JP2020511760A - リチウムイオン電池の非水電解液およびリチウムイオン電池 - Google Patents
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
Description
前記構造式IIにおいて、R4、R5、R6、R7、R8、R9は、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、またはC1〜C5基からなる群から選択される1種である。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例1に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例2に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例3に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例4に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例5に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例6に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例7に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例8に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例9に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例10に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例11に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の実施例12に示す質量百分率の成分を含有する。
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2/シリコンカーボンであって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表2の実施例13に示す質量百分率の成分を含有する。
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2/シリコンカーボンであって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたセパレータと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表2の実施例14に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の比較例1に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の比較例2に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の比較例3に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の比較例4に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の比較例5に示す質量百分率の成分を含有する。
4.4Vの、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2/人造黒鉛電池であって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表1の比較例6に示す質量百分率の成分を含有する。
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2/シリコンカーボンであって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表2の比較例7に示す質量百分率の成分を含有する。
LiNi0.8Co0.15Al0.05O2/シリコンカーボンであって、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含み、前記電解液は非水電解液であり、前記非水電解液の全質量100質量%に対して、表2の比較例8に示す質量百分率の成分を含有する。
45℃ 1CでのNサイクルの容量維持率は以下の式によって算出される。
Nサイクル目の容量維持率(%)=(Nサイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100%。
25℃ 1CでのN回サイクルの容量維持率は以下の式によって算出される。
Nサイクル目の容量維持率(%)=(Nサイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100%。
電池容量維持率(%)=維持容量/初期容量×100%、
電池容量回復率(%)=回復容量/初期容量×100%、
電池厚み膨張率(%)=(N日後の厚み−初期厚み)/初期厚み×100%。
[付記1]
リチウムイオン電池の非水電解液であって、下記構造式Iで表される化合物Aと構造式IIで表される化合物Bとを含むことを特徴とするリチウムイオン電池の非水電解液。
前記構造式IIにおけるC1〜C5基は、炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基、酸素含有炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基、シアノ置換炭化水素基からなる群から選択されることを特徴とする付記1に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
前記R4、R5、R6、R7、R8、R9は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、トリメチルシロキシ基、シアノ基、またはトリフルオロメチル基からなる群から選択されることを特徴とする付記1に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
前記化合物Bは、下記構造で表される化合物1〜9のうち1種以上を含むことを特徴とする付記1に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
前記化合物Bの含有量は、前記リチウムイオン電池の非水電解液の全質量100質量%に対して、0.1〜5質量%であることを特徴とする付記1に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
前記化合物Aは、C1〜C5のアルキル基がメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基からなる群から選択される1種であり、前記C1〜C5のハロアルキル基がモノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3,3−ジフルオロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基からなる群から選択される1種であり、前記C2〜C5の不飽和炭化水素基がビニル基、アリル基、3−ブテニル基、イソブテニル基、4−ペンテニル基、エチニル基、プロパルギル基、3−ブテニル基、1−メチル−2−プロピニル基からなる群から選択される1種であることを特徴とする付記1〜5のいずれか一つに記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
