JPWO2020036222A1 - 非水系電解液、及び非水系電解液二次電池 - Google Patents

非水系電解液、及び非水系電解液二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2020036222A1
JPWO2020036222A1 JP2020537109A JP2020537109A JPWO2020036222A1 JP WO2020036222 A1 JPWO2020036222 A1 JP WO2020036222A1 JP 2020537109 A JP2020537109 A JP 2020537109A JP 2020537109 A JP2020537109 A JP 2020537109A JP WO2020036222 A1 JPWO2020036222 A1 JP WO2020036222A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
carbon atoms
substituted
atom
halogen atom
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020537109A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020036222A5 (ja
JP7376804B2 (ja
Inventor
孝敬 森中
孝敬 森中
圭 河原
圭 河原
渉 河端
渉 河端
克将 森
克将 森
幹弘 高橋
幹弘 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Glass Co Ltd filed Critical Central Glass Co Ltd
Publication of JPWO2020036222A1 publication Critical patent/JPWO2020036222A1/ja
Publication of JPWO2020036222A5 publication Critical patent/JPWO2020036222A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7376804B2 publication Critical patent/JP7376804B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0567Liquid materials characterised by the additives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/054Accumulators with insertion or intercalation of metals other than lithium, e.g. with magnesium or aluminium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0568Liquid materials characterised by the solutes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025Organic electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025Organic electrolyte
    • H01M2300/0028Organic electrolyte characterised by the solvent
    • H01M2300/0037Mixture of solvents
    • H01M2300/004Three solvents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0025Organic electrolyte
    • H01M2300/0045Room temperature molten salts comprising at least one organic ion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

高温貯蔵特性及び貯蔵後の内部抵抗特性をよりバランス良く向上することができる非水系電解液、及び、当該非水系電解液を備えた非水系電解液二次電池を提供する。本発明の非水電解液は、(I)下記一般式[1]又は[2]のイミドアニオンと、(II)下記一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物と、(III)非水有機溶媒又はイオン液体と、(IV)溶質とを含む。

Description

本発明は、非水系電解液、及び非水系電解液二次電池に関する。
これまで非水系電解液二次電池の耐久性を向上するための手段として、正極や負極の活物質をはじめとする様々な電池構成要素の最適化が検討されてきた。非水系電解液もその例外ではなく、種々の耐久性向上剤によって、電解液が活性な正極や負極の表面で分解することによる劣化を抑制することが提案されている。
例えば、特許文献1には、リチウム電池の高温特性や寿命特性(サイクル特性)を向上するために、環状スルホン基(cyclic sulfone group)がスルホン酸エステル基(sulfonate group)に結合したスルホン酸エステル系化合物を添加剤として電解液に含有させることが開示されている。更に、上記電解液に、N(SO2F)2 -を含む第2のリチウム塩を含有させてもよいことが開示されており、当該第2のリチウム塩として、ビス(フルオロスルホニル)イミドリチウム(以降「LiFSI」と記載する場合がある)が例示されている。また、例えば、特許文献2、3では、シュウ酸などのジカルボン酸や、ホスホリル基を有するイミド塩を添加剤として含有する電解液を用いることで、高温保存性(高温貯蔵特性)等の耐久性を向上させることが開示されている。しかしながら、これらの添加剤について、環状スルホン酸エステル系化合物などとの併用については、全く開示も示唆もしていない。
米国公開特許第2017/0271715号明細書 国際公開第2011/024251号パンフレット 特開2013−051122号公報
特許文献1に記載のように、添加剤として環状スルホン基(cyclic sulfone group)がスルホン酸エステル基(sulfonate group)に結合したスルホン酸エステル系化合物を含有し、更にLiFSIを含有するような電解液は、リチウム電池の高温特性や寿命特性(サイクル特性)を向上する傾向を示すものの、車載用電池や大型定置用電池で求められるような、高温貯蔵特性や貯蔵後の内部抵抗特性の更なる向上が望まれていた。
そこで本発明は、高温貯蔵特性及び貯蔵後の内部抵抗特性をよりバランス良く向上することができる非水系電解液、及び、当該非水系電解液を備えた非水系電解液二次電池を提供することを課題とする。
本発明者らは、かかる問題に鑑み鋭意検討の結果、非水溶媒と溶質とスルホン酸エステル化合物とを含む非水系電解液において、特定の構造のイミドアニオンを有する塩を電解液に含有させることにより、該電解液を非水系電解液二次電池に用いた場合に、高温貯蔵特性及び貯蔵後の内部抵抗特性をよりバランス良く向上できることを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、
(I)下記一般式[1]及び[2]で示されるイミドアニオンを有する塩から選ばれる少なくとも1種、
(II)下記一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物、
(III)非水有機溶媒又はイオン液体、及び、
(IV)溶質
を含む、非水系電解液である。
Figure 2020036222
[一般式[1]において、
1〜R4 は、それぞれ互いに独立して、フッ素原子、炭素数が1〜10の直鎖状のアルキル基、炭素数が3〜10の分岐状のアルキル基、炭素数が1〜10の直鎖状のアルコキシ基、炭素数が3〜10の分岐状のアルコキシ基、炭素数が2〜10のアルケニル基、炭素数が2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数が2〜10のアルキニル基、炭素数が2〜10のアルキニルオキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルキル基、炭素数が3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルケニル基、炭素数が3〜10のシクロアルケニルオキシ基、炭素数が6〜10のアリール基、及び、炭素数が6〜10のアリールオキシ基から選ばれる有機基であり、その有機基中にフッ素原子、酸素原子又は不飽和結合が存在することもでき、但し、R1〜R4の少なくとも1つは、フッ素原子であり、
m+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンであり、
mは、該当するカチオンの価数と同数の整数である。]
[一般式[2]において、
5〜R7 は、それぞれ互いに独立して、フッ素原子、炭素数が1〜10の直鎖状のアルキル基、炭素数が3〜10の分岐状のアルキル基、炭素数が1〜10の直鎖状のアルコキシ基、炭素数が3〜10の分岐状のアルコキシ基、炭素数が2〜10のアルケニル基、炭素数が2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数が2〜10のアルキニル基、炭素数が2〜10のアルキニルオキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルキル基、炭素数が3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルケニル基、炭素数が3〜10のシクロアルケニルオキシ基、炭素数が6〜10のアリール基、及び、炭素数が6〜10のアリールオキシ基から選ばれる有機基であり、その有機基中にフッ素原子、酸素原子又は不飽和結合が存在することもでき、但し、R5〜R7の少なくとも1つは、フッ素原子であり、
m+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンであり、
mは、該当するカチオンの価数と同数の整数である。]

Figure 2020036222
[式[3]において、
aは、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリールオキシ基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリールオキシ基であり、
b〜Rhは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基であり、
Yは、酸素原子又は炭素原子であり、Yが酸素原子の場合、Rf及びRgは存在しない。]
本発明による電池特性向上の作用機構は、明確ではないが、上記(I)一般式[1]及び[2]で示されるイミドアニオンを有する塩から選ばれる少なくとも1種と、上記(II)一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物とを併用することが重要である。
上記(I)と上記(II)は、正極と電解液との界面、及び負極と電解液との界面において一部分解し、皮膜を形成すると考えられる。この皮膜は、非水有機溶媒や溶質と活物質との間の直接の接触を抑制して、高温貯蔵時の非水有機溶媒や溶質の分解を防ぎ、電池性能の劣化(容量の低下や抵抗の上昇)を抑制する。また、メカニズムは定かではないが、イミドアニオンにホスホリル部位(−P(=O)RR)を有することが重要であり、上記複合皮膜に上記(I)由来のホスホリル部位と上記(II)由来のスルホン部位との両方が取り込まれることで、形成した皮膜がより強固で且つリチウム導電性の高い、すなわち、抵抗の小さい皮膜(出力特性が良好な皮膜)となっていると考えられる。更に、上記の効果は、イミドアニオンに電子吸引性の高い部位(例えば、フッ素原子や含フッ素アルコキシ基)が含まれることで電荷の偏りがより大きくなり、より抵抗の小さい皮膜(出力特性がより良好な皮膜)が形成されると考えられる。更に、ヘキサフルオロリン酸アニオンもしくはテトラフルオロホウ酸アニオンが含まれると、これらのフッ化物を含んだ複合皮膜が形成され、高温でもより安定な皮膜が形成されると推定される。以上の理由から、本発明の非水系電解液により、高温貯蔵特性及び貯蔵時の内部抵抗上昇を抑制する効果がバランスよく発現すると推測される。
上記イミドアニオンを有する塩が、P−F結合やS−F結合を有すると、優れた「貯蔵後の内部抵抗特性」が得られる。上記イミドアニオンを有する塩中のP−F結合やS−F結合の数が多いほど「貯蔵後の内部抵抗特性」を更に向上することができるため好ましく、上記一般式[1]及び[2]において、R1〜R7が全てフッ素原子であると、更に好ましい。
また、上記一般式[1]において、
1〜R4の少なくとも1つが、フッ素原子であり、
1〜R4の残りの少なくとも1つが、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、及びアリールオキシ基から選ばれる基であることが好ましい。
また、上記一般式[1]において、
1〜R4の少なくとも1つが、フッ素原子であり、
1〜R4の残りの少なくとも1つが、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ビニル基、アリル基、アリルオキシ基、エチニル基、2−プロピニル基、2−プロピニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエトキシ基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロポキシ基から選ばれる基であることが好ましい。
また、上記一般式[2]において、
5〜R7の少なくとも1つが、フッ素原子であり、
5〜R7の残りの少なくとも1つが、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、及びアリールオキシ基から選ばれる基であることが好ましい。
また、上記一般式[2]において、
5〜R7の少なくとも1つが、フッ素原子であり、
5〜R7の残りの少なくとも1つが、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ビニル基、アリル基、アリルオキシ基、エチニル基、2−プロピニル基、2−プロピニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエトキシ基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロポキシ基から選ばれる基であることが好ましい。
上記一般式[1]及び[2]で示されるイミドアニオンを有する塩の対カチオンが、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、及びテトラアルキルアンモニウムイオンからなる群から選ばれることが好ましい。
上記一般式[3]のRaが、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、n−プロピル基、n−プロポキシ基、イソプロピル基、イソプロポキシ基、2−プロペニル基、2−プロペニルオキシ基、2−プロピニル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、トリフルオロエトキシ基、フェニル基、フェノキシ基、ナフチル基、パーフルオロフェニル基、パーフルオロフェノキシ基、ピロリル基、ピリジニル基であり、上記Rb〜Rhは、それぞれ独立して、水素原子、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基であることが好ましい。
上記一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物が、下記一般式[4]又は[5]で表されるスルホン酸エステル化合物であることが好ましい。

Figure 2020036222
[式[4]において、Rjは、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリールオキシ基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリールオキシ基であり、
k及びRlは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基である。]
[式[5]において、Rrは、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリールオキシ基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリールオキシ基であり、
p及びRqは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基である。]
内部抵抗が低くなりやすいという観点から、上記式[4]のRk及びRlがいずれも水素原子であることが好ましい。また、同様に上記式[5]のRp及びRqがいずれも水素原子であることが好ましい。
上記一般式[4]のRjが、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、メトキシ基、2−プロピニル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基であり、上記Rk及びRlが、それぞれ独立して、水素原子、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基であることが好ましい。
上記一般式[5]のRrが、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、メトキシ基、2−プロピニル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基であり、上記Rp及びRqが、それぞれ独立して、水素原子、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基であることが好ましい。
上記一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物が、下記の式[6]〜[23]で表される化合物から選択される少なくとも1種であることが好ましい。

