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公開番号2024140956
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023052347
出願日2023-03-28
発明の名称電池用非水電解液、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
出願人三井化学株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H01M 10/0567 20100101AFI20241003BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高温環境下で充放電が繰り返し行われても、電池容量の低下を抑制するとともに、常温及び低温での電池抵抗の上昇を抑制することができる電池用非水電解液を提供する。
【解決手段】本開示の電池用非水電解液は、Si元素を負極活物質として含むリチウム二次電池に用いられ、下記式(I)で表される化合物(I)を含む。式(I)中、Lは、単結合または-O-である。R¹¹は、炭素数1～10の炭化水素基(前記炭化水素基中の少なくとも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、かつ、前記炭化水素基の少なくとも1つの炭素原子が、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、又はスルホニル基で置換されていてもよい。
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【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
Ｓｉ元素を負極活物質として含むリチウム二次電池に用いられ、
下記式（I）で表される化合物（I）を含む、電池用非水電解液。
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17
62
〔式（I）中、
Ｌが、単結合または－Ｏ－であり、
Ｒ
１１
が、炭素数１～１０の炭化水素基（前記炭化水素基中の少なくとも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、かつ、前記炭化水素基の少なくとも１つの炭素原子が、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、又はスルホニル基で置換されていてもよい。〕
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
さらに、化合物（Ａ）を含み、
前記化合物（Ａ）が、下記式（II）で表される化合物（II）と、下記式（III）で表される化合物(III)と、下記式（IV）で表される化合物（IV）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（V）と、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に記載の電池用非水電解液。
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35
154
〔式（II）中、Ｒ
２１
～Ｒ
２４
が、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。ただし、式（II）中のＲ
２１
～Ｒ
２４
の全てが水素原子であることはない。
式（III）中、Ｒ
３１
～Ｒ
３２
が、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（IV）中、Ｒ
４１
が、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（iv-1）で表される基、又は式（iv-2）で表される基を表し、
＊は、結合位置を表し、
式（iv-1）中、Ｒ
４２
が、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、
式（ii-2）中、Ｒ
４３
が、炭素数１～６のアルキル基、又は炭素数２～６のアルケニル基を表す。〕
【請求項３】
前記化合物（Ａ）が、前記化合物（II）を少なくとも含む、請求項２に記載の電池用非水電解液。
【請求項４】
前記化合物（Ａ）の含有量が、電池用非水電解液の全量に対し、０．０１質量％～１０．０質量％である、請求項２に記載の電池用非水電解液。
【請求項５】
前記化合物（I）の含有量が、電池用非水電解液の全量に対し、０．０１質量％～５．０質量％である、請求項１に記載の電池用非水電解液。
【請求項６】
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、
前記負極が、Ｓｉ元素を含む負極活物質を含み、
前記電解液が、請求項１～請求項５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７】
請求項６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８】
前記負極活物質が、さらに黒鉛材料を含む、請求項７に記載のリチウム二次電池前駆体。
【請求項９】
請求項６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。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、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に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池は、高エネルギー密度の電池として、注目されている。
特許文献１は、非水系電解液電池（以下、「リチウム二次電池」ともいう）を開示している。特許文献１に開示のリチウム二次電池は、金属イオンを吸蔵・放出しうる正極及び負極と、非水系電解液（以下、「非水電解液」ともいう）と、を備える。前記非水電解液は、電解質と、非水系溶媒と、特定の化合物と、を含有する。前記特定の化合物は、フルオロスルホン酸リチウム、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド、及びジフルオロリン酸リチウムからなる群より選ばれる少なくとも１種である。前記負極は、負極活物質を有する。前記負極活物質は、Ｓｉ又はＳｉ金属酸化物と黒鉛粒子とを含有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－１０６１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リチウム二次電池の容量は、充電及び／又は放電（以下、「充放電」ともいう）が繰り返し行われると、低下するおそれがある。そのため、リチウム二次電池には、高温環境下で充放電が繰り返し行われても、電池容量の低下を抑制することができる電池用非水電解液が求められている。
【０００５】
リチウム二次電池は、温暖な地域（例えば、２５℃）だけでなく、寒冷地（例えば、－１０℃）でも使用される場合がある。寒冷地では、リチウム二次電池の電池性能は低下するおそれがある。そのため、リチウム二次電池には、高温環境下で充放電が繰り返し行われても、常温（例えば、２５℃）及び低温（例えば、－１０℃）での電池抵抗の上昇を抑制することができる電池用非水電解液が求められている。
【０００６】
本開示は、上記事情に鑑み、高温環境下で充放電が繰り返し行われても、電池容量の低下を抑制するとともに、常温及び低温での電池抵抗の上昇を抑制することができる電池用非水電解液、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を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
＜１＞Ｓｉ元素を負極活物質として含むリチウム二次電池に用いられ、
下記式（I）で表される化合物（I）を含む、電池用非水電解液。
【０００８】
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【０００９】
〔式（I）中、
Ｌが、単結合または－Ｏ－であり、
Ｒ
１１
が、炭素数１～１０の炭化水素基（前記炭化水素基中の少なくとも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、かつ、前記炭化水素基の少なくとも１つの炭素原子が、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、又はスルホニル基で置換されていてもよい。〕
＜２＞さらに、化合物（Ａ）を含み、
前記化合物（Ａ）が、下記式（II）で表される化合物（II）と、下記式（III）で表される化合物(III)と、下記式（IV）で表される化合物（IV）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（V）と、からなる群より選択される少なくとも１種である、
前記＜１＞に記載の電池用非水電解液。
【００１０】
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（【００１１】以降は省略されています）

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