前記化合物Aは、リン酸トリアセチレンプロピル、ジアセチルプロピルメチルホスフェート、ジアセチルプロピルエチルホスフェート、リン酸ジアセチルプロピル、トリフルオロメチルジプロパルギルホスフェート、ジプロパルギル2,2,2−トリフルオロエチルホスフェート、ジプロパルギル3,3,3−トリフルオロプロピルホスフェート、ヘキサフルオロイソプロピルジアセチルプロピルホスフェート、トリアリルホスフェート、ジアリルメチルホスフェート、ジアリルエチルホスフェート、ジアリルプロピルホスフェート、トリフルオロメチルジアリルホスフェート、2,2,2−トリフルオロエチルジアリルホスフェート、ジアリル3,3,3−トリフルオロプロピルホスフェート、ジアリルヘキサフルオロイソプロピルホスフェートのうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする付記6に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
前記化合物Aの含有量は、前記リチウムイオン電池の非水電解液の全質量100質量%に対して、2%未満であることを特徴とする付記1〜5、7のいずれか一つに記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含むリチウムイオン電池であって、前記電解液は、付記1〜8のいずれか一つに記載のリチウムイオン電池の非水電解液であることを特徴とするリチウムイオン電池。
前記正極は正極活性材料を含み、前記正極の活性物質はLiNixCoyMnzL(1−x−y−z)O2、LiCox’L(1−x’)O2、LiNix’’L’y’Mn(2−x’’−y’)O4、Liz’MPO4のうちの少なくとも1種であり、ただし、LはAl、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Feのうちの少なくとも1種であり、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0<x+y+z≦1、0<x’≦1、0.3≦x’’≦0.6、0.01≦y’≦0.2であり、L’はCo、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Feのうちの少なくとも1種であり、0.5≦z’≦1であり,MはFe、Mn、Coのうちの少なくとも1種であることを特徴とする付記9に記載のリチウムイオン電池。
Claims (10)
- リチウムイオン電池の非水電解液であって、下記構造式Iで表される化合物Aと構造式IIで表される化合物Bとを含むことを特徴とするリチウムイオン電池の非水電解液。
- 前記構造式IIにおけるC1〜C5基は、炭化水素基、ハロゲン化炭化水素基、酸素含有炭化水素基、ケイ素含有炭化水素基、シアノ置換炭化水素基からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
- 前記R4、R5、R6、R7、R8、R9は、それぞれ独立して水素原子、フッ素原子、メチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、トリメチルシロキシ基、シアノ基、またはトリフルオロメチル基からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
- 前記化合物Bは、下記構造で表される化合物1〜9のうち1種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
- 前記化合物Bの含有量は、前記リチウムイオン電池の非水電解液の全質量100質量%に対して、0.1〜5質量%であることを特徴とする請求項1に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
- 前記化合物Aは、C1〜C5のアルキル基がメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基からなる群から選択される1種であり、前記C1〜C5のハロアルキル基がモノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3,3−ジフルオロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、ヘキサフルオロイソプロピル基からなる群から選択される1種であり、前記C2〜C5の不飽和炭化水素基がビニル基、アリル基、3−ブテニル基、イソブテニル基、4−ペンテニル基、エチニル基、プロパルギル基、3−ブテニル基、1−メチル−2−プロピニル基からなる群から選択される1種であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
- 前記化合物Aは、リン酸トリアセチレンプロピル、ジアセチルプロピルメチルホスフェート、ジアセチルプロピルエチルホスフェート、リン酸ジアセチルプロピル、トリフルオロメチルジプロパルギルホスフェート、ジプロパルギル2,2,2−トリフルオロエチルホスフェート、ジプロパルギル3,3,3−トリフルオロプロピルホスフェート、ヘキサフルオロイソプロピルジアセチルプロピルホスフェート、トリアリルホスフェート、ジアリルメチルホスフェート、ジアリルエチルホスフェート、ジアリルプロピルホスフェート、トリフルオロメチルジアリルホスフェート、2,2,2−トリフルオロエチルジアリルホスフェート、ジアリル3,3,3−トリフルオロプロピルホスフェート、ジアリルヘキサフルオロイソプロピルホスフェートのうちの少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項6に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
- 前記化合物Aの含有量は、前記リチウムイオン電池の非水電解液の全質量100質量%に対して、2%未満であることを特徴とする請求項1〜5、7のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池の非水電解液。
- 正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に設けられたダイアフラムと、電解液とを含むリチウムイオン電池であって、前記電解液は、請求項1〜8のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池の非水電解液であることを特徴とするリチウムイオン電池。
- 前記正極は正極活性材料を含み、前記正極の活性物質はLiNixCoyMnzL(1−x−y−z)O2、LiCox’L(1−x’)O2、LiNix’’L’y’Mn(2−x’’−y’)O4、Liz’MPO4のうちの少なくとも1種であり、ただし、LはAl、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Feのうちの少なくとも1種であり、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0<x+y+z≦1、0<x’≦1、0.3≦x’’≦0.6、0.01≦y’≦0.2であり、L’はCo、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Feのうちの少なくとも1種であり、0.5≦z’≦1であり,MはFe、Mn、Coのうちの少なくとも1種であることを特徴とする請求項9に記載のリチウムイオン電池。
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