WO2024167007A1 - 電池用非水電解液、リチウム二次電池前駆体、リチウム二次電池、及び、リチウム二次電池の製造方法 - Google Patents
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Definitions
- This disclosure relates to a non-aqueous electrolyte for batteries, a lithium secondary battery precursor, a lithium secondary battery, and a method for manufacturing a lithium secondary battery.
- Patent Document 1 discloses a battery including a positive electrode active material containing lithium iron phosphate.
- Patent Document 1 Patent No. 5317390
- evaluation items for lithium-ion secondary batteries have become more diverse.
- An object of one aspect of the present disclosure is to provide a nonaqueous electrolyte solution that can improve various characteristics of a lithium ion secondary battery, more specifically, improve the capacity retention rate after high-temperature storage, or reduce the resistance of the battery in a region where the SOC is medium or lower.
- An object of another aspect of the present disclosure is to provide a lithium secondary battery including a nonaqueous electrolyte solution for a battery, the lithium secondary battery having an improved capacity retention rate after high-temperature storage or reduced battery resistance in a region where the SOC is medium or lower, as well as a manufacturing method for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery precursor capable of manufacturing the lithium secondary battery.
- a composition comprising a compound (A) and a compound (B),
- the compound (A) is at least one selected from the group consisting of a compound (1) represented by the following formula (1), a compound (2) which is at least one selected from the group consisting of lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate, a compound (3) represented by the following formula (3), a compound (4) represented by the following formula (4), a compound (5) represented by the following formula (5), a compound (6) represented by the following formula (6), a compound (7) represented by the following formula (7), and a compound (8) represented by the following formula (8)
- the compound (B) is at least one selected from the group consisting of a compound (9) represented by the following formula (9), a compound (10) represented by the following formula (10), and a compound (11) represented by the following formula (11):
- R 11 represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (i-1), a group represented by formula (i-2), or a group represented by formula (i-3);
- R 12 represents an oxygen atom, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, or an oxymethylene group, * represents a bonding position
- R 13 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a hydrogen atom, * represents a bonding position
- R 14 represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a group represented by formula (i-4),
- M represents an alkali metal
- b represents an integer of 1 to 3
- m represents an integer of 1 to 4
- n represents an integer from 0 to 8
- q represents 0 or 1
- R 31 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms (these groups may contain a substituent or a heteroatom in the structure, and when q is 1 and m is 2 to 4, m R 31s may each be bonded to each other);
- R 32 represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated aryl group having 6 to 20 carbon atoms (these groups may contain a substituent
- R 41 and R 42 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorohydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms.
- R 51 to R 54 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorohydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, and the double line consisting of a solid line and a dotted line represents a single bond or a double bond.
- R 61 each independently represents a fluorine atom or a fluorohydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms; M represents an alkali metal.
- R 71 each independently represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a trialkylsilyl group having 3 to 18 carbon atoms.
- R 81 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms;
- Each R 82 independently represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a halogenated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (however, two R 82 may be bonded to each other to form a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a divalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms).
- R 91 and R 92 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (at least one hydrogen atom of the alkyl group may be substituted with a halogen atom), an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms (at least one hydrogen atom of the alkenyl group may be substituted with a halogen atom), an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms (at least one hydrogen atom of the alkynyl group may be substituted with a halogen atom), an aryl group (at least one hydrogen atom of the aryl group may be substituted with a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), or a halogen atom; L 1 and L 2 each independently represent a single bond or -O-.
- R 101 to R 103 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
- R 111 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms;
- R 112 and R 113 each independently represent a hydrogen atom, a cyano group, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and a cyano group, or a halogenated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms (with the proviso that at least one of R 112 and R 113 is a cyano group or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and a cyano group);
- M represents an alkali metal.
- the compound (A) comprises the compound (2) and at least one selected from the group consisting of the compound (3), the compound (4), the compound (5), the compound (6), the compound (7), and the compound (8), The nonaqueous electrolyte solution for a battery according to ⁇ 1>, wherein the compound (B) is the compound (9).
- the compound (A) comprises the compound (1) and at least one selected from the group consisting of the compound (2), the compound (3), the compound (4), the compound (5), the compound (6), the compound (7), and the compound (8), The nonaqueous electrolyte solution for a battery according to ⁇ 1>, wherein the compound (B) is the compound (9).
- the compound (A) is composed of the compound (1), The nonaqueous electrolyte solution for a battery according to ⁇ 1>, wherein the compound (B) is at least one selected from the group consisting of the compound (9), the compound (10), and the compound (11).
- ⁇ 5> The nonaqueous electrolyte solution for a battery according to ⁇ 1>, wherein the compound (A) includes the compound (5).
- ⁇ 6> The nonaqueous electrolyte solution for a battery according to ⁇ 1>, wherein the compound (A) includes the compound (7).
- ⁇ 7> The nonaqueous electrolyte solution for a battery according to ⁇ 1>, wherein the compound (A) includes the compound (8).
- the nonaqueous electrolyte for a battery according to ⁇ 1> which is used for a lithium secondary battery including a positive electrode active material containing lithium metal phosphate.
- the compound (A) is composed of at least one selected from the group consisting of the compound (1), the compound (2), the compound (3), and the compound (4), The nonaqueous electrolyte solution for a battery according to ⁇ 8>, wherein the compound (B) is at least one selected from the group consisting of the compound (9) and the compound (10).
- ⁇ 10> A case, a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution contained in the case; Equipped with the positive electrode comprises a positive electrode active material including lithium metal phosphate;
- the electrolyte solution is the nonaqueous electrolyte solution for a battery according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 9>.
- ⁇ 11> A lithium secondary battery obtained by charging and discharging the lithium secondary battery precursor according to ⁇ 10>.
- ⁇ 12> A step of preparing a lithium secondary battery precursor according to ⁇ 10>; charging and discharging the lithium secondary battery precursor;
- a method for producing a lithium secondary battery comprising:
- a nonaqueous electrolyte for a battery that can improve the capacity retention rate during storage of a battery that includes a positive electrode active material that includes lithium metal phosphate.
- a lithium secondary battery including a positive electrode containing a positive electrode active material including lithium metal phosphate and a nonaqueous electrolyte solution for a battery, the lithium secondary battery having an improved capacity retention rate during storage, as well as a method for producing a lithium secondary battery and a lithium secondary battery precursor capable of producing the lithium secondary battery.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a laminated battery, which is an example of a lithium secondary battery precursor according to the present disclosure.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a coin-type battery, which is another example of a lithium secondary battery precursor according to the present disclosure.
- a numerical range expressed using “to” means a range that includes the numerical values before and after “to” as the lower and upper limits.
- the amount of each component in a composition means, when a plurality of substances corresponding to each component are present in the composition, the total amount of the plurality of substances present in the composition, unless otherwise specified.
- the term "process” refers not only to an independent process, but also to a process that cannot be clearly distinguished from other processes, as long as the intended purpose of the process is achieved.
- Nonaqueous electrolyte for batteries contains compound (A) and compound (B).
- Compound (A) is a compound (1) represented by formula (1) described later, compound (2) which is at least one selected from the group consisting of lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate, Compound (3) represented by formula (3) described later, compound (4) represented by formula (4) described later, compound (5) represented by formula (5) described later, and A compound represented by the following formula (6): (6) a compound represented by the following formula (7): (7) a compound represented by the following formula (8): At least one type.
- Compound (B) is a compound (9) represented by formula (9) described later, a compound (10) represented by formula (10) described later, and a compound (11) represented by formula (12) described later.
- the nonaqueous electrolyte is at least one selected from the group consisting of a lithium secondary battery including a positive electrode active material containing lithium metal phosphate (for example, the lithium secondary battery of the present disclosure described later). ) is preferably used.
- the inventors' investigations have revealed that there is room to reduce the capacity retention rate of a lithium secondary battery after high-temperature storage or the resistance in the medium or lower SOC (State of Charge) range (e.g., the 50% SOC range; the same applies below).
- the nonaqueous electrolyte of the present disclosure can improve the capacity retention rate after high-temperature storage or reduce the resistance of the battery in the medium or lower SOC range. This is thought to be because the nonaqueous electrolyte of the present disclosure contains compound (A) and compound (B), and thus a coating with excellent electrode protection effect or a coating with low resistance in the medium or lower SOC range is formed on the electrode surface.
- the nonaqueous electrolyte solution of the present disclosure contains compound (A).
- Compound (A) is at least one selected from the group consisting of compound (1) represented by formula (1) described below, compound (2) which is at least one selected from the group consisting of lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate, compound (3) represented by formula (3) described below, compound (4) represented by formula (4) described below, compound (5) represented by formula (5) described below, compound (6) represented by formula (6) described below, compound (7) represented by formula (7) described below, and compound (8) represented by formula (8) described below.
- the content of compound (A) (total content when two or more types are used) is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 2.5% by mass, and even more preferably 0.10% by mass to 2.0% by mass, based on the total amount of the nonaqueous electrolyte.
- the amount of compound (A) may be reduced compared to the amount added to the non-aqueous electrolyte solution. Even in this case, if even a small amount of compound (A) is detected in the non-aqueous electrolyte solution taken out of the lithium secondary battery, the electrolyte solution of the lithium secondary battery is included in the scope of the non-aqueous electrolyte solution of the present disclosure. The same applies to the compound (B) described below.
- the ratio of the mass content of compound (A) to the mass content of compound (B) is preferably 0.10 to 10, more preferably 0.10 to 5.0, even more preferably 0.10 to 2.0, even more preferably 0.10 to 1.5, even more preferably 0.10 or more and less than 1.0, even more preferably 0.10 to 0.90.
- compound (1) which is one of the options for compound (A), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (1).
- R 11 represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, a group represented by formula (i-1), a group represented by formula (i-2), or a group represented by formula (i-3); * indicates the bond position.
- R 12 represents an oxygen atom, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, or an oxymethylene group, * represents a bonding position
- R 13 represents an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, or a hydrogen atom, * represents a bonding position
- R 14 represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or a group represented by formula (i-4), * represents a bonding position
- R 15 represents an oxygen atom, an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenylene group having 2 to 6 carbon atoms, or an oxymethylene group, and * represents the bonding position.
- R 11 is preferably a group represented by formula (i-1) or a group represented by formula (i-2).
- R 12 is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, an alkenylene group having 1 to 3 carbon atoms, or an oxymethylene group, and more preferably an oxymethylene group.
- R 13 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms, and more preferably a propyl group.
- compound (1) examples include the following compound (1)-1, compound (1)-2, and compound (1)-3, with compound (1)-1 being particularly preferred.
- the content of compound (1) relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and even more preferably 0.10% by mass to 1.0% by mass.
- the compound (A) preferably contains the compound (1).
- compound (A) is It consists of compound (1), or It is preferable that the composition comprises compound (1) and at least one selected from the group consisting of compound (2), compound (3), compound (4), and compound (5). It is more preferable that compound (A) consists of compound (1) and at least one selected from the group consisting of compound (2), compound (3), compound (4), and compound (5).
- the proportion of compound (1) in compound (A) is preferably 50% by mass to 100% by mass, more preferably 60% by mass to 100% by mass, and even more preferably 70% by mass to 90% by mass.
- compound (2) which is one of the options for compound (A)
- compound (2) is at least one selected from the group consisting of lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate.
- compound (2)-1 is lithium difluorophosphate.
- the content of compound (2) relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and even more preferably 0.10% by mass to 1.0% by mass.
- Compound (3) which is one of the options for compound (A), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (3).
- M represents an alkali metal
- b represents an integer of 1 to 3
- m represents an integer of 1 to 4
- n represents an integer from 0 to 8
- q represents 0 or 1
- R 31 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms (these groups may contain a substituent or a heteroatom in the structure, and when q is 1 and m is 2 to 4, m R 31s may each be bonded to each other);
- R 32 represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated aryl group having 6 to 20 carbon atoms (these groups may contain a substituent
- M is an alkali metal.
- the alkali metal include lithium, sodium, potassium, etc. Among these, M is preferably lithium.
- b represents the valence of the anion and the number of cations. b is an integer of 1 to 3, and is preferably 1. When b is 3 or less, the salt of the anion compound is easily dissolved in the mixed organic solvent.
- Each of m and n is a value related to the number of ligands. Each of m and n is determined depending on the type of M.
- m is an integer of 1 to 4.
- n is an integer of 0 to 8.
- q is 0 or 1.
- R 31 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms.
- These alkylene groups, halogenated alkylene groups, arylene groups, or halogenated arylene groups may contain a substituent or a heteroatom in their structure. Specifically, these groups may contain a substituent instead of a hydrogen atom.
- substituents examples include a halogen atom, a linear or cyclic alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a sulfonyl group, an amino group, a cyano group, a carbonyl group, an acyl group, an amide group, or a hydroxyl group.
- a nitrogen atom, a sulfur atom, or an oxygen atom may be introduced into the structure.
- q is 1 and m is 2 to 4, m R 31s may be bonded to each other.
- An example of such a ligand is ethylenediaminetetraacetic acid.
- R 32 represents a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
- these alkyl groups, halogenated alkyl groups, aryl groups, and halogenated aryl groups may contain a substituent or a heteroatom in the structure, and when n is 2 to 8, n R 32 may be bonded to each other to form a ring.
- R 32 is preferably an electron-withdrawing group, and particularly preferably a fluorine atom.
- Q1 and Q2 each independently represent -O- or -CH2- , that is, the ligand is bonded to B (boron atom) via Q1 and Q2 .
- compound (3) include the following compound (3)-1 and compound (3)-2, with compound (3)-1 being particularly preferred.
- the content of compound (3) relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and even more preferably 0.10% by mass to 1.0% by mass.
- Compound (4) which is one of the options for compound (A), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (4).
- R 41 and R 42 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorohydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms.
- the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 41 and R 42 may be a linear hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a branched and/or cyclic structure.
- the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 41 and R 42 is preferably an alkyl group or an aryl group, more preferably an alkyl group.
- the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, represented by R 41 and R 42 preferably has 1 to 3 carbon atoms, more preferably 1 or 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
- the fluorohydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 or R 52 may be a linear fluorohydrocarbon group or a fluorohydrocarbon group having a branched and/or cyclic structure.
- the fluorohydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 51 or R 52 preferably has 1 to 3 carbon atoms, more preferably 1 or 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
- compound (4) examples include the compound group described in paragraph 0062 of WO 2020/121850.
- compound (4) the following compound (4)-1 is particularly preferable.
- the content of compound (4) relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and even more preferably 0.10% by mass to 1.0% by mass.
- Compound (5) which is one of the options for compound (A), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (5).
- R 51 to R 54 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, or a fluorohydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, and the double line consisting of a solid line and a dotted line represents a single bond or a double bond.
- the hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms represented by R 51 to R 54 may be a straight-chain hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a branched structure.
- the hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms represented by R 51 to R 54 is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and even more preferably an alkyl group having 1 carbon atom.
- the fluorohydrocarbon groups having 1 to 3 carbon atoms represented by R 51 to R 54 may be linear fluorohydrocarbon groups or may be fluorohydrocarbon groups having a branched structure.
- the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms represented by R 51 to R 54 is preferably a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a fluorinated alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and even more preferably a fluorinated alkyl group having 1 carbon atom.
- compound (5) examples include the compound group described in paragraph 0085 of WO 2020/121850.
- compound (5) the following compound (5)-1 or the following compound (5)-2 is particularly preferable.
- the content of compound (5) relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and even more preferably 0.10% by mass to 1.0% by mass.
