JP7728183B2 - 二次電池用非水電解質および非水電解質二次電池 - Google Patents
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Description
正極20は、正極芯体21と、正極芯体21の表面に設けられた正極合材層とを含む。正極芯体21には、アルミニウム、アルミニウム合金など正極20の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合材層は、正極活物質、導電材、および結着材を含み、正極芯体21の両面に設けられることが好ましい。正極20は、例えば正極芯体21上に正極活物質、導電材、および結着材等を含む正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して正極合材層を正極芯体21の両面に形成することにより作製できる。
負極30は、負極芯体31と、負極芯体31の表面に設けられた負極合材層とを有する。負極芯体31には、銅などの負極30の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合材層は、負極活物質および結着材を含み、負極芯体31の両面に設けられることが好ましい。負極30は、例えば負極芯体31の表面に負極活物質、導電材、および結着材等を含む負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して負極合材層を負極芯体31の両面に形成することにより作製できる。
セパレータ40には、イオン透過性および絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ40の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとαオレフィンの共重合体等のポリオレフィン、セルロースなどが好適である。セパレータ40は、単層構造、積層構造のいずれであってもよい。セパレータ40の表面には、無機粒子を含む耐熱層、アラミド樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等の耐熱性の高い樹脂で構成される耐熱層などが形成されていてもよい。
非水電解質は、非水溶媒と、電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えばエーテル類、エステル類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルホルムアミド等のアミド類、およびこれらの2種以上の混合溶媒等を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。ハロゲン置換体としては、フルオロエチレンカーボネート(FEC)等のフッ素化環状炭酸エステル、フッ素化鎖状炭酸エステル、フルオロプロピオン酸メチル(FMP)等のフッ素化鎖状カルボン酸エステルなどが挙げられる。
1体積%以上5体積%以下の酢酸メチルおよびプロピオン酸メチルの少なくとも一方
20体積%以上30体積%以下のEC
30体積%以上40体積%以下のEMC
30体積%以上40体積%以下のDMC
<リチウム塩>
0.02M以上0.08M以下のLiBOB
0.5M以上1.5M以下のLiPF6
<実施例>
以下、実施例により本開示をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
[正極の作製]
正極活物質として、一般式LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を用いた。正極活物質と、アセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデンとを、90:7:3の固形分質量比で混合し、分散媒としてN-メチル-2-ピロリドン(NMP)を用いて、正極合材スラリーを調製した。次に、アルミニウム箔からなる正極芯体の両面に正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥、圧縮した後、所定の電極サイズ(50×234mm)に切断し、さらにアルミニウムリードを取り付ける部分の塗膜を剥離して、正極芯体の両面に正極合材層が形成された正極を得た。
負極活物質として、黒鉛を用いた。負極活物質と、カルボキシメチルセルロース(CMC)と、スチレンブタジエンゴム(SBR)とを、98:1:1の固形分質量比で混合し、分散媒として水を用いて、負極合材スラリーを調製した。次に、銅箔からなる負極芯体の両面に負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥、所定の力で圧縮した後、所定の電極サイズ(52×330mm)に切断し、さらにニッケルリードを取り付ける部分の塗膜を剥離して、負極芯体の両面に負極合材層が形成された負極を得た。
エチレンカーボネート(EC)と、エチルメチルカーボネート(EMC)と、ジメチルカーボネート(DMC)と、プロピオン酸メチル(MP)とを、25:37:35:3の体積比(25℃、1気圧)で混合した。当該混合溶媒に、1.15Mの濃度となるようにLiPF6を、0.025Mの濃度となるようにリチウムビスオキサラトボレート(LiBOB)をそれぞれ添加して非水電解液を得た。
上記正極の芯体露出部にアルミニウムリードを、上記負極の芯体露出部にニッケルリードをそれぞれ取り付け、セパレータを介して正極と負極を渦巻き状に巻回した後、径方向にプレス成形して扁平状の巻回型電極体を作製した。この電極体をアルミラミネートシートで構成される外装体内に収容し、上記非水電解質を注入した後、外装体の開口部を封止して試験セル(非水電解質二次電池)を得た。
アルキメデス法により体積を測定した試験セルを25℃の温度環境下で初期充電(電池電圧3.7VまでCCCV充電)し、この充電状態で75℃の温度環境下に11時間静置するエージング処理を行った。エージング処理後の試験セルの体積をアルキメデス法により測定し、初期充電前の体積との差分からガス発生量を算出した。ガス発生量は、後述する参考例2の試験セルのガス発生量を100とした相対値として表1に示す(以下の実施例等についても同様)。
非水電解液の調製において、LiPF6の濃度を0.9Mに変更したこと以外は、実施例1と同様にして試験セルを作製し、ガス発生量の評価を行った。
非水電解液の調製において、非水電解液の質量に対して0.3質量%の濃度となるようにビニレンカーボネート(VC)を添加したこと以外は、実施例2と同様にして試験セルを作製し、ガス発生量の評価を行った。
非水電解液の調製において、LiBOBの濃度を0.04Mに変更したこと以外は、実施例2と同様にして試験セルを作製し、ガス発生量の評価を行った。
非水電解液の調製において、LiBOBを添加しなかったこと以外は、実施例2と同様にして試験セルを作製し、ガス発生量の評価を行った。
非水電解液の調製において、非水電解液の質量に対して0.3質量%の濃度となるようにVCを添加し、MPを添加せず、EC、EMC、およびDMCの体積比を26:38:36としたこと以外は、比較例1と同様にして試験セルを作製し、ガス発生量の評価を行った。
非水電解液の調製において、LiBOBおよびMPを添加せず、EC、EMC、およびDMCの体積比を30:30:40としたこと以外は、実施例1と同様にして試験セルを作製し、ガス発生量の評価を行った。
非水電解液の調製において、LiBOBの濃度を0.07Mに変更し、MPを添加せず、EC、EMC、およびDMCの体積比を30:30:40としたこと以外は、実施例1と同様にして試験セルを作製し、ガス発生量の評価を行った。
非水電解液の調製において、LiBOBの濃度を0.05Mに変更し、非水電解液の質量に対して0.3質量%の濃度となるようにVCを添加したこと以外は、参考例1と同様にして試験セルを作製し、ガス発生量の評価を行った。
11 電極体
12 正極端子
13 負極端子
14 外装缶
15 封口板
16 注液部
17 ガス排出弁
20 正極
21 正極芯体
23,33 芯体露出部
25 正極集電体
30 負極
31 負極芯体
35 負極集電体
40 セパレータ
Claims (3)
- 非水溶媒を含む非水電解質であって、
カルボン酸エステルと、
リチウムビスオキサラトボレートと、
を含み、
前記カルボン酸エステルの濃度は、前記非水溶媒の体積に対して1体積%以上10体積%未満であり、
前記リチウムビスオキサラトボレートの濃度は、0.01M以上0.2M未満であり、
前記カルボン酸エステルは、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、およびプロピオン酸エチルから選択される少なくとも1種である、二次電池用非水電解質。 - 前記カルボン酸エステルは、プロピオン酸メチルである、請求項1に記載の二次電池用非水電解質。
- 請求項1又は2に記載の二次電池用非水電解質と、
正極と、
負極と、
を備える、非水電解質二次電池。
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