JP2000294273A - Nonaqueous electrolyte and secondary battery using it - Google Patents
Nonaqueous electrolyte and secondary battery using itInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の技術分野】本発明は、充放電特性に優れた非水
電解液、およびそれを用いた二次電池に関する。より詳
細には、フタル酸イミド誘導体を含有するリチウム二次
電池に適した非水電解液、およびそれを用いた二次電池
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte having excellent charge / discharge characteristics and a secondary battery using the same. More specifically, the present invention relates to a non-aqueous electrolyte suitable for a lithium secondary battery containing a phthalic imide derivative, and a secondary battery using the same.
【0002】[0002]
【発明の技術的背景】非水電解液を用いた電池は、高電
圧でかつ高エネルギー密度を有しており、また貯蔵性な
どの信頼性も高いので、民生用電子機器の電源として広
く用いられている。BACKGROUND OF THE INVENTION A battery using a non-aqueous electrolyte has a high voltage, a high energy density, and a high reliability such as storability, so that it is widely used as a power source for consumer electronic devices. Have been.
【0003】このような電池として非水電解液二次電池
があり、その代表的存在は、リチウムイオン二次電池で
ある。それに用いられる非水溶媒として、誘電率の高い
カーボネート化合物が知られており、各種カーボネート
化合物の使用が提案されている。また電解液として、プ
ロピレンカーボネート、エチレンカーボネートなどの前
記高誘電率カーボネート化合物溶媒と、炭酸ジエチルな
どの低粘度溶媒との混合溶媒に、LiBF4、LiPF6、
LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、Li2SiF6な
どの電解質を混合した溶液が用いられている。As such a battery, there is a non-aqueous electrolyte secondary battery, a typical example of which is a lithium ion secondary battery. Carbonate compounds having a high dielectric constant are known as non-aqueous solvents used for such a purpose, and the use of various carbonate compounds has been proposed. As an electrolytic solution, LiBF 4 , LiPF 6 , LiPF 6 , a mixed solvent of the high dielectric constant carbonate compound solvent such as propylene carbonate and ethylene carbonate, and a low viscosity solvent such as diethyl carbonate.
A solution in which an electrolyte such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , or Li 2 SiF 6 is mixed is used.
【0004】一方で、電池の高容量化を目指して電極の
研究も進められており、リチウムイオン二次電池の負極
として、リチウムイオンの吸蔵、放出が可能な炭素材料
が用いられている。特に黒鉛などの高結晶性炭素は、放
電電位が平坦であるなどの特徴を有していることから、
現在市販されているリチウムイオン二次電池の大半の負
極として採用されている。[0004] On the other hand, research on electrodes has been promoted with the aim of increasing the capacity of batteries, and carbon materials capable of occluding and releasing lithium ions have been used as negative electrodes of lithium ion secondary batteries. In particular, highly crystalline carbon such as graphite has characteristics such as a flat discharge potential,
It is used as the negative electrode of most lithium ion secondary batteries currently on the market.
【0005】しかしながら、黒鉛などの高結晶性炭素を
負極に用いる場合、電解液用の非水溶媒として、凝固点
の低い高誘電率溶媒であるプロピレンカーボネートや1,
2‐ブチレンカーボネートを用いると、充電時に溶媒の
還元分解反応が起こり、活物質であるリチウムイオンの
黒鉛への挿入反応がほとんど進行しなくなり、電解液の
機能を果たさなくなる。その結果、特に初回の充放電効
率は極端に低下する。However, when highly crystalline carbon such as graphite is used for the negative electrode, propylene carbonate or 1,1, which is a high dielectric constant solvent having a low freezing point, is used as a non-aqueous solvent for the electrolytic solution.
When 2-butylene carbonate is used, a reductive decomposition reaction of the solvent occurs at the time of charging, and the insertion reaction of lithium ions, which is an active material, into graphite hardly progresses, so that the function of the electrolytic solution is not fulfilled. As a result, the first charge / discharge efficiency is extremely reduced.
