JP7209805B2 - ホウ酸リチウム化合物、リチウム二次電池用添加剤、リチウム二次電池用非水電解液、リチウム二次電池前駆体、及びリチウム二次電池の製造方法 - Google Patents
ホウ酸リチウム化合物、リチウム二次電池用添加剤、リチウム二次電池用非水電解液、リチウム二次電池前駆体、及びリチウム二次電池の製造方法 Download PDFInfo
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Description
例えば、ビス(オキサラト)ホウ酸リチウムを電解質として含むリチウムイオン電池用電解液が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、例えば、ジフルオロ(オキサラト)ホウ酸リチウムを電解質として含むリチウムイオン電池用電解液も知られている(例えば、特許文献2参照)。
特許文献2:特許3722685号公報
また、本開示の別の一態様の課題は、保存後及び充放電サイクル後の電池抵抗抑を低減できるリチウム二次電池用非水電解液、並びに、上記リチウム二次電池用非水電解液を含むリチウム二次電池前駆体、及び前記リチウム二次電池前駆体を用いるリチウム二次電池の製造方法を提供することである。
<2> 前記R10が、フッ素原子、炭素数1~3のアルコキシ基、炭素数1~3のアルキル基、炭素数1~3のパーフルオロアルキル基である<1>に記載のホウ酸リチウム化合物。
<3> 前記R10が、トリフルオロメチル基である<1>または<2>に記載のホウ酸リチウム化合物。
<7> フッ素を含むリチウム塩である電解質と、非水溶媒と、<1>~<5>のいずれか1つに記載のホウ酸リチウム化合物と、を含有するリチウム二次電池用非水電解液。
<8> 前記ホウ酸リチウム化合物の含有量が、リチウム二次電池用非水電解液の全量に対し、0.1質量%~5.0質量%である<7>に記載のリチウム二次電池用非水電解液。
<9> 更に、不飽和結合を有する環状炭酸エステルを含有する<7>又は<8>に記載のリチウム二次電池用非水電解液。
<10> 前記不飽和結合を有する環状炭酸エステルがビニレンカーボネートである<9>に記載のリチウム二次電池用非水電解液。
<11> 前記ホウ酸リチウム化合物の含有質量に対する前記ビニレンカーボネートの含有質量の比が、0.1~10の範囲にある<10>に記載のリチウム二次電池用非水電解液。
<12> ケースと、
前記ケースに収容された、正極、負極、セパレータ、及び電解液と、
を備え、
前記正極が、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極であり、
前記負極が、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極であり、
前記電解液が、<7>~<11>のいずれか1つに記載のリチウム二次電池用非水電解液であるリチウム二次電池前駆体。
<13> <12>に記載のリチウム二次電池前駆体を準備する工程と、前記リチウム二次電池前駆体に対してエージング処理を施すことにより、リチウム二次電池を得る工程と、を含み、前記エージング処理は、前記リチウム二次電池前駆体に対し、20℃~60℃の環境下で、充電及び放電を施すことを含むリチウム二次電池の製造方法。
また、本開示の別の一態様によれば、保存後及び充放電サイクル後の電池抵抗を低減できるリチウム二次電池用非水電解液、並びに、上記リチウム二次電池用非水電解液を含むリチウム二次電池前駆体、及び前記リチウム二次電池前駆体を用いるリチウム二次電池の製造方法が提供される。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本明細書において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示のホウ酸リチウム化合物は、下記式(I)で表される、新規なホウ酸リチウム化合物である。以下、式(I)で表されるホウ酸リチウム化合物を、単に「ホウ酸リチウム化合物」とも称する。
上記の中でも、置換基を有してもよい炭素数6~20のアリール基としては、フェニル基、4-メチルフェニル基、又は4-フルオロフェニル基が好ましく、フェニル基、又は4-フルオロフェニル基がより好ましい。
式(I)中に含まれ得る置換基としての、ハロゲン化アルキル基、ハロゲン化アルコキシ基、ハロゲン化アルケニル基、及びハロゲン化アルキニル基の構造中に含まれるハロゲン原子の好ましい態様は、それぞれ、式(I)中に含まれ得る置換基としてのハロゲン原子の好ましい態様と同様である。
式(I)中に含まれ得る置換基としての無置換のアルキル基としては、炭素数1~12のアルキル基が好ましく、炭素数1~6のアルキル基がより好ましく、炭素数1~3のアルキル基が更に好ましい。
式(I)中に含まれ得る置換基としての無置換のアルコキシ基としては、炭素数1~12のアルコキシ基が好ましく、炭素数1~6のアルコキシ基がより好ましく、炭素数1~3のアルコキシ基が更に好ましい。
式(I)中に含まれ得る置換基としての無置換のアルケニル基としては、炭素数2~12のアルケニル基が好ましく、炭素数2~6のアルケニル基がより好ましく、炭素数2~3のアルケニル基が更に好ましい。
式(I)中に含まれ得る置換基としての無置換のアルキニル基としては、炭素数2~12のアルキニル基が好ましく、炭素数2~6のアルキニル基がより好ましく、炭素数2~3のアルキニル基が更に好ましい。
置換基を有してもよい炭素数1~20の脂肪族基は、炭素数1~16の脂肪族基であることが好ましく、炭素数1~12の脂肪族基であることがより好ましい。
メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、1-エチルプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、2-メチルブチル基、3,3-ジメチルブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1-メチルペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、sec-ヘキシル基、tert-ヘキシル基、n-ヘプチル基、イソヘプチル基、sec-ヘプチル基、tert-ヘプチル基、n-オクチル基、イソオクチル基、sec-オクチル基、tert-オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基等の直鎖状又は分岐状の飽和脂肪族基(即ち、アルキル基);
