JP6955165B2 - 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池 - Google Patents
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Description
また、特許文献9には、フルオロシラン化合物やジフオロリン酸化合物を添加することによって、非水電解液電池の低温特性を向上させることが記載されている。
(I)下記一般式(1)で示される少なくとも1種のシラン化合物、
(II)環状スルホン酸化合物及び環状硫酸エステル化合物からなる少なくとも1種、
(III)非水有機溶媒、及び、
(IV)溶質
とを含む、非水電解液電池用電解液(以降、単純に「非水電解液」又は「電解液」と記載する場合がある)である。
[一般式(II−1a)中、Oは酸素原子、Sは硫黄原子である。R3〜R6は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、置換又は無置換の炭素数1〜5のアルキル基、及び、置換又は無置換の炭素数1〜4のフルオロアルキル基からなる群から選択される。n1は1〜3の整数である。]
[一般式(II−1b)中、Oは酸素原子、Sは硫黄原子である。R7、R8は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換又は無置換の炭素数1〜5のアルキル基、及びフェニル基からなる群から選択され、R9、R10は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換又は無置換の炭素数1〜5のアルキル基、及び、置換又は無置換の炭素数1〜4のフルオロアルキル基からなる群から選択される。n2は0〜4の整数であり、n3は0〜4の整数である。]
[一般式(II−1c)中、Oは酸素原子、Sは硫黄原子である。R11、R12は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、置換又は無置換の炭素数1〜5のアルキル基、及び、置換又は無置換の炭素数1〜4のフルオロアルキル基からなる群から選択される。n4は0〜3の整数である。]
[一般式(II−1d)中、Oは酸素原子、Sは硫黄原子である。R13〜R18は、それぞれ独立して、水素原子、置換又は無置換の炭素数1〜6のアルキル基、及び、置換又は無置換の炭素数1〜4のフルオロアルキル基からなる群から選択される。n5は0〜2の整数である。]
[一般式(II−1e)中、Oは酸素原子、Sは硫黄原子である。R19〜R22は、それぞれ独立して、水素原子、置換又は無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換又は無置換の炭素数2〜5のアルケニル基、置換又は無置換の炭素数2〜5のアルキニル基、及び、置換又は無置換の炭素数1〜4のフルオロアルキル基からなる群から選択される。n6は0〜1の整数である。但し、n6が0のとき、R19又はR20とR21又はR22とは互いに単結合を形成してもよい。]
[一般式(II−1f)中、Oは酸素原子、Sは硫黄原子である。R23〜R26は、それぞれ独立して、水素原子、置換又は無置換の炭素数1〜5のアルキル基、及び、置換又は無置換の炭素数1〜4のフルオロアルキル基からなる群から選択される。n7及びn8は0〜1の整数である。]
(I)下記一般式(1)で示される少なくとも1種のシラン化合物、
(II)環状スルホン酸化合物及び環状硫酸エステル化合物からなる少なくとも1種、
(III)非水有機溶媒、及び、
(IV)溶質、
とを含む、非水電解液電池用電解液である。
(I)について
(I)は、いずれも正極及び負極上で分解することによりイオン伝導性の良い皮膜を正極及び負極表面に形成するために、非水電解液に含有させる成分である。この皮膜は、非水溶媒や溶質と電極活物質との間の直接の接触を抑制して非水溶媒や溶質の分解を防ぎ、電池性能の劣化を抑制する。その結果、非水電解液電池の高温サイクル特性や高温貯蔵特性の向上効果を奏する。
(II)は、正極及び負極表面に安定な皮膜を形成するために、非水電解液に含有させる成分である。この皮膜は電池の劣化を抑制し、その結果、非水電解液電池の高温サイクル特性や高温貯蔵特性の向上効果を奏する。
また、上記(II)も、正極及び負極表面に安定な皮膜を形成し、電池の劣化を抑制する効果があるが、上記(I)と上記(II)を併用せずに、上記(II)のみを用いた場合、得られる非水電解液電池の70℃以上の高温での高温貯蔵特性は十分ではない場合がある。
従って、本発明の非水電解液電池用電解液において、上記(I)と上記(II)を併用することが重要である。上記(I)と上記(II)を併用することにより、(I)又は(II)をそれぞれ単独で添加した場合に比べて、70℃以上の高温での高温貯蔵特性が向上するメカニズムの詳細は明らかでないが、(I)と(II)が共存することで、(I)と(II)の混合組成に由来するより良好な皮膜が形成されることにより、高温での溶媒や溶質の分解が抑制される、あるいは、(I)によって形成された皮膜の表面を、(II)によって形成された皮膜が覆うことにより、(I)が形成する皮膜が高温下にて溶媒や溶質と反応することを抑制するためと推測される。
