JP6500541B2 - Nonaqueous Electrolyte and Nonaqueous Electrolyte Battery Using the Same - Google Patents
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Description
本発明は、非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液電池に関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous electrolytic solution and a non-aqueous electrolytic solution battery using the same.
携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯用電子機器の急速な進歩に伴い、その主電源やバックアップ電源に用いられる電池に対する高容量化への要求が高くなっており、ニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池に比べてエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池等の非水系電解液電池が注目されている。
リチウムイオン二次電池の電解液としては、LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO2)2、LiCF3(CF2)3SO3等の電解質を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の高誘電率溶媒と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の低粘度溶媒との混合溶媒に溶解させた非水系電解液が代表例として挙げられる。
With the rapid progress of portable electronic devices such as mobile phones and laptop personal computers, there is an increasing demand for higher capacity batteries used for the main power supply and backup power supply. Non-aqueous electrolyte batteries such as lithium ion secondary batteries having higher energy density than hydrogen batteries are attracting attention.
As electrolyte solution of lithium ion secondary battery, electrolytes such as LiPF 6, LiBF 4, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiCF 3 (CF 2) 3 SO 3, etc., high permittivity solvents such as ethylene carbonate and propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, A non-aqueous electrolytic solution dissolved in a mixed solvent with a low viscosity solvent such as ethyl methyl carbonate is mentioned as a representative example.
また、リチウムイオン二次電池の負極活物質としては主にリチウムイオンを吸蔵・放出することができる炭素質材料が用いられており、天然黒鉛、人造黒鉛、非晶質炭素等が代表例として挙げられる。更に高容量化を目指してシリコンやスズ等を用いた金属又は合金系の負極も知られている。正極活物質としては主にリチウムイオンを吸蔵・放出することができる遷移金属複合酸化物が用いられており、遷移金属の代表例としてはコバルト、ニッケル、マンガン、鉄等が挙げられる。 In addition, as a negative electrode active material of a lithium ion secondary battery, a carbonaceous material capable of mainly absorbing and desorbing lithium ions is used, and natural graphite, artificial graphite, amorphous carbon and the like are listed as representative examples. Be Furthermore, in order to increase the capacity, metal or alloy negative electrodes using silicon or tin are also known. As the positive electrode active material, a transition metal complex oxide capable of mainly absorbing and releasing lithium ions is used, and cobalt, nickel, manganese, iron and the like can be mentioned as typical examples of the transition metal.
このようなリチウムイオン二次電池は、活性の高い正極と負極を使用しているため、電極と電解液との副反応により、充放電容量が低下することが知られており、電池特性を改良するために、非水溶媒や電解質について種々の検討がなされている。
特許文献1−3には、非水系電解液中にマロン酸エステル化合物を添加し、電池のサイクル特性を向上させる試みが成されている。
Since such a lithium ion secondary battery uses a highly active positive electrode and a negative electrode, it is known that the charge / discharge capacity is reduced due to a side reaction between the electrode and the electrolytic solution, and the battery characteristics are improved. In order to achieve this, various studies have been made on nonaqueous solvents and electrolytes.
In Patent Documents 1 to 3, attempts have been made to improve the cycle characteristics of a battery by adding a malonic acid ester compound to a non-aqueous electrolytic solution.
特許文献4、5には、フッ素化マロン酸エステル化合物と添加した電解液を用いることにより、高温時の電池特性の向上やサイクル特性を向上させる試みが成されている。 In Patent Documents 4 and 5, attempts have been made to improve battery characteristics at high temperatures and improve cycle characteristics by using a fluorinated malonic acid ester compound and an electrolytic solution added.
特許文献6には、電解液中にマロン酸エステルやトリカルボン酸エステル化合物を添加することにより、電解液の耐還元性を高める検討や電気二重層キャパシタの定電圧充電時の漏れ電流を抑制する検討がなされている。 In Patent Document 6, by adding a malonic ester or tricarboxylic acid ester compound to an electrolytic solution, a study to improve the reduction resistance of the electrolytic solution and a study to suppress a leakage current during constant voltage charging of an electric double layer capacitor Is being done.
しかしながら、近年のリチウム非水系電解液二次電池の特性改善への要求はますます高まっており、高温保存特性、エネルギー密度、出力特性、寿命、高速充放電特性、低温特
性等の全ての性能を高いレベルで併せ持つことが求められているが、未だに達成されていない。高温保存特性をはじめとする耐久性能と容量、抵抗、出力特性などの性能がトレードオフの関係になっており、総合的な性能のバランスが悪いという問題があった。
However, in recent years, the demand for improving the characteristics of lithium non-aqueous electrolyte secondary batteries is increasing, and all the performances such as high temperature storage characteristics, energy density, output characteristics, life, high speed charge / discharge characteristics, low temperature characteristics etc. It is required to have a high level, but it has not been achieved yet. There is a trade-off between durability performance including high temperature storage characteristics and performance such as capacity, resistance, output characteristics, etc., and there is a problem that the balance of overall performance is bad.
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、非水系電解液二次電池において、サイクル特性、電池膨れ抑制、サイクルガス抑制、高温保存特性などの性能につき、総合的な性能のバランスの良い電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems. That is, it is an object of the present invention to provide a battery having a well-balanced overall performance with respect to performances such as cycle characteristics, battery swelling suppression, cycle gas suppression, high temperature storage characteristics and the like in non-aqueous electrolyte secondary batteries.
本発明の発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、金属イオンを吸蔵・放出しうる正極及び負極、非水系電解液を備える非水系電解液電池であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに、一般式(A)で表される化合物を含有し、且つ、該負極がLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子を含有する負極活物質を有することを特徴とする非水系電解液電池を用いることで上記課題を解決できることを見出し、後述する本発明の完成に至った。 The inventors of the present invention conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, it is a non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution. The aqueous electrolyte contains a compound represented by the general formula (A) together with the electrolyte and the non-aqueous solvent, and the negative electrode has a negative electrode active material containing metal particles that can be alloyed with Li and graphite particles It has been found that the above-mentioned problems can be solved by using a non-aqueous electrolytic solution battery characterized by the above, and the present invention described below has been completed.
(式(A)中、R1は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基、又は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を示し、nは0〜1の整数を示す。R2はハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜10のアルキル基、アルケニル基又はアルキニル基、又は、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数6〜20の芳香族炭化水素基を示す。ただし、n=0の時、R2はハロゲン原子を有する。X1、X2は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1〜12のアルコキシカルボニル基、アシル基を示す。) (In the formula (A), R 1 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, an alkenyl group or an alkynyl group, or a carbon number 6 which may be substituted with a halogen atom 20 is an aromatic hydrocarbon group, and n is an integer of 0 to 1. R 2 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms which may be substituted by a halogen atom, an alkenyl group or an alkynyl group, or a halogen R 6 represents an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms which may be substituted by an atom, provided that when n = 0, R 2 has a halogen atom, and X 1 and X 2 each independently represent A hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxycarbonyl group having 1 to 12 carbon atoms which may be substituted by a halogen atom, or an acyl group is shown)
本発明の要旨は、以下に示す通りである。
(a)金属イオンを吸蔵・放出しうる正極及び負極、非水系電解液を備える非水系電解液電池であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに、下記一般式(A)で表される化合物を含有し、且つ、該負極がLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子を含有する負極活物質を有することを特徴とする非水系電解液電池。
The gist of the present invention is as follows.
(A) A non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of absorbing and releasing metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution, wherein the non-aqueous electrolyte solution together with the electrolyte and the non-aqueous solvent is represented by the following general formula (A) A non-aqueous electrolytic solution battery comprising the compound of claim 1 and the negative electrode containing a negative electrode active material containing metal particles that can be alloyed with Li and graphite particles.
(R1、R2は独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は、芳香族炭化水素基を示す。X1、X2は独立して、水素原子、
ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、アシル基を示す。nは0〜1の整数を示す。ただし、n=0の時、R2はハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は、芳香族炭化水素基を示す。)
(R 1 and R 2 independently represent an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aromatic hydrocarbon group which may be substituted with a halogen atom. X 1 and X 2 are independently hydrogen atom,
A halogen atom, an alkoxycarbonyl group which may be substituted by a halogen atom, and an acyl group are shown. n represents an integer of 0 to 1; However, when n = 0, R 2 represents an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkenyl group, an alkynyl group or an aromatic hydrocarbon group. )
(b)前記非水系電解液において、一般式(A)で表される化合物の含有量が非水系電解液の全量に対して0.001質量%以上10質量%以下であることを特徴とする(a)に記載の非水系電解液電池。
液電池。
(c)前記非水系電解液が、炭素‐炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する環状カーボネート、酸無水物化合物、イソシアネート化合物、環状スルホン酸エステル化合物、イソシアヌル酸骨格を有する化合物及びニトリル化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする(a)または(b)に記載の非水系電解液電池。
(B) In the non-aqueous electrolyte solution, the content of the compound represented by the general formula (A) is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. The non-aqueous electrolyte battery as described in (a).
Liquid battery.
(C) The non-aqueous electrolytic solution is a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, a cyclic carbonate having a fluorine atom, an acid anhydride compound, an isocyanate compound, a cyclic sulfonic acid ester compound, a compound having an isocyanuric acid skeleton and a nitrile The non-aqueous electrolyte battery according to (a) or (b), containing at least one compound selected from the group consisting of compounds.
(d)前記非水系電解液において、炭素‐炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する環状カーボネート、酸無水物化合物、イソシアネート化合物、環状スルホン酸エステル化合物、イソシアヌル酸骨格を有する化合物及びシアノ基を有する化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物の含有量が非水系電解液の全量に対して0.001質量%以上10質量%以下であることを特徴とする(c)に記載の非水系電解液電池。 (D) In the non-aqueous electrolyte, a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, a cyclic carbonate having a fluorine atom, an acid anhydride compound, an isocyanate compound, a cyclic sulfonic acid ester compound, a compound having an isocyanuric acid skeleton and cyano The content of at least one compound selected from the group consisting of compounds having a group is 0.001% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the total amount of the non-aqueous electrolytic solution described in (c) Non-aqueous electrolyte batteries.
(e)前記Liと合金化可能な金属粒子が、Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属又はその金属化合物であることを特徴とする(a)〜(d)に記載の非水系電解液電池。
(f)前記Liと合金化可能な金属粒子が、SiまたはSiとの金属酸化物であることを特徴とする(a)〜(e)に記載の非水系電解液電池。
(g)前記Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子との合計に対するLiと合金化可能な金属粒子の含有量が0.1〜25質量%であることを特徴とする(a)〜(f)に記載の非水系電解液電池。
(E) The metal particle which can be alloyed with Li is at least one metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn and W or a metal compound thereof The non-aqueous electrolyte solution battery as described in a)-(d).
(F) The non-aqueous electrolyte battery according to (a) to (e), wherein the metal particle that can be alloyed with Li is Si or a metal oxide with Si.
(G) The content of the metal particles which can be alloyed with Li is 0.1 to 25% by mass with respect to the total of the metal particles which can be alloyed with Li and the graphite particles. The non-aqueous electrolyte battery according to f).
本発明によれば、リチウム非水系電解液二次電池に関して、サイクル特性、電池膨れ抑制、サイクルガス抑制、高温保存特性などの性能につき、総合的な性能のバランスのよい電池を提供することができる。
本発明の非水系電解液を用いて作製された非水系電解液二次電池、及び本発明の非水系電解液二次電池が、総合的な性能のバランスが良い二次電池となる作用・原理は明確ではないが、以下のように考えられる。ただし、本発明は、以下に記述する作用・原理に限定されるものではない。
According to the present invention, with respect to lithium non-aqueous electrolyte secondary batteries, it is possible to provide a battery with well-balanced overall performance in terms of performance such as cycle characteristics, battery swelling suppression, cycle gas suppression, high temperature storage characteristics .
Function and principle of the non-aqueous electrolyte secondary battery produced using the non-aqueous electrolyte solution of the present invention and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention becoming a secondary battery with a good balance of overall performance Although it is not clear, it is considered as follows. However, the present invention is not limited to the operation and principle described below.
特許文献1−5では、電解液中にマロン酸エステル化合物、フルオロマロン酸エステル化合物を含有させることでサイクル特性や高温時の放電特性を向上させる試みが成されているが、実施例はどれも炭素や金属リチウムを用いたものであり、Si系活物質においての特性向上効果については何ら明らかにされていない。
特許文献6では、化合物添加による特性向上は電気二重層キャパシタや炭素負極を用いた場合のみ明らかにされているが、リチウム二次電池や負極にSi系活物質を用いた際の効果については、特許文献1−5と同様に何ら明らかとされていない。
In Patent Documents 1-5, attempts have been made to improve the cycle characteristics and the discharge characteristics at high temperatures by containing a malonic acid ester compound and a fluoromalonic acid ester compound in the electrolytic solution, but any of the examples is described. Carbon and metal lithium are used, and the property improvement effect of the Si-based active material has not been clarified at all.
In Patent Document 6, the characteristic improvement by compound addition is clarified only when using an electric double layer capacitor or a carbon negative electrode, but the effect of using a Si-based active material for a lithium secondary battery or a negative electrode is as follows: It is not made clear at all like the patent documents 1-5.
Si系活物質は現在使用されている炭素負極に比べて負極活物質重量・体積当たりの理論容量が非常に大きいことから次世代負極として注目を集めている。しかしSi系活物質はリチウムイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が非常に大きい(100〜300%)、そ
れに伴い電極内の電子伝導のパス切れや、粒子の微粉化等といった合剤電極や活物質の劣化などの問題がある。充放電を繰り返し粒子が微粉化することにより、活性の高い新生面(ダングリングボンド)が露出する。この露出した表面と電解液が反応することにより、活物質表面の変質が起こり、活物質容量低下及び正極・負極の充電深度ズレが生じ、サイクル特性が悪いといった問題があった。この問題に対し、本発明では式(A)で表される化合物を非水系電解液中に含有させる。式(A)で表される化合物の活性メチレン部位が負極活物質表面で還元されることにより、化合物内にアニオンが発生し、この還元体がSi表面と相互作用することにより、Si表面の活性を低下させ、電解液の還元分解反応及びSiの変質を抑制する。さらに、式(A)中のX1、X2が電子吸引性のハロゲン、アルコキシカルボニル基、アシル基である場合、メチレンの活性が高まり、還元体がより生成するため、Si表面と電解液の反応はさらに抑制される。
Si-based active materials are attracting attention as next-generation negative electrodes because they have a very large theoretical capacity per weight and volume of the negative electrode active material compared to currently used carbon negative electrodes. However, the Si-based active material has a very large volume change (100 to 300%) due to lithium ion absorption / desorption, and along with this, the electron conduction path in the electrode is broken, and the mixture electrode such as particle pulverization etc. There is a problem such as deterioration of the substance. By repeating charging and discharging and pulverizing the particles, a highly active new surface (dangling bond) is exposed. The reaction of the exposed surface with the electrolytic solution causes deterioration of the surface of the active material, resulting in a decrease in capacity of the active material and a shift in charge depth of the positive electrode and the negative electrode, resulting in a problem of poor cycle characteristics. To address this problem, in the present invention, the compound represented by the formula (A) is contained in the non-aqueous electrolytic solution. The active methylene site of the compound represented by the formula (A) is reduced on the surface of the negative electrode active material to generate an anion in the compound, and the reduced form interacts with the Si surface to activate the Si surface. To reduce the reductive decomposition reaction of the electrolytic solution and the deterioration of Si. Furthermore, when X 1 and X 2 in the formula (A) are an electron-withdrawing halogen, an alkoxycarbonyl group or an acyl group, the activity of methylene is enhanced and a reductant is generated, so that the Si surface and the electrolyte The reaction is further suppressed.
上記課題を解決するために本発明では、金属イオンを吸蔵・放出しうる正極及び負極、非水系電解液を備える非水系電解液電池であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに、一般式(A)で表される化合物を含有し、且つ、該負極がLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子を含有する負極活物質を有することを特徴とする非水系電解液電池を用いる。その結果、サイクル特性のみならず、電池膨れ抑制、サイクルガス抑制、高温保存特性など様々な特性を改善することを見出し、本発明を完成させるに至った。 In order to solve the above problems, the present invention is a non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution, wherein the non-aqueous electrolyte together with the electrolyte and the non-aqueous solvent A non-aqueous electrolytic solution battery comprising a compound represented by the general formula (A) and having a negative electrode active material containing a metal particle which can be alloyed with Li and a graphite particle . As a result, they have found that not only the cycle characteristics but also various characteristics such as battery swelling suppression, cycle gas suppression, high temperature storage characteristics are improved, and the present invention has been completed.
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。
また、ここで“重量%”、“重量ppm”および“重量部”と“質量%”、“質量ppm”および“質量部”とは、それぞれ同義である。また、単にppmと記載した場合は、“重量ppm”のことを示す。
1.非水系電解液
1−1.本発明の非水系電解液
本発明の非水系電解液は電解質及び非水系溶媒とともに、下記一般式(A)で表される化合物を含有する。
1−1−1.一般式(A)で表される化合物
Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described, the present invention is not limited to the following embodiment, and can be arbitrarily modified and implemented without departing from the scope of the present invention.
Moreover, "weight%", "weight ppm" and "weight part" and "mass%", "mass ppm" and "mass part" are respectively synonymous here. Moreover, when it only describes as ppm, it shows the thing of "weight ppm."
1. Non-aqueous electrolyte solution 1-1. Nonaqueous Electrolyte Solution of the Present Invention The nonaqueous electrolyte solution of the present invention contains a compound represented by the following general formula (A) together with an electrolyte and a nonaqueous solvent.
1-1-1. Compound Represented by General Formula (A)
上記一般式(A)において、R1、R2は独立して、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は、芳香族炭化水素基を示す。X1、X2は独立して、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、アシル基を示す。nは0〜1の整数を示す。ただし、n=0の時、R2はハロゲン原子で置換されたアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は、芳香族炭化水素基を示す。 In the above general formula (A), R 1 and R 2 independently represent an alkyl group which may be substituted by a halogen atom, an alkenyl group, an alkynyl group or an aromatic hydrocarbon group. X 1 and X 2 independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, an alkoxycarbonyl group which may be substituted with a halogen atom, or an acyl group. n represents an integer of 0 to 1; However, when n = 0, R 2 represents an alkyl group substituted with a halogen atom, an alkenyl group, an alkynyl group or an aromatic hydrocarbon group.
ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基として、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、より好ましい具体例として、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プ
ロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基またはフッ素置換されたアルキル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等が挙げられる。
As an alkyl group which may be substituted by a halogen atom, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is preferable, and as a more preferable example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an i-propyl group, an n-butyl group And linear or branched alkyl groups such as sec-butyl group and tert-butyl group, fluorine-substituted alkyl groups, and cyclic alkyl groups such as cyclopropyl group, cyclopentyl group and cyclohexyl group.
ハロゲン原子で置換されていてもよいアルケニル基の具体例として、炭素数2〜10のアルケニル基が好ましく、より好ましい具体例として、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、フッ素置換されたビニル基、アリル基、メタリル基、アルキル基等が挙げられる。 As a specific example of the alkenyl group which may be substituted by a halogen atom, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms is preferable, and as a more preferable specific example, a vinyl group, an allyl group, a methallyl group, a 1-propenyl group, a fluorine-substituted And vinyl, allyl, methallyl, alkyl and the like.
ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキニル基の具体例としては、炭素数2〜10のアルキニル基が好ましく、より好ましい具体例として、エチニル基、プロパルギル基、1−プロピニル基等が挙げられる。
芳香族炭化水素基の具体例としては、炭素数6〜20の芳香族炭化水素が好ましく、基より好ましい具体例として、フェニル基、トリル基、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
As a specific example of the alkynyl group which may be substituted by the halogen atom, a C2-C10 alkynyl group is preferable, A ethynyl group, a propargyl group, 1-propynyl group etc. are mentioned as a more preferable specific example.
As a specific example of an aromatic hydrocarbon group, a C6-C20 aromatic hydrocarbon is preferable, and a phenyl group, a tolyl group, a benzyl group, a phenethyl group etc. are mentioned as a preferable example rather than a group.
ハロゲン原子で置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、アシル基は、それぞれ‐COOR、‐CORで表される基であれば特にその種類は限定されず、炭素数2〜10のものが好ましく、具体例として、−COOCH3、−COOCH2CH3、−COCH3、−COCH2CH3などが挙げられ、−COOCH3、−COOCH2CH3が好ましく、−COOCH2CH3がより好ましい。 The type of the alkoxycarbonyl group which may be substituted by a halogen atom and the acyl group are not particularly limited as long as they are groups represented by -COOR and -COR, respectively, and those having 2 to 10 carbon atoms are preferable, examples, -COOCH 3, -COOCH 2 CH 3 , -COCH 3, is like -COCH 2 CH 3, -COOCH 3, preferably -COOCH 2 CH 3, more preferably -COOCH 2 CH 3.
これらの置換基の中でも、フッ素置換されていてもよいメチル基、エチル基、ビニル基、アリル基、メタリル基、プロパルギル基、フェニル基等が好ましい。フェニル基の場合、「ハロゲン原子で置換されていてもよい」とはトリフルオロメチル基のようなハロゲン化アルキル基置換体も含まれる。また、X1、X2はフッ素原子、アルコキシカルボニル基、アシル基等が特性向上の面から好ましい。 Among these substituents, methyl, ethyl, vinyl, allyl, methallyl, propargyl, phenyl and the like which may be substituted with fluorine are preferable. In the case of a phenyl group, "optionally substituted with a halogen atom" also includes a halogenated alkyl group substituent such as a trifluoromethyl group. Further, X 1 and X 2 are preferably a fluorine atom, an alkoxycarbonyl group, an acyl group or the like from the viewpoint of characteristic improvement.
本発明に用いる化合物は、一般式(A)で表される化合物が使用されるが、具体的な例としては以下の構造の化合物が挙げられる。
<前記一般式(A)においてn=0の化合物>
As the compound used in the present invention, a compound represented by the general formula (A) is used, and specific examples include a compound having the following structure.
<Compound of n = 0 in General Formula (A)>
<前記一般式(A)においてn=1の化合物> <Compound of n = 1 in the General Formula (A)>
が挙げられる。
好ましい化合物としては、以下の構造の化合物が挙げられる。
Can be mentioned.
Preferred compounds include compounds of the following structure:
さらに好ましい化合物としては、以下の構造の化合物が挙げられる。 Further preferred compounds include compounds of the following structure.
特に好ましい化合物としては、以下の構造の化合物が挙げられる。 Particularly preferred compounds include compounds of the following structure:
最も好ましい化合物としては、以下の構造の化合物が挙げられる。 Most preferred compounds include compounds of the following structure:
本発明の非水系電解液全体に対する一般式(A)の化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液に対して、通常0
.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下、特に好ましくは1質量%以下、最も好ましくは0.5質量%以下の濃度で含有させる。
There is no limitation on the compounding amount of the compound of the general formula (A) to the whole non-aqueous electrolyte of the present invention, and it is optional as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. 0
. 001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, more preferably It is contained at a concentration of 2% by mass or less, particularly preferably 1% by mass or less, most preferably 0.5% by mass or less.
上記範囲を満たした場合は、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温保存特性、電池膨れ等の効果がより向上する。 When the above range is satisfied, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics, and battery swelling are further improved.
1−2.炭素‐炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する環状カーボネート、酸無水物化合物、イソシアネート化合物、環状スルホン酸エステル化合物、イソシアヌル酸骨格を有する化合物、ニトリル化合物
本発明の非水系電解液は、一般式(A)で表される化合物の他に、炭素‐炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する環状カーボネート、酸無水物化合物、イソシアネート化合物、環状スルホン酸エステル化合物、イソシアヌル酸骨格を有する化合物、ニトリル化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物をさらに含有することが電池特性向上の点から好ましく、炭素‐炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する環状カーボネートがより好ましい。
1-2. A cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, a cyclic carbonate having a fluorine atom, an acid anhydride compound, an isocyanate compound, a cyclic sulfonic acid ester compound, a compound having an isocyanuric acid skeleton, a nitrile compound In addition to the compound represented by the general formula (A), a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, a cyclic carbonate having a fluorine atom, an acid anhydride compound, an isocyanate compound, a cyclic sulfonic acid ester compound, an isocyanuric acid skeleton It is preferable from the viewpoint of improving the battery characteristics that it further contains at least one compound selected from the group consisting of: nitrile compounds and nitrile compounds; cyclic carbonates having a carbon-carbon unsaturated bond and cyclic carbonates having a fluorine atom are more preferable .
1−2−1.炭素‐炭素不飽和結合を有する環状カーボネート
炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネート(以下、「不飽和環状カーボネート」と記載する場合がある)としては、炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を有する環状カーボネートであれば、特に制限はなく、任意の不飽和カーボネートを用いることができる。なお、芳香環を有する環状カーボネートも、不飽和環状カーボネートに包含されることとする。
1-2-1. Cyclic carbonate having carbon-carbon unsaturated bond As cyclic carbonate having carbon-carbon unsaturated bond (hereinafter sometimes referred to as "unsaturated cyclic carbonate"), carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond There is no particular limitation as long as it is a cyclic carbonate having a bond, and any unsaturated carbonate can be used. In addition, the cyclic carbonate which has an aromatic ring shall also be included by unsaturated cyclic carbonate.
不飽和環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート類、芳香環または炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類、フェニルカーボネート類、ビニルカーボネート類、アリルカーボネート類、カテコールカーボネート類等が挙げられる。 Examples of unsaturated cyclic carbonates include vinylene carbonates, ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond, phenyl carbonates, vinyl carbonates, allyl carbonates, And catechol carbonates.
ビニレンカーボネート類としては、
ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、フェニルビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4,5−ジビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5−ジアリルビニレンカーボネート、4−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルビニレンカーボネート、4−アリル−5−フルオロビニレンカーボネート等が挙げられる。
As vinylene carbonates,
Vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, 4,5-dimethylvinylene carbonate, phenylvinylene carbonate, 4,5-diphenylvinylene carbonate, vinylvinylene carbonate, 4,5-divinylvinylene carbonate, allylvinylene carbonate, 4,5-diallylvinylene carbonate 4-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylvinylene carbonate, 4-allyl-5-fluorovinylene carbonate and the like. .
芳香環または炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類の具体例としては、
ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−ビニルエチレンカーボネート、4−アリル−5−ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、4,5−ジエチニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−エチニルエチレンカーボネート、4−ビニル−5−エチニルエチレンカーボネート、4−アリル−5−エチニルエチレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジフェニルエチレンカーボネート、4−フェニル−5−ビニルエチレンカーボネート、4−アリル−5−フェニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4−メチル−5−アリルエチレンカーボネート等が挙げられる。
As specific examples of ethylene carbonates substituted by a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond,
Vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-vinyl ethylene carbonate, 4-allyl-5-vinyl ethylene carbonate, ethynyl ethylene carbonate, 4,5-diethynyl ethylene carbonate, 4-methyl-5 -Ethynyl ethylene carbonate, 4-vinyl-5-ethynyl ethylene carbonate, 4-allyl-5-ethynyl ethylene carbonate, phenyl ethylene carbonate, 4,5-diphenyl ethylene carbonate, 4-phenyl-5-vinyl ethylene carbonate, 4-allyl -5-phenyl ethylene carbonate, allyl ethylene carbonate, 4,5-diallyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-allyl ethylene carbonate and the like.
中でも、好ましい不飽和環状カーボネートとしては、
ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4,5−ビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5−ジアリルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−ビニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4−メチル−5−アリルエチレンカーボネート、4−アリル−5−ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、4,5−ジエチニルエチレンカーボネート、4−メチル−5−エチニルエチレンカーボネート、4−ビニル−5−エチニルエチレンカーボネートが挙げられる。
Among them, preferred unsaturated cyclic carbonates are
Vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, 4,5-dimethylvinylene carbonate, vinylvinylene carbonate, 4,5-vinylvinylene carbonate, allylvinylene carbonate, 4,5-diallylvinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate , 4-methyl-5-vinyl ethylene carbonate, allyl ethylene carbonate, 4,5-diallyl ethylene carbonate, 4-methyl-5-allyl ethylene carbonate, 4-allyl-5-vinyl ethylene carbonate, ethynyl ethylene carbonate, 4,5 -Diethynyl ethylene carbonate, 4-methyl 5- ethynyl ethylene carbonate, 4-vinyl 5- ethynyl ethylene carbonate are mentioned.
また、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネートはさらに安定な界面保護被膜を形成するので、特に好ましい。
不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、80以上、250以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対する不飽和環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が十分に発現されやすい。不飽和環状カーボネートの分子量は、より好ましくは85以上であり、また、より好ましくは150以下である。不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。
In addition, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate and ethynyl ethylene carbonate are particularly preferable because they form a more stable surface protective film.
The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and is arbitrary unless the effects of the present invention are significantly impaired. The molecular weight is preferably 80 or more and 250 or less. Within this range, the solubility of the unsaturated cyclic carbonate in the non-aqueous electrolytic solution can be easily secured, and the effects of the present invention can be sufficiently exhibited. The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is more preferably 85 or more, and more preferably 150 or less. The method for producing the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and any known method can be selected for production.
不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、不飽和環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。この範囲内であれば、非水系電解液電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。 The unsaturated cyclic carbonates may be used alone or in any combination of two or more in any proportion. Further, the compounding amount of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary unless the effects of the present invention are significantly impaired. However, it is usually 0.001% by mass or more, preferably 0% in 100% by mass of the non-aqueous electrolytic solution. .01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte battery is likely to exhibit a sufficient improvement in cycle characteristics, and the high temperature storage characteristics are degraded, the amount of gas generation is increased, and the discharge capacity retention rate is degraded. Easy to avoid.
1−2−2.フッ素原子を有する環状カーボネート
フッ素原子を有する環状カーボネート化合物としては、炭素原子数2〜6のアルキレン基を有する環状カーボネートのフッ素化物、及びその誘導体が挙げられ、例えばエチレンカーボネートのフッ素化物、及びその誘導体が挙げられる。エチレンカーボネートのフッ素化物の誘導体としては、例えば、アルキル基(例えば、炭素原子数1〜4個のアルキル基)で置換されたエチレンカーボネートのフッ素化物が挙げられる。中でもフッ素原子を1〜8個有するエチレンカーボネート、及びその誘導体が好ましい。
1-2-2. Cyclic carbonate having a fluorine atom Examples of the cyclic carbonate compound having a fluorine atom include fluorinated compounds of cyclic carbonates having an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and derivatives thereof. For example, fluorinated compounds of ethylene carbonate and derivatives thereof Can be mentioned. As a derivative of the fluorinated product of ethylene carbonate, for example, fluorinated products of ethylene carbonate substituted with an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) can be mentioned. Among them, ethylene carbonate having 1 to 8 fluorine atoms and derivatives thereof are preferable.
具体的には、
モノフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(ジフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(トリフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−4−フルオロエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−5−フルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5,5−ジメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。
In particular,
Monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4-methylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-methylethylene carbonate, 4-fluoro-5-methyl carbonate Ethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-methyl ethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (difluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (trifluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (fluoro) Methyl) -4-fluoroethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -5-fluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene Boneto, 4,4-difluoro-5,5-dimethylethylene carbonate.
中でも、モノフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロエチレンカーボネートよりなる群から選ばれる少なくとも1種が、高イオン伝導性を与え、かつ好適に界面保護被膜を形成する点でより好ましい。
フッ素原子を有する環状カーボネート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Among them, at least one selected from the group consisting of monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate gives high ion conductivity and preferably forms an interfacial protective film. More preferred.
As the cyclic carbonate compound having a fluorine atom, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in an optional combination and ratio.
フッ素原子を有する環状カーボネート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。本発明の非水系電解液全体に対するハロゲン化環状カーボネートの配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。ただし、モノフルオロエチレンカーボネートは溶媒として用いてもよく、その場合は上記の含有量に限定されない。 As the cyclic carbonate compound having a fluorine atom, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in an optional combination and ratio. There is no restriction | limiting in the compounding quantity of the halogenated cyclic carbonate with respect to the whole non-aqueous electrolyte solution of this invention, Although it is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, Usually 0.001 mass% in 100 mass% of non-aqueous electrolytes The content is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less. However, monofluoroethylene carbonate may be used as a solvent, and in that case, it is not limited to the above content.
1−2−3.酸無水物化合物
酸無水物化合物としては、カルボン酸無水物、硫酸無水物、硝酸無水物、スルホン酸無水物、リン酸無水物、亜リン酸無水物であることや、環状酸無水物、鎖状酸無水物であることなどの限定を受けず、酸無水物化合物であるならば特にその構造は限定されないものとする。
1-2-3. Acid Anhydride Compound As the acid anhydride compound, carboxylic acid anhydride, sulfuric acid anhydride, nitric acid anhydride, sulfonic acid anhydride, phosphoric acid anhydride, phosphoric acid anhydride, cyclic acid anhydride, chain The structure is not particularly limited as long as it is an acid anhydride compound without limitation such as being an acid anhydride.
