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公開番号2025068892
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-30
出願番号2023178995
出願日2023-10-17
発明の名称非水電解液二次電池
出願人株式会社日本触媒
代理人弁理士法人前田特許事務所
主分類H01M 10/052 20100101AFI20250422BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】Si系負極と、CO₂等の炭酸成分を溶存している非水電解液とを備える非水電解液二次電池において、従来の電池に比して、炭酸成分を溶存させることによる電池性能の改善効果が高い電池を提供する。
【解決手段】非水電解液二次電池は、LiN(FSO₂)₂を含み、且つ二酸化炭素(CO₂)、一酸化炭素(CO)、炭酸水素イオン(HCO₃ ^-)及び炭酸イオン(CO₃ ^2-)からなる群より選択される少なくとも一種の炭酸成分を溶存している非水電解液と、負極活物質としてSi、Si合金及びSiOからなる群より選択される少なくとも一種を含む負極と、正極とを備え、上記炭酸成分の合計溶存量は、上記非水電解液に含まれる成分の総量100質量%に対して、20質量ppm以上である。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ＬｉＮ（ＦＳＯ
２
）
２
を含み、且つ二酸化炭素（ＣＯ
２
）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸水素イオン（ＨＣＯ
３
－
）及び炭酸イオン（ＣＯ
３
２－
）からなる群より選択される少なくとも一種の炭酸成分を溶存している非水電解液と、
負極活物質としてＳｉ、Ｓｉ合金及びＳｉＯからなる群より選択される少なくとも一種を含む負極と、
正極とを備え、
上記炭酸成分の合計溶存量は、上記非水電解液に含まれる成分の総量１００質量％に対して、２０質量ｐｐｍ以上であることを特徴とする非水電解液二次電池。
続きを表示（約 230 文字）【請求項２】
ＬｉＮ（ＦＳＯ
２
）
２
の含有量は、上記非水電解液に含まれる電解質塩の合計１００ｍｏｌ％に対して１ｍｏｌ％以上であることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項３】
上記Ｓｉ、Ｓｉ合金及びＳｉＯからなる群より選択される少なくとも一種の含有量は、上記負極活物質の総量１００質量％に対して５質量％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の非水電解液二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、非水電解液二次電池に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の二次電池の電池性能を向上させるために、二次電池に用いられる非水電解液やその材料が種々検討されている。例えば、負極材にケイ素（Ｓｉ）系負極を用いた電池内に二酸化炭素（ＣＯ
２
）を注入することで、電池性能が改善することが報告されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ケイ素及び／またはケイ素合金を含む活物質粒子とポリイミドバインダーとを含む合剤層を導電性金属箔からなる集電体の表面上で焼結して配置した負極と、正極と、非水電解質とを備え、前記非水電解質に二酸化炭素を溶解させたリチウム二次電池が提案されている。
【０００４】
特許文献２には、負極活物質としてケイ素を含む負極と、正極活物質としてリチウム遷移金属複合酸化物を含む正極と、非水電解質とを備え、前記正極内に炭酸リチウムが添加されており、前記非水電解質内に二酸化炭素が溶解されているリチウム二次電池が提案されている。
【０００５】
特許文献３には、ケイ素粒子及び／又はケイ素合金粒子を含む負極活物質粒子及び負極バインダーを有する負極活物質層が負極集電体の表面に配置された負極と、正極活物質を有する正極と、セパレータと、非水電解質とを備え、非水電解質中にＣＯ
２
が含まれているリチウム二次電池が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００５－１９０９７７号公報
特開２００６－１９６４３５号公報
国際公開第２００７／１１４１６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、ＬｉＰＦ
６
ベースの非水電解液に二酸化炭素を０．３７質量％（３７００質量ｐｐｍ）溶存させることで、充放電によるケイ素の膨張収縮を抑制し、ケイ素粒子の割れが抑制され、その結果、サイクル特性が改善すると記載されている。しかしながら、当該非水電解液に二酸化炭素を溶存させることによるサイクル特性の改善効果は不十分である。また、特許文献１の電池では、ポリイミドバインダーによる焼結工程を行う点でコストが高くなる。
【０００８】
特許文献２には、ＬｉＰＦ
６
ベースの非水電解液に二酸化炭素を溶存させることで、ケイ素粒子の膨張収縮を抑制し、サイクル特性が改善する記載があるものの、特許文献１と同様に、その改善効果は不十分である。また、特許文献２の電池では、正極内への炭酸リチウム添加に起因してエネルギー密度が低下する。
【０００９】
特許文献３には、ＬｉＰＦ
６
ベースの非水電解質中にＣＯ
２
を溶存させることで、サイクル特性が改善する記載があるものの、特許文献１と同様に、その改善効果は不十分である。
【００１０】
このように、特許文献１～３に記載の、Ｓｉ系負極と、ＬｉＰＦ
６
ベースの非水電解液とを備える従来の電池では、当該非水電解液にＣＯ
２
を溶存させることによる電池性能の改善効果が十分に得られないという不都合がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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