また、(I)又は(II)をそれぞれ単独で添加した場合に比べて、(I)と(II)を併用した場合は、70℃以上の高温での電解液からの分解ガスの発生量がより少ない傾向がある。該分解ガス発生量の低減効果は上述のような良好な皮膜がもたらす効果であると考えられる。
このように(I)と(II)を併用すると、(I)又は(II)をそれぞれ単独で用いる場合に比べて、70℃以上の高温での電池の高温貯蔵特性の向上、及び高温貯蔵時に発生したガス量の低減効果をバランスよく発揮することができる。
非水電解液電池用電解液は非水系溶媒を用いれば、一般に非水電解液と呼ばれ、ポリマーを用いれば、ポリマー固体電解質と呼ばれるものになる。ポリマー固体電解質には可塑剤として非水系溶媒を含有するものも含まれる。
溶質は特に限定されず、任意のカチオンとアニオンの対からなる塩を用いることができる。具体例としては、カチオンとしてリチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、四級アンモニウム等が挙げられ、アニオンとして、ヘキサフルオロリン酸、テトラフルオロホウ酸、過塩素酸、ヘキサフルオロヒ酸、ヘキサフルオロアンチモン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド、(トリフルオロメタンスルホニル)(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド、ビス(フルオロスルホニル)イミド、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド、(ペンタフルオロエタンスルホニル) (フルオロスルホニル)イミド、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド、ビス(ジフルオロホスホニル)イミド、(ジフルオロホスホニル)(フルオロスルホニル)イミド、ジフルオロリン酸等が挙げられる。これらの溶質は、一種類を単独で用いても良く、二種類以上を用途に合わせて任意の組合せ、比率で混合して用いても良い。中でも、電池としてのエネルギー密度、出力特性、寿命等から考えると、カチオンはリチウム、ナトリウム、マグネシウム、四級アンモニウムが、アニオンはヘキサフルオロリン酸、テトラフルオロホウ酸、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、ビス(フルオロスルホニル)イミド、ビス(ジフルオロホスホニル)イミド、(ジフルオロホスホニル)(フルオロスルホニル)イミド、ジフルオロリン酸が好ましい。
さらには、本発明の要旨を損なわない限りにおいて、本発明の非水電解液電池用電解液に一般に用いられる添加剤を任意の比率で添加しても良い。具体例としては、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、t−ブチルベンゼン、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ジフルオロアニソール、フッ素原子を有するカーボネート等の過充電防止効果、負極皮膜形成効果、正極保護効果を有する化合物が挙げられる。
非水電解液電池用電解液と、リチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、又はアルカリ土類金属イオンが可逆的に挿入−脱離可能な負極材料と、リチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、又はアルカリ土類金属イオンが可逆的に挿入−脱離可能な正極材料を用いる電気化学ディバイスを非水電解液電池と呼ぶ。
非水溶媒としてエチレンカーボネート(以降「EC」)、プロピレンカーボネート(以降「PC」)、ジメチルカーボネート(以降「DMC」)、エチルメチルカーボネート(以降「EMC」)の体積比2:1:3:4の混合溶媒を用い、以下の手順にて電解液を調製した。
上述混合溶媒中に溶質としてヘキサフルオロリン酸リチウム(以降「LiPF6」)を1.0mol/Lの濃度となるように溶解し、表1及び表3に記載の(I)、(II)及びその他の添加剤を該表1及び表3に記載したように所定量溶解することで、電解液No.1−1〜1−41、比較電解液No.1−1〜1−18をそれぞれ調製した。
上述混合溶媒中に、溶質としてLiPF6を1.0mol/L、そしてビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム(以降「LiN(CF3SO2)2」)を0.10mol/Lの濃度となるように溶解し、表2に記載の(I)及び(II)を該表2に記載したように所定量溶解することで、電解液No.1−42〜1−44をそれぞれ調製した。
