锂金属二次电池及凝胶电解质制造技术

本发明专利技术提供一种锂金属二次电池，在正极与负极之间具备凝胶电解质层，前述正极具有正极集电器和包含锂复合氧化物的正极复合材料层，前述负极具有负极集电器，前述凝胶电解质层包含凝胶化材料和电解液，所述凝胶化材料利用具有全氟烷基及亚苯基的π

【技术实现步骤摘要】
锂金属二次电池及凝胶电解质


[0001]本专利技术涉及一种锂金属二次电池及凝胶电解质。

技术介绍

[0002]从气候相关灾害的观点来看，由于需要减少CO2的排放量，因此，对电动汽车的关注越来越高。作为配备在电动汽车上的二次电池的一个例子，正在研究一种能量密度较高的锂金属二次电池。
[0003]作为锂金属二次电池，例如已知一种锂金属二次电池，具备：正极，具有正极集电器和包含锂复合氧化物的正极复合材料层；负极，具有负极集电器；及，固体电解质层，在负极集电器与固体电解质层之间具备凝胶电解质层，所述凝胶电解质层包含具有凝胶化作用的高分子化合物和电解液(参照专利文献1)。
[0004][先前技术文献][0005](专利文献)
[0006]专利文献1：日本特开2018
‑
206757号公报