- Compound (6) which is one of the options for compound (A), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (6).
- R 61 each independently represents a fluorine atom or a fluorohydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and M represents an alkali metal.
- the fluorohydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms represented by R 61 may be a linear fluorohydrocarbon group or a branched fluorohydrocarbon group.
- R 61 is more preferably a fluorine atom (fluoro group, --F), a trifluoromethyl group (--CF 3 ), or a pentafluoroethyl group (--CF 2 CF 3 ).
- M is an alkali metal, and examples of the alkali metal include lithium, sodium, and potassium. Of these, M is preferably lithium.
- the content of compound (6) relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and even more preferably 0.10% by mass to 1.0% by mass.
- Compound (7) which is one of the options for compound (A), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (7).
- R 71 each independently represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a trialkylsilyl group having 3 to 18 carbon atoms.
- the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 71 may be a linear hydrocarbon group, a hydrocarbon group having a branched structure, or a hydrocarbon group having a cyclic structure.
- the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 71 an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is preferable.
- the trialkylsilyl group having 3 to 18 carbon atoms represented by R 71 is preferably a trimethylsilyl group (-Si(CH 3 ) 3 ), a triethylsilyl group (-Si(C 2 H 5 ) 3 ), a tri-t-butylsilyl group (-Si(tC 4 H 9 ) 3 ), or a triphenylsilyl group (-Si(C 6 H 5 ) 3 ).
- the content of compound (7) relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and even more preferably 0.10% by mass to 1.0% by mass.
- Compound (8) which is one of the options for compound (A), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (8).
- R 81 represents an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms or a halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms
- R 82 each independently represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a halogenated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (however, two R 82 may be bonded to each other to form a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a divalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms).
- the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 81 may be a linear alkylene group or an alkylene group having a branched structure.
- the alkylene group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 81 is preferably an alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 1 or 2 carbon atoms, and particularly preferably a methylene group.
- the halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 81 may be a linear halogenated alkylene group or a branched alkylene group.
- the halogenated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 81 is preferably a halogenated alkylene group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a halogenated alkylene group having 1 or 2 carbon atoms, and particularly preferably a difluoromethylene group.
- the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 82 may be a straight-chain hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a branched structure.
- the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 82 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group.
- the halogenated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 82 may be a linear halogenated hydrocarbon group or a branched halogenated hydrocarbon group.
- the halogenated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 82 is preferably a halogenated hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably a halogenated hydrocarbon group having 1 or 2 carbon atoms, and particularly preferably a trifluoromethyl group.
- the divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or the divalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms sandwiched between the two oxa groups (-O-) may be a straight-chain hydrocarbon group or halogenated hydrocarbon group, or a hydrocarbon group or halogenated hydrocarbon group having a branched structure.
- the divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or the divalent halogenated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms sandwiched between the two oxa groups (-O-) is preferably a methylene group, a difluoromethylene group, an ethylene group, or a tetrafluoroethylene group.
- compound (8) include the following compounds (8)-1 to (8)-13, with the following compound (8)-1 being particularly preferred.
- the content of compound (8) relative to the total amount of the nonaqueous electrolyte is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and even more preferably 0.10% by mass to 1.0% by mass.
- the nonaqueous electrolyte solution of the present disclosure contains a compound (B).
- Compound (B) is at least one selected from the group consisting of compound (9) represented by formula (9) described below, compound (10) represented by formula (10) described below, and compound (11) represented by formula (11) described below.
- the content of compound (B) (total content when two or more types are used) is preferably 0.01 mass% to 5.0 mass%, more preferably 0.05 mass% to 3.0 mass%, further preferably 0.10 mass% to 1.5 mass%, and particularly preferably 0.20 mass% to 1.5 mass%, based on the total amount of the nonaqueous electrolyte.
- the preferred range of the content mass ratio [compound (A)/compound (B)] is as described above.
- Compound (9), which is one of the options for compound (B), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (9).
- Compound (9) is included in the lithium (N-carbonyl)sulfonamide compounds.
- R 91 and R 92 each independently represent an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms (at least one hydrogen atom of the alkyl group may be substituted with a halogen atom), an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms (at least one hydrogen atom of the alkenyl group may be substituted with a halogen atom), an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms (at least one hydrogen atom of the alkynyl group may be substituted with a halogen atom), an aryl group (at least one hydrogen atom of the aryl group may be substituted with a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), or a halogen atom; L 1 and L 2 each independently represent a single bond or -O-.
- the "alkyl group having 1 to 10 carbon atoms" represented by each of R 91 and R 92 is a straight-chain or branched-chain alkyl group having from 1 to 10 carbon atoms.
- Examples of the "alkyl group having 1 to 10 carbon atoms” include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a sec-butyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a 2-methylbutyl group, a 1-methylpentyl group, a neopentyl group, a 1-ethylpropyl group, a hexyl group, a 3,3-dimethylbutyl group, a heptyl group, an octyl group, a nonyl group, and a decyl group.
- the "alkyl group having 1 to 10 carbon atoms” is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. At least one hydrogen atom of the "alkyl group having 1 to 10 carbon atoms" may be substituted with a halogen atom.
- the halogen atom is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, more preferably a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom, further preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and particularly preferably a fluorine atom.
- the number of hydrogen atoms substituted with halogen atoms is not particularly limited and is appropriately selected depending on the number of carbon atoms in the alkyl group, with 1 to 7 being preferred.
- the "alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms” represented by each of R 91 and R 92 is a straight-chain or branched-chain alkenyl group having from 2 to 10 carbon atoms.
- Examples of the "alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms” include a vinyl group, a 2-propenyl group, a 2-butenyl group, a 3-butenyl group, a 2-pentenyl group, a 3-pentenyl group, a 4-pentenyl group, and a 5-hexenyl group.
- the "alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms” is preferably an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, and more preferably an alkenyl group having 2 to 3 carbon atoms. At least one hydrogen atom of the "alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms" may be substituted with a halogen atom.
- the halogen atom is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, more preferably a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom, further preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and particularly preferably a fluorine atom.
- the number of hydrogen atoms substituted with halogen atoms is not particularly limited and is appropriately selected depending on the number of carbon atoms in the alkenyl group, with 1 to 7 being preferred.
- the "alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms” represented by each of R 91 and R 92 is a straight-chain or branched-chain alkynyl group having from 2 to 10 carbon atoms.
- Examples of the "alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms” include an ethynyl group, a propargyl group (2-propynyl group), a 2-butynyl group, a 3-butynyl group, a 2-pentynyl group, a 3-pentynyl group, a 4-pentynyl group, and a 5-hexynyl group.
- the "alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms” is preferably an alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms, and more preferably an alkynyl group having 2 to 3 carbon atoms.
- At least one hydrogen atom of the "alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms" may be substituted with a halogen atom.
- the halogen atom is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, more preferably a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom, further preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and particularly preferably a fluorine atom.
- the number of hydrogen atoms substituted with halogen atoms is not particularly limited and is appropriately selected depending on the number of carbon atoms in the alkynyl group, with 1 to 7 being preferred.
- the "aryl group” represented by each of R 91 and R 92 includes a phenyl group or a naphthyl group, and a phenyl group is preferable.
- At least one hydrogen atom of the "aryl group" represented by each of R 91 and R 92 may be substituted with a halogen atom, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
- the halogen atom is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, more preferably a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom, further preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and particularly preferably a fluorine atom.
- the number of hydrogen atoms substituted with halogen atoms is not particularly limited, and is preferably 1 to 5.
- the alkyl group may be linear, branched, or cyclic.
- the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group, an n-butoxy group, a t-butoxy group, and a pentyloxy group.
- the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is preferably an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms, and more preferably a methoxy group or an ethoxy group.
- the number of hydrogen atoms substituted by the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is not particularly limited, and is preferably 1 to 3.
- the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may be linear, branched, or cyclic.
- Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group, an i-butyl group, a t-butyl group, an n-pentyl group, an n-hexyl group, and a cyclohexyl group.
- the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and more preferably a methyl group or an ethyl group.
- the number of hydrogen atoms substituted by the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms is not particularly limited, and is preferably 1 to 3.
- the "halogen atom" represented by each of R 91 and R 92 is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, more preferably a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom, still more preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and particularly preferably a fluorine atom.
- L 1 and L 2 each independently represent a single bond or —O—.
- L 1 and L 2 are Preferably, L 1 is -O- and L 2 is a single bond or -O-; or a combination in which L 2 is -O- and L 1 is a single bond or -O-; More preferred is a combination in which L 2 is --O-- and L 1 is a single bond or --O--, and particularly preferred is a combination in which L 2 is --O-- and L 1 is a single bond.
- R 92 and L 2 are A preferred combination is one in which R 92 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms (at least one hydrogen atom of the alkyl group may be substituted with a halogen atom) and L 2 is --O--.
- R 91 is a halogen atom and L 1 is a single bond. More preferably, R 91 is a fluorine atom and L 1 is a single bond.
- compound (9) include the group of compounds described in paragraphs 0206 to 0418 of WO 2022/196230.
- the following compound (9)-1 is particularly preferable.
- the synthesis method of compound (9)-1 reference can be made to paragraphs 0389 to 0391 of WO 2022/196230 (the description of “lithium fluorosulfonylmethoxycarbonylamide [synthetic compound (I-42)]” in Synthesis Example 42).
- compound (B) contains compound (9), the content of compound (9) is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and particularly preferably 0.20% by mass to 1.5% by mass, based on the total amount of the nonaqueous electrolyte.
- the compound (B) preferably contains the compound (9).
- compound (B) is or consisting of compound (9): It is preferable that the composition comprises compound (9) and at least one selected from the group consisting of compound (10) and compound (11). It is more preferable that compound (A) consists of compound (9) and at least one selected from the group consisting of compound (10) and compound (11).
- the proportion of compound (9) in compound (B) is preferably 10% by mass to 100% by mass, more preferably 20% by mass to 100% by mass, even more preferably 30% by mass to 100% by mass, and even more preferably 40% by mass to 90% by mass.
- Compound (10), which is one of the options for compound (B), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (10).
- R 101 to R 103 each independently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
- the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 101 to R 103 may be a straight-chain hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a branched structure.
- the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 101 to R 103 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and even more preferably an alkyl group having 1 carbon atom (i.e., a methyl group).
- R 101 to R 103 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and even more preferably an alkyl group having 1 carbon atom (i.e., a methyl group)).
- a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and even more preferably an alkyl group having 1 carbon atom (i.e., a methyl group)).
- compound (B) contains compound (10)
- the content of compound (10) is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and particularly preferably 0.20% by mass to 1.5% by mass, based on the total amount of the nonaqueous electrolyte.
- Compound (11), which is one of the options for compound (B), is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (11).
- R 111 represents a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms
- R 112 and R 113 each independently represent a hydrogen atom, a cyano group, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and a cyano group, or a halogenated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms (with the proviso that at least one of R 112 and R 113 is a cyano group or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and a cyano group);
- M represents an alkali metal.
- the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 111 may be a straight-chain hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a branched structure.
- the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 111 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and even more preferably an alkyl group having 1 carbon atom (i.e., a methyl group).
- the fluorohydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 111 is a group having a structure in which at least one hydrogen atom in a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is replaced with a fluorine atom.
- Preferred embodiments of the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which serves as the base of the fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 111 are the same as the preferred embodiments of the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms represented by R 111 described above.
- R 111 is preferably a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, even more preferably a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, even more preferably a fluorinated alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 carbon atom, and even more preferably a trifluoromethyl group).
- a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms preferably a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a fluorinated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, even more preferably a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, even more preferably a fluorinated alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, even more preferably an
- R 112 and R 113 each independently represent a hydrogen atom, a cyano group, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and a cyano group, or a halogenated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, provided that at least one of R 112 and R 113 is a cyano group or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and a cyano group.
- the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by each of R 112 and R 113 may be a straight-chain hydrocarbon group or a hydrocarbon group having a branched structure.
- the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by each of R 112 and R 113 is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, even more preferably an alkyl group having 1 or 2 carbon atoms, and still more preferably an alkyl group having 1 carbon atom (i.e., a methyl group).
- the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and having a cyano group represented by each of R 112 and R 113 is a group in which at least one hydrogen atom (preferably one hydrogen atom) in a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms is replaced with a cyano group.
- Preferred embodiments of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which serves as the base of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and having a cyano group represented by each of R 112 and R 113 are the same as the preferred embodiments of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by each of R 112 and R 113 .
- the halogenated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by each of R 112 and R 113 is a group in which at least one hydrogen atom (preferably one hydrogen atom) in a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms is replaced with a halogen atom.
- Preferred embodiments of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms which serves as the base for the halogenated hydrocarbon group represented by each of R 112 and R 113 are the same as the preferred embodiments of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by each of R 112 and R 113 .
- the halogen atom in the halogenated hydrocarbon group represented by each of R 112 and R 113 is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, more preferably a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom, even more preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and even more preferably a fluorine atom.
- At least one of R 112 and R 113 is a cyano group or a hydrocarbon group having a cyano group and having 1 to 6 carbon atoms.
- a preferred embodiment of R 112 and R 113 is one in which R 112 and R 113 are each independently a cyano group or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and a cyano group, and a more preferred embodiment of R 112 and R 113 is one in which both R 112 and R 113 are a cyano group.
- M is an alkali metal.
- the alkali metal include lithium, sodium, potassium, etc. Among these, M is preferably lithium.
- the content of compound (8) is preferably 0.01% by mass to 5.0% by mass, more preferably 0.05% by mass to 3.0% by mass, even more preferably 0.10% by mass to 1.5% by mass, and particularly preferably 0.20% by mass to 1.5% by mass, based on the total amount of the nonaqueous electrolyte.
- the combinations of compounds (A) (1) to (8) and compounds (B) (9) to (11) are not particularly limited, but preferred combinations are exemplified below.
- compound (A) consists of compound (2) and at least one selected from the group consisting of compound (3), compound (4), compound (5), compound (6), compound (7), and compound (8)
- compound (B) consists of compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (2), compound (3), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (2), compound (4), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (2), compound (5), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (2), compound (6), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (2), compound (7), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (2), compound (8), and compound (9).
- compound (A) consists of compound (1) and at least one selected from the group consisting of compound (2), compound (3), compound (4), compound (5), compound (6), compound (7), and compound (8)
- compound (B) consists of compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (1), compound (2), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (1), compound (3), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (1), compound (4), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (1), compound (5), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (1), compound (6), and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (1), compound (7), and compound (9).
- compound (A) consists of compound (1)
- compound (B) consists of compound (9) and at least one selected from the group consisting of compound (10) and compound (11).
- the nonaqueous electrolyte may contain the compound (1), the compound (9), and the compound (10).
- the nonaqueous electrolyte may contain the compound (1), the compound (9), and the compound (11).
- the compound (A) is a nonaqueous electrolyte solution containing the compound (5).
- the non-aqueous electrolyte may contain the compound (5) and the compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain the compound (5) and the compound (10).
- the non-aqueous electrolyte may contain the compound (5) and the compound (11).
- compound (A) contains compound (7).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (7) and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (7) and compound (10).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (7) and compound (11).
- compound (A) contains compound (8).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (8) and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (8) and compound (10).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (8) and compound (11).
- the nonaqueous electrolyte may contain compound (1) and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (2) and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (3) and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (4) and compound (9).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (1) and compound (10).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (2) and compound (10).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (3) and compound (10).
- the non-aqueous electrolyte may contain compound (4) and compound (10).
- the non-aqueous electrolyte generally contains a non-aqueous solvent.
