JP7395816B2 - Non-aqueous electrolytes for batteries and lithium secondary batteries - Google Patents
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Description
本開示は、電池用非水電解液及びリチウム二次電池に関する。 The present disclosure relates to a non-aqueous electrolyte for batteries and a lithium secondary battery.
電池(例えばリチウム二次電池)に用いられる非水電解液に、1,2-ジメトキシエタンを含有させる場合がある。
例えば、特許文献1には、環状炭酸エステル誘導体と1,2-ジメトキシエタンとを含む非水電解液が開示されている。
1,2-dimethoxyethane may be contained in a non-aqueous electrolyte used in batteries (for example, lithium secondary batteries).
For example, Patent Document 1 discloses a non-aqueous electrolyte containing a cyclic carbonate derivative and 1,2-dimethoxyethane.
1,2-ジメトキシエタンは、低粘度の溶媒として有効である。
しかし、1,2-ジメトキシエタンを含む非水電解液を用いた電池では、電池抵抗が上昇する場合がある。
本開示の一態様の目的は、1,2-ジメトキシエタンを含有する非水電解液でありながら、電池抵抗を低減させることができる電池用非水電解液を提供することである。
本開示の別の一態様の目的は、1,2-ジメトキシエタンを含有する非水電解液を用いたリチウム二次電池でありながら、電池抵抗が低減されるリチウム二次電池を提供することである。
1,2-dimethoxyethane is effective as a low viscosity solvent.
However, in a battery using a nonaqueous electrolyte containing 1,2-dimethoxyethane, battery resistance may increase.
An object of one embodiment of the present disclosure is to provide a nonaqueous electrolyte for a battery that can reduce battery resistance even though it contains 1,2-dimethoxyethane.
Another object of the present disclosure is to provide a lithium secondary battery that uses a non-aqueous electrolyte containing 1,2-dimethoxyethane and has reduced battery resistance. be.
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> 1,2-ジメトキシエタンを含む非水溶媒と、
電解質と、
下記式(S1)で表される化合物、下記式(S2)で表される化合物、下記式(S3)で表される化合物、下記式(S4)で表される化合物、及び下記式(S5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である添加剤Sと、
を含有する電池用非水電解液。
Means for solving the above problems include the following aspects.
<1> A non-aqueous solvent containing 1,2-dimethoxyethane,
electrolyte and
A compound represented by the following formula (S1), a compound represented by the following formula (S2), a compound represented by the following formula (S3), a compound represented by the following formula (S4), and the following formula (S5) an additive S selected from the group consisting of compounds represented by;
A nonaqueous electrolyte for batteries containing.
式(S1)中、R11~R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6の炭化水素基、式(1a)で表される基、又は式(1b)で表される基を表す。式(1a)及び式(1b)において、*は、結合位置を表す。
式(S2)中、R21~R24は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。
式(S3)中、R31~R36は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。
式(S4)中、R41は、フッ素原子、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。
式(S5)中、R51は、フッ素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。
In formula (S1), R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (1a), or a group represented by formula (1b). represents. In formula (1a) and formula (1b), * represents the bonding position.
In formula (S2), R 21 to R 24 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
In formula (S3), R 31 to R 36 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
In formula (S4), R 41 represents a fluorine atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
In formula (S5), R 51 represents a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
<2> 前記1,2-ジメトキシエタンの含有量が、前記非水溶媒の全量に対し、10体積%~40体積%である<1>に記載の電池用非水電解液。
<3> 前記添加剤Sが、前記式(S1)で表される化合物、前記式(S2)で表される化合物、及び前記式(S3)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む<1>又は<2>に記載の電池用非水電解液。
<4> 前記添加剤Sが、前記式(S1)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含む<1>~<3>のいずれか1つに記載の電池用非水電解液。
<5> 前記式(S1)中、前記R11が、前記式(1a)で表される基又は前記式(1b)で表される基であり、前記R12~前記R14が、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6の炭化水素基、式(1a)で表される基、又は式(1b)で表される基である<1>~<4>のいずれか1つに記載の電池用非水電解液。
<6> 前記添加剤Sの含有量が、電池用非水電解液の全量に対し、0.001質量%~10質量%である<1>~<5>のいずれか1つに記載の電池用非水電解液。
<7> 前記非水溶媒が、更に、環状カーボネート化合物及び鎖状カーボネート化合物を含む<1>~<6>のいずれか1つに記載の電池用非水電解液。
<8> 正極と、
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若しくは合金、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、及び、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る少なくとも1種を負極活物質として含む負極と、
<1>~<7>のいずれか1つに記載の電池用非水電解液と、
を含むリチウム二次電池。
<9> <8>に記載のリチウム二次電池を充放電させて得られたリチウム二次電池。
<2> The nonaqueous electrolyte for a battery according to <1>, wherein the content of the 1,2-dimethoxyethane is 10% by volume to 40% by volume based on the total amount of the nonaqueous solvent.
<3> The additive S is at least selected from the group consisting of a compound represented by the formula (S1), a compound represented by the formula (S2), and a compound represented by the formula (S3). The non-aqueous electrolyte for batteries according to <1> or <2>, containing one type.
<4> The nonaqueous battery according to any one of <1> to <3>, wherein the additive S contains at least one selected from the group consisting of compounds represented by the formula (S1). Electrolyte.
<5> In the formula (S1), R 11 is a group represented by the formula (1a) or a group represented by the formula (1b), and R 12 to R 14 are each independently to any one of <1> to <4>, which is a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (1a), or a group represented by formula (1b). Non-aqueous electrolyte for batteries as described.
<6> The battery according to any one of <1> to <5>, wherein the content of the additive S is 0.001% by mass to 10% by mass based on the total amount of the nonaqueous electrolyte for batteries. Non-aqueous electrolyte.
<7> The nonaqueous electrolyte for a battery according to any one of <1> to <6>, wherein the nonaqueous solvent further contains a cyclic carbonate compound and a chain carbonate compound.
<8> Positive electrode and
Metallic lithium, lithium-containing alloys, metals or alloys that can be alloyed with lithium, oxides that can be doped and dedoped with lithium ions, transition metal nitrides that can be doped and dedoped with lithium ions, and lithium. a negative electrode containing as a negative electrode active material at least one member selected from the group consisting of carbon materials capable of doping and dedoping ions;
The non-aqueous electrolyte for batteries according to any one of <1> to <7>,
Lithium secondary batteries including.
<9> A lithium secondary battery obtained by charging and discharging the lithium secondary battery according to <8>.
本開示の一態様によれば、1,2-ジメトキシエタンを含有する非水電解液でありながら、保存後の電池抵抗を低減させることができる電池用非水電解液が提供される。
本開示の別の一態様によれば、1,2-ジメトキシエタンを含有する非水電解液を用いたリチウム二次電池でありながら、保存後の電池抵抗が低減されるリチウム二次電池が提供される。
According to one aspect of the present disclosure, there is provided a nonaqueous electrolyte for batteries that can reduce battery resistance after storage, even though it contains 1,2-dimethoxyethane.
According to another aspect of the present disclosure, there is provided a lithium secondary battery that uses a non-aqueous electrolyte containing 1,2-dimethoxyethane and has reduced battery resistance after storage. be done.
本明細書において、「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
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。
In this specification, a numerical range expressed using "~" means a range that includes the numerical values written before and after "~" as lower and upper limits.
In this specification, if there are multiple substances corresponding to each component in the composition, unless otherwise specified, the amount of each component in the composition refers to the total amount of the multiple substances present in the composition. means.
〔電池用非水電解液〕
本開示の電池用非水電解液(以下、単に「非水電解液」ともいう)は、
1,2-ジメトキシエタンを含む非水溶媒と、
電解質と、
下記式(S1)で表される化合物、下記式(S2)で表される化合物、下記式(S3)で表される化合物、下記式(S4)で表される化合物、及び下記式(S5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である添加剤Sと、
を含有する。
[Non-aqueous electrolyte for batteries]
The non-aqueous electrolyte for batteries (hereinafter also simply referred to as “non-aqueous electrolyte”) of the present disclosure includes:
a non-aqueous solvent containing 1,2-dimethoxyethane;
electrolyte and
A compound represented by the following formula (S1), a compound represented by the following formula (S2), a compound represented by the following formula (S3), a compound represented by the following formula (S4), and the following formula (S5) an additive S selected from the group consisting of compounds represented by;
Contains.
式(S1)中、R11~R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6の炭化水素基、式(1a)で表される基、又は式(1b)で表される基を表す。式(1a)及び式(1b)において、*は、結合位置を表す。
式(S2)中、R21~R24は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。
式(S3)中、R31~R36は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。
式(S4)中、R41は、フッ素原子、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。
式(S5)中、R51は、フッ素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。
In formula (S1), R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (1a), or a group represented by formula (1b). represents. In formula (1a) and formula (1b), * represents the bonding position.
In formula (S2), R 21 to R 24 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
In formula (S3), R 31 to R 36 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
In formula (S4), R 41 represents a fluorine atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
In formula (S5), R 51 represents a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
本開示の非水電解液によれば、1,2-ジメトキシエタンを含有する非水電解液でありながら、電池抵抗を低減させることができる。
かかる効果が奏される理由は、以下のように推測される。
According to the nonaqueous electrolyte of the present disclosure, battery resistance can be reduced even though the nonaqueous electrolyte contains 1,2-dimethoxyethane.
The reason for this effect is presumed to be as follows.
