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公開番号2024068129
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-17
出願番号2023180970
出願日2023-10-20
発明の名称電解液、リチウム硫黄二次電池及びモジュール
出願人学校法人関西大学,ダイキン工業株式会社
代理人弁理士法人WisePlus
主分類H01M 10/0569 20100101AFI20240510BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】サイクル特性に優れ、ガスが発生しにくいリチウム硫黄二次電池を得ることができる電解液を提供する。
【解決手段】単体硫黄、多硫化リチウム(Li₂S_n:1<n<8)、有機硫黄化合物及び無機硫黄化合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む硫黄系電極活物質を含有する正極、リチウムイオンを吸蔵放出する材料を含む負極を有するリチウム硫黄二次電池に使用する電解液であって、前記電解液は、非水電解質及び溶媒を含有するものであり、前記溶媒は、σ≧0.01(e/Å²)の範囲におけるΣ{σ×P(σ)}値が下記一般式(1)で示される範囲内にある鎖状ジエーテルを含有する電解液。
一般式(1):0<Σ{σ×P(σ)}<0.24
(式中、σはスクリーニング電荷密度を表し、P(σ)はσ-プロファイルを表す。)
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
単体硫黄、多硫化リチウム（Ｌｉ
２
Ｓ
ｎ
：１＜ｎ＜８）、有機硫黄化合物及び無機硫黄化合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む硫黄系電極活物質を含有する正極、リチウムイオンを吸蔵放出する材料を含む負極を有するリチウム硫黄二次電池に使用する電解液であって、
前記電解液は、非水電解質及び溶媒を含有するものであり、
前記溶媒は、σ≧０．０１（ｅ／Å
２
）の範囲におけるΣ｛σ×Ｐ（σ）｝値が下記一般式（１）で示される範囲内にある鎖状ジエーテルを含有する電解液。
一般式（１）：０＜Σ｛σ×Ｐ（σ）｝＜０．２４
（式中、σはスクリーニング電荷密度を表し、Ｐ（σ）はσ－プロファイルを表す。）
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記鎖状ジエーテルは、フッ素化鎖状ジエーテルである請求項１に記載の電解液。
【請求項３】
前記鎖状ジエーテルは、下記一般式（Ａ）で表される化合物、及び、下記一般式（Ｂ）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１又は２に記載の電解液。
一般式（Ａ）：
TIFF
2024068129000026.tif
25
156
（式中、Ｒ
１ａ
～Ｒ
１０ａ
は、独立に、ハロゲン原子、水素原子、炭素数２以下のアルキル基又は炭素数２以下のフッ素化アルキル基である。ただし、Ｒ
１ａ
～Ｒ
１０ａ
の少なくとも１つは、ハロゲン原子又は炭素数２以下のフッ素化アルキル基である。）
一般式（Ｂ）：
TIFF
2024068129000027.tif
25
156
（式中、Ｒ
１ｂ
～Ｒ
８ｂ
は、独立に、ハロゲン原子、水素原子、炭素数２以下のアルキル基又は炭素数２以下のフッ素化アルキル基である。）
【請求項４】
前記鎖状ジエーテルは、下記式で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種である請求項１又は２に記載の電解液。
TIFF
2024068129000028.tif
154
156
【請求項５】
前記鎖状ジエーテルの含有量が、前記電解液全量に対し、３～９０質量％である請求項１又は２に記載の電解液。
【請求項６】
単体硫黄、多硫化リチウム（Ｌｉ
２
Ｓ
ｎ
：１＜ｎ＜８）、有機硫黄化合物及び無機硫黄化合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む硫黄系電極活物質を含有する正極、リチウムイオンを吸蔵放出する材料を含む負極を有するリチウム硫黄二次電池であって、請求項１又は２に記載の電解液を使用するものであるリチウム硫黄二次電池。
【請求項７】
請求項６に記載のリチウム硫黄二次電池を備えるモジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、電解液、リチウム硫黄二次電池及びモジュールに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
高容量の二次電池としては、リチウムイオン二次電池が広く普及しており、更に高容量の二次電池としてリチウム－硫黄二次電池が検討されている。これらの各種電池においては、電解液の性能が電池の性能において大きな影響を与えるものである。
【０００３】
特許文献１には、ビニレンカーボネートを含有する溶媒を使用したリチウム硫黄二次電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２１／０９０６６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、サイクル特性に優れ、ガスが発生しにくいリチウム硫黄二次電池を得ることができる電解液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示（１）は単体硫黄、多硫化リチウム（Ｌｉ
２
Ｓ
ｎ
：１＜ｎ＜８）、有機硫黄化合物及び無機硫黄化合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む硫黄系電極活物質を含有する正極、リチウムイオンを吸蔵放出する材料を含む負極を有するリチウム硫黄二次電池に使用する電解液であって、
上記電解液は、非水電解質及び溶媒を含有するものであり、
上記溶媒は、σ≧０．０１（ｅ／Å
２
）の範囲におけるΣ｛σ×Ｐ（σ）｝値が下記一般式（１）で示される範囲内にある鎖状ジエーテルを含有する電解液である。
一般式（１）：０＜Σ｛σ×Ｐ（σ）｝＜０．２４
（式中、σはスクリーニング電荷密度を表し、Ｐ（σ）はσ－プロファイルを表す。）
【０００７】
本開示（２）は、上記鎖状ジエーテルは、フッ素化鎖状ジエーテルである本開示（１）に記載の電解液である。
【０００８】
本開示（３）は、上記鎖状ジエーテルは、下記一般式（Ａ）で表される化合物、及び、下記一般式（Ｂ）で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種である本開示（１）又は（２）に記載の電解液である。
一般式（Ａ）：
TIFF
2024068129000001.tif
25
156
（式中、Ｒ
１ａ
～Ｒ
１０ａ
は、独立に、ハロゲン原子、水素原子、炭素数２以下のアルキル基又は炭素数２以下のフッ素化アルキル基である。ただし、Ｒ
１ａ
～Ｒ
１０ａ
の少なくとも１つは、ハロゲン原子又は炭素数２以下のフッ素化アルキル基である。）
一般式（Ｂ）：
TIFF
2024068129000002.tif
25
156
（式中、Ｒ
１ｂ
～Ｒ
８ｂ
は、独立に、ハロゲン原子、水素原子、炭素数２以下のアルキル基又は炭素数２以下のフッ素化アルキル基である。）
【０００９】
本開示（４）は、上記鎖状ジエーテルは、下記式で表される化合物からなる群より選択される少なくとも１種である本開示（１）～（３）のいずれかとの任意の組合せの電解液である。
TIFF
2024068129000003.tif
154
156
【００１０】
本開示（５）は、上記鎖状ジエーテルの含有量が、上記電解液全量に対し、３～９０質量％である本開示（１）～（４）のいずれかとの任意の組合せの電解液である。
（【００１１】以降は省略されています）

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