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公開番号2025165779
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-05
出願番号2024070098
出願日2024-04-23
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 10/0569 20100101AFI20251028BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】初期の放電容量が大きく、充放電サイクル後の容量維持率が高く、充放電サイクル後の交流抵抗が低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、及び非水溶媒を含む非水電解質を備え、上記非水溶媒が環状カーボネート及びフッ素化カルボン酸エステルを含み、上記非水溶媒における上記フッ素化カルボン酸エステルの含有量が10体積%以上70体積%以下である。
【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、及び
非水溶媒を含む非水電解質
を備え、
上記非水溶媒が環状カーボネート及びフッ素化カルボン酸エステルを含み、
上記非水溶媒における上記フッ素化カルボン酸エステルの含有量が１０体積％以上７０体積％以下である、非水電解質蓄電素子。
続きを表示（約 390 文字）【請求項２】
上記非水溶媒における上記環状カーボネートの含有量が３０体積％以上９０体積％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】
上記環状カーボネートがフッ素化環状カーボネート及び不飽和環状カーボネートを含む、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】
金属リチウムを含む負極をさらに備える、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】
硫黄系活物質を含む正極を準備すること、及び
非水溶媒を含む非水電解質を準備すること
を備え、
上記非水溶媒が環状カーボネート及びフッ素化カルボン酸エステルを含み、
上記非水溶媒における上記フッ素化カルボン酸エステルの含有量が１０体積％以上７０体積％以下である、非水電解質蓄電素子の製造方法。

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 2,000 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、非水溶媒としてエーテルを含む非水電解質を用いた場合、正極において形成される多硫化物が非水電解質へ溶出することによるシャトル反応により、充放電反応が進行する。これに対し、正極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、非水溶媒としてカーボネートを含む非水電解質を用いた場合、初期の放電の際に正極と非水電解質（カーボネート等）とが反応することで正極の硫黄系活物質表面に被膜が形成され、その後は、この被膜を介して電荷輸送イオンが固相拡散することで充放電反応が進行する。このように、正極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、非水溶媒としてエーテルを含む非水電解質を用いた場合と、非水溶媒としてカーボネートを含む非水電解質を用いた場合とでは、充放電の際に生じる正極の反応機構が異なると考えられている。
【０００６】
発明者らの知見によれば、硫黄系活物質が用いられた正極を備える非水電解質蓄電素子の中でも、フルオロエチレンカーボネート、ビニレンカーボネート等の環状カーボネートが用いられた非水電解質を備えるものは、質量当たりのエネルギー密度が高い蓄電素子として有望である。また、一般的に非水電解質蓄電素子においては、放電容量が大きいこと、充放電サイクル後の容量維持率が高いこと、充放電サイクル後も抵抗が低いこと等が望ましい。しかし、環状カーボネートが用いられた従来の硫黄系活物質が用いられた正極を備える非水電解質蓄電素子は、充放電サイクル後の容量維持率が十分には高くない。発明者らは、以前、環状カーボネートと共に所定のフッ素化エーテルを含む非水溶媒を用いることを検討したが、この場合も、充放電サイクル後の容量維持率が高いことと、充放電サイクル後の交流抵抗が低いこととの両立を図ることができなかった。
【０００７】
本発明の目的は、硫黄系活物質を含む正極、及び環状カーボネートを含む非水電解質を備える非水電解質蓄電素子であって、初期の放電容量が大きく、充放電サイクル後の容量維持率が高く、充放電サイクル後の交流抵抗が低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】
【０００８】
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、及び非水溶媒を含む非水電解質を備え、上記非水溶媒が環状カーボネート及びフッ素化カルボン酸エステルを含み、上記非水溶媒における上記フッ素化カルボン酸エステルの含有量が１０体積％以上７０体積％以下である。
【０００９】
本発明の他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、及び非水溶媒を含む非水電解質を準備することを備え、上記非水溶媒が環状カーボネート及びフッ素化カルボン酸エステルを含み、上記非水溶媒における上記フッ素化カルボン酸エステルの含有量が１０体積％以上７０体積％以下である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のいずれかの一側面によれば、硫黄系活物質を含む正極、及び環状カーボネートを含む非水電解質を備える非水電解質蓄電素子であって、初期の放電容量が大きく、充放電サイクル後の容量維持率が高く、充放電サイクル後の交流抵抗が低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】
（【００１１】以降は省略されています）

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