Figure 2020036222

Figure 2020036222
上記式[3]のRb及びRhや、上記式[4]のRk及びRlや、上記式[5]のRp及びRqは、いずれも水素原子であることが、内部抵抗が低くなりやすいという観点から好ましい。例えば、上述の式[6]の化合物を用いた場合は、上述の式[11]の化合物を用いた場合に比べて内部抵抗が優れる。従って、上記式[3]のRb及びRhや、上記式[4]のRk及びRlや、上記式[5]のRp及びRqがいずれも水素原子である上述の式[6]、及び[13]〜[23]がより好ましい。その中でも、高温貯蔵特性及び貯蔵後の内部抵抗特性をともに向上する観点から、上述の式[6]、[13]、[14]、[16]、[17]、[19]、[20]、及び[23]がより好ましく、式[6]、[13]、[14]、[17]、及び[23]が特に好ましい。
上記(II)成分であるスルホン酸エステル化合物は、種々の方法により製造できる。例えば、上記式[6]の化合物は、特許文献1の段落[0107]〜[0116]に記載の製法で得ることができる。他のスルホン酸エステル化合物についても、対応する原料を変更することで同様の製法で得ることができる。
上記(I)〜(IV)の総量に対する、上記(I)の含有量が、0.005〜12.0質量%であることが好ましい。該含有量が12.0質量%を超えると、電解液の粘度が増大し、低温時に特性が低下する恐れがあり、また、0.005質量%未満の場合、被膜の形成が不十分となり、特性向上効果が発現し難くなる恐れがある。
上記(I)〜(IV)の総量に対する、上記(II)の含有量が、0.01〜10.0質量%であることが好ましく、0.1〜5.0質量%であることがより好ましく、0.2〜1.5質量%であることが特に好ましい。
上記(III)が、環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン化合物、スルホキシド化合物、及びイオン液体からなる群から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。環状カーボネートが含まれていることが更に好ましく、特に、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートから選ばれる一種以上を含有させることが好ましい。
上記(IV)が、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiC49SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(Cx2x+1SO2)(Cy2y+1SO2)(ここで、2≦x≦20及び2≦y≦20)、LiCl、LiI、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、LiN(CF3SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F、NaPF6、NaBF4、NaSbF6、NaAsF6、NaClO4、NaCF3SO3、NaC49SO3、NaAlO2、NaAlCl4、NaN(Cx2x+1SO2)(Cy2y+1SO2)(ここで、2≦x≦20及び2≦y≦20)、NaCl、NaI、NaPF2(C242、NaPF4(C24)、NaP(C243、NaBF2(C24)、NaB(C242、NaPO22、NaN(CF3SO22、NaN(CF3SO2)(FSO2)、及びNaSO3Fからなる群から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。
また、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合には、上記(IV)として、少なくともLiPF6を含有することが好ましい。LiPF6と、それ以外の(IV)成分とを併用する場合、当該それ以外の(IV)成分として、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiC49SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiCl、LiI、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、及びLiSO3Fからなる群から選ばれる少なくとも1つを用いることが好ましい。
また、ナトリウムイオン電池の場合には、上記(IV)として、少なくともNaPF6を含有することが好ましい。NaPF6と、それ以外の(IV)成分とを併用する場合、当該それ以外の(IV)成分として、NaBF4、NaSbF6、NaAsF6、NaClO4、NaCF3SO3、NaC49SO3、NaAlO2、NaAlCl4、NaCl、NaI、NaPF2(C242、NaPF4(C24)、NaP(C243、NaBF2(C24)、NaB(C242、NaPO22、及びNaSO3Fからなる群から選ばれる少なくとも1つを用いることが好ましい。
上記非水系電解液には、更に、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、1,6−ジイソシアナトヘキサン、エチニルエチレンカーボネート、trans−ジフルオロエチレンカーボネート、プロパンサルトン、プロペンスルトン、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−プロピル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、メタンスルホニルフロリド、メチレンメタンジスルホネート、1,2−エタンジスルホン酸無水物、トリス(トリメチルシリル)ボレート、スクシノニトリル、(エトキシ)ペンタフルオロシクロトリホスファゼン、メタンスルホニルフルオリド、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、フルオロベンゼン、及び、シクロヘキシルベンゼンからなる群から選ばれる少なくとも1つの添加剤を含有させてもよい。
また、本発明は、少なくとも正極と、負極と、上記の非水系電解液とを備えた、非水系電解液二次電池に関するものである。
本発明によると、高温貯蔵特性及び貯蔵後の内部抵抗特性をよりバランス良く向上することができる非水系電解液、及び、当該非水系電解液を備えた非水系電解液二次電池を提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は本発明の実施形態の一例であり、これらの具体的内容に限定はされない。その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
1.非水系電解液について
本発明の非水系電解液は、(I)上記一般式[1]及び[2]で示されるイミドアニオンを有する塩から選ばれる少なくとも1種、(II)上記一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物、(III)非水有機溶媒又はイオン液体、及び、(IV)溶質とを含む。
(I)上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩について
上記一般式[1]において、R1〜R4の少なくとも1つはフッ素原子であることが重要である。理由は定かではないが、少なくとも1つはフッ素原子でないと該電解液を用いた電池の内部抵抗を抑制する効果が十分でない。
また、上記一般式[1]において、R1〜R4で表される、アルキル基及びアルコキシル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第二ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基等の炭素数が1〜10のアルキル基や含フッ素アルキル基、及びこれらの基から誘導されるアルコキシ基が挙げられる。
アルケニル基及びアルケニルオキシ基としては、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、及び1,3−ブタジエニル基等の炭素数が2〜10のアルケニル基や含フッ素アルケニル基、及びこれらの基から誘導されるアルケニルオキシ基が挙げられる。
アルキニル基及びアルキニルオキシ基としては、エチニル基、2−プロピニル基、及び1,1ジメチル−2−プロピニル基等の炭素数が2〜10のアルキニル基や含フッ素アルキニル基、及びこれらの基から誘導されるアルキニルオキシ基が挙げられる。
シクロアルキル基及びシクロアルコキシ基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の炭素数が3〜10のシクロアルキル基や含フッ素シクロアルキル基、及びこれらの基から誘導されるシクロアルコキシ基が挙げられる。
シクロアルケニル基及びシクロアルケニルオキシ基としては、シクロペンテニル基、及びシクロヘキセニル基等の炭素数が3〜10のシクロアルケニル基や含フッ素シクロアルケニル基、及びこれらの基から誘導されるシクロアルケニルオキシ基が挙げられる。
アリール基及びアリールオキシ基としては、フェニル基、トリル基、及びキシリル基等の炭素数が6〜10のアリール基や含フッ素アリール基、及びこれらの基から誘導されるアリールオキシ基が挙げられる。
上記一般式[1]で表されるイミドアニオンを有する塩の陰イオンとしては、より具体的には、例えば、以下の化合物No.1〜No.9等が挙げられる。但し、本発明で用いられるイミドアニオンを有する塩は、以下の例示により何ら制限を受けるものではない。
Figure 2020036222
上記一般式[1]において、R1〜R4の少なくとも1つがフッ素原子であり、R1〜R4の少なくとも1つがフッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、及びアリールオキシ基から選ばれる基であることが好ましい。上記の炭素数が6より多いと、電極上に皮膜を形成した際の内部抵抗が比較的大きい傾向がある。上記の炭素数が6以下であると、上記の内部抵抗がより小さい傾向があるため好ましく、特にメチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、アリル基、エチニル基、2−プロピニル基、フェニル基、トリフルオロメチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及びこれらの基から誘導されるアルコキシ基やアルケニルオキシ基やアルキニルオキシ基から選ばれる少なくとも1つの基であると、サイクル特性及び内部抵抗特性をバランスよく発揮できる非水系電解液二次電池が得られるため好ましい。その中でも、高温貯蔵特性及び貯蔵後の内部抵抗特性をともに向上する観点から、上記化合物No.1、No.2、No.3、及びNo.5が特に好ましい。
上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩は、高純度であることが好ましく、特に、電解液中に溶解させる前の原料として当該イミドアニオンを有する塩中のCl(塩素)の含有量が5000質量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは1000質量ppm以下、更に好ましくは100質量ppm以下である。Cl(塩素)が高濃度に残留するイミドアニオンを有する塩を用いると電池部材を腐食させてしまう傾向があるため好ましくない。
上記一般式[1]で示されるイミドアニオンを有する塩は、種々の方法により製造できる。製造法としては、限定されることはないが、例えば、以下の方法で得ることができる。
対応するリン酸アミド(H2NP(=O)R12)と、対応するホスホリルハライド(P(=O)R34X;Xはハロゲン原子)を有機塩基又は無機塩基の存在下で反応させる方法。
また、特開2010−254554号公報で示されるように、有機塩基又は無機塩基の存在下、対応するハロゲン化ホスホリルとアンモニアを反応させイミドアニオンを得る方法を採用することもできる。更に、当該方法によって、イミドアニオンを得た後に、対応する置換基(アルコキシド等)を導入することもできる。
(I)上記一般式[2]で示されるイミドアニオンを有する塩について
上記一般式[2]において、R5〜R7の少なくとも1つはフッ素原子であることが重要である。理由は定かではないが、少なくとも1つはフッ素原子でないと該電解液を用いた電池の内部抵抗を抑制する効果が十分でない。
また、上記一般式[2]において、R5〜R7で表される、アルキル基及びアルコキシル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、第二ブチル基、第三ブチル基、ペンチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基等の炭素数が1〜10のアルキル基や含フッ素アルキル基、及びこれらの基から誘導されるアルコキシ基が挙げられる。
アルケニル基及びアルケニルオキシ基としては、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、イソプロペニル基、2−ブテニル基、及び1,3−ブタジエニル基等の炭素数が2〜10のアルケニル基や含フッ素アルケニル基、及びこれらの基から誘導されるアルケニルオキシ基が挙げられる。
アルキニル基及びアルキニルオキシ基としては、エチニル基、2−プロピニル基、及び1,1ジメチル−2−プロピニル基等の炭素数が2〜10のアルキニル基や含フッ素アルキニル基、及びこれらの基から誘導されるアルキニルオキシ基が挙げられる。
シクロアルキル基及びシクロアルコキシ基としては、シクロペンチル基、及びシクロヘキシル基等の炭素数が3〜10のシクロアルキル基や含フッ素シクロアルキル基、及びこれらの基から誘導されるシクロアルコキシ基が挙げられる。
シクロアルケニル基及びシクロアルケニルオキシ基としては、シクロペンテニル基、及びシクロヘキセニル基等の炭素数が3〜10のシクロアルケニル基や含フッ素シクロアルケニル基、及びこれらの基から誘導されるシクロアルケニルオキシ基が挙げられる。
アリール基及びアリールオキシ基としては、フェニル基、トリル基、及びキシリル基等の炭素数が6〜10のアリール基や含フッ素アリール基、及びこれらの基から誘導されるアリールオキシ基が挙げられる。
上記一般式[2]で表されるイミドアニオンを有する塩の陰イオンとしては、より具体的には、例えば、以下の化合物No.10〜No.27等が挙げられる。但し、本発明で用いられるイミドアニオンを有する塩は、以下の例示により何ら制限を受けるものではない。
Figure 2020036222
上記一般式[2]において、R5〜R7の少なくとも1つがフッ素原子であり、R5〜R7の少なくとも1つがフッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、及びアリールオキシ基から選ばれる基であることが好ましい。上記の炭素数が6より多いと、電極上に皮膜を形成した際の内部抵抗が比較的大きい傾向がある。上記の炭素数が6以下であると、上記の内部抵抗がより小さい傾向があるため好ましく、特にメチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、アリル基、エチニル基、2−プロピニル基、フェニル基、トリフルオロメチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及びこれらの基から誘導されるアルコキシ基やアルケニルオキシ基やアルキニルオキシ基から選ばれる少なくとも1つの基であると、サイクル特性及び内部抵抗特性をバランスよく発揮できる非水系電解液二次電池が得られるため好ましい。その中でも、高温貯蔵特性及び貯蔵後の内部抵抗特性をともに向上する観点から、上記化合物No.10、No.11、No.14、及びNo.15が特に好ましい。
上記一般式[2]で示されるイミドアニオンを有する塩は、高純度であることが好ましく、特に、電解液中に溶解させる前の原料として当該イミドアニオンを有する塩中のCl(塩素)の含有量が5000質量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは1000質量ppm以下、更に好ましくは100質量ppm以下である。Cl(塩素)が高濃度に残留するイミドアニオンを有する塩を用いると電池部材を腐食させてしまう傾向があるため好ましくない。
上記一般式[2]で示されるイミドアニオンを有する塩は、種々の方法により製造できる。製造法としては、限定されることはないが、例えば、以下の方法で得ることができる。
対応するリン酸アミド(H2NP(=O)R56)と、対応するスルホニルハライド(R7SO2X;Xはハロゲン原子)(式[2]との対応で置換基を示しました。ご確認下さい。)を有機塩基又は無機塩基の存在下で反応させる方法。
対応するスルホニルアミド(H2NSO27)と対応するホスホリルハライド(R56P(=O)X;Xはハロゲン原子)を有機塩基又は無機塩基の存在下で反応させる方法。
また、例えば、CN101654229A、CN102617414Aで示されるように、対応するイミドアニオンを有する塩のフッ素原子の部位がフッ素原子以外のハロゲン原子であるイミドアニオンを有する塩を上記方法で得た後、フッ素化することによって得ることができる。
本発明で用いる(I)イミドアニオンを有する塩の添加量は、上記(I)〜(IV)の総量に対して、好適な下限は0.005質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上であり、また、好適な上限は12.0質量%以下、好ましくは6.0質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以下である。
上記添加量が0.005質量%を下回ると、電池特性を向上させる効果が十分に得られ難いため好ましくない。一方、上記添加量が12.0質量%を超えると、電解液の粘度が増大し、低温時に特性が低下する恐れがある。これらのイミドアニオンを有する塩は、12.0質量%を超えない範囲であれば一種類を単独で用いても良く、二種類以上を用途に合わせて任意の組み合わせ、比率で混合して用いても良い。
(II)上記一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物について
上記一般式[3]で示されるスルホン酸エステル化合物としては、内部抵抗が低くなりやすいという観点から、スルホン基のα位の炭素原子に結合する炭素数がより少ない一般式[4]又は、一般式[5]で示されるスルホン酸エステル化合物が好ましい。更に、一般式[4]のRk及びRl、一般式[5]のRp及びRqは、いずれも水素原子であることがより好ましい。
同様の観点から、一般式[4]のRj、一般式[5]のRrは、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、及びアリールオキシ基から選ばれる基であることが好ましい。上記の炭素数が6より多いと、電極上に皮膜を形成した際の内部抵抗が比較的大きい傾向がある。上記の炭素数が6以下であると、上記の内部抵抗がより小さい傾向があるため好ましく、特にメチル基、エチル基、プロピル基、ビニル基、アリル基、エチニル基、2−プロピニル基、フェニル基、トリフルオロメチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及びこれらの基から誘導されるアルコキシ基やアルケニルオキシ基やアルキニルオキシ基から選ばれる少なくとも1つの基であると、貯蔵特性及び内部抵抗特性をバランスよく発揮できる非水系電解液二次電池が得られるため好ましい。