1,2-ジメトキシエタン(以下、DMEともいう)を含有する非水電解液を用いた電池では、電池抵抗が上昇する場合がある。電池抵抗上昇の理由としては、DMEが、イオン(例えば、リチウム二次電池におけるリチウムイオン)に対して二座配位によって強固に溶媒和してイオンと共に負極中に共挿入されること;DMEが正極で分解され、ガス発生及び/又は堆積物の形成を引き起こすこと;等が考えられる。
この点に関し、本開示の非水電解液は、DMEを含む非水溶媒を含有し、かつ、添加剤Sを含有する。これにより、添加剤Sが、負極及び正極に良質な被膜を形成し、これらの被膜により、負極中への上記共挿入が抑制され、かつ、正極でのガス発生及び/又は堆積物の形成が抑制され、その結果、DMEに起因する電池抵抗の上昇が抑制されると考えられる。
In a battery using a non-aqueous electrolyte containing 1,2-dimethoxyethane (hereinafter also referred to as DME), battery resistance may increase. The reason for the increase in battery resistance is that DME strongly solvates ions (for example, lithium ions in lithium secondary batteries) through bidentate coordination and is co-inserted into the negative electrode with the ions; Possible causes include decomposition at the positive electrode, causing gas generation and/or deposit formation.
In this regard, the non-aqueous electrolyte of the present disclosure contains a non-aqueous solvent containing DME, and also contains additive S. As a result, the additive S forms a high-quality film on the negative electrode and the positive electrode, and these films suppress the above-mentioned co-insertion into the negative electrode, and also prevent gas generation and/or deposit formation on the positive electrode. It is thought that this suppresses the increase in battery resistance caused by DME.
<非水溶媒>
本開示の非水電解液は、非水溶媒を含有する。
非水溶媒は、DME(即ち、1,2-ジメトキシエタン)を含む。
DMEは、低粘度の溶媒である。このため、非水溶媒がDMEを含むことにより、非水電解液の取り扱い性が向上する。
<Non-aqueous solvent>
The non-aqueous electrolyte of the present disclosure contains a non-aqueous solvent.
The non-aqueous solvent includes DME (ie, 1,2-dimethoxyethane).
DME is a low viscosity solvent. Therefore, when the non-aqueous solvent contains DME, the handling properties of the non-aqueous electrolyte are improved.
DMEの含有量は、非水溶媒の全量に対し、好ましくは10質量%~40質量%である。
DMEの含有量が非水溶媒の全量に対して10質量%以上である場合には、非水電解液の取り扱い性がより向上する。
また、一般的には、DMEの含有量が非水溶媒の全量に対して10質量%以上である場合には、負極中への上記共挿入、及び、正極でのガス発生又は堆積物の形成がより顕著となり、その結果、電池抵抗がより上昇する傾向となる。しかし、本開示の非水電解液は、添加剤Sを含有することにより、DMEの含有量が非水溶媒の全量に対して10質量%以上である場合であっても、電池抵抗の上昇を効果的に抑制できる。即ち、DMEの含有量が非水溶媒の全量に対して10質量%以上である場合には、添加剤Sによる改善幅(即ち、電池抵抗の低減幅)がより大きくなる。DMEの含有量が非水溶媒の全量に対して20質量%以上である場合には、添加剤Sによる改善幅が更に大きくなる。
一方、DMEの含有量が非水溶媒の全量に対して40質量%以下である場合には、DME自身の含有量が少ないことにより、電池抵抗の上昇が抑制される。
The content of DME is preferably 10% by mass to 40% by mass based on the total amount of the nonaqueous solvent.
When the content of DME is 10% by mass or more based on the total amount of the nonaqueous solvent, the handling properties of the nonaqueous electrolyte are further improved.
Generally, when the content of DME is 10% by mass or more based on the total amount of non-aqueous solvent, the above-mentioned co-insertion into the negative electrode and the formation of gas or deposits at the positive electrode are generally conducted. becomes more pronounced, and as a result, the battery resistance tends to increase further. However, by containing the additive S, the nonaqueous electrolyte of the present disclosure prevents an increase in battery resistance even when the DME content is 10% by mass or more based on the total amount of the nonaqueous solvent. Can be effectively suppressed. That is, when the content of DME is 10% by mass or more based on the total amount of the nonaqueous solvent, the improvement range (that is, the reduction range of battery resistance) by the additive S becomes larger. When the content of DME is 20% by mass or more based on the total amount of the nonaqueous solvent, the range of improvement by the additive S becomes even larger.
On the other hand, when the content of DME is 40% by mass or less based on the total amount of the nonaqueous solvent, the increase in battery resistance is suppressed due to the small content of DME itself.
非水溶媒は、更に、DME以外の溶剤種を含み得る。
DME以外の溶媒種としては、種々公知のものを適宜選択することができる。
DME以外の溶媒種としては、例えば、特開2017-45723号公報の段落0069~0087に記載の溶媒種を用いることができる。
The non-aqueous solvent may further include solvent species other than DME.
As the solvent other than DME, various known solvents can be appropriately selected.
As the solvent species other than DME, for example, the solvent species described in paragraphs 0069 to 0087 of JP 2017-45723 A can be used.
非水溶媒は、更に、環状カーボネート化合物及び鎖状カーボネート化合物を含むことが好ましい。
この場合、非水溶媒に含まれる環状カーボネート化合物及び鎖状カーボネート化合物は、それぞれ、1種のみであってもよいし2種以上であってもよい。
It is preferable that the nonaqueous solvent further contains a cyclic carbonate compound and a chain carbonate compound.
In this case, the number of cyclic carbonate compounds and chain carbonate compounds contained in the nonaqueous solvent may be one, or two or more.
環状カーボネート化合物としては、例えば、エチレンカーボネート(以下、「EC」ともいう)、プロピレンカーボネート、1,2-ブチレンカーボネート、2,3-ブチレンカーボネート、1,2-ペンチレンカーボネート、2,3-ペンチレンカーボネート等が挙げられる。
これらのうち、誘電率が高い、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートが好適である。黒鉛を含む負極活物質を使用した電池の場合は、非水溶媒は、エチレンカーボネートを含むことがより好ましい。
Examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (hereinafter also referred to as "EC"), propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, and 2,3-pentylene carbonate. Examples include rencarbonate.
Among these, ethylene carbonate and propylene carbonate, which have a high dielectric constant, are preferred. In the case of a battery using a negative electrode active material containing graphite, the nonaqueous solvent more preferably contains ethylene carbonate.
鎖状カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」ともいう)、エチルメチルカーボネート(以下、「EMC」ともいう)、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、メチルペンチルカーボネート、エチルペンチルカーボネート、ジペンチルカーボネート、メチルヘプチルカーボネート、エチルヘプチルカーボネート、ジヘプチルカーボネート、メチルヘキシルカーボネート、エチルヘキシルカーボネート、ジヘキシルカーボネート、メチルオクチルカーボネート、エチルオクチルカーボネート、ジオクチルカーボネート、等が挙げられる。 Examples of chain carbonate compounds include dimethyl carbonate (hereinafter also referred to as "DMC"), ethylmethyl carbonate (hereinafter also referred to as "EMC"), diethyl carbonate, methylpropyl carbonate, methylisopropyl carbonate, ethylpropyl carbonate, and dipropyl carbonate. , methylbutyl carbonate, ethylbutyl carbonate, dibutyl carbonate, methylpentyl carbonate, ethylpentyl carbonate, dipentyl carbonate, methylheptyl carbonate, ethylheptyl carbonate, diheptyl carbonate, methylhexyl carbonate, ethylhexyl carbonate, dihexyl carbonate, methyloctyl carbonate, ethyl Examples include octyl carbonate, dioctyl carbonate, and the like.
環状カーボネートと鎖状カーボネートの組み合わせとして、具体的には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、プロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとメチルエチルカーボネートとジエチルカーボネートなどが挙げられる。 Examples of combinations of cyclic carbonate and linear carbonate include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate, propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, propylene carbonate and Diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate , ethylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate and methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate and methyl ethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, and the like.
環状カーボネート化合物と鎖状カーボネート化合物の混合割合は、体積比で表して、環状カーボネート化合物:鎖状カーボネート化合物が、例えば5:95~80:20、好ましくは10:90~70:30、更に好ましくは20:80~60:40である。このような比率にすることによって、非水電解液の粘度上昇を抑制し、電解質の解離度を高めることができるため、電池の充放電特性に関わる非水電解液の伝導度を高めることができる。また、電解質の溶解度をさらに高めることができる。よって、常温または低温での電気伝導性に優れた非水電解液とすることができるため、常温から低温での電池の負荷特性を改善することができる。 The mixing ratio of the cyclic carbonate compound and the chain carbonate compound, expressed in volume ratio, is, for example, 5:95 to 80:20, preferably 10:90 to 70:30, more preferably 10:90 to 70:30. is from 20:80 to 60:40. By setting such a ratio, it is possible to suppress the increase in viscosity of the non-aqueous electrolyte and increase the degree of dissociation of the electrolyte, thereby increasing the conductivity of the non-aqueous electrolyte, which is related to the charging and discharging characteristics of the battery. . Furthermore, the solubility of the electrolyte can be further increased. Therefore, a non-aqueous electrolyte having excellent electrical conductivity at room temperature or low temperature can be obtained, so that the load characteristics of the battery at room temperature or low temperature can be improved.
非水溶媒は、環状カーボネート化合物及び鎖状カーボネート化合物以外のその他の化合物を含んでいてもよい。
この場合、非水溶媒に含まれるその他の化合物は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
その他の化合物としては、環状カルボン酸エステル化合物(例えばγブチロラクトン)、環状スルホン化合物、環状エーテル化合物、鎖状カルボン酸エステル化合物、鎖状エーテル化合物、鎖状リン酸エステル化合物、アミド化合物、鎖状カーバメート化合物、環状アミド化合物、環状ウレア化合物、ホウ素化合物、ポリエチレングリコール誘導体、等が挙げられる。
これらの化合物については、特開2017-45723号公報の段落0069~0087の記載を適宜参照できる。
The non-aqueous solvent may contain other compounds than the cyclic carbonate compound and the chain carbonate compound.
