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公開番号2025154470
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024057493
出願日2024-03-29
発明の名称非水電解液及び非水電解液二次電池
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 20100101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ガスの発生による電池膨れを低減することできる非水電解液及び非水電解液二次電池を提供すること。
【解決手段】下記式(I-1)で表される化合物及び下記式(I-2)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種のカーボネート化合物と、下記式(II)で表されるニトリル化合物と、下記式(III)で表される環状硫酸エステル化合物と、を含有する非水電解液。各式中の基の定義は明細書に記載のとおりである。
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【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
下記式（Ｉ－１）で表される化合物及び下記式（Ｉ－２）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種のカーボネート化合物と、下記式（ＩＩ）で表されるニトリル化合物と、下記式（ＩＩＩ）で表される環状硫酸エステル化合物と、を含有する非水電解液。
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38
62
（式（Ｉ－１）中、Ｒ
１１
は、それぞれ独立して、フルオロ基（－Ｆ）、置換基としてオキサ基（－Ｏ－）を含んでいてもよい炭素原子数１～１２の炭化フッ素基、又は置換基としてフルオロ基（－Ｆ）及びオキサ基（－Ｏ－）からなる群より選択される少なくとも１種の官能基を含んでいてもよい炭素原子数１～１２の炭化水素基を表し、ｘは１～４の整数を表す。但し、Ｒ
１１
の少なくとも１つは、フルオロ基（－Ｆ）、前記炭化フッ素基、又は置換基としてフルオロ基（－Ｆ）を含む前記炭化水素基である。
式（Ｉ－２）中、Ｒ
１２
は、それぞれ独立して、置換基としてオキサ基（－Ｏ－）を含んでいてもよい炭素原子数１～１２の炭化フッ素基、又は置換基としてフルオロ基（－Ｆ）及びオキサ基（－Ｏ－）からなる群より選択される少なくとも１種の官能基を含んでいてもよい炭素原子数１～１２の炭化水素基を表す。但し、Ｒ
１２
の少なくとも１つは、前記炭化フッ素基、又は置換基としてフルオロ基（－Ｆ）を含む前記炭化水素基である。）
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2025154470000023.jpg
15
31
（式（ＩＩ）中、Ｒ
２
は、置換基としてハロゲン基及びオキサ基（－Ｏ－）からなる群より選択される少なくとも１種の官能基を含んでいてもよい炭素原子数１～２０のｙ＋１価の炭化水素基を表し、ｙは１～５の整数を表す。）
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41
83
（式（ＩＩＩ）中、Ｒ
３１
は、式（ｉｉｉ－１）で表される基、式（ｉｉｉ－２）で表される基、又は炭素原子数１～６の２価の炭化水素基を表す。
式（ｉｉｉ－１）中、Ｒ
３２
は、オキシメチレン基（－ＯＣＨ
２
－）、オキシエチレン基（－ＯＣＨ
２
ＣＨ
２
－）、オキサ基（－Ｏ－）、又は炭素原子数１～６の２価の炭化水素基を表す。
式（ｉｉｉ－２）中、Ｒ
３３
は、炭素原子数１～８の炭化水素基、又は水素原子（－Ｈ）を表す。）
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
ケイ素単体粒子、酸化ケイ素粒子、及び炭化ケイ素粒子からなる群より選択される少なくとも１種を負極活物質として含む非水電解液二次電池に用いられる非水電解液である、請求項１に記載の非水電解液。
【請求項３】
さらに下記式（ＩＶ－１）で表される化合物及び下記式（ＩＶ－２）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種のフルオロリン酸塩を含有する、請求項１に記載の非水電解液。
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2025154470000025.jpg
30
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（式（ＩＶ－１）及び式（ＩＶ－２）中、（Ｍ
４
）
＋
は、それぞれ独立して、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、イミダゾリウムイオン、ピリジニウムイオン、ピロリジニウムイオン、ピペリジニウムイオン、又はホスホニウムイオンを表す。）
