JP6652072B2 - Nonaqueous electrolyte, power storage element and method for manufacturing power storage element - Google Patents
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Description
本発明は、非水電解質、蓄電素子及び蓄電素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte, a power storage device, and a method for manufacturing a power storage device.
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極を有する電極体及び電極間に介在する非水電解質を備え、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles, etc. due to their high energy density. The non-aqueous electrolyte secondary battery generally includes an electrode body having a pair of electrodes electrically isolated by a separator and a non-aqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between the two electrodes. The battery is configured to be charged and discharged. In addition, capacitors such as a lithium ion capacitor and an electric double layer capacitor are widely used as power storage elements other than the nonaqueous electrolyte secondary battery.
このような蓄電素子に用いられる非水電解質には、性能向上等を目的として各種添加剤が添加される。具体的には、高温下での保存性能を向上するためにベンゾトリアゾールの誘導体が添加された非水電解質が提案されている(特許文献1参照)。 Various additives are added to the non-aqueous electrolyte used for such a storage element for the purpose of improving performance and the like. Specifically, a non-aqueous electrolyte to which a benzotriazole derivative has been added in order to improve the storage performance at high temperatures has been proposed (see Patent Document 1).
しかしながら、近年の高エネルギー密度の蓄電素子へのニーズが増加している現在にあっては、上記性能の要求はさらに高まり、上記従来の非水電解質では、これらの要求を満足させることはできていない。 However, at the present time when the need for high-energy-density energy storage devices has been increasing in recent years, the above-mentioned requirements for performance have been further increased, and the above-mentioned conventional non-aqueous electrolyte has been able to satisfy these requirements. Absent.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、蓄電素子の高温保存後における放電容量の低下を抑制することができる非水電解質、この非水電解質を備える蓄電素子及びこの蓄電素子の製造方法を提供することである。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte capable of suppressing a decrease in discharge capacity after high-temperature storage of a power storage element, and a storage battery including the non-aqueous electrolyte. An object of the present invention is to provide an element and a method for manufacturing the electric storage element.
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、下記式(1)又は下記式(2)で表される化合物を含有する非水電解質である。 One embodiment of the present invention made to solve the above problem is a nonaqueous electrolyte containing a compound represented by the following formula (1) or (2).
本発明の他の一態様は、当該非水電解質を備える蓄電素子である。 Another embodiment of the present invention is a power storage element including the nonaqueous electrolyte.
本発明の他の一態様は、当該非水電解質を用いる蓄電素子の製造方法である。 Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a power storage element using the nonaqueous electrolyte.
本発明によれば、蓄電素子の高温保存後における放電容量の低下を抑制することができる非水電解質、この非水電解質を備える蓄電素子及びこの蓄電素子の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the non-aqueous electrolyte which can suppress the fall of the discharge capacity after preservation | save of an electric storage element at high temperature, the electric storage element provided with this non-aqueous electrolyte, and the manufacturing method of this electric storage element can be provided.
本発明の一態様は、下記式(1)又は下記式(2)で表される化合物を含有する非水電解質である。 One embodiment of the present invention is a nonaqueous electrolyte containing a compound represented by the following formula (1) or (2).
上記式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、スルホン酸基、チオール基、リン酸基、1価の有機基又は1価のイオン性基である。 In the above formula (1), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amino group, a nitro group, a sulfonic group, a thiol group, a phosphate group, It is a monovalent organic group or a monovalent ionic group.
上記式(2)中、R5、R6、R7及びR8は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、スルホン酸基、チオール基、リン酸基、1価の有機基又は1価のイオン性基である。 In the above formula (2), R 5 , R 6 , R 7 and R 8 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxy group, an amino group, a nitro group, a sulfonic group, a thiol group, a phosphate group, It is a monovalent organic group or a monovalent ionic group.
当該非水電解質によれば、蓄電素子の高温保存後における放電容量の低下を抑制することができる。このような効果が生じる理由は定かでは無いが、当該非水電解質が含有する化合物が、1,2,3−ベンゾトリアゾールの6員環の4位の炭素原子が窒素原子で置換された4−アザベンゾトリアゾール構造を有することで、上記化合物の自由電荷が増加して還元性が増大する結果、初回充電時に負極表面で還元分解されて被膜が形成されやすくなり、その被膜が負極表面を保護することによって、蓄電素子の高温保存後における放電容量の低下を抑制する効果が向上するものと推察される。ここで、「イオン性基」とは、カチオン基とアニオンとの、又はアニオン基とカチオンとの組み合わせにより形成される基をいう。 According to the nonaqueous electrolyte, a decrease in the discharge capacity after storage of the power storage element at a high temperature can be suppressed. The reason why such an effect occurs is not clear, but the compound contained in the nonaqueous electrolyte is a compound in which the carbon atom at the 4-position of the 6-membered ring of 1,2,3-benzotriazole is substituted with a nitrogen atom. By having an azabenzotriazole structure, the free charge of the compound increases and the reducibility increases. As a result, the film is easily decomposed and reduced on the negative electrode surface at the time of the first charge, and the film protects the negative electrode surface. This is presumed to improve the effect of suppressing a decrease in discharge capacity after storage of the power storage element at high temperature. Here, the “ionic group” refers to a group formed by a combination of a cation group and an anion or a combination of an anion group and a cation.