技术实现思路

[0007][专利技术所要解决的问题][0008]然而，已知的是由于凝胶电解质层包含具有凝胶化作用的高分子化合物，因此，电池电阻会增大。
[0009]因此，考虑使用利用π
‑
π堆叠相互作用的凝胶化材料来代替具有凝胶化作用的高分子化合物，但根据凝胶化材料的添加量，电解液的溶剂化结构会发生变化，锂金属二次电池的耐久性降低。
[0010]本专利技术的目的在于提供一种锂金属二次电池，该锂金属二次电池即使使用利用π
‑
π堆叠相互作用的凝胶化材料，也不会使电解液的溶剂化结构发生变化，而能够提高耐久性。
[0011][解决问题的技术手段][0012]本专利技术的一方面提供一种锂金属二次电池，在正极与负极之间具备凝胶电解质层，前述正极具有正极集电器和包含锂复合氧化物的正极复合材料层，前述负极具有负极集电器，前述凝胶电解质层包含凝胶化材料和电解液，所述凝胶化材料利用具有全氟烷基及亚苯基的π
‑
π堆叠相互作用。
[0013]可选地，上述的锂金属二次电池在前述正极与前述负极之间还具备固体电解质层，在前述负极与前述固体电解质层之间具备前述凝胶电解质层。
[0014]可选地，前述负极还具有锂金属层。
[0015]可选地，前述电解液包含碳酸二甲酯和双(氟磺酰基)锂酰亚胺，碳酸二甲酯相对于双(氟磺酰基)锂酰亚胺的摩尔比在1.1以上且3.0以下。
[0016]本专利技术的另一方面提供一种凝胶电解质，包含凝胶化材料和电解液，所述凝胶化
材料利用具有全氟烷基及亚苯基的π
‑
π堆叠相互作用。
[0017][专利技术效果][0018]根据本专利技术，能够提供一种锂金属二次电池，该锂金属二次电池即使使用利用π
‑
π堆叠相互作用的凝胶化材料，也不会使电解液的溶剂化结构发生变化，而能够提高耐久性。
附图说明
[0019]图1是本实施方式的锂金属二次电池的一个示例的剖面图。
具体实施方式
[0020]以下，对本专利技术的实施方式进行说明。
[0021][锂金属二次电池][0022]本实施方式的锂金属二次电池在正极与负极之间具备凝胶电解质层。其中，正极具有正极集电器和包含锂复合氧化物的正极复合材料层。另外，负极具有负极集电器和锂金属层。
[0023]即，本实施方式的锂金属二次电池在充电时，在负极析出锂金属，在放电时，锂离子从负极中溶出。因此，本实施方式的锂金属二次电池，在初始状态下，负极也可以不具有锂金属层。该情况下，在使用锂金属二次电池前，借由对锂金属二次电池进行充电，从而在负极集电器上析出锂金属，形成锂金属层。
[0024]构成凝胶电解质层的凝胶电解质包含凝胶化材料和电解液，所述凝胶化材料利用具有全氟烷基及亚苯基的π
‑
π堆叠相互作用。由此，在对锂金属二次电池进行充电时，抑制了利用π
‑
π堆叠相互作用的凝胶化材料的还原分解，从而锂金属二次电池的耐久性提高。本实施方式的锂金属二次电池在溶剂化结构不发生变化的范围内，借由使用利用π
‑
π堆叠相互作用的凝胶化材料，能够提高耐久性。
[0025]作为以通式(1)表示的化合物的具体例，例如可以列举由下述化学式表示的化合物等。
[0026][化1][0027][0028](其中，a、b及n分别独立地为正整数。)
[0029]凝胶电解质中的利用π
‑
π堆叠相互作用的凝胶化材料的含量优选为0.5质量％以上且2质量％以下。如果利用凝胶电解质中的π
‑
π堆叠相互作用的凝胶化材料的含量在0.5质量％以上，则在对锂金属二次电池进行充电时，抑制了枝晶的生长，锂金属二次电池的耐久性提高，如果在2质量％以下，则不会使电解液的溶剂化结构发生变化，而本实施方式的锂金属二次电池的耐久性提高。
[0030]作为电解液，只要能够利用凝胶化材料凝胶化则没有特别限定，所述凝胶化材料
具有锂离子传导性，且利用具有全氟烷基及亚苯基的π
‑
π堆叠相互作用。
[0031]电解液优选包含碳酸二甲酯和双(氟磺酰基)锂酰亚胺。该情况下，碳酸二甲酯相对于双(氟磺酰基)锂酰亚胺的摩尔比优选为1.1以上且3.0以下，更优选为1.1以上且2.5以下。如果碳酸二甲酯相对于双(氟磺酰基)锂酰亚胺的摩尔比在1.1以上，则双(氟磺酰基)锂酰亚胺对于碳酸二甲酯的溶解性提高，如果在3.0以下，则在对锂金属二次电池进行充电时，抑制了枝晶的生长，锂金属二次电池的耐久性提高。
[0032]作为凝胶电解质层的厚度，没有特别限定，例如在0.1μm以上且20μm以下。
[0033]作为正极集电器，没有特别限定，例如可以列举铝箔等。
[0034]作为正极集电器的厚度，没有特别限定，例如在12μm以上且22μm以下。
[0035]正极复合材料层包含锂复合氧化物，但还可以包含其它成分。
[0036]作为锂复合氧化物，没有特别限定，例如可以列举LiCoO2、Li(Ni
5/10
Co
2/10
Mn
3/10
)O2、Li(N
i6/10
Co
2/10
Mn
2/10
)O2、Li(Ni
8/10
Co
1/10
Mn
1/10
)O2、Li(Ni
0.8
Co
0.15
A1
0.05
)O2、Li(Ni
1/6
Co
4/6
Mn
1/6
)O2、Li(Ni
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
)O2、LiCoO4、LiMn2O4、LiNiO2、LiFePO4等，也可以并用两种以上。
[0037]正极复合材料层中的锂复合氧化物的含量没有特别限定，例如在60质量％以上且98.5质量％以下。
[0038]作为其它成分，例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂金属二次电池，在正极与负极之间具备凝胶电解质层，前述正极具有正极集电器和包含锂复合氧化物的正极复合材料层，前述负极具有负极集电器，前述凝胶电解质层包含凝胶化材料和电解液，所述凝胶化材料利用具有全氟烷基及亚苯基的π
‑
π堆叠相互作用。2.根据权利要求1所述的锂金属二次电池，其中，在前述正极与前述负极之间还具备固体电解质层，在前述负极与前述固体电解质层之间具备前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：木下智博，大和田拓，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：