酸無水物化合物の具体例としては、例えば、
無水マロン酸、無水琥珀酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、2、3−ジメチルマレイン酸無水物、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水フタル酸、無水フェニルマレイン酸、2、3−ジフェニルマレイン酸無水物、シクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸無水物、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、3,4,5,6−テトラヒドロフタル酸無水物、4,4‘−オキシジフタル酸無水物、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、メチル−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、フェニルコハク酸無水物、2−フェニルグルタル酸無水物、アリル琥珀酸無水物、2-ブテン-11-イル琥珀酸無水物、(2-メチル-2-プロペニル)琥
珀酸無水物、テトラフルオロ琥珀酸無水物、ジアセチル−酒石酸無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、5−(2,5−ジ
オキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、メタクリル酸無水物、アクリル酸無水物、クロトン酸無水物、メタンスルホン酸無水物、トリフルオロメタンスルホン酸無水物、ノナフルオロブタンスルホン酸無水物、無水酢酸等が挙げられる。
As specific examples of the acid anhydride compound, for example,
Malonic anhydride, succinic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, 2,3-dimethylmaleic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, phthalic anhydride, phenylmaleic anhydride 2,3-Diphenylmaleic anhydride, cyclohexane-1,2-dicarboxylic anhydride, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride, 3,4,5,6-tetrahydrophthalic anhydride, 4 4,4'-oxydiphthalic anhydride, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, methyl-5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, phenyl succinic acid anhydride, 2-phenyl glutaric acid anhydride , Allylsuccinic anhydride, 2-butene-11-ylsuccinic anhydride, (2-methyl-2-propenyl) succinic anhydride, no tetrafluorosuccinic acid Hydrate, diacetyl-tartaric acid anhydride, bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic acid dianhydride, 5- (2,5-dioxotetrahydrofuryl) -3-Methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid anhydride, methacrylic acid anhydride, acrylic acid anhydride, crotonic acid anhydride, methanesulfonic acid anhydride, trifluoromethanesulfonic acid anhydride, nonafluorobutane sulfone An acid anhydride, an acetic anhydride, etc. are mentioned.
これらのうち、
無水琥珀酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水フェニルマレイン酸、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、5−(2,
5−ジオキソテトラヒドロフリル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、アリル琥珀酸無水物、無水酢酸、メタクリル酸無水物、アクリル酸無水物、メタンスルホン酸無水物が特に好ましい。
Of these,
Succinic anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, phenylmaleic anhydride, bicyclo [2.2.2] oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride, 5- (2 ,
5-dioxotetrahydrofuryl) -3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid anhydride, allylsuccinic acid anhydride, acetic anhydride, methacrylic acid anhydride, acrylic acid anhydride, methanesulfonic acid anhydride Particularly preferred.
酸無水物化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
本発明の非水系電解液全体に対する酸無水物化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さ
らに好ましくは1質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以下である。
An acid anhydride compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
There is no restriction | limiting in the compounding quantity of the acid anhydride compound with respect to the whole non-aqueous electrolyte solution of this invention, Although it is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, Usually 0.001 mass% in 100 mass% of non-aqueous electrolytes Or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, more preferably 1 It is at most mass%, particularly preferably at most 0.5 mass%.
上記範囲を満たした場合は、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温保存特性等の効果がより向上する。 When the above range is satisfied, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics and the like are further improved.
1−2−4.イソシアネート化合物
イソシアネート化合物としては、分子内にイソシアネート基を有している化合物であれば特にその種類は限定されない。
イソシアネート化合物の具体例としては、例えば、
メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート、イソプロピルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ターシャルブチルイソシアネート、ペンチルイソシアネート、ヘキシルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、フェニルイソシアネート、フロロフェニルイソシアネートなどの炭化水素系モノイソシアネート化合物;
1-2-4. Isocyanate Compound The type of the isocyanate compound is not particularly limited as long as it is a compound having an isocyanate group in the molecule.
Specific examples of the isocyanate compound include, for example,
Hydrocarbon-based monoisocyanate compounds such as methyl isocyanate, ethyl isocyanate, propyl isocyanate, isopropyl isocyanate, butyl isocyanate, tertiary butyl isocyanate, pentyl isocyanate, hexyl isocyanate, cyclohexyl isocyanate, phenyl isocyanate, fluorophenyl isocyanate and the like;
ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、エチニルイソシアネート、プロピニルイソシアネートなどの炭素‐炭素不飽和結合を有するモノイソシアネート化合物;
モノメチレンジイソシアネート、ジメチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、1,3−ジイソシアナトプロパン、1,4−ジイソシアナト−2−ブテン、1,4−ジイソシアナト−2−フルオロブタン、1,4−ジイソシアナト−2,3−ジフルオロブタン、1,5−ジイソシアナト−2−ペンテン、1,5−ジイソシアナト−2−メチルペンタン、1,6−ジイソシアナト−2−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−フルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−3,4−ジフルオロヘキサン、トルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−1,1’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−2,2’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−3,3’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−
4,4’−ジイソシアネート、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,5−ジイルビス(
メチルイソシアネート)、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,6−ジイルビス(メチルイソシアネート)、ジイソシアン酸イソホロン、カルボニルジイソシアネート、1,4−ジイソシアナトブタン−1,4−ジオン、1,5−ジイソシアナトペンタン−1,5−ジオン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナートなどの炭化水素系ジイソシアネート化合物;
Monoisocyanate compounds having a carbon-carbon unsaturated bond such as vinyl isocyanate, allyl isocyanate, ethynyl isocyanate, propynyl isocyanate;
Monomethylene diisocyanate, dimethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, nonamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,3-diisocyanate Natopropane, 1,4-diisocyanato-2-butene, 1,4-diisocyanato-2-fluorobutane, 1,4-diisocyanato-2,3-difluorobutane, 1,5-diisocyanato-2-pentene, 1,5 -Diisocyanato-2-methylpentane, 1,6-diisocyanato-2-hexene, 1,6-diisocyanato-3-hexene, 1,6 Diisocyanato-3-fluorohexane, 1,6-diisocyanato-3,4-difluorohexane, toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, 1,2-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,3-bis (isocyanato) Methyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,2-diisocyanatocyclohexane, 1,3-diisocyanatocyclohexane, 1,4-diisocyanatocyclohexane, dicyclohexylmethane-1,1 ′ -Diisocyanate, dicyclohexylmethane-2,2'-diisocyanate, dicyclohexylmethane-3,3'-diisocyanate, dicyclohexylmethane-
4,4'-diisocyanate, bicyclo [2.2.1] heptane-2,5-diyl bis (
Methyl isocyanate), bicyclo [2.2.1] heptane-2,6-diyl bis (methyl isocyanate), isophorone diisocyanate, carbonyl diisocyanate, 1,4-diisocyanatobutane-1,4-dione, 1,5- Hydrocarbon diisocyanate compounds such as diisocyanatopentane-1,5-dione, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate;
ジイソシアナトスルホン、(オルト‐、メタ‐、パラ‐)トルエンスルホニルイソシアネート、ベンゼンスルホニルイイソシアネート、フルオロスルホニルイソシアネート、フェノキシスルホニルイソシアネート、ペンタフルオロフェノキシスルホニルイソシアネート、メトキシスルホニルイソシアネートなどのイソシアネート化合物;
等が挙げられる。
Diisocyanato sulfone, isocyanate compounds such as (ortho-, meta-, para-) toluene sulfonyl isocyanate, benzene sulfonyl isocyanate, fluoro sulfonyl isocyanate, phenoxy sulfonyl isocyanate, pentafluoro phenoxy sulfonyl isocyanate, methoxy sulfonyl isocyanate;
Etc.
これらのうち、ビニルイソシアネート、アリルイソシアネート、エチニルイソシアネート、プロピニルイソシアネートなどの炭素‐炭素不飽和結合を有するモノイソシアネート化合物;
モノメチレンジイソシアネート、ジメチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシ
アネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ヘプタメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、ノナメチレンジイソシアネート、デカメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,
5−ジイルビス(メチルイソシアネート)、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,6−ジイルビス(メチルイソシアネート)、ジイソシアン酸イソホロン、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート等の炭化水素系ジイソシアネート化合物;
Among these, monoisocyanate compounds having a carbon-carbon unsaturated bond such as vinyl isocyanate, allyl isocyanate, ethynyl isocyanate, propynyl isocyanate;
Monomethylene diisocyanate, dimethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, heptamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, nonamethylene diisocyanate, decamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, 1,3-bis ( Isocyanatomethyl) cyclohexane, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, bicyclo [2.2.1] heptane-2,
5-diylbis (methyl isocyanate), bicyclo [2.2.1] heptane-2,6-diyl bis (methyl isocyanate), isophorone diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4 Hydrocarbon-based diisocyanate compounds such as trimethylhexamethylene diisocyanate;
ジイソシアナトスルホン、(オルト‐、メタ‐、パラ‐)トルエンスルホニルイソシアネート、ベンゼンスルホニルイイソシアネート、フルオロスルホニルイソシアネート、フェノキシスルホニルイソシアネート、ペンタフルオロフェノキシスルホニルイソシアネート、メトキシスルホニルイソシアネートなどのイソシアネート化合物;
がサイクル特性・保存特性向上の点から好ましい。
Diisocyanato sulfone, isocyanate compounds such as (ortho-, meta-, para-) toluene sulfonyl isocyanate, benzene sulfonyl isocyanate, fluoro sulfonyl isocyanate, phenoxy sulfonyl isocyanate, pentafluoro phenoxy sulfonyl isocyanate, methoxy sulfonyl isocyanate;
Is preferable from the point of improvement of cycle characteristics and storage characteristics.
さらに好ましくは、アリルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、ジイソシアナトスルホン、(オルト‐、メタ‐、パラ‐)トルエンスルホニルイソシアネートが好ましく、特に好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、(オルト‐、メタ‐、パラ‐)トルエンスルホニルイソシアネートが好ましく、最も好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンが好ましい。
また、イソシアネート化合物としては分岐鎖を有するイソシアネート化合物が好ましい。
More preferably, allyl isocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, diisocyanato sulfone, (ortho-, meta-, para-) toluene sulfonyl isocyanate is preferred, and particularly preferably hexamethylene Diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, (ortho-, meta-, para-) toluene sulfonyl isocyanate is preferred, and most preferably hexamethylene diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane preferable.
Moreover, as an isocyanate compound, the isocyanate compound which has a branched chain is preferable.
また、本発明に用いるイソシアネート化合物は、分子内に少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物から誘導される三量体化合物、もしくはそれに多価アルコールを付加した脂肪族ポリイソシアネートであってもよい。例えば、下記一般式(3−1)〜(3−4)の基本構造で示されるビウレット、イソシアヌレート、アダクト、及び二官能のタイプの変性ポリイソシアネート等が例示できる(下記一般式(1−2−1)〜(1−2−4)中、R及びR’はそれぞれ独立して任意の炭化水素基である)。 The isocyanate compound used in the present invention may be a trimer compound derived from a compound having at least two isocyanate groups in the molecule, or an aliphatic polyisocyanate having a polyhydric alcohol added thereto. For example, biuret represented by basic structures of the following general formulas (3-1) to (3-4), isocyanurate, adduct, modified polyisocyanate of difunctional type and the like can be exemplified (general formula (1-2 -1) to (1-2-4), R and R 'are each independently any hydrocarbon group).
本発明で用いる分子内に少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物は、ブロック剤でブロックして保存安定性を高めた、所謂ブロックイソシアネートも含まれる。ブロック剤には、アルコール類、フェノール類、有機アミン類、オキシム類、ラクタム類を挙げることができ、具体的には、n−ブタノール、フェノール、トリブチルアミン、ジエチルエタノールアミン、メチルエチルケトキシム、ε−カプロラクタム等を挙げることができる。 The compounds having at least two isocyanate groups in the molecule used in the present invention also include so-called blocked isocyanates which are blocked with a blocking agent to improve storage stability. Examples of the blocking agent include alcohols, phenols, organic amines, oximes and lactams. Specifically, n-butanol, phenol, tributylamine, diethylethanolamine, methylethyl ketoxime, ε-caprolactam Etc. can be mentioned.
分子内に少なくとも2つのイソシアネート基を有する化合物に基づく反応を促進し、より高い効果を得る目的で、ジブチルスズジラウレート等のような金属触媒や、1,8-ジ
アザビシクロ[5.4.0]ウンデセン-7のようなアミン系触媒等を併用することも好
ましい。
さらに、イソシアネート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Metal catalysts such as dibutyltin dilaurate etc., 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undecene- for the purpose of promoting reactions based on compounds having at least two isocyanate groups in the molecule and obtaining higher effects. It is also preferable to use an amine catalyst such as 7 in combination.
Furthermore, an isocyanate compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
本発明の非水系電解液全体に対するイソシアネート化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下、特に好ましくは1質量%以下、最も好ましくは0.5質量%以下の濃度で含有させる。
上記範囲を満たした場合は、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温保存特性等の効果がより向上する。
There is no restriction | limiting in the compounding quantity of the isocyanate compound with respect to the whole non-aqueous electrolyte solution of this invention, Although it is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, Usually 0.001 mass% with respect to the non-aqueous electrolyte of this invention Or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass In the following, the content is particularly preferably 1% by mass or less, most preferably 0.5% by mass or less.
When the above range is satisfied, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics and the like are further improved.
1−2−5.環状スルホン酸エステル化合物
環状スルホン酸エステル化合物としては、特にその種類は限定されない。
環状スルホン酸エステルの具体例としては、例えば、
1,3−プロパンスルトン、1−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、2−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、3−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、1−メチル−1, 3−プロパンスルトン、2−メチル−1, 3−プロパンスルトン、3 −メチル−1 ,3−プロパンスルトン、1−プロペン−1,3−スルトン、2−プロペン−1,3−スルトン、1−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、2−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、3−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、1−フルオロ−2−プロペン−1,3−スルトン、2−フルオロ−2−プロペン−1,3−スルトン、3−フルオロ−2−プロペン−1,3−スルトン、1−メチル−1−プロペン−1,3−スルトン、2−メチル−1−プロペン−1,3−スルトン、3−メチル−1−プロペン−1,3−スルトン、1−メチル−2−プロペン−1,3−スルトン、2−メチル−2−プロペン−1,3−スルトン、3−メチル−2−プロペン−1,3−スルトン、1,4−ブタンスルトン、1−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、2−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、3−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、4−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、1−メチル−1,4−ブタンスルトン、2−メチル−1,4−ブタンスルトン、3−メチル−1,4−ブタンスルトン、4−メチル−1,4−ブタンスルトン、1−ブテン−1,4−スルトン、2−ブテン−1,4−スルトン、3−ブテン−1,4−スルトン、1−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、2−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、3−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、4−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、1−フルオロ−2−ブテン−1,4−スルトン、2−フルオロ−2−ブテン−1,4−スルトン、3−フルオロ−2−ブテン−1,4−スルトン、4−フルオロ−2−ブテン−1,4−スルトン、1−フルオロ−3−ブテン−1,4−スルトン、2−フルオロ−3−ブテン−1,4−スルトン、3−フルオロ−3−ブテン−1,4−スルトン、4−フルオロ−3−ブテン−1,4−スルトン、1−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、2−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、3−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、4−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、1−メチル−2−ブテン−1,4−スルトン、2−メチル−2−ブテン−1,4−スルトン、3−メチル−2−ブテン−1,4−スルトン、4−メチル−2−ブテン−1,4−スルトン、1−メチル−3−ブテン−1,4−スルトン、2−メチル−3−ブテン−1,4−スルトン、3−メチル−3−ブテン−1,4−スルトン、4−メチル−3−ブテン−1,4−スルトン、1,5−ペンタンスルトン、1−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、2−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、3−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、4−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、5−フルオロ−1,5−ペンタンスルトン、1−メチル−1,5−ペンタンスルトン、2−メチル−1,5−ペンタンスルトン、3−メチル−1,5−ペンタンスルトン、4−メチル−1,5−ペンタンスルトン、5−メチル−1,5−ペンタンスルトン、1−ペンテン−1,5−スルトン、2−ペンテン−1,5−スルトン、3−ペンテン−1,5−スルトン、4−ペンテン−1,5−スルトン、1−フルオロ−1−ペンテン−1,5−スルトン、2−フルオロ−1−ペンテン−1,5−スルトン、3−フルオロ−1−ペンテン−1,5−スルトン、4−フルオロ−1−ペンテン−1,5−スルトン、5−フルオロ−1−ペンテン−1,5−スルトン、1−フルオロ−2−ペンテン−1,5−スルトン、2−フルオロ−2−ペンテン−1,5−スルトン、3−フルオロ−2−ペンテン−1,5−スルトン、4−フルオロ−2−ペンテン−1,5−スルトン、5−フルオロ−2−ペンテン−1,5−スルトン、1−フルオロ−3−ペンテン−1,5−スルトン、2−フルオロ−3−ペンテン−1,5−スルトン、3−フルオロ−3−ペンテン−1,5−スルトン、4−フルオロ−3−ペンテン−1,5−スルトン、5−フルオロ−3−ペンテン−1,5−スルトン、1−フルオロ−4−ペンテン−1,5−スルトン、2−フルオロ−4−ペンテン−1,5−スルトン、3−フルオロ−4−ペンテン−1,5−スルトン、4−フルオロ−4−ペンテン−1,5−スルトン、5−フルオロ−4−ペンテン
−1,5−スルトン、1−メチル−1−ペンテン−1,5−スルトン、2−メチル−1−ペンテン−1,5−スルトン、3−メチル−1−ペンテン−1,5−スルトン、4−メチル−1−ペンテン−1,5−スルトン、5−メチル−1−ペンテン−1,5−スルトン、1−メチル−2−ペンテン−1,5−スルトン、2−メチル−2−ペンテン−1,5−スルトン、3−メチル−2−ペンテン−1,5−スルトン、4−メチル−2−ペンテン−1,5−スルトン、5−メチル−2−ペンテン−1,5−スルトン、1−メチル−3−ペンテン−1,5−スルトン、2−メチル−3−ペンテン−1,5−スルトン、3−メチル−3−ペンテン−1,5−スルトン、4−メチル−3−ペンテン−1,5−スルトン、5−メチル−3−ペンテン−1,5−スルトン、1−メチル−4−ペンテン−1,5−スルトン、2−メチル−4−ペンテン−1,5−スルトン、3−メチル−4−ペンテン−1,5−スルトン、4−メチル−4−ペンテン−1,5−スルトン、5−メチル−4−ペンテン−1,5−スルトンなどのスルトン化合物;
1-2-5. Cyclic sulfonic acid ester compound The type of cyclic sulfonic acid ester compound is not particularly limited.
Specific examples of cyclic sulfonic acid esters include, for example,
1,3-propane sultone, 1-fluoro-1,3-propane sultone, 2-fluoro-1,3-propane sultone, 3-fluoro-1,3-propane sultone, 1-methyl-1,3-propane sultone , 2-methyl-1,3-propane sultone, 3-methyl-1,3-propane sultone, 1-propene-1,3-sultone, 2-propene-1,3-sultone, 1-fluoro-1-propene 1,3-Sultone, 2-fluoro-1-propene-1,3-sultone, 3-fluoro-1-propene-1,3-sultone, 1-fluoro-2-propene-1,3-sultone, 2 -Fluoro-2-propene-1,3-sultone, 3-fluoro-2-propene-1,3-sultone, 1-methyl-1-propene-1,3-sultone, 2-methyl-1-propyl Pen-1,3-sultone, 3-methyl-1-propene-1,3-sultone, 1-methyl-2-propene-1,3-sultone, 2-methyl-2-propene-1,3-sultone, 3-Methyl-2-propene-1,3-sultone, 1,4-butanesultone, 1-fluoro-1,4-butanesultone, 2-fluoro-1,4-butanesultone, 3-fluoro-1,4-butanesultone, 4-fluoro-1,4-butanesultone, 1-methyl-1,4-butanesultone, 2-methyl-1,4-butanesultone, 3-methyl-1,4-butanesultone, 4-methyl-1,4-butanesultone, 1-butene-1,4-sultone, 2-butene-1,4-sultone, 3-butene-1,4-sultone, 1-fluoro-1-butene-1,4-sultone, 2-fluoro 1-butene-1,4-sultone, 3-fluoro-1-butene-1,4-sultone, 4-fluoro-1-butene-1,4-sultone, 1-fluoro-2-butene-1,4- Sultone, 2-fluoro-2-butene-1,4-sultone, 3-fluoro-2-butene-1,4-sultone, 4-fluoro-2-butene-1,4-sultone, 1-fluoro-3- Butene-1,4-sultone, 2-fluoro-3-butene-1,4-sultone, 3-fluoro-3-butene-1,4-sultone, 4-fluoro-3-butene-1,4-sultone, 1-methyl-1-butene-1,4-sultone, 2-methyl-1-butene-1,4-sultone, 3-methyl-1-butene-1,4-sultone, 4-methyl-1-butene- 1,4-sultone, 1-methyl-2-butene-1 4-sultone, 2-methyl-2-butene-1,4-sultone, 3-methyl-2-butene-1,4-sultone, 4-methyl-2-butene-1,4-sultone, 1-methyl- 3-butene-1,4-sultone, 2-methyl-3-butene-1,4-sultone, 3-methyl-3-butene-1,4-sultone, 4-methyl-3-butene-1,4- Sultone, 1,5-pentane sultone, 1-fluoro-1,5-pentane sultone, 2-fluoro-1,5-pentane sultone, 3-fluoro-1,5-pentane sultone, 4-fluoro-1,5-pentane Pentane sultone, 5-fluoro-1,5-pentane sultone, 1-methyl-1,5-pentane sultone, 2-methyl-1,5-pentane sultone, 3-methyl-1,5-pentane sultone, 4-methyl -1,5 -Pentane sultone, 5-methyl-1,5-pentane sultone, 1-pentene-1,5-sultone, 2-pentene-1,5-sultone, 3-pentene-1,5-sultone, 4-pentene-1 5-Sultone, 1-Fluoro-1-pentene-1,5-Sultone, 2-Fluoro-1-pentene-1,5-Sultone, 3-Fluoro-1-pentene-1,5-Sultone, 4-Fluoro -1-pentene-1,5-sultone, 5-fluoro-1-pentene-1,5-sultone, 1-fluoro-2-pentene-1,5-sultone, 2-fluoro-2-pentene-1,5 -Sultone, 3-fluoro-2-pentene-1,5-sultone, 4-fluoro-2-pentene-1,5-sultone, 5-fluoro-2-pentene-1,5-sultone, 1-fluoro-3 -Pe Ten-1,5-sultone, 2-fluoro-3-pentene-1,5-sultone, 3-fluoro-3-pentene-1,5-sultone, 4-fluoro-3-pentene-1,5-sultone, 5-fluoro-3-pentene-1,5-sultone, 1-fluoro-4-pentene-1,5-sultone, 2-fluoro-4-pentene-1,5-sultone, 3-fluoro-4-pentene- 1,5-sultone, 4-fluoro-4-pentene-1,5-sultone, 5-fluoro-4-pentene-1,5-sultone, 1-methyl-1-pentene-1,5-sultone, 2- Methyl-1-pentene-1,5-sultone, 3-methyl-1-pentene-1,5-sultone, 4-methyl-1-pentene-1,5-sultone, 5-methyl-1-pentene-1, 5-Sultone, 1-Me Ru-2-pentene-1,5-sultone, 2-methyl-2-pentene-1,5-sultone, 3-methyl-2-pentene-1,5-sultone, 4-methyl-2-pentene-1, 5-Sultone, 5-methyl-2-pentene-1,5-sultone, 1-methyl-3-pentene-1,5-sultone, 2-methyl-3-pentene-1,5-sultone, 3-methyl- 3-pentene-1,5-sultone, 4-methyl-3-pentene-1,5-sultone, 5-methyl-3-pentene-1,5-sultone, 1-methyl-4-pentene-1,5- Sultone, 2-methyl-4-pentene-1,5-sultone, 3-methyl-4-pentene-1,5-sultone, 4-methyl-4-pentene-1,5-sultone, 5-methyl-4- Sultonization such as pentene-1,5-sultone Compound;
メチレンスルフェート、エチレンスルフェート、プロピレンスルフェートなどのスルフェート化合物;
メチレンメタンジスルホネート、エチレンメタンジスルホネートなどのジスルホネート化合物;
1,2,3−オキサチアゾリジン−2,2−ジオキシド、3−メチル−1,2,3−オキサチアゾリジン−2,2−ジオキシド、3H−1,2,3−オキサチアゾール−2,2−ジオキシド、5H−1,2,3−オキサチアゾール−2,2−ジオキシド、1,2,4−オキサチアゾリジン−2,2−ジオキシド、4−メチル−1,2,4−オキサチアゾリジン−2,2−ジオキシド、3H−1,2,4−オキサチアゾール−2,2−ジオキシド、5H−1,2,4−オキサチアゾール−2,2−ジオキシド、1,2,5−オキサチアゾリジン−2,2−ジオキシド、5−メチル−1,2,5−オキサチアゾリジン−2,2−ジオキシド、3H−1,2,5−オキサチアゾール−2,2−ジオキシド、5H−1,2,5−オキサチアゾール−2,2−ジオキシド、1,2,3−オキサチアジナン−2,2−ジオキシド、3−メチル−1,2,3−オキサチアジナン−2,2−ジオキシド、5,6−ジヒドロ−1,2,3−オキサチアジン−2,2−ジオキシド、1,2,4−オキサチアジナン−2,2−ジオキシド、4−メチル−1,2,4−オキサチアジナン−2,2−ジオキシド、5,6−ジヒドロ−1,2,4−オキサチアジン−2,2−ジオキシド、3,6−ジヒドロ−1,2,4−オキサチアジン−2,2−ジオキシド、3,4−ジヒドロ−1,2,4−オキサチアジン−2,2−ジオキシド、1,2,5−オキサチアジナン−2,2−ジオキシド、5−メチル−1,2,5−オキサチアジナン−2,2−ジオキシド、5,6−ジヒドロ−1,2,5−オキサチアジン−2,2−ジオキシド、3,6−ジヒドロ−1,2,5−オキサチアジン−2,2−ジオキシド、3,4−ジヒドロ−1,2,5−オキサチアジン−2,2−ジオキシド、1,2,6−オキサチアジナン−2,2−ジオキシド、6−メチル−1,2,6−オキサチアジナン−2,2−ジオキシド、5,6−ジヒドロ−1,2,6−オキサチアジン−2,2−ジオキシド、3,4−ジヒドロ−1,2,6−オキサチアジン−2,2−ジオキシド、5,6−ジヒドロ−1,2,6−オキサチアジン−2,2−ジオキシドなどの含窒素化合物;
Sulfate compounds such as methylene sulfate, ethylene sulfate and propylene sulfate;
Disulfonate compounds such as methylene methane disulfonate, ethylene methane disulfonate and the like;
1,2,3-oxathiazolidine-2,2-dioxide, 3-methyl-1,2,3-oxathiazolidine-2,2-dioxide, 3H-1,2,3-oxathiazole-2,2-dioxide 5H-1,2,3-oxathiazole-2,2-dioxide, 1,2,4-oxathiazolidine-2,2-dioxide, 4-methyl-1,2,4-oxathiazolidine-2,2- Dioxide, 3H-1,2,4-oxathiazole-2,2-dioxide, 5H-1,2,4-oxathiazole-2,2-dioxide, 1,2,5-oxathiazolidine-2,2-dioxide 5-methyl-1,2,5-oxathiazolidine-2,2-dioxide, 3H-1,2,5-oxathiazole-2,2-dioxide, 5H-1,2,5-oxathiazole-2 2-Dioxide, 1,2,3-oxathiazinane-2,2-dioxide, 3-methyl-1,2,3-oxathiazinane-2,2-dioxide, 5,6-dihydro-1,2,3-oxathiazine 2,2-dioxide, 1,2,4-oxathiazinane-2,2-dioxide, 4-methyl-1,2,4-oxathiazinane-2,2-dioxide, 5,6-dihydro-1,2,4- Oxathiazine-2,2-dioxide, 3,6-dihydro-1,2,4-oxathiazine-2,2-dioxide, 3,4-dihydro-1,2,4-oxathiazine-2,2-dioxide, 1, 2,5-oxathiazinane-2,2-dioxide, 5-methyl-1,2,5-oxathiazinane-2,2-dioxide, 5,6-dihydro-1,2,5-oxathiazine-2 2-dioxide, 3,6-dihydro-1,2,5-oxathiazine-2,2-dioxide, 3,4-dihydro-1,2,5-oxathiazine-2,2-dioxide, 1,2,6- Oxathiazinane-2,2-dioxide, 6-methyl-1,2,6-oxathiadinan-2,2-dioxide, 5,6-dihydro-1,2,6-oxathiazine-2,2-dioxide, 3,4- Nitrogen-containing compounds such as dihydro-1,2,6-oxathiazine-2,2-dioxide and 5,6-dihydro-1,2,6-oxathiazine-2,2-dioxide;
1,2,3−オキサチアホスラン−2,2−ジオキシド、3−メチル−1,2,3−オキサチアホスラン−2,2−ジオキシド、3−メチル−1,2,3−オキサチアホスラン−2,2,3−トリオキシド、3−メトキシ−1,2,3−オキサチアホスラン−2,2,3−トリオキシド、1,2,4−オキサチアホスラン−2,2−ジオキシド、4−メチル−1,2,4−オキサチアホスラン−2,2−ジオキシド、4−メチル−1,2,4−オキサチアホスラン−2,2,4−トリオキシド、4−メトキシ−1,2,4−オキサチアホスラン−2,2,4−トリオキシド、1,2,5−オキサチアホスラン−2,2−ジオキシド、5−メチル−1,2,5−オキサチアホスラン−2,2−ジオキシド、5−メチル−1,2,5−オキサチアホスラン−2,2,5−トリオキシド、5−メトキシ−1
,2,5−オキサチアホスラン−2,2,5−トリオキシド、1,2,3−オキサチアホスフィナン−2,2−ジオキシド、3−メチル−1,2,3−オキサチアホスフィナン−2,2−ジオキシド、3−メチル−1,2,3−オキサチアホスフィナン−2,2,3−トリオキシド、3−メトキシ−1,2,3−オキサチアホスフィナン−2,2,3−トリオキシド、1,2,4−オキサチアホスフィナン−2,2−ジオキシド、4−メチル−1,2,4−オキサチアホスフィナン−2,2−ジオキシド、4−メチル−1,2,4−オキサチアホスフィナン−2,2,3−トリオキシド、4−メチル−1,5,2,4−ジオキサチアホスフィナン−2,4−ジオキシド、4−メトキシ−1,5,2,4−ジオキサチアホスフィナン−2,4−ジオキシド、3−メトキシ−1,2,4−オキサチアホスフィナン−2,2,3−トリオキシド、1,2,5−オキサチアホスフィナン−2,2−ジオキシド、5−メチル−1,2,5−オキサチアホスフィナン−2,2−ジオキシド、5−メチル−1,2,5−オキサチアホスフィナン−2,2,3−トリオキシド、5−メトキシ−1,2,5−オキサチアホスフィナン−2,2,3−トリオキシド、1,2,6−オキサチアホスフィナン−2,2−ジオキシド、6−メチル−1,2,6−オキサチアホスフィナン−2,2−ジオキシド、6−メチル−1,2,6−オキサチアホスフィナン−2,2,3−トリオキシド、6−メトキシ−1,2,6−オキサチアホスフィナン−2,2,3−トリオキシドなどの含リン化合物;
1,2,3-oxathiaphoslane-2,2-dioxide, 3-methyl-1,2,3-oxathiaphoslane-2,2-dioxide, 3-methyl-1,2,3-oxathi Aphoslane-2,2,3-trioxide, 3-methoxy-1,2,3-oxathiaphoslane-2,2,3-trioxide, 1,2,4-oxathiaphoslane-2,2-dioxide , 4-methyl-1,2,4-oxathiaphoslane-2,2-dioxide, 4-methyl-1,2,4-oxathiaphoslane-2,2,4-trioxide, 4-methoxy-1 , 2,4-oxathiaphoslane-2,2,4-trioxide, 1,2,5-oxathiaphoslane-2,2-dioxide, 5-methyl-1,2,5-oxathiaphoslane- 2,2-dioxide, 5-methyl-1,2,5-oxathia Soulan 2,2,5-trioxide, 5-methoxy-1
2,2,5-oxathiaphoslane-2,2,5-trioxide, 1,2,3-oxathiaphosphinan-2,2-dioxide, 3-methyl-1,2,3-oxathiaphosphinan- 2,2-dioxide, 3-methyl-1,2,3-oxathiaphosphinan-2,2,3-trioxide, 3-methoxy-1,2,3-oxathiaphosphinan-2,2,3- Trioxide, 1,2,4-oxathiaphosphinan-2,2-dioxide, 4-methyl-1,2,4-oxathiaphosphinan-2,2-dioxide, 4-methyl-1,2,4- Oxathiaphosphinan-2,2,3-trioxide, 4-methyl-1,5,2,4-dioxathiaphosphinan-2,4-dioxide, 4-methoxy-1,5,2,4-di Oxathiaphosphinan-2,4- Oxide, 3-methoxy-1,2,4-oxathiaphosphinan-2,2,3-trioxide, 1,2,5-oxathiaphosphinan-2,2-dioxide, 5-methyl-1,2,3, 5-oxathiaphosphinan-2,2-dioxide, 5-methyl-1,2,5-oxathiaphosphinan-2,2,3-trioxide, 5-methoxy-1,2,5-oxathiaphosphinan 2,2,3-Trioxide, 1,2,6-oxathiaphosphinan-2,2-dioxide, 6-methyl-1,2,6-oxathiaphosphinan-2,2-dioxide, 6-methyl Phosphorus-containing compounds such as 1,2,6-oxathiaphosphinan-2,2,3-trioxide and 6-methoxy-1,2,6-oxathiaphosphinan-2,2,3-trioxide;
これらのうち、1,3−プロパンスルトン、1−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、2−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、3−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、1−プロペン−1,3−スルトン、1−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、2−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、3−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、1,4−ブタンスルトン、メチレンメタンジスルホネート、エチレンメタンジスルホネートが保存特性向上の点から好ましく、1,3−プロパンスルトン、1−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、2−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、3−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、1−プロペン−1,3−スルトンがより好ましい。 Among these, 1,3-propane sultone, 1-fluoro-1,3-propane sultone, 2-fluoro-1,3-propane sultone, 3-fluoro-1,3-propane sultone, 1-propene-1,1, 3-sultone, 1-fluoro-1-propene-1,3-sultone, 2-fluoro-1-propene-1,3-sultone, 3-fluoro-1-propene-1,3-sultone, 1,4- Butane sultone, methylene methane disulfonate, ethylene methane disulfonate is preferable from the point of storage characteristic improvement, and 1,3-propane sultone, 1-fluoro-1,3-propane sultone, 2-fluoro-1,3-propane sultone, 3 -Fluoro-1,3-propane sultone, 1-propene-1,3-sultone is more preferred.