上記一般式[3]で示されるスルホン酸エステル化合物は、高純度であることが好ましく、特に、電解液中に溶解させる前の原料として当該スルホン酸エステル化合物中のCl(塩素)の含有量が5000質量ppm以下であることが好ましく、より好ましくは1000質量ppm以下、更に好ましくは100質量ppm以下である。Cl(塩素)が高濃度に残留するスルホン酸エステル化合物を用いると電池部材を腐食させてしまう傾向があるため好ましくない。
本発明で用いる(II)スルホン酸エステル化合物の添加量は、上記(I)〜(IV)の総量に対して、好適な下限は0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上であり、また、好適な上限は10.0質量%以下、好ましくは5.0質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以下である。
上記添加量が0.01質量%を下回ると、電池特性を向上させる効果が十分に得られ難いため好ましくない。一方、上記添加量が10.0質量%を超えると、それ以上の効果は得られずに無駄であるだけでなく、過剰な皮膜形成により抵抗が増加し電池性能の劣化を引き起こし易いため好ましくない。これらのスルホン酸エステル化合物は、10.0質量%を超えない範囲であれば一種類を単独で用いても良く、二種類以上を用途に合わせて任意の組み合わせ、比率で混合して用いても良い。
(III)非水有機溶媒について
(III)非水有機溶媒の種類は、特に限定されず、任意の非水有機溶媒を用いることができる。具体例としては、プロピレンカーボネート(以下、「PC」と記載する場合がある)、エチレンカーボネート(以下、「EC」と記載する場合がある)、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート、ジエチルカーボネート(以下、「DEC」と記載する場合がある)、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」と記載する場合がある)、エチルメチルカーボネート(以下、「EMC」と記載する場合がある)等の鎖状カーボネート、γ―ブチロラクトン、γ―バレロラクトン等の環状エステル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル(以下、「EP」と記載する場合がある)等の鎖状エステル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル、ジメトキシエタン、ジエチルエーテル等の鎖状エーテル、ジメチルスルホキシド、スルホラン等のスルホン化合物やスルホキシド化合物等が挙げられる。また、非水有機溶媒とはカテゴリーが異なるがイオン液体等も挙げることができる。また、本発明に用いる非水有機溶媒は、一種類を単独で用いても良く、二種類以上を用途に合わせて任意の組み合わせ、比率で混合して用いても良い。これらの中ではその酸化還元に対する電気化学的な安定性と熱や上記溶質との反応に関わる化学的安定性の観点から、特にプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピオン酸メチル、及びプロピオン酸エチルが好ましい。
例えば、非水有機溶媒として、誘電率の高い環状カーボネートから1種類以上と、液粘度が低い鎖状カーボネートもしくは鎖状エステルから1種類以上とを含有すると、電解液のイオン伝導度が高まるため好ましい。具体的には、以下の組合せを含むものがより好ましい。
(1)ECとEMCの組合せ、
(2)ECとDECの組合せ、
(3)ECとDMCとEMCの組合せ、
(4)ECとDECとEMCの組合せ、
(5)ECとEMCとEPの組合せ、
(6)PCとDECの組合せ、
(7)PCとEMCの組合せ、
(8)PCとEPの組合せ、
(9)PCとDMCとEMCの組合せ、
(10)PCとDECとEMCの組合せ、
(11)PCとDECとEPの組合せ、
(12)PCとECとEMCの組合せ、
(13)PCとECとDMCとEMCの組合せ、
(14)PCとECとDECとEMCの組合せ、
(15)PCとECとEMCとEPの組合せ
(IV)溶質について
本発明の非水系電解液の溶質の具体例としては、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合には、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiC49SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiN(Cx2x+1SO2)(Cy2y+1SO2)(ここで、2≦x≦20及び2≦y≦20)、LiCl、LiI、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiSO3F、LiC(CF3SO23、LiPF3(C373、LiB(CF34、LiBF3(C25)などに代表される電解質塩が挙げられ、ナトリウムイオン電池の場合には、NaPF6、NaBF4、NaSbF6、NaAsF6、NaClO4、NaCF3SO3、NaC49SO3、NaAlO2、NaAlCl4、NaN(Cx2x+1SO2)(Cy2y+1SO2)(ここで、2≦x≦20及び2≦y≦20)、NaCl、NaI、NaPF2(C242、NaPF4(C24)、NaP(C243、NaBF2(C24)、NaB(C242、NaPO22、NaN(CF3SO22、NaN(C25SO22、NaN(CF3SO2)(FSO2)、NaSO3F、NaC(CF3SO23、NaPF3(C373、NaB(CF34、NaBF3(C25)などに代表される電解質塩が挙げられる。これらの溶質は、一種類を単独で用いても良く、二種類以上を用途に合わせて任意の組み合わせ、比率で混合して用いても良い。中でも、電池としてのエネルギー密度、出力特性、寿命等から考えると、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合には、上記(IV)として、少なくともLiPF6を含有することが好ましい。また、LiPF6と、それ以外の(IV)成分とを併用する場合、当該それ以外の(IV)成分としては、LiBF4、LiSbPF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiC49SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiCl、LiI、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、及びLiSO3Fからなる群から選ばれる少なくとも1つを用いることが好ましい。
また、ナトリウムイオン電池の場合には、上記(IV)として、少なくともNaPF6を含有することが好ましい。NaPF6と、それ以外の(IV)成分とを併用する場合、当該それ以外の(IV)成分として、NaBF4、NaSbF6、NaAsF6、NaClO4、NaCF3SO3、NaC49SO3、NaAlO2、NaAlCl4、NaCl、NaI、NaPF2(C242、NaPF4(C24)、NaP(C243、NaBF2(C24)、NaB(C242、NaPO22、及びNaSO3Fからなる群から選ばれる少なくとも1つを用いることが好ましい。
(IV)溶質の濃度については、特に制限はないが、好適な下限は0.5mol/L以上、好ましくは0.7mol/L以上、更に好ましくは0.9mol/L以上であり、また、好適な上限は2.5mol/L以下、好ましくは2.0mol/L以下、更に好ましくは1.5mol/L以下の範囲である。0.5mol/Lを下回るとイオン伝導度が低下することにより非水系電解液二次電池のサイクル特性、出力特性が低下する傾向があり、一方、2.5mol/Lを超えると非水系電解液の粘度が上昇することにより、やはりイオン伝導度を低下させる傾向があり、非水系電解液二次電池のサイクル特性、出力特性を低下させる恐れがある。
一度に多量の上記溶質を非水溶媒に溶解すると、溶質の溶解熱のため非水系電解液の温度が上昇することがある。該液温が著しく上昇すると、フッ素原子を含有するリチウム塩の分解が促進されてフッ化水素が生成する恐れがある。フッ化水素は電池性能の劣化の原因となるため好ましくない。このため、該溶質を非水溶媒に溶解する際の液温は特に限定されないが、−20〜80℃が好ましく、0〜60℃がより好ましい。
その他添加剤について
以上が本発明の非水系電解液の基本的な構成についての説明であるが、本発明の要旨を損なわない限りにおいて、本発明の非水系電解液に一般的に用いられる添加剤を任意の比率で添加しても良い。具体例としては、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、フルオロベンゼン、ビニレンカーボネート(以降「VC」と記載する場合がある)、ビニルエチレンカーボネート、ジフルオロアニソール、フルオロエチレンカーボネート(以降「FEC」と記載する場合がある)、1,6−ジイソシアナトヘキサン、エチニルエチレンカーボネート、trans−ジフルオロエチレンカーボネート、プロパンサルトン、プロペンスルトン、ジメチルビニレンカーボネート、1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、4−プロピル−1,3,2−ジオキサチオラン−2,2−ジオキシド、メチレンメタンジスルホネート、1,2−エタンジスルホン酸無水物、トリス(トリメチルシリル)ボレート、スクシノニトリル、(エトキシ)ペンタフルオロシクロトリホスファゼン、メタンスルホニルフルオリド等が挙げられる。また、上記溶質(リチウム塩、ナトリウム塩)や上記一般式[1]及び[2]で示されるイミドアニオンを有する塩(リチウム塩、ナトリウム塩)以外のアルカリ金属塩を添加剤として用いてもよい。具体的には、アクリル酸リチウム、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸リチウム、メタクリル酸ナトリウムなどのカルボン酸塩、リチウムメチルサルフェート、ナトリウムメチルサルフェート、リチウムエチルサルフェート、ナトリウムメチルサルフェートなどの硫酸エステル塩などが挙げられる。
また、リチウムポリマー電池と呼ばれる非水系電解液二次電池に使用される場合のように非水系電解液をゲル化剤や架橋ポリマーにより擬固体化して使用することも可能である。
また、本発明の非水系電解液は、要求特性に応じて、複数種類の、上記溶質(リチウム塩、ナトリウム塩)や、上記一般式[1]及び[2]で示されるイミドアニオンを有する塩(リチウム塩、ナトリウム塩)を併用して、アルカリ金属塩の合計を4種以上としてもよい。
例えば、4種のリチウム塩を含有する場合は、第1の溶質としてLiPF6を用い、更に第2の溶質として、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiC49SO3、LiAlO2、LiAlCl4、LiCl、LiI、LiPF2(C242、LiPF4(C24)、LiP(C243、LiBF2(C24)、LiB(C242、LiPO22、及びLiSO3Fなどから1種用い、一般式[1]及び[2]で示されるイミドアニオンを有する塩として上記化合物No.1〜27などのリチウム塩から2種用いることや、
第1の溶質としてLiPF6を用い、更に上記第2の溶質から2種用い、上記イミドアニオンを有するリチウム塩から1種用いることが考えられる。
具体的には、
(1)LiPF6と化合物No.1のリチウム塩と化合物No.2のリチウム塩とLiPF2(C242の組み合わせ、
(2)LiPF6と化合物No.1のリチウム塩と化合物No.5のリチウム塩とLiPO22の組み合わせ、
(3)LiPF6と化合物No.1のリチウム塩と化合物No.10のリチウム塩とLiPO22との組み合わせ、
(4)LiPF6と化合物No.10のリチウム塩とLiPF2(C242とLiPO22の組み合わせ、
のように4種のリチウム塩を含有すると、低温時の内部抵抗の上昇を抑制する効果が、より大きいので好ましい。
また、必要に応じてそれら以外の上記添加剤を更に併用添加してもよい。
更に、上記アルカリ金属塩の合計を5種以上としてもよい。例えば、5種のリチウム塩を含有する場合は、第1の溶質としてLiPF6を用い、更に上記第2の溶質から1種用い、上記化合物No.1〜27などのリチウム塩から3種用いることや、第1の溶質としてLiPF6を用い、更に上記第2の溶質から2種用い、上記化合物No.1〜27などのリチウム塩から2種用いることや、第1の溶質としてLiPF6を用い、更に上記第2の溶質から3種用い、上記化合物No.1〜27などのリチウム塩から1種用いることが考えられる。
具体的には、
(1)LiPF6と化合物No.1のリチウム塩と化合物No.4のリチウム塩とLiPF4(C24)とLiPF2(C242との組み合わせ、
(2)LiPF6と化合物No.10のリチウム塩とLiBF2(C24)とLiPO22とLiSO3Fの組み合わせ、
(3)LiPF6と化合物No.1のリチウム塩と化合物No.2のリチウム塩と化合物No.15のリチウム塩とLiPO22との組み合わせ、
(4)LiPF6と化合物No.14のリチウム塩とLiPF4(C24)とLiPF2(C242とLiPO22との組み合わせ、
(5)LiPF6と化合物No.15のリチウム塩とLiBF2(C24)とLiPO22とLiSO3Fの組み合わせ、
のように5種のリチウム塩を含有すると、低温時の内部抵抗の上昇を抑制する効果が、より大きいので好ましい。また、必要に応じてそれら以外のリチウム塩(上記添加剤)を更に併用添加してもよい。
2.非水系電解液二次電池について
次に本発明の非水系電解液二次電池の構成について説明する。本発明の非水系電解液二次電池は、上記の本発明の非水系電解液を用いることが特徴であり、その他の構成部材には一般の非水系電解液二次電池に使用されているものが用いられる。即ち、リチウムの吸蔵及び放出が可能な正極及び負極、集電体、セパレータ、容器等から成る。
負極材料としては、特に限定されないが、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合、リチウム金属、リチウム金属と他の金属との合金、又は金属間化合物や種々の炭素材料(人造黒鉛、天然黒鉛など)、金属酸化物、金属窒化物、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、活性炭、導電性ポリマー等が用いられる。
炭素材料とは、例えば、易黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化炭素(ハードカーボン)や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛などである。より具体的には、熱分解性炭素、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭あるいはカーボンブラック類などがある。このうち、コークス類にはピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどが含まれる。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂やフラン樹脂などを適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。炭素材料は、リチウムの吸蔵 及び放出に伴う結晶構造の変化が非常に少ないため、高いエネルギー密度が得られると共に優れたサイクル特性が得られるので好ましい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状あるいは鱗片状のいずれでもよい。また、非晶質炭素や非晶質炭素を表面に被覆した黒鉛材料は、材料表面と電解液との反応性が低くなるため、より好ましい。
正極材料としては、特に限定されないが、リチウム電池及びリチウムイオン電池の場合、例えば、LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiMn24等のリチウム含有遷移金属複合酸化物、それらのリチウム含有遷移金属複合酸化物のCo、Mn、Ni等の遷移金属が複数混合したもの、それらのリチウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属の一部が他の遷移金属以外の金属に置換されたもの、オリビンと呼ばれるLiFePO4、LiCoPO4、LiMnPO4等の遷移金属のリン酸化合物、TiO2、V25、MoO3等の酸化物、TiS2、FeS等の硫化物、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等が使用される。
正極や負極材料には、導電材としてアセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、黒鉛、結着材としてポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、SBR樹脂、ポリイミド等が加えられ、シート状に成型されることにより電極シートにすることができる。
正極と負極の接触を防ぐためのセパレータとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン、紙、及びガラス繊維等で作られた不織布や多孔質シートが使用される。
以上の各要素からコイン形、円筒形、角形、アルミラミネートシート型等の形状の非水系電解液二次電池が組み立てられる。
また、非水系電解液二次電池は、以下に記載するような、(ア)上記の非水系電解液と、(イ)正極と、(ウ)負極と、(エ)セパレータとを備える非水系電解液二次電池であってもよい。
〔(イ)正極〕
(イ)正極は、少なくとも1種の酸化物及び/又はポリアニオン化合物を正極活物質として含むことが好ましい。
[正極活物質]
非水系電解液中のカチオンがリチウム主体となるリチウムイオン二次電池の場合、(イ)正極を構成する正極活物質は、充放電が可能な種々の材料であれば特に限定されるものでないが、例えば、(A)ニッケル、マンガン、コバルトの少なくとも1種以上の金属を含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物、(B)スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物、(C)リチウム含有オリビン型リン酸塩、及び(D)層状岩塩型構造を有するリチウム過剰層状遷移金属酸化物から少なくとも1種を含有するものが挙げられる。
((A)リチウム遷移金属複合酸化物)