上述混合溶媒中に、溶質としてLiPF6を1.0mol/L、そしてビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム(以降「LiN(FSO2)2」)を0.10mol/Lの濃度となるように溶解し、表2に記載の(I)及び(II)を該表2に記載したように所定量溶解することで、電解液No.1−45〜1−47をそれぞれ調製した。
上述混合溶媒中に、溶質としてLiPF6を1.0mol/L、そしてジフルオロリン酸リチウム(以降「LiPO2F2」)を0.10mol/Lの濃度となるように溶解し、表2に記載の(I)及び(II)を該表2に記載したように所定量溶解することで、電解液No.1−48〜1−50をそれぞれ調製した。
上述混合溶媒中に、溶質としてLiPF6を1.0mol/L、そしてビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム(以降「LiN(FSO2)2」)を0.10mol/Lの濃度となるように溶解し、表2に記載の(I)及び(II)を該表2に記載したように所定量溶解することで、電解液No.1−51〜1−53をそれぞれ調製した。
上述混合溶媒中に、溶質としてLiPF6を1.0mol/L、そしてジフルオロリン酸リチウム(以降「LiPO2F2」)を0.10mol/Lの濃度となるように溶解し、表2に記載の(I)及び(II)を該表2に記載したように所定量溶解することで、電解液No.1−54〜1−56をそれぞれ調製した。
上述混合溶媒中に、溶質としてLiPF6を1.0mol/L、LiPO2F2を0.10mol/L、テトラフルオロホウ酸リチウム(以降「LiBF4」)を0.025mol/Lの濃度となるように溶解し、表2に記載の(I)、(II)及びその他の添加剤を該表2に記載したように所定量溶解することで、電解液No.1−57を調製した。
上述混合溶媒中に、溶質としてLiPF6を1.0mol/L、LiN(FSO2)2を0.10mol/L、LiPO2F2を0.10mol/L、LiBF4を0.025mol/Lの濃度となるように溶解し、表2に記載の(I)、(II)及びその他の添加剤を該表2に記載したように所定量溶解することで、電解液No.1−58を調製した。
表3に記載のように、(I)、(II)及びその他の添加剤を含有させないこと以外は電解液No.1−42と同様にして、比較電解液No.1−19を調製した。
表3に記載のように、(II)を含有させないこと以外はそれぞれ電解液No.1−42、1−43と同様にして、比較電解液No.1−20、1−21を調製した。
表3に記載のように、(I)を含有させないこと以外はそれぞれ電解液No.1−42、1−44と同様にして、比較電解液No.1−22、1−23を調製した。
表3に記載のように、(I)、(II)及びその他の添加剤を含有させないこと以外は電解液No.1−45と同様にして、比較電解液No.1−24を調製した。
表3に記載のように、(II)を含有させないこと以外はそれぞれ電解液No.1−45、1−46と同様にして、比較電解液No.1−25、1−26を調製した。
表3に記載のように、(I)を含有させないこと以外はそれぞれ電解液No.1−45、1−47と同様にして、比較電解液No.1−27、1−28を調製した。
表3に記載のように、(I)、(II)及びその他の添加剤を含有させないこと以外は電解液No.1−48と同様にして、比較電解液No.1−29を調製した。
表3に記載のように、(II)を含有させないこと以外はそれぞれ電解液No.1−48、1−49と同様にして、比較電解液No.1−30、1−31を調製した。
表3に記載のように、(I)を含有させないこと以外はそれぞれ電解液No.1−48、1−50と同様にして、比較電解液No.1−32、1−33を調製した。
表3に記載のように、(I)を含有させないこと以外はそれぞれ電解液No.1−51、1−53と同様にして、比較電解液No.1−34、1−35を調製した。
表3に記載のように、(I)を含有させないこと以外はそれぞれ電解液No.1−54、1−56と同様にして、比較電解液No.1−36、1−37を調製した。
表3に記載のように、(I)、(II)を含有させないこと以外は電解液No.1−57と同様にして、比較電解液No.1−38を調製した。
表3に記載のように、(II)を含有させないこと以外は電解液No.1−57と同様にして、比較電解液No.1−39を調製した。
表3に記載のように、(I)を含有させないこと以外は電解液No.1−57と同様にして、比較電解液No.1−40を調製した。
表3に記載のように、(I)、(II)を含有させないこと以外は電解液No.1−58と同様にして、比較電解液No.1−41を調製した。
表3に記載のように、(II)を含有させないこと以外は電解液No.1−58と同様にして、比較電解液No.1−42を調製した。
表3に記載のように、(I)を含有させないこと以外は電解液No.1−58と同様にして、比較電解液No.1−43を調製した。