In this case, the number of other compounds contained in the nonaqueous solvent may be one, or two or more.
Other compounds include cyclic carboxylic acid ester compounds (e.g. γ-butyrolactone), cyclic sulfone compounds, cyclic ether compounds, chain carboxylic acid ester compounds, chain ether compounds, chain phosphate ester compounds, amide compounds, and chain carbamates. compounds, cyclic amide compounds, cyclic urea compounds, boron compounds, polyethylene glycol derivatives, and the like.
Regarding these compounds, the descriptions in paragraphs 0069 to 0087 of JP 2017-45723 A can be appropriately referred to.
環状カーボネート化合物及び鎖状カーボネート化合物の合計含有量は、非水溶媒の全量に対し、好ましくは60体積%~90体積%であり、より好ましくは60体積%~80体積%である。 The total content of the cyclic carbonate compound and the chain carbonate compound is preferably 60% to 90% by volume, more preferably 60% to 80% by volume, based on the total amount of the nonaqueous solvent.
<電解質>
本開示の非水電解液は、電解質を含有する。
電解質は、LiPF6を含むことが好ましい。
この場合、電解質中に占めるLiPF6の比率は、好ましくは1質量%~100質量%、より好ましくは10質量%~100質量%、さらに好ましくは50質量%~100質量%である。
<Electrolyte>
The non-aqueous electrolyte of the present disclosure contains an electrolyte.
Preferably, the electrolyte includes LiPF6 .
In this case, the proportion of LiPF 6 in the electrolyte is preferably 1% by mass to 100% by mass, more preferably 10% by mass to 100% by mass, even more preferably 50% by mass to 100% by mass.
本開示の非水電解液における電解質の濃度は、0.1mol/L~3mol/Lが好ましく、0.5mol/L~2mol/Lがより好ましい。
また、本開示の非水電解液におけるLiPF6の濃度は、0.1mol/L~3mol/Lが好ましく、0.5mol/L~2mol/Lがより好ましい。
The concentration of electrolyte in the non-aqueous electrolyte of the present disclosure is preferably 0.1 mol/L to 3 mol/L, more preferably 0.5 mol/L to 2 mol/L.
Further, the concentration of LiPF 6 in the non-aqueous electrolyte of the present disclosure is preferably 0.1 mol/L to 3 mol/L, more preferably 0.5 mol/L to 2 mol/L.
電解質は、LiPF6以外の化合物を含んでいてもよい。
LiPF6以外の化合物としては;
(C2H5)4NPF6、(C2H5)4NBF4、(C2H5)4NClO4、(C2H5)4NAsF6、(C2H5)4N2SiF6、(C2H5)4NOSO2CkF(2k+1)(k=1~8の整数)、(C2H5)4NPFn[CkF(2k+1)](6-n)(n=1~5、k=1~8の整数)などのテトラアルキルアンモニウム塩;
LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li2SiF6、LiOSO2CkF(2k+1)(k=1~8の整数)、LiPFn[CkF(2k+1)](6-n)(n=1~5、k=1~8の整数)、LiC(SO2R7)(SO2R8)(SO2R9)、LiN(SO2OR10)(SO2OR11)、LiN(SO2R12)(SO2R13)(ここでR7~R13は互いに同一でも異なっていてもよく、フッ素原子又は炭素数1~8のパーフルオロアルキル基である)等のリチウム塩(即ち、LiPF6以外のリチウム塩);
等が挙げられる。
The electrolyte may contain compounds other than LiPF6 .
As compounds other than LiPF 6 ;
( C2H5 ) 4NPF6 , ( C2H5 ) 4NBF4 , ( C2H5 ) 4NClO4 , ( C2H5 ) 4NAsF6 , ( C2H5 ) 4N2SiF 6 , (C 2 H 5 ) 4 NOSO 2 C k F (2k+1) (k=integer from 1 to 8), (C 2 H 5 ) 4 NPF n [C k F (2k+1) ] (6-n) ( Tetraalkylammonium salts such as n = 1 to 5, k = integer of 1 to 8);
LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F (2k+1) (k=integer from 1 to 8), LiPF n [C k F (2k+1) ] (6-n) (n= 1 to 5, k=an integer of 1 to 8), LiC (SO 2 R 7 ) (SO 2 R 8 ) (SO 2 R 9 ), LiN (SO 2 OR 10 ) (SO 2 OR 11 ), LiN (SO Lithium salts ( i.e. , _ , lithium salt other than LiPF 6 );
etc.
<添加剤S>
本開示の非水電解液は、添加剤Sを含有する。
添加剤Sは、下記式(S1)で表される化合物、下記式(S2)で表される化合物、下記式(S3)で表される化合物、下記式(S4)で表される化合物、及び下記式(S5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
<Additive S>
The non-aqueous electrolyte of the present disclosure contains additive S.
Additive S includes a compound represented by the following formula (S1), a compound represented by the following formula (S2), a compound represented by the following formula (S3), a compound represented by the following formula (S4), and It is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (S5).
添加剤Sの含有量は、非水電解液の全量に対し、0.001質量%~10質量%が好ましく、0.001質量%~5.0質量%がより好ましく、0.001質量%~3.0質量%が更に好ましく、0.01質量%~3.0質量%が更に好ましく、0.1~3.0質量%が更に好ましく、0.1~2.0質量%が更に好ましく、0.1~1.0質量%が更に好ましい。 The content of the additive S is preferably 0.001% by mass to 10% by mass, more preferably 0.001% by mass to 5.0% by mass, and 0.001% by mass to 5.0% by mass, based on the total amount of the nonaqueous electrolyte. 3.0% by mass is more preferred, 0.01% by mass to 3.0% by mass is even more preferred, 0.1 to 3.0% by mass is even more preferred, and even more preferably 0.1 to 2.0% by mass. More preferably 0.1 to 1.0% by mass.
(式(S1)で表される化合物)
式(S1)で表される化合物は、以下のとおりである。
(Compound represented by formula (S1))
The compound represented by formula (S1) is as follows.
式(S1)中、R11~R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6の炭化水素基、式(1a)で表される基、又は式(1b)で表される基を表す。式(1a)及び式(1b)において、*は、結合位置を表す。 In formula (S1), R 11 to R 14 each independently represent a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (1a), or a group represented by formula (1b). represents. In formula (1a) and formula (1b), * represents the bonding position.
式(S1)中、R11~R14で表される炭素数1~6の炭化水素基は、直鎖の炭化水素基であってもよいし、分岐及び/又は環構造を有する炭化水素基であってもよい。 In formula (S1), the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 11 to R 14 may be a straight chain hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a branched and/or ring structure. It may be.
式(S1)中、R11~R14で表される炭素数1~6の炭化水素基の具体例としては、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-ヘキシル基等のアルキル基;ビニル基、1-プロペニル基、アリル基、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、イソプロペニル基、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-プロペニル基等のアルケニル基;等が挙げられる。 In formula (S1), specific examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 11 to R 14 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, 1-ethylpropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, 2-methylbutyl group, 3,3-dimethylbutyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1-methylpentyl group, n- Alkyl groups such as hexyl group, isohexyl group, sec-hexyl group, tert-hexyl group; vinyl group, 1-propenyl group, allyl group, 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, pentenyl group, hexenyl group and alkenyl groups such as isopropenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, and 2-methyl-1-propenyl group.
式(S1)中、R11~R14で表される炭素数1~6の炭化水素基としては、アルキル基又はアルケニル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
式(S1)中、R11~R14で表される炭素数1~6の炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
In formula (S1), the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 11 to R 14 is preferably an alkyl group or an alkenyl group, and more preferably an alkyl group.
In formula (S1), the number of carbon atoms in the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 11 to R 14 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
式(S1)で表される化合物の具体例としては、下記式(S1-1)~下記式(S1-4)で表される化合物(以下、それぞれ、化合物(S1-1)~化合物(S1-4)ともいう)が挙げられるが、式(S1)で表される化合物は、これらの具体例には限定されない。 Specific examples of compounds represented by formula (S1) include compounds represented by formulas (S1-1) to (S1-4) below (hereinafter, compound (S1-1) to compound (S1), respectively). -4)), but the compound represented by formula (S1) is not limited to these specific examples.
(式(S2)で表される化合物)
式(S2)で表される化合物は、以下のとおりである。
(Compound represented by formula (S2))
The compound represented by formula (S2) is as follows.
式(S2)中、R21~R24は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。 In formula (S2), R 21 to R 24 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
式(S2)中、R21~R24で表される炭素数1~6の炭化水素基は、直鎖の炭化水素基であってもよいし、分岐及び/又は環構造を有する炭化水素基であってもよい。
式(S2)中、R21~R24で表される炭素数1~6の炭化水素基の具体例は、式(S1)中のR11~R14で表される炭素数1~6の炭化水素基の具体例と同様である。
式(S2)中、R21~R24で表される炭素数1~6の炭化水素基としては、アルキル基又はアルケニル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
式(S2)中、R21~R24で表される炭素数1~6の炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
In formula (S2), the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 may be a straight chain hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a branched and/or ring structure. It may be.
Specific examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 in formula (S2) are the hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms represented by R 11 to R 14 in formula (S1). This is the same as the specific example of the hydrocarbon group.
In formula (S2), the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 is preferably an alkyl group or an alkenyl group, and more preferably an alkyl group.
In formula (S2), the number of carbon atoms in the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
本開示において、フッ化炭化水素基とは、少なくとも1つのフッ素原子で置換された炭化水素基を意味する。 In the present disclosure, a fluorinated hydrocarbon group means a hydrocarbon group substituted with at least one fluorine atom.