正極活物質(A)ニッケル、マンガン、コバルトの少なくとも1種以上の金属を含有し、かつ層状構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物としては、例えば、リチウム・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物、リチウム・コバルト・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物等が挙げられる。また、これらリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部を、Al、Ti、V、Cr、Fe、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、B、Ba、Y、Sn等の他の元素で置換したものを用いても良い。
リチウム・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル複合酸化物の具体例としては、LiCoO2、LiNiO2やMg、Zr、Al、Ti等の異種元素を添加したコバルト酸リチウム(LiCo0.98Mg0.01Zr0.012、LiCo0.98Mg0.01Al0.012、LiCo0.975Mg0.01Zr0.005Al0.012等)、WO2014/034043号公報に記載の表面に希土類の化合物を固着させたコバルト酸リチウム等を用いても良い。また、特開2002−151077号公報等に記載されているように、LiCoO2粒子粉末の粒子表面の一部に酸化アルミニウムが被覆したものを用いても良い。
リチウム・ニッケル・コバルト複合酸化物、リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物については、一般式(1−1)で示される。
LiaNi1-b-cCob1 c2 (1−1)
式(1−1)中、M1はAl、Fe、Mg、Zr、Ti及びBからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、aは0.9≦a≦1.2であり、b及びcは、0.01≦b≦0.3及び0≦c≦0.1の条件を満たす。
これらは、例えば、特開2009−137834号公報等に記載される製造方法等に準じて調製することができる。具体的には、LiNi0.8Co0.22、LiNi0.85Co0.10Al0.052、LiNi0.87Co0.10Al0.032、LiNi0.90Co0.07Al0.032、LiNi0.6Co0.3Al0.12等が挙げられる。
リチウム・コバルト・マンガン複合酸化物、リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物の具体例としては、LiNi0.5Mn0.52、LiCo0.5Mn0.52等が挙げられる。
リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物としては、一般式(1−2)で示されるリチウム含有複合酸化物が挙げられる。
LidNieMnfCog2 h2 (1−2)
式(1−2)中、M2はAl、Fe、Mg、Zr、Ti、B及びSnからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素であり、dは0.9≦d≦1.2であり、e、f、g及びhは、e+f+g+h=1、0≦e≦0.9、0≦f≦0.5、0≦g≦0.5、及びh≧0の条件を満たす。
リチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物は、構造安定性を高め、リチウム二次電池における高温での安全性を向上させるためにマンガンを一般式(1−2)に示す範囲で含有するものが好ましく、特にリチウムイオン二次電池の高率特性を高めるためにコバルトを一般式(1−2)に示す範囲で更に含有するものがより好ましい。
具体的には、例えば、4.3V以上に充放電領域を有する、Li[Ni1/3Mn1/3Co1/3]O2、Li[Ni0.45Mn0.35Co0.2]O2、Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2、Li[Ni0.6Mn0.2Co0.2]O2、Li[Ni0.8Mn0.1Co0.1]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Zr0.01]O2、Li[Ni0.49Mn0.3Co0.2Mg0.01]O2等が挙げられる。
((B)スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物)
正極活物質(B)スピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物としては、例えば、一般式(1−3)で示されるスピネル型リチウムマンガン複合酸化物が挙げられる。
Lij(Mn2-k3 k)O4 (1−3)
式(1−3)中、M3は、Ni、Co、Fe、Mg、Cr、Cu、Al及びTiからなる群より選ばれる少なくとも1つの金属元素であり、jは、1.05≦j≦1.15であり、kは、0≦k≦0.20である。
具体的には、例えば、LiMn24、LiMn1.95Al0.054、LiMn1.9Al0.14、LiMn1.9Ni0.14、LiMn1.5Ni0.54等が挙げられる。
((C)リチウム含有オリビン型リン酸塩)
正極活物質(C)リチウム含有オリビン型リン酸塩としては、例えば一般式(1−4)で示されるものが挙げられる。
LiFe1-n4 nPO4 (1−4)
式(1−4)中、M4は、Co、Ni、Mn、Cu、Zn、Nb、Mg、Al、Ti、W、Zr及びCdから選ばれる少なくとも1つであり、nは、0≦n≦1である。
具体的には、例えば、LiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiMnPO4等が挙げられ、中でもLiFePO4及び/又はLiMnPO4が好ましい。
((D)リチウム過剰層状遷移金属酸化物)
正極活物質(D)層状岩塩型構造を有するリチウム過剰層状遷移金属酸化物としては、例えば一般式(1−5)で示されるものが挙げられる。
xLiM52・(1−x)Li263 (1−5)
式(1−5)中、xは、0<x<1を満たす数であり、M5は、平均酸化数が3+である少なくとも1種の金属元素であり、M6は、平均酸化数が4+である少なくとも1種の金属元素である。式(1−5)中、M5は、好ましくは3価のMn、Ni、Co、Fe、V、Crから選ばれてなる1種の金属元素であるが、2価と4価の等量の金属で平均酸化数を3価にしてもよい。
また、式(1−5)中、M6は、好ましくは、Mn、Zr、Tiから選ばれる1種以上の金属元素である。具体的には、0.5[LiNi0.5Mn0.52]・0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi1/3Co1/3Mn1/32]・0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi0.375Co0.25Mn0.3752]・0.5[Li2MnO3]、0.5[LiNi0.375Co0.125Fe0.125Mn0.3752]・0.5[Li2MnO3]、0.45[LiNi0.375Co0.25Mn0.3752]・0.10[Li2TiO3]・0.45[Li2MnO3]等が挙げられる。
この一般式(1−5)で表される正極活物質(D)は、4.4V(Li基準)以上の高電圧充電で高容量を発現することが知られている(例えば、米国特許7,135,252号明細書)。
これら正極活物質は、例えば特開2008−270201号公報、WO2013/118661号公報、特開2013−030284号公報等に記載される製造方法等に準じて調製することができる。
正極活物質としては、上記(A)〜(D)から選ばれる少なくとも1つを主成分として含有すればよいが、それ以外に含まれるものとしては、例えば、FeS2、TiS2、V25、MoO3、MoS2等の遷移元素カルコゲナイド、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等が挙げられる。
[正極集電体]
(イ)正極は、正極集電体を有する。正極集電体としては、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン又はこれらの合金等を用いることができる。
[正極活物質層]
(イ)正極は、例えば、正極集電体の少なくとも一方の面に正極活物質層が形成される。正極活物質層は、例えば、前述の正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とにより構成される。
結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、又はスチレンブタジエンゴム(SBR)樹脂等が挙げられる。
導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、又は黒鉛(粒状黒鉛や燐片状黒鉛)等の炭素材料を用いることができる。正極においては、結晶性の低いアセチレンブラックやケッチェンブラックを用いることが好ましい。
〔(ウ)負極〕
(ウ)負極は、少なくとも1種の負極活物質を含むことが好ましい。
[負極活物質]
非水系電解液中のカチオンがリチウム主体となるリチウムイオン二次電池の場合、(ウ)負極を構成する負極活物質としては、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能なものであり、例えば(E)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素材料、(F)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nmを超える炭素材料、(G)Si、Sn及びAlから選ばれる1種以上の金属の酸化物、(H)Si、Sn及びAlから選ばれる1種以上の金属若しくはこれら金属を含む合金又はこれら金属若しくは合金とリチウムとの合金、及び(I)リチウムチタン酸化物から選ばれる少なくとも1種を含有するものが挙げられる。これら負極活物質は、1種を単独で用いることができ、2種以上を組合せて用いることもできる。
((E)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素材料)
負極活物質である(E)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素材料としては、例えば、熱分解炭素類、コークス類(例えば、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等)、グラファイト類、有機高分子化合物焼成体(例えば、フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等が挙げられ、これらは黒鉛化したものでもよい。当該炭素材料は、X線回折法で測定した(002)面の面間隔(d002)が0.340nm以下のものであり、中でも、その真密度が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が好ましい。
((F)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nmを超える炭素材料)
負極活物質である(F)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nmを超える炭素材料としては、非晶質炭素が挙げられ、これは、2000℃以上の高温で熱処理してもほとんど積層秩序が変化しない炭素材料である。例えば、難黒鉛化炭素(ハードカーボン)、1500℃以下で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)等が例示される。株式会社クレハ製のカーボトロン(登録商標)P等は、その代表的な事例である。
((G)Si、Sn及びAlから選ばれる1種以上の金属の酸化物)
負極活物質である(G)Si、Sn及びAlから選ばれる1種以上の金属の酸化物としては、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な、例えば、酸化シリコン、酸化スズ等が挙げられる。
Siの超微粒子がSiO2中に分散した構造を持つSiOx等がある。この材料を負極活物質として用いると、Liと反応するSiが超微粒子であるために充放電がスムーズに行われる一方で、前記構造を有するSiOx粒子自体は表面積が小さいため、負極活物質層を形成するための組成物(ペースト)とした際の塗料性や負極合剤層の集電体に対する接着性も良好である。
なお、SiOxは充放電に伴う体積変化が大きいため、SiOxと上述負極活物質(E)の黒鉛とを特定比率で負極活物質に併用することで高容量化と良好な充放電サイクル特性とを両立することができる。
((H)Si、Sn及びAlから選ばれる1種以上の金属若しくはこれら金属を含む合金又はこれら金属若しくは合金とリチウムとの合金)
負極活物質である(H)Si、Sn及びAlから選ばれる1種以上の金属若しくはこれら金属を含む合金又はこれら金属若しくは合金とリチウムとの合金としては、例えば、ケイ素、スズ、アルミニウム等の金属、ケイ素合金、スズ合金、アルミニウム合金等が挙げられ、これらの金属や合金が、充放電に伴いリチウムと合金化した材料も使用できる。
これらの好ましい具体例としては、WO2004/100293号公報や、特開2008−016424号等に記載される、例えば、ケイ素(Si)、スズ(Sn)等の金属単体(例えば、粉末状のもの)、該金属合金、該金属を含有する化合物、該金属にスズ(Sn)とコバルト(Co)とを含む合金等が挙げられる。当該金属を電極に使用した場合、高い充電容量を発現することができ、かつ、充放電に伴う体積の膨張・収縮が比較的少ないことから好ましい。また、これらの金属は、これをリチウムイオン二次電池の負極に用いた場合に、充電時にLiと合金化するため、高い充電容量を発現することが知られており、この点でも好ましい。
更に、例えば、WO2004/042851号、WO2007/083155号等の公報に記載される、サブミクロン直径のシリコンのピラーから形成された負極活物質、シリコンで構成される繊維からなる負極活物質等を用いてもよい。
((I)リチウムチタン酸化物)
負極活物質(I)リチウムチタン酸化物としては、例えば、スピネル構造を有するチタン酸リチウム、ラムスデライト構造を有するチタン酸リチウム等を挙げることができる。
スピネル構造を有するチタン酸リチウムとしては、例えば、Li4+αTi512(αは充放電反応により0≦α≦3の範囲内で変化する)を挙げることができる。また、ラムスデライト構造を有するチタン酸リチウムとしては、例えば、Li2+βTi37(βは充放電反応により0≦β≦3の範囲内で変化する)を挙げることができる。これら負極活物質は、例えば特開2007−018883号公報、特開2009−176752号公報等に記載される製造方法等に準じて調製することができる。
例えば、非水系電解液中のカチオンがナトリウム主体となるナトリウムイオン二次電池の場合、負極活物質としてハードカーボンやTiO2、V25、MoO3等の酸化物等が用いられる。例えば、非水系電解液中のカチオンがナトリウム主体となるナトリウムイオン二次電池の場合、正極活物質としてNaFeO2、NaCrO2、NaNiO2、NaMnO2、NaCoO2等のナトリウム含有遷移金属複合酸化物、それらのナトリウム含有遷移金属複合酸化物のFe、Cr、Ni、Mn、Co等の遷移金属が複数混合したもの、それらのナトリウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属の一部が他の遷移金属以外の金属に置換されたもの、Na2FeP27、NaCo3(PO4227等の遷移金属のリン酸化合物、TiS2、FeS2等の硫化物、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等が使用される。
[負極集電体]
(ウ)負極は、負極集電体を有する。負極集電体としては、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン又はこれらの合金等を用いることができる。
[負極活物質層]
(ウ)負極は、例えば、負極集電体の少なくとも一方の面に負極活物質層が形成される。負極活物質層は、例えば、前述の負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とにより構成される。
結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、又はスチレンブタジエンゴム(SBR)樹脂等が挙げられる。
導電剤としては、例えば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、炭素繊維、又は黒鉛(粒状黒鉛や燐片状黒鉛)等の炭素材料を用いることができる。
〔電極((イ)正極及び(ウ)負極)の製造方法〕
電極は、例えば、活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを所定の配合量でN−メチル−2−ピロリドン(NMP)や水等の溶媒中に分散混練し、得られたペーストを集電体に塗布、乾燥して活物質層を形成することで得ることができる。得られた電極は、ロールプレス等の方法により圧縮して、適当な密度の電極に調節することが好ましい。
〔(エ)セパレータ〕
上記の非水系電解液二次電池は、(エ)セパレータを備える。(イ)正極と(ウ)負極の接触を防ぐためのセパレータとしては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンや、セルロース、紙、又はガラス繊維等で作られた不織布や多孔質シートが使用される。これらのフィルムは、電解液がしみ込んでイオンが透過し易いように、微多孔化されているものが好ましい。
ポリオレフィンセパレータとしては、例えば、多孔性ポリオレフィンフィルム等の微多孔性高分子フィルムといった正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜が挙げられる。多孔性ポリオレフィンフィルムの具体例としては、例えば、多孔性ポリエチレンフィルム単独、又は多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンフィルムとを重ね合わせて複層フィルムとして用いてもよい。また、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を複合化したフィルム等が挙げられる。
〔外装体〕
非水系電解液二次電池を構成するにあたり、非水系電解液二次電池の外装体としては、例えば、コイン型、円筒型、角型等の金属缶や、ラミネート外装体を用いることができる。金属缶材料としては、例えば、ニッケルメッキを施した鉄鋼板、ステンレス鋼板、ニッケルメッキを施したステンレス鋼板、アルミニウム又はその合金、ニッケル、チタン等が挙げられる。
ラミネート外装体としては、例えば、アルミニウムラミネートフィルム、SUS製ラミネートフィルム、シリカをコーティングしたポリプロピレン、ポリエチレン等のラミネートフィルム等を用いることができる。
本実施形態にかかる非水系電解液二次電池の構成は、特に制限されるものではないが、例えば、正極及び負極が対向配置された電極素子と、非水系電解液とが、外装体に内包されている構成とすることができる。非水系電解液二次電池の形状は、特に限定されるものではないが、以上の各要素からコイン状、円筒状、角形、又はアルミラミネートシート型等の形状の電気化学デバイスが組み立てられる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はかかる実施例により限定されるものではない。
