锂离子传导材料和锂离子二次电池制造技术

公开了一种锂离子传导材料，其具有优异的锂离子传导性和热稳定性。本公开的锂离子传导材料包含作为溶剂的环状碳酸酯、以及溶解在所述环状碳酸酯中的酰胺锂盐，所述酰胺锂盐相对于所述环状碳酸酯的摩尔比大于0.25且为0.33以下。以下。以下。

【技术实现步骤摘要】
锂离子传导材料和锂离子二次电池


[0001]本申请公开了一种锂离子传导材料和锂离子二次电池。

技术介绍

[0002]专利文献1公开了一种用于锂离子二次电池的电解液，其含有预定的溶剂、酰亚胺锂盐以及第1族元素和第2族元素中的至少1种，酰亚胺锂盐相对于溶剂的摩尔比为0.8以上且2以下。专利文献2公开了一种非水电解液，该非水电解液所含的锂与氧的比在预定范围内。专利文献3公开了一种用于锂离子二次电池的电解液，其含有非水溶剂和锂盐，所述非水溶剂的量相对于1摩尔所述锂盐为3摩尔以下。专利文献4公开了一种电解液，其含有链状碳酸酯、不饱和环状碳酸酯和锂盐，以1.1～3.8mol/L的浓度含有所述锂盐。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2019
‑
096463号公报
[0006]专利文献2：日本特开2020
‑
053171号公报
[0007]专利文献3：日本特开2016
‑
122657号公报
[0008]专利文献4：国际公开第2017/179682号