上記化合物としては、上記式(1)で表され、上記R1が、水素原子又は電子吸引性基であり、上記R2、R3、及びR4が、水素原子である、又は上記式(2)で表され、上記R5が、電子吸引性基であり、上記R6、R7及びR8が、水素原子であることが好ましい。上記化合物が、このような構造を有することで、蓄電素子の高温保存後における放電容量の低下をより効果的に抑制するとともに、抵抗の増加を抑制することができる。 The compound is represented by the formula (1), wherein R 1 is a hydrogen atom or an electron-withdrawing group, and R 2 , R 3 , and R 4 are hydrogen atoms, or represented by 2), the R 5 is an electron withdrawing group, said R 6, R 7 and R 8 is preferably a hydrogen atom. When the compound has such a structure, a decrease in discharge capacity after storage of the power storage element at a high temperature can be more effectively suppressed, and an increase in resistance can be suppressed.
上記化合物が、4−アザベンゾトリアゾール(1H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン)、1−アセチル−1H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン又はこれらの組み合わせであることが好ましい。上記化合物が、上記構成であることで、蓄電素子の高温保存後における放電容量の低下及び抵抗の増加をより効果的に抑制することができる。 The compound is 4-azabenzotriazole (1H-1,2,3-triazolo [4,5-b] pyridine), 1-acetyl-1H-1,2,3-triazolo [4,5-b] pyridine Alternatively, a combination of these is preferable. When the compound has the above structure, a decrease in discharge capacity and an increase in resistance after storage of the power storage element at a high temperature can be more effectively suppressed.
本発明の他の一態様は、当該非水電解質を備える蓄電素子である。当該蓄電素子は、当該非水電解質を備えるため、高温保存後の放電容量の低下を抑制することができる。 Another embodiment of the present invention is a power storage element including the nonaqueous electrolyte. Since the power storage element includes the nonaqueous electrolyte, a decrease in discharge capacity after high-temperature storage can be suppressed.
当該蓄電素子の通常使用時の充電終止電圧における正極電位としては、4.4V(vs.Li/Li+)以上が好ましい。当該蓄電素子は、通常使用時の充電終止電圧における正極電位を上記範囲にした場合に、高温保存後の放電容量の低下を抑制するという効果をより一層効果的に発揮することができる。ここで、通常使用時とは、当該蓄電素子について推奨され、又は指定される充電条件を採用して当該蓄電素子を使用する場合であり、当該蓄電素子のための充電器が用意されている場合は、その充電器を適用して当該蓄電素子を使用する場合をいう。 The positive electrode potential at the charge termination voltage during normal use of the power storage element is preferably 4.4 V (vs. Li / Li + ) or higher. When the positive electrode potential at the end-of-charge voltage during normal use is in the above range, the power storage element can more effectively exhibit the effect of suppressing a decrease in discharge capacity after high-temperature storage. Here, the normal use refers to a case where the storage element is used by adopting a recommended or specified charging condition for the storage element, and a case where a charger for the storage element is prepared. Refers to the case where the power storage element is used by applying the charger.
本発明の他の一態様は、当該非水電解質を用いる蓄電素子の製造方法である。当該蓄電素子の製造方法によれば、当該非水電解質を用いるため、高温保存後の放電容量の低下を抑制することができる蓄電素子を得ることができる。 Another embodiment of the present invention is a method for manufacturing a power storage element using the nonaqueous electrolyte. According to the method for manufacturing a power storage element, since the nonaqueous electrolyte is used, a power storage element capable of suppressing a decrease in discharge capacity after high-temperature storage can be obtained.
<非水電解質>
本発明の一実施形態に係る非水電解質は、蓄電素子に用いられ、上記式(1)又は上記記式(2)で表される化合物を含有する。当該非水電解質は、通常、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解している電解質塩を含有する。また、当該非水電解質は、固体であってもよい。
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte according to one embodiment of the present invention is used for a power storage device and contains a compound represented by the above formula (1) or the above formula (2). The non-aqueous electrolyte generally contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent. Further, the non-aqueous electrolyte may be solid.
上記ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等を挙げることができるが、フッ素原子が好ましい。上記ハロゲン原子がフッ素原子である場合、放電容量維持率を高めることができる。 Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferred. When the halogen atom is a fluorine atom, the discharge capacity retention ratio can be increased.
上記1価の有機基としては特に限定されないが、炭素数1〜10の1価の有機基が好ましい。炭素数1〜10の1価の有機基としては、例えば炭素数1〜10の1価の炭化水素基、この炭化水素基の炭素−炭素間又は結合手側の末端に2価のヘテロ原子又はヘテロ原子含有基を含む基(g)、上記炭化水素基及び基(g)が有する水素原子の一部又は全部をヘテロ原子又はヘテロ原子含有基で置換した基等が挙げられる。 The monovalent organic group is not particularly limited, but is preferably a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms. As the monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms, for example, a monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, a divalent heteroatom at the carbon-carbon or at the terminal on the bond side of the hydrocarbon group or Examples include a group (g) containing a hetero atom-containing group, a group in which part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group and the group (g) are substituted with a hetero atom or a hetero atom-containing group.
炭素数1〜10の1価の炭化水素基としては、例えば鎖状炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基を有する基等が挙げられる。
鎖状炭化水素基としては、
メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基等のアルキル基;
エテニル基、プロペニル基、ブテニル基等のアルケニル基;
エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基などが挙げられる。
脂環式炭化水素基としては、
シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基;
シクロプロペニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等のシクロアルケニル基;
ノルボルニル基、アダマンチル基等の橋かけ環炭化水素基などが挙げられる。
芳香族炭化水素基を有する基としては、
フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基;
ベンジル基、フェネチル基等のアラルキル基などが挙げられる。
Examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms include a group having a chain hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic hydrocarbon group.