<リチウムイオン電池について>
(電解液No.1Li1−[6]1の作製)
(III)非水有機溶媒として、エチレンカーボネートと、ジメチルカーボネートと、エチルメチルカーボネートとの体積比2.5:4:3.5の混合溶媒を用い、該溶媒中に、(IV)溶質としてLiPF6、(I)イミドアニオンを有する塩として化合物No.1のリチウム塩(電解液中に溶解させる前の原料としての当該イミドアニオンを有する塩中のCl含有量は40質量ppm)、及び(II)スルホン酸エステル化合物として式[6]の化合物を、それぞれ表1に記載の濃度となるように溶解し、電解液No.1Li1−[6]1を調製した。上記の調製は、液温を20〜30℃の範囲に維持しながら行った。なお、電解液中の遊離酸濃度は35質量ppmであった。
Figure 2020036222
(電解液No.1Li1−[7]1〜1Li1−[23]1、電解液No.10Li1−[6]1〜10Li1−[23]1、電解液No.11Li1−[6]1〜11Li1−[23]1、及び電解液No.15Li1−[6]1〜15Li1−[23]1の作製)
表1に示すように、
(I)イミドアニオンを有する塩として、化合物No.1のリチウム塩の代わりに、それぞれ化合物No.10、11、及び15のリチウム塩(電解液中に溶解させる前の原料としての当該イミドアニオンを有する塩中のCl含有量はいずれも約40質量ppm)を用いること、や
(II)スルホン酸エステル化合物として、式[6]の化合物の代わりに、それぞれ式[7]、[11]、[13]、及び[15]〜[23]の化合物を用いること、
以外は電解液No.1Li1−[6]1と同様に各種電解液を調製した。なお、いずれの電解液中の遊離酸濃度も約40質量ppmであった。
(電解液No.0−[6]1−LiFSI1〜0−[23]1−LiFSI1の作製)
表1に示すように、(I)イミドアニオンを有する塩を用いずに、代わりにLiFSIを表1に記載の濃度となるように溶解した以外は電解液No.1Li1−[6]1〜1Li1−[23]1と同様に電解液No.0−[6]1−LiFSI1〜0−[23]1−LiFSI1を調製した。なお、いずれの電解液中の遊離酸濃度も約45質量ppmであった。
(電解液No.2Li1−[6]1〜27Li1−[6]1の作製)
表2に示すように、(I)イミドアニオンを有する塩として、化合物No.1のリチウム塩の代わりに、それぞれ化合物No.2、3、5、8、9、12〜14、及び16〜27のリチウム塩(電解液中に溶解させる前の原料としての当該イミドアニオンを有する塩中のCl含有量はいずれも約40質量ppm)を用いた以外は電解液No.1Li1−[6]1と同様に電解液No.2Li1−[6]1〜27Li1−[6]1を調製した。なお、いずれの電解液中の遊離酸濃度も約40質量ppmであった。
Figure 2020036222
((I)成分の濃度、又は(II)成分の濃度を変えた電解液の作製)
表3に示すように(I)成分の濃度や、(II)成分の濃度を変更した以外は電解液No.1Li1−[6]1と同様に電解液をそれぞれ調製した。なお、いずれの電解液中の遊離酸濃度も約40質量ppmであった。
Figure 2020036222
[実施例1−1〜1−25及び比較例1−1〜1−13]
表1に記載の電解液を用いてLiNi0.8Co0.1Mn0.12を正極材料、黒鉛(ケイ素含有)を負極材料としてセルを作製し、貯蔵後の放電容量維持率と内部抵抗特性を評価した。評価結果を表4に示す。なお、試験用セルは以下のように作製した。
LiNi0.8Co0.1Mn0.12粉末90質量%にバインダーとして5質量%のポリフッ化ビニリデン(以下「PVDF」と記載する)、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、更にN−メチルピロリドンを添加し、ペースト状にした。このペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより、試験用正極体とした。
また、黒鉛粉末85質量%に、ケイ素粉末5質量%、バインダーとして10質量%のPVDFを混合し、更にN−メチルピロリドンを添加し、スラリー状にした。このスラリーを銅箔上に塗布して、120℃で12時間乾燥させることにより、試験用負極体とした。
そして、ポリエチレン製セパレータに電解液を浸み込ませてアルミラミネート外装の50mAhセルを組み立てた。
[高温貯蔵特性評価]
25℃において、0.2mA/cm2の定電流で、4.3Vまで充電した後、0.2mA/cm2の定電流で3.0Vまで放電した。同じ充放電を10サイクル繰り返した。10サイクル目の放電容量を初期放電容量と定義する。このあと、0.2mA/cm2の定電流で、4.3Vまで充電後、4.3Vの定電圧で電流値が0.1mA/cm2になるまで充電した。これを65℃で4週間保存し、電池を室温まで冷却させた後、25℃において、0.2mA/cm2の定電流で3.0Vまで放電させた。0.2mA/cm2の定電流で、4.3Vまで充電後、4.3Vの定電圧で電流値が0.1mA/cm2になるまで充電した後、0.2mA/cm2の定電流で3.0Vまで放電した。このときの放電容量を回復容量と定義する。貯蔵時における容量維持率を下記式で求めた。
<貯蔵時における容量維持率>
貯蔵時における容量維持率(%)= ( 回復容量 / 初期放電容量 )×100
[貯蔵後の内部抵抗特性評価]
上記の回復容量を求めた後のセルを用いて、0.2mA/cm2の定電流で、4.3Vまで充電後、4.3Vの定電圧で電流値が0.1mA/cm2になるまで充電したあと、−20℃の環境温度で電池の内部抵抗を測定した。
Figure 2020036222
各実施例の評価結果は、それぞれ対応する(II)成分を用いた比較例の評価結果を100とする相対値であり、「貯蔵時における容量維持率」は値が大きいほど望ましく、「貯蔵後の内部抵抗特性」は値が小さいほど望ましい。
表4の評価結果から、LiFSIと(II)成分とを併用する場合に比べ、本発明の(I)成分と(II)成分とを併用する場合の方が、高温貯蔵特性(貯蔵時における容量維持率)と貯蔵後の内部抵抗特性とをバランスよく向上できることが確認された。(II)として式[6]、[13]、[16]、[17]、[19]、[20]、及び[23]の化合物を用いた実施例では、高温貯蔵特性及び貯蔵後の内部抵抗特性をともに向上できることが確認され、特に式[6]、[13]、[17]、及び[23]の化合物を用いた実施例では上述の向上効果が大きいことが確認された。なお、実施例には記載していないが、式[14]の化合物を用いた場合にも上述の向上効果が大きいことが確認されている。
[実施例2−1〜2−20]
表2に記載の電解液を用いた以外は実施例1−1と同様にセルを作製し、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性を評価した。評価結果を表5に示す。
Figure 2020036222
それぞれの実施例の評価結果は、比較例1−1の評価結果を100とする相対値であり、「貯蔵時における容量維持率」は値が大きいほど望ましく、「貯蔵後の内部抵抗特性」は値が小さいほど望ましい。
表5の評価結果から、LiFSIと(II)成分とを併用する場合に比べ、本発明の(I)成分と(II)成分とを併用する場合の方が、高温貯蔵特性(貯蔵時における容量維持率)と貯蔵後の内部抵抗特性とをバランスよく向上できることが確認された。なお、P−F結合及びS−F結合の多い(I)成分を併用した方がより良好な「貯蔵後の内部抵抗特性」を示す傾向が見られた。
[実施例3−1〜3−14及び比較例3−1]
表3に記載の電解液を用いた以外は実施例1−1と同様にセルを作製し、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性を評価した。評価結果を表6に示す。
Figure 2020036222
それぞれの実施例の評価結果は、比較例3−1の評価結果を100とする相対値であり、「貯蔵時における容量維持率」は値が大きいほど望ましく、「貯蔵後の内部抵抗特性」は値が小さいほど望ましい。
表6の評価結果から、(I)成分を添加しない比較例3−1に比べ、本発明の(I)成分と(II)成分とを併用する場合の方が、高温貯蔵特性(貯蔵時における容量維持率)と貯蔵後の内部抵抗特性とをバランスよく向上できることが確認された。(I)成分の好適添加量範囲である、(I)〜(IV)の総量に対して「0.005〜12.0質量%」である実施例において、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性とをともに良好に向上できることが確認された。また、(I)成分のより好適な添加量範囲(0.05〜6.0質量%)内の実施例においては上記の添加効果がより大きく、(I)成分の特に好適な添加量範囲(0.1〜3.0質量%)内の実施例においては上記の添加効果が特に大きくなることが確認された。
[実施例3−15〜3−26及び比較例3−2〜3−5]
表3に記載の電解液を用いた以外は実施例1−1と同様にセルを作製し、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性を評価した。評価結果を表7に示す。
Figure 2020036222
各実施例の評価結果は、それぞれ対応する(I)成分を用いた比較例の評価結果を100とする相対値であり、「貯蔵時における容量維持率」は値が大きいほど望ましく、「貯蔵後の内部抵抗特性」は値が小さいほど望ましい。
表7の評価結果から、(II)成分を添加しない比較例に比べ、本発明の(I)成分と(II)成分とを併用する場合の方が、高温貯蔵特性(貯蔵時における容量維持率)と貯蔵後の内部抵抗特性とをバランスよく向上できることが確認された。(II)成分の好適添加量範囲である、(I)〜(IV)の総量に対して「0.01〜10.0質量%」である実施例において、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性とをともに良好に向上できることが確認された。また、(II)成分のより好適な添加量範囲(0.1〜5.0質量%)内の実施例においては上記の添加効果がより大きく、(II)成分の特に好適な添加量範囲(0.2〜1.5質量%)内の実施例においては上記の添加効果が特に大きくなることが確認された。
<ナトリウムイオン電池について>
(電解液No.1Na1−[6]1の作製)
(III)非水有機溶媒として、プロピレンカーボネートと、エチレンカーボネートと、ジエチルカーボネートとの体積比1:2:7の混合溶媒を用い、該溶媒中に、(IV)溶質としてNaPF6、(I)イミドアニオンを有する塩として化合物No.1のナトリウム塩(電解液中に溶解させる前の原料としての当該イミドアニオンを有する塩中のCl含有量は30質量ppm)、及び(II)スルホン酸エステル化合物として式[6]の化合物を、それぞれ表8に記載の濃度となるように溶解し、電解液No.1Na1−[6]1を調製した。上記の調製は、液温を20〜30℃の範囲に維持しながら行った。なお、電解液中の遊離酸濃度は10質量ppmであった。
Figure 2020036222
(電解液No.1Na1−[7]1〜1Na1−[23]1、電解液No.10Na1−[6]1〜10Na1−[23]1、電解液No.11Na1−[6]1〜11Na1−[23]1、及び電解液No.15Na1−[6]1〜15Na1−[23]1の作製)
表8に示すように、
(I)イミドアニオンを有する塩として、化合物No.1のナトリウム塩の代わりに、それぞれ化合物No.10、11及び15のナトリウム塩(電解液中に溶解させる前の原料としての当該イミドアニオンを有する塩中のCl含有量はいずれも約30質量ppm)を用いること、や
(II)スルホン酸エステル化合物として、式[6]の化合物の代わりに、それぞれ式[7]、[13]、[16]、[18]、[20]、[21]、及び[23]の化合物を用いること、
以外は電解液No.1Na1−[6]1と同様に各種電解液を調製した。なお、いずれの電解液中の遊離酸濃度も約10質量ppmであった。
(電解液No.0−[6]1−NaFSI1〜0−[23]1−NaFSI1の作製)
表8に示すように、(I)イミドアニオンを有する塩を用いずに、代わりにビス(フルオロスルホニル)イミドナトリウム(以降「NaFSI」と記載する場合がある)を表8に記載の濃度となるように溶解した以外は電解液No.1Na1−[6]1〜1Na1−[23]1と同様に電解液No.0−[6]1−NaFSI1〜0−[23]1−NaFSI1を調製した。なお、いずれの電解液中の遊離酸濃度も約20質量ppmであった。
(電解液No.2Na1−[6]1〜27Na1−[6]1の作製)
表9に示すように、(I)イミドアニオンを有する塩として、化合物No.1のナトリウム塩の代わりに、それぞれ化合物No.2、3、5、8、14、18、20、21、25、及び27のナトリウム塩(電解液中に溶解させる前の原料としての当該イミドアニオンを有する塩中のCl含有量はいずれも約30質量ppm)を用いた以外は電解液No.1Na1−[6]1と同様に電解液No.2Na1−[6]1〜27Na1−[6]1を調製した。なお、いずれの電解液中の遊離酸濃度も約20質量ppmであった。
Figure 2020036222
((I)成分の濃度、(II)成分の濃度を変えた電解液の作製)
表10に示すように(I)成分の濃度や、(II)成分の濃度を変更した以外は電解液No.1Na1−[6]1と同様に電解液をそれぞれ調製した。なお、いずれの電解液中の遊離酸濃度も約20質量ppmであった。
Figure 2020036222
[実施例4−1〜4−20及び比較例4−1〜4−8]
(電池の作製)
表8に記載の電解液を用いて、O3型のNaNi0.5Ti0.3Mn0.22を正極材料、ハードカーボンを負極材料とした以外は実施例1−1と同様にセルの作製を行い、実施例1−1と同様に電池の評価を実施した。なお、正極活物質がNaNi0.5Ti0.3Mn0.22である正極体は、NaNi0.5Ti0.3Mn0.22粉末90質量%にバインダーとして5質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを5質量%混合し、更にNMPを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製した。負極活物質がハードカーボンである負極体は、ハードカーボン粉末90質量%にバインダーとして8質量%のPVDF、導電材としてアセチレンブラックを2質量%混合し、更にNMPを添加し、得られたペーストをアルミニウム箔上に塗布して、乾燥させることにより作製した。電池評価の際の充電終止電圧を4.25V、放電終止電圧を1.7Vとした。評価結果を表11に示す。
Figure 2020036222
各実施例の評価結果は、それぞれ対応する(II)成分を用いた比較例の評価結果を100とする相対値であり、「貯蔵時における容量維持率」は値が大きいほど望ましく、「貯蔵後の内部抵抗特性」は値が小さいほど望ましい。
表11の評価結果から、NaFSIと(II)成分とを併用する場合に比べ、本発明の(I)成分と(II)成分とを併用する場合の方が、高温貯蔵特性(貯蔵時における容量維持率)と貯蔵後の内部抵抗特性とをバランスよく向上できることが確認された。(II)として式[6]、[13]、[20]、及び[23]の化合物を用いた実施例では、高温貯蔵特性及び貯蔵後の内部抵抗特性をともに向上できることが確認され、特に式[6]、[13]、及び[23]の化合物を用いた実施例では上述の向上効果が大きいことが確認された。なお、実施例には記載していないが、式[14]の化合物を用いた場合にも上述の向上効果が大きいことが確認されている。
[実施例5−1〜5−10]
表9に記載の電解液を用いた以外は実施例4−1と同様にセルを作製し、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性を評価した。評価結果を表12に示す。
Figure 2020036222
それぞれの実施例の評価結果は、比較例4−1の評価結果を100とする相対値であり、「貯蔵時における容量維持率」は値が大きいほど望ましく、「貯蔵後の内部抵抗特性」は値が小さいほど望ましい。
表12の評価結果から、NaFSIと(II)成分とを併用する場合に比べ、本発明の(I)成分と(II)成分とを併用する場合の方が、高温貯蔵特性(貯蔵時における容量維持率)と貯蔵後の内部抵抗特性とをバランスよく向上できることが確認された。なお、P−F結合及びS−F結合の多い(I)成分を併用した方がより良好な「貯蔵後の内部抵抗特性」を示す傾向が見られた。
[実施例6−1〜6−14及び比較例6−1]
表10に記載の電解液を用いた以外は実施例4−1と同様にセルを作製し、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性を評価した。評価結果を表13に示す。
Figure 2020036222
それぞれの実施例の評価結果は、比較例6−1の評価結果を100とする相対値であり、「貯蔵時における容量維持率」は値が大きいほど望ましく、「貯蔵後の内部抵抗特性」は値が小さいほど望ましい。
表13の評価結果から、(I)成分を添加しない比較例6−1に比べ、本発明の(I)成分と(II)成分とを併用する場合の方が、高温貯蔵特性(貯蔵時における容量維持率)と貯蔵後の内部抵抗特性とをバランスよく向上できることが確認された。(I)成分の好適添加量範囲である、(I)〜(IV)の総量に対して「0.005〜12.0質量%」である実施例において、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性とをともに良好に向上できることが確認された。また、(I)成分のより好適な添加量範囲(0.05〜6.0質量%)内の実施例においては上記の添加効果がより大きく、(I)成分の特に好適な添加量範囲(0.1〜3.0質量%)内の実施例においては上記の添加効果が特に大きくなることが確認された。
[実施例6−15〜6−26及び比較例6−2〜6−5]
表10に記載の電解液を用いた以外は実施例4−1と同様にセルを作製し、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性を評価した。評価結果を表14に示す。
Figure 2020036222
各実施例の評価結果は、それぞれ対応する(I)成分を用いた比較例の評価結果を100とする相対値であり、「貯蔵時における容量維持率」は値が大きいほど望ましく、「貯蔵後の内部抵抗特性」は値が小さいほど望ましい。
表14の評価結果から、(II)成分を添加しない比較例に比べ、本発明の(I)成分と(II)成分とを併用する場合の方が、高温貯蔵特性(貯蔵時における容量維持率)と貯蔵後の内部抵抗特性とをバランスよく向上できることが確認された。(II)成分の好適添加量範囲である、(I)〜(IV)の総量に対して「0.01〜10.0質量%」である実施例において、貯蔵時における容量維持率と貯蔵後の内部抵抗特性とをともに良好に向上できることが確認された。また、(II)成分のより好適な添加量範囲(0.1〜5.0質量%)内の実施例においては上記の添加効果がより大きく、(II)成分の特に好適な添加量範囲(0.2〜1.5質量%)内の実施例においては上記の添加効果が特に大きくなることが確認された。