ビニル基、1-プロペニル基、アリル基(2-プロペニル基)、イソプロペニル基、1-ブテニル基、2-ブテニル基、3-ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、2-メチル-2-プロペニル基、1-メチル-2-プロペニル基、2-メチル-1-プロペニル基、ヘキセニル基、エチニル基、1-プロピニル基、2-プロピニル基(プロパルギル基と同義)、1-ブチニル基、2-ブチニル基、3-ブチニル基、1-ペンチニル基、2-ペンチニル基、3-ペンチニル基、4-ペンチニル基、5-ヘキシニル基、1-メチル-2-プロピニル基、2-メチル-3-ブチニル基、2-メチル-3-ペンチニル基、1-メチル-2-ブチニル基、1,1-ジメチル-2-プロピニル、1,1-ジメチル-2-ブチニル基、1-ヘキシニル基等の直鎖状又は分岐状の不飽和脂肪族基(即ち、アルケニル基又はアルキニル基);
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、1-シクロペンテニル基、1-シクロヘキセニル基等の環状脂肪族基;
などが挙げられる。
R10で表される炭素数1~10の炭化水素オキシ基の炭素数としては、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1又は2が更に好ましく、1が特に好ましい。
R10で表される炭素数1~10の炭化水素基としては、アルキル基又はアリール基が好ましく、アルキル基が更に好ましい。
R10で表される炭素数1~10の炭化水素基の炭素数としては、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1又は2が更に好ましく、1が特に好ましい。
R10で表される炭素数1~10のフッ化炭化水素基としては、フッ化アルキル基又はフッ化アリール基が好ましく、フッ化アルキル基が更に好ましく、パーフルオロアルキル基が更に好ましく、トリフルオロメチル基(-CF3)が特に好ましい。
以下、本開示のホウ酸リチウム化合物の製造方法の一例(製法X)を示す。但し、本開示のホウ酸リチウム化合物の製造方法は、製法Xには限定されない。
第一の反応工程及び第二の反応工程は、大気雰囲気下、不活性雰囲気下のいずれで行ってもよい。
第一の反応工程及び第二の反応工程は、例えば、ホウ酸カリウム化合物及びホウ酸リチウム化合物の生成を阻害する成分(例えば水分)の混入を防ぐ観点から、不活性雰囲気下(例えば、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下)で行うことが好ましい。
第二の反応工程における反応温度が10℃以上であると、ホウ酸リチウム化合物の生成が促進されやすい。一方、第二の反応工程における反応温度が150℃以下であると、生成したホウ酸リチウム化合物の分解が抑制され、生成率が向上しやすい。
例えば、目的とする成分(即ち、ホウ酸リチウム化合物自体)のみが固体として得られた場合には、その固体をホウ酸リチウム化合物として、特段の処理なく取り出すことができる。
また、第二の反応工程により、ホウ酸リチウム化合物が溶媒に分散されたスラリーが得られた場合には、そのスラリーから、濾過等で溶媒を固液分離し、得られた濾液を乾燥させることにより、ホウ酸リチウム化合物を取り出すことができる。
また、第二の反応工程により、ホウ酸リチウム化合物が溶媒に溶解された溶液が得られた場合には、加熱濃縮等によって溶液から溶媒を留去することにより、ホウ酸リチウム化合物を取り出すことができる。
また、第二の反応工程により、ホウ酸リチウム化合物が溶媒に溶解された溶液が得られた場合には、溶液に対し、ホウ酸リチウム化合物が溶解しない溶媒を加えることによってホウ酸リチウム化合物を析出させ、次いで溶液から析出したホウ酸リチウム化合物と溶媒とを固液分離し、得られた固体を乾燥させることにより、ホウ酸リチウム化合物を取り出すこともできる。
取り出されたホウ酸リチウム化合物を乾燥する際の温度は、20℃~150℃であることが好ましく、50℃~140℃であることがより好ましく、80℃~130℃であることが更に好ましい。
温度が20℃以上であると乾燥効率に優れる。温度が150℃以下であると、生成したホウ酸リチウム化合物の分解が抑制され、ホウ酸リチウム化合物を安定して取り出しやすい。
本開示の二次電池用添加剤は、上述した本開示のホウ酸リチウム化合物を含む。本開示の二次電池用添加剤は、特にリチウム二次電池の非水電解液用の添加剤として好適である。
本開示の一実施形態に係るリチウム二次電池用非水電解液(以下、単に「本実施形態の非水電解液」ともいう)は、フッ素を含むリチウム塩である電解質と、非水溶媒と、上述した本開示のホウ酸リチウム化合物と、を含有する。
本開示の非水電解液は、ホウ酸リチウム化合物を含有することにより、保存後及び充放電サイクル後の電池抵抗を低減できる。
このため、リチウム二次電池を保存する場合における、リチウム二次電池の保存期間に対するリチウム二次電池の電池抵抗が低減されると考えられる。
本開示の非水電解液は、上記ホウ酸リチウム化合物を電池用添加剤として含んでもよいし、電解質の供給源として含んでもよい。
非水電解液の全量に対するホウ酸リチウム化合物の含有量が0.1質量%以上である場合には、本開示の非水電解液による効果がより効果的に奏される。非水電解液の全量に対するホウ酸リチウム化合物の含有量は、より好ましくは0.2質量%以上であり、更に好ましくは0.3質量%以上であり、更に好ましくは0.5質量%以上である。
非水電解液の全量に対するホウ酸リチウム化合物の含有量が5.0質量%以下である場合には、非水電解液の化学的安定性がより向上する。
非水電解液の全量に対するホウ酸リチウム化合物の含有量は、より好ましくは3.0質量%以下であり、更に好ましくは2.0質量%以下であり、更に好ましくは1.0質量%以下である。
また、非水電解液から上記ホウ酸リチウム化合物が検出できない場合であっても、非水電解液中や電極の被膜中に、上記ホウ酸リチウム化合物の分解物由来の化合物が検出される場合も、本開示の非水電解液の範囲に含まれるとみなされる。
これらの取り扱いは、非水電解液に含有され得る上記ホウ酸リチウム化合物以外の化合物についても同様である。
本実施形態の非水電解液は、フッ素を含むリチウム塩(以下、「含フッ素リチウム塩」ともいう)である電解質を少なくとも1種含有する。
含フッ素リチウム塩としては、例えば;
六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6)、六フッ化タンタル酸リチウム(LiTaF6)、等の無機酸陰イオン塩;
トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(Li(FSO2)2N)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li(CF3SO2)2N)、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(Li(C2F5SO2)2N)等の有機酸陰イオン塩;
