JP7427175B2 - 電解質用添加剤、リチウム二次電池用電解質及びリチウム二次電池 - Google Patents
電解質用添加剤、リチウム二次電池用電解質及びリチウム二次電池 Download PDFInfo
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Description
で表される化合物と、
一般式(2):
で表される化合物とを含有する、電解質用添加剤。
本発明の電解質用添加剤は、一般式(1):
で表される化合物と、
一般式(2):
で表される化合物とを含有する。
本発明のリチウム二次電池用電解質は、本発明の電解質用添加剤を含有する。本発明のリチウム二次電池用電解質は、例えば、リチウム二次電池等の各種二次電池に好適に使用することができる。特に、電解質が本発明の電解質用添加剤を含むことで、電解質自体の性能が増強される。
本発明のリチウム二次電池は本発明のリチウム二次電池用電解質を備える。つまり、本発明のリチウム二次電池は、本発明の電解質用添加剤を含有するリチウム二次電池用電解質を構成要素として含むことができる。本発明のリチウム二次電池は、本発明のリチウム二次電池用電解質に本発明の電解質用添加剤が含まれる限りは、その他の構成は特に限定されず、例えば、公知と同様の構成とすることができる。例えば、本発明のリチウム二次電池は、本発明の電解質用添加剤が含まれるリチウム二次電池用電解質に加えて、カソード、アノード及びセパレータを備えることができる。電池の大きさ及び形状は、リチウム二次電池の用途に応じて適宜決定することができる。
実施例1:TP及びTPO使用
CR2025型のLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2|Li金属コイン電池を構築した。このコイン電池において、両極活物質はLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2(正極活物質)及びLi(負極活物質)とした。正極は、塗工済正極板(正極活物質LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2;正極集電体アルミホイル;容量1.5mAh/cm2)を宝泉(株)から購入した。また、負極は、負極集電体として銅箔の上に負極活物質としてリチウム金属箔を構成した。液体電解質は、トリフェニルホスィン(TP)及びトリフェニルホスィンオキシド(TPO)をシグマ-アルドリッチジャパンより購入した市販の電解液(1M LiPF6 in EC: DEC (1: 1 vol.%) (50μL))にそれぞれ0.025Mの濃度となるように溶解した。この液体電解質をLiPF6+ 5%TP-TPO in EC: DECと表記した。この液体電解質で湿らせたポリプロピレン製セパレータと、前記両極を用い、公知の方法でCR2025型のコイン電池に封入した。得られたリチウム二次電池は、Wuhan LAND electronics社の充放電装置(LAND batteries testing system)を使用して、充放電の電圧範囲を2.7~4.3Vとして30℃で充放電試験を行った。
CR2025型のLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2|Li金属コイン電池を構築した。このコイン電池において、両極活物質はLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2(正極活物質)及びLi(負極活物質)とした。正極は、塗工済正極板(正極活物質LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2;正極集電体アルミホイル;容量1.5mAh/cm2)を宝泉(株)から購入した。また、負極は、負極集電体として銅箔の上に負極活物質としてリチウム金属箔を構成した。液体電解質は、シグマ-アルドリッチジャパンより購入した市販の電解液(1M LiPF6 in EC: DEC (1: 1 vol.%) (50μL))を使用した。この液体電解質をLiPF6 in EC: DECと表記した。この液体電解質で湿らせたポリプロピレン製セパレータと、前記両極を用い、公知の方法でCR2025型のコイン電池に封入した。得られたリチウム二次電池は、Wuhan LAND electronics社の充放電装置(LAND batteries testing system)を使用して、充放電の電圧範囲を2.7~4.3Vとして30℃で充放電試験を行った。
CR2025型のLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2|Li金属コイン電池を構築した。このコイン電池において、両極活物質はLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2(正極活物質)及びLi(負極活物質)とした。正極は、塗工済正極板(正極活物質LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2;正極集電体アルミホイル;容量1.5mAh/cm2)を宝泉(株)から購入した。また、負極は、負極集電体として銅箔の上に負極活物質としてリチウム金属箔を構成した。液体電解質は、トリフェニルホスィン(TP)をシグマ-アルドリッチジャパンより購入した市販の電解液(1M LiPF6 in EC: DEC (1: 1 vol.%) (50μL))に0.05Mの濃度となるように溶解した。この液体電解質をLiPF6+ 5%TP in EC: DECと表記した。この液体電解質で湿らせたポリプロピレン製セパレータと、前記両極を用い、公知の方法でCR2025型のコイン電池に封入した。得られたリチウム二次電池は、Wuhan LAND electronics社の充放電装置(LAND batteries testing system)を使用して、充放電の電圧範囲を2.7~4.3Vとして30℃で充放電試験を行った。