技术实现思路

[0009]以往的锂离子传导材料在锂离子传导性和热稳定性方面存在改善的余地。
[0010]本申请作为用于解决上述课题的手段之一，
[0011]公开了一种锂离子传导材料，包含
[0012]作为溶剂的环状碳酸酯、以及
[0013]溶解在所述环状碳酸酯中的酰胺锂盐，
[0014]所述酰胺锂盐相对于所述环状碳酸酯的摩尔比大于0.25且为0.33以下。
[0015]在本公开的锂离子传导材料中，所述环状碳酸酯也可以是碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯中的至少一者。
[0016]在本公开的锂离子传导材料中，所述酰胺锂盐也可以是双(氟磺酰)亚胺锂(lithium bisfluorosulfonylamide)和双(三氟甲磺酰)亚胺锂(lithium bistrifluoromethanesulfonylamide)中的至少一者。
[0017]本公开的锂离子传导材料也可以与所述环状碳酸酯和所述酰胺锂盐一同含有硫化物固体电解质。
[0018]本申请作为用于解决上述课题的手段之一，
[0019]公开了一种锂离子二次电池，包含正极、电解质层和负极，
[0020]所述正极、所述电解质层和所述负极中的至少一者含有上述本公开的锂离子传导材料。
[0021]本公开的锂离子传导材料具有优异的锂离子传导性和热稳定性。
附图说明
[0022]图1概略地示出二次电池的结构。
[0023]图2示出锂离子传导材料的热稳定性的评价结果。
[0024]图3示出锂离子传导材料的锂离子迁移数的评价结果。
[0025]图4示出锂离子传导材料的锂离子传导率的评价结果。
[0026]图5示出在锂离子传导材料中浸渍前和浸渍后的、硫化物固体电解质的X射线衍射峰。
[0027]附图标记说明
[0028]10正极
[0029]11正极活性物质层
[0030]12正极集电体
[0031]20电解质层
[0032]30负极
[0033]31负极活性物质层
[0034]32负极集电体
[0035]100锂离子二次电池
具体实施方式
[0036]1.锂离子传导材料
[0037]本公开的锂离子传导材料包含作为溶剂的环状碳酸酯、以及溶解在所述环状碳酸酯中的酰胺锂盐。在本公开的锂离子传导材料中，所述酰胺锂盐相对于所述环状碳酸酯的摩尔比大于0.25且为0.33以下。
[0038]1.1溶剂
[0039]本公开的锂离子传导材料包含作为溶剂的环状碳酸酯。溶剂可以实质上仅由环状碳酸酯构成，也可以是环状碳酸酯与环状碳酸酯以外的溶剂的混合溶剂。
[0040]1.1.1环状碳酸酯
[0041]根据本专利技术人的见解，环状碳酸酯与链状碳酸酯相比，介电常数高，容易配位锂离子。换言之，在本公开的锂离子传导材料中，环状碳酸酯难以处于游离状态，结果热稳定性容易提高。特别是在相对于环状碳酸酯以预定浓度溶解有酰胺锂盐的情况下，能够使几乎所有的环状碳酸酯与锂离子溶剂化，结果，能够进一步提高热稳定性。另外，通过未与环状碳酸酯溶剂化的少量锂离子等，即使在高粘度下锂离子的迁移数也变高，容易确保优异的锂离子传导性。
[0042]环状碳酸酯作为化学结构具有环状结构，只要在想要体现锂离子传导性的温度下为液体、且能够以预定浓度溶解酰胺锂盐即可。作为环状碳酸酯的具体例，可举出碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸亚乙烯酯(VC)或它们的衍生物(例如卤化物等)等。特别是在环状碳酸酯为碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯中的至少一种的情况下，容易确保更优异的锂离子传导性和热稳定性。环状碳酸酯可以单独使用仅1种，也可以组合使用2种以上。
[0043]1.1.2环状碳酸酯以外的溶剂(副溶剂)
[0044]构成本公开的锂离子传导材料的溶剂可以由上述环状碳酸酯构成，也可以在上述环状碳酸酯以外还含有环状碳酸酯以外的溶剂(副溶剂)。作为环状碳酸酯以外的副溶剂，例如可举出链状碳酸酯。作为链状碳酸酯，例如可举出碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)或它们的衍生物(例如卤化物，特别是具有全氟烷基的物质)等。不过，链状碳酸酯与环状碳酸酯相比，介电常数低，存在锂离子难以配位的倾向。因此，链状碳酸酯在锂离子传导材料中容易成为单独游离的状态，容易挥发，并且容易成为与后述硫化物固体电解质的反应性高的物质。关于这一点，在本公开的锂离子传导材料中，在环状碳酸酯以外的副溶剂为少量的情况下，容易确保高的热稳定性，并且容易在抑制了与硫化物固体电解质的反应性的状态下提高离子传导率。在本公开的锂离子传导材料中，副溶剂相对于环状碳酸酯的摩尔比([副溶剂(摩尔)]/[环状碳酸酯(摩尔)])可以为0.10以下、0.05以下或0.03以下。副溶剂相对于环状碳酸酯的摩尔比的下限为0。
[0045]1.2锂盐
[0046]本公开的锂离子传导材料包含溶解在上述溶剂中的锂盐。锂盐可以实质上仅由酰胺锂盐构成，也可以由酰胺锂盐与酰胺锂盐以外的锂盐的组合构成。
[0047]1.2.1酰胺锂盐
[0048]本公开的锂离子传导材料包含溶解在上述环状碳酸酯中的酰胺锂盐。即，酰胺锂盐可以是溶解于环状碳酸酯而电离为阳离子和阴离子的状态，也可以与环状碳酸酯等一起形成某种缔合体。在此，酰胺锂盐相对于环状碳酸酯的摩尔比([酰胺锂盐(摩尔)]/[环状碳酸酯(摩尔)])大于0.25且为0.33以下。换言之，相对于1摩尔环状碳酸酯，以0.25摩尔以上且0.33摩尔以下的浓度溶解酰胺锂盐。
[0049]作为酰胺锂盐，可采用各种酰胺盐。在本公开的锂离子传导材料中，认为锂离子可以与酰胺锂盐的种类无关地在环状碳酸酯的活性部位配位，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子传导材料，包含作为溶剂的环状碳酸酯、以及溶解在所述环状碳酸酯中的酰胺锂盐，所述酰胺锂盐相对于所述环状碳酸酯的摩尔比大于0.25且为0.33以下。2.根据权利要求1所述的锂离子传导材料，所述环状碳酸酯是碳酸亚丙酯和碳酸亚乙酯中的至少一者。3.根据权利要求1或2所述的锂离子传导材料，所述酰胺锂盐是...

【专利技术属性】
技术研发人员：中本博文，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：