As the chain hydrocarbon group,
Alkyl groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group and pentyl group;
Alkenyl groups such as an ethenyl group, a propenyl group and a butenyl group;
Alkynyl groups such as an ethynyl group, a propynyl group and a butynyl group are exemplified.
As the alicyclic hydrocarbon group,
Cycloalkyl groups such as cyclopentyl group and cyclohexyl group;
Cycloalkenyl groups such as cyclopropenyl group, cyclopentenyl group, cyclohexenyl group;
And a bridged ring hydrocarbon group such as a norbornyl group and an adamantyl group.
As the group having an aromatic hydrocarbon group,
Aryl groups such as phenyl, tolyl, xylyl and naphthyl;
And aralkyl groups such as benzyl group and phenethyl group.
上記ヘテロ原子又はヘテロ原子含有基を構成するヘテロ原子としては、例えば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子、ケイ素原子、ハロゲン原子等が挙げられる。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。 Examples of the hetero atom constituting the hetero atom or the hetero atom-containing group include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, a phosphorus atom, a silicon atom, a halogen atom and the like. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
上記1価のイオン性基は、下記式(3)又は下記式(4)で表される。 The monovalent ionic group is represented by the following formula (3) or (4).
上記式(3)中、X+は、1価のカチオンを含む1価の基である。Y−は、1価のアニオンである。 In the above formula (3), X + is a monovalent group containing a monovalent cation. Y - is a monovalent anion.
上記X+で表される1価の基に含まれる1価のカチオンとしては、ウロニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、ヨードニウムカチオン、オキソニウムカチオン等が挙げられる。 Examples of the monovalent cation contained in the monovalent group represented by X + include a uronium cation, an ammonium cation, a phosphonium cation, an iodonium cation, and an oxonium cation.
上記Y−で表される1価のアニオンとしては、一般的な蓄電素子の非水電解質に用いられる電解質塩のアニオンが挙げられ、例えばヘキサフルオロホスファートアニオン、テトラフルオロボラートアニオン等が挙げられる。 Examples of the monovalent anion represented by Y − include an anion of an electrolyte salt used for a non-aqueous electrolyte of a general electric storage element, such as a hexafluorophosphate anion and a tetrafluoroborate anion. .
上記式(4)中、Y’−は、1価のアニオンを含む1価の基である。X’+は、1価ののカチオンである。 In the formula (4), Y '- is a monovalent group comprising a monovalent anion. X ' + is a monovalent cation.
上記Y’−で表される1価の基に含まれる1価のアニオンとしては、アミドアニオン、サルファイトアニオン等が挙げられる。 The Y '- as the monovalent anions contained in the monovalent group represented by the amide anion, sulfite anions, and the like.
上記X’+で表される1価のカチオンとしては、一般的な蓄電素子の非水電解質に用いられる電解質塩のカチオンが挙げられ、例えばリチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、オニウムカチオン等があげられる。 Examples of the monovalent cation represented by X ′ + include cations of an electrolyte salt used for a non-aqueous electrolyte of a general electric storage element, such as a lithium cation, a sodium cation, a potassium cation, and an onium cation. Can be
上記1価のイオン性基としては、例えば下記式(5)及び下記式(6)で表される基等が挙げられる。 Examples of the monovalent ionic group include groups represented by the following formulas (5) and (6).
上記式(1)中、上記R1としては、水素原子又は電子吸引性基が好ましく、上記R2、R3及びR4としては、水素原子が好ましい。上記電子吸引性基としては、例えばアシル基、ニトロ基、シアノ基、トシル基、メシル基等が挙げられ、これらの中で、アシル基が好ましい。アシル基としては、中でもアセチル基及びプロピオニル基が好ましい。 In the formula (1), R 1 is preferably a hydrogen atom or an electron-withdrawing group, and R 2 , R 3 and R 4 are preferably hydrogen atoms. Examples of the electron-withdrawing group include an acyl group, a nitro group, a cyano group, a tosyl group, a mesyl group and the like, and among these, an acyl group is preferable. As the acyl group, an acetyl group and a propionyl group are particularly preferable.
上記式(2)中、上記R5としては、電子吸引性基が好ましく、1価のイオン性基がより好ましく、上記R6、R7及びR8としては、水素原子が好ましい。上記1価のイオン性基としては、例えば上記式(5)及び上記式(6)で表される基等が好ましい。 In the above formula (2), R 5 is preferably an electron withdrawing group, more preferably a monovalent ionic group, and R 6 , R 7 and R 8 are preferably hydrogen atoms. As the monovalent ionic group, for example, groups represented by the above formulas (5) and (6) are preferable.
上記化合物としては、例えば4−アザベンゾトリアゾール(1H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン)、1−アセチル−1H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン、6−ブロモ−1H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン、O−(7−アザベンゾトリアゾール−1−イル)−N,N,N’,N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスファート(HATU)、(7−アザベンゾトリアゾール−1−イルオキシ)トリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスファート(AOP)等が挙げられる。これらの中で、4−アザベンゾトリアゾール(1H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン)、1−アセチル−1H−1,2,3−トリアゾロ[4,5−b]ピリジン又はこれらの組み合わせであることが好ましい。 Examples of the compound include 4-azabenzotriazole (1H-1,2,3-triazolo [4,5-b] pyridine) and 1-acetyl-1H-1,2,3-triazolo [4,5-b ] Pyridine, 6-bromo-1H-1,2,3-triazolo [4,5-b] pyridine, O- (7-azabenzotriazol-1-yl) -N, N, N ′, N′-tetra Methyluronium hexafluorophosphate (HATU), (7-azabenzotriazol-1-yloxy) tris (dimethylamino) phosphonium hexafluorophosphate (AOP) and the like. Among them, 4-azabenzotriazole (1H-1,2,3-triazolo [4,5-b] pyridine), 1-acetyl-1H-1,2,3-triazolo [4,5-b] Preference is given to pyridine or a combination thereof.