CR2025型のLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2|Li金属コイン電池を構築した。このコイン電池において、両極活物質はLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2(正極活物質)及びLi(負極活物質)とした。正極は、塗工済正極板(正極活物質LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2;正極集電体アルミホイル;容量1.5mAh/cm2)を宝泉(株)から購入した。また、負極は、負極集電体として銅箔の上に負極活物質としてリチウム金属箔を構成した。液体電解質は、トリフェニルホスィンオキシド(TPO)をシグマ-アルドリッチジャパンより購入した市販の電解液(1M LiPF6 in EC: DEC (1: 1 vol.%) (50μL))に0.05Mの濃度となるように溶解した。この液体電解質をLiPF6+ 5%TPO in EC: DECと表記した。この液体電解質で湿らせたポリプロピレン製セパレータと、前記両極を用い、公知の方法でCR2025型のコイン電池に封入した。得られたリチウム二次電池は、Wuhan LAND electronics社の充放電装置(LAND batteries testing system)を使用して、充放電の電圧範囲を2.7~4.3Vとして30℃で充放電試験を行った。
実施例2:TP及びTPO使用
CR2025型のLiFePO4|Li金属コイン電池を構築した。このコイン電池において、両極活物質はLiFePO4(正極活物質)及びLi(負極活物質)とした。正極は、塗工済正極板(正極活物質LiFePO4;正極集電体アルミホイル;容量1.5mAh/cm2)を宝泉(株)から購入した。また、負極は、負極集電体として銅箔の上に負極活物質としてリチウム金属箔を構成した。液体電解質は、トリフェニルホスィン(TP)及びトリフェニルホスィンオキシド(TPO)をXiamen Tob New Energy Technology Co., Ltd. Chinaより購入した市販の電解液(1M LiTFSI in DOL: DME (1: 1 vol.%) (50μL))にそれぞれ0.025Mの濃度となるように溶解した。この液体電解質をLiTFSI + 5%TP-TPO in DOL: DMEと表記した。この液体電解質で湿らせたポリプロピレン製セパレータと、前記両極を用い、公知の方法でCR2025型のコイン電池に封入した。得られたリチウム二次電池は、Wuhan LAND electronics社の充放電装置(LAND batteries testing system)を使用して、充放電の電圧範囲を2.5~4.0Vとして30℃で充放電試験を行った。
CR2025型のLiFePO4|Li金属コイン電池を構築した。このコイン電池において、両極活物質はLiFePO4(正極活物質)及びLi(負極活物質)とした。正極は、塗工済正極板(正極活物質LiFePO4;正極集電体アルミホイル;容量1.5mAh/cm2)を宝泉(株)から購入した。また、負極は、負極集電体として銅箔の上に負極活物質としてリチウム金属箔を構成した。液体電解質は、Xiamen Tob New Energy Technology Co., Ltd. Chinaより購入した市販の電解液(1M LiTFSI in DOL: DME (1: 1 vol.%) (50μL))を使用した。この液体電解質をLiTFSI in DOL: DMEと表記した。この液体電解質で湿らせたポリプロピレン製セパレータと、前記両極を用い、公知の方法でCR2025型のコイン電池に封入した。得られたリチウム二次電池は、Wuhan LAND electronics社の充放電装置(LAND batteries testing system)を使用して、充放電の電圧範囲を2.5~4.0Vとして30℃で充放電試験を行った。
図1は、試験例1(実施例1及び比較例1)で得た液体電解質を備えるリチウム二次電池の電気化学測定(放電容量及び充放電サイクル耐性)の結果を示す。図1から、液体電解質がTP及びTPOの双方を含むことで、電解質用添加剤を無添加の場合と比較して高い放電容量を有するとともに、100サイクルの充放電後に高い容量保持率を示した。特に、高い充放電レート(0.5C)において、充放電サイクルの繰り返しに伴う容量の低下が少ないことがわかる。これは、液体電解液中に添加したTP及びTPOの混合物が、電極表面上に安定な界面層(SEI;Solid Electrolyte Interphase)を形成し、電極表面上での電解質と電極の反応による電解質分解等の副反応やリチウムデンドライトの形成を抑制したためと推察される。
Claims (3)
- 請求項1に記載のリチウム二次電池の電解質用添加剤を含有する、リチウム二次電池用電解質。
- 請求項2に記載のリチウム二次電池用電解質を備える、リチウム二次電池。
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