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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025023987
(43)【公開日】2025-02-19
(54)【発明の名称】電解液、二次電池及び電力消費装置
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0569 20100101AFI20250212BHJP
H01M 10/0567 20100101ALI20250212BHJP
H01M 10/0568 20100101ALI20250212BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20250212BHJP
H01M 4/136 20100101ALI20250212BHJP
H01M 4/58 20100101ALI20250212BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0569
H01M10/0567
H01M10/0568
H01M10/052
H01M4/136
H01M4/58
【審査請求】有
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2024193048
(22)【出願日】2024-11-01
(62)【分割の表示】P 2022552955の分割
【原出願日】2021-10-15
(71)【出願人】
【識別番号】524304976
【氏名又は名称】香港時代新能源科技有限公司
【氏名又は名称原語表記】ＣＯＮＴＥＭＰＯＲＡＲＹ ＡＭＰＥＲＥＸ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ （ＨＯＮＧ ＫＯＮＧ） ＬＩＭＩＴＥＤ
【住所又は居所原語表記】ＬＥＶＥＬ １９， ＣＨＩＮＡ ＢＵＩＬＤＩＮＧ， ２９ ＱＵＥＥＮ’Ｓ ＲＯＡＤ ＣＥＮＴＲＡＬ， ＣＥＮＴＲＡＬ， ＣＥＮＴＲＡＬ ＡＮＤ ＷＥＳＴＥＲＮ ＤＩＳＴＲＩＣＴ， ＨＯＮＧ ＫＯＮＧ， ＣＨＩＮＡ
(74)【代理人】
【識別番号】100159329
【弁理士】
【氏名又は名称】三縄 隆
(72)【発明者】
【氏名】黄 磊
(72)【発明者】
【氏名】▲韓▼ 昌▲隆▼
(72)【発明者】
【氏名】▲呉▼ ▲則▼利
(72)【発明者】
【氏名】▲張▼ 翠平
(57)【要約】 （修正有）
【課題】電解液、二次電池及び電力消費装置の提供。
【解決手段】電解液は、溶媒及び添加剤を含み、溶媒は式Ｉの化合物を含み、式Ｉの化合物の溶媒中の質量比率は３５％以上であり、式Ｉ中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、水素原子、Ｃ１－Ｃ３の鎖状アルキル基及びＣ２－Ｃ３のアルケニル基のいずれか１種から選択され、添加剤は式ＩＩの化合物を含み、式ＩＩ中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、フェニル基、シアノ基、Ｃ１－Ｃ６の鎖状アルキル基、Ｃ３－Ｃ６の環状アルキル基及びＣ２－Ｃ６のアルケニル基から選択されるいずれか１種である。本願は、電池の良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を同時に考慮することができる。
【選択図】図１
【解決手段】電解液は、溶媒及び添加剤を含み、溶媒は式Ｉの化合物を含み、式Ｉの化合物の溶媒中の質量比率は３５％以上であり、式Ｉ中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、水素原子、Ｃ１－Ｃ３の鎖状アルキル基及びＣ２－Ｃ３のアルケニル基のいずれか１種から選択され、添加剤は式ＩＩの化合物を含み、式ＩＩ中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、フェニル基、シアノ基、Ｃ１－Ｃ６の鎖状アルキル基、Ｃ３－Ｃ６の環状アルキル基及びＣ２－Ｃ６のアルケニル基から選択されるいずれか１種である。本願は、電池の良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を同時に考慮することができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶媒及び添加剤を含み、
前記溶媒は式Ｉの化合物を含み、前記式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率は３５％以上であり、
前記添加剤は式ＩＩの化合物を含む電解液。
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、水素原子、Ｃ１－Ｃ３の鎖状アルキル基及びＣ２－Ｃ３のアルケニル基から選択されるいずれか１種である。）
（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、フェニル基、シアノ基、Ｃ１－Ｃ６の鎖状アルキル基、Ｃ３－Ｃ６の環状アルキル基及びＣ２－Ｃ６のアルケニル基から選択されるいずれか１種である。）
前記溶媒は式Ｉの化合物を含み、前記式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率は３５％以上であり、
前記添加剤は式ＩＩの化合物を含む電解液。
【化1】
【化2】
【請求項2】
前記式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率は４０％～７０％である請求項１に記載の電解液。
【請求項3】
前記式ＩＩの化合物の前記電解液中の質量比率は９％以下であり、好ましくは３％～５％である請求項１又は２に記載の電解液。
【請求項4】
前記式Ｉの化合物は、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルから選択される少なくとも１種を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項5】
前記式ＩＩの化合物は、ビフェニル、フルオロベンゼン及びシクロヘキシルベンゼンのうちの少なくとも１種を含む請求項１～４のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項6】
前記電解液はａ／ｂ≧１１を満たし、好ましくは１１≦ａ／ｂ≦３５であり、式中、ａは前記式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率であり、ｂは前記式ＩＩの化合物の前記電解液中の質量比率である請求項１～５のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項7】
前記電解液は電解質塩を含み、前記電解質塩は式ＩＩＩの化合物を含み、好ましくは、前記式ＩＩＩの化合物の前記電解質塩中のモル比は１０％以上である請求項１に記載の電解液。
（式中、Ｒ６、Ｒ７は、それぞれ独立して、Ｆ原子、フルオロアルキル基であり、Ｒ６、Ｒ７は連結されて環状に形成することもできる。）
【化3】
【請求項8】
前記式ＩＩＩの化合物は、リチウムビスフルオロスルホニルイミド及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドから選択される少なくとも１種を含む請求項７に記載の電解液。
【請求項9】
前記溶媒は炭酸エステルをさらに含み、前記炭酸エステルの前記溶媒中の質量比率は３０％以上であり、好ましくは３５％～６５％である請求項１～８のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項10】
前記溶媒は炭酸エチレンをさらに含み、前記炭酸エチレンの前記溶媒中の質量比率は３０％以上である請求項１～８のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項11】
前記添加剤は、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、硫酸エチレン（ＤＴＤ）、１,３－プロパンスルトン（ＰＳ）、リチウムジフルオロビスオキサラトホスフェート（ＬｉＤＦＯＰ）、リチウムジフルオロオキサラトボレート（ＬｉＤＦＯＢ）及びリチウムビスオキサラトボレート（ＬｉＢＯＢ）から選択される少なくとも１種をさらに含む請求項１～１０のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項12】
請求項１～１１のいずれか１項に記載の電解液を含むことを特徴とする二次電池。
【請求項13】
前記二次電池は正極極板を含み、前記正極極板は正極コーティング層を含み、前記正極コーティング層は正極活物質を含み、前記正極活物質はオリビン構造のリチウム含有リン酸塩を含む請求項１２に記載の二次電池。
【請求項14】
前記二次電池は１ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦５ｇ／１０００ｍ２を満たし、好ましくは１．５ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦４ｇ／１０００ｍ２を満たす請求項１３に記載の二次電池。
Ｌ＝Ｍ１／［Ｍ２×Ｂ×（ａ＋ｃ）］＊１０００
（Ｍ１は式ＩＩの化合物の質量であり、単位がｇであり、
Ｍ２は正極活物質の質量であり、単位がｇであり、
Ｂは正極活物質の比表面積であり、単位がｍ２／ｇであり、
ａは式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率であり、
ｃは式ＩＩＩの化合物の前記電解質塩中のモル比である。）
Ｌ＝Ｍ１／［Ｍ２×Ｂ×（ａ＋ｃ）］＊１０００
（Ｍ１は式ＩＩの化合物の質量であり、単位がｇであり、
Ｍ２は正極活物質の質量であり、単位がｇであり、
Ｂは正極活物質の比表面積であり、単位がｍ２／ｇであり、
ａは式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率であり、
ｃは式ＩＩＩの化合物の前記電解質塩中のモル比である。）
【請求項15】
８ｍ２／ｇ≦Ｂ≦１６ｍ２／ｇであり、好ましくは、１０ｍ２／ｇ≦Ｂ≦１４ｍ２／ｇである請求項１４に記載の二次電池。
【請求項16】
片面の前記正極コーティング層の厚さは０．０８ｍｍ以上であり、好ましくは０．０９ｍｍ～０．３ｍｍである請求項１４～１５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項17】
請求項１２～１６のいずれか１項に記載の二次電池を含む電力消費装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、電池の技術分野に関し、特に電解液、二次電池及び電力消費装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、二次電池は、水力、火力、風力及び太陽光発電所などのエネルギー貯蔵電源システム、及び電動工具、電気自転車、電動バイク、電気自動車、軍事装備、航空宇宙などの複数の分野に広く応用されている。