環状スルホン酸エステル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。本発明の非水系電解液全体に対する環状スルホン酸エステル化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2質量%以下、最も好ましくは1質量%以下である。上記範囲を満たした場合は、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温保存特性等の効果がより向上する。 The cyclic sulfonic acid ester compounds may be used alone or in any combination and ratio of two or more. There is no restriction | limiting in the compounding quantity of the cyclic sulfonic acid ester compound with respect to the whole non-aqueous electrolyte solution of this invention, Although it is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, Usually 0.001 mass in 100 mass% non-aqueous electrolytes % Or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, particularly preferably It is 2% by mass or less, most preferably 1% by mass or less. When the above range is satisfied, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics and the like are further improved.
1−2−6.イソシアヌル酸骨格を有する化合物
イソシアヌル酸骨格を有する化合物は、一般式(B)で表される。
1-2-6. Compound Having an Isocyanuric Acid Backbone The compound having an isocyanuric acid backbone is represented by the general formula (B).
式(A)中、R1〜R3は、互いに同一であっても異なっていてもよく、炭素数1〜20の置換基を有していても良い有機基である。
ここで、有機基とは、炭素原子、水素原子、窒素原子、酸素原子およびハロゲン原子からなる群から選ばれる原子で構成された官能基のことを表す。具体例としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、ニトリル基、エーテル基、カーボネート基、カルボニル基などが挙げられる。
In formula (A), R1 to R3 are each an organic group which may be the same as or different from each other, and may have a substituent having 1 to 20 carbon atoms.
Here, the organic group represents a functional group composed of an atom selected from the group consisting of carbon atom, hydrogen atom, nitrogen atom, oxygen atom and halogen atom. Specific examples include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxy group, a nitrile group, an ether group, a carbonate group, a carbonyl group and the like.
また、置換基の具体例としては、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アルコキシ基、ニトリル基、エーテル基、カーボネート基、カルボニル基、カルボキシル基、スルホニル基およびホスホリル基などが挙げられる。
アルキル基の具体例としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基等の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基またはフッ素置換されたアルキル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基等が挙げられる。
Further, specific examples of the substituent include an alkyl group which may be substituted by a halogen atom, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an alkoxy group, a nitrile group, an ether group, a carbonate group, a carbonyl group, a carboxyl group and a sulfonyl And phosphoryl groups and the like.
Specific examples of the alkyl group include, for example, a linear or branched chain such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, etc. Examples thereof include an alkyl group or a fluorine-substituted alkyl group, and a cyclic alkyl group such as a cyclopropyl group, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group.
アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、メタリル基、1−プロペニル基、フッ素置換されたビニル基、アリル基、メタリル基、アルキル基等が挙げられる。
アルキニル基の具体例としては、エチニル基、プロパルギル基、1−プロピニル基等が挙げられる。
アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。
Specific examples of the alkenyl group include vinyl group, allyl group, methallyl group, 1-propenyl group, fluorine-substituted vinyl group, allyl group, methallyl group, alkyl group and the like.
Specific examples of the alkynyl group include ethynyl group, propargyl group, 1-propynyl group and the like.
Specific examples of the aryl group include phenyl group, tolyl group, benzyl group, phenethyl group and the like.
置換基を有しても良い有機基の具体例としては、アクリル基、メタクリル基、アルキル基を介したアクリル基、メタクリル基、エポキシ基、グリシジル基、カルボニル基、シアノアルキル基、ビニルスルホニル基、トリメチルシリル基、アルキル基を有するトリメチルシリル基等が挙げられる。
中でも好ましくは、メチル基、エチル基、i−プロピル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基、メタリル基、エチニル基、プロパギル基、フェニル基、アクリル基、メタクリル基、アルキル基を介したアクリル基、メタクリル基、グリシジル基、カルボニル基、シアノアルキル基、ビニルスルホニル基、トリメチルシリル基、アルキル基を有するトリメチルシリル基、フッ素置換されたアルキル基、フッ素置換されたビニル基、アルキル基等が挙げられる。
Specific examples of the organic group which may have a substituent include an acryl group, a methacryl group, an acryl group via an alkyl group, a methacryl group, an epoxy group, a glycidyl group, a carbonyl group, a cyanoalkyl group, a vinylsulfonyl group, A trimethylsilyl group, a trimethylsilyl group having an alkyl group, and the like can be mentioned.
Among them, methyl, ethyl, i-propyl, tert-butyl, cyclohexyl, vinyl, allyl, methallyl, ethynyl, propargyl, phenyl, acryl, methacryl and alkyl groups are preferable. Acryl, methacryl, glycidyl, carbonyl, cyanoalkyl, vinylsulfonyl, trimethylsilyl, trimethylsilyl having alkyl, fluorine-substituted alkyl, fluorine-substituted vinyl, alkyl, etc. It can be mentioned.
より好ましくは、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基、メタリル基、エチニル基、プロパギル基、フェニル基、アクリル基、メタクリル基、アルキル基を介したアクリル基、メタクリル基、グリシジル基、シアノアルキル基、ビニルスルホニル基、トリメチルシリル基、アルキル基を有するトリメチルシリル基、フッ素置換されたアルキル基、フッ素置換されたビニル基、アルキル基等が挙げられる。 More preferably, a cyclohexyl group, a vinyl group, an allyl group, a methallyl group, an ethynyl group, a propargyl group, a phenyl group, an acrylic group, an methacrylic group, an acrylic group through an alkyl group, a methacrylic group, a glycidyl group, a cyanoalkyl group, vinyl A sulfonyl group, a trimethylsilyl group, a trimethylsilyl group having an alkyl group, a fluorine-substituted alkyl group, a fluorine-substituted vinyl group, an alkyl group and the like can be mentioned.
特に好ましくは、シクロヘキシル基、ビニル基、アリル基、メタリル基、エチニル基、プロパギル基、アクリル基、メタクリル基、アルキル基を介したアクリル基、メタクリル基、カルボニル基、ビニルスルホニル基、トリメチルシリル基、アルキル基を有するトリメチルシリル基、フッ素置換されたビニル基、アルキル基等が挙げられる。 Particularly preferably, a cyclohexyl group, a vinyl group, an allyl group, a methallyl group, an ethynyl group, a propargyl group, an acryl group, a methacryl group, an acryl group via an alkyl group, a methacryl group, a carbonyl group, a vinylsulfonyl group, a trimethylsilyl group, an alkyl The trimethylsilyl group which has group, a fluorine-substituted vinyl group, an alkyl group etc. are mentioned.
最も好ましくは、ビニル基、アリル基、メタリル基、エチニル基、プロパギル基、アルキル基を介したアクリル基、メタクリル基、ビニルスルホニル基、グリシジル基、トリメチルシリル基、アルキル基を有するトリメチルシリル基、フッ素置換されたビニル基、アルキル基等が挙げられる。これらの中でも炭素‐炭素不飽和結合を有する基が好ましい。
化合物の具体例としては、例えば、
Most preferably, a vinyl group, allyl group, methallyl group, ethynyl group, propargyl group, acrylic group through alkyl group, methacryl group, vinylsulfonyl group, glycidyl group, trimethylsilyl group, trimethylsilyl group having alkyl group, fluorine-substituted And vinyl groups and alkyl groups. Among these, groups having a carbon-carbon unsaturated bond are preferable.
As specific examples of the compound, for example,
その中でも好ましくは、 Among them, preferably
より好ましくは、 More preferably,
特に好ましくは、 Particularly preferably
最も好ましくは、 Most preferably,
が挙げられる。
本発明の非水系電解液全体に対する一般式(A)の化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液に対して、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下、特に好ましくは1質量%以下、最も好ましくは0.5質量%以下の濃度で含有させる。
Can be mentioned.
There is no limitation on the compounding amount of the compound of the general formula (A) to the whole non-aqueous electrolyte of the present invention, and it is optional as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less It is preferably contained at a concentration of 2% by mass or less, particularly preferably 1% by mass or less, and most preferably 0.5% by mass or less.
上記範囲を満たした場合は、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温保存特性等の効果がより向上する。 When the above range is satisfied, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics and the like are further improved.
1−2−7.ニトリル化合物
ニトリル化合物としては、分子内にシアノ基を有している化合物であれば特にその種類は限定されない。
ニトリル化合物の具体例としては、例えば、
アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、ラウロニトリル、2−メチルブチロニトリル、トリメチルアセトニトリル、ヘキサンニトリル、シクロペンタンカルボニトリル、シクロヘキサンカルボニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトノニトリル、3−メチルクロトノニトリル、2−メチル−2−ブテン二トリル、2−ペンテンニトリル、2−メチル−2−ペンテンニトリル、3−メチル−2−ペンテンニトリル、2−ヘキセンニトリル、フルオロアセトニトリル、ジフルオロアセトニトリル、トリフルオロアセトニトリル、2−フルオロプロピオニトリル、3−フルオロプロピオニトリル、2,2−ジフルオロプロピオニトリル、2,3−ジフルオロプロピオニトリル、3,3−ジフルオロプロピオニトリル、2,2,3−トリフルオロプロピオニトリル、3,3,3−トリフルオロプロピオニトリル、3,3’−オキシジプロピオニトリル、3,3’−チオジプロピオニトリル、1,2,3−プロパントリカルボニトリル、1,3,5−ペンタントリカルボニトリル、ペンタフルオロプロピオニトリル等のニトリル基を1つ有する化合物
1-2-7. Nitrile Compound The nitrile compound is not particularly limited as long as it is a compound having a cyano group in the molecule.
As specific examples of the nitrile compound, for example,
Acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, valeronitrile, isovaleronitrile, lauronitrile, 2-methylbutyronitrile, trimethylacetonitrile, hexanenitrile, cyclopentanecarbonitrile, cyclohexanecarbonitrile, acrylonitrile, methacrylonitrile , Crotononitrile, 3-methyl crotononitrile, 2-methyl-2-buteneditolyl, 2-pentene nitrile, 2-methyl-2-pentene nitrile, 3-methyl-2-pentene nitrile, 2-hexene nitrile, Fluoroacetonitrile, difluoroacetonitrile, trifluoroacetonitrile, 2-fluoropropionitrile, 3-fluoropropionitrile, 2,2-difluoropropionitrile, 2,3-diphenyl Oropropionitrile, 3,3-difluoropropionitrile, 2,2,3-trifluoropropionitrile, 3,3,3-trifluoropropionitrile, 3,3'-oxydipropionitrile, 3,3 ' -Compounds having one nitrile group such as thiodipropionitrile, 1,2,3-propanetricarbonitrile, 1,3,5-pentanetricarbonitrile and pentafluoropropionitrile
マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、メチルマロノニトリル、エチルマロノニトリル、イソプロピルマロノニトリル、tert−ブチルマロノニトリル、メチルスクシノニトリル、2,2−ジメチルスクシノニトリル、2,3−ジメチルスクシノニトリル、2,3,3−トリメチルスクシノニトリル、2,2,3,3−テトラメチルスクシノニトリル、2,3−ジエチル−2,3−ジメチルスクシノニトリル、2,2−ジエチル−3,3−ジメチルスクシノニトリル、ビシクロヘキシル−1,1−ジカルボニトリル、ビシクロヘキシル−2,2−ジカルボニトリル、ビシクロヘキシル−3,3−ジカルボニトリル、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジカルボニトリル、2,3−ジイソブチル−2,3−ジメチルスクシノニトリル、2,2−ジイソブチル−3,3−ジメチルスクシノニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2,3−ジメチルグルタロニトリル、2,4−ジメチルグルタロニトリル、2,2,3,3−テトラメチルグルタロニトリル、2,2,4,4−テトラメチルグルタロニトリル、2,2,3,4−テトラメチルグルタロニトリル、2,3,3,4−テトラメチルグルタロニトリル、マレオニトリル、フマロニトリル、1,4−ジシアノペンタン、2,6−ジシアノヘプタン、2,7−ジシアノオクタン、2,8−ジシアノノナン、1,6−ジシアノデカン、1,2−ジジアノベンゼン、1,3−ジシアノベンゼン、1,4−ジシアノベンゼン、3,3’−(エチレンジオキシ)ジプロピオニトリル、3,3’−(エチレンジチオ)ジプロピオニトリル、3,9−ビス(2−シアノエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等のニトリル基を2つ有する化合物; Malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, piperonitrile, suberonitrile, azeronitrile, sebaconitrile, undecane dinitrile, undecane dinitrile, dodecandir nitrile, methyl malononitrile, ethyl malononitrile, isopropyl malononitrile, tert-butyl malononitrile, methyl succinonitrile 2, 2, 2- dimethyl succinonitrile, 2,3- dimethyl succinonitrile, 2, 3, 3- trimethyl succinonitrile, 2, 2, 3, 3- tetramethyl succinonitrile, 2,3- diethyl- 2,3-Dimethylsuccinonitrile, 2,2-diethyl-3,3-dimethylsuccinonitrile, bicyclohexyl-1,1-dicarbonitrile, bicyclohexyl-2,2-dicarbonitrile, bicyclohexyl- 2,3-dicarbonitrile, 2,5-dimethyl-2,5-hexanedicarbonitrile, 2,3-diisobutyl-2,3-dimethylsuccinonitrile, 2,2-diisobutyl-3,3-dimethylsuccino Nitrile, 2-methylglutaronitrile, 2,3-dimethylglutaronitrile, 2,4-dimethylglutaronitrile, 2,2,3,3-tetramethylglutaronitrile, 2,2,4,4-tetra Methylglutaronitrile, 2,2,3,4-tetramethylglutaronitrile, 2,3,3,4-tetramethylglutaronitrile, maleonitrile, fumaronitrile, 1,4-dicyanopentane, 2,6-dicyanoheptane 2,7-dicyanooctane, 2,8-dicyanononane, 1,6-dicyanodecane, 1,2-dicyanobenzene, 1,3-dicyano Benzene, 1,4-dicyanobenzene, 3,3 '-(ethylenedioxy) dipropionitrile, 3,3'-(ethylenedithio) dipropionitrile, 3,9-bis (2-cyanoethyl) -2,4 , Compounds having two nitrile groups such as 8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane;
シクロヘキサントリカルボニトリル、トリスシアノエチルアミン、トリスシアノエトキシプロパン、トリシアノエチレン、ペンタントリカルボニトリル、プロパントリカルボニトリル、ヘプタントリカルボニトリル等のシアノ基を3つ有する化合物等が挙げられる。 Examples thereof include compounds having three cyano groups such as cyclohexanetricarbonitrile, triscyanoethylamine, triscyanoethoxypropane, tricyanoethylene, pentanetricarbonitrile, propanetricarbonitrile, and heptane tricarbonitrile.
これらのうち、ラウロニトリル、クロトノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、フマロニトリル、3,9−ビス(2−シアノエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンが保存特性向上の点から好ましい。また、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジ
ニトリル、ドデカンジニトリル、フマロニトリル、3,9−ビス(2−シアノエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン等のジニトリル化合物が特に好ましい。
Among these, lauronitrile, crotononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimeronitrile, suberonitrile, azera nitrile, sebaconitrile, undecane dinitrile, dodecane dinitrile, fumaronitrile, 3,9-bis (2-cyanoethyl)- 2,4,8,10-Tetraoxaspiro [5,5] undecane is preferred from the viewpoint of improving the storage characteristics. In addition, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, piperonitrile, suberonitrile, azeronitrile, sebaconitrile, undecane dinitrile, dodecane dinitrile, fumaronitrile, 3,9-bis (2-cyanoethyl) -2,4,8,10-tetra Particularly preferred are dinitrile compounds such as oxaspiro [5,5] undecane.
ニトリル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。本発明の非水系電解液全体に対するニトリル化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下、最も好ましくは1質量%以下である。上記範囲を満たした場合は、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温保存特性等の効果がより向上する。 A nitrile compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. There is no limitation on the compounding amount of the nitrile compound to the whole non-aqueous electrolyte of the present invention, and it is optional as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. The content is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 2% by mass The most preferable amount is 1% by mass or less. When the above range is satisfied, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics and the like are further improved.
1−3.電解質
<リチウム塩>
電解質としては、通常、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、この用途に用いることが知られているものであれば特に制限がなく、任意のものを用いることができ、具体的には以下のものが挙げられる。
1-3. Electrolyte <lithium salt>
A lithium salt is usually used as the electrolyte. The lithium salt is not particularly limited as long as it is known to be used for this application, and any lithium salt can be used. Specific examples thereof include the following.
例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAlF4、LiSbF6、LiTaF6、LiWF7等の無機リチウム塩;
LiWOF5等のタングステン酸リチウム類;
HCO2Li、CH3CO2Li、CH2FCO2Li、CHF2CO2Li、CF3CO2Li、CF3CH2CO2Li、CF3CF2CO2Li、CF3CF2CF2CO2Li、CF3CF2CF2CF2CO2Li等のカルボン酸リチウム塩類;
FSO3Li、CH3SO3Li、CH2FSO3Li、CHF2SO3Li、CF3SO3Li、CF3CF2SO3Li、CF3CF2CF2SO3Li、CF3CF2CF2CF2SO3Li等のスルホン酸リチウム塩類;
For example, inorganic lithium salts such as LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiAlF 4, LiSbF 6, LiTaF 6, LiWF 7 and the like;
Lithium tungstates such as LiWOF5;
Lithium salts of carboxylic acids such as HCO 2 Li, CH 3 CO 2 Li, CH 2 F CO 2 Li, CHF 2 CO 2 Li, CF 3 CO 2 Li, CF 3 CH 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CO 2 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CO 2 Li;
Lithium sulfonate salts such as FSO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, CH 2 F SO 3 Li, CHF 2 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, CF 3 CF 2 SO 3 Li, CF 3 CF 2 CF 2 SO 3 Li, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 SO 3 Li;
LiN(FCO)2、LiN(FCO)(FSO2)、LiN(FSO2)2、LiN(FSO2)(CF3SO2)、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)等のリチウムイミド塩類;
LiC(FSO2)3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3等のリチウムメチド塩類;
LiN (FCO) 2, LiN (FCO) (FSO2), LiN (FSO2) 2, LiN (FSO2) (CF3SO2), LiN (CF3SO2) 2, LiN (C2F5SO2) 2, lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedi Lithium imide salts such as sulfonyl imide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonyl imide, LiN (CF 3 SO 2) (C 4 F 9 SO 2), etc.
Lithium methide salts such as LiC (FSO2) 3, LiC (CF3SO2) 3, LiC (C2F5SO2) 3;
リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムビス(オキサラト)ボレート等のリチウムオキサラトボレート塩類;
リチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート等のリチウムオキサラトフォスフェート塩類;
Lithium oxalato borate salts such as lithium difluoro oxalato borate, lithium bis (oxalato) borate;
Lithium oxalato phosphate salts such as lithium tetrafluoro oxalato phosphate, lithium difluoro bis (oxalato) phosphate, lithium tris (oxalato) phosphate;
その他、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2F5)2、LiPF4(CF3SO2)2、LiPF4(C2F5SO2)2、LiBF3CF3、LiBF3C2F5、LiBF3C3F7、LiBF2(CF3)2、LiBF2(C2F5)2、LiBF2(CF3SO2)2、LiBF2(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩類;等が挙げられる。 Besides, LiPF4 (CF3) 2, LiPF4 (C2F5) 2, LiPF4 (CF3SO2) 2, LiPF4 (C2F5SO2) 2, LiBF3CF3, LiBF3C2F5, LiBF3C2F5, LiBF2 (CF3) 2, LiBF2 (C2F5) 2, LiBF2 (CF3 SO2) And fluorine-containing organic lithium salts such as LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2) 2 and the like.
中でも、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiTaF6、FSO3Li、CF
3SO3Li、LiN(FSO2)2、LiN(FSO2)(CF3SO2)、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiC(FSO2)3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビスオキサラトフォスフェート、LiBF3CF3、LiBF3C2F5、LiPF3(CF3)3、LiPF3(C2F5)3等が出力特性やハイレート充放電特性、高温保存特性、サイクル特性等を向上させる効果がある点から特に好ましい。
Among them, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiTaF 6, FSO 3 Li, CF
3SO3Li, LiN (FSO2) 2, LiN (FSO2) (CF3SO2), LiN (CF3SO2) 2, LiN (C2F5SO2) 2, lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropane Disulfonylimide, LiC (FSO2) 3, LiC (CF3SO2) 3, LiC (C2F5SO2) 3, lithium bisoxalato borate, lithium difluoro oxalato borate, lithium tetrafluoro oxalato phosphate, lithium difluoro bis oxalato phosphate, LiBF 3 CF 3 , LiBF 3 C 2 F 5, LiPF 3 (CF 3) 3, LiPF 3 (C 2 F 5) 3 etc. have the effect of improving output characteristics, high rate charge / discharge characteristics, high temperature storage characteristics, cycle characteristics etc. Masui.
これらのリチウム塩は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合の好ましい一例は、LiPF6とLiBF4、LiPF6とLiN(FSO2)2や、LiPF6とFSO3Li等の併用であり、負荷特性やサイクル特性を向上させる効果がある。
この場合、非水系電解液全体100質量%に対するLiBF4或いはFSO3Liの濃度は配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液に対して、通常、0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上であり、また、通常30質量%以下、好ましくは20質量%以下である。
These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. One preferable example in the case of using two or more kinds in combination is a combination use of LiPF 6 and LiBF 4, LiPF 6 and LiN (FSO 2) 2, LiPF 6 and FSO 3 Li, etc., and has an effect of improving load characteristics and cycle characteristics.
In this case, the concentration of LiBF 4 or FSO 3 Li with respect to 100% by mass of the whole non-aqueous electrolyte is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. Usually, it is 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, and usually 30% by mass or less, preferably 20% by mass or less.
また、他の一例は、無機リチウム塩と有機リチウム塩との併用であり、この両者の併用は、高温保存による劣化を抑制する効果がある。有機リチウム塩としては、CF3SO3Li、LiN(FSO2)2、LiN(FSO2)(CF3SO2)、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiC(FSO2)3、LiC(CF3SO2)3、LiC(C2F5SO2)3、リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムテトラフルオロオキサラトホスフェート、リチウムジフルオロビスオキサラトフォスフェート、LiBF3CF3、LiBF3C2F5、LiPF3(CF3)3、LiPF3(C2F5)3等であるのが好ましい。この場合には、非水系電解液全体100質量%に対する有機リチウム塩の割合は、好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.5質量%以上であり、また、好ましくは30質量%以下、特に好ましくは20質量%以下である。 Another example is the combined use of an inorganic lithium salt and an organic lithium salt, and the combined use of both has the effect of suppressing deterioration due to high temperature storage. As an organic lithium salt, CF 3 SO 3 Li, LiN (FSO 2) 2, LiN (FSO 2) (CF 3 SO 2), LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1 , 3-perfluoropropane disulfonyl imide, LiC (FSO 2) 3, LiC (CF 3 SO 2) 3, LiC (C 2 F 5 SO 2) 3, lithium bis oxalato borate, lithium difluoro oxalato borate, lithium tetrafluoro oxalato phosphate, lithium difluoro bis Oxalatophosphate, LiBF 3 CF 3, LiBF 3 C 2 F 5, LiPF 3 (CF 3) 3, LiPF 3 (C 2 F 5) 3 and the like are preferable. In this case, the ratio of the organic lithium salt is preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, and preferably 30% by mass or less based on 100% by mass of the whole non-aqueous electrolyte solution. And particularly preferably 20% by mass or less.
非水系電解液中のこれらのリチウム塩の濃度は、本発明の効果を損なわない限り、その含有量は特に制限されないが、電解液の電気伝導率を良好な範囲とし、良好な電池性能を確保する点から、非水系電解液中のリチウムの総モル濃度は、好ましくは0.3mol/L以上、より好ましくは0.4mol/L以上、さらに好ましくは0.5mol/L以上であり、また、好ましくは3mol/L以下、より好ましくは2.5mol/L以下、さらに好ましくは2.0mol/L以下である。
リチウムの総モル濃度が上記範囲内にあることにより、電解液の電気伝導率が十分となり、また、粘度上昇による電気伝導度の低下、それに起因する電池性能の低下を防ぐ。
The concentration of these lithium salts in the non-aqueous electrolytic solution is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, but the electric conductivity of the electrolytic solution is made a good range to ensure good battery performance. In view of the above, the total molar concentration of lithium in the non-aqueous electrolyte solution is preferably 0.3 mol / L or more, more preferably 0.4 mol / L or more, and still more preferably 0.5 mol / L or more. Preferably it is 3 mol / L or less, More preferably, it is 2.5 mol / L or less, More preferably, it is 2.0 mol / L or less.
When the total molar concentration of lithium is in the above range, the conductivity of the electrolytic solution is sufficient, and the decrease in the conductivity due to the increase in viscosity and the decrease in the battery performance due to it are prevented.
1−4.非水溶媒
本発明における非水溶媒について特に制限はなく、公知の有機溶媒を用いることが可能である。これらを例示すると、フッ素原子を有さない環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状及び鎖状カルボン酸エステル、エーテル化合物、スルホン系化合物等が挙げられる。
1-4. Nonaqueous Solvent There is no particular limitation on the nonaqueous solvent in the present invention, and known organic solvents can be used. When these are illustrated, the cyclic carbonate which does not have a fluorine atom, a linear carbonate, cyclic and linear carboxylic acid ester, an ether compound, a sulfone type compound etc. are mentioned.
<フッ素原子を有さない環状カーボネート>
フッ素原子を有さない環状カーボネートとしては、炭素数2〜4のアルキレン基を有する環状カーボネートが挙げられる。
炭素数2〜4のアルキレン基を有する、フッ素原子を有さない環状カーボネートの具体的な例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートが挙げられる。中でも、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から特に好ましい。
<Cyclic carbonate having no fluorine atom>
As a cyclic carbonate which does not have a fluorine atom, the cyclic carbonate which has a C2-C4 alkylene group is mentioned.
As a specific example of the cyclic carbonate which does not have a fluorine atom which has a C2-C4 alkylene group, ethylene carbonate, a propylene carbonate, a butylene carbonate is mentioned. Among them, ethylene carbonate and propylene carbonate are particularly preferable from the viewpoint of the improvement of the battery characteristics derived from the improvement of the lithium ion dissociation degree.
フッ素原子を有さない環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
フッ素原子を有さない環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、1種を単独で用いる場合の配合量は、非水溶媒100体積%中、5体積%以上、より好ましくは10体積%以上である。この範囲とすることで、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液電池の大電流放電特性、負極に対する安定性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなる。また、95体積%以下、より好ましくは90体積%以下、さらに好ましくは85体積%以下である。この範囲とすることで、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液電池の負荷特性を良好な範囲としやすくなる。
The cyclic carbonates having no fluorine atom may be used alone or in any combination of two or more in any proportion.
The compounding amount of the cyclic carbonate having no fluorine atom is not particularly limited and is optional as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, the compounding amount when one type is used alone is 100% by volume of non-aqueous solvent Medium, 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more. By setting the range to this range, the decrease of the electric conductivity derived from the decrease of the dielectric constant of the non-aqueous electrolyte solution is avoided, and the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte battery, the stability to the negative electrode, and the cycle characteristics are good ranges. It becomes easy to do. Further, it is 95% by volume or less, more preferably 90% by volume or less, and still more preferably 85% by volume or less. By setting the viscosity in this range, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution can be set to an appropriate range, the decrease in ion conductivity can be suppressed, and the load characteristics of the non-aqueous electrolyte battery can be easily set in a good range.
<鎖状カーボネート>
鎖状カーボネートとしては、炭素数3〜7の鎖状カーボネートが好ましく、炭素数3〜7のジアルキルカーボネートがより好ましい。
鎖状カーボネートの具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、n−プロピルイソプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、n−ブチルメチルカーボネート、イソブチルメチルカーボネート、t−ブチルメチルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート、n−ブチルエチルカーボネート、イソブチルエチルカーボネート、t−ブチルエチルカーボネート等が挙げられる。
<Linear carbonate>
As a linear carbonate, a C3-C7 linear carbonate is preferable and a C3-C7 dialkyl carbonate is more preferable.
Specific examples of the linear carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propyl isopropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl n-propyl carbonate, n-butyl methyl carbonate, isobutyl methyl carbonate Carbonate, t-butyl methyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, n-butyl ethyl carbonate, isobutyl ethyl carbonate, t-butyl ethyl carbonate and the like can be mentioned.
中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、n−プロピルイソプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネートが好ましく、特に好ましくはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートである。
また、フッ素原子を有する鎖状カーボネート類(以下、「フッ素化鎖状カーボネート」と記載する場合がある)も好適に用いることができる。
Among them, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propyl isopropyl carbonate, ethyl methyl carbonate and methyl-n-propyl carbonate are preferable, and dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are particularly preferable. is there.
In addition, linear carbonates having a fluorine atom (hereinafter sometimes referred to as "fluorinated linear carbonate") can also be suitably used.
フッ素化鎖状カーボネートが有するフッ素原子の数は、1以上であれば特に制限されないが、通常6以下であり、好ましくは4以下である。フッ素化鎖状カーボネートが複数のフッ素原子を有する場合、それらは互いに同一の炭素に結合していてもよく、異なる炭素に結合していてもよい。
フッ素化鎖状カーボネートとしては、フッ素化ジメチルカーボネート及びその誘導体、フッ素化エチルメチルカーボネート及びその誘導体、フッ素化ジエチルカーボネート及びその誘導体等が挙げられる。
The number of fluorine atoms contained in the fluorinated linear carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is usually 6 or less, preferably 4 or less. When the fluorinated linear carbonate has a plurality of fluorine atoms, they may be bonded to the same carbon as each other or to different carbons.
The fluorinated linear carbonates include fluorinated dimethyl carbonate and derivatives thereof, fluorinated ethyl methyl carbonate and derivatives thereof, fluorinated diethyl carbonate and derivatives thereof and the like.
フッ素化ジメチルカーボネート及びその誘導体としては、フルオロメチルメチルカーボネート、ジフルオロメチルメチルカーボネート、トリフルオロメチルメチルカーボネート、ビス(フルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロ)メチルカーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート等が挙げられる。
フッ素化エチルメチルカーボネート及びその誘導体としては、2−フルオロエチルメチルカーボネート、エチルフルオロメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、2−フルオロエチルフルオロメチルカーボネート、エチルジフルオロメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルフルオロメチルカーボネート、2−フルオロエチルジフルオロメチルカーボネ
ート、エチルトリフルオロメチルカーボネート等が挙げられる。
Examples of fluorinated dimethyl carbonate and derivatives thereof include fluoromethyl methyl carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, trifluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoro) methyl carbonate, bis (trifluoromethyl) carbonate Be
As fluorinated ethyl methyl carbonate and derivatives thereof, 2-fluoroethyl methyl carbonate, ethyl fluoromethyl carbonate, 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2-fluoro ethyl fluoromethyl carbonate, ethyl difluoromethyl carbonate, 2,2,2 -Trifluoroethyl methyl carbonate, 2, 2- difluoro ethyl fluoro methyl carbonate, 2- fluoro ethyl difluoro methyl carbonate, ethyl trifluoromethyl carbonate etc. are mentioned.
フッ素化ジエチルカーボネート及びその誘導体としては、エチル−(2−フルオロエチル)カーボネート、エチル−(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、ビス(2−フルオロエチル)カーボネート、エチル−(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、2,2−ジフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、2,2,2−トリフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチル−2’,2’−ジフルオロエチルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。 As fluorinated diethyl carbonate and derivatives thereof, ethyl- (2-fluoroethyl) carbonate, ethyl- (2,2-difluoroethyl) carbonate, bis (2-fluoroethyl) carbonate, ethyl- (2,2,2-) Trifluoroethyl) carbonate, 2,2-difluoroethyl-2'-fluoroethyl carbonate, bis (2,2-difluoroethyl) carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl-2'-fluoroethyl carbonate, 2, 2,2-trifluoroethyl-2 ', 2'-difluoroethyl carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, etc. are mentioned.
鎖状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
鎖状カーボネートの配合量は、非水溶媒100体積%中、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上である。このように下限を設定することにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。また、鎖状カーボネートは、非水溶媒100体積%中、90体積%以下、より好ましくは85体積%以下、特に好ましくは80体積%以下であることが好ましい。このように上限を設定することにより、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。
As the chain carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in an optional combination and ratio.
The compounding amount of the linear carbonate is preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, and still more preferably 15% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent. By setting the lower limit in this manner, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution can be set to an appropriate range, the decrease in ion conductivity can be suppressed, and the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte battery can be easily set to a good range. The linear carbonate is preferably 90% by volume or less, more preferably 85% by volume or less, and particularly preferably 80% by volume or less in 100% by volume of the non-aqueous solvent. By setting the upper limit in this manner, it is possible to avoid the decrease in the electrical conductivity resulting from the decrease in the dielectric constant of the non-aqueous electrolyte solution, and to easily set the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte battery in a good range.
<環状カルボン酸エステル>
環状カルボン酸エステルとしては、炭素原子数が3〜12のものが好ましい。
具体的には、ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン、ガンマカプロラクトン、イプシロンカプロラクトン等が挙げられる。中でも、ガンマブチロラクトンがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から特に好ましい。
<Cyclic carboxylic acid ester>
The cyclic carboxylic acid ester is preferably one having 3 to 12 carbon atoms.