式(S2)中、R21~R24で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基は、直鎖のフッ化炭化水素基であってもよいし、分岐及び/又は環構造を有するフッ化炭化水素基であってもよい。
式(S2)中、R21~R24で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の具体例としては、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2-トリフルオロエチル基、1,1,2,2-テトラフルオロエチル基、パーフルオロエチル基、2,2,3,3-テトラフルオロプロピル基、パーフルオロプロピル基、パーフルオロブチル基、パーフルオロペンチル基、パーフルオロヘキシル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロイソブチル基等のフルオロアルキル基;2-フルオロエテニル基、2,2-ジフルオロエテニル基、2-フルオロ-2-プロペニル基、3,3-ジフルオロ-2-プロペニル基、2,3-ジフルオロ-2-プロペニル基、3,3-ジフルオロ-2-メチル-2-プロペニル基、3-フルオロ-2-ブテニル基、パーフルオロビニル基、パーフルオロプロペニル基、パーフルオロブテニル基等のフルオロアルケニル基;等が挙げられる。
In formula (S2), the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 may be a linear fluorinated hydrocarbon group, or may have a branched and/or ring structure. It may also be a fluorinated hydrocarbon group.
In formula (S2), specific examples of the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 include fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2,2,2 -Trifluoroethyl group, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl group, perfluoroethyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, perfluoropropyl group, perfluorobutyl group, perfluoropentyl group 2-fluoroethenyl group, 2,2-difluoroethenyl group, 2-fluoro-2-propenyl group, 3,3 -difluoro-2-propenyl group, 2,3-difluoro-2-propenyl group, 3,3-difluoro-2-methyl-2-propenyl group, 3-fluoro-2-butenyl group, perfluorovinyl group, perfluoro Examples include fluoroalkenyl groups such as propenyl group and perfluorobutenyl group.
式(S2)中、R21~R24で表される炭素数1~6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ルケニル基が好ましく、フッ化アルキル基がより好ましい。
式(S2)中、R21~R24で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
In formula (S2), the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 is preferably a fluorinated alkyl group or a fluorinated alkenyl group, and more preferably a fluorinated alkyl group.
In formula (S2), the number of carbon atoms in the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
式(S2)中、R21~R24としては、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、又はペンタフルオロエチル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。 In formula (S2), R 21 to R 24 are each independently preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, an ethyl group, a trifluoromethyl group, or a pentafluoroethyl group, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group. Preferred is a hydrogen atom, particularly preferred.
式(S2)で表される化合物の具体例としては、下記式(S2-1)~下記式(S2-21)で表される化合物(以下、それぞれ、化合物(S2-1)~化合物(S2-21)ともいう)が挙げられるが、式(S2)で表される化合物は、これらの具体例には限定されない。
これらのうち、化合物(S2-1)(即ち、1,3-プロペンスルトン;以下、「PRS」ともいう)が特に好ましい。
Specific examples of compounds represented by formula (S2) include compounds represented by formulas (S2-1) to (S2-21) below (hereinafter, compound (S2-1) to compound (S2), respectively). -21)), but the compound represented by formula (S2) is not limited to these specific examples.
Among these, compound (S2-1) (ie, 1,3-propenesultone; hereinafter also referred to as "PRS") is particularly preferred.
(式(S3)で表される化合物)
式(S3)で表される化合物は、以下のとおりである。
(Compound represented by formula (S3))
The compound represented by formula (S3) is as follows.
式(S3)中、R31~R36は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。 In formula (S3), R 31 to R 36 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
式(S3)中、R31~R36で表される炭素数1~6の炭化水素基は、直鎖の炭化水素基であってもよいし、分岐及び/又は環構造を有する炭化水素基であってもよい。
式(S3)中、R31~R36で表される炭素数1~6の炭化水素基の具体例は、式(S1)中のR11~R14で表される炭素数1~6の炭化水素基の具体例と同様である。
式(S3)中、R31~R36で表される炭素数1~6の炭化水素基としては、アルキル基又はアルケニル基が好ましく、アルキル基がより好ましい。
式(S3)中、R31~R36で表される炭素数1~6の炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
In formula (S3), the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 31 to R 36 may be a straight chain hydrocarbon group, or a hydrocarbon group having a branched and/or ring structure. It may be.
Specific examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 31 to R 36 in formula (S3) are the hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms represented by R 11 to R 14 in formula (S1). This is the same as the specific example of the hydrocarbon group.
In formula (S3), the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 31 to R 36 is preferably an alkyl group or an alkenyl group, and more preferably an alkyl group.
In formula (S3), the number of carbon atoms in the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 31 to R 36 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
式(S3)中、R31~R36で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基は、直鎖のフッ化炭化水素基であってもよいし、分岐及び/又は環構造を有するフッ化炭化水素基であってもよい。
式(S3)中、R31~R36で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の具体例としては、式(S2)中のR21~R24で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の具体例と同様である。
式(S3)中、R31~R36で表される炭素数1~6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ルケニル基が好ましく、フッ化アルキル基がより好ましい。
式(S3)中、R31~R36で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
In formula (S3), the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 31 to R 36 may be a straight chain fluorinated hydrocarbon group, or may have a branched and/or ring structure. It may also be a fluorinated hydrocarbon group.
Specific examples of the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 31 to R 36 in formula (S3) include 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 in formula (S2); This is the same as the specific example of the fluorinated hydrocarbon group in ~6.
In formula (S3), the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 31 to R 36 is preferably a fluorinated alkyl group or a fluorinated alkenyl group, and more preferably a fluorinated alkyl group.
In formula (S3), the number of carbon atoms in the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 31 to R 36 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
式(S3)中、R31~R36としては、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、又はペンタフルオロエチル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。 In formula (S3), R 31 to R 36 are each independently preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, an ethyl group, a trifluoromethyl group, or a pentafluoroethyl group, and more preferably a hydrogen atom or a methyl group. Preferred is a hydrogen atom, particularly preferred.
式(S3)で表される化合物の具体例としては、下記式(S3-1)~下記式(S3-21)で表される化合物(以下、それぞれ、化合物(S3-1)~化合物(S3-21)ともいう)が挙げられるが、式(S3)で表される化合物は、これらの具体例には限定されない。
これらのうち、化合物(S3-1)(即ち、1,3-プロパンスルトン;以下、「PS」ともいう)が特に好ましい。
Specific examples of compounds represented by formula (S3) include compounds represented by formulas (S3-1) to (S3-21) below (hereinafter, compound (S3-1) to compound (S3), respectively). -21)), but the compound represented by formula (S3) is not limited to these specific examples.
Among these, compound (S3-1) (ie, 1,3-propane sultone; hereinafter also referred to as "PS") is particularly preferred.
(式(S4)で表される化合物)
式(S4)で表される化合物は、以下のとおりである。
(Compound represented by formula (S4))
The compound represented by formula (S4) is as follows.
式(S4)中、R41は、フッ素原子、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。 In formula (S4), R 41 represents a fluorine atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
式(S4)中、R41で表される炭素数1~6のアルコキシ基は、直鎖のアルコキシ基であってもよいし、分岐及び/又は環構造を有するアルコキシ基であってもよい。
式(S4)中、R41で表される炭素数1~6のアルコキシ基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
In formula (S4), the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 41 may be a linear alkoxy group or an alkoxy group having a branched and/or ring structure.
In formula (S4), the number of carbon atoms in the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 41 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
式(S4)中、R41で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基は、直鎖のフッ化炭化水素基であってもよいし、分岐及び/又は環構造を有するフッ化炭化水素基であってもよい。
式(S4)中、R41で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の具体例は、式(S2)中のR21~R24で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の具体例と同様である。
式(S4)中、R41で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基としては、フッ化アルキル基、フッ化アルケニル基、又はフッ化アルキニル基が好ましく、フッ化アルキル基又はフッ化アルケニル基がより好ましく、フッ化アルキル基が特に好ましい。
式(S4)中、R41で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
In formula (S4), the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 41 may be a linear fluorinated hydrocarbon group, or a fluorinated hydrocarbon group having a branched and/or ring structure. It may also be a hydrocarbon group.
Specific examples of the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 41 in formula (S4) include the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 21 to R 24 in formula (S2). This is the same as the specific example of the hydrogenated hydrocarbon group.
In formula (S4), the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 41 is preferably a fluorinated alkyl group, a fluorinated alkenyl group, or a fluorinated alkynyl group; A fluorinated alkenyl group is more preferred, and a fluorinated alkyl group is particularly preferred.
In formula (S4), the number of carbon atoms in the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 41 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
式(S4)中、R41としては、電池抵抗をより低減させる観点から、炭素数1~6のアルコキシ基又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基が好ましく、炭素数1~6のフッ化炭化水素基が特に好ましい。 In formula (S4), R 41 is preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, from the viewpoint of further reducing battery resistance. Hydrocarbon groups are particularly preferred.
式(S4)で表される化合物としては、
トリフルオロメタンスルホン酸リチウム又はペンタフルオロエタンスルホン酸リチウムが好ましく、
トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(以下、「TFMSLi」ともいう)が特に好ましい。
As the compound represented by formula (S4),
Lithium trifluoromethanesulfonate or lithium pentafluoroethanesulfonate is preferred;
Lithium trifluoromethanesulfonate (hereinafter also referred to as "TFMSLi") is particularly preferred.
(式(S5)で表される化合物)
式(S5)で表される化合物は、以下のとおりである。
(Compound represented by formula (S5))
The compound represented by formula (S5) is as follows.
式(S5)中、R51は、フッ素原子、炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表す。 In formula (S5), R 51 represents a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms.
式(S5)中、R51で表される炭素数1~6の炭化水素基は、直鎖の炭化水素基であってもよいし、分岐及び/又は環構造を有する炭化水素基であってもよい。
式(S5)中、R51で表される炭素数1~6の炭化水素基の具体例は、式(S1)中のR11~R14で表される炭素数1~6の炭化水素基の具体例と同様である。
式(S5)中、R51で表される炭素数1~6の炭化水素基としては、アルキル基、アルケニル基、又はアルキニル基が好ましく、アルキル基又はアルケニル基がより好ましく、アルキル基が特に好ましい。
式(S5)中、R51で表される炭素数1~6の炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
In formula (S5), the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 may be a straight chain hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a branched and/or ring structure. Good too.