【0003】
二次電池の大きな発展により、そのエネルギー密度、サイクル性能及び安全性能などに対する要件が高まっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本願は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電解液、二次電池及び電力消費装置を提供することを目的とする。本発明の電解液を用いる二次電池は、良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を同時に考慮することができる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記目的を達成するために、本願の第１態様は、溶媒及び添加剤を含み、上記溶媒は式Ｉの化合物を含み、上記式Ｉの化合物の上記溶媒中の質量比率は３５％以上である、電解液を提供する。
【0006】
【化1】
【0007】
（Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、水素原子、Ｃ１－Ｃ３の鎖状アルキル基及びＣ２－Ｃ３のアルケニル基から選択されるいずれか１種である。）
【0008】
上記添加剤は式ＩＩの化合物を含む。
【0009】
【化2】
【0010】
（Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、フェニル基、シアノ基、Ｃ１－Ｃ６の鎖状アルキル基、Ｃ３－Ｃ６の環状アルキル基及びＣ２－Ｃ６のアルケニル基から選択されるいずれか１種である。）
【0011】
本願は、電解液に式Ｉの化合物及び式ＩＩの化合物を含めることにより、良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を考慮することができる。
【0012】
任意の実施形態では、上記式Ｉの化合物の上記溶媒中の質量比率は４０％～７０％であってもよい。本願は、上記式Ｉの化合物の上記溶媒中の質量比率を上記範囲に設定することにより、電解液が高導電率及び低粘度を有することを確保でき、厚肉化塗布システムに適用でき、それにより電池の動力学性能をさらに向上させることができる。
【0013】
任意の実施形態では、上記式ＩＩの化合物の上記電解液中の質量比率は９％以下であってもよく、好ましくは３％～５％である。本願は、上記式ＩＩの化合物の上記電解液中の質量比率を上記範囲に設定することにより、過充電防止性能をさらに向上させることができる。
【0014】
任意の実施形態では、上記式Ｉの化合物は、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルから選択される少なくとも１種を含んでもよい。本願は、上記化合物を選択することにより、動力学性能をさらに向上させることができる。
【0015】
任意の実施形態では、上記式ＩＩの化合物は、ビフェニル、フルオロベンゼン及びシクロヘキシルベンゼンから選択される少なくとも１種を含んでもよい。本願は、上記化合物を選択することにより、過充電防止性能をさらに向上させることができる。
【0016】
任意の実施形態では、上記電解液はａ／ｂ≧１１を満たしてもよく、好ましくは１１≦ａ／ｂ≦３５（式中、ａは式Ｉの化合物の溶媒中の質量比率であり、ｂは式ＩＩの化合物の電解液中の質量比率である）である。本願は、上記ａ／ｂを上記範囲に設定することにより、動力学性能及び過充電防止性能をさらに向上させることができる。
【0017】
任意の実施形態では、上記電解液は電解質塩をさらに含んでもよく、上記電解質塩は式ＩＩＩの化合物を含んでもよく、上記式ＩＩＩの化合物の上記電解質塩中のモル比は１０％以上であり、好ましくは２０％以上である。
【0018】
【化3】
【0019】
（Ｒ６、Ｒ７は、それぞれ独立して、Ｆ原子、フルオロアルキル基であり、Ｒ６、Ｒ７は連結されて環状として形成してもよい。）
【0020】
本願は、電解液に上記式ＩＩＩの化合物を添加し、上記式ＩＩＩの化合物の上記電解質塩中のモル比を上記範囲に設定することにより、電解液の水に対する耐性を向上させ、電池の高温サイクル特性を向上させることができる。
【0021】
任意の実施形態では、上記式ＩＩＩの化合物は、リチウムビスフルオロスルホニルイミド及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドから選択される少なくとも１種含んでもよい。上記化合物を選択することにより、電解液の水に対する耐性をさらに向上させ、電池の高温サイクル特性を向上させることができる。
【0022】
任意の実施形態では、上記溶媒は炭酸エステルをさらに含んでもよく、上記炭酸エステルの上記溶媒中の質量比率は３０％以上であり、好ましくは３５％～６５％であり、より好ましくは４０％～５０％である。
【0023】
任意の実施形態では、上記溶媒は炭酸エチレンをさらに含み、上記炭酸エチレンの上記溶媒中の質量比率は３０％以上である。
【0024】
溶媒に炭酸エステルをさらに含み、炭酸エステルの溶媒中の質量比率を上記範囲に設定することにより、電解質、特にリチウム塩の十分な解離を確保し、負極に安定して成膜し、それにより負極界面の安定性を向上させることができる。
【0025】
任意の実施形態では、上記添加剤は、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、硫酸エチレン（ＤＴＤ）、１,３－プロパンスルトン（ＰＳ）、リチウムジフルオロビスオキサラトホスフェート（ＬｉＤＦＯＰ）、リチウムジフルオロオキサラトボレート（ＬｉＤＦＯＢ）及びリチウムビスオキサラトボレート（ＬｉＢＯＢ）から選択される少なくとも１種をさらに含んでもよい。上記添加剤を添加することにより、電池のサイクル特性及び熱安定性をさらに向上させることができる。
【0026】
本願の第２態様は第１態様に記載の電解液を含む二次電池を提供する。本発明の二次電池は、良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を同時に考慮することができる。
【0027】
任意の実施形態では、上記二次電池は正極極板を含んでもよく、上記正極極板は正極コーティング層を含み、上記正極コーティング層は正極活物質を含んでもよく、上記正極活物質はオリビン構造のリチウム含有リン酸塩を含んでもよい。オリビン構造のリチウム含有リン酸塩を正極活物質とすることにより、サイクル寿命を向上させることができる。
【0028】
任意の実施形態では、上記二次電池は１ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦５ｇ／１０００ｍ２を満たしてもよく、好ましくは１ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦４ｇ／１０００ｍ２を満たし、より好ましくは１．５ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦４ｇ／１０００ｍ２を満たす。Ｌ＝Ｍ１／［Ｍ２×Ｂ×（ａ＋ｃ）］＊１０００（Ｍ１は式ＩＩの化合物の質量であり、単位がｇであり、Ｍ２は正極活物質の質量であり、単位がｇであり、Ｂは正極活物質の比表面積であり、単位がｍ２／ｇであり、ａは式Ｉの化合物の上記溶媒中の質量比率であり、ｃは式ＩＩＩの化合物の上記電解質塩中のモル比である）である。Ｌを上記範囲にすることにより、電池の動力学性能、高温性能及び過充電防止性能をさらに向上させることができる。
【0029】
任意の実施形態では、８ｍ２／ｇ≦Ｂ≦１６ｍ２／ｇであり、好ましくは、１０ｍ２／ｇ≦Ｂ≦１４ｍ２／ｇである。正極活物質の比表面積を上記範囲に設定することにより、正極極板の内部の固相拡散を向上させることができ、セルの動力学性能の向上に寄与する。
【0030】
任意の実施形態では、片面の上記正極コーティング層の厚さは０．０８ｍｍ以上であり、好ましくは０．０９ｍｍ～０．３ｍｍである。
【0031】
本願の第３態様は、上記第２態様に記載の二次電池を含む電力消費装置を提供する。本願の電力消費装置は上記二次電池を含むため、該二次電池の全ての有益な効果を有する。
【発明の効果】
【0032】
本発明によれば、電池の良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を同時に考慮することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本願の一実施形態に係る二次電池の模式図である。
【図3】本願の一実施形態に係る電池モジュールの模式図である。
【図4】本願の一実施形態に係る電池パックの模式図である。
【図6】本願の一実施形態に係る二次電池を電源として使用する電力消費装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
以下、図面を適宜参照しながら、本願の電解液、二次電池及び電力消費装置を具体的に開示する実施形態について詳細に説明する。しかしながら、不要な詳細な説明が省略される場合がある。例えば、知られている事項の詳細な説明、実質的に同じ構造の繰り返し説明が省略される場合がある。これは、以下の説明が不必要に長くなることを回避し、当業者が容易に理解できるようにするものである。また、図面及び以下の説明は、当業者が本願を十分に理解するために提供されるものであり、特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【0035】
本願で開示されている「範囲」は、下限及び上限の形で定義されており、所与の範囲は、１つの下限と１つの上限を選択することにより定義されており、選択された下限と上限は特定の範囲の境界を定義する。このように定義された範囲は、端点値を含んでもよく、又は端点値を含まなくてもよく、任意に組み合わせることができ、すなわち、任意の下限と任意の上限とを組み合わせて１つの範囲を形成することができる。例えば、特定のパラメータについて６０～１２０と８０～１１０の範囲がリストされる場合、６０～１１０と８０～１２０の範囲も予期されると理解される。また、最小範囲値として１と２がリストされ、最大範囲値として３、４及び５がリストされる場合、１～３、１～４、１～５、２～３、２～４及び２～５の範囲の全てが予期される。本願では、特に断らない限り、数値範囲「ａ～ｂ」は、ａとｂの間の任意の実数の組み合わせの省略表現を表し、ａとｂはいずれも実数である。例えば、数値範囲「０～５」は、本明細書で「０～５」の間の全ての実数がリストされたことを意味し、「０～５」は、これらの数値の組み合わせの省略表現に過ぎない。また、あるパラメータが≧２の整数であると記載される場合、該パラメータが、例えば、整数２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２などであることが開示されていることに相当する。