Specifically, gamma butyrolactone, gamma valerolactone, gamma caprolactone, epsilon caprolactone and the like can be mentioned. Among them, gamma-butyrolactone is particularly preferable from the viewpoint of the improvement of the battery characteristics derived from the improvement of the lithium ion dissociation degree.
環状カルボン酸エステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
環状カルボン酸エステルの配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上である。この範囲であれば、非水系電解液の電気伝導率を改善し、非水系電解液電池の大電流放電特性を向上させやすくなる。また、環状カルボン酸エステルの配合量は、好ましくは50体積%以下、より好ましくは40体積%以下である。このように上限を設定することにより、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避し、負極抵抗の増大を抑制し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性を良好な範囲としやすくなる。
The cyclic carboxylic acid esters may be used alone or in any combination of two or more in any proportion.
The compounding amount of the cyclic carboxylic acid ester is usually 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent. Within this range, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte solution is improved, and the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte battery can be easily improved. Moreover, the compounding quantity of cyclic carboxylic acid ester becomes like this. Preferably it is 50 volume% or less, More preferably, it is 40 volume% or less. By setting the upper limit in this way, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution is made into an appropriate range, the decrease in electrical conductivity is avoided, the increase in negative electrode resistance is suppressed, and the large current discharge of non-aqueous electrolyte secondary battery It becomes easy to make a characteristic into a good range.
<鎖状カルボン酸エステル>
鎖状カルボン酸エステルとしては、炭素数が3〜7のものが好ましい。具体的には、 酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−t−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−n−プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸−n−ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸−t−ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸−n−プロピル、酪酸イソプロピル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸−n−プロピル、イソ酪酸イソプロピル
等が挙げられる。
<Linear carboxylic acid ester>
The chain carboxylic acid ester is preferably one having 3 to 7 carbon atoms. Specifically, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, t-butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, n-propyl propionate, Isopropyl propionate, n-butyl propionate, isobutyl propionate, t-butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, n-propyl butyrate, isopropyl butyrate, methyl isobutyrate, ethyl isobutyrate, isobutyrate-n- Propyl, isopropyl isobutyrate and the like can be mentioned.
中でも、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸−n−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−n−プロピル、プロピオン酸イソプロピル、酪酸メチル、酪酸エチル等が、粘度低下によるイオン伝導度の向上の点から好まし
い。
鎖状カルボン酸エステルは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Among them, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, n-butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, n-propyl propionate, isopropyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, etc. are due to viscosity reduction. It is preferable from the point of the improvement of ion conductivity.
As the chain carboxylic acid ester, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in an optional combination and ratio.
鎖状カルボン酸エステルの配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上である。このように下限を設定することで、非水系電解液の電気伝導率を改善し、非水系電解液電池の大電流放電特性を向上させやすくなる。また、鎖状カルボン酸エステルの配合量は、非水溶媒100体積%中、好ましくは60体積%以下、より好ましくは50体積%以下である。このように上限を設定することで、負極抵抗の増大を抑制し、非水系電解液電池の大電流放電特性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなる。 The blending amount of the linear carboxylic acid ester is usually 10% by volume or more, preferably 15% by volume or more, in 100% by volume of the non-aqueous solvent. By setting the lower limit in this manner, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte solution can be improved, and the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte battery can be easily improved. Moreover, the compounding quantity of chain | strand-shaped carboxylic acid ester is preferably 60 volume% or less, more preferably 50 volume% or less in 100 volume% of non-aqueous solvents. By setting the upper limit in this manner, an increase in negative electrode resistance can be suppressed, and the large current discharge characteristics and the cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte battery can be easily made into a good range.
<エーテル系化合物>
エーテル系化合物としては、一部の水素がフッ素にて置換されていても良い炭素数3〜10の鎖状エーテル、及び炭素数3〜6の環状エーテルが好ましい。
炭素数3〜10の鎖状エーテルとしては、
ジエチルエーテル、ジ(2−フルオロエチル)エーテル、ジ(2,2−ジフルオロエチル)エーテル、ジ(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、エチル(2−フルオロエチル)エーテル、エチル(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、エチル(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、(2−フルオロエチル)(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、(2−フルオロエチル)(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、エチル−n−プロピルエーテル、エチル(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、エチル(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、2−フルオロエチル−n−プロピルエーテル、(2−フルオロエチル)(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(2−フルオロエチル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2−フルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2−フルオロエチル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、2,2,2−トリフルオロエチル−n−プロピルエーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−n−プロピルエーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ−n−プロピルエーテル、(n−プロピル)(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(n−プロピル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(n−プロピル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3,3,3
−トリフルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジメトキシメタン、メトキシエトキシメタン、メトキシ(2−フルオロエトキシ)メタン、メトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタンメトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジエトキシメタン、エトキシ(2−フルオロエトキシ)メタン、エトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、エトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジ(2−フルオロエトキシ)メタン、(2−フルオロエトキシ)(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、(2−フルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタンジ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、(2,2,2−トリフルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジメトキシエタン、メトキシエトキシエタン、メトキシ(2−フルオロエトキシ)エタン、メトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、メトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ジエトキシエタン、エトキシ(2−フルオロエトキシ)エタン、エトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、エトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(2−フルオロエトキシ)エタン、(2−フルオロエトキシ)(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、(2−フルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、(2,2,2−トリフルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル
等が挙げられる。
<Ether compounds>
As the ether compound, a chain ether having 3 to 10 carbon atoms and a cyclic ether having 3 to 6 carbon atoms in which part of hydrogen may be substituted with fluorine are preferable.
As a C3-C10 linear ether,
Diethyl ether, di (2-fluoroethyl) ether, di (2,2-difluoroethyl) ether, di (2,2,2-trifluoroethyl) ether, ethyl (2-fluoroethyl) ether, ethyl (2,2, 2,2-Trifluoroethyl) ether, ethyl (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (2-fluoroethyl) (2,2,2-trifluoroethyl) ether, (2-fluoroethyl) ) (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (2,2,2-trifluoroethyl) (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, ethyl-n-propylether, ethyl (3-fluoro-n-propyl) ether, ethyl (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, ethyl (2,2,3,3-tet) Fluoro-n-propyl) ether, ethyl (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, 2-fluoroethyl-n-propylether, (2-fluoroethyl) (3-fluoro- n-Propyl) ether, (2-fluoroethyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (2-fluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) Ether, (2-fluoroethyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, 2,2,2-trifluoroethyl-n-propylether, (2,2,2- Trifluoroethyl) (3-fluoro-n-propyl) ether, (2,2,2-trifluoroethyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (2,2,3 , 2-Trifluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (2,2,2-trifluoroethyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro- n-Propyl) ether, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-n-propylether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) (3-fluoro-n-propyl) ether, (1,1 1,2,2-tetrafluoroethyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoro -N-propyl) ether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di-n-propylether, (n- Propyl) (3-fluo Ro-n-propyl) ether, (n-propyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (n-propyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) Ether, (n-propyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di (3-fluoro-n-propyl) ether, (3-fluoro-n-propyl) (3) , 3,3-Trifluoro-n-propyl) ether, (3-fluoro-n-propyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (3-fluoro-n-propyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ) (2, 2, 3, 3- Tiger fluoro -n- propyl) ether, (3,3,3
-Trifluoro-n-propyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (2,2,3 2,3,3-Tetrafluoro-n-propyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-) Propyl) ether, di-n-butyl ether, dimethoxymethane, methoxyethoxymethane, methoxy (2-fluoroethoxy) methane, methoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) methanemethoxy (1,1,2,2-tetra) Fluoroethoxy) methane, diethoxymethane, ethoxy (2-fluoroethoxy) methane, ethoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) methane, ethoxy (1,1 2,2-tetrafluoroethoxy) methane, di (2-fluoroethoxy) methane, (2-fluoroethoxy) (2,2,2-trifluoroethoxy) methane, (2-fluoroethoxy) (1,1 and 2) 2,2-tetrafluoroethoxy) methanedi (2,2,2-trifluoroethoxy) methane, (2,2,2-trifluoroethoxy) (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, di (1 (1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, dimethoxyethane, methoxyethoxyethane, methoxy (2-fluoroethoxy) ethane, methoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, methoxy (1,1,2 , 2-Tetrafluoroethoxy) ethane, diethoxyethane, ethoxy (2-fluoroethoxy) ethane, ethoxy (2,2 2-trifluoroethoxy) ethane, ethoxy (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) ethane, di (2-fluoroethoxy) ethane, (2-fluoroethoxy) (2,2,2-trifluoroethoxy) Ethane, (2-fluoroethoxy) (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) ethane, di (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, (2,2,2-trifluoroethoxy) (1 1,2,2,2-tetrafluoroethoxy) ethane, di (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) ethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol dimethyl ether etc. It can be mentioned.
炭素数3〜6の環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、2−メチル−1,3−ジオキサン、4−メチル−1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等、及びこれらのフッ素化化合物が挙げられる。
中でも、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタン、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが、リチウムイオンへの溶媒和能力が高く、イオン解離性を向上させる点で好ましく、特に好ましくは、粘性が低く、高いイオン伝導度を与えることから、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタンである。
The cyclic ether having 3 to 6 carbon atoms includes tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxane, 4-methyl-1,3-dioxane, 1 And 4-dioxane etc., and fluorinated compounds thereof.
Among them, dimethoxymethane, diethoxymethane, ethoxymethoxymethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether have high solvation ability to lithium ions and improve ion dissociation. From the viewpoint of low viscosity and high ionic conductivity, dimethoxymethane, diethoxymethane and ethoxymethoxymethane are particularly preferable.
エーテル系化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
エーテル系化合物の配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上、また、好ましくは70体積%以下、より好ましくは60体積%以下、さらに好ましくは50体積%以下である。
The ether compounds may be used alone or in any combination of two or more in any proportion.
The compounding amount of the ether compound is usually 5% by volume or more, preferably 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more, and preferably 70% by volume or less in 100% by volume of the nonaqueous solvent More preferably, it is 60 volume% or less, more preferably 50 volume% or less.
この範囲であれば、鎖状エーテルのリチウムイオン解離度の向上と粘度低下に由来するイオン伝導度の向上効果を確保しやすく、負極活物質が炭素質材料の場合、鎖状エーテルがリチウムイオンと共に共挿入されて容量が低下するといった事態を回避しやすい。
<スルホン系化合物>
スルホン系化合物としては、炭素数3〜6の環状スルホン、及び炭素数2〜6の鎖状スルホンが好ましい。1分子中のスルホニル基の数は、1又は2であることが好ましい。
Within this range, the effect of improving the lithium ion dissociation degree of the chain ether and the improvement of the ion conductivity derived from the viscosity decrease can be easily secured, and when the negative electrode active material is a carbonaceous material, the chain ether together with the lithium ion It is easy to avoid the situation that the capacity is reduced due to the co-insertion.
<Sulphone type compounds>
As a sulfone type compound, a C3-C6 cyclic sulfone and a C2-C6 chain-like sulfone are preferable. The number of sulfonyl groups in one molecule is preferably 1 or 2.
炭素数3〜6の環状スルホンとしては、
モノスルホン化合物であるトリメチレンスルホン類、テトラメチレンスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類;
ジスルホン化合物であるトリメチレンジスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類等が挙げられる。
As a C3-C6 cyclic sulfone,
Monosulfone compounds trimethylene sulfones, tetramethylene sulfones, hexamethylene sulfones;
Examples of such a disulfone compound include trimethylene disulfones, tetramethylene disulfones, and hexamethylene disulfones.
中でも誘電率と粘性の観点から、テトラメチレンスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類がより好ましく、テトラメチレンスルホン類(スルホラン類)が特に好ましい。
スルホラン類としては、スルホラン及び/又はスルホラン誘導体(以下、スルホランも含めて「スルホラン類」と記載する場合がある)が好ましい。スルホラン誘導体としては、スルホラン環を構成する炭素原子上に結合した水素原子の1以上がフッ素原子やアルキル基で置換されたものが好ましい。
Among them, tetramethylene sulfones, tetramethylene disulfones, hexamethylene sulfones and hexamethylene disulfones are more preferable, and tetramethylene sulfones (sulfolanes) are particularly preferable, from the viewpoint of dielectric constant and viscosity.
As sulfolanes, sulfolane and / or sulfolane derivatives (hereinafter sometimes referred to as “sulfolanes including sulfolane”) are preferable. As the sulfolane derivative, one in which at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting a sulfolane ring is substituted with a fluorine atom or an alkyl group is preferable.
中でも、2−メチルスルホラン、3−メチルスルホラン、2−フルオロスルホラン、3−フルオロスルホラン、2,2−ジフルオロスルホラン、2,3−ジフルオロスルホラン、2,4−ジフルオロスルホラン、2,5−ジフルオロスルホラン、3,4−ジフルオロスルホラン、2−フルオロ−3−メチルスルホラン、2−フルオロ−2−メチルスルホラン、3−フルオロ−3−メチルスルホラン、3−フルオロ−2−メチルスルホラン、4−フルオロ−3−メチルスルホラン、4−フルオロ−2−メチルスルホラン、5−フルオロ−3−メチルスルホラン、5−フルオロ−2−メチルスルホラン、2−フルオロメチルスルホラン、3−フルオロメチルスルホラン、2−ジフルオロメチルスルホラン、3−ジフルオロメチルスルホラン、2−トリフルオロメチルスルホラン、3−トリフルオロメチルスルホラン、2−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン、3−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン、4−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン、5−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン等が、イオン伝導度が高く、入出力特性が高い点で好ましい。 Among them, 2-methylsulfolane, 3-methylsulfolane, 2-fluorosulfolane, 3-fluorosulfolane, 2,2-difluorosulfolane, 2,3-difluorosulfolane, 2,4-difluorosulfolane, 2,5-difluorosulfolane, 3,4-Difluorosulfolane, 2-fluoro-3-methylsulfolane, 2-fluoro-2-methylsulfolane, 3-fluoro-3-methylsulfolane, 3-fluoro-2-methylsulfolane, 4-fluoro-3-methylsulfolane Sulfolane, 4-fluoro-2-methylsulfolane, 5-fluoro-3-methylsulfolane, 5-fluoro-2-methylsulfolane, 2-fluoromethylsulfolane, 3-fluoromethylsulfolane, 2-difluoromethylsulfolane, 3-difluoro Methyl sulfolane, 2- Trifluoromethyl sulfolane, 3-trifluoromethyl sulfolane, 2-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane, 3-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane, 4-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane 5-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane and the like are preferable in that they have high ion conductivity and high input / output characteristics.
また、炭素数2〜6の鎖状スルホンとしては、
ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、n−プロピルメチルスルホン、n−プロピルエチルスルホン、ジ−n−プロピルスルホン、イソプロピルメチルスルホン、イソプロピルエチルスルホン、ジイソプロピルスルホン、n−ブチルメチルスルホン、n−ブチルエチルスルホン、t−ブチルメチルスルホン、t−ブチルエチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、モノフルオロエチルメチルスルホン、ジフルオロエチルメチルスルホン、トリフルオロエチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン、エチルモノフルオロメチルスルホン、エチルジフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、パーフルオロエチルメチルスルホン、エチルトリフルオロエチルスルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、ジ(トリフルオロエチル)スルホン、パーフルオロジエチルスルホン、フルオロメチル−n−プロピルスルホン、ジフルオロメチル−n−プロピルスルホン、トリフルオロメチル−n−プロピルスルホン、フルオロメチルイソプロピルスルホン、ジフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル−n−プロピルスルホン、トリフルオロエチルイソプロピルスルホン、ペンタフルオロエチル−n−プロピルスルホン、ペンタフルオロエチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル−n−ブチルスルホン、トリフルオロエチル−t−ブチルスルホン、ペンタフルオロエチル−n−ブチルスルホン、ペンタフルオロエチル−t−ブチルスルホン等が挙げられる。
Moreover, as a C2-C6 linear sulfone,
Dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, diethyl sulfone, n-propyl methyl sulfone, n-propyl ethyl sulfone, di-n-propyl sulfone, isopropyl methyl sulfone, isopropyl ethyl sulfone, diisopropyl sulfone, n-butyl methyl sulfone, n-butyl ethyl Sulfone, t-butyl methyl sulfone, t-butyl ethyl sulfone, monofluoromethyl methyl sulfone, difluoromethyl methyl sulfone, trifluoromethyl methyl sulfone, monofluoroethyl methyl sulfone, difluoroethyl methyl sulfone, trifluoroethyl methyl sulfone, pentafluoro Ethyl methyl sulfone, Ethyl mono fluoro methyl sulfone, Ethyl difluoro methyl sulfone, Ethyl trifluoromethyl sulfone, Perf Oroethyl methyl sulfone, ethyl trifluoroethyl sulfone, ethyl pentafluoroethyl sulfone, di (trifluoroethyl) sulfone, perfluorodiethyl sulfone, fluoromethyl-n-propyl sulfone, difluoromethyl-n-propyl sulfone, trifluoromethyl- n-propyl sulfone, fluoromethyl isopropyl sulfone, difluoromethyl isopropyl sulfone, trifluoromethyl isopropyl sulfone, trifluoroethyl n-propyl sulfone, trifluoroethyl isopropyl sulfone, pentafluoroethyl n-propyl sulfone, pentafluoroethyl isopropyl sulfone Trifluoroethyl-n-butyl sulfone, trifluoroethyl-t-butyl sulfone, pentafluoroethyl- - butyl sulfone, pentafluoroethyl -t- butyl sulfone, and the like.
中でも、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、n−プロピルメチルスルホン、イソプロピルメチルスルホン、n−ブチルメチルスルホン、t−ブチル
メチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、モノフルオロエチルメチルスルホン、ジフルオロエチルメチルスルホン、トリフルオロエチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン、エチルモノフルオロメチルスルホン、エチルジフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロエチルスルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、トリフルオロメチル−n−プロピルスルホン、トリフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル−n−ブチルスルホン、トリフルオロエチル−t−ブチルスルホン、トリフルオロメチル−n−ブチルスルホン、トリフルオロメチル−t−ブチルスルホン等がイオン伝導度が高く、入出力特性が高い点で好ましい。
Among them, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, diethyl sulfone, n-propyl methyl sulfone, isopropyl methyl sulfone, n-butyl methyl sulfone, t-butyl methyl sulfone, monofluoromethyl methyl sulfone, difluoromethyl methyl sulfone, trifluoromethyl methyl sulfone Monofluoroethyl methyl sulfone difluoroethyl methyl sulfone trifluoroethyl methyl sulfone pentafluoroethyl methyl sulfone ethyl monofluoromethyl sulfone ethyl difluoromethyl sulfone ethyl trifluoromethyl sulfone ethyl trifluoroethyl sulfone ethyl pentafluoro Ethyl sulfone, trifluoromethyl-n-propyl sulfone, trifluoromethyl isopropyl sulfone, tri Ruoroechiru -n- butyl sulfone, trifluoroethyl -t- butyl sulfone, trifluoromethyl -n- butyl sulfone, trifluoromethyl -t- butyl sulfone is high ion conductivity, preferable because the input-output characteristic is high.
スルホン系化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
スルホン系化合物の配合量は、通常、非水溶媒100体積%中、好ましくは0.3体積%以上、より好ましくは1体積%以上、さらに好ましくは5体積%以上であり、また、好ましくは40体積%以下、より好ましくは35体積%以下、さらに好ましくは30体積%以下である。
The sulfone-based compounds may be used alone or in any combination of two or more in any proportion.
The blending amount of the sulfone-based compound is usually preferably at least 0.3 vol. It is at most volume%, more preferably at most 35 volume%, even more preferably at most 30 volume%.
この範囲であれば、サイクル特性や保存特性等の耐久性の向上効果が得られやすく、また、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、電気伝導率の低下を回避することができ、非水系電解液電池の充放電を高電流密度で行う場合に、充放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。 Within this range, the effect of improving the durability such as cycle characteristics and storage characteristics can be easily obtained, and the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be made an appropriate range, and a decrease in electrical conductivity can be avoided. When the charge and discharge of the water-based electrolyte battery are performed at a high current density, it is easy to avoid the situation where the charge and discharge capacity retention rate decreases.
<フッ素原子を有する環状カーボネートを非水溶媒として用いる場合>
本発明において、フッ素原子を有する環状カーボネートを非水溶媒として用いる場合は、フッ素原子を有する環状カーボネート以外の非水溶媒として、上記例示した非水溶媒の1種をフッ素原子を有する環状カーボネートと組み合わせて用いてもよく、2種以上をフッ素原子を有する環状カーボネートと組み合わせて併用しても良い。
<When using a cyclic carbonate having a fluorine atom as a non-aqueous solvent>
In the present invention, when a cyclic carbonate having a fluorine atom is used as a nonaqueous solvent, one of the non-aqueous solvents exemplified above is combined with the cyclic carbonate having a fluorine atom as a nonaqueous solvent other than the cyclic carbonate having a fluorine atom. These may be used or two or more may be used in combination with the cyclic carbonate having a fluorine atom.
例えば、非水溶媒の好ましい組合せの一つとして、フッ素原子を有する環状カーボネートと鎖状カーボネートを主体とする組合せが挙げられる。中でも、非水溶媒に占めるフッ素原子を有する環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計が、好ましくは60体積%以上、より好ましくは80体積%以上、更に好ましくは90体積%以上であり、かつフッ素原子を有する環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計に対するフッ素原子を有する環状カーボネートの割合が3体積%以上、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上であり、また通常60体積%以下、好ましくは50体積%以下、より好ましくは40体積%以下、さらに好ましくは35体積%以下、特に好ましくは30体積%以下、最も好ましくは20体積%以下である。 For example, one preferable combination of non-aqueous solvents is a combination mainly composed of a cyclic carbonate having a fluorine atom and a linear carbonate. Among them, the total of the cyclic carbonate having a fluorine atom and the chain carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 60% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and still more preferably 90% by volume or more. The ratio of the cyclic carbonate having a fluorine atom to the total of the cyclic carbonate having a and the linear carbonate is 3% by volume or more, preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, and still more preferably 15% by volume or more Also, it is usually 60% by volume or less, preferably 50% by volume or less, more preferably 40% by volume or less, more preferably 35% by volume or less, particularly preferably 30% by volume or less, and most preferably 20% by volume or less.
これらの非水溶媒の組み合わせを用いると、これを用いて作製された電池のサイクル特性と高温保存特性(特に、高温保存後の残存容量及び高負荷放電容量)のバランスが良くなることがある。
例えば、フッ素原子を有する環状カーボネートと鎖状カーボネートの好ましい組み合わせの具体例としては、
モノフルオロエチレンカーボネートとジメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとジエチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等が挙げられる。
When a combination of these non-aqueous solvents is used, the balance between the cycle characteristics and the high temperature storage characteristics (in particular, the residual capacity after high temperature storage and the high load discharge capacity) of a battery manufactured using the combination may be improved.
For example, as a specific example of a preferable combination of cyclic carbonate having a fluorine atom and linear carbonate,
Monofluoroethylene carbonate and dimethyl carbonate, Monofluoroethylene carbonate and diethyl carbonate, Monofluoroethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, Monofluoroethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, Monofluoroethylene carbonate and dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, Monofluoroethylene carbonate and dimethyl carbonate Examples thereof include ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate.
フッ素原子を有する環状カーボネートと鎖状カーボネートとの組み合わせの中で、鎖状カーボネートとして対称鎖状アルキルカーボネート類を含有するものが更に好ましく、特に、モノフルオロエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートといったモノフルオロエチレンカーボネートと対称鎖状カーボネート類と非対称鎖状カーボネート類を含有するものが、サイクル特性と大電流放電特性のバランスが良いので好ましい。中でも、対称鎖状カーボネート類がジメチルカーボネートであることが好ましく、又、鎖状カーボネートのアルキル基は炭素数1〜2が好ましい。 Among combinations of cyclic carbonates having a fluorine atom and linear carbonates, those containing symmetrical linear alkyl carbonates as linear carbonates are more preferable, and in particular, monofluoroethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, mono Those containing monofluoroethylene carbonate such as fluoroethylene carbonate and diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate and diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, symmetrical linear carbonates and asymmetric linear carbonates, cycle characteristics It is preferable because the balance between the high current discharge characteristics and the high current discharge characteristics is good. Among them, the symmetrical linear carbonates are preferably dimethyl carbonate, and the alkyl group of the linear carbonate preferably has 1 to 2 carbon atoms.
これらのフッ素原子を有する環状カーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせに、更にフッ素原子を有さない環状カーボネートを加えた組み合わせも、好ましい組み合わせとして挙げられる。中でも、非水溶媒に占めるフッ素原子を有する環状カーボネートとフッ素原子を有さない環状カーボネートとの合計が、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上、さらに好ましくは20体積%以上であり、かつフッ素原子を有する環状カーボネートとフッ素原子を有さない環状カーボネートとの合計に対するフッ素原子を有する環状カーボネートの割合が1体積%以上、好ましくは3体積%以上、より好ましくは5体積%以上、さらに好ましくは10体積%以上、特に好ましくは20体積%以上であり、また、好ましくは95体積%以下、より好ましくは85体積%以下、さらに好ましくは75体積%以下、特に好ましくは60体積%以下のものである。 The combination which added the cyclic carbonate which does not have a fluorine atom further to the combination of the cyclic carbonate which has these fluorine atoms, and linear carbonates is also mentioned as a preferable combination. Among them, the total of the cyclic carbonate having a fluorine atom and the cyclic carbonate having no fluorine atom in the non-aqueous solvent is preferably 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more, still more preferably 20% by volume or more The ratio of the cyclic carbonate having a fluorine atom to the total of the cyclic carbonate having a fluorine atom and the cyclic carbonate having no fluorine atom is 1% by volume or more, preferably 3% by volume or more, more preferably 5% by volume or more , More preferably 10% by volume or more, particularly preferably 20% by volume or more, preferably 95% by volume or less, more preferably 85% by volume or less, still more preferably 75% by volume or less, particularly preferably 60% by volume It is the following.
この濃度範囲でフッ素原子を有さない環状カーボネートを含有すると、負極に安定な保護被膜を形成しつつ、電解液の電気伝導度を維持できる。
フッ素原子を有する環状カーボネートとフッ素原子を有さない環状カーボネートと鎖状カーボネートの好ましい組み合わせの具体例としては、
モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとジメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとジエチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカー
ボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等が挙げられる。
When the cyclic carbonate having no fluorine atom is contained in this concentration range, the electric conductivity of the electrolytic solution can be maintained while forming a stable protective film on the negative electrode.
Specific examples of preferable combinations of cyclic carbonates having a fluorine atom, cyclic carbonates having no fluorine atom, and linear carbonates are as follows:
Monofluoroethylene carbonate and ethylene carbonate and dimethyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and ethylene carbonate and diethyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, monofluoroethylene carbonate Ethylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl carbonate Monofluoroethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and propylene carbonate and diethyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and propylene carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, Monofluoroethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate Ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and dimethyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and diethyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate Carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate and propylene carbonate, Examples include diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate.
フッ素原子を有する環状カーボネートとフッ素原子を有さない環状カーボネートと鎖状カーボネートとの組み合わせの中で、鎖状カーボネートとして非対称鎖状アルキルカーボネート類を含有するものがさらに好ましく、特に、
モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、モノフルオロエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート
といったモノフルオロエチレンカーボネートと非対称鎖状カーボネート類を含有するものが、サイクル特性と大電流放電特性のバランスが良いので好ましい。中でも、非対称鎖状カーボネート類がエチルメチルカーボネートであるのが好ましく、又、鎖状カーボネートのアルキル基は炭素数1〜2が好ましい。
Among the combinations of cyclic carbonates having a fluorine atom, cyclic carbonates having no fluorine atom, and linear carbonates, those containing asymmetric linear alkyl carbonates as linear carbonates are more preferable, in particular,
Monofluoroethylene carbonate and ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and propylene carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and ethylene carbonate and ethylene carbonate and dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and propylene carbonate and dimethyl carbonate Ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and propylene carbonate Ethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate and propylene carbonate Containing monofluoroethylene carbonate and asymmetric linear carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, monofluoroethylene carbonate, ethylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate Since the balance of Le characteristics and large-current discharge characteristics may preferably. Among them, the asymmetric linear carbonates are preferably ethyl methyl carbonate, and the alkyl group of the linear carbonate preferably has 1 to 2 carbon atoms.
非水溶媒中にエチルメチルカーボネートを含有する場合は、全非水溶媒中に占めるエチルメチルカーボネートの割合が、好ましくは10体積%以上、より好ましくは20体積%以上、さらに好ましくは25体積%以上、特に好ましくは30体積%以上であり、また、好ましくは95体積%以下、より好ましくは90体積%以下、さらに好ましくは85体積%以下、特に好ましくは80体積%以下となる範囲で含有させると、電池の負荷特性が向上することがある。 When ethyl methyl carbonate is contained in the non-aqueous solvent, the proportion of ethyl methyl carbonate in the total non-aqueous solvent is preferably 10% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, still more preferably 25% by volume or more Particularly preferably 30% by volume or more, preferably 95% by volume or less, more preferably 90% by volume or less, still more preferably 85% by volume or less, particularly preferably 80% by volume or less The load characteristics of the battery may be improved.
上記フッ素原子を有する環状カーボネートと鎖状カーボネートを主体とする組合せにおいては、上記フッ素原子を有さない環状カーボネート以外にも、環状カルボン酸エステル類、鎖状カルボン酸エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、含硫黄有機溶媒、含燐有機溶媒、含フッ素芳香族溶媒等、他の溶媒を混合してもよい。 In the combination mainly composed of the cyclic carbonate having a fluorine atom and the chain carbonate, in addition to the cyclic carbonate having no fluorine atom, cyclic carboxylic acid esters, linear carboxylic acid esters, cyclic ethers, chain Other solvents such as organic ethers, sulfur-containing organic solvents, phosphorus-containing organic solvents, and fluorine-containing aromatic solvents may be mixed.
<フッ素原子を有する環状カーボネートを助剤として用いる場合>
本発明において、フッ素原子を有する環状カーボネートを助剤として用いる場合は、フッ素原子を有する環状カーボネート以外の非水溶媒として、上記例示した非水溶媒1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
<When using a cyclic carbonate having a fluorine atom as an auxiliary agent>
In the present invention, when using a cyclic carbonate having a fluorine atom as an auxiliary, one of the non-aqueous solvents exemplified above may be used alone as a non-aqueous solvent other than the cyclic carbonate having a fluorine atom, or two or more May be used in any combination and ratio.
例えば、非水溶媒の好ましい組合せの一つとして、フッ素原子を有さない環状カーボネートと鎖状カーボネートを主体とする組合せが挙げられる。
中でも、非水溶媒に占めるフッ素原子を有さない環状カーボネートと鎖状カーボネート
との合計が、好ましくは70体積%以上、より好ましくは80体積%以上、さらに好ましくは90体積%以上であり、かつ環状カーボネートと鎖状カーボネートとの合計に対するフッ素原子を有さない環状カーボネートの割合が好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上、さらに好ましくは15体積%以上であり、また、好ましくは50体積%以下、より好ましくは35体積%以下、さらに好ましくは30体積%以下、特に好ましくは25体積%以下である。
For example, one preferable combination of non-aqueous solvents is a combination mainly composed of a cyclic carbonate having no fluorine atom and a linear carbonate.
Among them, the total of the cyclic carbonate having no fluorine atom in the non-aqueous solvent and the linear carbonate is preferably 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, still more preferably 90% by volume or more The ratio of the cyclic carbonate having no fluorine atom to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, still more preferably 15% by volume or more, and preferably It is 50% by volume or less, more preferably 35% by volume or less, still more preferably 30% by volume or less, and particularly preferably 25% by volume or less.
これらの非水溶媒の組み合わせを用いると、これを用いて作製された電池のサイクル特性と高温保存特性(特に、高温保存後の残存容量及び高負荷放電容量)のバランスが良くなることがある。
例えば、フッ素原子を有さない環状カーボネートと鎖状カーボネートの好ましい組み合わせの具体例としては、
エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネート等が挙げられる。
When a combination of these non-aqueous solvents is used, the balance between the cycle characteristics and the high temperature storage characteristics (in particular, the residual capacity after high temperature storage and the high load discharge capacity) of a battery manufactured using the combination may be improved.
For example, as a specific example of a preferable combination of cyclic carbonate and linear carbonate having no fluorine atom,
Ethylene carbonate and dimethyl carbonate, Ethylene carbonate and diethyl carbonate, Ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, Ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, Ethylene carbonate and dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, Ethylene carbonate and diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, Ethylene carbonate And dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, propylene carbonate and ethyl methyl carbonate, propylene carbonate and ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate, propylene carbonate, ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate, and the like.
フッ素原子を有さない環状カーボネートと鎖状カーボネートとの組み合わせの中で、鎖状カーボネートとして非対称鎖状アルキルカーボネート類を含有するものがさらに好ましく、特に、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジエチルカーボネート、プロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネート、プロピレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジエチルカーボネートといったものがサイクル特性と大電流放電特性のバランスが良いので好ましい。 Among the combinations of cyclic carbonates having no fluorine atom and linear carbonates, those containing asymmetric linear alkyl carbonates as linear carbonates are more preferable, and in particular, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, propylene carbonate and ethyl Methyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate, propylene carbonate and ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate, propylene carbonate and ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate, etc. have cycle characteristics and large currents It is preferable because the balance of the discharge characteristics is good.