In formula (S5), specific examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 are the hydrocarbon groups having 1 to 6 carbon atoms represented by R 11 to R 14 in formula (S1). This is the same as the specific example.
In formula (S5), the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 is preferably an alkyl group, an alkenyl group, or an alkynyl group, more preferably an alkyl group or an alkenyl group, and particularly preferably an alkyl group. .
In formula (S5), the number of carbon atoms in the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
式(S5)中、R51で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基は、直鎖のフッ化炭化水素基であってもよいし、分岐及び/又は環構造を有するフッ化炭化水素基であってもよい。
式(S5)中、R51で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の具体例は、式(S2)中のR22~R24で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の具体例と同様である。
式(S5)中、R51で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基としては、フッ化アルキル基、フッ化アルケニル基、又はフッ化アルキニル基が好ましく、フッ化アルキル基又はフッ化アルケニル基がより好ましく、フッ化アルキル基が特に好ましい。
式(S5)中、R51で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が更に好ましい。
In formula (S5), the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 may be a linear fluorinated hydrocarbon group, or a fluorinated hydrocarbon group having a branched and/or ring structure. It may also be a hydrocarbon group.
Specific examples of the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 in formula (S5) include the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 22 to R 24 in formula (S2). This is the same as the specific example of the hydrogenated hydrocarbon group.
In formula (S5), the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 is preferably a fluorinated alkyl group, a fluorinated alkenyl group, or a fluorinated alkynyl group; A fluorinated alkenyl group is more preferred, and a fluorinated alkyl group is particularly preferred.
In formula (S5), the number of carbon atoms in the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 is preferably 1 to 3, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1.
式(S5)中、R51としては、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、又はペンタフルオロエチル基が好ましく、水素原子又はメチル基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。 In formula (S5), R 51 is each independently preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, an ethyl group, a trifluoromethyl group, or a pentafluoroethyl group, more preferably a hydrogen atom or a methyl group, and hydrogen Atoms are particularly preferred.
式(S5)で表される化合物としては、
メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、プロパンスルホニルフルオリド、2-プロパンスルホニルフルオリド、ブタンスルホニルフルオリド、2-ブタンスルホニルフルオリド、ヘキサンスルホニルフルオリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド、パーフルオロエタンスルホニルフルオリド、パーフルオロプロパンスルホニルフルオリド、パーフルオロブタンスルホニルフルオリド、エテンスルホニルフルオリド、1-プロペン-1-スルホニルフルオリド、又は2-プロペン-1-スルホニルフルオリドが好ましく、
メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、プロパンスルホニルフルオリド、2-プロパンスルホニルフルオリド、ブタンスルホニルフルオリド、2-ブタンスルホニルフルオリド、ヘキサンスルホニルフルオリド、トリフルオロメタンスルホニルフルオリド、パーフルオロエタンスルホニルフルオリド、パーフルオロプロパンスルホニルフルオリド、又はパーフルオロブタンスルホニルフルオリドがより好ましく、
メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、プロパンスルホニルフルオリド、2-プロパンスルホニルフルオリド、ブタンスルホニルフルオリド、2-ブタンスルホニルフルオリド、又はヘキサンスルホニルフルオリドが更に好ましく、
メタンスルホニルフルオリド、エタンスルホニルフルオリド、又はプロパンスルホニルフルオリドが更に好ましく、
メタンスルホニルフルオリド(以下、「MSF」ともいう)が特に好ましい。
As the compound represented by formula (S5),
Methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, propanesulfonyl fluoride, 2-propanesulfonyl fluoride, butanesulfonyl fluoride, 2-butanesulfonyl fluoride, hexanesulfonyl fluoride, trifluoromethanesulfonyl fluoride, perfluoroethanesulfonyl fluoride Preferred are perfluoropropanesulfonyl fluoride, perfluorobutanesulfonyl fluoride, ethenesulfonyl fluoride, 1-propene-1-sulfonyl fluoride, or 2-propene-1-sulfonyl fluoride,
Methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, propanesulfonyl fluoride, 2-propanesulfonyl fluoride, butanesulfonyl fluoride, 2-butanesulfonyl fluoride, hexanesulfonyl fluoride, trifluoromethanesulfonyl fluoride, perfluoroethanesulfonyl fluoride More preferably, perfluoropropanesulfonyl fluoride or perfluorobutanesulfonyl fluoride,
More preferably, methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, propanesulfonyl fluoride, 2-propanesulfonyl fluoride, butanesulfonyl fluoride, 2-butanesulfonyl fluoride, or hexanesulfonyl fluoride,
More preferably methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, or propanesulfonyl fluoride,
Methanesulfonyl fluoride (hereinafter also referred to as "MSF") is particularly preferred.
上述した添加剤Sは、前述のとおり、負極及び正極に良質な被膜を形成することで、DMEを含有する非水電解液を用いた電池における電池抵抗を低減させる効果を奏する。
更に、上述した添加剤Sは、DMEを含有する非水電解液を用いた電池におけるガス発生(即ち、DMEが正極で分解されることによるガスの発生)を抑制する効果も奏する。
As described above, the additive S described above has the effect of reducing battery resistance in a battery using a non-aqueous electrolyte containing DME by forming a high-quality film on the negative electrode and the positive electrode.
Furthermore, the above-described additive S also has the effect of suppressing gas generation (that is, gas generation due to DME being decomposed at the positive electrode) in a battery using a non-aqueous electrolyte containing DME.
ガス発生をより効果的に抑制する観点から、添加剤Sは、式(S1)で表される化合物、式(S2)で表される化合物、及び式(S3)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましく、式(S1)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種を含むことがより好ましい。 From the viewpoint of suppressing gas generation more effectively, the additive S is a group consisting of a compound represented by formula (S1), a compound represented by formula (S2), and a compound represented by formula (S3). It is preferable that at least one type selected from the above is included, and it is more preferable that at least one type selected from the group consisting of compounds represented by formula (S1) is included.
また、ガス発生を更に効果的に抑制する観点から見て、
式(S1)で表される化合物の好ましい態様は、式(S1)中、R11が、炭素数1~6の炭化水素基、式(1a)で表される基、又は式(1b)で表される基を表し、かつ、R12~R14が、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6の炭化水素基、式(1a)で表される基、又は式(1b)で表される基である態様であり;
式(S1)で表される化合物のより好ましい態様は、式(S1)中、R11が、式(1a)で表される基又は式(1b)で表される基を表し、かつ、R12~R14が、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6の炭化水素基、式(1a)で表される基、又は式(1b)で表される基である態様である。
In addition, from the perspective of suppressing gas generation more effectively,
A preferred embodiment of the compound represented by formula (S1) is that in formula (S1), R 11 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (1a), or a group represented by formula (1b). and R 12 to R 14 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (1a), or a group represented by formula (1b). An embodiment in which the group is;
A more preferable embodiment of the compound represented by formula (S1) is that in formula (S1), R 11 represents a group represented by formula (1a) or a group represented by formula (1b), and R 12 to R 14 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (1a), or a group represented by formula (1b).
本開示の非水電解液は、リチウム二次電池用の非水電解液として好適であるばかりでなく、一次電池用の非水電解液、電気化学キャパシタ用の非水電解液、電気二重層キャパシタ、アルミ電解コンデンサー用の電解液としても用いることができる。 The nonaqueous electrolyte of the present disclosure is suitable not only as a nonaqueous electrolyte for lithium secondary batteries, but also as a nonaqueous electrolyte for primary batteries, a nonaqueous electrolyte for electrochemical capacitors, and an electric double layer capacitor. It can also be used as an electrolyte for aluminum electrolytic capacitors.
〔リチウム二次電池〕
本開示のリチウム二次電池は、正極と、負極と、本開示の非水電解液と、を備える。
[Lithium secondary battery]
The lithium secondary battery of the present disclosure includes a positive electrode, a negative electrode, and the nonaqueous electrolyte of the present disclosure.
<負極>
負極は、負極活物質及び負極集電体を含んでもよい。
負極における負極活物質としては、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、及び、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。
リチウム(又はリチウムイオン)との合金化が可能な金属もしくは合金としては、シリコン、シリコン合金、スズ、スズ合金などを挙げることができる。また、チタン酸リチウムでもよい。
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。このような炭素材料としては、カーボンブラック、活性炭、黒鉛材料(人造黒鉛、天然黒鉛)、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。
<Negative electrode>
The negative electrode may include a negative electrode active material and a negative electrode current collector.
The negative electrode active materials in the negative electrode include metallic lithium, lithium-containing alloys, metals or alloys that can be alloyed with lithium, oxides that can dope and dedope lithium ions, and oxides that can dope and dedope lithium ions. At least one member selected from the group consisting of a transition metal nitride and a carbon material capable of doping and dedoping lithium ions (it may be used alone or a mixture containing two or more of these may be used) good) can be used.
Examples of metals or alloys that can be alloyed with lithium (or lithium ions) include silicon, silicon alloys, tin, and tin alloys. Alternatively, lithium titanate may be used.
Among these, carbon materials that can be doped and dedoped with lithium ions are preferred. Examples of such carbon materials include carbon black, activated carbon, graphite materials (artificial graphite, natural graphite), amorphous carbon materials, and the like. The carbon material may be in any of fibrous, spherical, potato-like, and flake-like forms.