- a non-aqueous solvent various known ones can be appropriately selected.
- the non-aqueous solvent may be one kind or two or more kinds.
- non-aqueous solvent examples include cyclic carbonates, fluorine-containing cyclic carbonates, chain carbonates, fluorine-containing chain carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, fluorine-containing aliphatic carboxylic acid esters, ⁇ -lactones, fluorine-containing ⁇ -lactones, cyclic ethers, fluorine-containing cyclic ethers, chain ethers, fluorine-containing chain ethers, nitriles, amides, lactams, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate, dimethyl sulfoxide, and dimethyl sulfoxide phosphate.
- Examples of cyclic carbonates include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and butylene carbonate (BC).
- Examples of fluorine-containing cyclic carbonates include fluoroethylene carbonate (FEC).
- Examples of chain carbonates include dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), methyl propyl carbonate (MPC), ethyl propyl carbonate (EPC), and dipropyl carbonate (DPC).
- aliphatic carboxylate esters examples include methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethylbutyrate, ethyl formate, ethyl acetate, ethyl propionate, ethyl butyrate, ethyl isobutyrate, and ethyl trimethylbutyrate.
- ⁇ -lactones include ⁇ -butyrolactone and ⁇ -valerolactone.
- Examples of cyclic ethers include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, and 1,4-dioxane.
- Examples of chain ethers include 1,2-ethoxyethane (DEE), ethoxymethoxyethane (EME), diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane.
- Examples of nitriles include acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, and 3-methoxypropionitrile.
- the amides include, for example, N,N-dimethylformamide.
- Examples of lactams include N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, and N,N'-dimethylimidazo
- the non-aqueous solvent preferably contains at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, fluorine-containing cyclic carbonates, chain carbonates, and fluorine-containing chain carbonates.
- the total proportion of the cyclic carbonates, fluorine-containing cyclic carbonates, chain carbonates and fluorine-containing chain carbonates is preferably 50 mass% or more and 100 mass% or less, more preferably 60 mass% or more and 100 mass% or less, and even more preferably 80 mass% or more and 100 mass% or less, based on the total amount of the non-aqueous solvent.
- the non-aqueous solvent preferably contains at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates and chain carbonates.
- the total proportion of cyclic carbonates and chain carbonates in the nonaqueous solvent is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 60% by mass or more and 100% by mass or less, and even more preferably 80% by mass or more and 100% by mass or less, based on the total amount of the nonaqueous solvent.
- the lower limit of the content of the nonaqueous solvent is preferably 60 mass % or more, and more preferably 70 mass % or more, based on the total amount of the nonaqueous electrolyte.
- the upper limit of the content of the nonaqueous solvent is preferably 99 mass %, more preferably 97 mass %, and further preferably 90 mass %, based on the total amount of the nonaqueous electrolyte.
- the non-aqueous electrolyte generally contains an electrolyte.
- the electrolyte preferably contains at least one of a fluorine-containing lithium salt (hereinafter sometimes referred to as a "fluorine-containing lithium salt”) and a fluorine-free lithium salt.
- a fluorine-containing lithium salt hereinafter sometimes referred to as a "fluorine-containing lithium salt”
- fluorine-free lithium salt a fluorine-free lithium salt
- Examples of the fluorine-containing lithium salt include inorganic acid anion salts and organic acid anion salts.
- inorganic acid anion salts include lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6 ), and lithium hexafluorotantalate (LiTaF 6 ).
- organic acid anion salts examples include lithium trifluoromethanesulfonate (LiCF 3 SO 3 ), lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (Li(CF 3 SO 2 ) 2 N), and lithium bis(pentafluoroethanesulfonyl)imide (Li(C 2 F 5 SO 2 ) 2 N).
- lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is more preferable as the fluorine-containing lithium salt.
- fluorine-free lithium salts examples include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium aluminum tetrachloride (LiAlCl 4 ), and lithium decachlorodecaborate (Li 2 B 10 Cl 10 ).
- the content of the fluorine-containing lithium salt is preferably 50 mass % or more and 100 mass % or less, more preferably 60 mass % or more and 100 mass % or less, and even more preferably 80 mass % or more and 100 mass % or less, based on the total amount of the electrolyte.
- the fluorine-containing lithium salt contains lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 )
- the content of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is preferably 50 mass % or more and 100 mass % or less, more preferably 60 mass % or more and 100 mass % or less, and even more preferably 80 mass % or more and 100 mass % or less, based on the total amount of the electrolyte.
- the concentration of the electrolyte in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 mol/L or more and 3 mol/L or less, more preferably 0.2 mol/L or more and 2 mol/L or less, and even more preferably 0.5 mol/L or more and 2 mol/L or less.
- the concentration of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 mol/L or more and 3 mol/L or less, more preferably 0.2 mol/L or more and 2 mol/L or less, and even more preferably 0.5 mol/L or more and 2 mol/L or less.
- the non-aqueous electrolyte may contain other components as necessary.
- Other components include acid anhydrides.
- the lithium secondary battery precursor of the present disclosure is Case and A positive electrode, a negative electrode, a separator, and an electrolyte solution, all of which are housed in a case; Equipped with.
- the positive electrode contains a positive electrode active material containing lithium metal phosphate.
- the electrolyte is a non-aqueous electrolyte of the present disclosure.
- a lithium secondary battery precursor refers to a lithium secondary battery before it is charged and discharged.
- the lithium secondary battery precursor of the present disclosure it is possible to manufacture a lithium secondary battery having an improved capacity retention rate after high-temperature storage or reduced resistance in a region where the SOC is at or below a medium level. Such an effect is brought about by the combination of compound (A) and compound (B) in the nonaqueous electrolyte.
- the shape of the case is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the application of the lithium secondary battery precursor of the present disclosure.
- Examples of the case include a case including a laminate film, and a case consisting of a battery can and a battery can lid.
- the positive electrode preferably comprises a positive electrode active material.
- the positive electrode active material is transition metal oxides or sulfides such as MoS2 , TiS2 , MnO2 , V2O5 ; LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi x Co (1-X) O 2 (0 ⁇ x ⁇ 1), LiNi x Co y Mn z O 2 (x, y and z are each independently greater than 0 and less than 1.00, and the sum of x, y and z is 0.99 to 1.00) (so-called "NCM"; e.g., LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.3 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn composite oxides of lithium and transition metals , such as LiNi0.2O2
- the positive electrode active material preferably contains lithium metal phosphate.
- the nonaqueous electrolyte of the present disclosure can improve the capacity retention rate after high-temperature storage or reduce the resistance of the battery in the region where the SOC is medium or lower, and is particularly excellent in improving the capacity retention rate during storage of a battery containing a positive electrode active material containing lithium metal phosphate (e.g., lithium iron phosphate).
- a positive electrode active material containing lithium metal phosphate e.g., lithium iron phosphate.
- metal is dissolved from the lithium metal phosphate as the positive electrode active material during storage of the battery and precipitates on the negative electrode.
- the nonaqueous electrolyte of the present disclosure can improve the capacity retention rate during storage of a battery containing a positive electrode active material containing lithium metal phosphate (e.g., lithium iron phosphate).
- a positive electrode active material containing lithium metal phosphate e.g., lithium iron phosphate.
- the reason why such an effect is achieved is not clear, but is presumed to be as follows.
- One of the causes of the decrease in the capacity retention rate during storage in the lithium secondary battery is that metal is dissolved from the positive electrode active material containing lithium metal phosphate during storage of the battery and precipitates on the negative electrode.
- lithium metal phosphate examples include lithium iron phosphate (LiFePO 4 ), lithium manganese phosphate (LiMnPO 4 ), lithium manganese iron phosphate (LiMn x Fe 1-x PO 4 ; 0 ⁇ x ⁇ 1), lithium cobalt phosphate (LiCoPO 4 ), and lithium nickel phosphate (LiNiPO 4 ).
- the positive electrode active material preferably contains lithium iron phosphate.
- the positive electrode active material may contain components other than lithium metal phosphate.
- Ingredients other than lithium metal phosphate include: transition metal oxides or sulfides such as MoS2 , TiS2 , MnO2 , V2O5 ; LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi x Co (1-X) O 2 [0 ⁇ x ⁇ 1], LiNi x Co y Mn z O 2 [x, y and z are each independently greater than 0 and less than 1.00, and the sum of x, y and z is 0.99 to 1.00.
- Lithium and transition metal composite oxides such as LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2 , LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2 , LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 , LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2 , LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 , etc.
- composite oxides consisting of lithium, a transition metal, and a typical metal, such as Li t Ni 1-x-y Co x Al y O 2 (t is 0.95 or more and 1.15 or less, x is 0 or more and 0.3 or less, y is 0.01 or more and 0.2 or less, and the sum of x and y is less than 0.5) (so-called "NCA"; for example, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 ); Conductive polymer materials such as polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyacene, dimercaptothiadiazole, and polyaniline composites; etc.
- a typical metal such as Li t Ni 1-x-y Co x Al y O 2 (t is 0.95 or more and 1.15 or less, x is 0 or more and 0.3 or less, y is 0.01 or more and 0.2 or less, and the sum of x and y is less than 0.5) (so-called "
- the proportion of lithium metal phosphate in the positive electrode active material is preferably 70 mass % or more, more preferably 80 mass % or more, and even more preferably 90 mass % or more.
- the proportion of lithium metal phosphate in the positive electrode active material may be 100% by mass or less than 100% by mass.
- the proportion of lithium iron phosphate in the positive electrode active material is preferably 70 mass % or more, more preferably 80 mass % or more, and even more preferably 90 mass % or more.
- the proportion of lithium iron phosphate in the positive electrode active material may be 100 mass % or less than 100 mass %.
- the positive electrode preferably comprises a positive electrode mixture layer containing a positive electrode active material.
- the positive electrode mixture layer may contain components other than the positive electrode active material.
- the components other than the positive electrode active material include a conductive assistant and a binder.
- the conductive assistant include carbon materials such as carbon black (for example, acetylene black), amorphous whiskers, and graphite.
- the binder may be polyvinylidene fluoride or the like.
- the positive electrode mixture layer can be formed by applying a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material and a solvent onto a positive electrode current collector, which will be described later, and drying the slurry.
- the positive electrode mixture slurry may contain components other than the positive electrode active material (for example, a conductive assistant, a binder, etc.).
- the solvent in the positive electrode mixture slurry may be, for example, an organic solvent such as N-methylpyrrolidone.
- the proportion of the positive electrode active material in the total solid content of the positive electrode mixture layer is preferably 70 mass % or more, more preferably 80 mass % or more, and even more preferably 90 mass % or more.
- the proportion of the positive electrode active material in the total solid content of the positive electrode mixture layer may be 100 mass %.
- the total solid content of the positive electrode mixture layer means the total amount excluding the solvent from the positive electrode mixture layer when the solvent remains in the positive electrode mixture layer, and means the total amount of the positive electrode mixture layer when no solvent remains in the positive electrode mixture layer.
- the proportion of lithium metal phosphate in the total solid content of the positive electrode mixture layer is preferably 70 mass % or more, more preferably 80 mass % or more, and even more preferably 90 mass % or more.
- the proportion of lithium metal phosphate in the total solid content of the positive electrode mixture layer may be 100 mass % or less than 100 mass %.
- the proportion of lithium iron phosphate in the total solid content of the positive electrode mixture layer is preferably 70 mass % or more, more preferably 80 mass % or more, and even more preferably 90 mass % or more.
- the proportion of lithium iron phosphate in the total solid content of the positive electrode mixture layer may be 100 mass % or less than 100 mass %.
- the positive electrode preferably includes a positive electrode current collector.
- a positive electrode current collector There is no particular limitation on the material of the positive electrode current collector, and any known material can be used. Specific examples of the positive electrode current collector include metal materials such as aluminum, aluminum alloys, stainless steel, nickel, titanium, and tantalum; carbon materials such as carbon cloth and carbon paper; and the like.
- the negative electrode preferably includes a negative electrode active material.
- the negative electrode active material for example, at least one selected from the group consisting of metallic lithium, lithium-containing alloys, metals or alloys capable of being alloyed with lithium, oxides capable of being doped/dedoped with lithium ions, transition metal nitrides capable of being doped/dedoped with lithium ions, and carbon materials capable of being doped/dedoped with lithium ions can be used.
- metals or alloys that can be alloyed with lithium (or lithium ions) include silicon, silicon alloys, tin, and tin alloys.
- the negative electrode active material also includes lithium titanate.
- carbon materials capable of being doped and dedoped with lithium ions are preferable.
- examples of such carbon materials include carbon black, activated carbon, graphite materials (artificial graphite, natural graphite), amorphous carbon materials, etc.
- the form of the carbon material may be any of fibrous, spherical, potato-like, and flake-like forms.
- amorphous carbon material examples include hard carbon, coke, mesocarbon microbeads (MCMB) calcined at 1500° C. or less, and mesophase pitch carbon fiber (MCF).
- examples of the graphite material include natural graphite and artificial graphite.
- examples of the artificial graphite include graphitized MCMB and graphitized MCF.
- Examples of the graphite material that can be used include those containing boron.
- Examples of the graphite material that can be used include those coated with metals such as gold, platinum, silver, copper, and tin, those coated with amorphous carbon, and those mixed with amorphous carbon and graphite.
- carbon materials may be used alone or in combination of two or more.
- a carbon material having a lattice spacing d(002) of 0.340 nm or less as measured by X-ray analysis is particularly preferred.
- graphite having a true density of 1.70 g/cm 3 or more or a highly crystalline carbon material having properties similar thereto is also preferred. By using such carbon materials, the energy density of the battery can be increased.
- the proportion of the carbon material (preferably graphite material) in the negative electrode active material is preferably 70 mass % or more, more preferably 80 mass % or more, and further preferably 90 mass % or more.
- the proportion of the carbon material (preferably the graphite material) in the negative electrode active material may be 100% by mass or less than 100% by mass.
- the negative electrode preferably includes a negative electrode mixture layer containing a negative electrode active material.
- the negative electrode mixture layer may contain components other than the negative electrode active material.
- components other than the negative electrode active material include a conductive assistant and a binder.
- the conductive assistant include the same conductive assistants as those exemplified as the conductive assistants that can be contained in the positive electrode mixture layer.
- the binder include carboxymethyl cellulose and SBR latex.
- the negative electrode mixture layer can be formed by applying a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material and a solvent onto a negative electrode current collector described below, and drying the slurry.
- the negative electrode mixture slurry may contain components other than the negative electrode active material (for example, a conductive assistant, a binder, etc.).
- An example of the solvent in the negative electrode mixture slurry is water.
- the proportion of the negative electrode active material in the total solid content of the negative electrode mixture layer is preferably 70 mass % or more, more preferably 80 mass % or more, and even more preferably 90 mass % or more.
- the proportion of the negative electrode active material in the total solid content of the negative electrode mixture layer may be 100 mass %.
- the total solid content of the negative electrode mixture layer means the total amount excluding the solvent from the negative electrode mixture layer when the solvent remains in the negative electrode mixture layer, and means the total amount of the negative electrode mixture layer when no solvent remains in the negative electrode mixture layer.
- the proportion of the carbon material (preferably graphite material) in the total solid content of the negative electrode mixture layer is preferably 70 mass % or more, more preferably 80 mass % or more, and even more preferably 90 mass % or more.
- the proportion of the carbon material (preferably the graphite material) in the total solid content of the negative electrode mixture layer may be 100 mass %.
- the negative electrode preferably includes a negative electrode current collector.
- the material of the negative electrode current collector is not particularly limited, and any known material can be used.