等が挙げられる。
含フッ素リチウム塩としては、LiPF6が特に好ましい。
フッ素を含まないリチウム塩としては、過塩素酸リチウム(LiClO4)、四塩化アルミニウム酸リチウム(LiAlCl4)、リチウムデカクロロデカホウ素酸(Li2B10Cl10)等が挙げられる。
本実施形態の非水電解液は、非水溶媒を少なくとも1種含有する。
非水溶媒としては、例えば、環状カーボネート類、含フッ素環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、含フッ素鎖状カーボネート類、脂肪族カルボン酸エステル類、含フッ素脂肪族カルボン酸エステル類、γ-ラクトン類、含フッ素γ-ラクトン類、環状エーテル類、含フッ素環状エーテル類、鎖状エーテル類、含フッ素鎖状エーテル類、ニトリル類、アミド類、ラクタム類、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチル、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホキシド燐酸、等が挙げられる。
含フッ素環状カーボネート類としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、等が挙げられる。
鎖状カーボネート類としては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、エチルプロピルカーボネート(EPC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、等が挙げられる。
脂肪族カルボン酸エステル類としては、例えば、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酪酸メチル、ギ酸エチル、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、イソ酪酸エチル、トリメチル酪酸エチル、等が挙げられる。
γ-ラクトン類としては、例えば、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、等が挙げられる
環状エーテル類としては、例えば、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキソラン、4-メチル-1,3-ジオキソラン、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、等が挙げられる
鎖状エーテル類としては、例えば、1,2-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、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジブトキシエタン、等が挙げられる。
ニトリル類としては、例えば、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリル、等が挙げられる。
アミド類としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、等が挙げられる。
ラクタム類としては、例えば、N-メチルピロリジノン、N-メチルオキサゾリジノン、N,N'-ジメチルイミダゾリジノン、等が挙げられる。
この場合、非水溶媒中に占める、環状カーボネート類、含フッ素環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、及び含フッ素鎖状カーボネート類の合計の割合は、好ましくは50質量%~100質量%であり、より好ましくは60質量%~100質量%であり、更に好ましくは80質量%~100質量%である。
この場合、非水溶媒中に占める、環状カーボネート類及び鎖状カーボネート類の合計の割合は、好ましくは50質量%~100質量%であり、より好ましくは60質量%~100質量%であり、更に好ましくは80質量%~100質量%である。
本実施形態の非水電解液中に占める非水溶媒の割合の上限は、他の成分(ホウ酸リチウム化合物、電解質、等)の含有量にもよるが、上限は、例えば99質量%であり、好ましくは97質量%であり、更に好ましくは90質量%である。
本実施形態の非水電解液は、非水電解液の化学的安定性をより向上させる観点から、不飽和結合を有する環状炭酸エステルの少なくとも1種を含有していることが好ましい。
一般的には、非水電解液が不飽和結合を有する環状炭酸エステルを含有する場合には、電池の内部抵抗が上昇しやすい傾向がある。
しかし、本実施形態の非水電解液は、ホウ酸リチウム化合物を含有するため、更に、不飽和結合を有する環状炭酸エステルを含有する場合においても、電池の内部抵抗を低減させることができる。
むしろ、本実施形態の非水電解液が不飽和結合を有する環状炭酸エステルを含有する場合には、ホウ酸リチウム化合物の添加による内部抵抗低減の改善幅が広いという利点がある。
含有質量比〔ビニレンカーボネート/ホウ酸リチウム化合物〕が0.05以上である場合には、保存後のリチウム二次電池の内部抵抗の上昇をより抑制できる。
本実施形態の非水電解液は、上述した成分以外のその他の成分を少なくとも1種含有していてもよい。
その他の成分としては、非水電解液に含有され得る公知の添加剤(以下、「公知添加剤」ともいう。)が挙げられ、例えばスルトン(即ち、環状スルホン酸エステル)、酸無水物、オキサラト化合物、環状硫酸エステル化合物等が挙げられる。
スルトンとしては、プロペンスルトンが好ましい。
無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸などのカルボン酸無水物;
無水エタンジスルホン酸、無水プロパンジスルホン酸などのジスルホン酸無水物;
無水スルホ安息香酸、無水スルホプロピオン酸、無水スルホ酪酸などのカルボン酸とスルホン酸との無水物;
等が挙げられる。
これらは単独で用いられてもよいし、複数種が混合されて用いられてもよい。
酸無水物としては、無水スルホ安息香酸が好ましい。
ジフルオロビス(オキサラト)リン酸リチウム、テトラフルオロ(オキサラト)リン酸リチウム、トリス(オキサラト)リン酸リチウム、ジフルオロ(オキサラト)ホウ酸リチウム、ビス(オキサラト)ホウ酸リチウム;
等が挙げられる。
カテコールサルフェート、1,2-シクロヘキシルサルフェート、2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、4-メチル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、4-エチル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、4-プロピル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、4-ブチル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、4-ペンチル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、4-ヘキシル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、