【請求項４】
前記カーボネート化合物の総含有量が、非水電解液全量に対して０．１質量％～３０．０質量％である、請求項１に記載の非水電解液。
【請求項５】
前記環状硫酸エステル化合物の総含有量が、非水電解液全量に対して０．０１質量％～５．０質量％である、請求項１に記載の非水電解液。
【請求項６】
正極、負極、非水電解液、及びセパレータを備える非水電解液二次電池であって、
前記負極が、集電体と、前記集電体上に形成され、負極活物質を含有する負極合材層とを含み、
前記負極活物質が、ケイ素単体粒子、酸化ケイ素粒子、及び炭化ケイ素粒子からなる群より選択される少なくとも１種を含み、
前記非水電解液が、請求項１～５の何れか１項に記載の非水電解液である、非水電解液二次電池。
【請求項７】
前記負極活物質が、炭素単体粒子と、ケイ素単体粒子、酸化ケイ素粒子、及び炭化ケイ素粒子からなる群より選択される少なくとも１種とを含む、請求項６に記載の非水電解液二次電池。
【請求項８】
前記ケイ素単体粒子、前記酸化ケイ素粒子、及び前記炭化ケイ素粒子からなる群より選択される少なくとも１種の総質量が、前記負極活物質全体の総質量を１００質量％としたときに、３０質量％以下である、請求項６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、非水電解液及び非水電解液二次電池に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
小型、軽量、高出力であるリチウムイオン二次電池等の蓄電装置は、近年さらなる高性能化が進んでおり、高性能化にともなって、小型の電気製品のみならず自動車等の大型の製品分野への利用が進んでいる。リチウムイオン二次電池は、出力特性、充放電特性等の様々な特性について特定の要件を満たすことが求められるが、例えばガスの発生による電池膨れを低減することができることも非常に重要な評価項目となっている。
【０００３】
特許文献１には、特定の繰り返し構造を有するリン酸ホウ素リチウム化合物を含むリチウム二次電池用添加剤を使用することにより、リチウム二次電池の高温環境下における電池抵抗を低減し、ガスの発生による電池膨れを低減できることが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２０－１４７４８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示の一態様の課題は、ガスの発生による電池膨れを低減することができる非水電解液及び非水電解液二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、特定のカーボネート化合物と特定のニトリル化合物と特定の環状硫酸エステル化合物を非水電解液に配合することにより、それらを配合しないものと比較して、非水電解液二次電池のガスの発生による電池膨れを低減することができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００７】
即ち、本開示の一態様としては、以下のものが含まれる。
＜１＞下記式（Ｉ－１）で表される化合物及び下記式（Ｉ－２）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種のカーボネート化合物と、下記式（ＩＩ）で表されるニトリル化合物と、下記式（ＩＩＩ）で表される環状硫酸エステル化合物と、を含有する非水電解液。
【０００８】
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【０００９】
（式（Ｉ－１）中、Ｒ
１１
は、それぞれ独立して、フルオロ基（－Ｆ）、置換基としてオキサ基（－Ｏ－）を含んでいてもよい炭素原子数１～１２の炭化フッ素基、又は置換基としてフルオロ基（－Ｆ）及びオキサ基（－Ｏ－）からなる群より選択される少なくとも１種の官能基を含んでいてもよい炭素原子数１～１２の炭化水素基を表し、ｘは１～４の整数を表す。但し、Ｒ
１１
の少なくとも１つは、フルオロ基（－Ｆ）、前記炭化フッ素基、又は置換基としてフルオロ基（－Ｆ）を含む前記炭化水素基である。
式（Ｉ－２）中、Ｒ
１２
は、それぞれ独立して、置換基としてオキサ基（－Ｏ－）を含んでいてもよい炭素原子数１～１２の炭化フッ素基、又は置換基としてフルオロ基（－Ｆ）及びオキサ基（－Ｏ－）からなる群より選択される少なくとも１種の官能基を含んでいてもよい炭素原子数１～１２の炭化水素基を表す。但し、Ｒ
１２
の少なくとも１つは、前記炭化フッ素基、又は置換基としてフルオロ基（－Ｆ）を含む前記炭化水素基である。）
【００１０】
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（【００１１】以降は省略されています）

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