- Specific examples of the negative electrode current collector include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, etc. Among these, copper is particularly preferred from the viewpoint of ease of processing.
- the separator may be, for example, a porous resin plate.
- the material of the porous resin plate may be a resin, a nonwoven fabric containing the resin, etc.
- the resin may be polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polyester, cellulose, polyamide, etc.
- the separator is preferably a porous resin sheet having a single layer or a multilayer structure.
- the material of the porous resin sheet is mainly composed of one or more polyolefin resins.
- the thickness of the separator is preferably 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
- the separator is preferably disposed between the positive electrode and the negative electrode.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a laminated type lithium secondary battery precursor, which is an example of a lithium secondary battery precursor according to the present disclosure.
- a lithium secondary battery precursor 1 is a laminated type battery precursor. Specifically, in the lithium secondary battery precursor 1, the battery element 10 is enclosed inside an exterior body 30.
- the exterior body 30 is formed of a laminate film.
- a positive electrode lead 21 and a negative electrode lead 22 are each attached to the battery element 10.
- the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are each led out in opposite directions from the inside to the outside of the exterior body 30.
- the battery element 10 is formed by stacking a positive electrode 11, a separator 13, and a negative electrode 12.
- the positive electrode 11 is formed by forming a positive electrode composite layer 11B on both main surfaces of a positive electrode collector 11A.
- the negative electrode 12 is formed by forming a negative electrode composite layer 12B on both main surfaces of a negative electrode collector 12A.
- the positive electrode composite layer 11B formed on one main surface of the positive electrode collector 11A of the positive electrode 11 and the negative electrode composite layer 12B formed on one main surface of the negative electrode collector 12A of the negative electrode 12 adjacent to the positive electrode 11 face each other via the separator 13.
- the nonaqueous electrolyte of the present disclosure is injected into the interior of the exterior body 30 of the lithium secondary battery precursor 1.
- the nonaqueous electrolyte of the present disclosure permeates the positive electrode composite layer 11B, the separator 13, and the negative electrode composite layer 12B.
- one single cell layer 14 is formed by the adjacent positive electrode composite layer 11B, the separator 13, and the negative electrode composite layer 12B.
- the positive electrode and the negative electrode may each have a composite layer formed on one side of each current collector.
- the lithium secondary battery precursor 1 is a laminated type lithium secondary battery precursor, but the lithium secondary battery precursor of the present disclosure is not limited to this and may be, for example, a wound type lithium secondary battery precursor.
- a wound type lithium secondary battery precursor is formed by stacking a positive electrode, a separator, a negative electrode, and a separator in this order and winding them into layers.
- Wound type lithium secondary battery precursors include cylindrical lithium secondary battery precursors and prismatic lithium secondary battery precursors.
- the directions in which the positive electrode lead and the negative electrode lead each protrude from the inside of the exterior body 30 to the outside are opposite directions relative to the exterior body 30, but the present disclosure is not limited to this.
- the directions in which the positive electrode lead and the negative electrode lead each protrude from the inside of the exterior body 30 to the outside may be in the same direction relative to the exterior body 30.
- An example of the lithium secondary battery of the present disclosure described below is a lithium secondary battery obtained by charging and discharging the lithium secondary battery precursor 1.
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a coin-type lithium secondary battery precursor, which is another example of a lithium secondary battery precursor according to the present disclosure.
- a disk-shaped negative electrode 42, a separator 45 filled with a nonaqueous electrolyte, a disk-shaped positive electrode 41, and, if necessary, spacer plates 47, 48 made of stainless steel, aluminum, or the like are stacked in this order and housed between a positive electrode can 43 (hereinafter also referred to as a "battery can") and a sealing plate 44 (hereinafter also referred to as a “battery can lid").
- the positive electrode can 43 and the sealing plate 44 are crimped and sealed via a gasket 46.
- the nonaqueous electrolyte of the present disclosure is used as the nonaqueous electrolyte injected into separator 45 .
- An example of the lithium secondary battery of the present disclosure described below is a lithium secondary battery obtained by charging and discharging the coin-type lithium secondary battery precursor shown in FIG. 2.
- the method for producing a lithium secondary battery according to the present disclosure includes: A step of preparing the lithium secondary battery precursor of the present disclosure described above (hereinafter also referred to as a "preparation step”); charging and discharging the lithium secondary battery precursor; Includes.
- the lithium secondary battery of the present disclosure is a lithium secondary battery obtained by charging and discharging the above-mentioned lithium secondary battery precursor of the present disclosure.
- the lithium secondary battery and manufacturing method thereof disclosed herein can improve the capacity retention rate of the lithium secondary battery during storage.
- the preparation step may be a step of simply preparing a previously manufactured lithium secondary battery precursor of the present disclosure for a step of charging and discharging, or may be a step of manufacturing a lithium secondary battery precursor of the present disclosure.
- the lithium secondary battery precursor is as described above.
- the lithium secondary battery precursor can be charged and discharged according to a known method.
- the lithium secondary battery precursor may be subjected to a cycle of charging and discharging multiple times.
- this charging and discharging preferably forms a SEI (Solid Electrolyte Interface) film on the surface of the positive electrode (particularly the positive electrode active material) and/or the negative electrode (particularly the negative electrode active material) in the lithium secondary battery precursor.
- SEI Solid Electrolyte Interface
- the charging and discharging process preferably involves subjecting the lithium secondary battery precursor to a combination of charging and discharging at least once in an environment of 25°C to 70°C.
- Example 1-1 Preparation of non-aqueous electrolyte> Ethylene carbonate (hereinafter, “EC”), dimethyl carbonate (hereinafter, “DMC”), and ethyl methyl carbonate (hereinafter, “EMC”) were mixed.
- the volume ratio (EC:DMC:EMC) was 30:35:35.
- a mixed solvent was obtained as a non-aqueous solvent.
- LiPF6 as an electrolyte was dissolved so that the concentration in the finally obtained nonaqueous electrolyte solution was 1.2 mol/L, to obtain an electrolyte solution (hereinafter also referred to as “basic electrolyte solution”).
- Graphite (96% by mass) as a negative electrode active material, carbon black (1% by mass) as a conductive assistant, 1% by mass in terms of solid content of sodium carboxymethylcellulose dispersed in pure water as a thickener, and 2% by mass in terms of solid content of styrene-butadiene rubber (SBR) dispersed in pure water as a binder were mixed together to obtain a negative electrode mixture slurry.
- a copper foil having a thickness of 10 ⁇ m was prepared as a negative electrode current collector.
- the obtained negative electrode mixture slurry was applied onto a copper foil, dried, and then rolled with a press to obtain a sheet-shaped negative electrode.
- the negative electrode was composed of a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer.
- the negative electrode was punched out into a disk shape with a diameter of 14 mm.
- the positive electrode was punched out into a disk shape with a diameter of 13 mm.
- the separator was punched out into a disk shape with a diameter of 17 mm.
- a coin-shaped negative electrode, a coin-shaped positive electrode, and a coin-shaped separator were obtained.
- the obtained coin-shaped negative electrode, coin-shaped separator, and coin-shaped positive electrode were stacked in this order in a stainless steel battery can (size: 2032 size).
- a coin-type lithium secondary battery precursor i.e., a lithium secondary battery before being charged and discharged
- the lithium secondary battery precursor had a diameter of 20 mm and a height of 3.2 mm.
- the lithium secondary battery precursor was charged to 4.2 V and discharged to 2.5 V three times in a temperature range of 25° C. to 70° C. to obtain a lithium secondary battery.
- Example 1-1 A nonaqueous electrolyte was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the type and content of the additive in the nonaqueous electrolyte were changed as shown in Table 1. Using the obtained nonaqueous electrolyte, the battery resistance (SOC 50%) and the battery resistance (SOC 25%) were measured in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 1.
- the additives added to the nonaqueous electrolytes of Examples 1-2 to 1-3 and Reference Example 1-1 are as shown in the following formulas, respectively, and compound (6)-1 (i.e., bis(fluorosulfonyl)imide) of Reference Example 1-1 is a specific example of compound (6). Each result is shown as a relative value when the value of Reference Example 1-1 is set to 100.
- the nonaqueous electrolyte solutions for batteries in Examples 1-1 to 1-3 contained compound (A) and compound (B).
- Compound (A) in Examples 1-1 to 1-3 consisted of compound (2) and compound (3).
- Compound (B) in Examples 1-1 to 1-3 consisted of compound (9).
- the nonaqueous electrolyte solution for batteries in Reference Example 1-1 contained compound (A) but did not contain compound (B). Therefore, in the region where the SOC was moderate or lower (specifically, SOC 50% and SOC 25%), the battery resistances of Examples 1-1 to 1-3 were reduced compared to Reference Example 1-1.
- Examples 2-1 to 2-17, Comparative Example 2-1] Preparation of non-aqueous electrolyte> A nonaqueous electrolyte solution was obtained in the same manner as in Example 1-1, except that the type and content of the additive in the nonaqueous electrolyte solution were changed as shown in Table 2.
- the lithium secondary battery was charged to 3.5 V at a charge rate of 0.2 C in a thermostatic chamber at 25° C. using CC-CV (Constant Current-Constant Voltage), and then the initial (i.e., before high-temperature storage) discharge capacity (0.2 C) (mAh) was measured at 25° C. and a discharge rate of 0.2 C.
- CC-CV Constant Current-Constant Voltage
- the lithium secondary battery whose initial discharge capacity (0.2 C) had been measured was CC-CV charged to 4.2 V at a charge rate of 0.2 C at 25° C., and then stored in a temperature environment of 60° C. (hereinafter referred to as "high temperature storage"). The storage time of this high temperature storage will be described later.
- the recovered discharge capacity after high-temperature storage was measured as follows.
- the lithium secondary battery after high-temperature storage was CC-discharged at a discharge rate of 0.2 C at 25° C. until the SOC became 0%, and then CC-CV charged at a charge rate of 0.2 C to 4.2 V.
- this lithium secondary battery was CC-discharged at a discharge rate of 0.2 C, and the recovered discharge capacity (0.2 C) (mAh) after high-temperature storage was measured.
- the nonaqueous electrolytes of Examples 2-1 to 2-17 contained compound (A) and compound (B).
- Compound (A) of Examples 2-1 to 2-17 was at least one selected from the group consisting of compound (1), compound (2), compound (3), compound (4), compound (5), compound (6), compound (7), and compound (8).
- Compound (B) of Examples 2-1 to 2-17 consisted of compound (9).
- the nonaqueous electrolyte of Comparative Example 2-1 contained compound (B) and did not contain compound (A).
- Compound (B) of Comparative Example 2-1 consisted of compound (9).
- Examples 2-1 to 2-17 were improved compared to Comparative Example 2-1, and the battery resistances of Examples 2-1 to 2-17 were reduced compared to Comparative Example 2-1 in the medium or lower SOC range (specifically, SOC 50% (25°C) and SOC 50% (-10°C)).
- Example 3-1 Preparation of non-aqueous electrolyte>
- ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate (EMC) were mixed to obtain a mixed solvent with a volume ratio (EC:DMC:EMC) of 20:35:45.
- LiPF 6 was dissolved as an electrolyte so that the electrolyte concentration in the finally prepared nonaqueous electrolyte solution was 0.9 mol/L.
- additives were added as follows to obtain a non-aqueous electrolyte solution.
- the above-mentioned compound (9)-1 which is a specific example of the compound (9), was added so that the content thereof was 1.0% by mass relative to the total mass of the nonaqueous electrolyte solution. Furthermore, the above-mentioned compound (1)-1, which is a specific example of compound (1), was added so that the content thereof was 0.5% by mass relative to the total mass of the nonaqueous electrolyte solution.
- Lithium iron phosphate (LiFePO 4 ; hereinafter also referred to as “LFP”) (90 parts by mass) as a positive electrode active material, acetylene black (5 parts by mass) as a conductive assistant, and polyvinylidene fluoride (5 parts by mass) as a binder were kneaded using N-methylpyrrolidinone as a solvent to prepare a paste-like positive electrode composite slurry.
- the positive electrode mixture slurry was applied to a positive electrode current collector made of a strip of aluminum foil having a thickness of 20 ⁇ m, dried, and then compressed by a roll press to obtain a sheet-like positive electrode consisting of the positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer.
- the coating density of the positive electrode mixture layer at this time was 12 mg/ cm2 , and the filling density was 2.0 g/mL.
- Natural graphite (98 parts by mass) as a negative electrode active material, carboxymethyl cellulose (1 part by mass) as a binder, and SBR latex (1 part by mass) as a binder were kneaded with an aqueous solvent to prepare a paste-like negative electrode mixture slurry.
- the negative electrode composite slurry was applied to a negative electrode current collector made of a strip of copper foil having a thickness of 10 ⁇ m, dried, and then compressed by a roll press to obtain a sheet-like negative electrode consisting of the negative electrode current collector and a negative electrode composite layer.
- the coating density of the negative electrode composite layer at this time was 6.0 mg/ cm2 , and the filling density was 1.5 g/mL.
- a microporous polyethylene film having a thickness of 20 ⁇ m was prepared.
- the negative electrode was punched out into a disk shape with a diameter of 14 mm.
- the positive electrode was punched out into a disk shape with a diameter of 13 mm.
- a coin-shaped negative electrode and a coin-shaped positive electrode were obtained.
- the separator was punched out into a disk shape with a diameter of 17 mm to obtain a coin-shaped separator.
- the obtained coin-shaped negative electrode, coin-shaped separator, and coin-shaped positive electrode were stacked in this order in a stainless steel battery can (size 2032).
- 18 ⁇ L of non-aqueous electrolyte was poured into the battery can to impregnate the separator, positive electrode, and negative electrode.
- a coin-type lithium secondary battery precursor i.e., a lithium secondary battery before being charged and discharged
- the lithium secondary battery precursor had a diameter of 20 mm and a height of 3.2 mm.
- the lithium secondary battery was charged to 3.5 V at a charge rate of 0.2 C in a thermostatic chamber at 25° C. by CC-CV (Constant Current - Constant Voltage), and then the initial (i.e., before high-temperature storage) discharge capacity (0.2 C) (mAh) was measured at 25° C. and a discharge rate of 0.2 C.
- CC-CV Constant Current - Constant Voltage
- the lithium secondary battery whose initial discharge capacity (0.2 C) had been measured was CC-CV charged to 3.5 V at a charge rate of 0.2 C at 25° C., and then stored in a temperature environment of 60° C. (hereinafter referred to as "high temperature storage"). The storage time of this high temperature storage will be described later.
- the recovered discharge capacity after high-temperature storage was measured as follows.
- the lithium secondary battery after high-temperature storage was CC-discharged at a discharge rate of 0.2 C at 25° C. until the SOC (State of charge) became 0%, and then CC-CV charged to 3.5 V at a charge rate of 0.2 C.
- this lithium secondary battery was CC-discharged at a discharge rate of 0.2 C, and the recovered discharge capacity (0.2 C) (mAh) after high-temperature storage was measured.
- Capacity retention rate during storage [(recovered discharge capacity after high-temperature storage (0.2C))/(initial discharge capacity (0.2C)] x 100
- Examples 3-2 to 3-14, Comparative Examples 3-1 to 3-3 A nonaqueous electrolyte solution was obtained in the same manner as in Example 3-1, except that the type and content of the additives used in the preparation of the nonaqueous electrolyte solution were changed as shown in Table 3. Using the obtained nonaqueous electrolyte solution, the initial capacity retention rate, the capacity retention rate during storage 7 days after the start of high-temperature storage, and the capacity retention rate during storage 14 days after the start of high-temperature storage were measured in the same manner as in Example 3-1. The results are shown in Table 3. The additives added to the nonaqueous electrolytes of Examples 3-1 to 3-14 and Comparative Examples 3-1 to 3-3 are as shown below. In Table 3, "-" means that no additive was added.