当該非水電解質の総質量に対する上記化合物の質量(含有量)は特に限定されないが、この下限としては、0.01質量%が好ましく、0.1質量%がより好ましい。化合物の含有量を上記下限以上とすることで、蓄電素子の高温保存後における放電容量の低下を抑制する効果をより十分に発揮させることができる。一方、当該非水電解質の総質量に対する化合物の質量(含有量)の上限としては、化合物の過剰分解による抵抗増大の抑制の点から2質量%が好ましく、1質量%がより好ましい。 The mass (content) of the compound with respect to the total mass of the nonaqueous electrolyte is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.01% by mass, and more preferably 0.1% by mass. When the content of the compound is equal to or more than the above lower limit, the effect of suppressing a decrease in the discharge capacity after storage of the power storage element at a high temperature can be more sufficiently exerted. On the other hand, the upper limit of the mass (content) of the compound relative to the total mass of the nonaqueous electrolyte is preferably 2% by mass, more preferably 1% by mass, from the viewpoint of suppressing an increase in resistance due to excessive decomposition of the compound.
(非水溶媒)
上記非水溶媒としては、一般的な蓄電素子の非水電解質における非水溶媒として通常用いられる公知の非水溶媒を用いることができる。上記非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、エステル、エーテル、アミド、スルホン、ラクトン、ニトリル等を挙げることができる。これらの中でも、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを少なくとも用いることが好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用することがより好ましい。環状カーボネートと鎖状カーボネートとを併用する場合、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの体積比(環状カーボネート:鎖状カーボネート)としては、特に限定されないが、例えば5:95以上50:50以下とすることが好ましい。
(Non-aqueous solvent)
As the non-aqueous solvent, a known non-aqueous solvent generally used as a non-aqueous solvent in a non-aqueous electrolyte of a general electric storage element can be used. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonate, chain carbonate, ester, ether, amide, sulfone, lactone, nitrile and the like. Among these, it is preferable to use at least a cyclic carbonate or a chain carbonate, and it is more preferable to use a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate. When the cyclic carbonate and the chain carbonate are used in combination, the volume ratio between the cyclic carbonate and the chain carbonate (cyclic carbonate: chain carbonate) is not particularly limited, but is, for example, 5:95 or more and 50:50 or less. Is preferred.
上記環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート(DFEC)、スチレンカーボネート、カテコールカーボネート、1−フェニルビニレンカーボネート、1,2−ジフェニルビニレンカーボネート等を挙げることができ、これらの中でもECが好ましい。 Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, fluoroethylene carbonate (FEC), and difluoroethylene. Examples thereof include carbonate (DFEC), styrene carbonate, catechol carbonate, 1-phenylvinylene carbonate, and 1,2-diphenylvinylene carbonate. Among them, EC is preferable.
上記鎖状カーボネートとしては、ジエチルカーボネート(DEC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジフェニルカーボネート等を挙げることができ、これらの中でもEMCが好ましい。 Examples of the chain carbonate include diethyl carbonate (DEC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and diphenyl carbonate. Among them, EMC is preferable.
(電解質塩)
上記電解質塩としては、一般的な蓄電素子の非水電解質における電解質塩として通常用いられる公知の電解質塩を用いることができる。上記電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。
(Electrolyte salt)
As the electrolyte salt, a known electrolyte salt that is generally used as an electrolyte salt in a nonaqueous electrolyte of a general electric storage element can be used. Examples of the electrolyte salt include a lithium salt, a sodium salt, a potassium salt, a magnesium salt, an onium salt and the like, and a lithium salt is preferable.
上記リチウム塩としては、LiPF6、LiPO2F2、LiBF4、LiClO4、LiN(SO2F)2等の無機リチウム塩、LiSO3CF3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)(SO2C4F9)、LiC(SO2CF3)3、LiC(SO2C2F5)3等の水素がフッ素で置換された炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPF6がより好ましい。 Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 2 C 2 F 5) 2, LiN (SO 2 CF 3) (SO 2 C 4 F 9), LiC (SO 2 CF 3) substituted with 3, LiC (SO 2 C 2 F 5) hydrogen 3 or the like is fluorine And a lithium salt having a hydrocarbon group. Among these, an inorganic lithium salt is preferable, and LiPF 6 is more preferable.
当該非水電解質における上記電解質塩の含有量の下限としては、0.1Mが好ましく、0.3Mがより好ましく、0.5Mがさらに好ましく、0.7Mが特に好ましい。一方、この上限としては、特に限定されないが、2.5Mが好ましく、2Mがより好ましく、1.5Mがさらに好ましい。 As a minimum of content of the above-mentioned electrolyte salt in the nonaqueous electrolyte, 0.1M is preferred, 0.3M is more preferred, 0.5M is still more preferred, and 0.7M is especially preferred. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 2.5 M, more preferably 2 M, and still more preferably 1.5 M.
当該非水電解質は、本発明の効果を阻害しない限り、上記化合物、上記非水溶媒及び上記電解質塩以外の他の成分を含有していてもよい。上記他の成分としては、一般的な蓄電素子の非水電解質に含有される各種添加剤を挙げることができる。但し、これらの他の成分の含有量としては、5質量%以下が好ましいこともあり、1質量%以下がより好ましいこともある。 The non-aqueous electrolyte may contain components other than the compound, the non-aqueous solvent, and the electrolyte salt as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the other components include various additives contained in a nonaqueous electrolyte of a general electric storage element. However, the content of these other components may be preferably 5% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less.