上記非晶質炭素材料として具体的には、ハードカーボン、コークス、1500℃以下に焼成したメソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、メソフェーズピッチカーボンファイバー(MCF)などが例示される。
上記黒鉛材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。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。
Specific examples of the amorphous carbon material include hard carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB) fired at 1500° C. or lower, and mesophase pitch carbon fiber (MCF).
Examples of the graphite material include natural graphite and artificial graphite. As the artificial graphite, graphitized MCMB, graphitized MCF, etc. are used. Further, as the graphite material, one containing boron can also be used. Further, as the graphite material, those coated with metals such as gold, platinum, silver, copper, and tin, those coated with amorphous carbon, and those coated with a mixture of amorphous carbon and graphite can also be used.
これらの炭素材料は、1種類で使用してもよく、2種類以上混合して使用してもよい。
上記炭素材料としては、特にX線解析で測定した(002)面の面間隔d(002)が0.340nm以下の炭素材料が好ましい。また、炭素材料としては、真密度が1.70g/cm3以上である黒鉛又はそれに近い性質を有する高結晶性炭素材料も好ましい。以上のような炭素材料を使用すると、電池のエネルギー密度をより高くすることができる。
These carbon materials may be used alone or in combination of two or more.
The above-mentioned carbon material is particularly preferably a carbon material in which the interplanar spacing d(002) of the (002) plane measured by X-ray analysis is 0.340 nm or less. Further, as the carbon material, graphite having a true density of 1.70 g/cm 3 or more or a highly crystalline carbon material having properties similar to graphite is also preferable. By using carbon materials such as those described above, it is possible to further increase the energy density of the battery.
負極における負極集電体の材質には特に制限はなく、公知のものを任意に用いることができる。
負極集電体の具体例としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられる。中でも、加工しやすさの点から特に銅が好ましい。
The material of the negative electrode current collector in the negative electrode is not particularly limited, and any known material can be used.
Specific examples of the negative electrode current collector include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Among these, copper is particularly preferred from the viewpoint of ease of processing.
<正極>
正極は、正極活物質及び正極集電体を含んでもよい。
正極における正極活物質としては、MoS2、TiS2、MnO2、V2O5などの遷移金属酸化物又は遷移金属硫化物、LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNiXCo(1-X)O2〔0<X<1〕、α-NaFeO2型結晶構造を有するLi1+αMe1-αO2(Meは、Mn、Ni及びCoを含む遷移金属元素、1.0≦(1+α)/(1-α)≦1.6)、LiNixCoyMnzO2〔x+y+z=1、0<x<1、0<y<1、0<z<1〕(例えば、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2等)、LiFePO4、LiMnPO4などのリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアセン、ジメルカプトチアジアゾール、ポリアニリン複合体などの導電性高分子材料等が挙げられる。これらの中でも、特にリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物が好ましい。負極がリチウム金属又はリチウム合金である場合は、正極として炭素材料を用いることもできる。また、正極として、リチウムと遷移金属との複合酸化物と、炭素材料と、の混合物を用いることもできる。
正極活物質は、1種類で使用してもよく、2種類以上を混合して使用してもよい。正極活物質は導電性が不充分である場合には、導電性助剤とともに使用して正極を構成することができる。導電性助剤としては、カーボンブラック、アモルファスウィスカー、グラファイトなどの炭素材料を例示することができる。
<Positive electrode>
The positive electrode may include a positive electrode active material and a positive electrode current collector.
As the positive electrode active material in the positive electrode, transition metal oxides or transition metal sulfides such as MoS 2 , TiS 2 , MnO 2 , V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi X Co (1-X) O 2 [ 0 < ≦(1+α)/(1-α)≦1.6), LiNi x Co y Mn z O 2 [x+y+z=1, 0<x<1, 0<y<1, 0<z<1] (for example, Composite oxides made of lithium and transition metals such as LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 etc.), LiFePO 4 and LiMnPO 4 ; Examples include conductive polymer materials such as polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyacene, dimercaptothiadiazole, and polyaniline composites. Among these, a composite oxide consisting of lithium and a transition metal is particularly preferred. When the negative electrode is lithium metal or lithium alloy, a carbon material can also be used as the positive electrode. Moreover, a mixture of a composite oxide of lithium and a transition metal and a carbon material can also be used as the positive electrode.
One type of positive electrode active material may be used, or two or more types may be used in combination. If the positive electrode active material has insufficient electrical conductivity, it can be used together with a conductive additive to form a positive electrode. Examples of the conductive aid include carbon materials such as carbon black, amorphous whiskers, and graphite.
正極における正極集電体の材質には特に制限はなく、公知のものを任意に用いることができる。
正極集電体の具体例としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、タンタルなどの金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパーなどの炭素材料;等が挙げられる。
The material of the positive electrode current collector in the positive electrode is not particularly limited, and any known material can be used.
Specific examples of the positive electrode current collector include metal materials such as aluminum, aluminum alloy, stainless steel, nickel, titanium, and tantalum; carbon materials such as carbon cloth and carbon paper; and the like.
<セパレータ>
本開示のリチウム二次電池は、負極と正極との間にセパレータを含むことが好ましい。
セパレータは、正極と負極とを電気的に絶縁し且つリチウムイオンを透過する膜であって、多孔性膜や高分子電解質が例示される。
多孔性膜としては微多孔性高分子フィルムが好適に使用され、材質としてポリオレフィン、ポリイミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリエステル等が例示される。
特に、多孔性ポリオレフィンが好ましく、具体的には多孔性ポリエチレンフィルム、多孔性ポリプロピレンフィルム、又は多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとの多層フィルムを例示することができる。多孔性ポリオレフィンフィルム上には、熱安定性に優れる他の樹脂がコーティングされてもよい。
高分子電解質としては、リチウム塩を溶解した高分子や、電解液で膨潤させた高分子等が挙げられる。
本開示の非水電解液は、高分子を膨潤させて高分子電解質を得る目的で使用してもよい。
<Separator>
The lithium secondary battery of the present disclosure preferably includes a separator between the negative electrode and the positive electrode.
The separator is a membrane that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and transmits lithium ions, and examples thereof include a porous membrane and a polymer electrolyte.
A microporous polymer film is preferably used as the porous membrane, and examples of the material include polyolefin, polyimide, polyvinylidene fluoride, and polyester.
Particularly preferred are porous polyolefins, and specific examples include porous polyethylene films, porous polypropylene films, and multilayer films of porous polyethylene films and polypropylene films. Other resins having excellent thermal stability may be coated on the porous polyolefin film.
Examples of the polymer electrolyte include a polymer in which a lithium salt is dissolved, a polymer swollen with an electrolytic solution, and the like.
The non-aqueous electrolyte of the present disclosure may be used for the purpose of swelling a polymer to obtain a polymer electrolyte.
<電池の構成>
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。
<Battery configuration>
The lithium secondary battery of the present disclosure can take various known shapes, such as a cylindrical shape, a coin shape, a square shape, a laminate shape, a film shape, and other arbitrary shapes. However, the basic structure of a battery is the same regardless of its shape, and the design can be changed depending on the purpose.
本開示のリチウム二次電池の例として、ラミネート型電池が挙げられる。
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。
An example of the lithium secondary battery of the present disclosure is a laminate type battery.
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of a laminated battery that is an example of a lithium secondary battery of the present disclosure, and FIG. 2 is a diagram showing the thickness of a laminated electrode body accommodated in the laminated battery shown in FIG. It is a schematic cross-sectional view of the direction.
The laminated battery shown in FIG. 1 contains a non-aqueous electrolyte (not shown in FIG. 1) and a laminated electrode body (not shown in FIG. 1), and has a sealed peripheral edge. The device includes a laminate exterior body 1 whose interior is hermetically sealed. As the laminate exterior body 1, for example, a laminate exterior body made of aluminum is used.
As shown in FIG. 2, the laminated electrode body housed in the laminate exterior body 1 includes a laminated body in which
Each of the plurality of
Similarly, each of the plurality of negative electrode plates 6 in the laminated electrode body is electrically connected to the negative electrode terminal 3 via a negative electrode tab (not shown), and a part of the negative electrode terminal 3 is connected to the laminate exterior. It protrudes outward from the peripheral end of the body 1 (Fig. 1). A portion of the peripheral end of the laminate exterior body 1 from which the negative electrode terminal 3 protrudes is sealed with an insulating seal 4.
In addition, in the laminated battery according to the above example, the number of
本開示のリチウム二次電池の別の一例として、コイン型電池も挙げられる。
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。
Another example of the lithium secondary battery of the present disclosure is a coin-type battery.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of a coin-type battery that is another example of the lithium secondary battery of the present disclosure.
In the coin-type battery shown in FIG. 3, a disc-shaped negative electrode 12, a separator 15 injected with a non-aqueous electrolyte, a disc-shaped positive electrode 11, and spacer plates 17 and 18 made of stainless steel or aluminum, if necessary, are arranged in this order. The stacked state is stored between the positive electrode can 13 (hereinafter also referred to as "battery can") and the sealing plate 14 (hereinafter also referred to as "battery can lid"). The positive electrode can 13 and the sealing plate 14 are caulked and sealed via a gasket 16.
In this example, the nonaqueous electrolyte of the present disclosure is used as the nonaqueous electrolyte injected into the separator 15.
なお、本開示のリチウム二次電池は、負極と、正極と、上記本開示の非水電解液と、を備えるリチウム二次電池(充放電前のリチウム二次電池)を、充放電させて得られたリチウム二次電池であってもよい。
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。
Note that the lithium secondary battery of the present disclosure is obtained by charging and discharging a lithium secondary battery (a lithium secondary battery before charging and discharging) that includes a negative electrode, a positive electrode, and the nonaqueous electrolyte of the present disclosure. It may also be a rechargeable lithium battery.