表中において、1,3−PRSは1,3−プロペンスルトンを意味し、1,4−BTSは1,4−ブテンスルトンを意味し、TFBTSは1,1,1−トリフルオロ−2,4−ブテンスルトンを意味し、4,5−DFECは4,5−ジフルオロエチレンカーボネートを意味し、1,2−ESは上記化合物No.4−1である1,2−エチレンスルファートを意味し、1,3−PSは1,3−プロパンスルトンを意味する。
正極活物質として、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(NCM)粉末及びアセチレンブラック(導電剤)を乾式混合し、結着剤であるポリフッ化ビニリデン(以降「PVDF」)を予め溶解させたN−メチル−2−ピロリドン(以降「NMP」)中に均一に分散させ、混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、NCM合剤ペーストを調製した。このペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用NMC正極を得た。正極中の固形分比率は、NCM:導電剤:PVDF=85:5:10(質量比)とした。
負極活物質として、黒鉛粉末を、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、黒鉛合剤ペーストを調製した。このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用黒鉛負極を得た。負極中の固形分比率は、黒鉛粉末:PVDF=90:10(質量比)とした。
上記の試験用NCM正極と、試験用黒鉛負極と、セルロース製セパレータとを備えるアルミラミネート外装セル(容量30mAh)に、表1〜表3に記載の電解液No.1−1〜1−58、及び比較電解液No.1−1〜1−43をそれぞれ含浸させ、実施例1−1〜1−58、比較例1−1〜1−43に係る非水電解液電池を得た。
<評価1>高温貯蔵特性(70℃)
実施例1−1〜1−58、比較例1−1〜1−43に係る非水電解液電池のそれぞれについて、以下の評価を実施した。
まず、作製したセルを用いて、25℃の環境温度で、以下の条件でコンディショニングを実施した。すなわち、初回充放電として、充電上限電圧4.3V、0.1Cレート(3mA)で定電流定電圧充電し、放電終止電圧3.0Vまで0.2Cレート(6mA)定電流で放電を行い、その後、充電上限電圧4.3V、0.2Cレート(6mA)で定電流定電圧充電し、放電終止電圧3.0Vまで0.2Cレート(6mA)定電流で放電を行う充放電サイクルを3回繰り返した。
また、実施例1−42〜1−44、比較例1−19〜1−23については、比較例1−19の残存容量比を100とした場合の、各実施例・比較例の残存容量比の相対値である「70℃貯蔵後放電容量維持率」を記載した。
また、実施例1−45〜1−47、比較例1−24〜1−28については、比較例1−24の残存容量比を100とした場合の、各実施例・比較例の残存容量比の相対値である「70℃貯蔵後放電容量維持率」を記載した。
また、実施例1−48〜1−50、比較例1−29〜1−33については、比較例1−29の残存容量比を100とした場合の、各実施例・比較例の残存容量比の相対値である「70℃貯蔵後放電容量維持率」を記載した。
また、実施例1−51〜1−53、比較例1−34〜1−35については、比較例1−24の残存容量比を100とした場合の、各実施例・比較例の残存容量比の相対値である「70℃貯蔵後放電容量維持率」を記載した。
また、実施例1−54〜1−56、比較例1−36〜1−37については、比較例1−29の残存容量比を100とした場合の、各実施例・比較例の残存容量比の相対値である「70℃貯蔵後放電容量維持率」を記載した。
また、実施例1−57、比較例1−38〜1−40については、比較例1−38の残存容量比を100とした場合の、各実施例・比較例の残存容量比の相対値である「70℃貯蔵後放電容量維持率」を記載した。
また、実施例1−58、比較例1−41〜1−43については、比較例1−41の残存容量比を100とした場合の、各実施例・比較例の残存容量比の相対値である「70℃貯蔵後放電容量維持率」を記載した。
上記コンディショニングを実施後、及び上記70℃、10日間保存後に、電池の容積を測定し、その差分をガス発生量とした。
また、実施例1−42〜1−44、比較例1−19〜1−23に記載のガス発生量の数値は、比較例1−19のガス発生量を100とした場合の相対値である。
また、実施例1−45〜1−47、比較例1−24〜1−28に記載のガス発生量の数値は、比較例1−24のガス発生量を100とした場合の相対値である。
また、実施例1−48〜1−50、比較例1−29〜1−33に記載のガス発生量の数値は、比較例1−29のガス発生量を100とした場合の相対値である。
また、実施例1−51〜1−53、比較例1−34〜1−35のガス発生量の数値は、比較例1−24のガス発生量を100とした場合の相対値である。
また、実施例1−54〜1−56、比較例1−36〜1−37のガス発生量の数値は、比較例1−29のガス発生量を100とした場合の相対値である。
