H2C=CH−O−SO2−CH3
により表現される化合物2と、次化学式:
H2C=CH−O−SO2−CF3
により表現される化合物4と、次化学式:
本発明による二次電池によれば、この膜は安定であり、二次電池の充放電効率、サイクル寿命、安全性を向上させることができる。
2 :負極
3 :正極集電体
4 :正極層
5 :負極集電体
6 :負極層
7 :セパレータ
10:二次電池用電解液
Claims (14)
- 前記非プロトン性溶媒には、リチウム塩が溶解されている請求項1または2に記載の二次電池用電解液。
- 前記リチウム塩は、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiCLO4、LiAlCl4、LiN(CkF2k+1SO2)2、及びLiN(CkF2k+1SO2)(CmF2m+1SO2)(k、mは独立して1または2)からなる集合から選択された少なくとも1種類の塩を含む請求項3に記載の二次電池用電解液。
- 前記ビニルオキシスルホン化合物の電解液中における含有量が0.01〜10質量%である請求項1〜4のいずれかに記載の二次電池用電解液。
- 1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、スルホラン、アルカンスルホン酸無水物、環状ジスルホン酸エステル化合物、γ―スルトン化合物、及びスルホレン化合物からなる集合から選択される少なくとも一つのスルホン化合物を更に含有する請求項1〜5のいずれかに記載の二次電池用電解液。
- ビニレンカーボネート又は前記ビニレンカーボネートの誘導体を更に含有する請求項1〜6のいずれかに記載の二次電池用電解液。
- 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、環状カーボネート類のフッ化誘導体、鎖状カーボネート類のフッ化誘導体、脂肪族カルボン酸エステル類のフッ化誘導体、γ−ラクトン類のフッ化誘導体、環状エーテル類のフッ化誘導体、及び鎖状エーテル類のフッ化誘導体からなる集合から選択された少なくとも1種類の溶媒を含有する請求項1〜7のいずれか一項に記載の二次電池用電解液。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の二次電池用電解液を具備する二次電池。
- リチウム含有複合酸化物を含む正極を具備する請求項9に記載の二次電池。
- 炭素を含む負極を具備する請求項9に記載の二次電池。
- 前記炭素が黒鉛である請求項11に記載の二次電池。
- 前記炭素が非晶質炭素である請求項11に記載の二次電池。
- リチウム金属あるいはリチウムと合金を形成することができる金属材料のいずれかを含む負極活物質を用いる負極を具備する請求項9に記載の二次電池。
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