Claims (17)

  1. (I)下記一般式[1]及び[2]で示されるイミドアニオンを有する塩から選ばれる少なくとも1種、
    (II)下記一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物、
    (III)非水有機溶媒又はイオン液体、及び、
    (IV)溶質
    を含む、非水系電解液。
    Figure 2020036222
    [一般式[1]において、
    1〜R4 は、それぞれ互いに独立して、フッ素原子、炭素数が1〜10の直鎖状のアルキル基、炭素数が3〜10の分岐状のアルキル基、炭素数が1〜10の直鎖状のアルコキシ基、炭素数が3〜10の分岐状のアルコキシ基、炭素数が2〜10のアルケニル基、炭素数が2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数が2〜10のアルキニル基、炭素数が2〜10のアルキニルオキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルキル基、炭素数が3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルケニル基、炭素数が3〜10のシクロアルケニルオキシ基、炭素数が6〜10のアリール基、及び、炭素数が6〜10のアリールオキシ基から選ばれる有機基であり、その有機基中にフッ素原子、酸素原子又は不飽和結合が存在することもでき、但し、R1〜R4の少なくとも1つは、フッ素原子であり、
    m+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンであり、
    mは、該当するカチオンの価数と同数の整数である。]
    [一般式[2]において、
    5〜R7 は、それぞれ互いに独立して、フッ素原子、炭素数が1〜10の直鎖状のアルキル基、炭素数が3〜10の分岐状のアルキル基、炭素数が1〜10の直鎖状のアルコキシ基、炭素数が3〜10の分岐状のアルコキシ基、炭素数が2〜10のアルケニル基、炭素数が2〜10のアルケニルオキシ基、炭素数が2〜10のアルキニル基、炭素数が2〜10のアルキニルオキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルキル基、炭素数が3〜10のシクロアルコキシ基、炭素数が3〜10のシクロアルケニル基、炭素数が3〜10のシクロアルケニルオキシ基、炭素数が6〜10のアリール基、及び、炭素数が6〜10のアリールオキシ基から選ばれる有機基であり、その有機基中にフッ素原子、酸素原子又は不飽和結合が存在することもでき、但し、R5〜R7の少なくとも1つは、フッ素原子であり、
    m+は、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンであり、
    mは、該当するカチオンの価数と同数の整数である。]