- the nonaqueous electrolytes of Examples 3-2 to 3-14 contained the compound (A) and the compound (B).
- the nonaqueous electrolytes of Comparative Examples 3-1 to 3-3 contained the compound (B) but did not contain the compound (A). Therefore, the capacity retention rates during storage of the batteries of Examples 3-1 to 3-14 were superior to those of Comparative Examples 3-1 to 3-3.
- the compound (A) in Examples 3-8 to 3-12 consisted of at least one selected from the group consisting of compound (1), compound (2), compound (3), compound (4), and compound (5).
- the compound (A) in Examples 3-1 to 3-7 consisted of only one compound. Therefore, the capacity retention rate during storage of the batteries in Examples 3-8 to 3-12 was superior to that of Examples 3-1 to 3-7.
- Examples 3-15 to 3-19, Comparative Example 3-4 The same operations as in Example 3-1 were performed except that the type and content of the additives used in the preparation of the nonaqueous electrolyte were changed as shown in Table 4, and further, the lithium ion secondary battery precursor was produced as follows. The results are shown in Table 4.
- the additives added to the nonaqueous electrolytes of Examples 3-1 to 3-19 and Comparative Example 3-4 are as shown in the following formulas. In Table 4, "-" means that no additive was added.
- a sheet-shaped negative electrode similar to the sheet-shaped negative electrode in Example 3-1 was prepared, and a sheet-shaped positive electrode similar to the sheet-shaped positive electrode in Example 3-1 was prepared.
- the sheet-like negative electrode was punched out into a rectangular shape of 42 mm in length and 31 mm in width.
- the sheet-like positive electrode was punched out into a rectangular shape of 40 mm in length and 29 mm in width.
- a rectangular negative electrode and a rectangular positive electrode were obtained.
- the separator was punched out into a rectangular shape of 45 mm in length and 35 mm in width to obtain a rectangular separator.
- the rectangular negative electrode, the rectangular separator, and the rectangular positive electrode obtained were stacked in this order in a bag-shaped aluminum laminate, and then 125 ⁇ L of a non-aqueous electrolyte was poured into the aluminum laminate to impregnate the rectangular separator, the rectangular positive electrode, and the rectangular negative electrode.
- the cell was then sealed by closing the opening of the bag with a heat sealer.
- a laminated lithium secondary battery precursor having the structure shown in FIG. 1 (that is, a lithium secondary battery before being charged and discharged) was obtained.
- the nonaqueous electrolytes of Examples 3-15 to 3-19 contained the compound (A) and the compound (B).
- the nonaqueous electrolyte of Comparative Example 3-4 contained the compound (B) but did not contain the compound (A). Therefore, the capacity retention rates during storage of the batteries of Examples 3-15 to 3-19 were superior to that of Comparative Example 4.
- the compound (B) in Examples 3-16 to 3-19 consisted of at least one selected from the group consisting of the compound (6), the compound (7), and the compound (8).
- the compound (B) in Example 3-15 consisted of one compound. Therefore, the capacity retention rates during storage of the batteries in Examples 3-16 to 3-19 were superior to that of Example 3-15.
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、リン酸鉄リチウムを含む正極活物質を含む電池が開示されている。
本開示の別の一態様の目的は、電池用非水電解液を備えるリチウム二次電池であって、高温保存後の容量維持率を向上された、又はSOCが中程度以下の領域での電池の抵抗が低減されたリチウム二次電池、並びに、このリチウム二次電池を製造できる、リチウム二次電池の製造方法及びリチウム二次電池前駆体を提供することである。
<1> 化合物(A)と、化合物(B)と、を含有し、
前記化合物(A)が、下記式(1)で表される化合物(1)と、モノフルオロリン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種である化合物(2)と、下記式(3)で表される化合物(3)と、下記式(4)で表される化合物(4)と、下記式(5)で表される化合物(5)と、下記式(6)で表される化合物(6)と、下記式(7)で表される化合物(7)と、下記式(8)で表される化合物(8)と、からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記化合物(B)が、下記式(9)で表される化合物(9)と、下記式(10)で表される化合物(10)と、下記式(11)で表される化合物(11)と、からなる群より選択される少なくとも1種である、電池用非水電解液。
R11は、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数2~6のアルケニレン基、式(i-1)で表される基、式(i-2)で表される基、又は式(i-3)で表される基を表し、
式(i-1)中、R12は、酸素原子、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数2~6のアルケニレン基、又はオキシメチレン基を表し、*は、結合位置を表し、
式(i-2)中、R13は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、又は水素原子を表し、*は、結合位置を表し、
式(i-3)中、R14は、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロゲン化アルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は式(i-4)で表される基を表し、*は、結合位置を表し、
式(i-4)中、R15は、酸素原子、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数2~6のアルケニレン基、又はオキシメチレン基を表し、*は、結合位置を表す。
式(3)中、
Mは、アルカリ金属を表し、
bは、1~3の整数を表し、
mは、1~4の整数を表し、
nは、0~8の整数を表し、
qは、0又は1を表し、
R31は、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基、又は炭素数6~20のハロゲン化アリーレン基(これらの基は、構造中に置換基、又はヘテロ原子を含んでいてもよく、qが1でmが2~4の場合にはm個のR31はそれぞれが結合していてもよい。)を表し、
R32は、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のハロゲン化アルキル基、炭素数6~20のアリール基、又は炭素数6~20のハロゲン化アリール基(これらの基は、構造中に置換基、又はヘテロ原子を含んでいてもよく、nが2~8の場合はn個のR32はそれぞれが結合して環を形成していてもよい。)を表し、
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、-O-又は-CH2-を表す。
式(4)中、R41及びR42は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~3の炭化水素基、又は炭素数1~3のフッ化炭化水素基を表す。
式(5)中、R51~R54は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~3の炭化水素基、又は炭素数1~3のフッ化炭化水素基を表し、実線と点線の二重線とは、単結合又は二重結合を表す。
式(6)中、R61は、それぞれ独立に、フッ素原子、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表し、
Mは、アルカリ金属を表す。
式(7)中、R71は、それぞれ独立に、炭素数1~10の炭化水素基、又は炭素数3~18のトリアルキルシリル基を表す。
式(8)中、R81は、炭素数1~10のアルキレン基、又は炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基を表し、
R82は、それぞれ独立に、炭素数1~10の炭化水素基、又は炭素数1~10のハロゲン化炭化水素基を表す(但し、2つのR82は、互いに連結して、炭素数1~10の2価の炭化水素基、又は炭素数1~10の2価のハロゲン化炭化水素基を形成していてもよい)。
式(9)中、
R91及びR92は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基(前記アルキル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)、炭素数2~10のアルケニル基(前記アルケニル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)、炭素数2~10のアルキニル基(前記アルキニル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)、アリール基(前記アリール基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数1~6のアルキル基で置換されてもよい。)、又はハロゲン原子を表し、
L1及びL2は、それぞれ独立に、単結合又は-O-を表す。
式(10)中、R101~R103は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1~10の炭化水素基を表す。
式(11)中、
R111は、水素原子、炭素数1~10の炭化水素基、又は炭素数1~10のフッ化炭化水素基を表し
R112及びR113は、それぞれ独立に、水素原子、シアノ基、炭素数1~6の炭化水素基、シアノ基を有する炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のハロゲン化炭化水素基を表し(但し、R112及びR113の少なくとも一方は、シアノ基又はシアノ基を有する炭素数1~6の炭化水素基である。)、
Mは、アルカリ金属を表す。〕
<2> 前記化合物(A)が、前記化合物(2)と、前記化合物(3)、前記化合物(4)、前記化合物(4)、前記化合物(5)、前記化合物(6)、前記化合物(7)、及び前記化合物(8)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなり、
前記化合物(B)が、前記化合物(9)からなる、前記<1>に記載の電池用非水電解液。
<3> 前記化合物(A)が、前記化合物(1)と、前記化合物(2)、前記化合物(3)、前記化合物(4)、前記化合物(5)、前記化合物(6)、前記化合物(7)、及び前記化合物(8)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなり、
前記化合物(B)が、前記化合物(9)からなる、前記<1>に記載の電池用非水電解液。
<4> 前記化合物(A)が、前記化合物(1)、からなり、
前記化合物(B)が、前記化合物(9)と、前記化合物(10)及び前記化合物(11)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなる、前記<1>に記載の電池用非水電解液。
<5> 前記化合物(A)が、前記化合物(5)を含む、前記<1>に記載の電池用非水電解液。
<6> 前記化合物(A)が、前記化合物(7)を含む、前記<1>に記載の電池用非水電解液。
<7> 前記化合物(A)が、前記化合物(8)を含む、前記<1>に記載の電池用非水電解液。
<8> リン酸金属リチウムを含む正極活物質を含むリチウム二次電池に用いられる、前記<1>に記載の電池用非水電解液。
<9> 前記化合物(A)が、前記化合物(1)、前記化合物(2)、前記化合物(3)、及び前記化合物(4)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなり、
前記化合物(B)が、前記化合物(9)及び前記化合物(10)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなる、前記<8>に記載の電池用非水電解液。
<10> ケースと、
前記ケースに収容された、正極、負極、セパレータ、及び電解液と、
を備え、
前記正極が、リン酸金属リチウムを含む正極活物質を含み、
前記電解液が、前記<1>~<9>のいずれか1つに記載の電池用非水電解液である、リチウム二次電池前駆体。
<11> 前記<10>に記載のリチウム二次電池前駆体に対し、充電及び放電を施して得られたリチウム二次電池。
<12> 前記<10>に記載のリチウム二次電池前駆体を準備する工程と、
前記リチウム二次電池前駆体に対して、充電及び放電を施す工程と、
を含む、リチウム二次電池の製造方法。
本開示の別の一態様によれば、リン酸金属リチウムを含む正極活物質を含む正極と、電池用非水電解液と、を備えるリチウム二次電池であって、保存時の容量維持率が向上されたリチウム二次電池、並びに、このリチウム二次電池を製造できる、リチウム二次電池の製造方法及びリチウム二次電池前駆体が提供される。
本明細書において、組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本明細書において、「工程」との用語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本開示の電池用非水電解液(以下、単に「非水電解液」ともいう)は、化合物(A)と、化合物(B)と、を含有する。
化合物(A)は、後述の式(1)で表される化合物(1)と、モノフルオロリン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種である化合物(2)と、後述の式(3)で表される化合物(3)と、後述の式(4)で表される化合物(4)と、後述の式(5)で表される化合物(5)と、下記式(6)で表される化合物(6)と、下記式(7)で表される化合物(7)と、下記式(8)で表される化合物(8)と、からなる群より選択される少なくとも1種である。
化合物(B)は、後述の式(9)で表される化合物(9)と、後述の式(10)で表される化合物(10)と、後述の式(11)で表される化合物(11)と、からなる群より選択される少なくとも1種である。非水電解液は、リン酸金属リチウムを含む正極活物質を含むリチウム二次電池(例えば、後述する本開示のリチウム二次電池)に用いられることが好ましい。
本開示の非水電解液は、化合物(A)を含有する。
化合物(A)は、後述の式(1)で表される化合物(1)と、モノフルオロリン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種である化合物(2)と、後述の式(3)で表される化合物(3)と、後述の式(4)で表される化合物(4)と、後述の式(5)で表される化合物(5)と、後述の式(6)で表される化合物(6)と、後述の式(7)で表される化合物(7)と、後述の式(8)で表される化合物(8)と、からなる群より選択される少なくとも1種である。
後述の化合物(B)についても同様である。
本開示の非水電解液において、化合物(A)の選択肢の一つである化合物(1)は、下記式(1)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
R11は、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数2~6のアルケニレン基、式(i-1)で表される基、式(i-2)で表される基、又は式(i-3)で表される基を表し、
*は、結合位置を表し、
式(i-1)中、R12は、酸素原子、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数2~6のアルケニレン基、又はオキシメチレン基を表し、*は、結合位置を表し、
式(i-2)中、R13は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、又は水素原子を表し、*は、結合位置を表し、
式(i-3)中、R14は、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロゲン化アルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は式(i-4)で表される基を表し、*は、結合位置を表し、
式(i-4)中、R15は、酸素原子、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数2~6のアルケニレン基、又はオキシメチレン基を表し、*は、結合位置を表す。
式(i-2)中、R13は、炭素数1~3のアルキル基、又は炭素数2~3のアルケニル基であることが好ましく、プロピル基であることがより好ましい。
詳細には、化合物(A)は、
化合物(1)からなるか、又は、
化合物(1)と、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、及び化合物(5)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなる
ことが好ましい。
化合物(A)は、化合物(1)と、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、及び化合物(5)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなることがより好ましい。
本開示の非水電解液において、化合物(A)の選択肢の一つである化合物(2)は、モノフルオロリン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種である。
後述の実施例における「化合物(2)-1」は、ジフルオロリン酸リチウムである。
化合物(A)の選択肢の一つである化合物(3)は、下記式(3)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
Mは、アルカリ金属を表し、
bは、1~3の整数を表し、
mは、1~4の整数を表し、
nは、0~8の整数を表し、
qは、0又は1を表し、
R31は、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基、又は炭素数6~20のハロゲン化アリーレン基(これらの基は、構造中に置換基、又はヘテロ原子を含んでいてもよく、qが1でmが2~4の場合にはm個のR31はそれぞれが結合していてもよい。)を表し、
R32は、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のハロゲン化アルキル基、炭素数6~20のアリール基、又は炭素数6~20のハロゲン化アリール基(これらの基は、構造中に置換基、又はヘテロ原子を含んでいてもよく、nが2~8の場合はn個のR32はそれぞれが結合して環を形成していてもよい。)を表し、
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、-O-又は-CH2-を表す。
アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。中でも、Mは、リチウムであることが好ましい。
bは、アニオンの価数及びカチオンの個数を表す。bは、1~3の整数であり、1であることが好ましい。bが3以下であれば、アニオン化合物の塩が混合有機溶媒に溶解しやすい。
m及びnの各々は、配位子の数に関係する値である。m及びnの各々は、Mの種類によって決まる。mは、1~4の整数である。nは、0~8の整数である。
qは、0又は1である。qが0の場合、キレートリングが五員環となり、qが1の場合、キレートリングが六員環となる。
R31は、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基、又は炭素数6~20のハロゲン化アリーレン基を表す。これらのアルキレン基、ハロゲン化アルキレン基、アリーレン基又はハロゲン化アリーレン基は、その構造中に置換基、ヘテロ原子を含んでいてもよい。具体的には、これらの基の水素原子の代わりに、置換基を含んでもよい。置換基としては、ハロゲン原子、鎖状又は環状のアルキル基、アリール基、アルケニル基、アルコキシ基、アリーロキシ基、スルホニル基、アミノ基、シアノ基、カルボニル基、アシル基、アミド基、又は水酸基が挙げられる。これらの基の炭素元素の代わりに、窒素原子、硫黄原子、又は酸素原子が導入された構造であってもよい。qが1でmが2~4である場合、m個のR31はそれぞれが結合していてもよい。そのような例としては、エチレンジアミン四酢酸のような配位子を挙げることができる。
R32は、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のハロゲン化アルキル基、炭素数6~20のアリール基、炭素数6~20のハロゲン化アリール基を表す。これらのアルキル基、ハロゲン化アルキル基、アリール基又はハロゲン化アリール基は、R31と同様に、その構造中に置換基、ヘテロ原子を含んでいてもよく、nが2~8のときにはn個のR32は、それぞれ結合して環を形成してもよい。R32としては、電子吸引性の基が好ましく、特にフッ素原子が好ましい。
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、-O-又は-CH2-を表す。つまり、配位子はこれらQ1及びQ2を介してB(ホウ素原子)に結合することになる。
化合物(A)の選択肢の一つである化合物(4)は、下記式(4)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
R41及びR42で表される炭素数1~6の炭化水素基としては、アルキル基又はアリール基が好ましく、アルキル基が更に好ましい。
R41及びR42で表される炭素数1~6の炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が特に好ましい。
R51又はR52で表される炭素数1~6のフッ化炭化水素基の炭素数としては、1~3が好ましく、1又は2がより好ましく、1が特に好ましい。
化合物(4)としては、下記化合物(4)-1が特に好ましい。
化合物(A)の選択肢の一つである化合物(5)は、下記式(5)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
R51~R54で表される炭素数1~3の炭化水素基としては、炭素数が1~3のアルキル基が好ましく、炭素数が1又は2のアルキル基がより好ましく、炭素数が1のアルキル基がさらに好ましい。
R51~R54で表される炭素数1~3のフッ化炭化水素基としては、炭素数が1~3のフッ化アルキル基が好ましく、炭素数が1又は2のフッ化アルキル基がより好ましく、炭素数が1のフッ化アルキル基がさらに好ましい。
化合物(5)としては、下記化合物(5)-1、又は下記化合物(5)-2が特に好ましい。
化合物(A)の選択肢の一つである化合物(6)は、下記式(6)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
R61としては、フッ素原子(フルオロ基、-F)、トリフルオロメチル基(-CF3)、ペンタフルオロエチル基(-CF2CF3)がさらに好ましい。
化合物(A)の選択肢の一つである化合物(7)は、下記式(7)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
R71で表される炭素数1~10の炭化水素基としては、炭素数が1~8のアルキル基が好ましい。
化合物(A)の選択肢の一つである化合物(8)は、下記式(8)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
R81で表される炭素数1~10のアルキレン基としては、炭素数が1~3のアルキレン基が好ましく、炭素数が1又は2のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が特に好ましい。
R81で表される炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基としては、炭素数が1~3のハロゲン化アルキレン基が好ましく、炭素数が1又は2のハロゲン化アルキレン基がより好ましく、ジフルオロメチレン基が特に好ましい。
R82で表される炭素数1~10の炭化水素基としては、炭素数が1~3の炭化水素基が好ましく、炭素数が1又は2の炭化水素基がより好ましく、メチル基が特に好ましい。
R82で表される炭素数1~10のハロゲン化炭化水素基としては、炭素数が1~3のハロゲン化炭化水素基が好ましく、炭素数が1又は2のハロゲン化炭化水素基がより好ましく、トリフルオロメチル基が特に好ましい。
本開示の非水電解液は、化合物(B)を含有する。
化合物(B)は、後述の式(9)で表される化合物(9)と、後述の式(10)で表される化合物(10)と、後述の式(11)で表される化合物(11)と、からなる群より選択される少なくとも1種である。
含有質量比〔化合物(A)/化合物(B)〕の好ましい範囲については前述したとおりである。
化合物(B)の選択肢の一つである化合物(9)は、下記式(9)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
化合物(9)は、リチウム(N-カルボニル)スルホンアミド化合物に包含される。
R91及びR92は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基(前記アルキル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)、炭素数2~10のアルケニル基(前記アルケニル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)、炭素数2~10のアルキニル基(前記アルキニル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)、アリール基(前記アリール基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数1~6のアルキル基で置換されてもよい。)、又はハロゲン原子を表し、
L1及びL2は、それぞれ独立に、単結合又は-O-を表す。
「炭素数1~10のアルキル基」の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子、又は臭素原子がより好ましく、フッ素原子又は塩素原子が更に好ましく、フッ素原子が特に好ましい。
「炭素数1~10のアルキル基」において、ハロゲン原子に置換される水素原子の数は、特に限定されず、アルキル基の炭素数に応じて適宜選択され、1個~7個が好ましい。
「炭素数2~10のアルケニル基」の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子、又は臭素原子がより好ましく、フッ素原子又は塩素原子が更に好ましく、フッ素原子が特に好ましい。
「炭素数2~10のアルケニル基」において、ハロゲン原子に置換される水素原子の数は、特に限定されず、アルケニル基の炭素数に応じて適宜選択され、1個~7個が好ましい。
「炭素数2~10のアルキニル基」の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子、又は臭素原子がより好ましく、フッ素原子又は塩素原子が更に好ましく、フッ素原子が特に好ましい。
「炭素数2~10のアルキニル基」において、ハロゲン原子に置換される水素原子の数は、特に限定されず、アルキニル基の炭素数に応じて適宜選択され、1個~7個が好ましい。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子、又は臭素原子がより好ましく、フッ素原子又は塩素原子が更に好ましく、フッ素原子が特に好ましい。「アリール基」において、ハロゲン原子に置換される水素原子の数は、特に限定されず、1個~5個が好ましい。
炭素数1~6のアルコキシ基は、アルキル基が直鎖、分岐、及び環状のいずれでもよい。炭素数1~6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、t-ブトキシ基、ペンチルオキシ基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数1~6のアルコキシ基は、炭素数1~3のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、及びエトキシ基がより好ましい。「アリール基」において、炭素数1~6のアルコキシ基に置換される水素原子の数は、特に限定されず、1個~3個が好ましい。
炭素数1~6のアルキル基は、直鎖、分岐、及び環状のいずれでもよい。炭素数1~6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、n-ヘキシル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。これらの中でも、炭素数1~6のアルキル基は、炭素数1~3のアルキル基が好ましく、メチル基、及びエチル基がより好ましい。「アリール基」において、炭素数1~6のアルキル基に置換される水素原子の数は、特に限定されず、1個~3個が好ましい。
好ましくは、L1が-O-でありL2が単結合又は-O-である組み合わせ、又は、
L2が-O-でありL1が単結合又は-O-である組み合わせであり、
より好ましくは、L2が-O-でありL1が単結合又は-O-である組み合わせであり、特に好ましくは、L2が-O-でありL1が単結合である組み合わせである。
好ましくは、R92が、炭素数1~3のアルキル基(前記アルキル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)であり、L2が-O-である組み合わせである。
好ましくは、R91がハロゲン原子であり、L1が単結合である組み合わせであり、
より好ましくは、R91がフッ素原子であり、L1が単結合である組み合わせである。
化合物(9)-1の合成方法については、国際公開第2022/196230号の段落0389~0391(合成例42における「リチウムフルオロスルホニルメトキシカルボニルアミド[合成化合物(I-42)]」の記載)を参照できる。
詳細には、化合物(B)は、
化合物(9)からなるか、又は、
化合物(9)と、化合物(10)及び化合物(11)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなる
ことが好ましい。
化合物(A)は、化合物(9)と、化合物(10)及び化合物(11)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなることがより好ましい。
化合物(B)の選択肢の一つである化合物(10)は、下記式(10)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
R101~R103で表される炭素数1~10の炭化水素基として、好ましくは炭素数1~10のアルキル基、より好ましくは炭素数1~6のアルキル基、更に好ましくは炭素数1~3のアルキル基、更に好ましくは炭素数1又は2のアルキル基、更に好ましくは炭素数1のアルキル基(即ち、メチル基)である。
化合物(B)の選択肢の一つである化合物(11)は、下記式(11)で表される化合物からなる群から選択される少なくとも1種である。
R111は、水素原子、炭素数1~10の炭化水素基、又は炭素数1~10のフッ化炭化水素基を表し
R112及びR113は、それぞれ独立に、水素原子、シアノ基、炭素数1~6の炭化水素基、シアノ基を有する炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のハロゲン化炭化水素基を表し(但し、R112及びR113の少なくとも一方は、シアノ基又はシアノ基を有する炭素数1~6の炭化水素基である。)、
Mは、アルカリ金属を表す。
R111で表される炭素数1~10の炭化水素基は、直鎖の炭化水素基であってもよいし、分岐構造を有する炭化水素基であってもよい。
R111で表される炭素数1~10の炭化水素基として、好ましくは炭素数1~10のアルキル基、より好ましくは炭素数1~6のアルキル基、更に好ましくは炭素数1~3のアルキル基、更に好ましくは炭素数1又は2のアルキル基、更に好ましくは炭素数1のアルキル基(即ち、メチル基)である。
R111で表される炭素数1~10のフッ化炭化水素基のベースとなる上記炭素数1~10の炭化水素基の好ましい態様は、前述したR111で表される炭素数1~10の炭化水素基の好ましい態様と同様である。
R112及びR113の各々で表される炭素数1~6の炭化水素基として、好ましくは炭素数1~6のアルキル基、より好ましくは炭素数1~3のアルキル基、更に好ましくは炭素数1又は2のアルキル基、更に好ましくは炭素数1のアルキル基(即ち、メチル基)である。
R112及びR113の各々で表されるシアノ基を有する炭素数1~6の炭化水素基のベースとなる上記炭素数1~6の炭化水素基の好ましい態様は、R112及びR113の各々で表される炭素数1~6の炭化水素基の好ましい態様と同様である。
R112及びR113の各々で表されるハロゲン化炭化水素基のベースとなる上記炭素数1~6の炭化水素基の好ましい態様は、R112及びR113の各々で表される炭素数1~6の炭化水素基の好ましい態様と同様である。
R112及びR113の各々で表されるハロゲン化炭化水素基におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が好ましく、フッ素原子、塩素原子、又は臭素原子がより好ましく、フッ素原子又は塩素原子が更に好ましく、フッ素原子が更に好ましい。
R112及びR113の好ましい態様は、R112及びR113が、それぞれ独立に、シアノ基又はシアノ基を有する炭素数1~6の炭化水素基である態様であり、R112及びR113の更に好ましい態様は、R112及びR113の両方が、シアノ基である態様である。
アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。中でも、Mは、リチウムであることが好ましい。
具体的には、非水電解液は、化合物(2)と、化合物(3)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(2)と、化合物(4)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(2)と、化合物(5)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(2)と、化合物(6)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(2)と、化合物(7)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(2)と、化合物(8)及び化合物(9)と、を含有してよい。
具体的には、非水電解液は、化合物(1)と、化合物(2)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液、化合物(1)と、化合物(3)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(1)と、化合物(4)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(1)と、化合物(5)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(1)と、化合物(6)及び化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(1)と、化合物(7)と、化合物(9)と、を含有してよい。
具体的には、非水電解液は、化合物(1)と、化合物(9)と、化合物(10)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(1)と、化合物(9)と、化合物(11)と、を含有してよい。
具体的には、非水電解液は、化合物(5)及び化合物(9)を含有してよい。非水電解液は、化合物(5)及び化合物(10)を含有してよい。非水電解液は、化合物(5)及び化合物(11)を含有してよい。
具体的には、非水電解液は、化合物(7)及び化合物(9)を含有してよい。非水電解液は、化合物(7)及び化合物(10)を含有してよい。非水電解液は、化合物(7)及び化合物(11)を含有してよい。
具体的には、非水電解液は、化合物(8)と化合物(9)を含有してよい。非水電解液は、化合物(8)と化合物(10)を含有してよい。非水電解液は、化合物(8)と化合物(11)を含有してよい。
具体的には、非水電解液は、化合物(1)と、化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(2)と、化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液、化合物(3)と、化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(4)と、化合物(9)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(1)と、化合物(10)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(2)と、化合物(10)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(3)と、化合物(10)と、を含有してよい。非水電解液は、化合物(4)と、化合物(10)と、を含有してよい。
非水電解液は、一般的に、非水溶媒を含有する。
非水溶媒としては種々公知のものを適宜選択することができる。非水溶媒は1種のみであってもよく、2種以上であってもよい。
環状カーボネート類としては、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、などが挙げられる。
含フッ素環状カーボネート類としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、などが挙げられる。
鎖状カーボネート類としては、例えば、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、エチルプロピルカーボネート(EPC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、などが挙げられる。