中でも、非対称鎖状カーボネート類がエチルメチルカーボネートであるのが好ましく、又、鎖状カーボネートのアルキル基は炭素数1〜2が好ましい。
非水溶媒中にジメチルカーボネートを含有する場合は、全非水溶媒中に占めるジメチルカーボネートの割合が、好ましくは10体積%以上、より好ましくは20体積%以上、さらに好ましくは25体積%以上、特に好ましくは30体積%以上であり、また、好ましくは90体積%以下、より好ましくは80体積%以下、さらに好ましくは75体積%以下、特に好ましくは、70体積%以下となる範囲で含有させると、電池の負荷特性が向上することがある。
Among them, the asymmetric linear carbonates are preferably ethyl methyl carbonate, and the alkyl group of the linear carbonate preferably has 1 to 2 carbon atoms.
When dimethyl carbonate is contained in the non-aqueous solvent, the proportion of dimethyl carbonate in the total non-aqueous solvent is preferably 10% by volume or more, more preferably 20% by volume or more, still more preferably 25% by volume or more, particularly Preferably, it is 30% by volume or more, preferably 90% by volume or less, more preferably 80% by volume or less, still more preferably 75% by volume or less, and particularly preferably 70% by volume or less. Battery load characteristics may improve.
中でも、ジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートを含有し、ジメチルカーボネートの含有割合をエチルメチルカーボネートの含有割合よりも多くすることにより、電解液の電気伝導度を維持できながら、高温保存後の電池特性が向上することがあり好ましい。
全非水溶媒中に占めるジメチルカーボネートのエチルメチルカーボネートに対する体積比(ジメチルカーボネート/エチルメチルカーボネート)は、電解液の電気伝導度の向上と保存後の電池特性を向上させる点で、1.1以上が好ましく、1.5以上がより好ましく、2.5以上がさらに好ましい。上記体積比(ジメチルカーボネート/エチルメチルカーボネート)は、低温での電池特性を向上の点で、40以下が好ましく、20以下がより好ましく、10以下がさらに好ましく、8以下が特に好ましい。
Among them, by containing dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, by making the content ratio of dimethyl carbonate more than the content ratio of ethyl methyl carbonate, the battery characteristics after high temperature storage can be improved while maintaining the electric conductivity of the electrolytic solution It is preferable to do it.
The volume ratio of dimethyl carbonate to ethyl methyl carbonate in the total non-aqueous solvent (dimethyl carbonate / ethyl methyl carbonate) is 1.1 or more in that it improves the electric conductivity of the electrolytic solution and the battery characteristics after storage. Is preferably 1.5 or more, more preferably 2.5 or more. The volume ratio (dimethyl carbonate / ethyl methyl carbonate) is preferably 40 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 10 or less, and particularly preferably 8 or less, from the viewpoint of improving the battery characteristics at low temperatures.
上記フッ素原子を有さない環状カーボネートと鎖状カーボネートを主体とする組合せにおいては、環状カルボン酸エステル類、鎖状カルボン酸エステル類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、含硫黄有機溶媒、含燐有機溶媒、芳香族含フッ素溶媒等、他の溶媒を混合してもよい。
なお、本明細書において、非水溶媒の体積は25℃での測定値であるが、エチレンカーボネートのように25℃で固体のものは融点での測定値を用いる。
In the combination mainly composed of the cyclic carbonate having no fluorine atom and the linear carbonate, cyclic carboxylic acid esters, linear carboxylic acid esters, cyclic ethers, linear ethers, sulfur-containing organic solvent, phosphorus-containing organic solvent Other solvents such as an organic solvent and an aromatic fluorine-containing solvent may be mixed.
In addition, in this specification, although the volume of a non-aqueous solvent is a measured value at 25 degreeC, what is a solid at 25 degreeC like ethylene carbonate uses the measured value in melting | fusing point.
1−5.助剤
本発明の非水系電解液電池において、上記で述べた物質以外に、目的に応じて適宜助剤を用いてもよい。助剤としては、以下に示される炭素数12以下の芳香族化合物、フッ素化不飽和環状カーボネート、三重結合を有する化合物、その他の助剤、等が挙げられる。
1−5−1.炭素数12以下の芳香族化合物
炭素数12以下の芳香族化合物としては、分子内の炭素数が12以下である化合物であれば特にその種類は限定されない。
1-5. Auxiliary Agent In the non-aqueous electrolytic solution battery of the present invention, an auxiliary agent may be suitably used according to the purpose, in addition to the above-described substances. Examples of the auxiliary include aromatic compounds having 12 or less carbon atoms, fluorinated unsaturated cyclic carbonate, compounds having a triple bond, and other auxiliary agents, which are shown below.
1-5-1. Aromatic Compounds having 12 or Less Carbons As the aromatic compounds having 12 or less carbon atoms, the type thereof is not particularly limited as long as the number of carbon atoms in the molecule is 12 or less.
炭素巣12以下の芳香族化合物の具体例としては、例えば、
ビフェニル、アルキルビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の上記芳香族化合物の部分フッ素化物;
2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物
等が挙げられる。中でも、
ビフェニル、アルキルビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物が好ましい。
As a specific example of the aromatic compound of carbon nest 12 or less, for example,
Aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran, etc .; Partially fluorinated;
And fluorine-containing anisole compounds such as 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 3,5-difluoroanisole and the like. Above all,
Aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether and dibenzofuran are preferred.
これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。2種以上併用する場合は、特に、シクロヘキシルベンゼンとt−ブチルベンゼン又はt−アミルベンゼンとの組み合わせ、ビフェニル、アルキルビフェニル、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン等の酸素を含有しない芳香族化合物から選ばれる少なくとも1種と、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の含酸素芳香族化合物から選ばれる少なくとも1種を併用するのが高温保存特性のバランスの点から好ましい。 These may be used alone or in combination of two or more. When two or more are used in combination, in particular, a combination of cyclohexylbenzene and t-butylbenzene or t-amylbenzene, an oxygen-free aroma such as biphenyl, alkylbiphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, etc. It is preferable from the viewpoint of the balance of high-temperature storage characteristics that a combination of at least one selected from group compounds and at least one selected from oxygen-containing aromatic compounds such as diphenyl ether and dibenzofuran is used.
炭素数12以下の芳香族化合物は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。過充電防止剤は、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下、特に好ましくは1質量%以下の濃度で含有させる。この範囲であれば、過充電防止剤の効果を十分に発現させやすく、また、高温保存特性等の電池の特性が低下するといった事態も回避しやすい。 The aromatic compound having 12 or less carbon atoms is not particularly limited, and is optional unless the effects of the present invention are significantly impaired. The overcharge inhibitor is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and usually 10% by mass or less in 100% by mass of the non-aqueous electrolytic solution. It is preferably contained at a concentration of 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 2% by mass or less, particularly preferably 1% by mass or less. Within this range, the effect of the overcharge preventing agent can be easily exhibited sufficiently, and the situation in which the battery characteristics such as the high temperature storage characteristics are degraded can be easily avoided.
1−5−2.フッ素化不飽和環状カーボネート
フッ素化環状カーボネートとして、不飽和結合とフッ素原子とを有する環状カーボネート(以下、「フッ素化不飽和環状カーボネート」と記載する場合がある)を用いることも好ましい。フッ素化不飽和環状カーボネートが有するフッ素原子の数は1以上であれば、特に制限されない。中でもフッ素原子が通常6以下、好ましくは4以下であり、1又は2のものが最も好ましい。
1-5-2. Fluorinated unsaturated cyclic carbonate As the fluorinated cyclic carbonate, it is also preferable to use a cyclic carbonate having an unsaturated bond and a fluorine atom (hereinafter sometimes referred to as "fluorinated unsaturated cyclic carbonate"). The number of fluorine atoms in the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more. Among them, the number of fluorine atoms is usually 6 or less, preferably 4 or less, and most preferably 1 or 2.
フッ素化不飽和環状カーボネートとしては、フッ素化ビニレンカーボネート誘導体、芳
香環又は炭素−炭素二重結合を有する置換基で置換されたフッ素化エチレンカーボネート誘導体等が挙げられる。
フッ素化ビニレンカーボネート誘導体としては、4−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルビニレンカーボネート、4−アリル−5−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルビニレンカーボネート等が挙げられる。
Examples of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate include fluorinated vinylene carbonate derivatives, fluorinated ethylene carbonate derivatives substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon double bond, and the like.
As fluorinated vinylene carbonate derivatives, 4-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylvinylene carbonate, 4-allyl-5-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-fluorovinylene carbonate And vinyl vinylene carbonate and the like.
芳香環又は炭素−炭素二重結合を有する置換基で置換されたフッ素化エチレンカーボネート誘導体としては、
4−フルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−アリルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート等が挙げられる。
As a fluorinated ethylene carbonate derivative substituted by a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon double bond,
4-fluoro-4-vinyl ethylene carbonate, 4-fluoro-4-allyl ethylene carbonate, 4-fluoro-5-vinyl ethylene carbonate, 4-fluoro-5-allyl ethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-vinyl ethylene Carbonate, 4,4-difluoro-4-allyl ethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-vinyl ethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-allyl ethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-divinyl ethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-diallyl ethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-divinyl ethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-diallyl ethylene carbonate, 4-fluoro-4-phenyl ethylene carbonate, 4-f Oro-5-phenylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-phenylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-phenylethylene carbonate.
中でも、好ましいフッ素化不飽和環状カーボネートとしては、
4−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルビニレンカーボネート、4−アリル−5−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−アリルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−アリルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジアリルエチレンカーボネートが、安定な界面保護被膜を形成するので、より好適に用いられる。
Among them, preferred fluorinated unsaturated cyclic carbonates are
4-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylvinylene carbonate, 4-allyl-5-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro- 4-allyl ethylene carbonate, 4-fluoro-5-vinyl ethylene carbonate, 4-fluoro-5-allyl ethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-vinyl ethylene carbonate, 4,4-difluoro-4-allyl ethylene carbonate, 4,5-Difluoro-4-vinyl ethylene carbonate, 4,5-Difluoro-4-allyl ethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-divinyl ethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-diallyl ethylene carbonate 4,5-difluoro-4,5-divinyl ethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-diallyl ethylene carbonate, because it forms a stable interface protective coating, more preferably used.
フッ素化不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。分子量は、好ましくは、50以上であり、また、250以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対するフッ素化環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が発現されやすい。
フッ素化不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。分子量は、より好ましくは100以上であり、また、より好ましくは200以下である。
The molecular weight of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary unless the effects of the present invention are significantly impaired. The molecular weight is preferably 50 or more and 250 or less. Within this range, the solubility of the fluorinated cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte solution can be easily ensured, and the effects of the present invention can be easily exhibited.
The method for producing the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and any known method can be selected for production. The molecular weight is more preferably 100 or more, and more preferably 200 or less.
フッ素化不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、フッ素化不飽和環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。
フッ素化不飽和環状カーボネートの配合量は、通常、非水系電解液100質量%中、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、また、好ましくは10質量%以下、より好ましくは5質量%以下、さらに好ましくは3質量%以下、特に好ましくは2質量%以下である。
The fluorinated unsaturated cyclic carbonates may be used alone or in any combination of two or more in any proportion. In addition, the blending amount of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and is arbitrary unless the effects of the present invention are significantly impaired.
The compounding amount of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is usually 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.5% by mass or more in 100% by mass of the non-aqueous electrolytic solution. And preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, still more preferably 3% by mass or less, and particularly preferably 2% by mass or less.
この範囲内であれば、非水系電解液電池は十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。
1−5−3.三重結合を有する化合物
三重結合を有する化合物としては、分子内に三重結合を1つ以上有している化合物であれば特にその種類は限定されない。
Within this range, the non-aqueous electrolyte battery is likely to exhibit a sufficient improvement in cycle characteristics, and the high temperature storage characteristics are degraded, so that the amount of gas generation increases and the discharge capacity retention rate is degraded. Easy to avoid.
1-5-3. Compound Having Triple Bond The compound having a triple bond is not particularly limited as long as it is a compound having one or more triple bonds in the molecule.
三重結合を有する化合物の具体例としては、例えば、以下の化合物が挙げられる。
1−ペンチン、2−ペンチン、1−ヘキシン、2−ヘキシン、3−ヘキシン、1−ヘプチン、2−ヘプチン、3−ヘプチン、1−オクチン、2−オクチン、3−オクチン、4−オクチン、1−ノニン、2−ノニン、3−ノニン、4−ノニン、1−ドデシン、2−ドデシン、3−ドデシン、4−ドデシン、5−ドデシン、フェニルアセチレン、1−フェニル−1−プロピン、1−フェニル−2−プロピン、1−フェニル−1−ブチン、4−フェニル−1−ブチン、4−フェニル−1−ブチン、1−フェニル−1−ペンチン、5−フェニル−1−ペンチン、1−フェニル−1−ヘキシン、6−フェニル−1−ヘキシン、ジフェニルアセチレン、4−エチニルトルエン、ジシクロヘキシルアセチレン等の炭化水素化合物;
Specific examples of the compound having a triple bond include, for example, the following compounds.
1-Pentin, 2-Pentin, 1-Hexin, 2-Hexin, 3-Hexin, 1-Heptin, 2-Heptin, 3-Heptin, 1-Octin, 2-Octin, 3-Octin, 4-Octin, 1-Hoctin Nonin, 2-nonin, 3-nonin, 4-nonin, 1-dodecin, 2-dodecin, 3-dodecin, 4-dodecin, 5-dodecin, phenylacetylene, 1-phenyl-1-propyne, 1-phenyl-2 -Propine, 1-phenyl-1-butyne, 4-phenyl-1-butyne, 4-phenyl-1-butyne, 1-phenyl-1-pentyne, 5-phenyl-1-pentyne, 1-phenyl-1-hexyne And hydrocarbon compounds such as 6-phenyl-1-hexyne, diphenylacetylene, 4-ethynyltoluene, dicyclohexylacetylene and the like;
2−プロピニルメチルカーボネート、2−プロピニルエチルカーボネート、2−プロピニルプロピルカーボネート、2−プロピニルブチルカーボネート、2−プロピニルフェニルカーボネート、2−プロピニルシクロヘキシルカーボネート、ジ−2−プロピニルカーボネート、1−メチル−2−プロピニルメチルカーボネート、1、1−ジメチル−2−プロピニルメチルカーボネート、2−ブチニルメチルカーボネート、3−ブチニルメチルカーボネート、2−ペンチニルメチルカーボネート、3−ペンチニルメチルカーボネート、4−ペンチニルメチルカーボネート、等のモノカーボネート;
2−ブチン−1,4−ジオール ジメチルジカーボネート、2−ブチン−1,4−ジオール ジエチルジカーボネート、2−ブチン−1,4−ジオール ジプロピルジカーボネート、2−ブチン−1,4−ジオール ジブチルジカーボネート、2−ブチン−1,4−ジオール ジフェニルジカーボネート、2−ブチン−1,4−ジオール ジシクロヘキシ
ルジカーボネート等のジカーボネート;
2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl ethyl carbonate, 2-propynyl propyl carbonate, 2-propynyl butyl carbonate, 2-propynyl phenyl carbonate, 2-propynyl cyclohexyl carbonate, di-2-propynyl carbonate, 1-methyl-2-propynyl Methyl carbonate, 1,1-dimethyl-2-propynyl methyl carbonate, 2-butynyl methyl carbonate, 3-butynyl methyl carbonate, 2-pentynyl methyl carbonate, 3-pentynyl methyl carbonate, 4-pentynyl methyl carbonate, Etc. monocarbonates;
2-butyne-1,4-diol dimethyl dicarbonate, 2-butyne-1,4-diol diethyl dicarbonate, 2-butyne-1,4-diol dipropyl dicarbonate, 2-butyne-1,4-diol dibutyl Dicarbonates such as dicarbonate, 2-butyne-1,4-diol diphenyldicarbonate, 2-butyne-1,4-diol dicyclohexyldicarbonate;
酢酸2−プロピニル、プロピオン酸2−プロピニル、酪酸2−プロピニル、安息香酸2−プロピニル、シクロヘキシルカルボン酸2−プロピニル、酢酸1、1−ジメチル−2−プロピニル、プロピオン酸1、1−ジメチル−2−プロピニル、酪酸1、1−ジメチル−2−プロピニル、安息香酸1、1−ジメチル−2−プロピニル、シクロヘキシルカルボン酸1、1−ジメチル−2−プロピニル、酢酸2−ブチニル、酢酸3−ブチニル、酢酸2−ペンチニル、酢酸3−ペンチニル、酢酸4−ペンチニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸ビニル、アクリル酸2−プロペニル、アクリル酸2−ブテニル、アクリル酸3−ブテニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ビニル、メタクリル酸2−プロペニル、メタクリル酸2−ブテニル、メタクリル酸3−ブテニル、2−プロピン酸メチル、2−プロピン酸エチル、2−プロピン酸プロピル、2−プロピン酸ビニル、2−プロピン酸2−プロペニル、2−プロピン酸2−ブテニル、2−プロピン酸3−ブテニル、2−ブチン酸メチル、2−ブチン酸エチル、2−ブチン酸プロピル、2−ブチン酸ビニル、2−ブチン酸2−プロペニル、2−ブチン酸2−ブテニル、2−ブチン酸3−ブテニル、3−ブチン酸メチル、3−ブチン酸エチル、3−ブチン酸プロピル、3−ブチン酸ビニル、3−ブチン酸2−プロペニル、3−ブチン酸2−ブテニル、3−ブチン酸3−ブテニル、2−ペンチン酸メチル、2−ペンチン酸エチル、2−ペンチン酸プロピル、2−ペンチン酸ビニル、2−ペンチン酸2−プロペニル、2−ペンチン酸2−ブテニル、2−ペンチン酸3−ブテニル、3−ペンチン酸メチル、3−ペンチン酸エチル、3−ペンチン酸プロピル、3−ペンチン酸
ビニル、3−ペンチン酸2−プロペニル、3−ペンチン酸2−ブテニル、3−ペンチン酸3−ブテニル、4−ペンチン酸メチル、4−ペンチン酸エチル、4−ペンチン酸プロピル、4−ペンチン酸ビニル、4−ペンチン酸2−プロペニル、4−ペンチン酸2−ブテニル、4−ペンチン酸3−ブテニル等のモノカルボン酸エステル;
2−ブチン−1,4−ジオール ジアセテート、2−ブチン−1,4−ジオール ジプロピオネート、2−ブチン−1,4−ジオール ジブチレート、2−ブチン−1,4−ジオール ジベンゾエート、2−ブチン−1,4−ジオール ジシクロヘキサンカルボキシレート等のジカルボン酸エステル;
2-propynyl acetate, 2-propynyl propionate, 2-propynyl butyrate, 2-propynyl benzoate, 2-propynyl cyclohexylcarboxylate, 1,1-dimethyl-2-propynyl acetate, 1,1-dimethyl-2-propionic acid Propynyl, butyric acid 1,1-dimethyl-2-propynyl, benzoic acid 1,1-dimethyl-2-propynyl, cyclohexylcarboxylic acid 1, 1-dimethyl-2-propynyl acetate, 2-butynyl acetate, 3-butynyl acetate, acetic acid 2 -Pentynyl, 3-pentynyl acetate, 4-pentynyl acetate, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, vinyl acrylate, 2-propenyl acrylate, 2-butenyl acrylate, 3-butenyl acrylate, methyl methacrylate , Ethyl Methacrylate, Propyl Methacrylate, Methac Vinyl lactate, 2-propenyl methacrylate, 2-butenyl methacrylate, 3-butenyl methacrylate, methyl 2-propynoate, ethyl 2-propynoate, propyl 2-propynoate, vinyl 2-propynoate, 2-propynoic acid 2-propenyl, 2-propynoate 2-butenyl, 2-propynoate 3-butenyl, methyl 2-butyrate, ethyl 2-butyrate, propyl 2-butyrate, vinyl 2-butyrate, 2-butynoate Propenyl, 2-butenyl 2-butyrate, 3-butenyl 2-butyrate, methyl 3-butyrate, ethyl 3-butyrate, propyl 3-butynoate, vinyl 3-butyrate, 2-propenyl 3-butynate, 3-butyric acid 2-butenyl, 3-butynyl 3-butenyl, methyl 2-pentynoate, ethyl 2-pentynoate, propyl 2-pentynoate, 2- Vinyl benzoate, 2-propenyl 2-pentyrate, 2-butenyl 2-pentyrate, 3-butenyl 2-pentyrate, methyl 3-pentyrate, ethyl 3-pentyrate, propyl 3-pentynoate, 3-pentynoate Vinyl, 2-propenyl 3-pentyrate, 2-butenyl 3-pentyrate, 3-butenyl 3-pentyrate, methyl 4-pentyrate, ethyl 4-pentyrate, propyl 4-pentyrate, vinyl 4-pentynoate, Monocarboxylic acid esters such as 2-pentenyl 4-pentynoate, 2-butenyl 4-pentynoate, 3-butenyl 4-pentynoate;
2-butyne-1,4-diol diacetate, 2-butyne-1,4-diol dipropionate, 2-butyne-1,4-diol dibutyrate, 2-butyne-1,4-diol dibenzoate, 2-butyne -Dicarboxylic acid esters such as 1,4-diol dicyclohexane carboxylate;
シュウ酸メチル 2−プロピニル、シュウ酸エチル 2−プロピニル、シュウ酸プロピル 2−プロピニル、シュウ酸2−プロピニル ビニル、シュウ酸アリル 2−プロピニル、シュウ酸ジ−2−プロピニル、シュウ酸2−ブチニル メチル、シュウ酸2−ブチニル エチル、シュウ酸2−ブチニルプロピル、シュウ酸2−ブチニル ビニル、シュウ酸アリル 2−ブチニル、シュウ酸 ジ−2−ブチニル、シュウ酸3−ブチニル メチル、シュウ酸3−ブチニル エチル、シュウ酸3−ブチニルプロピル、シュウ酸3−ブチニル Methyl oxalate 2-propynyl, ethyl oxalate 2-propynyl, propyl oxalate 2-propynyl, oxalate 2-propynyl vinyl, allyl oxalate 2-propynyl oxalate, di-2-propynyl oxalate, 2-butynyl methyl oxalate, Ethyl 2-butynyl oxalate, 2-butynyl propyl oxalate, vinyl 2-butynyl oxalate, allyl 2-butynyl oxalate, di-2-butynyl oxalate, 3-butynyl oxalate, 3-butynyl ethyl oxalate , 3-butynylpropyl oxalate, 3-butynyl oxalate
ビニル、シュウ酸アリル 3−ブチニル、シュウ酸ジ−3−ブチニル等のシュウ酸ジエステル;
メチル(2−プロピニル)(ビニル)ホスフィンオキシド、ジビニル(2−プロピニル)ホスフィンオキシド、ジ(2−プロピニル)(ビニル)ホスフィンオキシド、ジ(2−プロペニル)2(−プロピニル)ホスフィンオキシド、ジ(2−プロピニル)(2−プロペニル)ホスフィンオキシド、ジ(3−ブテニル)(2−プロピニル)ホスフィンオキシド、及びジ(2−プロピニル)(3−ブテニル)ホスフィンオキシド等のホスフィンオキシド;
Oxalate diesters such as vinyl, allyl 3-butynyl oxalate, di-3-butynyl oxalate;
Methyl (2-propynyl) (vinyl) phosphine oxide, divinyl (2- propynyl) phosphine oxide, di (2- propynyl) (vinyl) phosphine oxide, di (2- propenyl) 2 (-propynyl) phosphine oxide, di (2 Phosphine oxides such as propynyl) (2-propenyl) phosphine oxide, di (3-butenyl) (2-propynyl) phosphine oxide, and di (2-propynyl) (3-butenyl) phosphine oxide;
メチル(2−プロペニル)ホスフィン酸2−プロピニル、2−ブテニル(メチル)ホスフィン酸2−プロピニル、ジ(2−プロペニル)ホスフィン酸2−プロピニル、ジ(3−ブテニル)ホスフィン酸2−プロピニル、メチル(2−プロペニル)ホスフィン酸1,1−ジメチル−2−プロピニル、2−ブテニル(メチル)ホスフィン酸1,1−ジメチル−2−プロピニル、ジ(2−プロペニル)ホスフィン酸1,1−ジメチル−2−プロピニル、及びジ(3−ブテニル)ホスフィン酸1,1−ジメチル−2−プロピニル、メチル(2−プロピニル)ホスフィン酸2−プロペニル、メチル(2−プロピニル)ホスフィン酸3−ブテニル、ジ(2−プロピニル)ホスフィン酸2−プロペニル、ジ(2−プロピニル)ホスフィン酸3−ブテニル、2−プロピニル(2−プロペニル)ホスフィン酸2−プロペニル、及び2−プロピニル(2−プロペニル)ホスフィン酸3−ブテニル等のホスフィン酸エステル; 2-propynyl methyl (2-propenyl) phosphinate, 2-propynyl 2-butenyl (methyl) phosphinate, 2-propynyl di (2-propenyl) phosphinate, 2-propynyl di (3-butenyl) phosphinate, methyl 2-propenyl) phosphinic acid 1,1-dimethyl-2-propynyl, 2-butenyl (methyl) phosphinic acid 1,1-dimethyl-2-propynyl, di (2-propenyl) phosphinic acid 1,1-dimethyl-2- Propynyl and 1,1-dimethyl-2-propynyl di (3-butenyl) phosphinic acid, 2-propenyl methyl (2-propynyl) phosphinic acid, 3-butenyl methyl (2-propynyl) phosphinate, di (2-propynyl) 2) 2-propenyl phosphinate, 3-butenyl di (2-propynyl) phosphinate, 2 Propynyl (2-propenyl) phosphinic acid 2-propenyl, and 2-propynyl (2-propenyl) phosphinic acid 3-phosphinic acid esters butenyl;
2−プロペニルホスホン酸メチル 2−プロピニル、2−ブテニルホスホン酸メチル(2−プロピニル)、2−プロペニルホスホン酸(2−プロピニル)(2−プロペニル)、3−ブテニルホスホン酸(3−ブテニル)(2−プロピニル)、2−プロペニルホスホン酸(1,1−ジメチル−2−プロピニル)(メチル)、2−ブテニルホスホン酸(1,1−ジメチル−2−プロピニル)(メチル)、2−プロペニルホスホン酸(1,1−ジメチル−2−プロピニル)(2−プロペニル)、及び3−ブテニルホスホン酸(3−ブテニル)(1,1−ジメチル−2−プロピニル)、メチルホスホン酸(2−プロピニル)(2−プロペニル)、メチルホスホン酸(3−ブテニル)(2−プロピニル)、メチルホスホン酸(1,1−ジメチル−2−プロピニル)(2−プロペニル)、メチルホスホン酸(3−ブテニル)(1,1−ジメチル−2−プロピニル)、エチルホスホン酸(2−プロピニル)(2−プロペニル)、エチルホスホン酸(3−ブテニル)(2−プロピニル)、エチルホスホン酸(1,1−ジメチル−2−プロピニル)(2−プロペニル)、及びエチルホスホン酸(3−ブテニル)(1,1−ジメチル−2−プロピニル)等のホスホン酸エステル
;
2-propenyl phosphonate methyl 2-propynyl, methyl 2-butenyl phosphonate (2-propynyl), 2-propenyl phosphonic acid (2-propynyl) (2-propenyl), 3-butenyl phosphonic acid (3-butenyl) (2-propynyl) ), 2-propenylphosphonic acid (1,1-dimethyl-2-propynyl) (methyl), 2-butenylphosphonic acid (1,1-dimethyl-2-propynyl) (methyl), 2-propenylphosphonic acid (1,1 -Dimethyl-2-propynyl) (2-propenyl), and 3-butenylphosphonic acid (3-butenyl) (1,1-dimethyl-2-propynyl), methylphosphonic acid (2-propynyl) (2-propenyl), methylphosphonic acid (3-butenyl) (2-propynyl), methyl phosphonic acid (1,1-dimethyl-2-pro) Pinyl) (2-propenyl), methylphosphonic acid (3-butenyl) (1,1-dimethyl-2-propynyl), ethylphosphonic acid (2-propynyl) (2-propenyl), ethylphosphonic acid (3-butenyl) ( Phosphonic esters such as 2-propynyl), ethylphosphonic acid (1,1-dimethyl-2-propynyl) (2-propenyl), and ethylphosphonic acid (3-butenyl) (1,1-dimethyl-2-propynyl) ;
リン酸(メチル)(2−プロペニル)(2−プロピニル)、リン酸(エチル)(2−プロペニル)(2−プロピニル)、リン酸(2−ブテニル)(メチル)(2−プロピニル)、リン酸(2−ブテニル)(エチル)(2−プロピニル)、リン酸(1,1−ジメチル−2−プロピニル)(メチル)(2−プロペニル)、リン酸(1,1−ジメチル−2−プロピニル)(エチル)(2−プロペニル)、リン酸(2−ブテニル)(1,1−ジメチル−2−プロピニル)(メチル)、及びリン酸(2−ブテニル)(エチル)(1,1−ジメチル−2−プロピニル)等のリン酸エステル;
これらのうち、アルキニルオキシ基を有する化合物は、電解液中でより安定に負極被膜を形成するため好ましい。
Phosphoric acid (methyl) (2-propenyl) (2-propynyl), phosphoric acid (ethyl) (2-propenyl) (2-propynyl), phosphoric acid (2-butenyl) (methyl) (2-propynyl), phosphoric acid (2-butenyl) (ethyl) (2-propynyl), phosphoric acid (1,1-dimethyl-2-propynyl) (methyl) (2-propenyl), phosphoric acid (1,1-dimethyl-2-propynyl) ( Ethyl) (2-propenyl), phosphoric acid (2-butenyl) (1,1-dimethyl-2-propynyl) (methyl), and phosphoric acid (2-butenyl) (ethyl) (1,1-dimethyl-2-) Phosphoric esters such as propynyl);
Among these, compounds having an alkynyloxy group are preferable because they form a negative electrode film more stably in the electrolytic solution.
さらに、
2−プロピニルメチルカーボネート、ジ−2−プロピニルカーボネート、2−ブチン−1,4−ジオール ジメチルジカーボネート、酢酸2−プロピニル、、2−ブチン−1,4−ジオール ジアセテート、シュウ酸メチル 2−プロピニル、シュウ酸ジ−2−プロピニル
等の化合物が保存特性向上の点から特に好ましい。
further,
2-propynyl methyl carbonate, di-2-propynyl carbonate, 2-butyne-1,4-diol dimethyl dicarbonate, 2-propynyl acetate, 2-butyne-1,4-diol diacetate, methyl oxalate 2-propynyl Compounds such as di-2-propynyl oxalate are particularly preferable from the viewpoint of improving the storage characteristics.
上記三重結合を有する化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。本発明の非水系電解液全体に対する三重結合を有する化合物の配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液に対して、通常0.01質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、また、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下の濃度で含有させる。上記範囲を満たした場合は、出力特性、負荷特性、低温特性、サイクル特性、高温保存特性等の効果がより向上する。 The compounds having a triple bond may be used alone or in any combination of two or more in any proportion. There is no restriction | limiting in the compounding quantity of the compound which has a triple bond with respect to the whole non-aqueous electrolyte solution of this invention, Although it is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, Usually with respect to the non-aqueous electrolyte of this invention. 01% by mass or more, preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 1% by mass or less Let When the above range is satisfied, effects such as output characteristics, load characteristics, low temperature characteristics, cycle characteristics, high temperature storage characteristics and the like are further improved.
1−5−4.その他の助剤
その他の助剤としては、上記助剤以外の公知の助剤を用いることができる。その他の助剤としては、
エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−ジメチレンカーボネート、メトキシエチル−メチルカーボネート等のカーボネート化合物;
2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9−ジビニル−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等のスピロ化合物;
エチレンサルファイト、フルオロスルホン酸メチル、フルオロスルホン酸エチル、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、ブスルファン、スルホレン、ジフェニルスルホン、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド、ビニルスルホン酸メチル、ビニルスルホン酸エチル、ビニルスルホン酸アリル、ビニルスルホン酸プロパルギル、アリルスルホン酸メチル、アリルスルホン酸エチル、アリルスルホン酸アリル、アリルスルホン酸プロパルギル、1,2−ビス(ビニルスルホニロキシ)エタン等の含硫黄化合物;
1-5-4. Other Auxiliary Agents As the other auxiliary agents, known auxiliary agents other than the above-mentioned auxiliary agents can be used. As other adjuvants,
Carbonate compounds such as erythritan carbonate, spiro-bis-dimethylene carbonate, methoxyethyl-methyl carbonate;
Spiro compounds such as 2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane, 3,9-divinyl-2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane;
Ethylene sulfite, methyl fluorosulfonate, ethyl fluorosulfonate, methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, busulfan, sulfolene, diphenyl sulfone, N, N-dimethyl methane sulfonamide, N, N-diethyl methane sulfonamide, vinyl Methyl sulfonate, ethyl vinyl sulfonate, allyl vinyl sulfonate, propargyl vinyl sulfonate, methyl allyl sulfonate, ethyl allyl sulfonate, allyl allyl sulfonate, propargyl allyl sulfonate, 1,2-bis (vinyl sulfonyloxy) Sulfur-containing compounds such as ethane;
1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン及びN−メチルスクシンイミド等の含窒素化合物;
亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリフェニル、メチルホスホン酸ジメチル、エチルホスホン酸ジエチル、ビニルホスホン酸ジメチル、ビニルホスホン酸ジエチル、ジエチルホスホノ酢酸エチル、ジメチルホスフィン酸メチル、ジエチルホスフィン酸エチル、トリメチルホスフィンオキシド、トリエチルホスフィンオキシド等の含燐化合物;
Nitrogen-containing compounds such as 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and N-methyl succinimide;
Trimethyl phosphite, triethyl phosphite, triphenyl phosphite, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate, dimethyl methylphosphonate, diethyl ethylphosphonate, dimethyl vinylphosphonate, diethyl vinylphosphonate, diethylphospho Phosphorus-containing compounds such as ethyl noacetate, methyl dimethylphosphinate, ethyl diethylphosphinate, trimethylphosphine oxide, triethylphosphine oxide and the like;
ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物;
フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド等の含フッ素芳香族化合物;
等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの助剤を添加することにより、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる。
Hydrocarbon compounds such as heptane, octane, nonane, decane and cycloheptane;
Fluorine-containing aromatic compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, hexafluorobenzene and benzotrifluoride;
Etc. These may be used alone or in combination of two or more. By adding these assistants, capacity retention characteristics and cycle characteristics after high temperature storage can be improved.
