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公開番号2025069724
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-01
出願番号2023179621
出願日2023-10-18
発明の名称非水電解質蓄電素子
出願人株式会社GSユアサ
代理人個人
主分類H01M 10/052 20100101AFI20250423BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】質量当たりのエネルギー密度が高く且つ充放電サイクルに伴うガス発生及び放電容量維持率の低下が抑制された非水電解質蓄電素子を提供する。
【解決手段】本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、非水溶媒と硫黄元素を含む環状化合物とを有する非水電解質とを備え、正極活物質層が、α-NaFeO₂型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とし、正極活物質層の面積当たりの質量が3.5g/100cm²以上10.5g/100cm²以下であり、負極は少なくとも表面の一部に硫黄元素を有し、負極活物質層がケイ素系活物質を主成分とし、非水電解質における硫黄元素を含む環状化合物の含有量が18質量%以下であり、非水溶媒はフッ素化環状カーボネートとフッ素化鎖状溶媒とを含み、非水溶媒におけるフッ素化環状カーボネートの含有量が20体積%以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、非水溶媒と硫黄元素を含む環状化合物とを有する非水電解質とを備え、
上記正極活物質層は、α－ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とし、
上記正極活物質層の面積当たりの質量が３．５ｇ／１００ｃｍ
２
以上１０．５ｇ／１００ｃｍ
２
以下であり、
上記負極は少なくとも表面の一部に硫黄元素を有し、
上記負極活物質層はケイ素系活物質を主成分とし、
上記非水電解質における上記硫黄元素を含む環状化合物の含有量が１８質量％以下であり、
上記非水溶媒はフッ素化環状カーボネートとフッ素化鎖状溶媒とを含み、
上記非水溶媒における上記フッ素化環状カーボネートの含有量が２０体積％以上である非水電解質蓄電素子。
続きを表示（約 290 文字）【請求項２】
上記正極活物質層の多孔度が１５％以上３５％以下である請求項１に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項３】
上記硫黄元素を含む環状化合物が、環状サルフェート構造を有する化合物又は環状スルホン酸エステルから選択される少なくとも一方を含む請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項４】
上記硫黄元素を含む環状化合物が、スルトン構造を有する請求項３に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項５】
上記硫黄元素を含む環状化合物が、炭素－炭素二重結合を有する請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質蓄電素子に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間で電荷輸送イオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。
【０００３】
従来、非水電解質蓄電素子に用いられる正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ
２
、ＬｉＮｉ
１／３
Ｃｏ
１／３
Ｍｎ
１／３
Ｏ
２
等、α－ＮａＦｅＯ
２
型の結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物が検討され、実用化されている。（特許文献１参照）。一方、負極活物質として、ケイ素系活物質（ケイ素元素を含む活物質）が用いられた非水電解質蓄電素子が知られている（特許文献２から特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－０１８６７８号公報
特開２０１５－０５３１５２号公報
特開２０１０－２１２２２８号公報
特開２００４－３５６０７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非水電解質蓄電素子においては、更なる高エネルギー密度化が望まれる。そこで、負極活物質として、質量当たりの理論容量が大きい金属リチウムを用いることが考えられる。しかし、負極活物質に金属リチウムが用いられた非水電解質蓄電素子の場合、充放電サイクルに伴う非水電解質の継続的な分解が生じ易く、ガス発生量が大きい。充放電サイクルに伴って非水電解質蓄電素子内のガスの量が増加していくと、放電容量維持率の低下を引き起こす。
【０００６】
本発明の目的は、質量当たりのエネルギー密度が高く且つ充放電サイクルに伴うガス発生及び放電容量維持率の低下が抑制された非水電解質蓄電素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、正極活物質層を有する正極と、負極活物質層を有する負極と、非水溶媒と硫黄元素を含む環状化合物とを有する非水電解質とを備え、上記正極活物質層は、α－ＮａＦｅＯ
２
型結晶構造を有するリチウム遷移金属複合酸化物を主成分とし、上記正極活物質層の面積当たりの質量が３．５ｇ／１００ｃｍ
２
以上１０．５ｇ／１００ｃｍ
２
以下であり、上記負極は少なくとも表面の一部に硫黄元素を有し、上記負極活物質層はケイ素系活物質を主成分とし、上記非水電解質における上記硫黄元素を含む環状化合物の含有量が１８質量％以下であり、上記非水溶媒はフッ素化環状カーボネートとフッ素化鎖状溶媒とを含み、上記非水溶媒における上記フッ素化環状カーボネートの含有量が２０体積％以上である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一側面によれば、質量当たりのエネルギー密度が高く且つ充放電サイクルに伴うガス発生及び放電容量維持率の低下が抑制された非水電解質蓄電素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、非水電解質蓄電素子の一実施形態を示す透視斜視図である。
図２は、非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置の一実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
初めに、本明細書によって開示される非水電解質蓄電素子の概要について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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