4-メチルスルホニルオキシメチル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、4-エチルスルホニルオキシメチル-2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン、ビス((2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン-4-イル)メチル)サルフェート、4,4’-ビス(2,2-ジオキソ-1,3,2-ジオキサチオラン);
等が挙げられる。
亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、硫酸エチレン、硫酸プロピレン、硫酸ブテン、硫酸ヘキセン、硫酸ビニレン、3-スルホレン、ジビニルスルホン、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル等のイオウ系化合物;ビニルボロン酸ジメチル、ビニルボロン酸ジエチル、ビニルボロン酸ジプロピル、ビニルボロン酸ジブチル等のビニルボロン酸化合物;
ジメチルホルムアミド等のアミド類;
メチル-N,N-ジメチルカーバメート等の鎖状カーバメート類;
N-メチルピロリドン等の環状アミド類;
N,N-ジメチルイミダゾリジノン等の環状ウレア類;
ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリ(トリメチルシリル)等のホウ酸エステル類;
ジフルオロリン酸リチウム、モノフルオロリン酸リチウム、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリ(トリメチルシリル)、リン酸トリフェニル等のリン酸エステル類;
エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル等のエチレングリコール誘導体;
ビフェニル、フルオロビフェニル、o-ターフェニル、トルエン、エチルベンゼン、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、2-フルオロアニソール、4-フルオロアニソール等の芳香族炭化水素;
無水マレイン酸、ノルボルネンジカルボン酸無水物等の炭素-炭素不飽和結合を有するカルボン酸無水物;
等も挙げられる。
本実施形態の非水電解液を製造する方法には特に限定はない。本実施形態の非水電解液は、各成分を混合して製造すればよい。
非水溶媒に電解質を溶解させて溶液を得る工程と、
得られた溶液に対し、ホウ酸リチウム化合物(及び必要に応じ、その他の添加剤)を添加して混合し、非水電解液を得る工程と、
を含む製造方法が挙げられる。
この一例に係る製造方法において、(ホウ酸リチウム化合物を添加する前の)溶液の電気伝導度に対し、得られた非水電解液の電気伝導度が低減されていることが好ましい。この態様の製造方法によって得られた非水電解液によれば、前述した非水電解液の効果(即ち、電池の内部抵抗を低減させる効果)がより効果的に発揮される。
本開示の一実施形態に係るリチウム二次電池前駆体(以下、単に「本実施形態の電池前駆体」ともいう)は、
ケースと、
ケースに収容された、正極、負極、セパレータ、及び電解液と、
を備え、
上記正極が、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極であり、
上記負極が、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極であり、
上記電解液が、上述した本実施形態の非水電解液であるリチウム二次電池前駆体である。
後述する本実施形態のリチウム二次電池は、正極、負極、セパレータ、及び非水電解液をケースに収容してリチウム二次電池前駆体を製造し、得られたリチウム二次電池前駆体に対し、充電及び放電(好ましくは、充電及び放電を含むエージング処理)を施すことによって製造される。
このため、本実施形態の電池前駆体によれば、本実施形態の非水電解液による効果と同様の効果が奏される。
本実施形態の電池前駆体におけるケースとしては特に限定はなく、公知のリチウム二次電池用のケースが挙げられる。
ケースとしては、ラミネートフィルムを含むケース、電池缶と電池缶蓋とからなるケース、等が挙げられる。
本実施形態の電池前駆体における正極は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極である。
本実施形態の電池前駆体における正極は、好ましくは、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極活物質を少なくとも1種含む。
本実施形態の電池前駆体における正極は、より好ましくは、正極集電体と、正極活物質及びバインダーを含有する正極合材層と、を備える。
正極合材層は、正極集電体の表面の少なくとも一部に設けられる。
正極活物質としては、リチウムイオンの吸蔵及び放出が可能な物質であれば特に限定されず、リチウム二次電池に通常用いられる正極活物質であり得る。
正極活物質としては、例えば;
リチウム(Li)とニッケル(Ni)とを構成金属元素とする酸化物;
Liと、Niと、Li及びNi以外の金属元素(例えば、遷移金属元素、典型金属元素等)の少なくとも1種と、を構成金属元素として含む酸化物;
等が挙げられる。
酸化物中において、Li及びNi以外の金属元素は、好ましくは、原子数換算で、Niと同程度、又は、Niよりも少ない割合で含まれる。
Li及びNi以外の金属元素は、例えば、Co、Mn、Al、Cr、Fe、V、Mg、Ca、Na、Ti、Zr、Nb、Mo、W、Cu、Zn、Ga、In、Sn、La及びCeからなる群から選択される少なくとも1種であり得る。これらの正極活物質は、単独で用いても複数を混合して用いてもよい。
リチウム含有複合酸化物(C1)は、単位体積当たりのエネルギー密度が高く、熱安定性にも優れるという利点を有する。
〔一般式(C1)中、a、b及びcは、それぞれ独立に、0超1未満であり、a、b及びcの合計は、0.99~1.00である。〕
(一般式(C2)中、tは、0.95以上1.15以下であり、xは、0以上0.3以下であり、yは、0.1以上0.2以下であり、x及びyの合計は、0.5未満である。)
また、正極合材層中の正極活物質の含有量は、例えば99.9質量%以下、好ましくは99質量%以下である。