その他の助剤の配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。その他の助剤は、非水系電解液100質量%中、通常、0.01質量%以上であり、また、10質量%以下である。この範囲であれば、その他助剤の効果が十分に発現させやすく、高負荷放電特性等の電池の特性が低下するといった事態も回避しやすい。
その他の助剤の配合量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%、以上、さらに好ましくは0.5質量%、特に好ましくは1.0質量%であり、また、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%、特に好ましくは1質量%以下である。
The amount of the other auxiliary agent is not particularly limited, and is optional unless the effects of the present invention are significantly impaired. The other auxiliary agent is usually 0.01% by mass or more and 10% by mass or less in 100% by mass of the non-aqueous electrolytic solution. Within this range, the effects of the other auxiliary agents can be sufficiently exhibited, and situations in which battery characteristics such as high load discharge characteristics are degraded can be easily avoided.
The blending amount of the other auxiliary agent is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass, more preferably 0.5% by mass, and particularly preferably 1.0% by mass. Preferably it is 5 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less, More preferably, it is 2 mass%, Especially preferably, it is 1 mass% or less.
以上、上述の非水系電解液は、本発明に記載の非水系電解液電池の内部に存在するものも含まれる。
具体的には、リチウム塩や溶媒、助剤等の非水系電解液の構成要素を別途合成し、実質的に単離されたものから非水系電解液を調整し、下記に記載する方法にて別途組み立てた電池内に注液して得た非水系電解液電池内の非水系電解液である場合や、本発明の非水系電解液の構成要素を個別に電池内に入れておき、電池内にて混合させることにより本発明の非水系電解液と同じ組成を得る場合、更には、本発明の非水系電解液を構成する化合物を該非水系電解液電池内で発生させて、本発明の非水系電解液と同じ組成を得る場合も含まれるものとする。
As mentioned above, the above-mentioned non-aqueous electrolyte solution also contains the thing which exists inside the non-aqueous electrolyte solution battery as described in this invention.
Specifically, components of the non-aqueous electrolytic solution such as a lithium salt, a solvent, and an auxiliary agent are separately synthesized, and the non-aqueous electrolytic solution is prepared from those substantially isolated, and the method described below is used. In the case of a non-aqueous electrolytic solution in a non-aqueous electrolytic solution battery obtained by pouring into a separately assembled battery, or the components of the non-aqueous electrolytic solution of the present invention are individually put in the battery, When the same composition as the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is obtained by mixing at the same time, a compound constituting the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is generated in the non-aqueous electrolyte solution battery. The case where the same composition as the aqueous electrolyte solution is obtained is also included.
2.電池構成
本発明の非水系電解液電池は、非水系電解液電池の中でも二次電池用、例えばリチウム二次電池用の電解液として用いるのに好適である。以下、本発明の非水系電解液を用いた非水系電解液電池について説明する。
本発明の非水系電解液電池は、公知の構造を採ることができ、典型的には、イオン(例えば、リチウムイオン)を吸蔵・放出可能な負極及び正極と、上記の本発明の非水系電解液とを備える。
2. Battery Configuration The non-aqueous electrolytic solution battery of the present invention is suitable for use as an electrolytic solution for secondary batteries, for example, lithium secondary batteries among non-aqueous electrolytic solution batteries. Hereinafter, a non-aqueous electrolytic solution battery using the non-aqueous electrolytic solution of the present invention will be described.
The non-aqueous electrolytic solution battery of the present invention can have a known structure, and typically, a negative electrode and a positive electrode capable of absorbing and desorbing ions (for example, lithium ions); And a liquid.
2−1.負極
以下に負極に使用される負極活物質について述べる。負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はない。具体例としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意に組み合わせて併用してもよい。
2-1. Negative electrode The negative electrode active material used for a negative electrode is described below. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically store and release lithium ions. Specific examples thereof include carbonaceous materials, alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in combination as desired.
<負極活物質>
負極活物質としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられる。
炭素質材料としては、(1)天然黒鉛、(2)人造黒鉛、(3)非晶質炭素、(4)炭素被覆黒鉛、(5)黒鉛被覆黒鉛、(6)樹脂被覆黒鉛等が挙げられる。
<Anode active material>
Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials, alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like.
Examples of carbonaceous materials include (1) natural graphite, (2) artificial graphite, (3) amorphous carbon, (4) carbon-coated graphite, (5) graphite-coated graphite, (6) resin-coated graphite, etc. .
(1)天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛及び/又はこれらの黒鉛を原料に球形化や緻密化等の処理を施した黒鉛粒子等が挙げられる。これらの中でも、粒子の充填性や充放電レート特性の観点から、球形化処理を施した球状もしくは楕円体状の黒
鉛が特に好ましい。
球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された炭素材に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、球形化処理を行なう装置が好ましい。また、炭素材を循環させることによって機械的作用を繰り返して与える機構を有するものであるのが好ましい。
(1) Examples of natural graphite include scale-like graphite, scale-like graphite, soil graphite and / or graphite particles obtained by subjecting such graphite to a treatment such as spheroidization or densification. Among these, spherical or ellipsoidal graphite having a spheroidizing treatment is particularly preferable from the viewpoint of particle filling property and charge / discharge rate characteristics.
As an apparatus used for the spheroidizing process, for example, an apparatus which repeatedly gives mechanical action such as compression, friction, shear force and the like including impact force and particle interaction can be used. Specifically, it has a rotor having a large number of blades installed inside the casing, and when the rotor rotates at high speed, mechanical action such as impact compression, friction, and shear force is performed on the carbon material introduced inside. And a device for performing the spheronization process is preferred. In addition, it is preferable to have a mechanism in which the mechanical action is repeatedly given by circulating the carbon material.
例えば前述の装置を用いて球形化処理する場合は、回転するローターの周速度を30〜100m/秒にするのが好ましく、40〜100m/秒にするのがより好ましく、50〜100m/秒にするのが更に好ましい。また、処理は、単に炭素質物を通過させるだけでも可能であるが、30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理するのがより好ましい。 For example, when spheroidizing treatment is performed using the above-mentioned apparatus, the peripheral velocity of the rotating rotor is preferably 30 to 100 m / sec, more preferably 40 to 100 m / sec, and further preferably 50 to 100 m / sec. It is more preferable to do. Also, the treatment can be carried out simply by passing the carbonaceous matter, but it is preferable to treat by circulating or staying in the device for 30 seconds or more, and it is preferable to treat by circulating or staying in the device for 1 minute or more. More preferable.
(2)人造黒鉛としては、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサイルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂などの有機化合物を、通常2500℃以上、通常3200℃以下の範囲の温度で黒鉛化し、必要に応じて粉砕及び/又は分級して製造されたものが挙げられる。この際、珪素含有化合物やホウ素含有化合物などを黒鉛化触媒として用いることもできる。また、ピッチの熱処理過程で分離したメソカーボンマイクロビーズを黒鉛化して得た人造黒鉛が挙げられる。更に一次粒子からなる造粒粒子の人造黒鉛も挙げられる。例えば、メソカーボンマイクロビーズや、コークス等の黒鉛化可能な炭素質材料粉体とタール、ピッチ等の黒鉛化可能なバインダと黒鉛化触媒を混合し、黒鉛化し、必要に応じて粉砕することで得られる、扁平状の粒子を複数、配向面が非平行となるように集合又は結合した黒鉛粒子が挙げられる。 (2) As artificial graphite, coal tar pitch, coal-based heavy oil, atmospheric residual oil, petroleum-based heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, Organic compounds such as polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymers, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin are generally in the range of 2500 ° C. or more, usually 3200 ° C. or less What is graphitized at temperature, and grind | pulverized and / or classified as needed, and what is manufactured is mentioned. Under the present circumstances, a silicon containing compound, a boron containing compound, etc. can also be used as a graphitization catalyst. In addition, artificial graphite obtained by graphitizing mesocarbon microbeads separated in the heat treatment process of pitch may be mentioned. Furthermore, artificial graphite of granulated particles consisting of primary particles can also be mentioned. For example, by mixing mesograph microbeads, graphitizable carbonaceous material powder such as coke, graphitizable binder such as tar and pitch, and graphitization catalyst, graphitizing, and grinding as necessary. A plurality of flat particles can be obtained, and graphite particles assembled or combined such that the orientation planes are not parallel may be mentioned.
(3)非晶質炭素としては、タール、ピッチ等の易黒鉛化性炭素前駆体を原料に用い、黒鉛化しない温度領域(400〜2200℃の範囲)で1回以上熱処理した非晶質炭素粒子や、樹脂などの難黒鉛化性炭素前駆体を原料に用いて熱処理した非晶質炭素粒子が挙げられる。
(4)炭素被覆黒鉛としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、タール、ピッチや樹脂等の有機化合物である炭素前駆体を混合し、400〜2300℃の範囲で1回以上熱処理し得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、非晶質炭素が核黒鉛を被覆している炭素黒鉛複合体が挙げられる。複合の形態は、表面全体または一部を被覆しても、複数の一次粒子を前記炭素前駆体起源の炭素をバインダーとして複合させたものであってもよい。また、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛にベンゼン、トルエン、メタン、プロパン、芳香族系の揮発分等の炭化水素系ガス等を高温で反応させ、黒鉛表面に炭素を堆積(CVD)さ
せることでも炭素黒鉛複合体を得ることもできる。
(3) Amorphous carbon which is heat-treated once or more in a non-graphitizing temperature range (range of 400 to 2200 ° C.) using a graphitizable carbon precursor such as tar or pitch as a raw material as the amorphous carbon Non-graphitizable carbon precursors such as particles and resins may be used as the raw material to heat-treat amorphous carbon particles.
(4) As carbon-coated graphite, it can be obtained by mixing natural graphite and / or artificial graphite and a carbon precursor which is an organic compound such as tar, pitch or resin, and heat-treating at a temperature of 400 to 2300 ° C. once or more. Examples thereof include carbon-graphite composites in which natural graphite and / or artificial graphite are core graphite and amorphous carbon covers the core graphite. The form of the composite may be a whole or a part of the surface, or a plurality of primary particles composited with carbon derived from the carbon precursor as a binder. Also, carbon can be deposited (CVD) on the surface of graphite by reacting natural graphite and / or artificial graphite with hydrocarbon-based gas such as benzene, toluene, methane, propane, volatiles of aromatic series at high temperature, etc. Graphite composites can also be obtained.
(5)黒鉛被覆黒鉛としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、タール、ピッチや樹脂等の易黒鉛化性の有機化合物の炭素前駆体を混合し、2400〜3200℃程度の範囲で1回以上熱処理し得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、黒鉛化物が核黒鉛の表面全体または一部を被覆している黒鉛被覆黒鉛が挙げられる。
(6)樹脂被覆黒鉛としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、樹脂等を混合、400℃未満の温度で乾燥し得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、樹脂等が核黒鉛を被覆している樹脂被覆黒鉛が挙げられる。
(5) Graphite-coated graphite is prepared by mixing natural graphite and / or artificial graphite and a carbon precursor of a graphitizable organic compound such as tar or pitch, resin, etc., once in the range of about 2400 to 3200 ° C. The graphite coated graphite which makes natural graphite and / or artificial graphite which are obtained by heat processing above and / or artificial graphite as core graphite, and the graphitization coats the whole surface or a part of core graphite is mentioned.
(6) As the resin-coated graphite, natural graphite and / or artificial graphite are mixed with a resin etc. and dried at a temperature of less than 400 ° C. Natural graphite and / or artificial graphite obtained as core graphite are used as the resin. Resin-coated graphite which is coated with
また、(1)〜(6)の炭素質材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の
組み合わせ及び比率で併用してもよい。
上記(2)〜(5)に用いられるタール、ピッチや樹脂等の有機化合物としては、石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機化合物などが挙げられる。また、原料有機化合物は混合時の粘度を調整するため、低分子有機溶媒に溶解させて用いても良い。
Moreover, the carbonaceous material of (1)-(6) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
As organic compounds such as tar, pitch and resin used in the above (2) to (5), coal-based heavy oil, direct current-based heavy oil, cracking-based petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, N-ring compound And S-ring compounds, polyphenylenes, organic synthetic polymers, natural polymers, thermoplastic resins, and carbonizable organic compounds selected from the group consisting of thermosetting resins and the like. Moreover, in order to adjust the viscosity at the time of mixing, the raw material organic compound may be dissolved in a low molecular weight organic solvent and used.
また、核黒鉛の原料となる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛としては、球形化処理を施した天然黒鉛が好ましい。
負極活物質として用いられる合金系材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、リチウム単体、リチウム合金を形成する単体金属及び合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の化合物のいずれであってもよく、特に制限されない。リチウム合金を形成する単体金属及び合金としては、13族及び14族の金属・半金属元素(即ち炭素を除く)を含む材料であることが好ましく、より好ましくはアルミニウム、ケイ素及びスズの単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物である。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Moreover, as natural graphite used as a raw material of nuclear graphite and / or artificial graphite, natural graphite subjected to a spheroidizing treatment is preferable.
As an alloy-based material used as a negative electrode active material, lithium alone, lithium single metal and alloy forming lithium alloy, or oxides, carbides, nitrides, silicides, sulfide thereof as long as lithium can be absorbed and released It may be any of compounds or compounds such as phosphides and is not particularly limited. The single metal and alloy forming the lithium alloy is preferably a material containing Group 13 and Group 14 metal / metalloid elements (ie excluding carbon), more preferably a single metal of aluminum, silicon and tin and It is an alloy or a compound containing these atoms. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio.
<炭素質材料の物性>
負極活物質として炭素質材料を用いる場合、以下の物性を有するものであることが望ましい。
(X線パラメータ)
炭素質材料の学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、通常0.335nm以上であり、また、通常0.360nm以下であり、0.350nm以下が好ましく、0.345nm以下がさらに好ましい。また、学振法によるX線回折で求めた炭素質材料の結晶子サイズ(Lc)は、1.0nm以上であることが好ましく、中でも1.5nm以上であることがさらに好ましい。
<Physical properties of carbonaceous materials>
When using a carbonaceous material as the negative electrode active material, it is desirable to have the following physical properties.
(X-ray parameters)
The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction according to the Gakushin method of the carbonaceous material is usually 0.335 nm or more, and usually 0.360 nm or less, 0.350 nm The following are preferable, and 0.345 nm or less is more preferable. The crystallite size (Lc) of the carbonaceous material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.0 nm or more, and more preferably 1.5 nm or more.
(体積基準平均粒径)
炭素質材料の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)であり、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上がさらに好ましく、7μm以上が特に好ましく、また、通常100μm以下であり、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましく、25μm以下が特に好ましい。
(Volume-based average particle size)
The volume-based average particle diameter of the carbonaceous material is a volume-based average particle diameter (median diameter) determined by laser diffraction / scattering method, and is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, 7 μm The above is particularly preferable, and usually, it is 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, still more preferably 30 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less.
体積基準平均粒径が上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くことになる場合がある。また、上記範囲を上回ると、塗布により電極を作製する際に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
体積基準平均粒径の測定は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約10mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA−700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径を、本発明の炭素質材料の体積基準平均粒径と定義する。
If the volume-based average particle size is less than the above range, the irreversible capacity may increase, which may lead to the loss of the initial battery capacity. Moreover, when the said range is exceeded, when producing an electrode by application | coating, it will be easy to become a non-uniform coated surface, and it may be undesirable in the battery manufacture process.
In the measurement of the volume-based average particle size, a carbon powder is dispersed in a 0.2 mass% aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate which is a surfactant, and laser diffraction / scattering type particle size distribution (For example, LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.). The median diameter determined by the measurement is defined as the volume-based average particle size of the carbonaceous material of the present invention.
(ラマンR値)
炭素質材料のラマンR値は、レーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値であり、通常0.01以上であり、0.03以上が好ましく、0.1以上がさらに好ましく、また、通常1.5以下であり、1.2以下が好ましく、1以下がさらに好ましく、0.5以下が特に好ましい。
(Raman R value)
The Raman R value of the carbonaceous material is a value measured using a laser Raman spectrum method, and is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.1 or more, and usually 1. It is 5 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1 or less, and particularly preferably 0.5 or less.
ラマンR値が上記範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴っ
てLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。
一方、上記範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
When the Raman R value is below the above range, the crystallinity of the particle surface may be too high, and the sites at which Li may enter into the layer may decrease as charge and discharge occur. That is, the chargeability may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by pressing after being applied to the current collector, crystals may be easily oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics.
On the other hand, if the above range is exceeded, the crystallinity of the particle surface may be reduced, the reactivity with the non-aqueous electrolyte solution may be increased, and the efficiency may be decreased or gas generation may be increased.
ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(例えば、日本分光社製ラマン分光器)を用いて、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光(若しくは半導体レーザー光)を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られるラマンスペクトルについて、1580cm−1付近のピークPAの強度IAと、1360cm−1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出する。該測定で算出されるラマンR値を、本発明の炭素質材料のラマンR値と定義する。 The measurement of the Raman spectrum is carried out by naturally dropping the sample into the measurement cell and filling it using a Raman spectrometer (for example, Raman spectrometer made by JASCO Corporation), and argon ion laser light (or semiconductor) on the sample surface in the cell It is carried out by rotating the cell in a plane perpendicular to the laser beam while irradiating the laser beam. About the obtained Raman spectrum, intensity IA of peak PA around 1580 cm −1 and intensity IB of peak PB around 1360 cm −1 are measured, and the intensity ratio R (R = IB / IA) is calculated. The Raman R value calculated by the measurement is defined as the Raman R value of the carbonaceous material of the present invention.
また、上記のラマン測定条件は、次の通りである。
・レーザー波長 :Arイオンレーザー514.5nm(半導体レーザー532nm)
・測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
・ラマンR値 :バックグラウンド処理、
・スムージング処理 :単純平均、コンボリューション5ポイント
Moreover, said Raman measurement conditions are as follows.
Laser wavelength: Ar ion laser 514.5 nm (semiconductor laser 532 nm)
・ Measurement range: 1100 cm-1 to 1730 cm-1
・ Raman R value: background processing,
・ Smoothing processing: Simple average, convolution 5 points
(BET比表面積)
炭素質材料のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値であり、通常0.1m2・g−1以上であり、0.7m2・g−1以上が好ましく、1.0m2・g−1以上がさらに好ましく、1.5m2・g−1以上が特に好ましく、また、通常100m2・g−1以下であり、25m2・g−1以下が好ましく、15m2・g−1以下がさらに好ましく、10m2・g−1以下が特に好ましい。
(BET specific surface area)
The BET specific surface area of the carbonaceous material is a value of the specific surface area measured using the BET method, and is usually 0.1 m 2 · g -1 or more, preferably 0.7 m 2 · g -1 or more, 1.0 m 2 · · g-1 or more is more preferable, 1.5 m2 · g-1 or more is particularly preferable, and usually 100 m2 · g-1 or less, 25 m2 · g-1 or less is preferable, 15 m2 · g-1 or less is more preferable , 10 m 2 · g -1 or less is particularly preferable.
BET比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなりやすく、リチウムが電極表面で析出しやすくなり、安定性が低下する可能性がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に非水系電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい場合がある。
BET法による比表面積の測定は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。
When the value of the BET specific surface area falls below this range, the acceptability of lithium at the time of charging when used as a negative electrode material tends to be poor, lithium is likely to be deposited on the electrode surface, and the stability may be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, the reactivity with the non-aqueous electrolyte solution increases when used as a negative electrode material, gas generation tends to be large, and a preferable battery may be difficult to obtain.
Measurement of the specific surface area by the BET method is carried out by predrying the sample at 350 ° C. for 15 minutes under flowing nitrogen using a surface area meter (for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken) and then measuring the atmospheric pressure. It is carried out by the nitrogen adsorption BET one-point method according to the gas flow method, using a nitrogen-helium mixed gas which is accurately adjusted so that the value of the relative pressure of nitrogen is 0.3.
(円形度)
炭素質材料の球形の程度として円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
炭素質材料の粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度は1に近いほど望ましく、また、0.1以上が好ましく、中でも0.5以上が好ましく、0.8以上がより好ましく、0.85以上がさらに好ましく、0.9以上が特に好ましい。高電流密度充放電特性は、円形度が大きいほど向上する。従って、円形度が上記範囲を下回ると、負極活物質の充填性が低下し、粒子間の抵抗が増大して、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
(Roundness)
When the degree of circularity is measured as the degree of spherical shape of the carbonaceous material, it is preferable to fall within the following range. The circularity is defined as "circularity = (peripheral length of equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual peripheral length of the particle projection shape)", and when the circularity is 1, it is theoretical It becomes a true sphere.
The circularity of particles having a particle diameter of the carbonaceous material in the range of 3 to 40 μm is preferably as close to 1 as possible, preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, and more preferably 0.8 or more. 0.85 or more is more preferable, and 0.9 or more is especially preferable. The high current density charge / discharge characteristics improve as the degree of circularity increases. Therefore, when the circularity is less than the above range, the filling property of the negative electrode active material may be reduced, the resistance between particles may be increased, and the high current density charge / discharge characteristics may be deteriorated for a short time.
円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックス社製FPIA)を用いて行う。試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタン
モノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定する。
The measurement of the degree of circularity is performed using a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Corporation). About 0.2 g of a sample is dispersed in a 0.2 mass% aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate which is a surfactant, and irradiated with ultrasonic waves of 28 kHz for 1 minute at a power of 60 W The detection range is specified to 0.6 to 400 μm, and measurement is performed on particles having a particle size in the range of 3 to 40 μm.
円形度を向上させる方法は、特に制限されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダーもしくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。 The method for improving the degree of circularity is not particularly limited, but it is preferable to use a sphericization treatment to make it spherical since the shape of the interparticle voids when the electrode body is formed can be obtained. As an example of the spheroidizing process, a mechanical force or a mechanical processing method in which a plurality of fine particles are granulated by a binder or the adhesive force of the particles themselves by mechanically applying a shear force or a compressive force to a spherical shape Can be mentioned.
(タップ密度)
炭素質材料のタップ密度は、通常0.1g・cm−3以上であり、0.5g・cm−3以上が好ましく、0.7g・cm−3以上がさらに好ましく、1g・cm−3以上が特に好ましく、また、2g・cm−3以下が好ましく、1.8g・cm−3以下がさらに好ましく、1.6g・cm−3以下が特に好ましい。タップ密度が、上記範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得ることができない場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。
(Tap density)
The tap density of the carbonaceous material is usually 0.1 g · cm −3 or more, preferably 0.5 g · cm −3 or more, more preferably 0.7 g · cm −3 or more, and 1 g · cm −3 or more. In particular, 2 g · cm −3 or less is preferable, 1.8 g · cm −3 or less is more preferable, and 1.6 g · cm −3 or less is particularly preferable. When the tap density is lower than the above range, the packing density may not be easily increased when used as a negative electrode, and a high capacity battery may not be obtained. Moreover, when the said range is exceeded, the space | gap between particle | grains in an electrode will decrease too much, it will become difficult to ensure the conductivity between particle | grains, and it may be difficult to acquire a preferable battery characteristic.
タップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量からタップ密度を算出する。 The tap density is measured by passing the sample through a 300 μm mesh screen and dropping the sample into a 20 cm 3 tapping cell to fill the sample to the top end face of the cell, and then using a powder density measuring instrument (eg, a tap made by Seishin Enterprise Co., Ltd.) Tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times using a denser), and the tap density is calculated from the volume at that time and the mass of the sample.
(配向比)
炭素質材料の配向比は、通常0.005以上であり、0.01以上が好ましく、0.015以上がさらに好ましく、また、通常0.67以下である。配向比が、上記範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定する。試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し58.8MN・m−2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出する。
(Alignment ratio)
The orientation ratio of the carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and usually 0.67 or less. When the orientation ratio is below the above range, the high density charge and discharge characteristics may be degraded. The upper limit of the above range is the theoretical upper limit value of the orientation ratio of the carbonaceous material.
The orientation ratio is measured by X-ray diffraction after pressure-molding the sample. A molding obtained by filling 0.47 g of a sample into a molding machine having a diameter of 17 mm and compressing it at 58.8 MN · m−2 is set using clay to be flush with the surface of the sample holder for measurement. Measure X-ray diffraction. From the obtained peak intensities of (110) diffraction and (004) diffraction of carbon, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated.
X線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
発散スリット=0.5度
受光スリット=0.15mm
散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
The X-ray diffraction measurement conditions are as follows. "2θ" indicates a diffraction angle.
Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator Slit:
Divergence slit = 0.5 degree Photo acceptance slit = 0.15 mm
Scattering slit = 0.5 degree Measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 75 degrees ≦ 2θ ≦ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ≦ 2θ ≦ 57 degrees 1 degree / 60 seconds
(アスペクト比(粉))
炭素質材料のアスペクト比は、通常1以上、また、通常10以下であり、8以下が好ましく、5以下がさらに好ましい。アスペクト比が、上記範囲を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の下限は、炭素質材料のアスペクト比の理論下限値である。
(Aspect ratio (powder))
The aspect ratio of the carbonaceous material is usually 1 or more, and usually 10 or less, preferably 8 or less, and more preferably 5 or less. When the aspect ratio exceeds the above range, streaking during electrode plate formation and a uniform coated surface can not be obtained, and the high current density charge / discharge characteristics may be degraded. The lower limit of the above range is the theoretical lower limit of the aspect ratio of the carbonaceous material.
アスペクト比の測定は、炭素質材料の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行う。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の炭素質材料粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bを測定し、A/Bの平均値を求める。 The measurement of the aspect ratio is performed by magnifying and observing particles of the carbonaceous material with a scanning electron microscope. Carbon material material particles when selecting arbitrary 50 graphite particles fixed to the end face of metal having a thickness of 50 μm or less, rotating and tilting the stage on which the sample is fixed for each, and observing it three-dimensionally The longest diameter A and the shortest diameter B orthogonal to that are measured, and the average value of A / B is determined.
(被覆率)
本発明の負極活物質は、炭素質物又は黒鉛質物で被覆されていでもよい。この中でも非晶質炭素質物で被覆されていることがリチウムイオンの受入性の点から好ましく、この被覆率は、通常0.5%以上30%以下、好ましくは1%以上25%以下、より好ましくは、2%以上20%以下である。この含有率が大きすぎると負極活物質の非晶質炭素部分が多くなり、電池を組んだ際の可逆容量が小さくなる傾向がある。含有率が小さすぎると、核となる黒鉛粒子に対して非晶質炭素部位が均一にコートされないとともに強固な造粒がなされず、焼成後に粉砕した際、粒径が小さくなりすぎる傾向がある。
(Coverage)
The negative electrode active material of the present invention may be coated with a carbonaceous material or a graphitic material. Among them, it is preferable from the viewpoint of lithium ion acceptance that it is covered with an amorphous carbonaceous substance, and the coverage is usually 0.5% to 30%, preferably 1% to 25%, more preferably Is 2% or more and 20% or less. When the content is too large, the amorphous carbon portion of the negative electrode active material tends to be large, and the reversible capacity when assembled in a battery tends to be small. If the content is too small, the amorphous carbon site is not uniformly coated on the core graphite particles, and strong granulation is not achieved, and when crushed after firing, the particle size tends to be too small.
なお、最終的に得られる負極活物質の有機化合物由来の炭化物の含有率(被覆率)は、負極活物質の量と、有機化合物の量及びJIS K 2270に準拠したミクロ法により測定される残炭率により、下記式で算出することができる。
式:有機化合物由来の炭化物の被覆率(%)=(有機化合物の質量×残炭率×100)/{負極活物質の質量+(有機化合物の質量×残炭率)}
(内部間隙率)
The content (coverage) of the carbide derived from the organic compound of the negative electrode active material finally obtained is the amount of the negative electrode active material, the amount of the organic compound and the residue measured by the micro method according to JIS K 2270 It can be calculated by the following equation according to the carbon ratio.
Formula: Coverage of carbide derived from organic compound (%) = (mass of organic compound × residual carbon ratio × 100) / {mass of negative electrode active material + (mass of organic compound × carbon ratio of organic compound)}
(Internal porosity)
負極活物質の内部間隙率は通常1%以上、好ましくは3%以上、より好ましく5%以上、更に好ましくは7%以上である。また通常50%未満、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下である。この内部間隙率が小さすぎると粒子内の液量が少なくなり、充放電特性が悪化する傾向があり、内部間隙率が大きすぎると、電極にした場合に粒子間間隙が少なく、電解液の拡散が不十分になる傾向がある。また、この空隙には、非晶質炭素や黒鉛質物、樹脂等、Liと合金化可能な金属粒子の膨張、収縮を緩衝するような物質が、空隙中に存在又は空隙がこられにより満たされていてもよい。 The internal porosity of the negative electrode active material is usually 1% or more, preferably 3% or more, more preferably 5% or more, and still more preferably 7% or more. Also, it is usually less than 50%, preferably 40% or less, more preferably 30% or less, and still more preferably 20% or less. If the internal porosity is too small, the amount of liquid in the particles tends to be small, and the charge / discharge characteristics tend to deteriorate. If the internal porosity is too large, the interparticle gap is small when used as an electrode, and the diffusion of the electrolyte Tend to be inadequate. In addition, in this void, a substance that buffers expansion and contraction of metal particles that can be alloyed with Li, such as amorphous carbon, graphite, resin, etc., is filled in the void by being present or void. It may be
<Liと合金化可能な金属粒子>
金属粒子が、Liと合金化可能な金属粒子であることを確認するための手法としては、X線回折による金属粒子相の同定、電子顕微鏡による粒子構造の観察および元素分析、蛍光X線による元素分析などが挙げられる。
Liと合金化可能な金属粒子は、従来公知のいずれのものも使用可能であるが、容量とサイクル寿命の点から、金属粒子は、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Ag、Si、Sn、Al、Zr、Cr、P、S、V、Mn、Nb、Mo、Cu、Zn、Ge、In、Ti等からなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。また、2種以上の金属からなる合金を使用しても良く、金属粒子が、2種以上の金属元素により形成された合金粒子であってもよい。これらの中でも、Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群から選ばれる金属又はその化合物が好ましい。
金属化合物として、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。また、2種以上の金属からなる合金を使用しても良い。
<Metal particles that can be alloyed with Li>
As a method for confirming that the metal particles are metal particles that can be alloyed with Li, identification of metal particle phase by X-ray diffraction, observation of particle structure by electron microscope and elemental analysis, element by fluorescent X-ray Analysis etc. are mentioned.
Any metal particle that can be alloyed with Li can be used, but from the viewpoint of capacity and cycle life, the metal particles can be, for example, Fe, Co, Sb, Bi, Pb, Ni, Ag Preferred are metals or compounds selected from the group consisting of Si, Sn, Al, Zr, Cr, P, S, V, Mn, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, In, Ti and the like. Further, an alloy composed of two or more kinds of metals may be used, and the metal particle may be an alloy particle formed of two or more kinds of metal elements. Among these, a metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn and W or a compound thereof is preferable.
Examples of metal compounds include metal oxides, metal nitrides, metal carbides and the like. Alternatively, an alloy composed of two or more metals may be used.
この中でも、Si又はSi化合物が高容量化の点で、好ましい。本明細書では、Si又はSi化合物を総称してSi化合物と呼ぶ。Si化合物としては、具体的には、SiOx,SiNx,SiCx、SiZxOy(Z=C、N)などが挙げられ、好ましくは、一般式で表すとSiOxである。この一般式SiOxは、二酸化Si(SiO2)と金属Si
(Si)とを原料として得られるが、そのxの値は通常0≦x<2である。SiOxは、黒鉛と比較して理論容量が大きく、更に非晶質SiあるいはナノサイズのSi結晶は、リチウムイオン等のアルカリイオンの出入りがしやすく、高容量を得ることが可能となる。
Among these, Si or Si compounds are preferable in terms of increasing the capacity. In the present specification, Si or Si compounds are generically referred to as Si compounds. Specific examples of the Si compound include SiOx, SiNx, SiCx, SiZxOy (Z = C, N) and the like, preferably SiOx in the general formula. This general formula SiOx is Si dioxide (SiO2) and metal Si
(Si) can be obtained as a raw material, but the value of x is usually 0 ≦ x <2. SiOx has a large theoretical capacity as compared with graphite, and further, amorphous Si or nano-sized Si crystal is easy to get in and out alkali ions such as lithium ions, and it is possible to obtain a high capacity.
具体的には、SiOxと表されるものであり、xは0≦x<2であり、より好ましくは、0.2以上、1.8以下、更に好ましくは、0.4以上、1.6以下、特に好ましくは、0.6以上、1,4以下であり、X=0がとりわけ好ましい。この範囲であれば、高容量であると同時に、Liと酸素との結合による不可逆容量を低減させることが可能となる。
・Liと合金化可能な金属粒子の平均粒子径(d50)
Liと合金化可能な金属粒子の平均粒子径(d50)は、サイクル寿命の観点から、通常0.01μm以上、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.3μm以上であり、通常10μm以下、好ましくは9μm以下、より好ましくは8μm以下である。平均粒子径(d50)が前記範囲内であると、充放電に伴う体積膨張が低減され、充放電容量を維持しつつ、良好なサイクル特性の得ることができる。
平均粒子径(d50)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定方法等で求められる。
Specifically, it is represented as SiOx, x is 0 ≦ x <2, more preferably 0.2 or more and 1.8 or less, still more preferably 0.4 or more and 1.6 Or less, particularly preferably 0.6 or more and 1 or 4 or less, and particularly preferably X = 0. Within this range, it is possible to reduce the irreversible capacity due to the bond between Li and oxygen as well as having a high capacity.