【0036】
特に断らない限り、本願の全ての実施形態及び任意の実施形態を互いに組み合わせて新たな技術案を形成することができる。
【0037】
特に断らない限り、本願の全ての技術的特徴及び任意の技術的特徴を互いに組み合わせて新たな技術案を形成することができる。
【0038】
特に断らない限り、本願の全てのステップは順番に行われてもよく、ランダムに行われてもよく、好ましくは順番に行われる。例えば、前記方法がステップ（ａ）及び（ｂ）を含むことは、前記方法が順番に行われたステップ（ａ）及び（ｂ）を含んでもよく、順番に行われたステップ（ｂ）及び（ａ）を含んでもよいことを示している。例えば、前記した方法がステップ（ｃ）をさらに含んでもよいことは、ステップ（ｃ）を任意の順序で前記方法に追加できることを示しており、例えば、前記方法はステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含んでもよく、ステップ（ａ）、（ｃ）及び（ｂ）を含んでもよく、ステップ（ｃ）、（ａ）及び（ｂ）などを含んでもよい。
【0039】
特に断らない限り、本願に係る「含む」及び「包含」は、オープンなものであってもよく、クローズなものであってもよい。例えば、前記「含む」及び「包含」は、リストされていない他の成分をさらに含む又は包含するようにしてもよいし、リストされた成分のみを含む又は包含するようにしてもよいことを意味し得る。
【0040】
特に断らない限り、本願では、「又は」という用語は、包括的なものである。例えば、「Ａ又はＢ」という表現は、「Ａ、Ｂ、又はＡとＢの両者」を意味する。より具体的には、Ａが真であり（又は存在する）かつＢが偽である（又は存在しない）という条件、Ａが偽であり（又は存在しない）かつＢが真である（又は存在する）という条件、又はＡとＢがいずれも真である（又は存在する）という条件は、いずれも条件「Ａ又はＢ」を満たしている。
【0041】
本願は、電解液、該電解液を含む二次電池及び該二次電池を含む電力消費装置を提供し、以下、本願の電解液、二次電池及び電力消費装置を詳細に説明する。
【0042】
電解液
本願の一実施形態では、溶媒及び添加剤を含み、上記溶媒は式Ｉの化合物を含み、上記式Ｉの化合物の上記溶媒中の質量比率は３５％以上である電解液が提供される。
本願の一実施形態では、溶媒及び添加剤を含み、上記溶媒は式Ｉの化合物を含み、上記式Ｉの化合物の上記溶媒中の質量比率は３５％以上である電解液が提供される。
【0043】
【化4】
【0044】
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、水素原子、Ｃ１－Ｃ３の鎖状アルキル基及びＣ２－Ｃ３のアルケニル基から選択されるいずれか１種である。）
【0045】
上記添加剤は式ＩＩの化合物を含む。
【0046】
【化5】
【0047】
（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、フェニル基、シアノ基、Ｃ１－Ｃ６の鎖状アルキル基、Ｃ３－Ｃ６の環状アルキル基及びＣ２－Ｃ６のアルケニル基から選択されるいずれか１種である。）
【0048】
メカニズムはまだ明らかではないが、本出願人は、電解液中に式Ｉの化合物及び式ＩＩの化合物を併用し、式Ｉの化合物の含有量を所定量に設定することにより、電池の良好な動力学性能、高温特性及び優れた過充電防止性能を同時に考慮できることを予想外に発見した。
【0049】
リン酸鉄リチウム（例えば、ＬｉＦｅＰＯ４（ＬＦＰと呼ばれてもよい））を正極活物質として使用する電池では、エネルギー密度を向上させるために、最も一般的な方法は、正極極板の塗布厚さを厚くして、セル内部の空間利用率を向上させることであるが、厚く塗布すると新たな問題が発生している。正極塗布を厚くすることは、リチウムイオンの極板中の輸送経路が長くなり、リチウムイオンの輸送が困難になり、電解液の導電率のさらなる向上が必要となることを意味する。正極塗布が厚くなるに伴って、この問題がますます深刻になっている。
【0050】
該問題を解決するために、本出願人は、電解液に低粘度、高誘電率の溶媒（例えば上記式Ｉの化合物）を使用することで、電解液の導電率を大幅に向上させ、厚肉化塗布に起因してリチウムイオンの輸送が困難となる現状を改善できることを発見した。しかしながら、式Ｉの化合物の酸化電位が低く、ＬＦＰセルの過充電性能に大きく影響する。電池の過充電状態での熱暴走などの安全上の問題を減少させるために、本出願人は、電解液に上記式ＩＩの化合物を過充電防止添加剤として加えることにより、電池の安全性を向上させるという目的を実現できることを発見した。しかしながら、式ＩＩの化合物などの過充電防止添加剤の添加は、電池の動力学性能に影響する。
【0051】
本出願人は、鋭意検討した結果、特定含有量の上記式Ｉの化合物を、上記式ＩＩの化合物を含有する電解液に添加することにより、電池の動力学性能及び高温性能を向上させることができ、それにより、特定含有量の上記式Ｉの化合物と上記式ＩＩの化合物の相乗作用により、良好な動力学性能、高温性能及び過充電防止性能を同時に考慮できることを発見した。
【0052】
いくつかの実施形態では、上記式Ｉの化合物としては、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルなどが挙げられる。上記式Ｉの化合物は、好ましくは、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルから選択される少なくとも１種を含む。より好ましくは、ギ酸メチル、酢酸エチルを含む。これらの化合物は、電解液の溶媒として使用され、これらの化合物は粘度が線状炭酸エステルよりも低く、誘電率が線状炭酸エステルよりも高く、これらの化合物を電解液に加え、線状炭酸エステルを置き換えると、電解液の導電率を効果的に向上させることができ、それにより電池の動力学性能をさらに向上させることができる。
【0053】
本願の電解液の溶媒は上記式Ｉの化合物を含み、上記式Ｉの化合物の上記溶媒中の質量比率は３５％以上であり、好ましくは、上記式Ｉの化合物の溶媒中の質量比率は４０％～７０％であり、好ましくは５０％～６０％である。上記式Ｉの化合物の溶媒中の質量比率が３５％よりも小さい場合、導電率が低下し、初期ＤＣＲ（Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ、直流抵抗）が高くなり、電池の動力学性能が低くなる。従って、本願は、上記式Ｉの化合物の溶媒中の質量比率を上記範囲に設定することにより、電解液が高導電率及び低粘度を有し、厚肉化塗布システムに適用できることを確保でき、それにより電池の動力学性能をさらに向上させることができる。また、上記式Ｉの化合物の溶媒中の質量比率が７０％よりも大きい場合、過充電防止性能に不利である。
【0054】
また、本願では、電解液の溶媒は、炭酸エチレン（ＥＣ）、炭酸プロピレン（ＰＣ）、炭酸ジメチル（ＤＭＣ）、炭酸エチルメチル（ＥＭＣ）及び炭酸ジエチル（ＤＥＣ）から選択される１種又は２種以上の炭酸エステルをさらに含んでもよい。上記炭酸エステルの溶媒中の質量比率は３０％以上であってもよく、好ましくは３５％～６５％であり、より好ましくは４０％～５０％である。好ましくは炭酸エチレンを含み、さらに好ましくは、前記炭酸エチレンの前記溶媒中の質量比率は３０％以上である。溶媒に炭酸エチレンを含め、炭酸エチレンの溶媒中の質量比率を上記範囲に設定することにより、電解質、特にリチウム塩の十分な解離を確保し、負極に安定して成膜し、それにより負極界面の安定性を向上させることができる。
【0055】
いくつかの実施形態では、本願の電解液は上記式ＩＩの化合物を添加剤として含み、該式ＩＩの化合物は過充電防止剤として機能する。好ましくは、上記式ＩＩの化合物は、ビフェニル、フルオロベンゼン及びシクロヘキシルベンゼンから選択される少なくとも１種を含んでもよい。本願は、上記化合物を過充電防止剤として用いることにより、過充電防止性能をさらに向上させることができる。本願は、好ましくはフルオロベンゼンを含む。セルが過充電されると、電圧が上昇し、過充電防止添加剤が重合し、重合により電極の表面に絶縁膜が形成され、電池の内部抵抗を増加させ、過充電電流を低減又は切断して電池の安全性能を向上させる。一方、大量の熱が放出され、フルオロベンゼン系物質が高電圧で重合して重合してフッ素含有重合体となり、耐高温性がより良好になる。また、他のベンゼン環系物質と比較して、フルオロベンゼン系物質は、フッ素置換により電子との結合が容易であり、ある程度で上記式Ｉの化合物の負極での還元副反応を抑制することができる。
【0056】
また、上記式ＩＩの化合物の電解液中の質量比率は９％以下であり、好ましくは３％～８％であり、より好ましくは３～７％であり、さらに好ましくは３～６％であり、特に好ましくは３～５％である。上記式ＩＩの化合物の含有量が高すぎると、電解液の導電率に不利であり、それにより電池の動力学性能に不利である。上記式ＩＩの化合物の含有量が低すぎると、過充電防止性能に不利である。本願は、上記式ＩＩの化合物の電解液中の質量比率を上記範囲に設定することにより、電解液の導電率に影響することなく、過充電防止性能をさらに向上させることができる。
【0057】
いくつかの実施形態では、上記電解液はａ／ｂ≧１１を満たし、好ましくは１１≦ａ／ｂ≦３５であり、より好ましくは１１≦ａ／ｂ≦３３であり、さらに好ましくは１５≦ａ／ｂ≦３０であり、特に好ましくは１６≦ａ／ｂ≦２７である。ａは式Ｉの化合物の溶媒中の質量比率であり、ｂは式ＩＩの化合物の電解液中の質量比率である。本願は、上記ａ／ｂを上記範囲に設定することにより、動力学性能をさらに向上させることができる。
【0058】
一方、ＬＦＰ材料自体は吸水しやすいため、セルの生産過程で、注液前に包装するときに正極極板中の水分を完全に除去できず、後続の使用過程で、正極極板中の水分が徐々に電解液に拡散され、電解液中のヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）と副反応が起こり、フッ化水素を生成し、ＳＥＩ（ｓｏｌｉｄ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｉｎｔｅｒｐｈａｓｅ）膜を破壊し、負極界面の安定性を低下させ、サイクル減衰を加速させる。本出願人は、水に感受性のないリチウム塩（例えば以下の式ＩＩＩの化合物）を使用すると、極板への水分の影響を低減させ、リチウム塩と水との副反応を回避できると発見した。しかしながら、式Ｉの化合物と同様に、式ＩＩＩの化合物も酸化電位が低く、ＬＦＰセルの過充電性能に大きく影響する。電解液に上記式ＩＩの化合物を過充電防止添加剤として加えることにより、電池の安全性を向上させるという目的を実現することができる。
【0059】
従って、いくつかの実施形態では、本願の電解液は電解質塩を含み、上記電解質塩は、好ましくは式ＩＩＩの化合物を含む。
【0060】
【化6】
【0061】