That is, in the lithium secondary battery of the present disclosure, a lithium secondary battery containing a negative electrode, a positive electrode, and the non-aqueous electrolyte of the present disclosure is first prepared before charging and discharging, and then the lithium secondary battery before charging and discharging is prepared. It may be a lithium secondary battery produced by charging and discharging a lithium secondary battery one or more times (charged and discharged lithium secondary battery).
本開示のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、種々公知の用途に用いることができる。例えば、ノート型パソコン、モバイルパソコン、携帯電話、ヘッドホンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、電子手帳、電卓、ラジオ、バックアップ電源用途、モーター、自動車、電気自動車、バイク、電動バイク、自転車、電動自転車、照明器具、ゲーム機、時計、電動工具、カメラ等、小型携帯機器、大型機器を問わず広く利用可能なものである。 The use of the lithium secondary battery of the present disclosure is not particularly limited, and it can be used for various known uses. For example, notebook computers, mobile computers, mobile phones, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, electronic notebooks, calculators, radios, backup power supplies, motors, automobiles, electric vehicles, motorcycles, electric motorcycles, bicycles, electric It can be widely used in bicycles, lighting equipment, game consoles, watches, power tools, cameras, etc., regardless of whether they are small portable devices or large devices.
以下、本開示の実施例を示すが、本開示は以下の実施例によって制限されるものではない。
以下において、「添加量」は、最終的に得られる非水電解液の全量に対する含有量を意味し、「wt%」は、質量%を意味する。
Examples of the present disclosure will be shown below, but the present disclosure is not limited to the following examples.
In the following, "addition amount" means the content based on the total amount of the non-aqueous electrolyte finally obtained, and "wt%" means mass %.
〔実施例1〕
以下の手順にて、リチウム二次電池であるコイン型電池(試験用電池)を作製した。
[Example 1]
A coin-type battery (test battery), which is a lithium secondary battery, was produced using the following procedure.
<負極の作製>
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)を水溶媒で混練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12mg/cm2であり、充填密度は1.5g/mLであった。
<Preparation of negative electrode>
A paste-like negative electrode mixture slurry was prepared by kneading amorphous coated natural graphite (97 parts by mass), carboxymethyl cellulose (1 part by mass), and SBR latex (2 parts by mass) with a water solvent.
Next, this negative electrode mixture slurry is applied to a 10 μm thick strip-shaped copper foil negative electrode current collector, dried, and then compressed with a roll press to form a sheet-like negative electrode consisting of the negative electrode current collector and negative electrode active material layer. I got it. The coating density of the negative electrode active material layer at this time was 12 mg/cm 2 and the packing density was 1.5 g/mL.
<正極の作製>
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練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22mg/cm2であり、充填密度は2.5g/mLであった。
<Preparation of positive electrode>
LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 O 2 (90 parts by mass), acetylene black (5 parts by mass) and polyvinylidene fluoride (5 parts by mass) were kneaded using N-methylpyrrolidinone as a solvent to form a paste. A positive electrode mixture slurry was prepared.
Next, this positive electrode mixture slurry is applied to a positive electrode current collector made of a strip of aluminum foil with a thickness of 20 μm, dried, and then compressed with a roll press to form a sheet-like positive electrode consisting of a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer. I got it. The coating density of the positive electrode active material layer at this time was 22 mg/cm 2 and the packing density was 2.5 g/mL.
<非水電解液の調製>
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)とエチルメチルカーボネート(EMC)と1,2-ジメトキシエタン(DME)とを、それぞれ30:10:30:30(体積%)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、最終的に得られる非水電解液中におけるLiPF6の濃度が1.0mol/Lとなるように溶解させた。
上記で得られた溶液に対し、添加剤Sとして下記化合物(S1-1)(式(S1)で表される化合物の具体例)(添加量0.5質量%)を添加し、非水電解液を得た。
<Preparation of non-aqueous electrolyte>
As the non-aqueous solvent, ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), and 1,2-dimethoxyethane (DME) were used in a ratio of 30:10:30:30 (vol%), respectively. to obtain a mixed solvent.
LiPF 6 as an electrolyte was dissolved in the obtained mixed solvent so that the concentration of LiPF 6 in the finally obtained non-aqueous electrolyte was 1.0 mol/L.
To the solution obtained above, the following compound (S1-1) (specific example of the compound represented by formula (S1)) (addition amount 0.5% by mass) was added as additive S, and non-aqueous electrolysis I got the liquid.
<コイン型電池の作製>
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。
<Production of coin-type battery>
The above-mentioned negative electrode was punched out into a disk shape with a diameter of 14 mm, and the above-mentioned positive electrode was punched out into a disk shape with a diameter of 13 mm to obtain a coin-shaped negative electrode and a coin-shaped positive electrode, respectively. Further, a 20 μm thick microporous polyethylene film was punched out into a disc shape with a diameter of 17 mm to obtain a separator.
The obtained coin-shaped negative electrode, separator, and coin-shaped positive electrode were stacked in this order in a stainless steel battery can (2032 size), and then 20 μL of non-aqueous electrolyte was injected into the battery can. The separator, positive electrode, and negative electrode were impregnated.
Next, an aluminum plate (thickness: 1.2 mm, diameter: 16 mm) and a spring were placed on the positive electrode, and a battery can lid was caulked through a polypropylene gasket to seal the battery.
As a result, a coin-shaped battery (ie, a coin-shaped lithium secondary battery) having the configuration shown in FIG. 3 and having a diameter of 20 mm and a height of 3.2 mm was obtained.
<電池抵抗の評価>
得られたコイン型電池に対し、コンディショニング及びエージングをこの順に施し、エージング後のコイン型電池について、高温保存前後の電池抵抗の評価を行った。
ここで、「コンディショニング」とは、コイン型電池を、恒温槽内で25℃にて、2.75Vと4.2Vとの間で充放電を三回繰り返すことを指す。
また、「エージング」とは、コンディショニング後のコイン型電池を、SOC(State of Charge)100%の状態で、60℃で72時間保存する操作を意味する。
本実施例におけるSOC100%の状態は、充電電圧4.25Vで充電された状態に相当する。
また、「高温保存」とは、エージング後のコイン型電池を、SOC100%の状態で、60℃で72時間保存する操作を意味する。
以下、電池抵抗は、25℃及び-20℃の2つの温度条件の各々にて測定した。
<Evaluation of battery resistance>
The obtained coin-shaped battery was subjected to conditioning and aging in this order, and the battery resistance of the aged coin-shaped battery before and after high-temperature storage was evaluated.
Here, "conditioning" refers to charging and discharging the coin-type battery three times between 2.75V and 4.2V at 25° C. in a constant temperature bath.
Furthermore, "aging" refers to an operation in which the conditioned coin-type battery is stored at 60° C. for 72 hours at 100% SOC (State of Charge).
The 100% SOC state in this embodiment corresponds to the state charged at a charging voltage of 4.25V.
Moreover, "high temperature storage" means an operation in which the aged coin-type battery is stored at 60° C. for 72 hours at 100% SOC.
Hereinafter, battery resistance was measured under two temperature conditions, 25°C and -20°C.
(高温保存前の電池抵抗の測定)
エージング後のコイン型電池のSOC(State of Charge)を80%に調整し、次いで、以下の方法により、コイン型電池の高温保存前の電池抵抗(直流抵抗)を測定した。
上述のSOC80%に調整されたコイン型電池を用い、放電レート0.2CでのCC10s放電、300秒間の休止、放電レート1CでのCC10s放電、300秒間の休止、放電レート2CでのCC10s放電、300秒間の休止、及び、放電レート5CでのCC10s放電をこの順に行った。
なお、CC10s放電とは、定電流(Constant Current)にて10秒間放電することを意味する。
各放電レートと、各放電レートでの放電開始後10秒目の電圧と、の関係に基づき直流抵抗を求め、得られた直流抵抗(Ω)を、コイン型電池の高温保存前の電池抵抗(Ω)とした。
結果を表1に示す。
(Measurement of battery resistance before high temperature storage)
The SOC (State of Charge) of the coin-type battery after aging was adjusted to 80%, and then, the battery resistance (DC resistance) of the coin-type battery before high temperature storage was measured by the following method.
Using the above coin-type battery adjusted to SOC 80%, CC10s discharge at a discharge rate of 0.2C, pause for 300 seconds, CC10s discharge at a discharge rate of 1C, pause for 300 seconds, CC10s discharge at a discharge rate of 2C, A pause of 300 seconds and CC10s discharge at a discharge rate of 5C were performed in this order.
Note that CC10s discharge means discharging at a constant current for 10 seconds.
The DC resistance is calculated based on the relationship between each discharge rate and the voltage 10 seconds after the start of discharge at each discharge rate, and the obtained DC resistance (Ω) is calculated as the battery resistance of the coin-type battery before high temperature storage ( Ω).
The results are shown in Table 1.
(高温保存後の電池抵抗の測定)
高温保存前の電池抵抗を測定したコイン型電池を、25℃にて充電レート0.2Cで4.25VまでCC-CV充電してSOC100%の状態とし、この状態で高温保存(即ち、60℃にて72時間の保存)を施した。ここで、CC-CV充電とは、定電流定電圧(Constant Current - Constant Voltage)を意味する。
高温保存後のコイン型電池のSOCを80%に調整し、次いで、高温保存前の電池抵抗の測定と同様の方法により、コイン型電池の高温保存後の電池抵抗(Ω)を測定した。
結果を表1に示す。
(Measurement of battery resistance after high temperature storage)
The coin type battery whose battery resistance was measured before high temperature storage was CC-CV charged to 4.25V at a charging rate of 0.2C at 25°C to reach a SOC of 100%, and in this state it was stored at high temperature (i.e. 60°C). storage for 72 hours). Here, CC-CV charging means constant current-constant voltage.
The SOC of the coin-type battery after high-temperature storage was adjusted to 80%, and then the battery resistance (Ω) of the coin-type battery after high-temperature storage was measured by the same method as the measurement of battery resistance before high-temperature storage.