また、実施例1−57、比較例1−38〜1−40のガス発生量の数値は、比較例1−38のガス発生量を100とした場合の相対値である。
また、実施例1−58、比較例1−41〜1−43のガス発生量の数値は、比較例1−41のガス発生量を100とした場合の相対値である。
電解液No.2−1〜2−47、比較電解液No.2−1〜2−13については、上述の電解液No.1−1と同様の手順にて調製した。すなわち、非水溶媒としてEC、PC、DMC、EMCの体積比2:1:3:4の混合溶媒を用い、該溶媒中に溶質としてLiPF6を1.0mol/Lの濃度となるように溶解し、表6、表7に記載の(I)、(II)及びその他の添加剤を該表6、表7に記載したように所定量溶解することで、電解液No.2−1〜2−47、比較電解液No.2−1〜2−13をそれぞれ調製した。
上述の実施例1−1に係る非水電解液電池と同様の手順にて、試験用NCM正極と、試験用黒鉛負極と、セルロース製セパレータとを備えるアルミラミネート外装セル(容量30mAh)に、表6、表7に記載の電解液No.2−1〜2−47、比較電解液No.2−1〜2−13をそれぞれ含浸させ、実施例2−1〜2−47、比較例2−1〜2−13に係る非水電解液電池を作製した。これら非水電解液電池については、上述の実施例1−1と同様、それぞれ以下の評価を実施した。
<評価1>高温貯蔵特性(70℃)
<評価2>高温貯蔵時に発生したガス量(70℃)
電解液No.3−1〜3−45、比較電解液No.3−1〜3−9については、上述の電解液No.1−1と同様の手順にて調製した。すなわち、非水溶媒としてEC、PC、DMC、EMCの体積比2:1:3:4の混合溶媒を用い、該溶媒中に溶質としてLiPF6を1.0mol/Lの濃度となるように溶解し、表9に記載の(I)、(II)及びその他の添加剤を該表9に記載したように所定量溶解することで、電解液No.3−1〜3−45、比較電解液No.3−1〜3−9をそれぞれ調製した。
上述の実施例1−1に係る非水電解液電池と同様の手順にて、試験用NCM正極と、試験用黒鉛負極と、セルロース製セパレータとを備えるアルミラミネート外装セル(容量30mAh)に、表9に記載の電解液No.3−1〜3−45、比較電解液No.3−1〜3−9をそれぞれ含浸させ、実施例3−1〜3−45、比較例3−1〜3−9に係る非水電解液電池を作製した。これら非水電解液電池については、上述の実施例1−1と同様、それぞれ以下の評価を実施した。
<評価1>高温貯蔵特性(70℃)
<評価2>高温貯蔵時に発生したガス量(70℃)
電解液No.4−1〜4−45、比較電解液No.4−1〜4−9については、上述の電解液No.1−1と同様の手順にて調製した。すなわち、非水溶媒としてEC、PC、DMC、EMCの体積比2:1:3:4の混合溶媒を用い、該溶媒中に溶質としてLiPF6を1.0mol/Lの濃度となるように溶解し、表11に記載の(I)、(II)及びその他の添加剤を該表11に記載したように所定量溶解することで、電解液No.4−1〜4−45、比較電解液No.4−1〜4−9をそれぞれ調製した。なお表中において、1,4−BSは1,4−ブタンスルトンを意味し、HFPSはα−ヘプタフルオロプロピル−γ−スルトンを意味する。
上述の実施例1−1に係る非水電解液電池と同様の手順にて、試験用NCM正極と、試験用黒鉛負極と、セルロース製セパレータとを備えるアルミラミネート外装セル(容量30mAh)に、表11に記載の電解液No.4−1〜4−45、比較電解液No.4−1〜4−9をそれぞれ含浸させ、実施例4−1〜4−45、比較例4−1〜4−9に係る非水電解液電池を作製した。これら非水電解液電池については、上述の実施例1−1と同様、それぞれ以下の評価を実施した。
<評価1>高温貯蔵特性(70℃)
<評価2>高温貯蔵時に発生したガス量(70℃)
実施例5−1〜5−39及び比較例5−1〜5−27においては、表13〜表15に示すように、負極体及び電解液を変えたこと以外は実施例1−1と同様に非水電解液電池を作製し、電池の評価を実施した。なお、負極活物質がLi4Ti5O12である実施例5−1〜5−13及び比較例5−1〜5−9において、負極体は、Li4Ti5O12粉末90質量%に、バインダーとして5質量%のPVDF、導電剤としてアセチレンブラックを5質量%混合し、さらにNMPを添加し、得られたペーストを銅箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し、電池評価の際の充電終止電圧を2.7V、放電終止電圧を1.5Vとした。また、負極活物質が黒鉛(ケイ素含有)である実施例5−14〜5−26及び比較例5−10〜5−18において、負極体は、黒鉛粉末81質量%、ケイ素粉末9質量%に、バインダーとして5質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合しさらにNMPを添加し、得られたペーストを銅箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し、電池評価の際の充電終止電圧と放電終止電圧は実施例1−1と同様とした。また、負極活物質がハードカーボンである実施例5−27〜5−39及び比較例5−19〜5−27において、負極体は、ハードカーボン粉末90質量%に、バインダーとして5質量%のPVDF、導電剤としてアセチレンブラックを5質量%混合し、さらにNMPを添加し、得られたペーストを銅箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し、電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を2.2Vとした。高温貯蔵特性と高温貯蔵時に発生したガス量の評価結果を表14及び表15に示す。