正極合材層に含有され得るバインダーとしては、例えば、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ニトロセルロース、フッ素樹脂、ゴム粒子等が挙げられる。
フッ素樹脂としては、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)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、フッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体等が挙げられる。
ゴム粒子としては、スチレン-ブタジエンゴム粒子、アクリロニトリルゴム粒子等が挙げられる。
これらの中でも、正極合材層の耐酸化性を向上させる観点から、フッ素樹脂が好ましい。
バインダーは1種を単独で使用でき、必要に応じて2種以上を組み合わせて使用できる。
バインダーの含有量が0.1質量%以上である場合には、正極集電体に対する正極合材層の接着性、及び、正極活物質同士の結着性がより向上する。
バインダーの含有量が4質量%以下である場合には、正極合材層中における正極活物質の量をより多くすることができるので、電池容量がより向上する。
本実施形態の電池前駆体における正極が、正極集電体と正極合材層とを備える場合、正極合材層は、導電助材を含むことが好ましい。
導電助材としては、公知の導電助材を使用することができる。
公知の導電助材としては、導電性を有する炭素材料であれば特に限定されるものではないが、グラファイト、カーボンブラック、導電性炭素繊維(カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンファイバー)、フラーレン等を単独で、もしくは2種類以上を併せて使用することができる。
市販のカーボンブラックとしては、例えば、トーカブラック#4300、#4400、#4500、#5500等(東海カーボン社製、ファーネスブラック)、プリンテックスL等(デグサ社製、ファーネスブラック)、Raven7000、5750、5250、5000ULTRAIII、5000ULTRA等、Conductex SC ULTRA、Conductex 975ULTRA等、PUER BLACK100、115、205等(コロンビヤン社製、ファーネスブラック)、#2350、#2400B、#2600B、#30050B、#3030B、#3230B、#3350B、#3400B、#5400B等(三菱化学社製、ファーネスブラック)、MONARCH1400、1300、900、VulcanXC-72R、BlackPearls2000、LITX-50、LITX-200等(キャボット社製、ファーネスブラック)、Ensaco250G、Ensaco260G、Ensaco350G、Super-P(TIMCAL社製)、ケッチェンブラックEC-300J、EC-600JD(アクゾ社製)、デンカブラック、デンカブラックHS-100、FX-35(電気化学工業社製、アセチレンブラック)等が挙げられる。
グラファイトとしては、例えば、人造黒鉛、天然黒鉛(例えば、燐片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛等)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本実施形態の電池前駆体における正極が、正極集電体と正極合材層とを備える場合、正極合材層は、上記各成分に加えて、その他の成分を含んでいてもよい。
その他の成分としては、増粘剤、界面活性剤、分散剤、濡れ剤、消泡剤等が挙げられる。
正極集電体としては、各種のものを使用することができるが、例えばは、金属又は合金が用いられる。
正極集電体として、より具体的には、アルミニウム、ニッケル、SUS等が挙げられる。中でも、導電性の高さとコストとのバランスの観点から、アルミニウムが好ましい。ここで、「アルミニウム」は、純アルミニウム又はアルミニウム合金を意味する。
正極集電体として、特に好ましくはアルミニウム箔である。
アルミニウム箔としては特に限定されないが、A1085材、A3003材、等が挙げられる。
正極合材層は、例えば、正極活物質及びバインダーを含む正極合材スラリーを正極集電体の表面に塗布し、乾燥させることによって形成できる。
正極合材スラリーに含まれる溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)等の有機溶媒が好ましい。
塗布方法としては、例えば、スロット・ダイコーティング、スライドコーティング、カーテンコーティング、グラビアコーティング等が挙げられる。
乾燥方法としては、温風、熱風、低湿風による乾燥;真空乾燥;赤外線(例えば遠赤外線)照射による乾燥;が挙げられる。
乾燥時間及び乾燥温度については、特に限定されないが、乾燥時間は例えば1分~30分であり、乾燥温度は例えば40℃~80℃である。
正極合材層の製造方法は、正極集電体上に正極合剤スラリーを塗布し、乾燥させた後、金型プレス、ロールプレス等を用いた加圧処理により、正極活物質層の空隙率を低くする工程を有することが好ましい。
本実施形態の電池前駆体における負極は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極である。
本実施形態の電池前駆体における負極は、好ましくは、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極活物質を少なくとも1種含む。
本実施形態の電池前駆体における負極は、より好ましくは、負極集電体と、負極活物質及びバインダーを含有する負極合材層と、を備える。
負極合材層は、負極集電体の表面の少なくとも一部に設けられる。
負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な物質であれば特に制限はないが、例えば、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属もしくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属窒素化物、および、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料からなる群から選ばれた少なくとも1種(単独で用いてもよいし、これらの2種以上を含む混合物を用いてもよい)を用いることができる。
これらの中でもリチウムイオンをドープ・脱ドープすることが可能な炭素材料が好ましい。
上記炭素材料としては、カーボンブラック、活性炭、黒鉛材料(例えば、人造黒鉛、天然黒鉛等)、非晶質炭素材料、等が挙げられる。
上記炭素材料の形態は、繊維状、球状、ポテト状、フレーク状いずれの形態であってもよい。