・ Average particle size of metal particles that can be alloyed with Li (d50)
The average particle size (d50) of the metal particles that can be alloyed with Li is usually 0.01 μm or more, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, still more preferably 0.3 μm from the viewpoint of cycle life It is the above, normally 10 micrometers or less, preferably 9 micrometers or less, and more preferably 8 micrometers or less. When the average particle diameter (d50) is in the above range, volumetric expansion associated with charge and discharge is reduced, and good cycle characteristics can be obtained while maintaining charge and discharge capacity.
The average particle size (d50) is determined by a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring method or the like.
・Liと合金化可能な金属粒子のBET法比表面積
Liと合金化可能な金属粒子のBET法により比表面積は通常0.5〜60m2/g、1〜40m2/gであることが好ましい。Liと合金化可能な金属粒子のBET法による比表面積が前記範囲内であると、電池の充放電効率および放電容量が高く、高速充放電においてリチウムの出し入れが速く、レート特性に優れるので好ましい。
-BET specific surface area of metal particles that can be alloyed with Li According to the BET method of metal particles that can be alloyed with Li, the specific surface area is preferably 0.5 to 60 m 2 / g and 1 to 40 m 2 / g. When the specific surface area of the metal particles that can be alloyed with Li according to the BET method is within the above range, the charge and discharge efficiency and discharge capacity of the battery are high, lithium is rapidly taken in and out in high speed charge and discharge, and rate characteristics are excellent.
・Liと合金化可能な金属粒子の含有酸素量
Liと合金化可能な金属粒子の含有酸素量は、特に制限はないが、通常0.01〜8質量%、0.05〜5質量%であることが好ましい。粒子内の酸素分布状態は、表面近傍に存在、粒子内部に存在、粒子内一様に存在していてもかまわないが、特に表面近傍に存在していることが好ましい。Liと合金化可能な金属粒子の含有酸素量が前記範囲内であると、SiとOの強い結合により、充放電に伴う体積膨張が抑制され、サイクル特性に優れるので好ましい。
-Contained oxygen amount of metal particles that can be alloyed with Li The contained oxygen amount of metal particles that can be alloyed with Li is not particularly limited, but usually 0.01 to 8% by mass, 0.05 to 5% by mass Is preferred. The oxygen distribution state in the particle may be present near the surface, present inside the particle, or uniformly present in the particle, but it is particularly preferable to be present near the surface. It is preferable that the content of oxygen of the metal particles that can be alloyed with Li is in the above-mentioned range, because the strong bond between Si and O suppresses the volume expansion associated with charge and discharge and has excellent cycle characteristics.
本発明でいうLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子を含有する負極活物質とは、Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子が互いに独立した粒子の状態で混合されている混合物でもよいし、Liと合金化可能な金属粒子が黒鉛粒子の表面又は内部に存在している複合体でもよい。本明細書において、複合体(複合粒子ともいう)とは、特に、Liと合金化可能な金属粒子および炭素質物が含まれている粒子であれば特に制限はないが、好ましくは、Liと合金化可能な金属粒子および炭素質物が物理的及び/又は化学的な結合によって一体化した粒子である。より好ましい形態としては、Liと合金化可能な金属粒子および炭素質物が、少なくとも複合粒子表面及びバルク内部の何れにも存在する程度に各々の固体成分が粒子内で分散して存在している状態にあり、それらを物理的及び/又は化学的な結合によって一体化させるために、炭素質物が存在しているような形態である。更に具体的な好ましい形態は、Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子から少なくとも構成される複合材であって、黒鉛粒子、好ましくは、天然黒鉛が曲面を有する折り畳まれた構造を持つ粒子内に、該曲面を有する折り畳まれた構造内の間隙にLiと合金化可能な金属粒子が存在していることを特徴とする負極活物質である。また、間隙は空隙であってもよいし、非晶質炭素や黒鉛質物、樹脂等、Liと合金化可能な金属粒子の膨張、収縮を緩衝するような物質が、間隙中に存在していてもよい。 The metal particle that can be alloyed with Li and the negative electrode active material that contains graphite particles as described in the present invention may be a mixture in which metal particles that can be alloyed with Li and graphite particles are mixed in mutually independent particles. Alternatively, it may be a composite in which metal particles that can be alloyed with Li are present on the surface or inside of the graphite particles. In the present specification, a composite (also referred to as a composite particle) is not particularly limited as long as it is a particle containing metal particles and carbonaceous materials that can be alloyed with Li, but preferably it is preferably an alloy with Li Metallizable metal particles and carbonaceous matter are particles integrated by physical and / or chemical bonding. In a more preferable form, each solid component is dispersed and present in the particles to such an extent that metal particles and carbonaceous substances which can be alloyed with Li are present at least on both the surface of the composite particle and inside the bulk. In order to integrate them by physical and / or chemical bonding, carbonaceous substances are present in such a form. A more specific preferred embodiment is a composite material comprising at least a metal particle alloyable with Li and a graphite particle, wherein the graphite particle, preferably, a particle having a folded structure in which natural graphite has a curved surface In the negative electrode active material, metal particles capable of being alloyed with Li are present in gaps in the folded structure having the curved surface. Also, the gap may be a void, or a material such as amorphous carbon, a graphitic substance, a resin, or the like that buffers expansion and contraction of metal particles that can be alloyed with Li is present in the gap. It is also good.
・Liと合金化可能な金属粒子の含有割合
Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子の合計に対するLiと合金化可能な金属粒子の含有割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは、2質量%以上、更に好ましくは3質量%以上、特に好ましくは5質量%以上である。また、通常99質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、より更に好ましくは25質量%以下、特に好ましくは15%以下、最も好ましくは10質量%以下である。この範囲であると、十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。
-Content ratio of metal particles that can be alloyed with Li The content ratio of metal particles that can be alloyed with Li to the total of metal particles that can be alloyed with Li and graphite particles is usually at least 0.1 mass%, preferably 1 The content is preferably at least 2% by mass, more preferably at least 3% by mass, particularly preferably at least 5% by mass. Also, usually 99% by mass or less, preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less, still more preferably 25% by mass or less, particularly preferably 15% or less, most preferably It is 10% by mass or less. Within this range, it is preferable in that sufficient capacity can be obtained.
合金系材料負極は、公知のいずれの方法を用いて製造することが可能である。具体的に、負極の製造方法としては、例えば、上述の負極活物質に結着剤や導電材等を加えたものをそのままロール成型してシート電極とする方法や、圧縮成形してペレット電極とする方法も挙げられるが、通常は負極用の集電体(以下「負極集電体」という場合がある。)上に塗布法、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等の手法により、上述の負極活物質を含有する薄膜層(負極活物質層)を形成する方法が用いられる。この場合、上述の負極活物質に結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー状とし、これを負極集電体に塗布、乾燥した後にプレスして高密度化することにより、負極集電体上に負極活物質層を形成する。 The alloy-based material negative electrode can be manufactured using any known method. Specifically, as a method of manufacturing a negative electrode, for example, a method in which a negative electrode active material as described above to which a binder, a conductive material, etc. is added is directly roll-formed to form a sheet electrode, or compression molded to form a pellet electrode The negative electrode is usually formed on a current collector for the negative electrode (hereinafter sometimes referred to as “negative electrode current collector”) by a method such as a coating method, a vapor deposition method, a sputtering method, or a plating method. The method of forming the thin film layer (negative electrode active material layer) containing an active material is used. In this case, a binder, a thickener, a conductive material, a solvent, and the like are added to the above-described negative electrode active material to form a slurry, which is applied to the negative electrode current collector, dried and pressed to increase the density. The negative electrode active material layer is formed on the negative electrode current collector.
負極集電体の材質としては、鋼、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス等が挙げられる。これらのうち、薄膜に加工し易いという点及びコストの点から、銅箔が好ましい。
負極集電体の厚さは、通常1μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下である。負極集電体の厚さが厚過ぎると、電池全体の容量が低下し過ぎることがあり、逆に薄過ぎると取り扱いが困難になることがある。
Examples of the material of the negative electrode current collector include steel, copper alloy, nickel, nickel alloy, stainless steel and the like. Among these, copper foil is preferable in terms of easy processing into a thin film and cost.
The thickness of the negative electrode current collector is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. When the thickness of the negative electrode current collector is too thick, the capacity of the entire battery may be too low, and conversely, when it is too thin, handling may be difficult.
なお、表面に形成される負極活物質層との結着効果を向上させるため、これら負極集電体の表面は、予め粗面化処理しておくことが好ましい。表面の粗面化方法としては、ブラスト処理、粗面ロールによる圧延、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシなどで集電体表面を研磨する機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法等が挙げられる。 In order to improve the binding effect with the negative electrode active material layer formed on the surface, the surface of the negative electrode current collector is preferably roughened in advance. The surface is roughened by blasting, rolling with a rough surface roll, abrasive cloth with abrasive particles fixed, grinding machine with a wire brush equipped with a grindstone, emery buff, steel wire, etc. Chemical polishing method, electro polishing method, chemical polishing method, and the like.
また、負極集電体の質量を低減させて電池の質量当たりのエネルギー密度を向上させるために、エキスパンドメタルやパンチングメタルのような穴あきタイプの負極集電体を使用することもできる。このタイプの負極集電体は、その開口率を変更することで、質量も白在に変更可能である。また、このタイプの負極集電体の両面に負極活物質層を形成させた場合、この穴を通してのリベット効果により、負極活物質層の剥離が更に起こり難くなる。しかし、開口率があまりに高くなった場合には、負極活物質層と負極集電体との接触面積が小さくなるため、かえって接着強度は低くなることがある。 Also, in order to reduce the mass of the negative electrode current collector and improve the energy density per mass of the battery, it is also possible to use a perforated type negative electrode current collector such as expanded metal or punching metal. The mass of the negative electrode current collector of this type can also be changed to white by changing the aperture ratio. In addition, when the negative electrode active material layer is formed on both sides of this type of negative electrode current collector, peeling of the negative electrode active material layer is further difficult to occur due to the rivet effect through the holes. However, if the aperture ratio becomes too high, the contact area between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector may be reduced, and the adhesive strength may be lowered.
負極活物質層を形成するためのスラリーは、通常は負極材に対して結着剤、増粘剤等を加えて作製される。なお、本明細書における「負極材」とは、負極活物質と導電材とを合わせた材料を指すものとする。
負極材中における負極活物質の含有量は、通常70質量%以上、特に75質量%以上、また、通常97質量%以下、特に95質量%以下であることが好ましい。負極活物質の含有量が少な過ぎると、得られる負極を用いた二次電池の容量が不足する傾向があり、多過ぎると相対的に導電剤の含有量が不足することにより、負極としての電気伝導性を確保しづらい傾向にある。なお、二以上の負極活物質を併用する場合には、負極活物質の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。
The slurry for forming the negative electrode active material layer is usually prepared by adding a binder, a thickener and the like to the negative electrode material. In addition, the "negative electrode material" in this specification shall refer to the material which united the negative electrode active material and the electrically conductive material.
The content of the negative electrode active material in the negative electrode material is preferably 70% by mass or more, particularly 75% by mass or more, and usually 97% by mass or less, particularly 95% by mass or less. When the content of the negative electrode active material is too small, the capacity of the secondary battery using the obtained negative electrode tends to be insufficient, and when the content is too large, the content of the conductive agent is relatively insufficient, so that electricity as a negative electrode is obtained. It tends to be difficult to ensure conductivity. In the case where two or more negative electrode active materials are used in combination, the total amount of the negative electrode active materials may be set to satisfy the above range.
負極に用いられる導電材としては、銅やニッケル等の金属材料;黒鉛、カーボンブラック等の炭素材料などが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意
の組み合わせ及び比率で併用してもよい。特に、導電材として炭素材料を用いると、炭素材料が活物質としても作用するため好ましい。負極材中における導電材の含有量は、通常3質量%以上、特に5質量%以上、また、通常30質量%以下、特に25質量%以下であることが好ましい。導電材の含有量が少な過ぎると導電性が不足する傾向があり、多過ぎると相対的に負極活物質等の含有量が不足することにより、電池容量や強度が低下する傾向となる。なお、二以上の導電材を併用する場合には、導電材の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。
Examples of the conductive material used for the negative electrode include metal materials such as copper and nickel; and carbon materials such as graphite and carbon black. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio. In particular, it is preferable to use a carbon material as the conductive material because the carbon material also acts as an active material. The content of the conductive material in the negative electrode material is preferably 3% by mass or more, particularly 5% by mass or more, and usually 30% by mass or less, particularly 25% by mass or less. If the content of the conductive material is too small, the conductivity tends to be insufficient. If the content is too large, the content of the negative electrode active material or the like is relatively short, and the battery capacity and the strength tend to be reduced. When two or more conductive materials are used in combination, the total amount of the conductive materials may satisfy the above range.
負極に用いられる結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安全な材料であれば、任意のものを使用することができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン・ブタジエンゴム・イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。結着剤の含有量は、負極材100質量部に対して通常0.5質量部以上、特に1質量部以上、また、通常10質量部以下、特に8質量部以下であることが好ましい。結着剤の含有量が少な過ぎると得られる負極の強度が不足する傾向があり、多過ぎると相対的に負極活物質等の含有量が不足することにより、電池容量や導電性が不足する傾向となる。なお、二以上の結着剤を併用する場合には、結着剤の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。 As a binder used for a negative electrode, if it is a safe material with respect to the solvent and electrolyte solution used at the time of electrode manufacture, an arbitrary thing can be used. For example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, styrene butadiene rubber isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene acrylic acid copolymer, ethylene methacrylic acid copolymer and the like can be mentioned. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio. The content of the binder is preferably 0.5 parts by mass or more, particularly 1 part by mass or more, and usually 10 parts by mass or less, particularly 8 parts by mass or less, based on 100 parts by mass of the negative electrode material. When the content of the binder is too small, the strength of the obtained negative electrode tends to be insufficient. When the content is too large, the content of the negative electrode active material and the like is relatively insufficient, so the battery capacity and the conductivity tend to be insufficient. It becomes. When two or more binders are used in combination, the total amount of the binders may be within the above range.
負極に用いられる増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。増粘剤は必要に応じて使用すればよいが、使用する場合には、負極活物質層中における増粘剤の含有量が通常0.5質量%以上、5質量%以下の範囲で用いることが好ましい。 Examples of the thickener used for the negative electrode include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and the like. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio. A thickener may be used as necessary, but when used, the content of the thickener in the negative electrode active material layer is usually in the range of 0.5% by mass to 5% by mass. Is preferred.
負極活物質層を形成するためのスラリーは、上記負極活物質に、必要に応じて導電剤や結着剤、増粘剤を混合して、水系溶媒又は有機溶媒を分散媒として用いて調製される。水系溶媒としては、通常、水が用いられるが、これにエタノール等のアルコール類、N−メチルピロリドン等の環状アミド類などの有機溶媒を、水に対して30質量%以下の範囲で併用することもできる。また、有機溶媒としては、通常、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類、アニソール、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ブタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類が挙げられ、中でも、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類等が好ましい。なお、これらは何れか1種を単独で使用してもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 The slurry for forming the negative electrode active material layer is prepared using the aqueous solvent or the organic solvent as a dispersion medium by mixing the above-mentioned negative electrode active material with a conductive agent, a binder and a thickener as required. Ru. Although water is usually used as the aqueous solvent, it may be used in combination with organic solvents such as alcohols such as ethanol and cyclic amides such as N-methyl pyrrolidone in a range of 30% by mass or less with respect to water You can also. Also, as the organic solvent, usually, cyclic amides such as N-methyl pyrrolidone, linear amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and aromatic carbonization such as anisole, toluene, xylene and the like Hydrogens, alcohols such as butanol, cyclohexanol and the like, and cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, linear amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and the like are preferable among them . In addition, these may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
得られたスラリーを上述の負極集電体上に塗布し、乾燥した後、プレスすることにより、負極活物質層が形成される。塗布の手法は特に制限されず、それ自体既知の方法を用いることができる。乾燥の手法も特に制限されず、自然乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥等の公知の手法を用いることができる。 The obtained slurry is applied onto the above-described negative electrode current collector, dried, and pressed to form a negative electrode active material layer. The method of application is not particularly limited, and a method known per se can be used. The drying method is also not particularly limited, and known methods such as natural drying, heat drying and reduced pressure drying can be used.
<負極の構成と作製法>
電極の製造は、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のいずれの方法を用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって形成することができる。
また、合金系材料を用いる場合には、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等の手法により、
上述の負極活物質を含有する薄膜層(負極活物質層)を形成する方法も用いられる。
<Structure of negative electrode and preparation method>
For production of the electrode, any known method can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler and the like are added to the negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and pressed. Can.
In the case of using an alloy-based material, a method such as evaporation, sputtering or plating is used.
The method of forming the thin film layer (negative electrode active material layer) containing the above-mentioned negative electrode active material is also used.
(電極密度)
負極活物質を電極化した際の電極構造は特に制限されないが、集電体上に存在している負極活物質の密度は、1g・cm−3以上が好ましく、1.2g・cm−3以上がさらに好ましく、1.3g・cm−3以上が特に好ましく、また、2.2g・cm−3以下が好ましく、2.1g・cm−3以下がより好ましく、2.0g・cm−3以下がさらに好ましく、1.9g・cm−3以下が特に好ましい。集電体上に存在している負極活物質の密度が、上記範囲を上回ると、負極活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する場合がある。
(Electrode density)
The electrode structure when making the negative electrode active material into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material present on the current collector is preferably 1 g · cm −3 or more, and 1.2 g · cm −3 or more Is more preferable, 1.3 g · cm −3 or more is particularly preferable, and 2.2 g · cm −3 or less is preferable, 2.1 g · cm −3 or less is more preferable, and 2.0 g · cm −3 or less More preferably, 1.9 g · cm −3 or less is particularly preferable. When the density of the negative electrode active material present on the current collector exceeds the above range, the negative electrode active material particles are destroyed, and the initial irreversible capacity increases, or the non-aqueous system near the current collector / negative electrode active material interface In some cases, the high current density charge / discharge characteristics may be deteriorated due to the decrease in the permeability of the electrolyte solution. If the above range is exceeded, the conductivity between the negative electrode active materials may be reduced, the battery resistance may be increased, and the capacity per unit volume may be reduced.
2−2.正極
<正極活物質>
以下に正極に使用される正極活物質(リチウム遷移金属系化合物)について述べる。
〈リチウム遷移金属系化合物〉
リチウム遷移金属系化合物とは、Liイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物であり、例えば、硫化物やリン酸塩化合物、リチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。硫化物としては、TiS2やMoS2などの二次元層状構造をもつ化合物や、一般式MexMo6S8(MeはPb,Ag,Cuをはじめとする各種遷移金属)で表される強固な三次元骨格構造を有するシュブレル化合物などが挙げられる。リン酸塩化合物としては、オリビン構造に属するものが挙げられ、一般的にはLiMePO4(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)で表され、具体的にはLiFePO4、LiCoPO4、LiNiPO4、LiMnPO4などが挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、三次元的拡散が可能なスピネル構造や、リチウムイオンの二次元的拡散を可能にする層状構造に属するものが挙げられる。スピネル構造を有するものは、一般的にLiMe2O4(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表され、具体的にはLiMn2O4、LiCoMnO4、LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoVO4などが挙げられる。層状構造を有するものは、一般的にLiMeO2(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表される。具体的にはLiCoO2、LiNiO2、LiNi1−xCoxO2、LiNi1−x−yCoxMnyO2、LiNi0.5Mn0.5O2、Li1.2Cr0.4Mn0.4O2、Li1.2Cr0.4Ti0.4O2、LiMnO2などが挙げられる。
2-2. Positive electrode <positive electrode active material>
The positive electrode active material (lithium transition metal based compound) used for the positive electrode will be described below.
Lithium transition metal compounds
The lithium transition metal-based compound is a compound having a structure capable of releasing and inserting Li ions, and examples thereof include a sulfide, a phosphate compound, and a lithium transition metal composite oxide. As the sulfide, a compound having a two-dimensional layered structure such as TiS 2 or MoS 2 or a strong three-dimensional framework structure represented by the general formula MexMo 6 S 8 (Me is various transition metals including Pb, Ag, and Cu) Shubrel compounds and the like can be mentioned. The phosphate compounds include those having an olivine structure, and are generally represented by LiMePO4 (Me is at least one transition metal), and specific examples include LiFePO4, LiCoPO4, LiNiPO4, LiMnPO4 and the like Be As lithium transition metal complex oxide, what belongs to the spinel structure in which three-dimensional diffusion is possible, and the thing which belongs to the layered structure which enables two-dimensional diffusion of lithium ion is mentioned. One having a spinel structure is generally represented as LiMe 2 O 4 (Me is at least one transition metal), and specific examples include LiMn 2 O 4, LiCoMnO 4, LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4, LiCoVO 4 and the like. Those having a layered structure are generally represented as LiMeO 2 (Me is at least one transition metal). Specifically, LiCoO2, LiNiO2, LiNi1-xCoxO2, LiNi1-x-yCoxMnyO2, LiNi0.5Mn0.5O2, Li1.2Cr0.4Mn0.4O2, Li1.2Cr0.4Ti0.4O2, LiMnO2 etc. are mentioned.
〈組成〉
また、リチウム含有遷移金属化合物は、例えば、下記組成式(A)または(B)で示されるリチウム遷移金属系化合物であることが挙げられる。
1)下記組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物である場合
Li1+xMO2 …(A)
ただし、xは通常0以上、0.5以下である。Mは、Ni及びMn、或いは、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Mn/Niモル比は通常0.1以上、5以下である。Ni/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。Co/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。なお、xで表されるLiのリッチ分は、遷移金属サイトMに置換している場合もある。
<composition>
Moreover, it is mentioned that a lithium containing transition metal compound is a lithium transition metal type-compound shown, for example by a following composition formula (A) or (B).
1) In the case of a lithium transition metal compound represented by the following composition formula (A)
Li1 + xMO2 (A)
However, x is usually 0 or more and 0.5 or less. M is an element composed of Ni and Mn, or Ni, Mn and Co, and the Mn / Ni molar ratio is usually 0.1 or more and 5 or less. The Ni / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. The Co / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. In addition, the rich part of Li represented by x may be substituted by the transition metal site M.
なお、上記組成式(A)においては、酸素量の原子比は便宜上2と記載しているが、多少の不定比性があってもよい。また、上記組成式中のxは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のLi量は欠損している場合があ
る。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のxが−0.65以上、1以下に測定されることがある。
In the above composition formula (A), the atomic ratio of the amount of oxygen is described as 2 for convenience, but it may have some nonstoichiometry. Further, x in the above composition formula is a preparation composition at the production stage of the lithium transition metal based compound. Usually, batteries in the market are aged after the batteries are assembled. Therefore, the amount of Li in the positive electrode may be lost as a result of charge and discharge. In that case, x may be measured as −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis.
また、リチウム遷移金属系化合物は、正極活物質の結晶性を高めるために酸素含有ガス雰囲気下で高温焼成を行って焼成されたものが電池特性に優れる。
さらに、組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物は、以下一般式(A’)のとおり、213層と呼ばれるLi2MO3との固溶体であってもよい。
αLi2MO3・(1−α)LiM’O2・・・(A’)
一般式中、αは、0<α<1を満たす数である。
Further, the lithium transition metal-based compound is obtained by firing at a high temperature under an oxygen-containing gas atmosphere to improve crystallinity of the positive electrode active material, and the material is excellent in battery characteristics.
Furthermore, the lithium transition metal-based compound represented by the composition formula (A) may be a solid solution with Li2MO3 called 213 layer as represented by the following formula (A ').
α Li 2 MO 3 · (1-α) Li M 'O 2 (A')
In the general formula, α is a number that satisfies 0 <α <1.
Mは、平均酸化数が4+である少なくとも一種の金属元素であり、具体的には、Mn、Zr、Ti、Ru、Re及びPtからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。
M’は、平均酸化数が3+である少なくとも一種の金属元素であり、好ましくは、V、Mn、Fe、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素であり、より好ましくは、Mn、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。
M is at least one metal element having an average oxidation number of 4+, and specifically, at least one metal element selected from the group consisting of Mn, Zr, Ti, Ru, Re, and Pt.
M ′ is at least one metal element having an average oxidation number of 3+, preferably at least one metal element selected from the group consisting of V, Mn, Fe, Co and Ni, more preferably It is at least one metal element selected from the group consisting of Mn, Co and Ni.
2)下記一般式(B)で表されるリチウム遷移金属系化合物である場合。
Li[LiaMbMn2−b−a]O4+δ・・・(B)
ただし、Mは、Ni、Cr、Fe、Co、Cu、Zr、AlおよびMgから選ばれる遷移金属のうちの少なくとも1種から構成される元素である。
bの値は通常0.4以上、0.6以下である。
bの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位重量当たりのエネルギー密度が高い。
2) In the case of a lithium transition metal based compound represented by the following general formula (B).
Li [LiaMbMn2-b-a] O4 + δ (B)
However, M is an element composed of at least one of transition metals selected from Ni, Cr, Fe, Co, Cu, Zr, Al and Mg.
The value of b is usually 0.4 or more and 0.6 or less.
If the value of b is in this range, the energy density per unit weight in the lithium transition metal based compound is high.
また、aの値は通常0以上、0.3以下である。また、上記組成式中のaは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のLi量は欠損している場合がある。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のaが−0.65以上、1以下に測定されることがある。 The value of a is usually 0 or more and 0.3 or less. Further, a in the above composition formula is a feed composition at the production stage of the lithium transition metal based compound. Usually, batteries in the market are aged after the batteries are assembled. Therefore, the amount of Li in the positive electrode may be lost as a result of charge and discharge. In that case, a may be measured at −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis.
aの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位重量当たりのエネルギー密度を大きく損なわず、かつ、良好な負荷特性が得られる。
さらに、δの値は通常±0.5の範囲である。
δの値がこの範囲であれば、結晶構造としての安定性が高く、このリチウム遷移金属系化合物を用いて作製した電極を有する電池のサイクル特性や高温保存が良好である。
If the value of a is in this range, good load characteristics can be obtained without significantly impairing the energy density per unit weight of the lithium transition metal based compound.
Furthermore, the value of δ is usually in the range of ± 0.5.
If the value of δ is in this range, the stability as a crystal structure is high, and the cycle characteristics and high temperature storage of a battery having an electrode manufactured using this lithium transition metal based compound are good.
ここでリチウム遷移金属系化合物の組成であるリチウムニッケルマンガン系複合酸化物におけるリチウム組成の化学的な意味について、以下により詳細に説明する。
上記リチウム遷移金属系化合物の組成式のa,bを求めるには、各遷移金属とリチウムを誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で分析して、Li/Ni/Mnの比を求める事で計算される。
Here, the chemical meaning of the lithium composition in the lithium nickel manganese composite oxide, which is the composition of the lithium transition metal based compound, will be described in more detail below.
In order to obtain a and b of the composition formula of the lithium transition metal based compound, each transition metal and lithium are analyzed by inductively coupled plasma emission spectrometry (ICP-AES) to obtain the ratio of Li / Ni / Mn. Calculated by
構造的視点では、aに係るリチウムは、同じ遷移金属サイトに置換されて入っていると考えられる。ここで、aに係るリチウムによって、電荷中性の原理によりMとマンガンの平均価数が3.5価より大きくなる。
また、上記リチウム遷移金属系化合物は、フッ素置換されていてもよく、LiMn2O4‐xF2xと表記される。
From a structural point of view, it is considered that the lithium relating to a is substituted into the same transition metal site. Here, due to the lithium according to a, the average valence of M and manganese becomes larger than 3.5 according to the principle of charge neutrality.
Further, the lithium transition metal-based compound may be fluorine-substituted and is described as LiMn 2 O 4 -xF 2 x.
〈ブレンド〉
上記の組成のリチウム遷移金属系化合物の具体例としては、例えば、Li1+xNi0.5Mn0.5O2、Li1+xNi0.85Co0.10Al0.05O2、Li1+xNi0.33Mn0.33Co0.33O2、Li1+xNi0.45Mn0.45Co0.1O2、Li1+xMn1.8Al0.2O4、Li1+xMn1.5Ni0.5O4等が挙げられる。これらのリチウム遷移金属系化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上をブレンドして用いても良い。
<blend>
Specific examples of the lithium transition metal compound having the above composition include, for example, Li1 + xNi0.5Mn0.5O2, Li1 + xNi0.85Co0.10Al0.05O2, Li1 + xNi0.33Mn0.33Co0.33O2, Li1 + xNi0.45Mn0.45Co0.1O2, Li1 + xMn1.8Al0 And 2O4, Li1 + xMn1.5Ni0.5O4 and the like. One of these lithium transition metal compounds may be used alone, or two or more thereof may be blended and used.
〈異元素導入〉
また、リチウム遷移金属系化合物は、異元素が導入されてもよい。異元素としては、B,Na,Mg,Al,K,Ca,Ti,V,Cr,Fe,Cu,Zn,Sr,Y,Zr,Nb,Ru,Rh,Pd,Ag,In,Sb,Te,Ba,Ta,Mo,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Pb,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Bi,N,F,S,Cl,Br,I,As,Ge,P,Pb,Sb,SiおよびSnの何れか1種以上の中から選択される。これらの異元素は、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれていてもよく、あるいは、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれず、その粒子表面や結晶粒界などに単体もしくは化合物として偏在していてもよい。
Introduction of different elements
In addition, different elements may be introduced into the lithium transition metal based compound. As different elements, B, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Sr, Y, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sb, Te , Ba, Ta, Mo, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi And N, F, S, Cl, Br, I, As, Ge, P, Pb, Sb, Si and Sn are selected from any one or more of them. These different elements may be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal based compound, or not incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal based compound, either alone or as a compound on the particle surface or grain boundary. It may be unevenly distributed.
[リチウム二次電池用正極]
リチウム二次電池用正極は、上述のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体及び結着剤を含有する正極活物質層を集電体上に形成してなるものである。
正極活物質層は、通常、正極材料と結着剤と更に必要に応じて用いられる導電材及び増粘剤等を、乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作成される。
[Positive Electrode for Lithium Secondary Battery]
The positive electrode for a lithium secondary battery is obtained by forming a positive electrode active material layer containing the above-mentioned lithium transition metal based compound powder for lithium secondary battery positive electrode material and a binder on a current collector.
In the positive electrode active material layer, a positive electrode material, a binder, and a conductive material, a thickener, etc., which are optionally used, are mixed in a dry state to form a sheet, and is pressed to the positive electrode current collector Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is applied to a positive electrode current collector and dried.
正極集電体の材質としては、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。また、形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。 As a material of the positive electrode current collector, usually, a metal material such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, tantalum or the like, or a carbon material such as carbon cloth or carbon paper is used. Further, as the shape, in the case of metal material, metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, foam metal etc., in the case of carbon material, carbon plate, carbon thin film, carbon cylinder Etc. The thin film may be formed in a mesh shape as appropriate.
正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、100mm以下の範囲が好適である。上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する可能性がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる可能性がある。
正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して安定な材料であれば良いが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子、SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレンスチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポ
リテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子、アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
When a thin film is used as the positive electrode current collector, the thickness thereof is arbitrary, but a range of 1 μm to 100 mm is usually preferable. If the thickness is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient, while if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.
The binder used to manufacture the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of the coating method, any material that is stable to the liquid medium used at the time of electrode manufacture may be used. Specific examples include polyethylene, Resin polymers such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), fluororubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene・ Rubber-like polymers such as propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymers), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers, Styrene · Isoprene Styrene Bro Thermoplastic elastomeric polymers such as co-polymers and their hydrogenated products, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymers, propylene / α-olefin copolymers, etc. Ion conductivity of soft polymer, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene, fluorinated polymer such as polytetrafluoroethylene-ethylene copolymer, alkali metal ion (especially lithium ion) The polymer composition etc. which it has are mentioned. One of these substances may be used alone, or two or more of these substances may be used in any combination and ratio.
正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1重量%以上、80重量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう可能性がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる可能性がある。
正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。その種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料などを挙げることができる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01重量%以上、50重量%以下である。導電材の割合が低すぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高すぎると電池容量が低下することがある。
The proportion of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by weight or more and 80% by weight or less. When the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material can not be sufficiently retained, the mechanical strength of the positive electrode is insufficient, and battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. It may lead to a decrease in battery capacity and conductivity.
The positive electrode active material layer usually contains a conductive material to enhance the conductivity. The type is not particularly limited, but specific examples thereof include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite, artificial graphite and the like, carbon black such as acetylene black, amorphous carbon such as needle coke and the like And carbon materials of the One of these substances may be used alone, or two or more of these substances may be used in any combination and ratio. The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by weight or more and 50% by weight or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and if too high, the battery capacity may decrease.
スラリーを形成するための液体媒体としては、正極材料であるリチウム遷移金属系化合物粉体、結着剤、並びに必要に応じて使用される導電材及び増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 As a liquid medium for forming a slurry, it is possible to dissolve or disperse a lithium transition metal based compound powder which is a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener which are optionally used. The type of the solvent is not particularly limited, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water, alcohol and the like, and examples of the organic solvent include N-methyl pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethyl acetamide, methyl acetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyl triamine, N , N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethyl acetamide, hexamethyl phosphaamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methyl naphthalene, hexane, etc. be able to. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant is added to the thickener together with the thickener, and a slurry such as SBR is used. In addition, one of these solvents may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
正極活物質層中の正極材料としてのリチウム遷移金属系化合物粉体の含有割合は、通常10重量%以上、99.9重量%以下である。正極活物質層中のリチウム遷移金属系化合物粉体の割合が多すぎると正極の強度が不足する傾向にあり、少なすぎると容量の面で不十分となることがある。
また、正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。
The content ratio of the lithium transition metal based compound powder as the positive electrode material in the positive electrode active material layer is usually 10% by weight or more and 99.9% by weight or less. When the proportion of the lithium transition metal based compound powder in the positive electrode active material layer is too large, the strength of the positive electrode tends to be insufficient, and when it is too small, the capacity may be insufficient.