The results are shown in Table 1.
〔実施例2~7〕
添加剤Sの種類を、表1に示すように変更したこと以外は実施例1と同様の操作を行った。
結果を表1に示す。
実施例2~7で用いた添加剤Sは、以下のとおりである。
[Examples 2 to 7]
The same operation as in Example 1 was performed except that the type of additive S was changed as shown in Table 1.
The results are shown in Table 1.
The additives S used in Examples 2 to 7 are as follows.
〔比較例1〕
非水電解液に、添加剤Sを含有させなかったこと以外は実施例1と同様の操作を行った。結果を表1に示す。
表1中、「-」は、添加剤を含有させなかったことを意味する。
[Comparative example 1]
The same operation as in Example 1 was performed except that the non-aqueous electrolyte did not contain additive S. The results are shown in Table 1.
In Table 1, "-" means that no additive was contained.
表1に示すように、DMEを含む非水溶媒及び添加剤Sを含有する実施例1~7では、DMEを含む非水溶媒を含有し、かつ、添加剤Sを含有しない比較例1と比較して、高温保存前の電池抵抗及び高温保存後の電池抵抗が低減されていた。 As shown in Table 1, Examples 1 to 7 containing a non-aqueous solvent containing DME and additive S were compared with Comparative Example 1 containing a non-aqueous solvent containing DME and not containing additive S. As a result, the battery resistance before high-temperature storage and after high-temperature storage were reduced.
<ガス発生の評価>
比較例1及び実施例1~4の各々における非水電解液を用いてラミネート型電池を作製し、得られたラミネート型電池を用い、ガス発生の評価を行った。
以下、詳細を示す。
<Evaluation of gas generation>
A laminate type battery was produced using the non-aqueous electrolyte in each of Comparative Example 1 and Examples 1 to 4, and gas generation was evaluated using the obtained laminate type battery.
Details are shown below.
(負極片の作製)
実施例1で調製した負極合剤スラリーを、厚さ10μmの帯状銅箔製の負極集電体の片面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からなるシート状の負極を得た。
得られたシート状の負極から、40mm×60mmの負極片を2枚切り出した。
各負極片には、ニッケルタブを超音波溶接した。
(Preparation of negative electrode piece)
The negative electrode mixture slurry prepared in Example 1 was applied to one side of a 10 μm thick negative electrode current collector made of strip-shaped copper foil, dried, and then compressed with a roll press to separate the negative electrode current collector from the negative electrode active material layer. A sheet-like negative electrode was obtained.
Two 40 mm x 60 mm negative electrode pieces were cut out from the obtained sheet-like negative electrode.
A nickel tab was ultrasonically welded to each negative electrode piece.
(正極片の作製)
実施例1で調製した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の両面に塗布し、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。
得られたシート状の正極から、40mm×40mmの正極片を1枚切り出した。
正極片には、アルミタブを超音波溶接した。
(Preparation of positive electrode piece)
The positive electrode mixture slurry prepared in Example 1 was applied to both sides of a positive electrode current collector made of strip-shaped aluminum foil with a thickness of 20 μm, and after drying, the positive electrode mixture slurry was compressed with a roll press to form a positive electrode current collector and a positive electrode active material layer. A sheet-like positive electrode was obtained.
One 40 mm x 40 mm positive electrode piece was cut out from the obtained sheet-like positive electrode.
An aluminum tab was ultrasonically welded to the positive electrode piece.
(セパレータ)
厚さ20μmの微多孔性ポリエチレンフィルムから、60mm×110mmのサイズのセパレータを切り出した。
(Separator)
A separator with a size of 60 mm x 110 mm was cut out from a microporous polyethylene film with a thickness of 20 μm.
(ラミネート電池の作製)
セパレータをその長手方向中央部で折り曲げて正極片を挟み、セパレータ/正極片/セパレータの積層構造を有する積層体1を得た。
得られた積層体1を2枚の負極片で挟み、負極片/セパレータ/正極片/セパレータ/負極片の積層構造を有する積層体2を得た。
得られた積層体2を、ラミネート外装体に収容し、ラミネート外装体の3辺を熱融着した。
次に、ラミネート外装体の熱融着していない1辺側からラミネート外装体内に、比較例1及び実施例1~4のいずれかにおける非水電解液1gを注入し、正極片、負極片、及びセパレータに含浸させた。次いで、上記熱融着していない1辺を熱融着することにより、ラミネート外装体を密封した。
以上により、ラミネート型電池を得た。
(Preparation of laminate battery)
The separator was bent at its longitudinal center to sandwich the positive electrode piece, thereby obtaining a laminate 1 having a laminated structure of separator/positive electrode piece/separator.
The obtained laminate 1 was sandwiched between two negative electrode pieces to obtain a laminate 2 having a laminate structure of negative electrode piece/separator/positive electrode piece/separator/negative electrode piece.
The obtained laminate 2 was housed in a laminate exterior body, and three sides of the laminate exterior body were heat-sealed.
Next, 1 g of the nonaqueous electrolyte in either Comparative Example 1 or Examples 1 to 4 was injected into the laminate exterior from one side of the laminate exterior that was not heat-sealed, and the positive electrode piece, the negative electrode piece, and impregnated the separator. Next, the laminate exterior body was sealed by heat-sealing the one side that was not heat-sealed.
Through the above steps, a laminate type battery was obtained.
(ガス発生量の測定)
ラミネート型電池の大気中での比重、及び、ラミネート型電池の水中での比重を、それぞれ、比重測定装置(島津製作所社製,SGM-300P)によって測定した。
得られた結果に基づき、アルキメデスの原理を利用してガス発生量(cm3)を求めた。
(Measurement of gas generation amount)
The specific gravity of the laminated battery in the atmosphere and the specific gravity of the laminated battery in water were each measured using a specific gravity measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation, SGM-300P).
Based on the obtained results, the amount of gas generated (cm 3 ) was determined using Archimedes' principle.
図4は、比較例1及び実施例1~4の各々の非水電解液を用いた場合における、ガス発生量(cm3)を示すグラフである。
図4に示すように、実施例1~4の非水電解液を用いた場合には、比較例1の非水電解液を用いた場合と比較して、ガス発生量が顕著に低減されていた。
これにより、非水電解液中の添加剤Sとして、式(S1)で表される化合物(実施例1及び2)、式(S2)で表される化合物(実施例3)、及び式(S4)で表される化合物(実施例4)を用いた場合には、DMEに起因するガス発生が顕著に抑制されることがわかった。
FIG. 4 is a graph showing the amount of gas generated (cm 3 ) when each of the nonaqueous electrolytes of Comparative Example 1 and Examples 1 to 4 was used.
As shown in FIG. 4, when the non-aqueous electrolytes of Examples 1 to 4 were used, the amount of gas generated was significantly reduced compared to when the non-aqueous electrolyte of Comparative Example 1 was used. Ta.
As a result, as the additive S in the non-aqueous electrolyte, the compound represented by the formula (S1) (Examples 1 and 2), the compound represented by the formula (S2) (Example 3), and the formula (S4 ) It was found that when the compound represented by (Example 4) was used, gas generation caused by DME was significantly suppressed.
1 ラミネート外装体
2 正極端子
3 負極端子
4 絶縁シール
5 正極板
6 負極板
7、8 セパレータ
11 正極
12 負極
13 正極缶
14 封口板
15 セパレータ
16 ガスケット
17、18 スペーサー板
1 Laminate exterior body 2 Positive electrode terminal 3 Negative electrode terminal 4
Claims (8)
電解質と、
下記式(S1)で表される化合物及び下記式(S5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である添加剤Sと、
を含有する電池用非水電解液。
〔式(S1)中、R 11 は、炭素数1~6の炭化水素基、式(1a)で表される基、又は式(1b)で表される基を表し、R 12 ~R14は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~6の炭化水素基、式(1a)で表される基、又は式(1b)で表される基を表す。式(1a)及び式(1b)において、*は、結合位置を表す。
式(S5)中、R51は、フッ素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルケニル基、炭素数1~6のアルキニル基、炭素数1~6のフッ化アルキル基、炭素数1~6のフッ化アルケニル基、又は炭素数1~6のフッ化アルキニル基を表す。〕 a non-aqueous solvent containing 1,2-dimethoxyethane;
electrolyte and
an additive S selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (S1) and a compound represented by the following formula (S5);
A nonaqueous electrolyte for batteries containing.
[In formula (S1), R 11 represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (1a), or a group represented by formula (1b), and R 12 to R 14 are , each independently represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (1a), or a group represented by formula (1b). In formula (1a) and formula (1b), * represents the bonding position .
In formula (S5), R 51 is a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. , represents a fluorinated alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a fluorinated alkynyl group having 1 to 6 carbon atoms . ]
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若しくは合金、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、及び、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る少なくとも1種を負極活物質として含む負極と、
請求項1~請求項6のいずれか1項に記載の電池用非水電解液と、
を含むリチウム二次電池。 a positive electrode;
Metallic lithium, lithium-containing alloys, metals or alloys that can be alloyed with lithium, oxides that can be doped and dedoped with lithium ions, transition metal nitrides that can be doped and dedoped with lithium ions, and lithium. a negative electrode containing as a negative electrode active material at least one member selected from the group consisting of carbon materials capable of doping and dedoping ions;
The non-aqueous electrolyte for batteries according to any one of claims 1 to 6 ,
Lithium secondary batteries including.
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Citations (8)
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---|---|---|---|---|
JP2001126765A (en) | 1999-10-26 | 2001-05-11 | Gs-Melcotec Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001126765A (en) | 1999-10-26 | 2001-05-11 | Gs-Melcotec Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2002359001A (en) | 2001-05-11 | 2002-12-13 | Samsung Sdi Co Ltd | Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery containing it |
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