JP2009076433A5

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Publication number: JP2009076433A5
Application number: JP2008033262A
Authority: JP
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2028-02-14

Claims

正極および負極と共に電解液を備え、
前記負極は、
負極集電体と、
その負極集電体に設けられ、ケイ素の単体、合金および化合物、ならびにスズの単体、合金および化合物のうちの少なくとも１種を含有した負極活物質を含む負極活物質層と、
その負極活物質層に設けられ、リチウムを含有したイオン性高分子化合物を含む被膜と
を有する、二次電池。
前記イオン性高分子化合物は、カルボン酸イオン基、スルホン酸イオン基およびホスホン酸イオン基のうちの少なくとも１種を有する、請求項１記載の二次電池。
電極反応物質としてリチウムを含む、請求項１記載の二次電池。
前記イオン性高分子化合物は、アクリル酸リチウム、メタクリル酸リチウムおよびマレイン酸ジリチウムのうちの少なくとも１つが重合してなる重合体を含む、請求項１記載の二次電池。
前記負極活物質層は、気相法により形成されたものである、請求項１記載の二次電池。
前記負極活物質層は、複数の負極活物質粒子を含むと共に、隣接する前記負極活物質粒子間の隙間に電極反応物質と合金化しない金属元素を有する金属を含む、請求項１記載の二次電池。
前記金属は、前記負極活物質粒子間の隙間に充填されている、請求項６記載の二次電池。
前記金属元素は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）および銅（Ｃｕ）からなる群のうちの少なくとも１種である、請求項６記載の二次電池。
前記負極活物質層と前記被膜との間に、ケイ素、ゲルマニウムおよびスズからなる群のうちの少なくとも１種の酸化物を含む酸化物被膜を有する、請求項１記載の二次電池。
前記イオン性高分子化合物は、カルボン酸イオン基を有する重合体と、スルホン酸イオン基を有する重合体との混合物を含む、請求項１記載の二次電池。
前記イオン性高分子化合物は、カルボン酸イオン基を有するモノマーと、スルホン酸イオン基を有するモノマーとの共重合体を含む、請求項１記載の二次電池。
前記電解液は、不飽和結合を有する環状炭酸エステル、化１で表されるハロゲンを有する鎖状炭酸エステル、化２で表されるハロゲンを有する環状炭酸エステル、スルトンおよび酸無水物のうちの少なくとも１種を含有する溶媒を含む、請求項１記載の二次電池。

（Ｒ１１〜Ｒ１６は水素基、ハロゲン基、アルキル基あるいはハロゲン化アルキル基であり、それらのうちの少なくとも１つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。）

（Ｒ２１〜Ｒ２４は水素基、ハロゲン基、アルキル基あるいはハロゲン化アルキル基であり、それらのうちの少なくとも１つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。）
前記ハロゲンを有する鎖状炭酸エステルは、炭酸フルオロメチルメチル、炭酸ビス（フルオロメチル）および炭酸ジフルオロメチルメチルからなる群のうちの少なくとも１種であり、
前記ハロゲンを有する環状炭酸エステルは、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンおよび４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンのうちの少なくとも１種である、請求項１２記載の二次電池。
前記電解液は、化３〜化８で表される化合物、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ ₆ ）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ ₄ ）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ ₄ ）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ ₆ ）からなる群のうちの少なくとも１種を含有する電解質塩を含む、請求項１記載の二次電池。

（Ｘ３１は長周期型周期表における１族元素あるいは２族元素、またはアルミニウムである。Ｍ３１は遷移金属元素、または長周期型周期表における１３族元素、１４族元素あるいは１５族元素である。Ｒ３１はハロゲン基である。Ｙ３１は−ＯＣ−Ｒ３２−ＣＯ−、−ＯＣ−ＣＲ３３₂−あるいは−ＯＣ−ＣＯ−である。ただし、Ｒ３２はアルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基あるいはハロゲン化アリーレン基である。Ｒ３３はアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基あるいはハロゲン化アリール基である。なお、ａ３は１以上４以下の整数であり、ｂ３は０、２あるいは４であり、ｃ３、ｄ３、ｍ３およびｎ３は１以上３以下の整数である。）