    Figure 2020036222

    [式[3]において、
    aは、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリールオキシ基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリールオキシ基であり、
    b〜Rhは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基であり、
    Yは、酸素原子又は炭素原子であり、Yが酸素原子の場合、Rf及びRgは存在しない。]
  2. 前記一般式[1]及び[2]において、
    1〜R7が、全てフッ素原子である、請求項1に記載の非水系電解液。
  3. 前記一般式[1]において、
    1〜R4の少なくとも1つが、フッ素原子であり、
    1〜R4の残りの少なくとも1つが、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、及びアリールオキシ基から選ばれる基である、請求項1に記載の非水系電解液。
  4. 前記一般式[1]において、
    1〜R4の少なくとも1つが、フッ素原子であり、
    1〜R4の残りの少なくとも1つが、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ビニル基、アリル基、アリルオキシ基、エチニル基、2−プロピニル基、2−プロピニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエトキシ基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロポキシ基から選ばれる基である、請求項1又は3に記載の非水系電解液。
  5. 前記一般式[2]において、
    5〜R7の少なくとも1つが、フッ素原子であり、
    5〜R7の残りの少なくとも1つが、フッ素原子を含んでいてもよい炭素数6以下の、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、及びアリールオキシ基から選ばれる基である、請求項1に記載の非水系電解液。
  6. 前記一般式[2]において、
    5〜R7の少なくとも1つが、フッ素原子であり、
    5〜R7の残りの少なくとも1つが、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、ビニル基、アリル基、アリルオキシ基、エチニル基、2−プロピニル基、2−プロピニルオキシ基、フェニル基、フェノキシ基、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエトキシ基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエトキシ基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロポキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル基、及び1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロポキシ基から選ばれる基である、請求項1又は5に記載の非水系電解液。
  7. 前記一般式[1]及び[2]で示されるイミドアニオンを有する塩の対カチオンが、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、及びテトラアルキルアンモニウムイオンからなる群から選ばれる、請求項1〜6のいずれかに記載の非水系電解液。
  8. 前記一般式[3]のRaが、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、メチル基、メトキシ基、エチル基、エトキシ基、n−プロピル基、n−プロポキシ基、イソプロピル基、イソプロポキシ基、2−プロペニル基、2−プロペニルオキシ基、2−プロピニル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、トリフルオロエトキシ基、フェニル基、フェノキシ基、ナフチル基、パーフルオロフェニル基、パーフルオロフェノキシ基、ピロリル基、ピリジニル基であり、上記Rb〜Rhは、それぞれ独立して、水素原子、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基である、請求項1〜7のいずれかに記載の非水系電解液。
  9. 前記一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物が、下記一般式[4]又は[5]で表されるスルホン酸エステル化合物である、請求項1〜7のいずれかに記載の非水系電解液。