（Ｒ６、Ｒ７は、それぞれ独立して、Ｆ原子、フルオロアルキル基である。フルオロアルキル基のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基などであってもよく、フルオロアルキル基としては、部分的にフッ素化されたアルキル基であってもよく、完全にフッ素化されたアルキル基であってもよく、例えば、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド、リチウムビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド、リチウムビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（Ｃ４Ｆ１０ＬｉＮＯ４Ｓ２）が挙げられる。また、Ｒ６とＲ７は連結されて環状に形成することもでき、例えば、１,１,２,２,３,３－ヘキサフルオロプロパン－１,３－ジスルホンイミドリチウム（Ｃ３Ｆ６ＬｉＮＯ４Ｓ２）が挙げられる。）
【0062】
いくつかの実施形態では、上記式ＩＩＩの化合物は、好ましくは、リチウムビスフルオロスルホニルイミド（ＬｉＦＳＩ）及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）から選択される少なくとも１種を含む。より好ましくは、リチウムビスフルオロスルホニルイミド（ＬｉＦＳＩ）を含む。上記リチウム塩は、水分に感受性がなく、極板の厚肉化塗布に起因する水分増加の悪影響を緩和することができる。従って、上記式ＩＩＩの化合物を電解質塩として選択することにより、電解液の水に対する耐性をさらに向上させ、電池の熱サイクル特性、特に４５℃での熱サイクル特性を向上させることができる。
【0063】
上記式ＩＩＩの化合物の電解質塩中のモル比は１０％以上であってもよく、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上であり、さらに好ましくは４０％であり、特に好ましくは５０％以上であり、また、好ましくは８０％以下であり、より好ましくは７５％以下であり、さらに好ましくは７０％以下であり、特に好ましくは６０％以下である。本願は、上記式ＩＩＩの化合物の上記電解質塩中のモル比を上記範囲に設定することにより、電解液の水に対する耐性を向上させることができる。
【0064】
また、電解質塩は、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）をさらに含んでもよく、ヘキサフルオロリン酸リチウムの耐酸化性が高い反面、熱安定性が低く、水と接触すると分解しやすくなる。本願の電解液に上記式ＩＩＩの化合物のリチウム塩が含まれ、これらのリチウム塩の熱安定性が高い。従って、ヘキサフルオロリン酸リチウム及び式ＩＩＩの化合物のリチウム塩を添加することにより、耐酸化性と熱安定性を得ることができる。
【0065】
いくつかの実施形態では、本願の電解液は、具体的には、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、硫酸エチレン（ＤＴＤ）、１,３－プロパンスルトン（ＰＳ）、リチウムジフルオロビスオキサラトホスフェート（ＬｉＤＦＯＰ）、リチウムジフルオロオキサラトボレート（ＬｉＤＦＯＢ）及びリチウムビスオキサラトボレート（ＬｉＢＯＢ）などの添加剤をさらに含んでもよい。ビニレンカーボネート（ＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、硫酸エチレン（ＤＴＤ）、１,３－プロパンスルトン（ＰＳ）は、成膜添加剤として機能することができ、ビニレンカーボネート（ＶＣ）及び１,３－プロパンスルトン（ＰＳ）が成膜添加剤として機能すると、インピーダンスが大きいが、成膜安定性が高く、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）及び硫酸エチレン（ＤＴＤ）が成膜添加剤として機能すると、インピーダンスが小さいが、成膜安定性が低い。また、リチウムジフルオロビスオキサラトホスフェート（ＬｉＤＦＯＰ）、リチウムジフルオロオキサラトボレート（ＬｉＤＦＯＢ）、リチウムビスオキサラトボレート（ＬｉＢＯＢ）などの添加剤は、水分に感受性がなく、極板の厚肉化塗布に起因する水分増加の悪影響を緩和することができる。従って、上記添加剤を添加することにより、電池のサイクル特性及び安定性をさらに向上させることができる。
【0066】
いくつかの実施形態では、本願の電解液の２５℃での導電率は１３ｍＳ／ｃｍ以上であり、例えば、１４ｍＳ／ｃｍ～１８ｍＳ／ｃｍ、１５ｍＳ／ｃｍ～１７ｍＳ／ｃｍ、１６ｍＳ／ｃｍ～１７ｍＳ／ｃｍであってもよい。電解液の導電率が小さすぎると、電解液の動力学性能が不十分であり、正極極板の塗布厚さが厚いと、電池の動力学性能が影響を受け、電解液の導電率が大きすぎると、電解液の熱安定性が不十分であり、電池の高温性能が影響を受ける。本願の電解液の２５℃での導電率が上記範囲にある場合、電解液の動力学性能を向上させるとともに、電池の高低温性能及び電池のエネルギー密度を向上させることができる。
【0067】
二次電池
本願の第２態様は、上記電解液を含む二次電池を提供する。本願の二次電池は、良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を同時に考慮することができる。
本願の第２態様は、上記電解液を含む二次電池を提供する。本願の二次電池は、良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を同時に考慮することができる。
【0068】
本願の二次電池は、リチウムイオン二次電池などであってもよい。通常、二次電池は、正極極板、負極極板、電解液及びセパレータを含む。電池の充放電過程で、活性イオンは、正極極板と負極極板との間で往復して挿入、脱離される。電解液は、正極極板と負極極板との間にイオンを伝導する役割を果たす。セパレータは、正極極板と負極極板との間に介在されており、主に正負極の短絡を防止する役割を果たし、イオンの通過を可能にする。
【0069】
［正極極板］
正極極板は、正極集電体と、正極集電体の少なくとも１つの面に設置された正極コーティング層とを含み、前記正極コーティング層は正極活物質を含む。
正極極板は、正極集電体と、正極集電体の少なくとも１つの面に設置された正極コーティング層とを含み、前記正極コーティング層は正極活物質を含む。
【0070】
一例として、正極集電体は、その自体の厚さ方向に対向する２つの面を有し、正極コーティング層は、正極集電体の対向する２つの面のいずれか１つ又は２つに設置される。
【0071】
正極集電体は、金属箔シート又は複合集電体を用いてもよい。例えば、金属箔シートとしては、アルミニウム箔を用いてもよい。複合集電体は、高分子材料基材と、高分子材料基材の少なくとも１つの面に形成された金属層とを含んでもよい。複合集電体は、金属材料（アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など）を高分子材料基材（例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）に形成することにより形成されてもよい。
【0072】
正極活物質は、本分野で知られている電池用の正極活物質を用いてもよい。一例として、正極活物質は、オリビン構造のリチウム含有リン酸塩を含んでもよく、それにより電池のサイクル寿命を延ばすことができる。また、正極活物質は、リチウム遷移金属酸化物及びその変性化合物をさらに含んでもよい。しかしながら、本願はこれらの材料に限定されず、電池の正極活物質として使用される他の従来の材料を使用してもよい。これらの正極活物質は単独で１種を使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。オリビン構造のリチウム含有リン酸塩の一例としては、リン酸鉄リチウム（例えばＬｉＦｅＰＯ４（ＬＦＰと呼ばれてもよい））、リン酸鉄リチウムとカーボンの複合体、リン酸マンガンリチウム（例えばＬｉＭｎＰＯ４）、リン酸マンガンリチウムとカーボンの複合体、リン酸マンガン鉄リチウム、リン酸マンガン鉄リチウムとカーボンの複合体のうちの少なくとも１種を含んでもよいが、これらに限定されない。リチウム遷移金属酸化物の一例としては、リチウムコバルト酸化物（例えばＬｉＣｏＯ２）、リチウムニッケル酸化物（例えばＬｉＮｉＯ２）、リチウムマンガン酸化物（例えばＬｉＭｎＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４）、リチウムニッケルコバルト酸化物、リチウムマンガンコバルト酸化物、リチウムニッケルマンガン酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン酸化物（例えばＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２（ＮＣＭ３３３と呼ばれてもよい）、ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２Ｍｎ０．３Ｏ２（ＮＣＭ５２３と呼ばれてもよい）、ＬｉＮｉ０．５Ｃｏ０．２５Ｍｎ０．２５Ｏ２（ＮＣＭ２１１と呼ばれてもよい）、ＬｉＮｉ０．６Ｃｏ０．２Ｍｎ０．２Ｏ２（ＮＣＭ６２２と呼ばれてもよい）、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１Ｍｎ０．１Ｏ２（ＮＣＭ８１１と呼ばれてもよい）、リチウムニッケルコバルトアルミニウム酸化物（例えばＬｉＮｉ０．８５Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２）及びそれらの変性化合物などのうちの少なくとも１種を含んでもよいが、これらに限定されない。
【0073】
上記正極コーティング層は、好ましくは接着剤をさらに含む。一例として、接着剤は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－プロピレン３元共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン－テトラフルオロエチレン３元共重合体、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合物及びフッ素含有アクリル樹脂のうちの少なくとも１種を含んでもよい。
【0074】
上記正極コーティング層は、好ましくは導電剤をさらに含む。一例として、導電剤は、超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノ繊維のうちの少なくとも１種を含んでもよい。
【0075】
いくつかの実施形態では、片面の正極コーティング層の厚さは０．０８ｍｍ以上であり、好ましくは０．０９ｍｍ～０．３ｍｍである。
【0076】
いくつかの実施形態では、正極極板は、正極活物質、導電剤、接着剤などの正極極板を製造するための上記成分、及び任意の他の成分を溶媒（例えばＮ－メチルピロリドン）に分散させて正極スラリーを形成し、正極スラリーを正極集電体に塗布して、乾燥、コールドプレスなどの工程を行って正極極板を得ることによって製造されてもよい。
