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公開番号2025123078
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-22
出願番号2024018940
出願日2024-02-09
発明の名称非水電解質蓄電素子及びその製造方法
出願人株式会社GSユアサ
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01M 10/052 20100101AFI20250815BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】正極活物質に硫黄系活物質が用いられた非水電解質蓄電素子であって、初回の逆クーロン効率が高い非水電解質蓄電素子、及びこのような非水電解質蓄電素子の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子は、硫黄系活物質を含む正極と、電解質塩、イオン液体及びフッ素化溶媒を含む非水電解質とを備え、上記フッ素化溶媒が、フッ素化エーテル及びフッ素化カルボン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、上記非水電解質における上記電解質塩以外の全ての成分に対する上記イオン液体及び上記フッ素化溶媒の合計含有量が90モル%以上である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
硫黄系活物質を含む正極と、
電解質塩、イオン液体及びフッ素化溶媒を含む非水電解質と
を備え、
上記フッ素化溶媒が、フッ素化エーテル及びフッ素化カルボン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも１種であり、
上記非水電解質における上記電解質塩以外の全ての成分に対する上記イオン液体及び上記フッ素化溶媒の合計含有量が９０モル％以上である、非水電解質蓄電素子。
続きを表示（約 850 文字）【請求項２】
上記フッ素化溶媒が鎖状溶媒である、請求項１に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項３】
上記イオン液体と上記フッ素化溶媒とのモル比（イオン液体／フッ素化溶媒）が、５／９５から９９／１の範囲内である、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】
上記イオン液体が第四級アンモニウムカチオン、イミダゾリウム系カチオン、ピロリジニウム系カチオン、ピペリジニウム系カチオン、第四級ホスホニウムカチオン及びスルホニウムカチオンからなる群より選ばれる少なくとも１種を有する、請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項５】
上記イオン液体がイミドアニオンを有する、請求項１又は請求項２に記載の非水電解質蓄電素子。
【請求項６】
上記電解質塩がイミド塩である、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７】
上記非水電解質の２５℃における粘度が１００ｍＰａ・ｓ以下である、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８】
上記正極が、上記硫黄系活物質を含む正極活物質層を有し、
上記正極活物質層の単位面積当たりの質量が１５ｍｇ／ｃｍ
２
以下である、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９】
上記正極が、上記硫黄系活物質を含む正極活物質層を有し、
上記正極活物質層の単位面積当たりの質量が５ｍｇ／ｃｍ
２
以上である、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１０】
上記正極が、上記硫黄系活物質を含む正極活物質層を有し、
上記正極活物質層の単位面積当たりの質量が１０ｍｇ／ｃｍ
２
以上である、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１１】以降は省略されています）
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及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 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、両電極間でリチウムイオン等の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。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等も広く普及している。
【０００３】
非水電解質蓄電素子として、リチウム・硫黄電池（Ｌｉ－Ｓ電池）等、正極活物質に硫黄系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１参照）。硫黄系活物質は理論容量が大きく、正極活物質に硫黄系活物質が用いられた非水電解質蓄電素子は、高エネルギー密度を有する蓄電素子として期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１０－９５３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
正極活物質に硫黄系活物質が用いられた非水電解質蓄電素子には、一般的に充放電可能な電荷輸送イオンを供給できる負極活物質を含む負極が用いられ、当該非水電解質蓄電素子における組み立て後の最初の充放電は放電から始まる。以下、この充電を行っていない状態での最初の放電を化成処理ともいう。このような非水電解質蓄電素子においては、化成処理の際に放電される電気量（化成容量）に対する、その後の初回の充電の際に充電される電気量（初回充電容量）の比が低いものがある。以下、化成容量に対する初回充電容量の比を「初回の逆クーロン効率」ともいう。例えば、金属リチウムを含む負極が用いられる場合、初回の逆クーロン効率が低いことは、化成処理の際に、負極から放出された充放電可能なリチウムイオンが多量に消費されることを意味し、その後の充放電における放電容量を低下させることとなる。このため、初回の逆クーロン効率が低い場合、製造の際に通常の充放電で使用されない余分な金属リチウムを含む負極を準備することとなり、生産コストの上昇等を引き起こす。従って、正極活物質に硫黄系活物質が用いられた非水電解質蓄電素子においては、初回の逆クーロン効率が高いことが望ましい。金属リチウムを含む負極以外の負極を用いる場合も、化成処理での負極から放出された充放電可能な電荷輸送イオン（リチウムイオン等）の消費を抑制する観点から、同様である。
【０００６】
本発明の目的は、正極活物質に硫黄系活物質が用いられた非水電解質蓄電素子であって、初回の逆クーロン効率が高い非水電解質蓄電素子、及びこのような非水電解質蓄電素子の製造方法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、硫黄系活物質を含む正極と、電解質塩、イオン液体及びフッ素化溶媒を含む非水電解質とを備え、上記フッ素化溶媒が、フッ素化エーテル及びフッ素化カルボン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも１種であり、上記非水電解質における上記電解質塩以外の全ての成分に対する上記イオン液体及び上記フッ素化溶媒の合計含有量が９０モル％以上である。
【０００８】
本発明の一側面に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、硫黄系活物質を含む正極を準備することと、電解質塩、イオン液体及びフッ素化溶媒を含む非水電解質を準備することとを備え、上記フッ素化溶媒が、フッ素化エーテル及びフッ素化カルボン酸エステルからなる群より選ばれる少なくとも１種であり、上記非水電解質における上記電解質塩以外の全ての成分に対する上記イオン液体及び上記フッ素化溶媒の合計含有量が９０モル％以上である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のいずれかの一側面によれば、正極活物質に硫黄系活物質が用いられた非水電解質蓄電素子であって、初回の逆クーロン効率が高い非水電解質蓄電素子、及びこのような非水電解質蓄電素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
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】
（【００１１】以降は省略されています）

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