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公開番号2025169871
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-14
出願番号2025004548
出願日2025-01-14
発明の名称リチウム二次電池用電解液、およびこれを含むリチウム二次電池
出願人三星エスディアイ株式会社,SAMSUNG SDI Co., LTD.
代理人弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
主分類H01M 10/0567 20100101AFI20251107BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充放電特性および/または高温保存特性を改善させることができるリチウム二次電池用電解液、およびリチウム二次電池を提供する。
【解決手段】リチウム二次電池用電解液は、非プロトン性有機溶媒、リチウム塩、下記化学式1で表される第1添加剤、および下記化学式2で表される第2添加剤を含む。
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【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
非プロトン性有機溶媒、
リチウム塩、および
添加剤を含み、
前記添加剤は、
下記化学式１で表される第１添加剤、および
下記化学式１で表される第２添加剤を含み、
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2025169871000009.jpg
29
44
前記化学式１中、
Ｘ
１
～Ｘ
４
はそれぞれ独立して、単結合、Ｏ、またはＸであり、
Ｌ
１
～Ｌ
４
はそれぞれ独立して、単結合、カルボニル基、スルフィニル基、または置換もしくは非置換の炭素数１～１０のアルキレン基であり、
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2025169871000010.jpg
45
70
前記化学式２中、
Ｒ
１
は同一または異なり、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１～１０のアルキル基、またはイソシアネート基であり、
前記Ｒ
１
のうちの少なくとも一つはイソシアネート基であり、
Ｒ
２
は同一または異なり、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１～１０のアルキル基、またはイソシアネート基であり、
前記Ｒ
２
のうちの一つはイソシアネート基であり、
Ｒ
３
は同一または異なり、それぞれ独立して、水素原子またはシクロヘキシルイソシアネート残基であり、
ｎは１～１０の整数である、リチウム二次電池用電解液。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
Ｌ
１
～Ｌ
４
はそれぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数１～５のアルキレン基である、請求項１に記載のリチウム二次電池用電解液。
【請求項３】
Ｘ
１
およびＸ
２
のうちの一つはＯであり、Ｘ
３
およびＸ
４
のうちの一つはＯである、請求項１に記載のリチウム二次電池用電解液。
【請求項４】
前記化学式１は、下記化学式１－１または１－２で表される、請求項１に記載のリチウム二次電池用電解液。
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2025169871000011.jpg
61
41
【請求項５】
前記化学式２は、下記化学式２－１で表され、
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2025169871000012.jpg
41
80
前記化学式２－１中、
Ｒ
１
は同一または異なり、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１～１０のアルキル基であり、
Ｒ
２
は同一または異なり、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数１～１０のアルキル基である、請求項１に記載のリチウム二次電池用電解液。
【請求項６】
前記リチウム二次電池用電解液の総量１００重量％に対して、前記化学式１で表される第１添加剤は０．０１～１０重量％で含まれる、請求項１に記載のリチウム二次電池用電解液。
【請求項７】
前記リチウム二次電池用電解液の総量１００重量％に対して、前記化学式２で表される第２添加剤は０．０１～１０重量％で含まれる、請求項１に記載のリチウム二次電池用電解液。
【請求項８】
前記化学式１で表される第１添加剤および前記化学式２で表される第２添加剤の重量比は、１：１０～１０：１である、請求項１に記載のリチウム二次電池用電解液。
【請求項９】
前記非プロトン性有機溶媒は、エチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、およびジエチルカーボネートを含む、請求項１に記載のリチウム二次電池用電解液。
【請求項１０】
前記リチウム塩はＬｉＰＦ
６
を含む、請求項１に記載のリチウム二次電池用電解液。
（【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、リチウム二次電池用電解液、およびこれを含むリチウム二次電池に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウム二次電池は再充電が可能であり、従来の鉛蓄電池、ニッケル－カドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などに比べて単位重量当たりのエネルギー密度が３倍以上高く、高速充電が可能であるため、ノートパソコンや携帯電話、電動工具、電気自転車用の電源として商品化されている。また、さらなるエネルギー密度の向上のための研究開発が活発に行われている。
【０００３】
このようなリチウム二次電池は、リチウムを挿入（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）および脱離（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）が可能な正極活物質を含む正極、およびリチウムを挿入および脱離が可能な負極活物質を含む負極を含む電極組立体に電解液を注入して用いられる。リチウム二次電池の充放電を持続する、またはリチウム二次電池を高温で保存するとき、ＬｉＰＦ
６
塩の高温における正極分解生成物であるＨＦと正極活物質が反応して活物質から遷移金属（例えば、Ｆｅ）イオンが溶出することがある。正極活物質から溶出した遷移金属イオンは、電解液を介して移動して負極表面から遷移金属として析出することがあり、析出物の表面で電解質が持続的に分解してガスを発生したり、析出物によって負極の抵抗が増加したりすると、リチウム二次電池の劣化が加速される。さｒに、電池内に存在する水分は高温でＬｉＰＦ
６
塩の分解反応を加速し、酸性物質であるＨＦの発生を増加させるため、劣化反応が加速される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一実施形態は、リチウム二次電池内の水分を除去し、高温での塩の分解および酸性物質の発生を抑制することによって活物質からの遷移金属の溶出を低減し、これにより、リチウム二次電池の充放電特性および／または高温保存特性を改善することができるリチウム二次電池用電解液を提供する。
【０００５】
本発明の他の一実施形態は、上記リチウム二次電池用電解液を含むリチウム二次電池を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態は、非プロトン性有機溶媒、リチウム塩、および添加剤を含み、添加剤が下記化学式１で表される第１添加剤、および下記化学式２で表される第２添加剤を含む、リチウム二次電池用電解液を提供する。
【０００７】
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2025169871000001.jpg
79
78
【０００８】
本発明の他の一実施形態は、正極活物質を含む正極、負極活物質を含む負極、および上記電解液を含む、リチウム二次電池を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一実施形態によるリチウム二次電池用電解液は、リチウム二次電池内の水分を除去して高温での塩の分解および酸性物質の発生を抑制することにより、活物質からの遷移金属の溶出を低減し、これにより、リチウム二次電池の充放電特性および／または高温保存特性を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
一実施形態によるリチウム二次電池を示す概略図である。
一実施形態によるリチウム二次電池を示す概略図である。
一実施形態によるリチウム二次電池を示す概略図である。
一実施形態によるリチウム二次電池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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