【0077】
［負極極板］
負極極板は、負極集電体と、負極集電体の少なくとも１つの面に設置された負極コーティング層とを含み、前記負極コーティング層は負極活物質を含む。
負極極板は、負極集電体と、負極集電体の少なくとも１つの面に設置された負極コーティング層とを含み、前記負極コーティング層は負極活物質を含む。
【0078】
一例として、負極集電体は、その自体の厚さ方向に対向する２つの面を有し、負極コーティング層は、負極集電体の対向する２つの面のいずれか１つ又は２つに設置される。
【0079】
上記負極集電体は、金属箔シート又は複合集電体を用いてもよい。例えば、金属箔シートとしては、銅箔を用いてもよい。複合集電体は、高分子材料基材及び高分子材料基材の少なくとも１つの面に形成された金属層を含んでもよい。複合集電体は、金属材料（銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銀及び銀合金など）を高分子材料基材（例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの基材）に形成することにより形成されてもよい。
【0080】
上記負極活物質は、本分野で知られている電池用の負極活物質を用いてもよい。一例として、負極活物質は、人工黒鉛、天然黒鉛、ソフトカーボン、ハードカーボン、シリコン材料、スズ材料及びチタン酸リチウムなどのうちの少なくとも１種を含んでもよい。前記シリコン材料は、シリコン単体、シリコン酸素化合物、シリコン炭素複合体、シリコン窒素複合体及びシリコン合金から選択される少なくとも１種であってもよい。上記スズ材料は、スズ単体、スズ酸素化合物及びスズ合金から選択される少なくとも１種であってもよい。しかしながら、本願はこれらの材料に限定されず、電池の負極活物質として使用される他の従来の材料を使用してもよい。これらの負極活物質は、単独で１種を使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0081】
上記負極コーティング層は、好ましくは接着剤をさらに含む。上記接着剤は、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）、ポリアクリル酸ナトリウム（ＰＡＡＳ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アルギン酸ナトリウム（ＳＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＡＡ）及びカルボキシメチルキトサン（ＣＭＣＳ）から選択される少なくとも１種であってもよい。
【0082】
上記負極コーティング層は、好ましくは導電剤をさらに含む。導電剤は、超伝導カーボン、アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、カーボンドット、カーボンナノチューブ、グラフェン及びカーボンナノ繊維から選択される少なくとも１種であってもよい。
【0083】
上記負極コーティング層は、好ましくは、増粘剤（例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ－Ｎａ））などの他の助剤をさらに含む。
【0084】
いくつかの実施形態では、負極極板は、負極活物質、導電剤、接着剤などの負極極板を製造するための上記成分、及び任意の他の成分を溶媒（例えば脱イオン水）に分散させて負極スラリーを形成し、負極スラリーを負極集電体に塗布して、乾燥、コールドプレスなどの工程を行って負極極板を得ることによって製造されてもよい。
【0085】
［電解液］
電解液は、正極極板と負極極板との間にイオンを伝導する役割を果たす。電解液は、上記「電解液」項目に記載の電解液を用いる。
電解液は、正極極板と負極極板との間にイオンを伝導する役割を果たす。電解液は、上記「電解液」項目に記載の電解液を用いる。
【0086】
［セパレータ］
いくつかの実施形態では、二次電池は、セパレータをさらに含む。本願は、セパレータの種類を特に限定せず、知られている任意の化学的安定性及び機械的安定性に優れた多孔質構造のセパレータを選択できる。
いくつかの実施形態では、二次電池は、セパレータをさらに含む。本願は、セパレータの種類を特に限定せず、知られている任意の化学的安定性及び機械的安定性に優れた多孔質構造のセパレータを選択できる。
【0087】
いくつかの実施形態では、セパレータの材質は、ガラス繊維、不織布、ポリエチレン、ポリプロピレン及びポリフッ化ビニリデンから選択される少なくとも１種であってもよい。セパレータは、単層薄膜であってもよく、多層複合薄膜であってもよく、特に限定されない。セパレータが多層複合薄膜である場合、各層の材料は、同じであってもよく、異なってもよく、特に限定されない。
【0088】
［二次電池］
いくつかの実施形態では、正極極板、負極極板及びセパレータは、捲回プロセス又は積層プロセスにより電極組立体を形成することができる。
いくつかの実施形態では、正極極板、負極極板及びセパレータは、捲回プロセス又は積層プロセスにより電極組立体を形成することができる。
【0089】
いくつかの実施形態では、二次電池は、外装体を含んでもよい。該外装体は、上記電極組立体及び電解質を密封包装することに用いられ得る。
【0090】
いくつかの実施形態では、二次電池の外装体は、例えば、硬質プラスチックケース、アルミニウムケース、スチールケースなどの硬質ケースであってもよい。二次電池の外装体は、例えばポーチソフトパックなどのソフトパックであってもよい。ソフトパックの材質は、プラスチックであってもよく、プラスチックとしては、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。
【0091】
本願は、二次電池の形状を特に限定せず、それは、円筒形、角形又は他の任意の形状であってもよい。例えば、図１は一例としての角形構造の二次電池５である。
【0092】
いくつかの実施形態では、図２を参照し、外装体は、ハウジング５１及びカバープレート５３を含んでもよい。ハウジング５１は、底板及び底板に接続された側板を含んでもよく、底板と側板は収容キャビティを画定する。ハウジング５１は収容キャビティと連通する開口部を有し、カバープレート５３は前記開口部に覆設されて、前記収容キャビティを密閉することができる。正極極板、負極極板及びセパレータは、捲回プロセス又は積層プロセスにより電極組立体５２を形成することができる。電極組立体５２は前記収容キャビティ内に包装される。電解液は電極組立体５２に含浸される。二次電池５に含まれる電極組立体５２の数は、１つ又は複数であってもよく、当業者は、具体的な実際のニーズに応じて選択してもよい。
【0093】
いくつかの実施形態では、二次電池は、電池モジュールに組み立てられてもよく、電池モジュールに含まれる二次電池の数は、１つ又は複数であってもよく、具体的な数は、当業者が電池モジュールの応用及び容量に応じて選択できるものである。
【0094】
図３は一例としての電池モジュール４である。図３を参照し、電池モジュール４では、複数の二次電池５は、電池モジュール４の長さ方向に沿って順に配列されてもよい。もちろん、他の任意の方式で配置されてもよい。さらに、ファスナーでこの複数の二次電池５を固定してもよい。
【0095】
好ましくは、電池モジュール４は、収容空間を有するケーシングをさらに含んでもよく、複数の二次電池５は該収容空間に収容される。
【0096】
いくつかの実施形態では、上記電池モジュールはさらに、電池パックに組み立てられてもよく、電池パックに含まれる電池モジュールの数は、１つ又は複数であってもよく、具体的な数は、当業者が電池パックの応用及び容量に応じて選択できるものである。
【0097】
図４及び図５は一例としての電池パック１である。図４及び図５を参照し、電池パック１には電池筐体及び電池筐体に設置された複数の電池モジュール４が含んでもよい。電池筐体は、上筐体２及び下筐体３を含み、上筐体２は、下筐体３に覆設され、電池モジュール４を収容するための密閉空間を形成してもよい。複数の電池モジュール４は、任意の方式で電池筐体に配置されてもよい。
【0098】
いくつかの実施形態では、本願の二次電池は１ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦５ｇ／１０００ｍ２を満たし、好ましくは１ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦４ｇ／１０００ｍ２を満たし、より好ましくは１．５ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦４ｇ／１０００ｍ２を満たし、より好ましくは１．５ｇ／１０００ｍ２以上３．５ｇ／１０００ｍ２以下である。Ｌ＝Ｍ１／［Ｍ２×Ｂ×（ａ＋ｃ）］＊１０００である。Ｍ１は式ＩＩの化合物の質量であり、単位がｇであり、Ｍ２は正極活物質の質量であり、単位がｇであり、Ｂは正極活物質の比表面積であり、単位がｍ２／ｇであり、ａは式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率であり、ｃは式ＩＩＩの化合物の前記電解質塩中のモル比である。Ｌを上記範囲に設定することにより、電池の動力学性能、高温性能及び過充電防止性能をさらに向上させることができる。
【0099】
いくつかの実施形態では、８ｍ２／ｇ≦Ｂ≦１６ｍ２／ｇであり、好ましくは、１０ｍ２／ｇ≦Ｂ≦１４ｍ２／ｇである。正極活物質の比表面積が大きすぎると、副反応が増加して電池の性能に影響する。正極活物質の比表面積が小さすぎると、リチウムイオンの粒子内部での輸送が妨げられて電池の性能に影響する。正極活物質の比表面積を上記範囲に設定することにより、正極極板の内部の固相拡散を向上させることができ、セルの動力学性能の向上に寄与する。
【0100】
電力消費装置
本願の第３態様は、上記二次電池を含む電力消費装置を提供する。本願の電力消費装置は、上記二次電池を含むため、該二次電池の全ての有益な効果を有する。
本願の第３態様は、上記二次電池を含む電力消費装置を提供する。本願の電力消費装置は、上記二次電池を含むため、該二次電池の全ての有益な効果を有する。
【0101】
上記二次電池は、上記電力消費装置の電源として使用されてもよく、上記電力消費装置のエネルギー貯蔵ユニットとして使用されてもよい。上記電力消費装置は、移動機器（例えば携帯電話、ノートパソコンなど）、電気自動車（例えば純電気自動車、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自転車、電気スクーター、電動ゴルフカート、電気トラックなど）、電車、船舶及び衛星、エネルギー貯蔵システムなどを含んでもよいが、これらに限定されない。
【0102】
上記電力消費装置は、その使用のニーズに応じて二次電池、電池モジュール又は電池パックとしてもよい。
【0103】