（Ｘ４１は長周期型周期表における１族元素あるいは２族元素である。Ｍ４１は遷移金属元素、または長周期型周期表における１３族元素、１４族元素あるいは１５族元素である。Ｙ４１は−ＯＣ−（ＣＲ４１₂）_b4−ＣＯ−、−Ｒ４３₂Ｃ−（ＣＲ４２₂）_c4−ＣＯ−、−Ｒ４３₂Ｃ−（ＣＲ４２₂）_c4−ＣＲ４３₂−、−Ｒ４３₂Ｃ−（ＣＲ４２₂）_c4−ＳＯ₂−、−Ｏ₂Ｓ−（ＣＲ４２₂）_d4−ＳＯ₂−あるいは−ＯＣ−（ＣＲ４２₂）_d4−ＳＯ₂−である。ただし、Ｒ４１およびＲ４３は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基であり、それぞれのうちの少なくとも１つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。Ｒ４２は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。なお、ａ４、ｅ４およびｎ４は１あるいは２であり、ｂ４およびｄ４は１以上４以下の整数であり、ｃ４は０以上４以下の整数であり、ｆ４およびｍ４は１以上３以下の整数である。）

（Ｘ５１は長周期型周期表における１族元素あるいは２族元素である。Ｍ５１は遷移金属元素、または長周期型周期表における１３族元素、１４族元素あるいは１５族元素である。Ｒｆはフッ素化アルキル基あるいはフッ素化アリール基であり、いずれの炭素数も１以上１０以下である。Ｙ５１は−ＯＣ−（ＣＲ５１₂）_d5−ＣＯ−、−Ｒ５２₂Ｃ−（ＣＲ５１₂）_d5−ＣＯ−、−Ｒ５２₂Ｃ−（ＣＲ５１₂）_d5−ＣＲ５２₂−、−Ｒ５２₂Ｃ−（ＣＲ５１₂）_d5−ＳＯ₂−、−Ｏ₂Ｓ−（ＣＲ５１₂）_e5−ＳＯ₂−あるいは−ＯＣ−（ＣＲ５１₂）_e5−ＳＯ₂−である。ただし、Ｒ５１は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。Ｒ５２は水素基、アルキル基、ハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基であり、そのうちの少なくとも１つはハロゲン基あるいはハロゲン化アルキル基である。なお、ａ５、ｆ５およびｎ５は１あるいは２であり、ｂ５、ｃ５およびｅ５は１以上４以下の整数であり、ｄ５は０以上４以下の整数であり、ｇ５およびｍ５は１以上３以下の整数である。）

（ｍおよびｎは１以上の整数である。）

（Ｒ６１は炭素数２以上４以下の直鎖状あるいは分岐状のパーフルオロアルキレン基である。）

（ｐ、ｑおよびｒは１以上の整数である。）
前記化３に示した化合物は、化９の（１）〜（６）で表される化合物からなる群のうちの少なくとも１種であり、前記化４に示した化合物は、化１０の（１）〜（８）で表される化合物からなる群のうちの少なくとも１種であり、前記化５に示した化合物は、化１０の（９）で表される化合物である、請求項１４記載の二次電池。
請求項１ないし請求項１５のうちのいずれか１項に記載された二次電池を備えた、電子機器。
正極および負極と共に電解液を備えた二次電池の前記負極を形成する際に、負極集電体に負極活物質層を形成したのち、リチウムを含有したイオン性高分子化合物を含む溶液を用いて前記負極活物質層に被膜を形成する工程を含む、二次電池の製造方法。
負極集電体と、
その負極集電体に設けられ、ケイ素の単体、合金および化合物、ならびにスズの単体、合金および化合物のうちの少なくとも１種を含有した負極活物質を含む負極活物質層と、
その負極活物質層に設けられ、リチウムを含有したイオン性高分子化合物を含む被膜と
を有する、二次電池用負極。
負極集電体に負極活物質層を形成したのち、リチウムを含有したイオン性高分子化合物を含む溶液を用いて前記負極活物質層に被膜を形成する、二次電池用負極の製造方法。