当該非水電解質は、上記非水溶媒に上記電解質塩及び化合物を添加し、溶解させることにより得ることができる。 The non-aqueous electrolyte can be obtained by adding and dissolving the electrolyte salt and the compound to the non-aqueous solvent.
<蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る蓄電素子は、正極、負極及び非水電解質を有する。以下、蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池について説明する。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体はケースに収納され、このケース内に上記非水電解質が充填される。当該非水電解質二次電池においては、非水電解質として、上述した当該非水電解質が用いられている。上記非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、上記ケースとしては、非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知の金属製ケース等を用いることができる。
<Storage element>
An energy storage device according to one embodiment of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte. Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery will be described as an example of a power storage element. The positive electrode and the negative electrode usually form an electrode body that is alternately superimposed by lamination or winding via a separator. The electrode body is housed in a case, and the case is filled with the nonaqueous electrolyte. In the non-aqueous electrolyte secondary battery, the above-described non-aqueous electrolyte is used as the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. Further, as the case, a known metal case or the like usually used as a case of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used.
当該非水電解質二次電池(蓄電素子)によれば、上記化合物を含有する非水電解質を用いているため、高温保存後の放電容量の低下が抑制される。 According to the non-aqueous electrolyte secondary battery (electric storage element), since the non-aqueous electrolyte containing the compound is used, a decrease in discharge capacity after high-temperature storage is suppressed.
(正極)
上記正極は、正極基材及びこの正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質層を有する。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode substrate and a positive electrode active material layer disposed directly or via an intermediate layer on the positive electrode substrate.
上記正極基材は、導電性を有する。基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS−H−4000(2014年)に規定されるA1085P、A3003P等が例示できる。 The positive electrode substrate has conductivity. As the material of the base material, a metal such as aluminum, titanium, tantalum, stainless steel or an alloy thereof is used. Among these, aluminum and an aluminum alloy are preferable in view of the balance between potential resistance, high conductivity, and cost. Examples of the form of forming the positive electrode substrate include a foil and a vapor-deposited film, and a foil is preferable in terms of cost. That is, an aluminum foil is preferable as the positive electrode substrate. In addition, as aluminum or an aluminum alloy, A1085P, A3003P, etc. specified in JIS-H-4000 (2014) can be exemplified.
中間層は、正極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで正極基材と正極活物質層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。なお、「導電性」を有するとは、JIS−H−0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が107Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が107Ω・cm超であることを意味する。 The intermediate layer is a coating layer on the surface of the positive electrode base material, and reduces contact resistance between the positive electrode base material and the positive electrode active material layer by containing conductive particles such as carbon particles. The configuration of the intermediate layer is not particularly limited, and can be formed, for example, from a composition containing a resin binder and conductive particles. Note that having “conductive” means that the volume resistivity measured according to JIS-H-0505 (1975) is 10 7 Ω · cm or less, and “non-conductive”. Means that the volume resistivity is greater than 10 7 Ω · cm.
正極活物質層は、正極活物質を含むいわゆる正極合材から形成される。また、正極活物質層を形成する正極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。 The positive electrode active material layer is formed from a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. In addition, the positive electrode mixture forming the positive electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler as necessary.
上記正極活物質としては、例えばLixMOy(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(層状のα−NaFeO2型結晶構造を有するLixCoO2,LixNiO2,LixMnO3,LixNiαCo(1−α)O2,LixNiαMnβCo(1−α−β)O2等、スピネル型結晶構造を有するLixMn2O4,LixNiαMn(2−α)O4等)、LiwMex(XOy)z(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V等を表す)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO4,LiMnPO4,LiNiPO4,LiCoPO4,Li3V2(PO4)3,Li2MnSiO4,Li2CoPO4F等)が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質層においては、これら化合物の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
As the positive electrode active material, for example, a composite oxide represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal) (Li x CoO 2 , Li x NiO having a layered α-NaFeO 2 type crystal structure) 2, Li x MnO 3, Li x Ni α Co (1-α)
上記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックス等が挙げられる。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。 The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect battery performance. Examples of such conductive agents include natural or artificial graphite, furnace black, acetylene black, carbon black such as Ketjen black, metals, conductive ceramics, and the like. Examples of the shape of the conductive agent include powder, fiber, and the like.
上記バインダー(結着剤)としては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。 Examples of the binder (binder) include thermoplastic resins such as fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), polyethylene, polypropylene, polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM); Elastomers such as sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), and fluoro rubber; and polysaccharide polymers.
当該蓄電素子の通常使用時の充電終止電圧における正極電位の下限としては、4.2V(vs.Li/Li+)が好ましく、4.3V(vs.Li/Li+)がより好ましく、4.4V(vs.Li/Li+)がさらに好ましく、4.45V(vs.Li/Li+)が特に好ましい。一方、上記充電終止電圧における正極電位の上限としては、5.0V(vs.Li/Li+)が好ましく、4.6V(vs.Li/Li+)がより好ましい。当該蓄電素子は、通常使用時の充電終止電圧における正極電位を上記範囲に適用した場合に、高温保存後の放電容量の低下の抑制能を効果的に発揮することができる。 The lower limit of the positive electrode potential at the charge termination voltage during normal use of the power storage element is preferably 4.2 V (vs. Li / Li + ), more preferably 4.3 V (vs. Li / Li + ). 4 V (vs. Li / Li + ) is more preferable, and 4.45 V (vs. Li / Li + ) is particularly preferable. On the other hand, the upper limit of the positive electrode potential at the charge termination voltage is preferably 5.0 V (vs. Li / Li + ), and more preferably 4.6 V (vs. Li / Li + ). When the positive electrode potential at the end-of-charge voltage during normal use is applied to the above range, the power storage element can effectively exhibit the ability to suppress a decrease in discharge capacity after storage at high temperatures.