上記炭素材料の粒径は特に限定されないが、例えば5μm~50μm、好ましくは20μm~30μmである。
人造黒鉛としては、黒鉛化MCMB、黒鉛化MCFなどが用いられる。
また、黒鉛材料としては、ホウ素を含有するものなども用いることができる。
また、黒鉛材料としては、金、白金、銀、銅、スズなどの金属で被覆したもの、非晶質炭素で被覆したもの、非晶質炭素と黒鉛を混合したものも使用することができる。
本実施形態の電池前駆体における負極が、負極集電体と負極合材層とを備える場合、負極合材層は、導電助材を含むことが好ましい。
導電助材としては、公知の導電助材を使用することができる。
負極合材層に含まれ得る導電助材の具体例は、前述した、正極合材層に含まれ得る導電助材の具体例と同様である。
本実施形態の電池前駆体における負極が、負極集電体と負極合材層とを備える場合、負極合材層は、上記各成分に加えて、その他の成分を含んでいてもよい。
その他の成分としては、増粘剤、界面活性剤、分散剤、濡れ剤、消泡剤等が挙げられる。
負極合材層は、例えば、負極活物質及びバインダーを含む負極合材スラリーを負極集電体の表面に塗布し、乾燥させることによって形成できる。
負極合材スラリーに含まれる溶媒としては、水を使用することが好ましいが、必要に応じて、例えば、集電体への塗工性向上のために、水と相溶する液状媒体を使用してもよい。
水と相溶する液状媒体としては、アルコール類、グリコール類、セロソルブ類、アミノアルコール類、アミン類、ケトン類、カルボン酸アミド類、リン酸アミド類、スルホキシド類、カルボン酸エステル類、リン酸エステル類、エーテル類、ニトリル類等が挙げられ、水と相溶する範囲で使用してもよい。
本実施形態の電池前駆体におけるセパレータとしては、例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミド等の樹脂を含む多孔質の平板が挙げられる。また、セパレータとしては、上記樹脂を含む不織布も挙げられる。
好適例として、一種または二種以上のポリオレフィン樹脂を主体に構成された単層または多層構造の多孔性樹脂シートが挙げられる。
セパレータの厚みは、例えば5μm~30μmとすることができる。
セパレータは、好ましくは、正極と負極との間に配置される。
本実施形態の電池前駆体における電解液は、前述した本実施形態の非水電解液である。
本実施形態の非水電解液の好ましい態様は前述したとおりである。
本実施形態の電池前駆体を製造する方法には特に限定はない。
本実施形態の電池前駆体を製造する方法の一例は、ケースに、正極、負極、セパレータ、及び電解液を収容する工程を含む。
上記一例は、好ましくは、
ケースに、正極、負極、及びセパレータを収容する工程と、
正極、負極、及びセパレータが収容されたケースに、電解液を注入する工程と、
を含む。
本開示のリチウム二次電池は、種々公知の形状をとることができ、円筒型、コイン型、角型、ラミネート型、フィルム型その他任意の形状に形成することができる。しかし、電池の基本構造は、形状によらず同じであり、目的に応じて設計変更を施すことができる。
図1は、本開示のリチウム二次電池の一例であるラミネート型電池の一例を示す概略斜視図であり、図2は、図1に示すラミネート型電池に収容される積層型電極体の厚さ方向の概略断面図である。
図1に示すラミネート型電池は、内部に非水電解液(図1中では不図示)及び積層型電極体(図1中では不図示)が収納され、且つ、周縁部が封止されることにより内部が密閉されたラミネート外装体1を備える。ラミネート外装体1としては、例えばアルミニウム製のラミネート外装体が用いられる。
ラミネート外装体1に収容される積層型電極体は、図2に示されるように、正極板5と負極板6とがセパレータ7を介して交互に積層されてなる積層体と、この積層体の周囲を囲むセパレータ8と、を備える。正極板5、負極板6、セパレータ7、及びセパレータ8には、本開示の非水電解液が含浸されている。
上記積層型電極体における複数の正極板5は、いずれも正極タブを介して正極端子2と電気的に接続されており(不図示)、この正極端子2の一部が上記ラミネート外装体1の周端部から外側に突出している(図1)。ラミネート外装体1の周端部において正極端子2が突出する部分は、絶縁シール4によってシールされている。
同様に、上記積層型電極体における複数の負極板6は、いずれも負極タブを介して負極端子3と電気的に接続されており(不図示)、この負極端子3の一部が上記ラミネート外装体1の周端部から外側に突出している(図1)。ラミネート外装体1の周端部において負極端子3が突出する部分は、絶縁シール4によってシールされている。
なお、上記一例に係るラミネート型電池では、正極板5の数が5枚、負極板6の数が6枚となっており、正極板5と負極板6とがセパレータ7を介し、両側の最外層がいずれも負極板6となる配置で積層されている。しかし、ラミネート型電池における、正極板の数、負極板の数、及び配置については、この一例には限定されず、種々の変更がなされてもよいことは言うまでもない。
図3は、本開示のリチウム二次電池の別の一例であるコイン型電池の一例を示す概略斜視図である。
図3に示すコイン型電池では、円盤状負極12、非水電解液を注入したセパレータ15、円盤状正極11、必要に応じて、ステンレス、又はアルミニウムなどのスペーサー板17、18が、この順序に積層された状態で、正極缶13(以下、「電池缶」ともいう)と封口板14(以下、「電池缶蓋」ともいう)との間に収納される。正極缶13と封口板14とはガスケット16を介してかしめ密封する。
この一例では、セパレータ15に注入される非水電解液として、本開示の非水電解液を用いる。
即ち、本開示のリチウム二次電池は、まず、負極と、正極と、上記本開示の非水電解液と、を含む充放電前のリチウム二次電池を作製し、次いで、この充放電前のリチウム二次電池を1回以上充放電させることによって作製されたリチウム二次電池(充放電されたリチウム二次電池)であってもよい。
本開示の実施形態に係るリチウム二次電池の製造方法(以下、「本実施形態の電池の製造方法」ともいう)は、
本実施形態の電池前駆体を準備する工程(以下、「準備工程」ともいう)と、
電池前駆体に対してエージング処理を施すことにより、リチウム二次電池を得る工程(以下、「エージング工程」ともいう)と、
を含み、
エージング処理は、電池前駆体に対し、20℃~60℃の環境下で、充電及び放電を施すことを含むリチウム二次電池の製造方法である。
電池前駆体を20℃~60℃の環境下で保持する初期保持フェーズと、
初期保持フェーズ後の電池前駆体を、20℃~60℃の環境下で充電する初期充電フェーズと、
初期充電フェーズ後の電池前駆体を、20℃~60℃の環境下で保持する第2保持フェーズと、
第2保持フェーズ後の電池前駆体に対し、20℃~60℃の環境下で、充電及び放電の組み合わせを1回以上施す充放電フェーズと、
を含む。
本実施形態の電池における非水電解液は、ホウ酸リチウム化合物を含有していても構わない。