実施例6−1〜6−52及び比較例6−1〜6−36においては、表13、表16及び表17に示すように、正極体、負極体及び電解液を変えたこと以外は実施例1−1と同様に非水電解液電池を作製し、電池の評価を実施した。なお、正極活物質がLiCoO2である正極体は、LiCoO2粉末85質量%にバインダーとして10質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、さらにNMPを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製した。実施例1−1と同様に負極活物質が黒鉛である実施例6−1〜6−13及び比較例6−1〜6−9において、電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を3.0Vとした。実施例5−1と同様に負極活物質がLi4Ti5O12である実施例6−14〜6−26及び比較例6−10〜6−18において、電池評価の際の充電終止電圧を2.7V、放電終止電圧を1.5Vとした。実施例5−14と同様に負極活物質が黒鉛(ケイ素9質量%含有)である実施例6−27〜6−39及び比較例6−19〜6−27において、電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を3.0Vとした。実施例5−27と同様に負極活物質がハードカーボンである実施例6−40〜6−52及び比較例6−28〜6−36において、電池評価の際の充電終止電圧を4.1V、放電終止電圧を2.2Vとした。高温貯蔵特性と高温貯蔵時に発生したガス量の評価結果を表16及び表17に示す。
実施例7−1〜7−39及び比較例7−1〜7−27においては、表13、表18及び表19に示すように、正極体及び電解液を変えたこと以外は実施例1−1と同様に非水電解液電池を作製し、電池の評価を実施した。なお、正極活物質がLiNi0.8Co0.15Al0.05O2である実施例7−1〜7−13及び比較例7−1〜7−9において、正極体は、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2粉末85質量%にバインダーとして10質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、さらにNMPを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し、電池評価の際の充電終止電圧を4.3V、放電終止電圧を3.0Vとした。また、正極活物質がLiMn2O4である実施例7−14〜7−26及び比較例7−10〜7−18において、正極体は、LiMn2O4粉末85質量%にバインダーとして10質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、さらにNMPを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し、電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を3.0Vとした。また、正極活物質がLiFePO4である実施例7−27〜7−39及び比較例7−19〜7−27において、正極体は、非晶質炭素で被覆されたLiFePO4粉末85質量%にバインダーとして10質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、さらにNMPを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製し、電池評価の際の充電終止電圧を4.2V、放電終止電圧を2.5Vとした。高温貯蔵特性と高温貯蔵時に発生したガス量の評価結果を表18及び表19に示す。
Claims (18)
- 下記成分:
(I)下記一般式(1)で示される少なくとも1種のシラン化合物;
(II)環状スルホン酸化合物及び環状硫酸エステル化合物からなる少なくとも1種;
(III)非水有機溶媒;及び
(IV)溶質
を含む、非水電解液電池用電解液であって、