上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。 Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to inactivate the functional group in advance by methylation or the like.
上記フィラーとしては、電池性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス、炭素等が挙げられる。 The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect battery performance. The main components of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, glass, and carbon.
(負極)
上記負極は、負極基材及びこの負極基材に直接又は中間層を介して配される負極活物質層を有する。上記中間層は正極の中間層と同様の構成とすることができる。
(Negative electrode)
The negative electrode has a negative electrode substrate and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode substrate directly or via an intermediate layer. The intermediate layer can have the same configuration as the intermediate layer of the positive electrode.
上記負極基材は、正極基材と同様の構成とすることができるが、材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。 The negative electrode substrate can have the same configuration as the positive electrode substrate, but as a material, copper, nickel, stainless steel, a metal such as nickel-plated steel or an alloy thereof is used, and copper or a copper alloy is used. preferable. That is, a copper foil is preferable as the negative electrode substrate. Examples of the copper foil include a rolled copper foil and an electrolytic copper foil.
負極活物質層は、負極活物質を含むいわゆる負極合材から形成される。また、負極活物質層を形成する負極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー等の任意成分は、正極活物質層と同様のものを用いることができる。 The negative electrode active material layer is formed from a so-called negative electrode mixture containing the negative electrode active material. In addition, the negative electrode mixture forming the negative electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler, if necessary. As the optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler, the same components as those of the positive electrode active material layer can be used.
負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材質が用いられる。具体的な負極活物質としては、例えば
Si、Sn等の金属又は半金属;
Si酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;
ポリリン酸化合物;
黒鉛(グラファイト)、非晶質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料;
チタン酸リチウム等のリチウム金属複合酸化物等が挙げられる。
As the negative electrode active material, a material capable of inserting and extracting lithium ions is usually used. Specific examples of the negative electrode active material include metals or semimetals such as Si and Sn;
Metal oxides or semimetal oxides such as Si oxides and Sn oxides;
Polyphosphate compound;
Carbon materials such as graphite (graphite) and amorphous carbon (easy graphitizable carbon or hardly graphitizable carbon);
And a lithium metal composite oxide such as lithium titanate.
さらに、負極合材(負極活物質層)は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Ta、Hf、Nb、W等の遷移金属元素を含有してもよい。 Further, the negative electrode mixture (negative electrode active material layer) includes typical nonmetallic elements such as B, N, P, F, Cl, Br, and I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, and Ge. And other transition metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, and W.
(セパレータ)
上記セパレータの材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。上記セパレータの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。また、これらの樹脂を複合してもよい。
(Separator)
As the material of the separator, for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, a porous resin film, or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a nonwoven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of the nonaqueous electrolyte. As a main component of the separator, for example, a polyolefin such as polyethylene or polypropylene is preferable from the viewpoint of strength, and polyimide or aramid is preferable from the viewpoint of resistance to oxidative decomposition. Further, these resins may be combined.
<蓄電素子の製造方法>
本発明の一実施形態に係る蓄電素子の製造方法は、正極、負極及び非水電解質を有する非水電解質二次電池の製造方法であって、上記非水電解質として、当該非水電解質を用いる。当該製造方法は、例えば、正極及び負極(電極体)をケースに収容する工程及び上記ケースに上記非水電解質を注入する工程を備える。
<Method of manufacturing power storage element>
A method for manufacturing a power storage device according to one embodiment of the present invention is a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte, wherein the nonaqueous electrolyte is used as the nonaqueous electrolyte. The manufacturing method includes, for example, a step of housing a positive electrode and a negative electrode (electrode body) in a case and a step of injecting the nonaqueous electrolyte into the case.
上記注入は、公知の方法により行うことができる。注入後、注入口を封止することにより非水電解質二次電池を得ることができる。当該製造方法によって得られる非水電解質二次電池を構成する各要素についての詳細は上述したとおりである。当該製造方法によれば、当該非水電解質を用いることで、高温保存後の放電容量の低下が抑制された非水電解質二次電池(蓄電素子)を得ることができる。 The injection can be performed by a known method. After the injection, the nonaqueous electrolyte secondary battery can be obtained by sealing the injection port. Details of each element constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery obtained by the manufacturing method are as described above. According to the manufacturing method, by using the nonaqueous electrolyte, it is possible to obtain a nonaqueous electrolyte secondary battery (electric storage element) in which a decrease in discharge capacity after high-temperature storage is suppressed.
<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、上記正極又は負極において、中間層を設けなくてもよい。また、上記実施形態においては、蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の蓄電素子であってもよい。その他の蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be embodied in modes in which various changes and improvements are made in addition to the above-described modes. For example, it is not necessary to provide an intermediate layer in the positive electrode or the negative electrode. Further, in the above-described embodiment, the description has been made mainly on the form in which the electric storage element is a non-aqueous electrolyte secondary battery, but other electric storage elements may be used. As other power storage elements, a capacitor (electric double layer capacitor, lithium ion capacitor) or the like can be given.