例えば、本実施形態の電池の製造方法によって本実施形態の電池を製造した場合、エージング処理により、ホウ酸リチウム化合物が完全に消費されていてもよいし、ホウ酸リチウム化合物の一部が残存していてもよい。
本開示のリチウム二次電池用添加剤、本開示のリチウム二次電池用非水電解液、本開示のリチウム二次電池前駆体、本開示のリチウム二次電池の製造方法、及び本開示のリチウム二次電池は、特に、ハイブリッド自動車又は電気自動車に対して特に好適に用いられるものである。
(1)第一の反応工程
撹拌装置、温度計、ガス導入ライン、排気ライン、及び滴下装入管を備えた100mLのフラスコを準備した。上記100mLのフラスコを乾燥窒素ガスでパージした後、フッ化カリウム2.91g(0.05mol)と、ホウ酸トリメチル5.20g(0.05mol)と、テトラヒドロフラン50gとを入れ、攪拌混合してスラリーを得た。スラリーを攪拌しながら滴下装入管から(トリフルオロメチル)トリメチルシラン7.11g(0.05mol)を滴下して加え、室温(25℃)で24時間攪拌を継続した。上記反応後の反応溶液は、反応開始前のスラリーから、均一な溶液へと変化した。この溶液を濾過してゴミを除いた濾液を、60℃、10kPa以下の条件で乾燥させることにより、固体の生成物9.86gを得た。
11B-NMR:-2.2ppm(m)。
19F-NMR:-74.7ppm(m)。
前記反応中間体8.48g(0.04mol)を元の反応フラスコにメタノール50gと共に入れ、次いでここに塩化リチウム1.70g(0.04mol)を入れ、攪拌混合して均一な溶液を得た。その後、この溶液を65℃に加熱し、溶媒還流状態で1時間撹拌した。この工程によって得られた反応溶液は、均一な溶液から、固体塩が析出したスラリーに変化した。このスラリーを濾過して、固体を除いた濾液を、60℃、10kPa以下の条件で乾燥させることにより、白色結晶固体の生成物6.51gを得た。
7Li-NMR: 2.9ppm(s)。
11B-NMR:-2.0ppm(m)。
19F-NMR:-74.7ppm(m)。
実施例1における第二の反応工程を、下記に示す方法とした以外は、実施例1と同様の手法により合成を行った。
前記反応中間体8.48g(0.04mol)を元の反応フラスコにエタノール60gと共に入れ、次いでここに塩化リチウム1.70g(0.04mol)を入れ攪拌混合して均一な溶液を得た。その後、この溶液を80℃に加熱し、溶媒還流状態で1時間撹拌した。この工程によって得られた反応溶液は、均一な溶液から、固体塩が析出したスラリーに変化した。このスラリーを濾過して、固体を除いた濾液を、60℃、10kPa以下の条件で乾燥させることにより、白色結晶固体の生成物6.83gを得た。
7Li-NMR: 2.9ppm(s)。
11B-NMR:-2.2ppm(m)。
19F-NMR:-74.7ppm(m)。
実施例1における第二の反応工程を、下記に示す方法とした以外は、実施例1と同様の手法により合成を行った。
前記反応中間体8.48g(0.04mol)を元の反応フラスコにイソプロパノール80gと共に入れ、次いでここに塩化リチウム1.70g(0.04mol)を入れ攪拌混合して均一な溶液を得た。その後この溶液を85℃に加熱し、溶媒還流状態で1時間撹拌した。この工程によって得られた反応液は、均一な溶液から、固体塩が析出したスラリーに変化した。このスラリーを濾過して、固体を除いた濾液を、60℃、10kPa以下の条件で乾燥させることにより、白色結晶固体の生成物7.04gを得た。
7Li-NMR: 2.9ppm(s)。
11B-NMR:-2.0ppm(m)。
19F-NMR:-74.7ppm(m)。
実施例1における第二の反応工程を、下記に示す合成方法とした以外は、実施例1と同様の手法により合成を行った。
前記反応中間体6.36g(0.03mol)を元の反応フラスコにn-ブタノール80gと共に入れ、次いでここに塩化リチウム1.23g(0.03mol)を入れ攪拌混合して均一な溶液を得た。その後この溶液を85℃に加熱し、この温度で1時間撹拌した。この工程によって得られた反応液は、均一な溶液から、固体塩が析出したスラリーに変化した。このスラリーを濾過して、固体を除いた濾液を、80℃、10kPa以下の条件で乾燥させることにより、白色結晶固体の生成物8.36gを得た。
7Li-NMR: 2.9ppm(s)。
11B-NMR:-2.0ppm(m)。
19F-NMR:-74.7ppm(m)。
以下の手順にて、図3に示す構成を有するコイン型のリチウム二次電池(以下、「コイン型電池」とも称する)を作製した。
アモルファスコート天然黒鉛(97質量部)、カルボキシメチルセルロース(1質量部)及びSBRラテックス(2質量部)を水溶媒で混錬してペースト状の負極合剤スラリーを調製した。
次に、この負極合剤スラリーを厚さ10μmの帯状銅箔製の負極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮して負極集電体と負極活物質層とからなるシート状の負極を得た。このときの負極活物質層の塗布密度は10mg/cm2であり、充填密度は1.5g/mlであった。
LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2(90質量部)、アセチレンブラック(5質量部)及びポリフッ化ビニリデン(5質量部)を、N-メチルピロリジノンを溶媒として混錬してペースト状の正極合剤スラリーを調製した。
次に、この正極合剤スラリーを厚さ20μmの帯状アルミ箔の正極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮して正極集電体と正極活物質層とからなるシート状の正極を得た。このときの正極活物質層の塗布密度は16mg/cm2であり、充填密度は2.5g/mlであった。
非水溶媒として、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とメチルエチルカーボネート(EMC)とをそれぞれ30:35:35(体積比)の割合で混合し、混合溶媒を得た。
得られた混合溶媒中に、電解質としてのLiPF6を、最終的に調製される非水電解液中における電解質濃度が1.2モル/リットルとなるように溶解させた。
得られた溶液に対し、ホウ酸リチウム化合物(II)を、表1に示す添加量にて添加して溶解させ、非水電解液を得た。
上述の負極を直径14mmで、上述の正極を直径13mmで、それぞれ円盤状に打ち抜き、コイン状の負極及びコイン状の正極をそれぞれ得た。また、厚さ20μmの微多孔性ポリエチレンフィルムを直径17mmの円盤状に打ち抜き、セパレータを得た。
得られたコイン状の負極、セパレータ、及びコイン状の正極を、この順序でステンレス製の電池缶(2032サイズ)内に積層し、次いで、この電池缶内に、上述の非水電解液20μLを注入し、セパレータと正極と負極とに含漬させた。
