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公開番号2025174193
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-28
出願番号2024080325
出願日2024-05-16
発明の名称非水系二次電池
出願人旭化成株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01M 10/052 20100101AFI20251120BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高極性かつ還元分解し易い溶媒を電解液に用いる場合であっても、高温環境下で安定的に駆動可能な非水系二次電池を提供する。
【解決手段】正極と、負極と、非水系電解液と、を備える非水系二次電池100であって、前記非水系電解液は、リチウム塩と、非水系溶媒と、を有し、前記リチウム塩は、無機リチウム塩を含有し、前記無機リチウム塩として、非水系電解液1Lに対して、0.3mol以上のヘキサフルオロリン酸リチウムを含有し、前記非水系溶媒は、非水系溶媒の全量に対して、5～90体積%の割合で、R-CN(式中、Rは、炭素数1～4の炭化水素基又は炭素数1～4のハロゲン化炭化水素基である。)で表されるニトリル化合物を含有し、負極活物質の表面において、無機成分から成る化合物が、炭酸リチウムを除く有機成分から成る化合物に対して、10.0～50.0質量%含有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
正極と、負極と、非水系電解液と、を備える非水系二次電池であって、
前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体の片面又は両面上に設けられた正極活物質層と、を有し、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体の片面又は両面上に設けられた負極活物質層と、を有し、
前記非水系電解液は、リチウム塩と、非水系溶媒と、を有し、
前記リチウム塩は、無機リチウム塩を含有し、
前記無機リチウム塩として、非水系電解液１Ｌに対して、０．３ｍｏｌ以上のヘキサフルオロリン酸リチウムを含有し、
前記非水系溶媒は、非水系溶媒の全量に対して、５～９０体積％の割合で、Ｒ－ＣＮ（式中、Ｒは、炭素数１～４の炭化水素基又は炭素数１～４のハロゲン化炭化水素基である。）で表されるニトリル化合物を含有し、
前記負極活物質の表面において、無機成分から成る化合物が、炭酸リチウムを除く有機成分から成る化合物に対して、１０．０～５０．０質量％含有する、
非水系二次電池。
続きを表示（約 140 文字）【請求項２】
前記無機成分から成る化合物が、フッ化リチウム、亜硫酸リチウム、及び硫酸リチウムから成る群から選択される少なくとも１つである、請求項１に記載の非水系二次電池。
【請求項３】
前記ニトリル化合物は、アセトニトリルを含む、請求項１に記載の非水系二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水系二次電池に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池の用途は、自動車の電動化という世界的潮流の中で変化している。特に、車載用電池においては、低温の環境においても安定に駆動できるよう、融点と粘性が低い電解液である、アセトニトリルを用いる場合が多い。この種の電解液の研究が盛んに行われてきた。また、還元され易い溶媒が負極において還元分解を起こすのを防止するよう、負極に被膜を形成する添加剤の検討も進んできた。
【０００３】
特許文献１は、非水系電解液に、エステル化合物等の添加剤を含有させることで、高温サイクル試験時の電池膨れを改善できることを報告している。
特許文献２は、電解液溶媒にアセトニトリルを用い、そして無機リチウム塩、及び無水コハク酸等の環状酸無水物を含有させることで、負極保護被膜を強化し、これにより、高温使用時のガス発生を遅延させ、その結果、良好な電池特性が得られることを報告している。
特許文献３は、リチウム塩の配合比を制御することで、ＨＦガスの発生を抑制し、これにより、高温における長期サイクル性能を改善できることを報告している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－１９５２０１号公報
国際公開第２０１８／１６９０２８号
国際公開第２０２０／２６２６７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、電解液溶媒にアセトニトリルを用いた電池について、実施例レベルで具体的に、一切検討されていなかった。
【０００６】
ここで、高温環境下でのガス発生を抑制する観点から、アセトニトリルのように、高極性かつ還元性の低い溶媒を使いこなすためには、負極に形成される保護被膜が高極性溶媒に溶解しないこと、すなわち、かかる保護被膜が安定に存在し続けること、が重要である。
【０００７】
代表的な負極被膜形成用添加剤であるビニレンカーボネートは、一般に、アセトニトリルの負極上における分解防止に有効である。ただし、高温環境下においては、ビニレンカーボネートがアセトニトリルに溶解し易いため、高極性溶媒に溶解する被膜を補うためにビニレンカーボネートが継続的に消費され、その結果、ガス量が増加してしまう、という問題があった。
【０００８】
このような問題は、負極における還元分解による影響が比較的小さいカーボネートを主成分とする電解液を用いる場合では見られず、高極性かつ還元され易い溶媒を主成分とする電解液を用いる場合にのみ発生すると考えられる。
他方、高極性かつ還元分解し易い溶媒を電解液に用いる場合を想定するとき、高温環境下で安定的に駆動可能な非非水系二次電池を提供する観点から、上記特許文献１～３を含む従来技術では、改善の余地があった。
【０００９】
本発明の目的は、高極性かつ還元分解し易い溶媒を電解液に用いる場合であっても、高温環境下で安定的に駆動可能な非水系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】
【００１０】
本発明の一態様は、以下のとおりである。
［１］
正極と、負極と、非水系電解液と、を備える非水系二次電池であって、
前記正極は、正極集電体と、前記正極集電体の片面又は両面上に設けられた正極活物質層と、を有し、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体の片面又は両面上に設けられた負極活物質層と、を有し、
前記非水系電解液は、リチウム塩と、非水系溶媒と、を有し、
前記リチウム塩は、無機リチウム塩を含有し、
前記無機リチウム塩として、非水系電解液１Ｌに対して、０．３ｍｏｌ以上のヘキサフルオロリン酸リチウムを含有し、
前記非水系溶媒は、非水系溶媒の全量に対して、５～９０体積％の割合で、Ｒ－ＣＮ（式中、Ｒは、炭素数１～４の炭化水素基又は炭素数１～４のハロゲン化炭化水素基である。）で表されるニトリル化合物を含有し、
前記負極活物質の表面において、無機成分から成る化合物が、炭酸リチウムを除く有機成分から成る化合物に対して、１０．０～５０．０質量％含有する、
非水系二次電池。
［２］
前記無機成分から成る化合物が、フッ化リチウム、亜硫酸リチウム、及び硫酸リチウムから成る群から選択される少なくとも１つである、項目１に記載の非水系二次電池。
［３］
前記ニトリル化合物は、アセトニトリルを含む、項目１又は２に記載の非水系二次電池。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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