図1に、本発明に係る蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質二次電池1の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図1に示す非水電解質二次電池1は、電極体2が電池容器3に収納されている。電極体2は、正極活物質を備える正極と、負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード4’を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。また、電池容器3内に、本発明の一実施形態に係る非水電解質が注入されている。
FIG. 1 is a schematic view of a rectangular non-aqueous electrolyte secondary battery 1 which is an embodiment of a power storage device according to the present invention. The figure is a view in which the inside of the container is seen through. In a nonaqueous electrolyte secondary battery 1 shown in FIG. 1, an
本発明に係る蓄電素子の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池(矩形状の電池)、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図2に示す。図2において、蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の非水電解質二次電池1を備えている。上記蓄電装置30は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。
The configuration of the storage element according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery (rectangular battery), and a flat battery. The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above power storage elements. FIG. 2 illustrates an embodiment of a power storage device. 2,
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
[実施例1]
(非水電解質の作製)
ECとEMCとを30:70の体積比で混合した溶媒にLiPF6を1.0Mの濃度で溶解させた。これに、さらに4−アザベンゾトリアゾールを飽和溶解量(1質量%未満)加えて実施例1の非水電解質を得た。
[Example 1]
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 M in a solvent in which EC and EMC were mixed at a volume ratio of 30:70. To this, 4-azabenzotriazole was further added in a saturated amount (less than 1% by mass) to obtain a non-aqueous electrolyte of Example 1.
(蓄電素子の作製)
α―NaFeO2型結晶構造を有するLiNi1/3Co1/3Mn1/3O2を正極活物質とする正極板を作製した。また、グラファイトを負極活物質とする負極板を作製した。次いで、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを介して、上記正極板と上記負極板とを積層し、扁平形状に巻回することにより電極体を作製した。この電極体をアルミニウム製の角形電槽缶に収納し、正極端子及び負極端子を取り付けた。この容器(角形電槽缶)内部に上記非水電解質を注入した後、封口し、蓄電素子(設計容量850mAhの角形リチウムイオン二次電池)を得た。
(Production of power storage device)
A positive electrode plate was manufactured using LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 having an α-NaFeO 2 type crystal structure as a positive electrode active material. Further, a negative electrode plate using graphite as a negative electrode active material was produced. Next, the positive electrode plate and the negative electrode plate were laminated via a separator made of a polyethylene microporous membrane, and wound into a flat shape to produce an electrode body. The electrode body was housed in an aluminum rectangular battery case, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal were attached. After injecting the non-aqueous electrolyte into the container (square battery case), the container was sealed to obtain a power storage element (square lithium ion secondary battery having a designed capacity of 850 mAh).
[実施例2〜5、比較例1]
用いた化合物の種類及び含有量を表1に記載のようにしたこと以外は、実施例1と同様にして実施例2〜5及び比較例1の非水電解質、並びに蓄電素子を得た。なお、各化合物について、それぞれ1質量%の含有量となるように添加し、完全に溶解しなかった場合は、不溶分をろ過にて取り除いた。表1の「含有量」の欄における「飽和溶解」は、飽和溶解量の含有量であること、すなわち含有量が1質量%未満であることを示す。
[Examples 2 to 5, Comparative Example 1]
Except that the kind and content of the compound used were as described in Table 1, the nonaqueous electrolytes of Examples 2 to 5 and Comparative Example 1 and the electricity storage element were obtained in the same manner as in Example 1. In addition, each compound was added so as to have a content of 1% by mass. When the compound was not completely dissolved, insoluble components were removed by filtration. "Saturated dissolution" in the column of "content" in Table 1 indicates that the content is the saturated dissolution amount, that is, the content is less than 1% by mass.
[評価]
(高温保存試験)
得られた各蓄電素子について、充電終止電圧を4.35Vとして2回の初期充放電を行った。なお、このときの充電終止電圧における正極電位は約4.45V(vs.Li/Li+)であった。1回目は、25℃で4.35Vまで170mAの定電流充電したのち、4.35Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、総充電時間が8時間になるまでとした。充電後に10分間の休止を設けた後に、25℃で2.75Vまで170mAの定電流で放電した。2回目は、25℃で4.35Vまで170mAの定電流充電したのち、4.35Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、総充電時間が8時間になるまでとした。充電後に10分間の休止を設けた後に、25℃で2.75Vまで850mAの定電流で放電した。2回目の放電容量を「初期放電容量」とした。
次に、25℃で4.35Vまで850mAの定電流充電したのち、4.35Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、総充電時間が3時間になるまでとした。その後、45℃で180日間の高温保存試験を実施した。その後、下記に示す容量維持率、放電容量回復率及びDCR増加率について評価を行った。これらの評価結果を表1に示す。
[Evaluation]
(High temperature storage test)
With respect to each of the obtained electric storage elements, the initial charge / discharge was performed twice at a charge end voltage of 4.35V. The positive electrode potential at the charging end voltage at this time was about 4.45 V (vs. Li / Li + ). At the first time, the battery was charged at a constant current of 170 mA up to 4.35 V at 25 ° C., and then charged at a constant voltage of 4.35 V. The condition for terminating the charging was until the total charging time reached 8 hours. After a pause of 10 minutes after charging, the battery was discharged at 25 ° C. to 2.75 V at a constant current of 170 mA. The second time, the battery was charged at a constant current of 170 mA up to 4.35 V at 25 ° C., and then was charged at a constant voltage of 4.35 V. The condition for terminating the charging was until the total charging time reached 8 hours. After a pause of 10 minutes after charging, the battery was discharged at 25 ° C. to 2.75 V at a constant current of 850 mA. The second discharge capacity was defined as “initial discharge capacity”.