図６は一例としての電力消費装置である。該電力消費装置は、純電気自動車、ハイブリッド自動車、又はプラグインハイブリッド自動車などである。該電力消費装置の二次電池の高電力及び高エネルギー密度に対するニーズを満たすために、電池パック又は電池モジュールを用いてもよい。
【0104】
別の例としての装置は、携帯電話、タブレットＰＣ、ノートパソコンなどであってもよい。該装置は、通常、軽型化と薄型化を必要とするので、二次電池を電源として用いることができる。
【0105】
実施例
以下、本願の実施例を説明する。以下に説明される実施例は、例示的なものであり、本願を解釈するためのものに過ぎず、本願を制限するものとして理解すべきではない。実施例で具体的な技術又は条件が示されていない場合、本分野の文献に記載の技術又は条件又は製品の取扱書に従って行われる。使用される試薬又は機器は、メーカーが示されていない場合、いずれも市場から入手可能な通常の製品である。
以下、本願の実施例を説明する。以下に説明される実施例は、例示的なものであり、本願を解釈するためのものに過ぎず、本願を制限するものとして理解すべきではない。実施例で具体的な技術又は条件が示されていない場合、本分野の文献に記載の技術又は条件又は製品の取扱書に従って行われる。使用される試薬又は機器は、メーカーが示されていない場合、いずれも市場から入手可能な通常の製品である。
【0106】
実施例１
正極極板の製造
オリビン構造のリン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、カーボンブラック（ＳＰ）を、９７：２．５：０．５の質量比で溶媒と混合し、撹拌して均一に分散し、正極スラリーを得て、正極スラリーをアルミニウム箔の２つの面に均一に塗布し、乾燥、コールドプレス、切断をして、正極極板を得た。オリビン構造のリン酸鉄リチウムは、正極活物質として使用され、その比表面積が１２ｍ２／ｇであり、コールドプレスされた単層膜板の厚さは０．１ｍｍであった。
正極極板の製造
オリビン構造のリン酸鉄リチウム（ＬＦＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、カーボンブラック（ＳＰ）を、９７：２．５：０．５の質量比で溶媒と混合し、撹拌して均一に分散し、正極スラリーを得て、正極スラリーをアルミニウム箔の２つの面に均一に塗布し、乾燥、コールドプレス、切断をして、正極極板を得た。オリビン構造のリン酸鉄リチウムは、正極活物質として使用され、その比表面積が１２ｍ２／ｇであり、コールドプレスされた単層膜板の厚さは０．１ｍｍであった。
【0107】
負極極板の製造
負極活物質（人工黒鉛）：カーボンブラック（ＳＰ）：スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：カルボキシメチル繊維（ＣＭＣ）を、９７：０．５：１．５：１で溶媒と混合し、撹拌して均一に分散し、負極スラリーを得て、負極スラリーを銅箔の２つの面に均一に塗布し、乾燥、コールドプレス、切断をして、負極極板を得た。コールドプレスされた単層膜板の厚さは０．０７ｍｍであった。
負極活物質（人工黒鉛）：カーボンブラック（ＳＰ）：スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）：カルボキシメチル繊維（ＣＭＣ）を、９７：０．５：１．５：１で溶媒と混合し、撹拌して均一に分散し、負極スラリーを得て、負極スラリーを銅箔の２つの面に均一に塗布し、乾燥、コールドプレス、切断をして、負極極板を得た。コールドプレスされた単層膜板の厚さは０．０７ｍｍであった。
【0108】
セパレータ
ポリエチレンフィルムはセパレータとして使用された。
ポリエチレンフィルムはセパレータとして使用された。
【0109】
電解液の製造
アルゴン雰囲気のグローブボックスで、酢酸エチル３５質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル３５質量％を混合して、有機溶媒混合液を得て、次に、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加え、次に、濃度１ｍｏｌ／Ｌのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を電解質塩として緩慢に加えた。次に、完全に溶解するまで、撹拌して電解液を得た。
アルゴン雰囲気のグローブボックスで、酢酸エチル３５質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル３５質量％を混合して、有機溶媒混合液を得て、次に、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加え、次に、濃度１ｍｏｌ／Ｌのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を電解質塩として緩慢に加えた。次に、完全に溶解するまで、撹拌して電解液を得た。
【0110】
リチウムイオン二次電池の製造
正極極板、セパレータ、負極極板を順番に積み重ね、分離の役割を果たすようにセパレータを正極極板と負極極板との間に配置し、次に捲回して電極組立体を得て、電極組立体を外装体に置いて、乾燥して電解液を注入し、その後、フォーメーション、静置などのプロセスを行って二次電池を得た。最終的なリチウムイオン電池には正極活物質１４００ｇ、電解液６２０ｇが含有された。
正極極板、セパレータ、負極極板を順番に積み重ね、分離の役割を果たすようにセパレータを正極極板と負極極板との間に配置し、次に捲回して電極組立体を得て、電極組立体を外装体に置いて、乾燥して電解液を注入し、その後、フォーメーション、静置などのプロセスを行って二次電池を得た。最終的なリチウムイオン電池には正極活物質１４００ｇ、電解液６２０ｇが含有された。
【0111】
実施例２
電解液の製造において、酢酸エチル４０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル３０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、酢酸エチル４０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル３０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0112】
実施例３
電解液の製造において、酢酸エチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、酢酸エチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0113】
実施例４
電解液の製造において、酢酸エチル６０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル１０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、酢酸エチル６０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル１０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0114】
実施例５
電解液の製造において、酢酸エチル７０質量％及び炭酸エチレン３０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、酢酸エチル７０質量％及び炭酸エチレン３０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0115】
実施例６
電解液の製造において、酢酸エチル８０質量％及び炭酸エチレン２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、酢酸エチル８０質量％及び炭酸エチレン２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0116】
実施例７
電解液の製造において、ギ酸メチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、ギ酸メチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0117】
実施例８
電解液の製造において、酢酸メチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、酢酸メチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0118】
実施例９
電解液の製造において、酢酸プロピル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、酢酸プロピル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0119】
実施例１０
電解液の製造において、アクリル酸メチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、アクリル酸メチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0120】
実施例１１
電解液の製造において、アクリル酸エチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、アクリル酸エチル５０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル２０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0121】
実施例１２
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が１％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が１％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0122】
実施例１３
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が２％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が２％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0123】
実施例１４
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が４％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えした。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が４％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えした。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0124】