    Figure 2020036222
    [式[4]において、
    jは、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリールオキシ基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリールオキシ基であり、
    k及びRlは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基である。]
    [式[5]において、
    rは、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニルオキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリールオキシ基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリールオキシ基であり、Rp及びRqは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルケニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜20のアルキニル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数5〜20のシクロアルキル基、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数6〜40のアリール基、又は、ハロゲン原子に置換されていてもよい炭素数2〜40のヘテロアリール基である。]
  10. 前記式[4]のRk及びRlがいずれも水素原子である、請求項9に記載の非水系電解液。
  11. 前記式[5]のRp及びRqがいずれも水素原子である、請求項9に記載の非水系電解液。
  12. 前記一般式[4]のRjが、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、メトキシ基、2−プロピニル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基であり、前記Rk及びRlが、それぞれ独立して、水素原子、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基である、請求項9に記載の非水系電解液。
  13. 前記一般式[5]のRrが、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、メトキシ基、2−プロピニル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基であり、前記Rp及びRqが、それぞれ独立して、水素原子、F原子、Cl原子、Br原子、I原子、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、tert−ブチル基、トリフルオロメチル基、トリフルオロエチル基、フェニル基、ナフチル基、トリフルオロフェニル基、ピロリル基、又は、ピリジニル基である、請求項9に記載の非水系電解液。
  14. 前記一般式[3]で表されるスルホン酸エステル化合物が、下記の式[6]〜[23]で表される化合物から選択される少なくとも1種である、請求項1〜9、11及び13のいずれかに記載の非水系電解液。

    Figure 2020036222

    Figure 2020036222
  15. 前記(I)〜(IV)の総量に対する、前記(I)の含有量が、0.005〜12.0質量%である、請求項1〜14のいずれかに記載の非水系電解液。
  16. 前記(I)〜(IV)の総量に対する、前記(II)の含有量が、0.01〜10.0質量%である、請求項1〜15のいずれかに記載の非水系電解液。
  17. 少なくとも正極と、負極と、請求項1〜16のいずれかに記載の非水系電解液とを備えた、非水系電解液二次電池。
JP2020537109A 2018-08-16 2019-08-16 非水系電解液、及び非水系電解液二次電池 Active JP7376804B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018153181 2018-08-16
JP2018153181 2018-08-16
PCT/JP2019/032140 WO2020036222A1 (ja) 2018-08-16 2019-08-16 非水系電解液、及び非水系電解液二次電池

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2020036222A1 true JPWO2020036222A1 (ja) 2021-09-24
JPWO2020036222A5 JPWO2020036222A5 (ja) 2022-07-28
JP7376804B2 JP7376804B2 (ja) 2023-11-09

Family

ID=69525494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020537109A Active JP7376804B2 (ja) 2018-08-16 2019-08-16 非水系電解液、及び非水系電解液二次電池

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20210313624A1 (ja)
EP (1) EP3828982B1 (ja)
JP (1) JP7376804B2 (ja)
KR (1) KR102571720B1 (ja)
CN (1) CN112470322A (ja)
HU (1) HUE063031T2 (ja)
PL (1) PL3828982T3 (ja)
WO (1) WO2020036222A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022158398A1 (ja) * 2021-01-22 2022-07-28 セントラル硝子株式会社 非水電解液及び非水電解液電池
CN113659202A (zh) * 2021-07-21 2021-11-16 厦门海辰新能源科技有限公司 一种锂电池电解液添加剂、电解液及电化学装置
WO2023149556A1 (ja) * 2022-02-04 2023-08-10 セントラル硝子株式会社 非水電解液、非水電解液電池、非水電解液電池の製造方法、化合物、及び非水電解液用添加剤
CN116779969B (zh) * 2023-07-13 2024-01-23 华南师范大学 钠离子电池电解液、钠离子电池和提高钠离子电池性能的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281368A (ja) * 2002-08-29 2004-10-07 Nec Corp 二次電池用電解液およびそれを用いた二次電池
JP2016157679A (ja) * 2015-02-19 2016-09-01 セントラル硝子株式会社 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池
WO2017111143A1 (ja) * 2015-12-22 2017-06-29 セントラル硝子株式会社 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池
US20170271715A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Organic electrolytic solution and lithium battery using the same
JP2018092778A (ja) * 2016-12-02 2018-06-14 日立化成株式会社 リチウムイオン二次電池

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680143B2 (en) 2000-06-22 2004-01-20 The University Of Chicago Lithium metal oxide electrodes for lithium cells and batteries
JP4973825B2 (ja) 2000-11-14 2012-07-11 戸田工業株式会社 非水電解質二次電池用正極活物質の製造法、非水電解質二次電池
GB2395059B (en) 2002-11-05 2005-03-16 Imp College Innovations Ltd Structured silicon anode
KR20060004597A (ko) 2003-05-09 2006-01-12 소니 가부시키가이샤 부극 활물질 및 그 제조 방법, 이것을 이용한 비수 전해질2차 전지
JP2007018883A (ja) 2005-07-07 2007-01-25 Toshiba Corp 負極活物質、非水電解質電池及び電池パック
GB0601319D0 (en) 2006-01-23 2006-03-01 Imp Innovations Ltd A method of fabricating pillars composed of silicon-based material
JP4605133B2 (ja) 2006-06-05 2011-01-05 ソニー株式会社 非水電解質およびこれを用いた非水電解質電池、並びに非水電解質の製造方法
JP5256816B2 (ja) 2007-03-27 2013-08-07 学校法人神奈川大学 リチウムイオン電池用正極材料
WO2009063613A1 (ja) 2007-11-12 2009-05-22 Toda Kogyo Corporation 非水電解液二次電池用Li-Ni系複合酸化物粒子粉末及びその製造方法、並びに非水電解質二次電池
JP5630048B2 (ja) 2009-03-31 2014-11-26 セントラル硝子株式会社 イミド酸化合物の製造方法
CN102484289B (zh) 2009-08-24 2014-12-31 丰田自动车株式会社 非水电解液型锂离子二次电池
CN101654229B (zh) 2009-09-04 2013-01-02 华中科技大学 一种制备含氟磺酰(磷酰)亚胺及其碱金属盐的方法
JP2013030284A (ja) 2011-07-26 2013-02-07 Mitsubishi Chemicals Corp 非水系電解液電池
JP5796417B2 (ja) 2011-08-31 2015-10-21 セントラル硝子株式会社 非水電解液電池用電解液及び非水電解液電池
WO2013118661A1 (ja) 2012-02-06 2013-08-15 日本電気株式会社 リチウムイオン電池およびその製造方法
CN102617414B (zh) 2012-03-02 2014-12-17 苏州氟特电池材料有限公司 含氯磺酰/磷酰亚胺碱金属盐和含氟磺酰/磷酰亚胺碱金属盐的制备方法
WO2014034043A1 (ja) 2012-08-27 2014-03-06 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
WO2016002774A1 (ja) * 2014-07-02 2016-01-07 セントラル硝子株式会社 イオン性錯体、非水電解液電池用電解液、非水電解液電池及びイオン性錯体の合成法
CN113903992A (zh) * 2015-09-09 2022-01-07 住友精化株式会社 非水电解液用添加剂、非水电解液以及蓄电设备
KR102203779B1 (ko) * 2015-10-15 2021-01-15 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 비수전해액 전지용 전해액 및 그를 이용한 비수전해액 전지
WO2018164138A1 (ja) * 2017-03-08 2018-09-13 住友精化株式会社 非水電解液用添加剤、非水電解液及び蓄電デバイス

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004281368A (ja) * 2002-08-29 2004-10-07 Nec Corp 二次電池用電解液およびそれを用いた二次電池
JP2016157679A (ja) * 2015-02-19 2016-09-01 セントラル硝子株式会社 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池
WO2017111143A1 (ja) * 2015-12-22 2017-06-29 セントラル硝子株式会社 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池
US20170271715A1 (en) * 2016-03-18 2017-09-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Organic electrolytic solution and lithium battery using the same
JP2018092778A (ja) * 2016-12-02 2018-06-14 日立化成株式会社 リチウムイオン二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
US20210313624A1 (en) 2021-10-07
HUE063031T2 (hu) 2024-01-28
WO2020036222A1 (ja) 2020-02-20
CN112470322A (zh) 2021-03-09
EP3828982B1 (en) 2023-08-16
PL3828982T3 (pl) 2023-12-11
KR20210033040A (ko) 2021-03-25
EP3828982A1 (en) 2021-06-02
KR102571720B1 (ko) 2023-08-28
EP3828982A4 (en) 2022-05-04
JP7376804B2 (ja) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6996070B2 (ja) 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池
KR102427676B1 (ko) 비수전해액용 첨가제, 비수전해액, 및 비수전해액 전지
JP7376804B2 (ja) 非水系電解液、及び非水系電解液二次電池
WO2021006238A1 (ja) 非水系電解液、及び非水系電解液二次電池
JP7172015B2 (ja) 非水電解液用添加剤、非水電解液電池用電解液、及び非水電解液電池
JP2021057100A (ja) 非水電解液電池用電解液、及びこれを用いた非水電解液電池
JP7116312B2 (ja) 非水電解液電池用電解液及びそれを用いた非水電解液電池
WO2020246522A1 (ja) 非水電解液及び非水電解液電池
JP7427861B2 (ja) 非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池
KR102426798B1 (ko) 리튬 이차전지용 비수전해액 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
WO2021006302A1 (ja) 非水電解液、及びこれを用いた非水電解液電池
WO2022050284A1 (ja) 非水電解液、及び非水電解液電池
KR20240009438A (ko) 비수계 전해액 및 그것을 사용한 비수계 전해액 이차전지
WO2020246521A1 (ja) 非水電解液
WO2020246520A1 (ja) 非水電解液

Legal Events

Date Code Title Description
AA64 Notification of invalidation of claim of internal priority (with term)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A241764

Effective date: 20210524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220715

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220715

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230529

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230724

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230926

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231009

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7376804

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150