脂肪族カルボン酸エステル類としては、例えば、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酪酸メチル、ギ酸エチル、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酪酸エチル、イソ酪酸エチル、トリメチル酪酸エチル、などが挙げられる。
γ-ラクトン類としては、例えば、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、などが挙げられる。
環状エーテル類としては、例えば、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3-ジオキソラン、4-メチル-1,3-ジオキソラン、1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン、などが挙げられる。
鎖状エーテル類としては、例えば、1,2-エトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)、ジエチルエーテル、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジブトキシエタン、などが挙げられる。
ニトリル類としては、例えば、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3-メトキシプロピオニトリル、などが挙げられる。
アミド類としては、例えば、N,N-ジメチルホルムアミド、などが挙げられる。
ラクタム類としては、例えば、N-メチルピロリジノン、N-メチルオキサゾリジノン、N,N'-ジメチルイミダゾリジノン、などが挙げられる。
この場合、環状カーボネート類、含フッ素環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、及び含フッ素鎖状カーボネート類の合計の割合は、非水溶媒の全量に対して、好ましくは50質量%以上100質量%以下であり、より好ましくは60質量%以上100質量%以下であり、更に好ましくは80質量%以上100質量%以下である。
この場合、非水溶媒中に占める、環状カーボネート類及び鎖状カーボネート類の合計の割合は、非水溶媒の全量に対して、好ましくは50質量%以上100質量%以下であり、より好ましくは60質量%以上100質量%以下であり、更に好ましくは80質量%以上100質量%以下である。
非水溶媒の含有量の上限は、非水電解液の総量に対して、好ましくは99質量%であり、好ましくは97質量%であり、更に好ましくは90質量%である。
非水電解液は、一般的に、電解質を含有する。
無機酸陰イオン塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6)、六フッ化タンタル酸リチウム(LiTaF6)、などが挙げられる。
有機酸陰イオン塩としては、例えば、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Li(CF3SO2)2N)、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド(Li(C2F5SO2)2N)などが挙げられる。
中でも、含フッ素リチウム塩としては、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)が更に好ましい。
含フッ素リチウム塩が六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)を含む場合、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)の含有割合は、電解質の全量に対して、好ましくは50質量%以上100質量%以下、より好ましくは60質量%以上100質量%以下、更に好ましくは80質量%以上100質量%以下である。
非水電解液は、必要に応じて、その他の成分を含有してもよい。
その他の成分としては、酸無水物などが挙げられる。
本開示のリチウム二次電池前駆体は、
ケースと、
ケースに収容された、正極、負極、セパレータ、及び電解液と、
を備える。
ここで、正極は、リン酸金属リチウムを含む正極活物質を含む。
電解液は、本開示の非水電解液である。
かかる効果は、非水電解液中の、化合物(A)と化合物(B)との組み合わせによってたらされる効果である。
ケースの形状などは、特に限定はなく、本開示のリチウム二次電池前駆体の用途などに応じて、適宜選択される。
ケースとしては、ラミネートフィルムを含むケース、電池缶と電池缶蓋とからなるケース、などが挙げられる。
正極は、好ましくは正極活物質を含む。
正極活物質としては、
MoS2、TiS2、MnO2、V2O5等の遷移金属酸化物又は遷移金属硫化物;
LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNiXCo(1-X)O2(0<X<1)、LiNixCoyMnzO2(x、y及びzは、それぞれ独立に、0超1.00未満であり、かつ、x、y及びzの合計は、0.99~1.00である。)(いわゆる「NCM」;例えば、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)等のリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物;
LitNi1-x-yCoxAlyO2(tは、0.95以上1.15以下であり、xは、0以上0.3以下であり、yは、0.1以上0.2以下であり、x及びyの合計は、0.5未満である。)(いわゆる「NCA」;例えば、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)等のリチウムと遷移金属と典型金属とからなる複合酸化物;
ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアセン、ジメルカプトチアジアゾール、ポリアニリン複合体等の導電性高分子材料;
リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO4)、リン酸マンガン鉄リチウム(LiMnxFe1-xPO4;0<x<1)、リン酸コバルトリチウム(LiCoPO4)、リン酸ニッケルリチウム(LiNiPO4)等のリン酸金属リチウム;
等が挙げられる。
リン酸金属リチウムとしては、例えば、リン酸鉄リチウム(LiFePO4)、リン酸マンガンリチウム(LiMnPO4)、リン酸マンガン鉄リチウム(LiMnxFe1-xPO4;0<x<1)、リン酸コバルトリチウム(LiCoPO4)、リン酸ニッケルリチウム(LiNiPO4)、等が挙げられる。
リン酸金属リチウム以外の成分としては;
MoS2、TiS2、MnO2、V2O5などの遷移金属酸化物又は遷移金属硫化物;
LiCoO2、LiMnO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNiXCo(1-X)O2〔0<X<1〕、LiNixCoyMnzO2〔x、y及びzは、それぞれ独立に、0超1.00未満であり、かつ、x、y及びzの合計は、0.99~1.00である。〕(いわゆる「NCM」;例えば、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)等の、リチウムと遷移金属とからなる複合酸化物;
LitNi1-x-yCoxAlyO2〔tは、0.95以上1.15以下であり、xは、0以上0.3以下であり、yは、0.01以上0.2以下であり、x及びyの合計は、0.5未満である。〕(いわゆる「NCA」;例えば、LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)等の、リチウムと遷移金属と典型金属とからなる複合酸化物;
ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアセン、ジメルカプトチアジアゾール、ポリアニリン複合体などの導電性高分子材料;
等が挙げられる。
正極活物質がリン酸金属リチウムを含む場合の正極活物質中に占めるリン酸金属リチウムの割合は、100質量%であってもよいし、100質量%未満であってもよい。
正極活物質がリン酸金属リチウムを含む場合の正極活物質中に占めるリン酸鉄リチウムの割合は、100質量%であってもよいし、100質量%未満であってもよい。
正極合材層は、正極活物質以外の成分を含んでいてもよい。
正極活物質以外の成分としては、導電性助剤、バインダー、等が挙げられる。
導電性助剤としては、カーボンブラック(例えばアセチレンブラック)、アモルファスウィスカー、グラファイトなどの炭素材料が挙げられる。
バインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン等が挙げられる。
正極合材スラリーは、正極活物質以外の成分(例えば、導電性助剤、バインダー等)を含んでいてもよい。
正極合材スラリーにおける溶媒としては、例えば、N-メチルピロリドン等の有機溶剤が挙げられる。
正極合材層の全固形分に占める正極活物質の割合は、100質量%であってもよい。
ここで、正極合材層の全固形分とは、正極合材層に溶媒が残存している場合には、正極合材層から溶媒を除いた全量を意味し、正極合材層に溶媒が残存していない場合には、正極合材層の全量を意味する。
正極合材層の全固形分に占めるリン酸金属リチウムの割合は、100質量%であってもよいし、100質量%未満であってもよい。
正極合材層の全固形分に占めるリン酸鉄リチウムの割合は、100質量%であってもよいし、100質量%未満であってもよい。
正極集電体の材質には特に制限はなく、公知のものを任意に用いることができる。
正極集電体の具体例としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、タンタルなどの金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパーなどの炭素材料;等が挙げられる。
負極は、好ましくは負極活物質を含む。
負極活物質としては、例えば、金属リチウム、リチウム含有合金、リチウムとの合金化が可能な金属若しくは合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な酸化物、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属窒素化物、及び、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な炭素材料からなる群から選ばれる少なくとも1種を用いることができる。
リチウム(又はリチウムイオン)との合金化が可能な金属もしくは合金としては、シリコン、シリコン合金、スズ、スズ合金などを挙げることができる。
負極活物質としては、チタン酸リチウムも挙げられる。
これらの中でも、リチウムイオンをドープ・脱ドープすることが可能な炭素材料が好ましい。
このような炭素材料としては、カーボンブラック、活性炭、黒鉛材料(人造黒鉛、天然黒鉛)、非晶質炭素材料、等が挙げられる。上記炭素材料の形態は、繊維状、球状、ポテト状、フレーク状のいずれの形態であってもよい。
上記黒鉛材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛が挙げられる。人造黒鉛としては、黒鉛化MCMB、黒鉛化MCFなどが用いられる。黒鉛材料としては、ホウ素を含有するものなども用いることができる。黒鉛材料としては、金、白金、銀、銅、スズなどの金属で被覆したもの、非晶質炭素で被覆したもの、非晶質炭素と黒鉛を混合したものも使用することができる。
負極活物質中に占める炭素材料(好ましくは黒鉛材料)の割合は、100質量%であってもよいし、100質量%未満であってもよい。
負極合材層は、負極活物質以外の成分を含んでいてもよい。
負極活物質以外の成分としては、導電性助剤、バインダーが挙げられる。
導電性助剤としては、正極合材層に含まれ得る導電性助剤として例示した導電性助剤と同様の導電性助剤が挙げられる。
バインダーとしては、カルボキシメチルセルロース、SBRラテックス等が挙げられる。
負極合材スラリーは、負極活物質以外の成分(例えば導電性助剤、バインダー等)を含んでいてもよい。
負極合材スラリーにおける溶媒としては、例えば、水が挙げられる。
負極合材層の全固形分に占める負極活物質の割合は、100質量%であってもよい。
ここで、負極合材層の全固形分とは、負極合材層に溶媒が残存している場合には、負極合材層から溶媒を除いた全量を意味し、負極合材層に溶媒が残存していない場合には、負極合材層の全量を意味する。
%以上である。
負極合材層の全固形分に占める炭素材料(好ましくは黒鉛材料)の割合は、100質量%であってもよい。
負極集電体の材質には特に制限はなく、公知のものを任意に用いることができる。
負極集電体の具体例としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられる。中でも、加工しやすさの点から特に銅が好ましい。
セパレータとしては、例えば、多孔質の樹脂平板が挙げられる。多孔質の樹脂平板の材質としては、樹脂、この樹脂を含む不織布などが挙げられる。樹脂としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリエステル、セルロース、ポリアミドなどが挙げられる。
なかでも、セパレータは、単層又は多層構造の多孔性樹脂シートであることが好ましい。多孔性樹脂シートの材質は、一種又は二種以上のポリオレフィン樹脂を主体とする。セパレータの厚みは、好ましくは5μm以上30μm以下である。セパレータは、好ましくは、正極と負極との間に配置される。
図1は、本開示のリチウム二次電池前駆体の一例である積層型のリチウム二次電池前駆体を示す概略断面図である。
詳細には、リチウム二次電池前駆体1では、電池素子10は、外装体30の内部に封入されている。外装体30は、ラミネートフィルムで形成されている。電池素子10には、正極リード21及び負極リード22の各々が取り付けられている。正極リード21及び負極リード22の各々は、外装体30の内部から外部に向かって、反対方向に導出されている。
この一例では、セパレータ45に注入される非水電解液として、本開示の非水電解液を用いる。
本開示のリチウム二次電池の製造方法は、
前述した本開示のリチウム二次電池前駆体を準備する工程(以下、「準備工程」ともいう)と、
上記リチウム二次電池前駆体に対して、充電及び放電を施す工程と、
を含む。
本開示のリチウム二次電池は、上述した本開示のリチウム二次電池前駆体に対し、充電及び放電を施して得られたリチウム二次電池である。
リチウム二次電池前駆体については前述のとおりである。
本工程では、リチウム二次電池前駆体に対し、充電及び放電のサイクルを、複数回繰り返してもよい。
前述のとおり、この充電及び放電により、リチウム二次電池前駆体における正極(特に正極活物質)及び/又は負極(特に負極活物質)の表面に、好ましくはSEI(Solid Electrolyte Interface)膜が形成される。
<非水電解液の調製>
エチレンカーボネート(以下、「EC」)と、ジメチルカーボネート(以下、「DMC」)と、エチルメチルカーボネート(以下、「EMC」)とを、混合した。体積比(EC:DMC:EMC)は、30:35:35であった。これにより、非水溶媒として混合溶媒を得た。
得られた混合溶媒に対し、電解質としてのLiPF6を、最終的に得られる非水電解液中の濃度が1.2モル/リットルとなるように溶解させ、電解液(以下、「基本電解液」ともいう)を得た。
得られた基本電解液に対し、表1に記載の化合物を、最終的に得られる非水電解液の全量に対する含有量が表1に記載の含有量(質量%)となるように添加し、非水電解液を得た。表1中、化合物(2)-1(即ち、ジフルオロリン酸リチウム)は、化合物(2)の具体例である。化合物(3)-1は、化合物(3)の具体例である。化合物(9)-1は、化合物(9)の具体例である。
正極活物質としてのLiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(90質量%)と、
導電助剤としての、カーボンブラック(2.5質量%)及び黒鉛(2.5質量%)と、
バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)(5質量%)と、を混合した混合物を得た。得られた混合物を、N-メチルピロリドン溶媒中に分散させ、正極合材スラリーを得た。
正極集電体として厚さ20μmのアルミニウム箔を準備した。
得られた正極合材スラリーをアルミニウム箔上に塗布し、乾燥後、プレス機で圧延し、シート状の正極を得た。正極は、正極集電体と正極合材層とからなる。
負極活物質としてグラファイト(96質量%)、導電助剤としてカーボンブラック(1質量%)、増粘剤として純水中で分散したカルボキシメチルセルロースナトリウムを固形分で1質量%、及びバインダーとして純水中で分散したスチレン-ブタジエンゴム(SBR)を固形分で2質量%を混合し、負極合材スラリーを得た。
負極集電体として厚さ10μmの銅箔を準備した。
得られた負極合材スラリーを銅箔上に塗布し、乾燥後、プレス機で圧延し、シート状の負極を得た。負極は、負極集電体と負極合材層とからなる。
セパレータとして、多孔性ポリエチレンフィルムを準備した。
負極を直径14mmの円盤状に打ち抜いた。正極を直径13mmの円盤状に打ち抜いた。セパレータを直径17mmの円盤状に打ち抜いた。これにより、コイン状の負極、コイン状の正極、及びコイン状のセパレータを得た。
得られたコイン状の負極、コイン状のセパレータ、及びコイン状の正極を、この順序でステンレス製の電池缶(サイズ:2032サイズ)内に積層した。次いで、この電池缶内に非水電解液20μLを注入し、セパレータと正極と負極とを非水電解液に含漬させた。
次に、正極上にアルミニウム製の板(厚さ1.2mm、直径16mm)及びバネを乗せ、ポリプロピレン製のガスケットを介して、電池缶蓋をかしめることにより、電池を密封した。
以上により、図2で示す構成を有するコイン型のリチウム二次電池前駆体(即ち、充電及び放電が施される前のリチウム二次電池)を得た。リチウム二次電池前駆体のサイズは、直径20mm、高さ3.2mmであった。
上記リチウム二次電池前駆体に対し、25℃~70℃の温度範囲下、4.2Vまでの充電及び2.5Vまでの放電を3回繰り返すことで、リチウム二次電池を得た。
上記で得られたリチウム二次電池に対しSOC(State of charge)が50%となるまで充電した。
充電したリチウム二次電池について、DCIR(直流抵抗)[Ω]を測定した。
得られた結果を、電池抵抗(SOC50%)とした。
以上の操作は、25℃の恒温槽中で行った。
電池抵抗(SOC50%)測定後のリチウム二次電池に対し、SOCが25%となるまで放電した。
放電したリチウム二次電池について、DCIR(直流抵抗)[Ω]を測定した。
得られた結果を、電池抵抗(SOC25%)とした。
以上の操作は、25℃の恒温槽中で行った。
非水電解液中の添加剤種及び含有量を、表1に示すように変更したこと以外は、実施例1-1と同様にして、非水電解液を得た。得られた非水電解液を用いて、実施例1-1と同様にして、電池抵抗(SOC50%)及び電池抵抗(SOC25%)を測定した。結果を表1に示す。なお、実施例1-2~1-3及び参考例1-1の非水電解液に加えた添加剤は、それぞれ下記式の通りであり、参考例1-1の化合物(6)-1(即ち、ビス(フルオロスルホニル)イミド)は、化合物(6)の具体例である。各結果は、参考例1-1の値を100とした場合の相対値として示した。
<非水電解液の調製>
非水電解液中の添加剤種及び含有量を、表2に示すように変更したこと以外は、実施例1-1と同様にして、非水電解液を得た。
得られた非水電解液を用いて、実施例1-1と同様にして、リチウム二次電池を得た。
上記リチウム二次電池を、25℃の恒温槽内で充電レート0.2Cで3.5VまでCC-CV(Constant Current-Constant Voltage)充電し、次いで、25℃にて、放電レート0.2Cにて、初期の(即ち、高温保存前の)放電容量(0.2C)(mAh)を測定した。
次に、初期の放電容量(0.2C)を測定したリチウム二次電池を、25℃にて充電レート0.2Cで4.2VまでCC-CV充電した後、60℃の温度環境で保存(以下、「高温保存」とする)した。この高温保存の保存時間については後述する。
高温保存開始から7日後(即ち、保存時間7日間)において、以下のようにして、高温保存後の回復放電容量の測定を行った。
高温保存後のリチウム二次電池を、25℃にて、SOCが0%となるまで放電レート0.2CでCC放電させ、次いで充電レート0.2Cで4.2VまでCC-CV充電した。次いでこのリチウム二次電池を、放電レート0.2CにてCC放電させ、高温保存後の回復放電容量(0.2C)(mAh)を測定した。
高温保存開始から7日後について、下記式により、保存時の容量維持率を算出した。なお、表2には、初期の(即ち、高温保存前の)容量維持率(即ち、容量維持率100%)も示した。
保存時の容量維持率(%)=[(高温保存後の回復放電容量(0.2C))/(初期の放電容量(0.2C))]×100
上記で得られたリチウム二次電池に対しSOCが50%となるまで充電した。
充電したリチウム二次電池について、DCIR(直流抵抗)[Ω]を測定した。