前記(II)が、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブテンスルトン、1,1,1−トリフルオロ−2,4−ブテンスルトン、1,3−プロパンスルトン、α−ヘプタフルオロプロピル−γ−スルトン、1,4−ブタンスルトン、下記化合物No.2−1、2−2、2−10、2−15、2−16、2−19、3−1、3−2、3−4、3−5、4−1、4−4、5−1、5−2、及び5−3からなる群から選択される少なくとも1種である、非水電解液電池用電解液。
- 前記(II)が、1,3−プロペンスルトン、及び1,4−ブテンスルトンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(II)が、前記化合物No.2−1、2−2、2−10、2−15、及び2−16からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(II)が、前記化合物No.3−1、3−2、及び3−5からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(II)が、1,3−プロパンスルトン、及び1,4−ブタンスルトンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(II)が、前記化合物No.5−1〜5−3からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記一般式(1)のR1が、それぞれ互いに独立して、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、エチニル基、及び2−プロピニル基からなる群から選択される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記一般式(1)のR2が、それぞれ互いに独立して、フッ素基、メチル基、エチル基、プロピル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、1,1,1−トリフルオロイソプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ基、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロポキシ基、1,1,1−トリフルオロイソプロポキシ基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロポキシ基からなる群から選択される基である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記一般式(1)のxが3〜4である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の非水電解液電池用電解液。
- (I)、(II)、(III)、(IV)の総量100質量%に対する、(I)の総量が0.001質量%以上10.0質量%以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の非水電解液電池用電解液。
- (I)、(II)、(III)、(IV)の総量100質量%に対する、(II)の総量が0.01質量%以上10.0質量%以下である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(IV)が、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、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドリチウム、(ジフルオロホスホニル)(フルオロスルホニル)イミドリチウム、及びジフルオロリン酸リチウムからなる群から選ばれる少なくとも一つを含む溶質である、請求項1〜12のいずれか1項に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記(III)が、環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン化合物、スルホキシド化合物、及びイオン液体からなる群から選ばれる少なくとも一つを含む非水有機溶媒である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の非水電解液電池用電解液。
- さらに、フッ素原子を有するカーボネートを含有する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の非水電解液電池用電解液。
- 前記フッ素原子を有するカーボネートが、フルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、及び4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項15に記載の非水電解液電池用電解液。
- 少なくとも正極と、負極と、請求項1〜17のいずれか1項に記載の非水電解液電池用電解液とを備える、非水電解液電池。
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