次に、正極上にアルミニウム製の板(厚さ1.2mm、直径16mm)及びバネを乗せ、ポリプロピレン製のガスケットを介して、電池缶蓋をかしめることにより電池を密封した。
以上により、直径20mm、高さ3.2mmの図3で示す構成を有するコイン型電池(即ち、コイン型のリチウム二次電池)を得た。
非水電解液に含まれる添加剤の種類を表1に示すように変更した以外は、実施例101と同様にリチウム二次電池を作製して、実施例101と同様に下記の評価を行った。結果を表1に示す。
評価結果を表1に示す。
実施例101~104、並びに、比較例101の電池について、それぞれ、電池の内部抵抗の評価として、直流抵抗の評価を行った。
以下、詳細を示す。
コイン型電池を定電圧4.2Vで充放電を3回繰り返した後、定電圧3.6Vまで充電し、次いで、該充電後のコイン型電池を恒温槽内で25℃に冷却し、25℃において0.2mA定電流で放電し、放電開始から10秒間における電位低下を測定することにより、コイン型電池の直流抵抗[Ω]を測定し、得られた値を初期抵抗[Ω](25℃)とした。後述の比較例101のコイン型電池についても同様にして、初期抵抗値[Ω](25℃)を測定した。
これらの結果から、下記式により、比較例101での初期抵抗値[Ω](25℃)を100%としたときの実施例101での初期抵抗値(相対値;%)として、「初期抵抗(25℃)(相対値;%)」を求めた。結果を表1に示す。
=(実施例101での初期抵抗値[Ω](25℃)/比較例101での初期抵抗値[Ω](25℃))×100
コイン型電池を定電圧4.2Vで充放電を3回繰り返した後、4.2Vまで充電し、60℃で6日間保存した。6日間保存した後の電池について、上記の初期抵抗と同様の方法により直流抵抗を求め、得られた直流抵抗の値を、電池の保存6日間後の直流抵抗とした。
表1では、比較例101における初期の直流抵抗を100として示し、そのうえで保存6日間後の直流抵抗の上記相対値(即ち、比較例101における初期の直流抵抗を100とした場合の相対値)を示した。
非水電解液に含まれる添加剤の種類及びその含有量を表2に示すように変更した以外は、実施例101と同様にリチウム二次電池を作製した。
評価結果を表2に示す。
各例で得られた電池について、それぞれ、サイクル後の電池の内部抵抗の評価として、直流抵抗の評価を行った。以下、詳細を示す。
電池を、充電レート0.2CにてSOC80%まで充電させた後、放電レート1CにてSOC20%まで放電させるサイクルを、0サイクル、100サイクル、及び200サイクルで行った。
各サイクル後に得られた電池について、次に示す方法により直流抵抗(Ω)を測定した。比較例101における電池の0サイクル後(つまり、初期)の直流抵抗の値を100とした場合の相対値を求めた。結果を表2に示す。
コイン型電池を定電圧4.2Vで充放電を3回繰り返した後、定電圧3.6Vまで充電し、次いで、該充電後のコイン型電池を恒温槽内で-20℃に冷却し、-20℃において0.2mA定電流で放電し、放電開始から10秒間における電位低下を測定することにより、コイン型電池の直流抵抗[Ω]を測定し、得られた値を0サイクル後の抵抗(「初期抵抗[Ω](-20℃)」ともいう。)とした。後述の比較例101のコイン型電池についても同様にして、初期抵抗[Ω](-20℃)を測定した。
これらの結果から、下記式により、比較例101での初期抵抗[Ω](-20℃)を100%としたときの実施例101での初期抵抗値(相対値;%)として、「初期抵抗(-20℃)(相対値;%)」を求めた。結果を表2に示す。
=(実施例101での初期抵抗値[Ω](-20℃)/比較例101での初期抵抗値[Ω](-20℃))×100
非水電解液に含まれるホウ酸リチウム化合物の種類及び含有量を表3に示すようにすると共に、非水電解液に含まれるビニレンカーボネートを表3に示す含有量として非水電解液を調製した以外は、実施例101と同様にリチウム二次電池を作製した。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (13)
- 前記R10が、フッ素原子又は炭素数1~3のパーフルオロアルキル基である請求項1に記載のホウ酸リチウム化合物。
- 前記R10が、トリフルオロメチル基である請求項1または請求項2に記載のホウ酸リチウム化合物。
- 前記R1、前記R2及び前記R3が、各々独立に、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ビニル基、アリル基、エチニル基、又はフェニル基である請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のホウ酸リチウム化合物。
- 請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のホウ酸リチウム化合物を含むリチウム二次電池用添加剤。
- フッ素を含むリチウム塩である電解質と、
非水溶媒と、
請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のホウ酸リチウム化合物と、
を含有するリチウム二次電池用非水電解液。 - 前記ホウ酸リチウム化合物の含有量が、リチウム二次電池用非水電解液の全量に対し、0.1質量%~5.0質量%である請求項7に記載のリチウム二次電池用非水電解液。
- 更に、不飽和結合を有する環状炭酸エステルを含有する請求項7又は請求項8に記載のリチウム二次電池用非水電解液。
- 前記不飽和結合を有する環状炭酸エステルがビニレンカーボネートである請求項9に記載のリチウム二次電池用非水電解液。
- 前記ホウ酸リチウム化合物の含有質量に対する前記ビニレンカーボネートの含有質量の比が、0.1~10の範囲にある請求項10に記載のリチウム二次電池用非水電解液。
- ケースと、
前記ケースに収容された、正極、負極、セパレータ、及び電解液と、
を備え、
前記正極が、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極であり、
前記負極が、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極であり、
前記電解液が、請求項7~請求項11のいずれか1項に記載のリチウム二次電池用非水電解液であるリチウム二次電池前駆体。 - 請求項12に記載のリチウム二次電池前駆体を準備する工程と、
前記リチウム二次電池前駆体に対してエージング処理を施すことにより、リチウム二次電池を得る工程と、
を含み、
前記エージング処理は、前記リチウム二次電池前駆体に対し、20℃~60℃の環境下で、充電及び放電を施すことを含むリチウム二次電池の製造方法。
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