実施例１５
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が５％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が５％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0125】
実施例１６
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が９％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が９％となるようにフルオロベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0126】
実施例１７
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにビフェニルを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにビフェニルを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0127】
実施例１８
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにシクロヘキシルベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにシクロヘキシルベンゼンを有機溶媒混合液に加えた。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0128】
実施例１９
電解液の製造において、濃度０．５ｍｏｌ／Ｌのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）及び濃度０．５ｍｏｌ／Ｌのリチウムビスフルオロスルホニルイミドを、電解質塩として緩慢に加え、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）及びリチウムビスフルオロスルホニルイミドの電解質塩中のモル比は、それぞれ５０％であった。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、濃度０．５ｍｏｌ／Ｌのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）及び濃度０．５ｍｏｌ／Ｌのリチウムビスフルオロスルホニルイミドを、電解質塩として緩慢に加え、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）及びリチウムビスフルオロスルホニルイミドの電解質塩中のモル比は、それぞれ５０％であった。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0129】
実施例２０
電解液の製造において、濃度０．５ｍｏｌ／Ｌのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）及び濃度０．５ｍｏｌ／Ｌのリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを、電解質塩として緩慢に加え、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドの電解質塩中のモル比は、それぞれ５０％であった。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、濃度０．５ｍｏｌ／Ｌのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）及び濃度０．５ｍｏｌ／Ｌのリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドを、電解質塩として緩慢に加え、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドの電解質塩中のモル比は、それぞれ５０％であった。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0130】
実施例２１
電解液の製造において、有機溶媒混合液に、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにフルオロベンゼンを加え、得られた電解液中の質量比率が２％となるようにビニレンカーボネートを加え、それ以外は、実施例１９と同じであった。
電解液の製造において、有機溶媒混合液に、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにフルオロベンゼンを加え、得られた電解液中の質量比率が２％となるようにビニレンカーボネートを加え、それ以外は、実施例１９と同じであった。
【0131】
実施例２２
電解液の製造において、有機溶媒混合液に、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにフルオロベンゼンを加え、得られた電解液中の質量比率が１％となるようにフルオロエチレンカーボネートを加え、それ以外は、実施例１９と同じであった。
電解液の製造において、有機溶媒混合液に、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにフルオロベンゼンを加え、得られた電解液中の質量比率が１％となるようにフルオロエチレンカーボネートを加え、それ以外は、実施例１９と同じであった。
【0132】
実施例２３
電解液の製造において、有機溶媒混合液に、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにフルオロベンゼンを加え、得られた電解液中の質量比率が１％となるように硫酸エチレンを加え、それ以外は、実施例１９と同じであった。
電解液の製造において、有機溶媒混合液に、得られた電解液中の質量比率が３％となるようにフルオロベンゼンを加え、得られた電解液中の質量比率が１％となるように硫酸エチレンを加え、それ以外は、実施例１９と同じであった。
【0133】
比較例１
電解液の製造において、酢酸エチル３０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル４０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、酢酸エチル３０質量％、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル４０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0134】
比較例２
電解液の製造において、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル７０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
電解液の製造において、炭酸エチレン３０質量％及び炭酸ジメチル７０質量％を混合して、有機溶媒混合液を得た。それ以外は、実施例１と同じであった。
【0135】
比較例３
電解液の製造において、フルオロベンゼンを添加しなかった。それ以外は、実施例３と同じであった。
電解液の製造において、フルオロベンゼンを添加しなかった。それ以外は、実施例３と同じであった。
【0136】
上記実施例１～２３、比較例１～３の関連パラメータを以下の表１に示す。
【0137】
【表1A】
【表1B】
【表1C】
【表1D】
【表1E】
【表1F】
【0138】
注：表１では、
各溶媒の含有量は各溶媒の総溶媒質量中の質量比率であり、
各添加剤の含有量は各添加剤の電解液中の質量比率であり、
ａは式Ｉの化合物の溶媒の総溶媒質量中の質量比率であり、
ｂは式ＩＩの化合物の添加剤の電解液中の質量比率であり、
Ｌ＝Ｍ１／［Ｍ２×Ｂ×（ａ＋ｃ）］＊１０００（式中、Ｍ１は式ＩＩの化合物の添加剤の質量であり、単位がｇであり、Ｍ２は正極活物質の質量であり、単位がｇであり、Ｂは正極活物質の比表面積であり、単位がｍ２／ｇであり、ａの意味は上記と同じであり、ｃは式ＩＩＩの化合物の電解質塩の電解質塩中のモル比である）。
各溶媒の含有量は各溶媒の総溶媒質量中の質量比率であり、
各添加剤の含有量は各添加剤の電解液中の質量比率であり、
ａは式Ｉの化合物の溶媒の総溶媒質量中の質量比率であり、
ｂは式ＩＩの化合物の添加剤の電解液中の質量比率であり、
Ｌ＝Ｍ１／［Ｍ２×Ｂ×（ａ＋ｃ）］＊１０００（式中、Ｍ１は式ＩＩの化合物の添加剤の質量であり、単位がｇであり、Ｍ２は正極活物質の質量であり、単位がｇであり、Ｂは正極活物質の比表面積であり、単位がｍ２／ｇであり、ａの意味は上記と同じであり、ｃは式ＩＩＩの化合物の電解質塩の電解質塩中のモル比である）。
【0139】
試験方法は以下のとおりである。
【0140】
（１）初期ＤＣＲ（Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ、直流抵抗）
常温で、各実施例及び比較例の電池を、０．５Ｃの定電流で３．６５Ｖに充電し、次いで、定電圧で電流が０．０５Ｃになるように充電し、電池を０．５Ｃの定電流で３０分間放電して、電池を５０％ＳＯＣに調整し、このとき、電池の電圧をＵ１とし、電池を４Ｃの定電流で３０秒間放電し、０．１秒ごとの収集点を用い、放電末期電圧をＵ２とした。電池の初期ＤＣＲを電池の５０％ＳＯＣの場合の放電ＤＣＲで表し、電池の初期ＤＣＲ＝（Ｕ１－Ｕ２）／４Ｃとした。
常温で、各実施例及び比較例の電池を、０．５Ｃの定電流で３．６５Ｖに充電し、次いで、定電圧で電流が０．０５Ｃになるように充電し、電池を０．５Ｃの定電流で３０分間放電して、電池を５０％ＳＯＣに調整し、このとき、電池の電圧をＵ１とし、電池を４Ｃの定電流で３０秒間放電し、０．１秒ごとの収集点を用い、放電末期電圧をＵ２とした。電池の初期ＤＣＲを電池の５０％ＳＯＣの場合の放電ＤＣＲで表し、電池の初期ＤＣＲ＝（Ｕ１－Ｕ２）／４Ｃとした。
【0141】
（２）電池の高温サイクル性能
４５℃で、各実施例及び比較例の電池を１．０Ｃの定電流で３．６５Ｖに充電し、次いで、定電圧で電流が０．０５Ｃになるように充電し、電池を５分間静置し、１．０Ｃの定電流で２．５Ｖに放電し、これは電池の初回の充放電サイクルであり、今回の放電容量は電池の初回サイクルの放電容量とされる。上記方法により、電池に対して充放電サイクルを１００回行い、電池の１００回サイクル後の放電容量を記録する。電池の４５℃１００回サイクル後の容量保持率（％）＝（電池の１００回サイクル後の放電容量／電池の初回サイクルの放電容量）×１００％である。