得られた結果を、電池抵抗(SOC50%)とした。
以上の操作は、25℃の恒温槽中で行った。
上記で得られたリチウム二次電池に対しSOCが50%となるまで充電した。
充電したリチウム二次電池について、DCIR(直流抵抗)[Ω]を測定した。
得られた結果を、電池抵抗(SOC50%)とした。
以上の操作は、-10℃の恒温槽中で行った。
<非水電解液の調製>
非水溶媒として、エチレンカーボネート(EC)とジメチルカーボネート(DMC)とメチルエチルカーボネート(EMC)とを混合し、混合溶媒を得た。体積比(EC:DMC:EMC)は、20:35:45であった。
得られた混合溶媒中に、電解質としてのLiPF6を、最終的に調製される非水電解液中における電解質濃度が0.9モル/リットルとなるように溶解させた。
得られた溶液に対して、以下の通り、添加剤を添加して非水電解液を得た。
化合物(9)の具体例である前述の化合物(9)-1を、非水電解液全質量に対する含有量が1.0質量%となるように添加した。
さらに、化合物(1)の具体例である前述の化合物(1)-1を、非水電解液全質量に対する含有量が0.5質量%となるように添加した。
正極活物質としてのリン酸鉄リチウム(LiFePO4;以下、「LFP」ともいう)(90質量部)、導電性助剤としてのアセチレンブラック(5質量部)、及び、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン(5質量部)を、N-メチルピロリジノンを溶媒として混練してペースト状の正極合材スラリーを調製した。
次に、この正極合材スラリーを、厚さ20μmの帯状アルミ箔製の正極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮することにより、正極集電体と正極合材層とからなるシート状の正極を得た。このときの正極合材層の塗布密度は12mg/cm2であり、充填密度は2.0g/mLであった。
負極活物質としての天然黒鉛(98質量部)、バインダーとしてのカルボキシメチルセルロース(1質量部)、及び、バインダーとしてのSBRラテックス(1質量部)を、水溶媒で混練してペースト状の負極合材スラリーを調製した。
次に、この負極合材スラリーを、厚さ10μmの帯状銅箔製の負極集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮することにより、負極集電体と負極合材層とからなるシート状の負極を得た。このときの負極合材層の塗布密度は6.0mg/cm2であり、充填密度は1.5g/mLであった。
セパレータとして、厚さ20μmの微多孔性ポリエチレンフィルムを準備した。
上述の負極を直径14mmの円盤状に打ち抜いた。上述の正極を直径13mmの円盤状に打ち抜いた。コイン状の負極及びコイン状の正極をそれぞれ得た。上記セパレータを、直径17mmの円盤状に打ち抜き、コイン状のセパレータを得た。
得られたコイン状の負極、コイン状のセパレータ、及びコイン状の正極を、この順序でステンレス鋼製の電池缶(2032サイズ)内に積層した。次いで、この電池缶内に非水電解液18μLを注入し、セパレータと正極と負極とに含漬させた。
次に、正極上にアルミニウム製の板(厚さ1.2mm、直径16mm)及びバネを乗せ、ポリプロピレン製のガスケットを介して、電池缶蓋をかしめることにより電池を密封した。
以上により、図2で示す構成を有するコイン型のリチウム二次電池前駆体(即ち、充電及び放電が施される前のリチウム二次電池)を得た。リチウム二次電池前駆体のサイズは、直径20mm、高さ3.2mmであった。
上記リチウム二次電池前駆体に対し、25℃温度下、3.5Vまでの充電及び2.0Vまでの放電を3回繰り返すことで、リチウム二次電池を得た。
上記リチウム二次電池を、25℃の恒温槽内で充電レート0.2Cで3.5VまでCC-CV(Constant Current - Constant Voltage)充電し、次いで、25℃にて、放電レート0.2Cにて、初期の(即ち、高温保存前の)放電容量(0.2C)(mAh)を測定した。
次に、初期の放電容量(0.2C)を測定したリチウム二次電池を、25℃にて充電レート0.2Cで3.5VまでCC-CV充電した後、60℃の温度環境で保存(以下、「高温保存」とする)した。この高温保存の保存時間については後述する。
高温保存開始から7日後(即ち、保存時間7日間)及び高温保存開始から14日後のそれぞれにおいて、以下のようにして、高温保存後の回復放電容量の測定を行った。
高温保存後のリチウム二次電池を、25℃にて、SOC(State of charge)が0%となるまで放電レート0.2CでCC放電させ、次いで充電レート0.2Cで3.5VまでCC-CV充電した。次いでこのリチウム二次電池を、放電レート0.2CにてCC放電させ、高温保存後の回復放電容量(0.2C)(mAh)を測定した。
高温保存開始から7日後及び高温保存開始から14日後のそれぞれについて、下記式により、保存時の容量維持率を算出した。
結果を表3に示す。
表3には、初期の(即ち、高温保存前の)容量維持率(即ち、容量維持率100%)も示した。
非水電解液の調製に用いた添加剤の種類及び含有量を、表3に示すように変更したこと以外は実施例3-1と同様にして、非水電解液を得た。得られた非水電解液を用いて、初期の容量維持率、高温保存開始から7日後の保存時の容量維持率、及び高温保存開始から14日後の保存時の容量維持率を、実施例3-1と同様にして測定した。
結果を表3に示す。なお、実施例3-1~3-14及び比較例3-1~3-3の非水電解液に加えた添加剤は、それぞれ下記式の通りである。表3中の「-」は、添加剤を添加していないことを意味する。
実施例3-8~3-12の化合物(A)が、化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)、及び化合物(5)からなる群より選択される少なくとも1種からなっていた。実施例3-1~3-7の化合物(A)は、1種のみの化合物からなっていた。そのため、実施例3-8~3-12の電池の保存時の容量維持率は、実施例3-1~3-7と比較して、より優れていた。
非水電解液の調製に用いた添加剤の種類及び含有量を表4に示すように変更し、さらにリチウムイオン二次電池前駆体の作製を以下の通りとした以外は、実施例3-1と同様の操作を行った。結果を表4に示す。なお、実施例3-1~3-19及び比較例3-4の非水電解液に加えた添加剤は、それぞれ下記式の通りである。表4中の「-」は、添加剤を添加していないことを意味する。
実施例3-1におけるシート状の負極と同様のシート状の負極を作製し、実施例3-1におけるシート状の正極と同様のシート状の正極を作製した。
上述のシート状の負極を縦42mm、横31mmの矩形状に打ち抜いた。上述のシート状の正極を縦40mm、横29mmの矩形状に打ち抜いた。矩形状の負極及び矩形状の正極をそれぞれ得た。上記セパレータを、縦45mm、横35mmの矩形状に打ち抜き、矩形状のセパレータを得た。
得られた矩形状の負極、矩形状のセパレータ、及び矩形状の正極を、この順序で袋状のアルミラミネート内に積層した。次いで、このアルミラミネート内に非水電解液125μLを注入し、矩形状のセパレータと矩形状の正極と矩形状の負極とに含漬させた。
次に、ヒートシーラーで袋の開口部を閉じることにより電池を密封した。
以上により、図1で示す構成を有するラミネート型のリチウム二次電池前駆体(即ち、充電及び放電が施される前のリチウム二次電池)を得た。
実施例3-16~3-19の化合物(B)が、化合物(6)、化合物(7)及び化合物(8)からなる群より選択される少なくとも1種からなっていた。実施例3-15の化合物(B)は、1種の化合物からなっていた。そのため、実施例3-16~3-19の電池の保存時の容量維持率は、実施例3-15と比較して、より優れていた。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (12)
- 化合物(A)と、化合物(B)と、を含有し、
前記化合物(A)が、下記式(1)で表される化合物(1)と、モノフルオロリン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムからなる群から選択される少なくとも1種である化合物(2)と、下記式(3)で表される化合物(3)と、下記式(4)で表される化合物(4)と、下記式(5)で表される化合物(5)と、下記式(6)で表される化合物(6)と、下記式(7)で表される化合物(7)と、下記式(8)で表される化合物(8)と、からなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記化合物(B)が、下記式(9)で表される化合物(9)と、下記式(10)で表される化合物(10)と、下記式(11)で表される化合物(11)と、からなる群より選択される少なくとも1種である、電池用非水電解液。
〔式(1)中、
R11は、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数2~6のアルケニレン基、式(i-1)で表される基、式(i-2)で表される基、又は式(i-3)で表される基を表し、
式(i-1)中、R12は、酸素原子、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数2~6のアルケニレン基、又はオキシメチレン基を表し、*は、結合位置を表し、
式(i-2)中、R13は、炭素数1~6のアルキル基、炭素数2~6のアルケニル基、又は水素原子を表し、*は、結合位置を表し、
式(i-3)中、R14は、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のハロゲン化アルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、又は式(i-4)で表される基を表し、*は、結合位置を表し、
式(i-4)中、R15は、酸素原子、炭素数1~6のアルキレン基、炭素数2~6のアルケニレン基、又はオキシメチレン基を表し、*は、結合位置を表す。
式(3)中、
Mは、アルカリ金属を表し、
bは、1~3の整数を表し、
mは、1~4の整数を表し、
nは、0~8の整数を表し、
qは、0又は1を表し、
R31は、炭素数1~10のアルキレン基、炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基、炭素数6~20のアリーレン基、又は炭素数6~20のハロゲン化アリーレン基(これらの基は、構造中に置換基、又はヘテロ原子を含んでいてもよく、qが1でmが2~4の場合にはm個のR31はそれぞれが結合していてもよい。)を表し、
R32は、ハロゲン原子、炭素数1~10のアルキル基、炭素数1~10のハロゲン化アルキル基、炭素数6~20のアリール基、又は炭素数6~20のハロゲン化アリール基(これらの基は、構造中に置換基、又はヘテロ原子を含んでいてもよく、nが2~8の場合はn個のR32はそれぞれが結合して環を形成していてもよい。)を表し、
Q1及びQ2は、それぞれ独立に、-O-又は-CH2-を表す。
式(4)中、R41及びR42は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~3の炭化水素基、又は炭素数1~3のフッ化炭化水素基を表す。
式(5)中、R51~R54は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、炭素数1~3の炭化水素基、又は炭素数1~3のフッ化炭化水素基を表し、実線と点線の二重線とは、単結合又は二重結合を表す。
式(6)中、R61は、それぞれ独立に、フッ素原子、又は炭素数1~6のフッ化炭化水素基を表し、
Mは、アルカリ金属を表す。
式(7)中、R71は、それぞれ独立に、炭素数1~10の炭化水素基、又は炭素数3~18のトリアルキルシリル基を表す。
式(8)中、R81は、炭素数1~10のアルキレン基、又は炭素数1~10のハロゲン化アルキレン基を表し、
R82は、それぞれ独立に、炭素数1~10の炭化水素基、又は炭素数1~10のハロゲン化炭化水素基を表す(但し、2つのR82は、互いに連結して、炭素数1~10の2価の炭化水素基、又は炭素数1~10の2価のハロゲン化炭化水素基を形成していてもよい)。
式(9)中、
R91及びR92は、それぞれ独立に、炭素数1~10のアルキル基(前記アルキル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)、炭素数2~10のアルケニル基(前記アルケニル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)、炭素数2~10のアルキニル基(前記アルキニル基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子で置換されてもよい。)、アリール基(前記アリール基の少なくとも1つの水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1~6のアルコキシ基、又は炭素数1~6のアルキル基で置換されてもよい。)、又はハロゲン原子を表し、
L1及びL2は、それぞれ独立に、単結合又は-O-を表す。
式(10)中、R101~R103は、それぞれ独立に、水素原子、又は炭素数1~10の炭化水素基を表す。
式(11)中、
R111は、水素原子、炭素数1~10の炭化水素基、又は炭素数1~10のフッ化炭化水素基を表し
R112及びR113は、それぞれ独立に、水素原子、シアノ基、炭素数1~6の炭化水素基、シアノ基を有する炭素数1~6の炭化水素基、又は炭素数1~6のハロゲン化炭化水素基を表し(但し、R112及びR113の少なくとも一方は、シアノ基又はシアノ基を有する炭素数1~6の炭化水素基である。)、
Mは、アルカリ金属を表す。〕 - 前記化合物(A)が、前記化合物(2)と、前記化合物(3)、前記化合物(4)、前記化合物(5)、前記化合物(6)、前記化合物(7)、及び前記化合物(8)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなり、
前記化合物(B)が、前記化合物(9)からなる、請求項1に記載の電池用非水電解液。 - 前記化合物(A)が、前記化合物(1)と、前記化合物(2)、前記化合物(3)、前記化合物(4)、前記化合物(5)、前記化合物(6)、前記化合物(7)、及び前記化合物(8)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなり、
前記化合物(B)が、前記化合物(9)からなる、請求項1に記載の電池用非水電解液。 - 前記化合物(A)が、前記化合物(1)、からなり、
前記化合物(B)が、前記化合物(9)と、前記化合物(10)及び前記化合物(11)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなる、請求項1に記載の電池用非水電解液。 - 前記化合物(A)が、前記化合物(5)を含む、請求項1に記載の電池用非水電解液。
- 前記化合物(A)が、前記化合物(7)を含む、請求項1に記載の電池用非水電解液。
- 前記化合物(A)が、前記化合物(8)を含む、請求項1に記載の電池用非水電解液。
- リン酸金属リチウムを含む正極活物質を含むリチウム二次電池に用いられる、請求項1に記載の電池用非水電解液。
- 前記化合物(A)が、前記化合物(1)、前記化合物(2)、前記化合物(3)、及び前記化合物(4)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなり、
前記化合物(B)が、前記化合物(9)及び前記化合物(10)からなる群より選択される少なくとも1種と、からなる、請求項8に記載の電池用非水電解液。 - ケースと、
前記ケースに収容された、正極、負極、セパレータ、及び電解液と、
を備え、
前記正極が、リン酸金属リチウムを含む正極活物質を含み、
前記電解液が、請求項1~請求項9のいずれか1項に記載の電池用非水電解液である、リチウム二次電池前駆体。 - 請求項10に記載のリチウム二次電池前駆体に対し、充電及び放電を施して得られたリチウム二次電池。
- 請求項10に記載のリチウム二次電池前駆体を準備する工程と、
前記リチウム二次電池前駆体に対して、充電及び放電を施す工程と、
を含む、リチウム二次電池の製造方法。
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Citations (10)
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|---|---|---|---|---|
| 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 |
| WO2012049723A1 (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-19 | 日立ビークルエナジー株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| WO2013018212A1 (ja) * | 2011-08-03 | 2013-02-07 | 日立ビークルエナジー株式会社 | リチウムイオン二次電池用電解液、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池 |
| CN107732303A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-02-23 | 桂林市漓江机电制造有限公司 | 锂离子电池电解液添加剂 |
| CN108400384A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-08-14 | 大同新成新材料股份有限公司 | 一种Li-C电池电解液及其制备方法和装置 |
| WO2020121850A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | 三井化学株式会社 | 電池用非水電解液及びリチウム二次電池 |
| CN112331918A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-05 | 郑州中科新兴产业技术研究院 | 一种高浸润阻燃电解液 |
| WO2021066174A1 (ja) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | 旭化成株式会社 | 非水系リチウム蓄電素子 |
| CN113078356A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-07-06 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液及锂离子电池 |
| WO2022196230A1 (ja) * | 2021-03-17 | 2022-09-22 | 三井化学株式会社 | リチウム(n-カルボニル)スルホンアミド化合物、リチウム二次電池用添加剤、リチウム二次電池用非水電解液、リチウム二次電池前駆体、リチウム二次電池、及びリチウム二次電池の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| 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 |
| WO2012049723A1 (ja) * | 2010-10-12 | 2012-04-19 | 日立ビークルエナジー株式会社 | 非水電解質二次電池 |
| WO2013018212A1 (ja) * | 2011-08-03 | 2013-02-07 | 日立ビークルエナジー株式会社 | リチウムイオン二次電池用電解液、及びそれを用いたリチウムイオン二次電池 |
| CN107732303A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-02-23 | 桂林市漓江机电制造有限公司 | 锂离子电池电解液添加剂 |
| CN108400384A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-08-14 | 大同新成新材料股份有限公司 | 一种Li-C电池电解液及其制备方法和装置 |
| WO2020121850A1 (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | 三井化学株式会社 | 電池用非水電解液及びリチウム二次電池 |
| WO2021066174A1 (ja) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | 旭化成株式会社 | 非水系リチウム蓄電素子 |
| CN112331918A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-05 | 郑州中科新兴产业技术研究院 | 一种高浸润阻燃电解液 |
| CN113078356A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-07-06 | 东莞市杉杉电池材料有限公司 | 一种高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液及锂离子电池 |
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