Next, the battery was charged at a constant current of 850 mA up to 4.35 V at 25 ° C., and then charged at a constant voltage of 4.35 V. The condition for terminating the charging was until the total charging time became 3 hours. Thereafter, a high-temperature storage test was performed at 45 ° C. for 180 days. Thereafter, the following capacity maintenance rate, discharge capacity recovery rate, and DCR increase rate were evaluated. Table 1 shows the results of these evaluations.
(容量維持率)
高温保存試験実施後の蓄電素子を、25℃にて4時間以上保持したのち、25℃で2.75Vまで850mAの定電流で放電した。このときの放電容量を「残存放電容量」とした。上記初期放電容量に対する残存放電容量の比を「容量維持率(%)」として求めた。
(Capacity maintenance rate)
The storage element after the high-temperature storage test was held at 25 ° C. for 4 hours or more, and then discharged at 25 ° C. to 2.75 V at a constant current of 850 mA. The discharge capacity at this time was defined as “remaining discharge capacity”. The ratio of the remaining discharge capacity to the initial discharge capacity was determined as “capacity maintenance rate (%)”.
(放電容量回復率)
残存放電容量測定後の各蓄電素子を、25℃で4.35Vまで850mAの定電流充電したのち、4.35Vで定電圧充電した。充電の終止条件は、総充電時間が3時間になるまでとした。10分間の休止を設けた後に、25℃で2.75Vまで850mAの定電流で放電した。この時の放電容量を「回復放電容量」とした。初期放電容量に対する回復放電容量の比を「放電容量回復率(%)」として求めた。
(Discharge capacity recovery rate)
After the measurement of the remaining discharge capacity, each storage element was charged at 25 ° C. at a constant current of 850 mA to 4.35 V, and then charged at a constant voltage of 4.35 V. The termination condition of the charging was set until the total charging time became 3 hours. After a pause of 10 minutes, the battery was discharged at 25 ° C. to 2.75 V at a constant current of 850 mA. The discharge capacity at this time was defined as “recovery discharge capacity”. The ratio of the recovery discharge capacity to the initial discharge capacity was determined as “discharge capacity recovery rate (%)”.
(DCR増加率)
高温保存試験開始前のDCR(直流抵抗)及び高温保存試験実施後の蓄電素子のDCRを評価した。初期放電容量測定後及び回復放電容量測定後の各蓄電素子を、25℃で3.70Vまで850mAの定電流充電したのち、3.70Vで定電圧充電した。充電の終止条件は、総充電時間が3時間になるまでとした。上記条件で電池のSOC(State of Charge)を50%にした後、各々170mA、425mA、850mAの電流値で10秒間放電させ、放電開始10秒後の電圧を縦軸に、放電電流値を横軸にプロットして得た電流−電圧特性のグラフから、その勾配に相当する値であるDCR(直流抵抗)値を求めた。そして、「高温保存試験開始前のDCR」に対する「高温保存試験実施後のDCR」の比率(「高温保存試験実施後のDCR」/「高温保存試験開始前のDCR」)を算出し、「DCR増加率(%)」を求めた。
(DCR increase rate)
The DCR (DC resistance) before the start of the high-temperature storage test and the DCR of the storage element after the execution of the high-temperature storage test were evaluated. After the measurement of the initial discharge capacity and the measurement of the recovery discharge capacity, each of the storage elements was charged at a constant current of 850 mA up to 3.70 V at 25 ° C., and then charged at a constant voltage of 3.70 V. The termination condition of the charging was set until the total charging time became 3 hours. After setting the SOC (State of Charge) of the battery to 50% under the above conditions, the battery was discharged at current values of 170 mA, 425 mA, and 850 mA for 10 seconds, and the voltage at 10 seconds after the start of discharge was plotted on the vertical axis, and the discharge current value was plotted horizontally. From a graph of the current-voltage characteristics obtained by plotting on the axis, a DCR (direct current resistance) value corresponding to the gradient was obtained. Then, the ratio of “DCR after high-temperature storage test” to “DCR before high-temperature storage test” (“DCR after high-temperature storage test” / “DCR before high-temperature storage test”) is calculated, and “DCR Increase rate (%) "was obtained.
上記表1に示されるように、1,2,3−ベンゾトリアゾールを含有する比較例1に対し、本願発明の化合物を含有する実施例1〜5においては、蓄電素子の高温保存後の容量維持率及び放電容量回復率が良好な結果が得られた。特に上記式(1)で表される化合物を含有する実施例1及び実施例2は、蓄電素子の高温保存後の容量維持率及び放電容量回復率が優れるとともに、DCR増加抑制効果においても優れていた。 As shown in Table 1 above, in Comparative Examples 1 containing 1,2,3-benzotriazole, in Examples 1 to 5 containing the compound of the present invention, the capacity retention of the electricity storage element after high-temperature storage was observed. And the discharge capacity recovery rate were good. In particular, Examples 1 and 2 containing the compound represented by the above formula (1) are excellent in the capacity retention rate and the discharge capacity recovery rate after high-temperature storage of the storage element, and also excellent in the DCR increase suppression effect. Was.
本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車などの電源として使用される非水電解質二次電池をはじめとした非水電解質を備える蓄電素子及びこれに備わる非水電解質などに適用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a power storage element including a non-aqueous electrolyte such as a non-aqueous electrolyte secondary battery used as a power source for a personal computer, an electronic device such as a communication terminal, a car, and the like, and a non-aqueous electrolyte included in the storage element. .
(符号の説明)
1 非水電解質二次電池
2 電極体
3 電池容器
4 正極端子
4’ 正極リード
5 負極端子
5’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
(Explanation of symbols)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Non-aqueous electrolyte
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