４５℃で、各実施例及び比較例の電池を１．０Ｃの定電流で３．６５Ｖに充電し、次いで、定電圧で電流が０．０５Ｃになるように充電し、電池を５分間静置し、１．０Ｃの定電流で２．５Ｖに放電し、これは電池の初回の充放電サイクルであり、今回の放電容量は電池の初回サイクルの放電容量とされる。上記方法により、電池に対して充放電サイクルを１００回行い、電池の１００回サイクル後の放電容量を記録する。電池の４５℃１００回サイクル後の容量保持率（％）＝（電池の１００回サイクル後の放電容量／電池の初回サイクルの放電容量）×１００％である。
【0142】
（３）電池の過充電防止性能
２５℃で、各実施例及び比較例の電池を１Ｃの定電流と定電圧で３．６５Ｖに充電し、カットオフ電流を０．０５Ｃとし、電池が満充填されると、１Ｃの電流で電圧が６Ｖになるまで定電流充電し、１時間観察して、電池が発火して爆発するか否かを確認する。発火爆発せずに発煙しかない場合、試験に合格したことが示される。発火又は爆発した場合、試験に合格しなかったことが示され、上記操作を３０回繰り返して、試験に合格した回数（過充電ｐａｓｓ数）を記録する。
２５℃で、各実施例及び比較例の電池を１Ｃの定電流と定電圧で３．６５Ｖに充電し、カットオフ電流を０．０５Ｃとし、電池が満充填されると、１Ｃの電流で電圧が６Ｖになるまで定電流充電し、１時間観察して、電池が発火して爆発するか否かを確認する。発火爆発せずに発煙しかない場合、試験に合格したことが示される。発火又は爆発した場合、試験に合格しなかったことが示され、上記操作を３０回繰り返して、試験に合格した回数（過充電ｐａｓｓ数）を記録する。
【0143】
上記結果から分かるように、実施例１～２３は、いずれも電池の良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を兼ね備え、良好な効果を取得することができる。
【0144】
これに対して、比較例１では、式Ｉの化合物の含有量が本願の範囲にないため、所望の効果が得られなかった。特に、初期ＤＣＲが３．６に上昇した。比較例２では、式Ｉの化合物を添加しなかったため、所望の効果が得られなかった。特に、初期ＤＣＲが顕著に上昇し、６．０になり、電池の動力学が顕著に低くなった。比較例３では、式ＩＩの化合物を添加しなかったため、有望の効果が得られなかった。特に、過充電防止性能が顕著に低くなった。以上から分かるように、特定量の式Ｉの化合物及び式ＩＩの化合物を併用することにより、電池の良好な動力学性能、高温性能及び優れた過充電防止性能を考慮することができる。
【0145】
なお、本願は上記実施形態に限定されない。上記実施形態は単なる例であり、本願の技術案範囲内で技術的思想と実質的に同じ構成を有し、同じ作用効果を発揮する実施形態は、いずれも本願の技術範囲内に含まれる。また、本願の要旨から逸脱しない範囲内で、実施形態に対して当業者が想到し得る様々な変形を行い、実施形態における一部の構成要素を組み合わせた他の形態も本願の範囲に含まれるものとする。
【符号の説明】
【0146】
１：電池パック
２：上筐体
３：下筐体
４：電池モジュール
５：二次電池
５１：ハウジング
５２：電極組立体
５３：トップカバー組立体
２：上筐体
３：下筐体
４：電池モジュール
５：二次電池
５１：ハウジング
５２：電極組立体
５３：トップカバー組立体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2024-11-05
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶媒及び添加剤を含み、
前記溶媒は式Ｉの化合物を含み、前記式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率は３５％以上であり、
前記添加剤は式ＩＩの化合物を含む電解液。
（式中、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、水素原子、Ｃ１－Ｃ３の鎖状アルキル基及びＣ２－Ｃ３のアルケニル基から選択されるいずれか１種であり、前記式Ｉの化合物は、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルから選択される少なくとも１種を含む。）
（式中、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５は、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、フェニル基、シアノ基、Ｃ１－Ｃ６の鎖状アルキル基、Ｃ３－Ｃ６の環状アルキル基及びＣ２－Ｃ６のアルケニル基から選択されるいずれか１種である。）
前記溶媒は式Ｉの化合物を含み、前記式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率は３５％以上であり、
前記添加剤は式ＩＩの化合物を含む電解液。
【化1】
【化2】
【請求項2】
前記式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率は４０％～７０％である請求項１に記載の電解液。
【請求項3】
前記式ＩＩの化合物の前記電解液中の質量比率は９％以下であり、好ましくは３％～５％である請求項１又は２に記載の電解液。
【請求項4】
前記式ＩＩの化合物は、ビフェニル、フルオロベンゼン及びシクロヘキシルベンゼンのうちの少なくとも１種を含む請求項１～３のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項5】
前記電解液はａ／ｂ≧１１を満たし、好ましくは１１≦ａ／ｂ≦３５であり、式中、ａは前記式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率であり、ｂは前記式ＩＩの化合物の前記電解液中の質量比率である請求項１～４のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項6】
前記電解液は電解質塩を含み、前記電解質塩は式ＩＩＩの化合物を含み、好ましくは、前記式ＩＩＩの化合物の前記電解質塩中のモル比は１０％以上である請求項１に記載の電解液。
（式中、Ｒ６、Ｒ７は、それぞれ独立して、Ｆ原子、フルオロアルキル基であり、Ｒ６、Ｒ７は連結されて環状に形成することもできる。）
【化3】
【請求項7】
前記式ＩＩＩの化合物は、リチウムビスフルオロスルホニルイミド及びリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドから選択される少なくとも１種を含む請求項６に記載の電解液。
【請求項8】
前記溶媒は炭酸エステルをさらに含み、前記炭酸エステルの前記溶媒中の質量比率は３０％以上であり、好ましくは３５％～６５％である請求項１～７のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項9】
前記溶媒は炭酸エチレンをさらに含み、前記炭酸エチレンの前記溶媒中の質量比率は３０％以上である請求項１～７のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項10】
前記添加剤は、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、硫酸エチレン（ＤＴＤ）、１,３－プロパンスルトン（ＰＳ）、リチウムジフルオロビスオキサラトホスフェート（ＬｉＤＦＯＰ）、リチウムジフルオロオキサラトボレート（ＬｉＤＦＯＢ）及びリチウムビスオキサラトボレート（ＬｉＢＯＢ）から選択される少なくとも１種をさらに含む請求項１～９のいずれか１項に記載の電解液。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか１項に記載の電解液を含むことを特徴とする二次電池。
【請求項12】
前記二次電池は正極極板を含み、前記正極極板は正極コーティング層を含み、前記正極コーティング層は正極活物質を含み、前記正極活物質はオリビン構造のリチウム含有リン酸塩を含む請求項１１に記載の二次電池。
【請求項13】
前記二次電池は１ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦５ｇ／１０００ｍ２を満たし、好ましくは１．５ｇ／１０００ｍ２≦Ｌ≦４ｇ／１０００ｍ２を満たす請求項１２に記載の二次電池。
Ｌ＝Ｍ１／［Ｍ２×Ｂ×（ａ＋ｃ）］＊１０００
（Ｍ１は式ＩＩの化合物の質量であり、単位がｇであり、
Ｍ２は正極活物質の質量であり、単位がｇであり、
Ｂは正極活物質の比表面積であり、単位がｍ２／ｇであり、
ａは式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率であり、
ｃは式ＩＩＩの化合物の前記電解質塩中のモル比である。）
Ｌ＝Ｍ１／［Ｍ２×Ｂ×（ａ＋ｃ）］＊１０００
（Ｍ１は式ＩＩの化合物の質量であり、単位がｇであり、
Ｍ２は正極活物質の質量であり、単位がｇであり、
Ｂは正極活物質の比表面積であり、単位がｍ２／ｇであり、
ａは式Ｉの化合物の前記溶媒中の質量比率であり、
ｃは式ＩＩＩの化合物の前記電解質塩中のモル比である。）
【請求項14】
８ｍ２／ｇ≦Ｂ≦１６ｍ２／ｇであり、好ましくは、１０ｍ２／ｇ≦Ｂ≦１４ｍ２／ｇである請求項１３に記載の二次電池。
【請求項15】
片面の前記正極コーティング層の厚さは０．０８ｍｍ以上であり、好ましくは０．０９ｍｍ～０．３ｍｍである請求項１３～１４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項16】
請求項１１～１５のいずれか１項に記載の二次電池を含む電力消費装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
（Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ独立して、水素原子、Ｃ１－Ｃ３の鎖状アルキル基及びＣ２－Ｃ３のアルケニル基から選択されるいずれか１種であり、前記式Ｉの化合物は、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルから選択される少なくとも１種を含む。）
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0052】
いくつかの実施形態では、上記式Ｉの化合物としては、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルなどが挙げられる。上記式Ｉの化合物は、好ましくは、ギ酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、アクリル酸メチル及びアクリル酸エチルから選択される少なくとも１種を含む。より好ましくは、ギ酸メチル、酢酸エチルを含む。これらの化合物は、電解液の溶媒として使用され、これらの化合物は粘度が線状炭酸エステルよりも低く、誘電率が線状炭酸エステルよりも高く、これらの化合物を電解液に加え、線状炭酸エステルを置き換えると、電解液の導電率を効果的に向上させることができ、それにより電池の動力学性能をさらに向上させることができる。
【外国語明細書】