The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm.
正極のプレス後の電極密度としては、通常、2.2g/cm3以上、4.2g/cm3以下である。
なお、塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。
かくして、リチウム二次電池用正極が調製できる。
The electrode density of the positive electrode after pressing is usually 2.2 g / cm 3 or more and 4.2 g / cm 3 or less.
In order to increase the packing density of the positive electrode active material, the positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like.
Thus, a positive electrode for lithium secondary battery can be prepared.
2−3.セパレータ
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、本発明の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
セパレータの材料や形状については特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、本発明の非水系電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔
性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。
2-3. Separator In order to prevent a short circuit, a separator is usually interposed between the positive electrode and the negative electrode. In this case, the non-aqueous electrolytic solution of the present invention is usually used by impregnating this separator.
The material and shape of the separator are not particularly limited, and any known ones can be adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among them, resins, glass fibers, inorganic substances, etc., which are made of a material stable to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, are used, and porous sheet or non-woven fabric-like articles etc. excellent in liquid retention are used. Is preferred.
樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、さらに好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As a material of resin and a glass fiber separator, polyolefins, such as polyethylene and a polypropylene, aromatic polyamide, polytetrafluoroethylene, polyether sulfone, a glass filter etc. can be used, for example. Among them, preferred are glass filters and polyolefins, and more preferred are polyolefins. One of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be used in any combination and ratio.
セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、10μm以上がさらに好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下がさらに好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、非水系電解液二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。 The thickness of the separator is arbitrary but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, and more preferably 30 μm or less. If the separator is thinner than the above range, the insulation and mechanical strength may be reduced. When the thickness is more than the above range, not only the battery performance such as rate characteristics may be degraded, but also the energy density of the whole non-aqueous electrolyte secondary battery may be degraded.
さらに、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、通常20%以上であり、35%以上が好ましく、45%以上がさらに好ましく、また、通常90%以下であり、85%以下が好ましく、75%以下がさらに好ましい。空孔率が、上記範囲より小さ過ぎると、膜抵抗が大きくなってレート特性が悪化する傾向がある。また、上記範囲より大き過ぎると、セパレータの機械的強度が低下し、絶縁性が低下する傾向にある。 Furthermore, when a porous sheet such as a porous sheet or non-woven fabric is used as the separator, the porosity of the separator is optional, but is usually 20% or more, preferably 35% or more, and more preferably 45% or more, Also, it is usually 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 75% or less. When the porosity is smaller than the above range, the film resistance tends to be increased and the rate characteristic tends to be deteriorated. Moreover, when it is larger than the said range, it exists in the tendency for the mechanical strength of a separator to fall and for insulation to fall.
また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下であり、0.2μm以下が好ましく、また、通常0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。また、上記範囲を下回ると、膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する場合がある。
一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。
The average pore diameter of the separator is also optional, but is usually 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less, and usually 0.05 μm or more. When the average pore size exceeds the above range, a short circuit is likely to occur. If the above range is exceeded, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.
On the other hand, as the inorganic material, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used, and those having a particle shape or fiber shape are used. Used.
形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。上記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着材を用いて上記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂を結着材として多孔層を形成させることが挙げられる。 As the form, a thin film such as a non-woven fabric, a woven fabric and a microporous film is used. In the thin film form, one having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm is suitably used. A separator formed by forming a composite porous layer containing particles of the above-mentioned inorganic material on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a binder made of resin other than the above-mentioned independent thin film shape can be used. For example, alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm may be formed on both sides of the positive electrode to form a porous layer using a fluorine resin as a binder.
セパレータの非電解液二次電池における特性を、ガーレ値で把握することができる。ガーレ値とは、フィルム厚さ方向の空気の通り抜け難さを示し、100mlの空気が該フィルムを通過するのに必要な秒数で表されるため、数値が小さい方が通り抜け易く、数値が大きい方が通り抜け難いことを意味する。すなわち、その数値が小さい方がフィルムの厚さ方向の連通性が良いことを意味し、その数値が大きい方がフィルムの厚さ方向の連通性が悪いことを意味する。連通性とは、フィルム厚さ方向の孔のつながり度合いである。本発明のセパレータのガーレ値が低ければ、様々な用途に使用することが出来る。例えば非水系リチウム二次電池のセパレータとして使用した場合、ガーレ値が低いということは、リチウムイオンの移動が容易であることを意味し、電池性能に優れるため好ましい。セパレータのガーレ値は、任意ではあるが、好ましくは10〜1000秒/100mlであり、より好ましくは15〜800秒/100mlであり、更に好ましくは20〜500秒/100mlである。ガーレ値が1000秒/100ml以下であれば、実質的には電気抵抗が低く、セパレータとしては好ましい。 The characteristics of the non-electrolyte secondary battery of the separator can be grasped by the Gurley value. The Gurley value indicates the difficulty of air passing through in the film thickness direction, and since 100 ml of air is represented by the number of seconds required to pass through the film, smaller numbers are easier to pass through and larger numbers are larger. It means that one is more difficult to pass through. That is, the smaller the value, the better the communication in the thickness direction of the film, and the larger the value, the worse the communication in the thickness direction of the film. The communication property is the degree of connection of the holes in the film thickness direction. If the Gurley value of the separator of the present invention is low, it can be used in various applications. For example, when it is used as a separator of a non-aqueous lithium secondary battery, a low Gurley value means that lithium ions can be easily moved, which is preferable because the battery performance is excellent. The Gurley value of the separator is optionally but preferably 10 to 1000 seconds / 100 ml, more preferably 15 to 800 seconds / 100 ml, and still more preferably 20 to 500 seconds / 100 ml. If the Gurley value is 1000 seconds / 100 ml or less, the electric resistance is substantially low and it is preferable as a separator.
2−4.電池設計
<電極群>
電極群は、上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のもののいずれでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、通常40%以上であり、50%以上が好ましく、また、通常90%以下であり、80%以下が好ましい。
2-4. Battery design <Electrode group>
The electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate described above are intervened by the separator, and a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are spirally wound through the separator. Any one may be used. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupancy rate) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less .
電極群占有率が、上記範囲を下回ると、電池容量が小さくなる。また、上記範囲を上回ると空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、さらには、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。 When the electrode group occupancy rate falls below the above range, the battery capacity decreases. Further, when the above range is exceeded, the void space is small, the battery becomes high temperature, the members expand, the vapor pressure of the liquid component of the electrolyte becomes high, and the internal pressure rises, and the charge and discharge repetition performance as the battery Or, the characteristics such as high temperature storage may be lowered, and furthermore, a gas release valve may be actuated to release the internal pressure to the outside.
<外装ケース>
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に制限されない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
<Exterior case>
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a stable substance to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel sheet, metals such as stainless steel, aluminum or aluminum alloy, magnesium alloy or the like, or a laminated film (laminated film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, metals of aluminum or aluminum alloy and laminate films are preferably used.
金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。 In the outer case using metals, the metals are welded to form a hermetically sealed structure by laser welding, resistance welding, ultrasonic welding, or a caulking structure is formed using the above metals via a resin gasket. The thing is mentioned. In the outer case using the above-mentioned laminated film, those having a sealing and sealing structure by thermally fusing the resin layers to each other may be mentioned. In order to improve the sealing property, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, in the case where the resin layer is heat-sealed through the current collection terminal to form a sealed structure, the metal and the resin are joined, and therefore, a resin having a polar group or a modification having a polar group introduced as an intervening resin Resin is preferably used.
<保護素子>
保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスター、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等を使用することができる。上記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
<Protective element>
As a protection element, PTC (Positive Temperature Coefficient), whose resistance increases when abnormal heat generation or excessive current flows, thermal fuse, thermistor, interrupt the current flowing in the circuit due to rapid increase of internal pressure of battery and internal temperature at abnormal heat generation. Valve (current shutoff valve) etc. can be used. The protective element is preferably selected under conditions which do not operate under normal use of high current, and it is more preferable to design it so as not to lead to abnormal heat generation or thermal runaway without the protective element.
(外装体)
本発明の非水系電解液二次電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体(外装ケース)内に収納して構成される。この外装体に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り公知のものを任意に採用することができる。
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に限定されるものではない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金、ニッケル、チタン等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
(Exterior body)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is usually constructed by housing the above non-aqueous electrolyte, the negative electrode, the positive electrode, the separator and the like in an outer package (outer case). The outer package is not limited, and any known one can be adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
The material of the outer case is not particularly limited as long as the material is stable to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel sheet, stainless steel, aluminum or aluminum alloy, magnesium alloy, metals such as nickel or titanium, or a laminated film (laminated film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, metals of aluminum or aluminum alloy and laminate films are preferably used.
上記金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属
同士を溶着して封止密閉構造とするもの、又は、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。
In the outer case using the above metals, the metals are welded together by laser welding, resistance welding, ultrasonic welding to form a hermetically sealed structure, or a caulking structure using the above metals via a resin gasket. The thing to do is mentioned. In the outer case using the above-mentioned laminated film, those having a sealing and sealing structure by thermally fusing the resin layers to each other may be mentioned. In order to improve the sealing property, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, in the case where the resin layer is heat-sealed through the current collection terminal to form a sealed structure, the metal and the resin are joined, and therefore, a resin having a polar group or a modification having a polar group introduced as an intervening resin Resin is preferably used.
また、外装ケースの形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであってもよい。 The shape of the outer case is also arbitrary, and may be, for example, cylindrical, square, laminate, coin or large size.
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
本実施例・比較例に使用した化合物の略号及び構造を以下に示す。
EXAMPLES The present invention will be more specifically described below with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples.
Abbreviations and structures of compounds used in Examples and Comparative Examples are shown below.
<実施例1−1〜1−10、比較例1−1〜1−7>
[正極の作製]
正極活物質としてリチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物(Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33O2)85質量%と、導電材としてアセチレンブラック10質量%と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で、ディスパーザーで混合してスラリー化した。これを厚さ21μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして正極とした。
Examples 1-1 to 1-10 and Comparative Examples 1-1 to 1-7
[Production of positive electrode]
85% by mass of lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 ) as a positive electrode active material and 10% by mass of acetylene black as a conductive material 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a bonding material was mixed in an N-methylpyrrolidone solvent with a disperser to form a slurry. This was uniformly applied on both sides of a 21 μm thick aluminum foil and dried, and then pressed to form a positive electrode.
[負極の作製]
平均粒子径0.2μmのSi微粒子50gを平均粒径35μmの鱗片状黒鉛2000g中に分散させ、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)に投入し、ローター回転数7000rpm、180秒装置内を循環または滞留させて処理し、Siと黒鉛粒子の複合体を得た。得られた複合体を、焼成後の被覆率が7.5%になるように炭素質物となる有機化合物としてコールタールピッチを混合し、2軸混練機により混練・分散させた。得られた分散物を、焼成炉に導入し、窒素雰囲気下1000℃、3時間焼成した。得られた焼成物は、更にハンマーミルで粉砕後、篩(45μm)を実施し、負極活物質を作製した。前記測定法で測定した、珪素元素の含有量、平均粒径d50、タップ密度、比表面積はそれぞれ、2.0質量%、20μm、1.0g/cm3、7.2m2/gであった。
[Fabrication of negative electrode]
50 g of Si fine particles with an average particle size of 0.2 μm are dispersed in 2000 g of scaly graphite with an average particle size of 35 μm and charged into a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.) It was retained and processed to obtain a composite of Si and graphite particles. Coal tar pitch was mixed as an organic compound to be a carbonaceous substance so that the coverage after firing was 7.5%, and the obtained composite was kneaded and dispersed by a twin-screw kneader. The obtained dispersion was introduced into a baking furnace and baked at 1000 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The obtained fired product was further crushed with a hammer mill and sieved (45 μm) to produce a negative electrode active material. The content of silicon element, the average particle diameter d50, the tap density, and the specific surface area measured by the measurement method were 2.0 mass%, 20 μm, 1.0 g / cm 3 and 7.2 m 2 / g, respectively.
上述負極活物質、増粘剤、バインダーとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)、ディスパーザーで混合してスラリー化した。このスラリーを厚さ10μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして負極とした。なお、乾燥後の負極において、上述負極活物質:カルボキシメチルセルロースナトリウム:スチレンブタジエンゴム=97.5:1:1.5の質量比となるように作製した。 The above negative electrode active material, a thickener, and an aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of 1% by mass of sodium carboxymethylcellulose) as a thickener and a binder, and an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (concentration of 50 mass of styrene-butadiene rubber) %), Mixed with a disperser and made into a slurry. The slurry was uniformly coated on one side of a 10 μm thick copper foil and dried, and then pressed to form a negative electrode. In addition, in the negative electrode after drying, it produced so that it might become mass ratio of the above-mentioned negative electrode active material: carboxymethylcellulose sodium: styrene butadiene rubber = 97.5: 1: 1.5.
[非水系電解液の調製]
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)との混合物(体積容量比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1モル/L(非水系電解液中の濃度として)溶解させたもの(これを基準電解液1と呼ぶ)、さらに、ビニレンカーボネート(VC)とフルオロエチレンカーボネート(MFEC)をそれぞれ2.0質量%添加した(これを基準電解液2と呼ぶ)。実施例1−1〜1−6、比較例1−1〜1−6は基準電解液2全体に対して、実施例1−7〜1−10、比較例1−7は基準電解液1全体に対して、下記表1に記載の割合で化合物を加えて電解液を調製した。ただ
し、比較例1−1、比較例1−7はそれぞれ基準電解液2、基準電解液1そのものである。
[Preparation of non-aqueous electrolyte solution]
1 mole / L of LiPF 6 sufficiently dried in a mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 3: 7) under a dry argon atmosphere (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) What was made to melt | dissolve (this is called the reference electrolyte solution 1), and 2.0 mass% of vinylene carbonate (VC) and fluoro ethylene carbonate (MFEC) were respectively added (this is called the reference electrolyte solution 2). Examples 1-1 to 1-6 and comparative examples 1-1 to 1-6 are the whole reference electrolyte solution 2, Examples 1 to 7 to 1-10, and comparative example 1-7 the whole reference electrolyte 1 The compounds were added in the proportions described in Table 1 below to prepare an electrolytic solution. However, Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-7 are the reference electrolyte solution 2 and the reference electrolyte solution 1 respectively.
[非水系電解液電池(ラミネート型)の製造]
上記の正極、負極、及びポリオレフィン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素をアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、後述する電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。
[Manufacture of non-aqueous electrolyte battery (laminated type)]
The positive electrode, the negative electrode, and the polyolefin separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. The battery element thus obtained was wrapped with an aluminum laminate film, and after injecting an electrolytic solution described later, the battery element was vacuum sealed to produce a sheet-like non-aqueous electrolytic solution secondary battery.
<非水系電解液二次電池の評価>
[高温サイクル試験]
25℃の恒温槽中、ラミネート型セルの非水系電解液二次電池を0.05Cに相当する電流で4.0Vまで定電流−定電圧充電を行った。その後、0.05Cで2.5Vまで放電した。続いて0.2Cで4.0VまでCC−CVした後、0.2Cで2.5Vまで放電し、非水系電解液二次電池を安定させた。その後、0.2Cで4.2VまでCC−CV充電を行った後、0.2Cで2.5Vまで放電させ初期のコンディショニングを行った。
<Evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
[High temperature cycle test]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the laminate type cell was subjected to constant current-constant voltage charging up to 4.0 V at a current corresponding to 0.05 C in a thermostat at 25 ° C. Thereafter, it was discharged to 2.5 V at 0.05C. Subsequently, after CC-CV at 0.2 C to 4.0 V, the battery was discharged to 2.5 V at 0.2 C to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Thereafter, CC-CV charging was performed at 0.2 C to 4.2 V, and then discharging was performed at 0.2 C to 2.5 V to perform initial conditioning.
初期コンディショニング後のセルを45℃の恒温槽中、0.5Cで4.2VまでCCCV充電した後、0.5Cの定電流で2.5Vまで放電する過程を1サイクルとして、100サイクル実施した。100サイクル目の容量を「100サイクル後容量」とした。また、初期コンディショニングを行った電池の厚みを測定したのち、高温サイクル試験(100サイクル)を行った。その後、初期コンディショニング後と同様に電池の厚み変化を測定し、サイクルに伴う電池の電極厚み変化を「電池膨れ」とした。
下記表1に、実施例1−1〜1−6、比較例1−2〜1−6は、比較例1−1の値で、実施例1−7〜1−10は比較例1−7の値で規格化した、100サイクル容量、電池膨れを示す。
The cell after the initial conditioning was charged in a 45 ° C. constant temperature bath at 0.5 C to CCCV charge to 4.2 V, and then discharged to 2.5 V at a constant current of 0.5 C as one cycle, for 100 cycles. The capacity at the 100th cycle is referred to as "capacity after 100 cycles". Moreover, after measuring the thickness of the battery which performed initial conditioning, the high temperature cycle test (100 cycles) was done. After that, the change in thickness of the battery was measured in the same manner as after the initial conditioning, and the change in electrode thickness of the battery with the cycle was regarded as "battery swelling".
In the following Table 1, Examples 1-1 to 1-6 and Comparative Examples 1-2 to 1-6 are the values of Comparative Example 1-1, and Examples 1-7 to 1-10 are Comparative Example 1-7. Indicated by the value of 100 cycle capacity, showing battery swelling.
<比較例2−1〜2−5>
[正極の作製]
第一の正極活物質としてのマンガン酸リチウム(Li1.1Mn1.9Al0.1O4)67.5質量部、第二の正極活物質としてのリチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物(Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33O2)22.5質量部、導電材としてカーボンブラックを5質量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチル−2−ピロリドン溶媒中で、ディスパーザーで混合してスラリー化した。これを厚さ21μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして正極とした。
<Comparative Examples 2-1 to 2-5>
[Production of positive electrode]
67.5 parts by mass of lithium manganate (Li 1.1 Mn 1.9 Al 0.1 O 4 ) as a first positive electrode active material, lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxidation as a second positive electrode active material 22.5 parts by mass of (Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 ), 5 parts by mass of carbon black as a conductive material, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder % Was mixed and slurried with a disperser in N-methyl-2-pyrrolidone solvent. This was uniformly applied on both sides of a 21 μm thick aluminum foil and dried, and then pressed to form a positive electrode.
[負極の作製]
負極活物質としてグラファイト粉末97.5質量部に、増粘剤、バインダーとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)150質量部、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)2質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。このスラリーを厚さ10μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして負極とした。
[Fabrication of negative electrode]
99.5 parts by mass of graphite powder as a negative electrode active material, 150 parts by mass of aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of 1% by mass of sodium carboxymethylcellulose) as a thickener and a binder, and aqueous of styrene-butadiene rubber 2 parts by mass of dispersion (concentration of 50% by mass of styrene-butadiene rubber) was added and mixed by a disperser to form a slurry. The slurry was uniformly coated on one side of a 10 μm thick copper foil and dried, and then pressed to form a negative electrode.
[非水系電解液の調製]
上記<実施例1−1〜1−10、比較例1−1〜1−7>で示す基準電解液2全体に対
して、下記表2に記載の割合で化合物を加えて電解液を調製した。ただし、比較例2−5は基準電解液2そのものである。
[Preparation of non-aqueous electrolyte solution]
The compound was added in the ratio of following Table 2 with respect to the whole reference electrolyte solution 2 shown by said <Example 1-1 to 1-10, Comparative Example 1-1 to 1-7>, and the electrolyte solution was prepared. . However, Comparative Example 2-5 is the reference electrolyte solution 2 itself.
[非水系電解液電池(ラミネート型)の製造]
上記正極、負極、及びポリオレフィン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素をアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、後述する電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。
[Manufacture of non-aqueous electrolyte battery (laminated type)]
The positive electrode, the negative electrode, and the polyolefin separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. The battery element thus obtained was wrapped with an aluminum laminate film, and after injecting an electrolytic solution described later, the battery element was vacuum sealed to produce a sheet-like non-aqueous electrolytic solution secondary battery.
<非水系電解液二次電池の評価>
[初期充放電]
25℃の恒温槽中、シート状の非水系電解液二次電池を0.1Cで4.2VまでCC‐CV充電した後、0.1Cで2.7Vまで放電した。続いて0.3Cで4.2VまでCC‐CV充電した後、0.3Cで2.7Vまで放電した。これを2サイクル、合計3サイクル行って非水系電解液二次電池を安定化させた。その後電池を60℃に24時間保持しエージングを実施した。
<Evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
[Initial charge and discharge]
In a thermostat at 25 ° C., a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery was charged by CC-CV to 4.2 V at 0.1 C and then discharged to 2.7 V at 0.1 C. Subsequently, CC-CV charge was performed at 0.3 C to 4.2 V, and then discharged at 0.3 C to 2.7 V. This was repeated 2 cycles for a total of 3 cycles to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Thereafter, the battery was kept at 60 ° C. for 24 hours for aging.
[高温サイクル試験]
高温サイクル試験は、55℃の恒温槽中、1Cで4.2VまでCC‐CV充電した後、1CのCCで2.7Vまで放電する過程を1サイクルとして、100サイクル実施した。100サイクル家の容量の1サイクル目の容量に対する割合を「100サイクル容量」とした。
下記表2に、比較例2−5の値で規格化した、100サイクル容量を示す。
[High temperature cycle test]
The high temperature cycle test was carried out for 100 cycles, where CC-CV was charged to 4.2 V at 1 C in a thermostat at 55 ° C. and then discharged to 2.7 V at 1 C CC. The ratio of the capacity of a 100-cycle house to the capacity of the first cycle was taken as "100-cycle capacity".
Table 2 below shows the 100 cycle capacity normalized with the value of Comparative Example 2-5.
<参考例1−1〜1−4>
[正極の作製]
正極活物質としてリチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物(Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33O2)85質量%と、導電材としてアセチレンブラック10質量%と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で、ディスパーザーで混合してスラリー化した。これを厚さ21μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして正極とした。
<Reference Examples 1-1 to 1-4>
[Production of positive electrode]
85% by mass of lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 ) as a positive electrode active material and 10% by mass of acetylene black as a conductive material 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a bonding material was mixed in an N-methylpyrrolidone solvent with a disperser to form a slurry. This was uniformly applied on both sides of a 21 μm thick aluminum foil and dried, and then pressed to form a positive electrode.
[負極の作製]
負極活物質としてケイ素粉末、導電剤として黒鉛粉末、及びバインダーを混合し、これらにN−メチルピロリドン溶液を加え、ディスパーザーで混合してスラリー状とした。得
られたスラリーを、負極集電体である厚さ20μmの銅箔上に均一に塗布して負極とし、活物質が幅30mm、長さ40mmとなるように切り出して負極とした。なお、この負極は摂氏60度で12時間減圧乾燥して用いた。
[Fabrication of negative electrode]
Silicon powder as a negative electrode active material, graphite powder as a conductive agent, and a binder were mixed, an N-methyl pyrrolidone solution was added to these, and they were mixed by a disperser to make a slurry. The obtained slurry was uniformly applied on a 20 μm thick copper foil as a negative electrode current collector to form a negative electrode, and the active material was cut out to have a width of 30 mm and a length of 40 mm to obtain a negative electrode. The negative electrode was used after drying under reduced pressure at 60 ° C. for 12 hours.
[非水系電解液の調製]
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)との混合物(体積容量比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1モル/L(非水系電解液中の濃度として)溶解させたもの(これを基準電解液1と呼ぶ)、さらに、ビニレンカーボネート(VC)とフルオロエチレンカーボネート(MFEC)をそれぞれ2.0質量%添加した(これを基準電解液2と呼ぶ)。参考例1−1〜1−2は基準電解液2全体に対して、参考例1−3〜1−4は基準電解液1全体に対して、下記表3に記載の割合で化合物を加えて電解液を調製した。ただし、参考例1−1、参考例1−3はそれぞれ基準電解液2、基準電解液1そのものである。
[Preparation of non-aqueous electrolyte solution]
1 mole / L of LiPF 6 sufficiently dried in a mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 3: 7) under a dry argon atmosphere (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) What was made to melt | dissolve (this is called the reference electrolyte solution 1), and 2.0 mass% of vinylene carbonate (VC) and fluoro ethylene carbonate (MFEC) were respectively added (this is called the reference electrolyte solution 2). In the reference examples 1-1 to 1-2, the compounds described in the following Table 3 are added to the whole of the reference electrolyte 2 and in the reference examples 1-3 to 1-4, to the whole of the reference electrolyte 1. An electrolyte was prepared. However, Reference Example 1-1 and Reference Example 1-3 are the reference electrolyte solution 2 and the reference electrolyte solution 1 respectively.
[非水系電解液電池(ラミネート型)の製造]
上記の正極、負極、及びポリオレフィン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素をアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、後述する電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。
[Manufacture of non-aqueous electrolyte battery (laminated type)]
The positive electrode, the negative electrode, and the polyolefin separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. The battery element thus obtained was wrapped with an aluminum laminate film, and after injecting an electrolytic solution described later, the battery element was vacuum sealed to produce a sheet-like non-aqueous electrolytic solution secondary battery.
<非水系電解液二次電池の評価>
[高温サイクル試験]
25℃の恒温槽中、ラミネート型セルの非水系電解液二次電池を0.05Cに相当する電流で4.0Vまで定電流−定電圧充電を行った。その後、0.05Cで2.5Vまで放電した。続いて0.2Cで4.0VまでCC−CVした後、0.2Cで2.5Vまで放電し、非水系電解液二次電池を安定させた。その後、0.2Cで4.2VまでCC−CV充電を行った後、0.2Cで2.5Vまで放電させ初期のコンディショニングを行った。
<Evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
[High temperature cycle test]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the laminate type cell was subjected to constant current-constant voltage charging up to 4.0 V at a current corresponding to 0.05 C in a thermostat at 25 ° C. Thereafter, it was discharged to 2.5 V at 0.05C. Subsequently, after CC-CV at 0.2 C to 4.0 V, the battery was discharged to 2.5 V at 0.2 C to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Thereafter, CC-CV charging was performed at 0.2 C to 4.2 V, and then discharging was performed at 0.2 C to 2.5 V to perform initial conditioning.
初期コンディショニング後のセルを45℃の恒温槽中、0.5Cで4.2VまでCCCV充電した後、0.5Cの定電流で2.5Vまで放電する過程を1サイクルとして、100サイクル実施した。100サイクル目の容量を「100サイクル後容量」とした。また、初期コンディショニングを行った電池の厚みを測定したのち、高温サイクル試験(100サイクル)を行った。その後、初期コンディショニング後と同様に電池の厚み変化を測定し、サイクルに伴う電池の電極厚み変化を「電池膨れ」とした。 The cell after the initial conditioning was charged in a 45 ° C. constant temperature bath at 0.5 C to CCCV charge to 4.2 V, and then discharged to 2.5 V at a constant current of 0.5 C as one cycle, for 100 cycles. The capacity at the 100th cycle is referred to as "capacity after 100 cycles". Moreover, after measuring the thickness of the battery which performed initial conditioning, the high temperature cycle test (100 cycles) was done. After that, the change in thickness of the battery was measured in the same manner as after the initial conditioning, and the change in electrode thickness of the battery with the cycle was regarded as "battery swelling".
下記表3に、参考例1−2は、参考例1−1の値で、参考例1−4は参考例1−3の値で規格化した、100サイクル容量、電池膨れを示す。 In Table 3 below, Reference Example 1-2 shows the value of Reference Example 1-1, and Reference Example 1-4 shows the 100 cycle capacity and battery swelling normalized with the value of Reference Example 1-3.
表1から明らかなように、負極にLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子を含有する負極活物質を用い、且つ、本発明の一般式(A)で表される特定物を含む非水系電解液を用いた場合、特定化合物を含有していない、比較例1‐2〜1‐6よりもサイクル特性と電池膨れを改善することが示されている。また、表2、3から明らかなように、負極にLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子を含有する負極活物質を用いない場合は、サイクル特性と電池膨れは改善されないことが示されている。これより、負極にLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子を含有する負極活物質を用い、且つ、非水系電解液に一般式(A)で表される構造を有する化合物を添加した非水系電解液を用いることでサイクル特性と電池膨れが改善されることがわかる。 As apparent from Table 1, a non-aqueous system using a negative electrode active material containing metal particles capable of alloying with Li and graphite particles for the negative electrode and containing the specific substance represented by the general formula (A) of the present invention When an electrolytic solution is used, it has been shown to improve cycle characteristics and battery swelling more than Comparative Examples 1-2 to 1-6 which do not contain a specific compound. Further, as apparent from Tables 2 and 3, it is shown that the cycle characteristics and the battery swelling are not improved when the negative electrode active material containing metal particles capable of alloying with Li and graphite particles is not used for the negative electrode. There is. From this, a non-aqueous system in which a negative electrode active material containing metal particles capable of alloying with Li and graphite particles is used for the negative electrode and a compound having a structure represented by the general formula (A) is added to the non-aqueous electrolyte It is understood that cycle characteristics and battery swelling are improved by using the electrolytic solution.
本発明の非水系電解液によれば、非水系電解液電池の高温保存時における容量劣化とサイクル特性を改善できる。そのため、非水系電解液二次電池が用いられる電子機器等のあらゆる分野において好適に利用できる。また、非水系電解液を用いるリチウムイオンキャパシタ等の電界コンデンサにおいても好適に利用できる。 According to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, it is possible to improve capacity deterioration and cycle characteristics during high-temperature storage of the non-aqueous electrolyte battery. Therefore, it can be suitably used in all fields such as electronic devices in which non-aqueous electrolyte secondary batteries are used. Moreover, it can utilize suitably also in electric field capacitors, such as a lithium ion capacitor which uses a non-aqueous electrolyte solution.
本発明の非水系電解液及び非水系電解液二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。その用途の具体例としては、ラップトップコンピュータ、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンタ、携帯オーディオプレーヤー、小型ビデオカメラ、液晶テレビ、ハンディクリーナー、トランシーバ、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ等を挙げることができる。 The application of the non-aqueous electrolytic solution and the non-aqueous electrolytic solution secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known applications. Specific examples of its use are laptop computers, e-book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copiers, mobile printers, mobile audio players, small video cameras, LCD TVs, handy cleaners, transceivers, electronic organizers, calculators, memories Cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, automobiles, motorbikes, motorbikes, bicycles, lighting fixtures, toys, game machines, watches, electric tools, strobes, cameras, etc. can be mentioned.
Claims (6)
電池であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに、下記一般式(A)で表
される化合物を含有し、且つ、該負極がLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子を含有す
る負極活物質を有し、該Liと合金化可能な金属粒子と該黒鉛粒子との合計に対する該L
iと合金化可能な金属粒子の含有量が0.1〜25質量%であることを特徴とする非水系
電解液二次電池。
ル基、アルキニル基、又は、芳香族炭化水素基を示す。X1、X2は独立して、水素原子
、ハロゲン原子、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルコキシカルボニル基、アシル
基を示す。nは0〜1の整数を示す。ただし、n=0の時、R2はハロゲン原子で置換さ
れたアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又は、芳香族炭化水素基を示す。) 1. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution comprising an electrolyte and a non-aqueous solvent together with the general formula (A) contains a compound represented by), and, have a negative active material negative electrode containing Li can be alloyed metal particles and graphite particles, with said Li can be alloyed metal particles and the graphite particles The L to the sum of
The content of the metal particle which can be alloyed with i is 0.1-25 mass%, The non-aqueous electrolyte solution secondary battery characterized by the above-mentioned.
全量に対して0.001質量%以上10質量%以下であることを特徴とする請求項1に記
載の非水系電解液二次電池。 In the non-aqueous electrolyte solution, the content of the compound represented by the general formula (A) is 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. The non-aqueous electrolyte secondary battery as described in.
有する環状カーボネート、酸無水物化合物、イソシアネート化合物、環状スルホン酸エス
テル化合物、イソシアヌル酸骨格を有する化合物及びニトリル化合物からなる群より選ば
れる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の非水
系電解液二次電池。 The non-aqueous electrolyte comprises a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, a cyclic carbonate having a fluorine atom, an acid anhydride compound, an isocyanate compound, a cyclic sulfonic acid ester compound, a compound having an isocyanuric acid skeleton and a nitrile compound. The non-aqueous electrolytic solution secondary battery according to claim 1, containing at least one compound selected from the group.
原子を有する環状カーボネート、酸無水物化合物、イソシアネート化合物、環状スルホン
酸エステル化合物、イソシアヌル酸骨格を有する化合物及びシアノ基を有する化合物から
なる群より選ばれる少なくとも1種の化合物の含有量が非水系電解液の全量に対して0.
001質量%以上10質量%以下であることを特徴とする請求項3に記載の非水系電解液
二次電池。 In the non-aqueous electrolyte, a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, a cyclic carbonate having a fluorine atom, an acid anhydride compound, an isocyanate compound, a cyclic sulfonic acid ester compound, a compound having an isocyanuric acid skeleton and a cyano group The content of the at least one compound selected from the group consisting of compounds is 0. 0 to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution.
It is 001 mass% or more and 10 mass% or less, The non-aqueous electrolyte according to claim 3
Secondary battery.
なる群より選ばれる少なくとも1種の金属又はその金属化合物であることを特徴とする請
求項1〜4のいずれか一項に記載の非水系電解液二次電池。 The metal particle that can be alloyed with Li is at least one metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn and W, or a metal compound thereof. 4. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of 4.
とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の非水系電解液二次電池。 The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the metal particle that can be alloyed with Li is Si or a metal oxide with Si.
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