【0006】このため、電解液に使用される高誘電率の
非水溶媒として、常温で固体ではあるものの、還元分解
反応が継続的に起こりにくいエチレンカーボネートをプ
ロピレンカーボネートに混合することにより、非水溶媒
の還元分解反応を抑える試みがなされている。さらに還
元分解反応の抑制に加えて非水溶媒の粘度特性を改善す
るため、低粘度溶媒との組み合わせ方を工夫したり、様
々な添加剤を加えたり、電解液中のプロピレンカーボネ
ートの含有量を制限することなどが提案されている。こ
れらの対策により、電池の充放電特性及び低温特性の向
上が図られてきたが、さらに、これらの対策により、電
池の充放電特性及び低温特性の向上が図られてきたが、
さらに、例えば高温保存や充放電サイクルを繰り返した
場合の、微少な還元分解反応に起因する電池寿命の低下
を改善したり、また、さらに低温特性を向上する電解液
が求められている。[0006] Therefore, as a non-aqueous solvent having a high dielectric constant, which is used in the electrolytic solution, ethylene carbonate, which is solid at room temperature but hardly undergoes a reductive decomposition reaction, is mixed with propylene carbonate to form a non-aqueous solvent. Attempts have been made to suppress the reductive decomposition reaction of the solvent. Furthermore, in order to improve the viscosity characteristics of the non-aqueous solvent in addition to suppressing the reductive decomposition reaction, devising a combination with a low-viscosity solvent, adding various additives, and reducing the content of propylene carbonate in the electrolytic solution. Restrictions have been proposed. By these measures, the charge-discharge characteristics and low-temperature characteristics of the battery have been improved, and further, by these measures, the charge-discharge characteristics and low-temperature characteristics of the battery have been improved.
Further, there is a demand for an electrolytic solution that can improve the reduction in battery life caused by minute reductive decomposition reactions when high-temperature storage and charge / discharge cycles are repeated, and can further improve low-temperature characteristics.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の要請に
応えるために、黒鉛などの高結晶性炭素を負極に用いた
場合であっても、溶媒の還元分解反応が抑制され、電池
寿命を向上し、電池にすぐれた充放電効率、負荷特性及
び低温特性を与える非水電解液の提供を目的とする。ま
た、この非水電解液を含む二次電池の提供を目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION In order to meet the above demand, the present invention suppresses the reductive decomposition reaction of a solvent even when a highly crystalline carbon such as graphite is used for a negative electrode, thereby shortening the battery life. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte that improves the charge and discharge efficiency, load characteristics, and low-temperature characteristics of a battery. Another object is to provide a secondary battery including the non-aqueous electrolyte.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明に係る非水電解液
は、一般式[1]で表されるフタル酸イミド誘導体と、
一般式[2a]または[2b]で表される環状炭酸エス
テルから選択される少なくとも一種と、一般式[3]で
表される鎖状炭酸エステルとからなる非水溶媒と、電解
質とからなり、かつ、非水溶媒中における一般式[1]
で表されるフタル酸イミド誘導体の含有割合(重量%)
をX、一般式[2a]または[2b]で表される環状炭
酸エステルから選択される少なくとも一種の含有割合
(重量%)をY、一般式[3]で表される鎖状炭酸エス
テルの含有割合(重量%)をZとするとき、X、Y、Z
が以下の範囲にあることを特徴とする非水電解液に関す
る。 X=0.01〜2、Y=5〜55、Z=43〜94.9
9、(但し、X+Y+Z=100重量%)A non-aqueous electrolyte according to the present invention comprises a phthalic imide derivative represented by the general formula [1]:
A non-aqueous solvent comprising at least one selected from cyclic carbonates represented by the general formula [2a] or [2b], a chain carbonate represented by the general formula [3], and an electrolyte; And the general formula [1] in a non-aqueous solvent
Content of phthalimide derivative represented by the formula (% by weight)
Is X, Y is at least one content ratio (% by weight) selected from the cyclic carbonates represented by the general formula [2a] or [2b], and the content is a chain carbonate represented by the general formula [3]. When the ratio (% by weight) is Z, X, Y, Z
Is in the following range. X = 0.01-2, Y = 5-55, Z = 43-94.9
9, (however, X + Y + Z = 100% by weight)
【化4】 (式[1]中、R1は、炭素原子数1〜10のアルキル
基、アリール基、カルボニル基および/またはオキシ基
をもつ有機基を示す。)Embedded image (In the formula [1], R 1 represents an organic group having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group, a carbonyl group, and / or an oxy group.)
【化5】 (式[2a]または[2b]中、R2、R3は互いに同一
であっても異なっていてもよく、水素原子または炭素原
子数1〜2のアルキル基を示す。)Embedded image (In the formula [2a] or [2b], R 2 and R 3 may be the same or different, and represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms.)
【化6】 (式[3]中、R4、R5は互いに同一であっても異なっ
ていてもよく、炭素原子数1〜3のアルキル基を表わ
す。)さらに、これら非水電解液は、電解質としてのリ
チウム塩が溶解した非水電解液であると、一次電池また
は二次電池用の電解液として有効に利用することができ
る。Embedded image (In the formula [3], R 4 and R 5 may be the same or different from each other and represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.) Further, these non-aqueous electrolytes are used as an electrolyte. A non-aqueous electrolyte in which a lithium salt is dissolved can be effectively used as an electrolyte for a primary battery or a secondary battery.
【0009】本発明は、また、負極活物質として金属リ
チウム、リチウム含有合金、リチウムイオンのドープ・
脱ドープが可能な酸化スズ、リチウムイオンのドープ・
脱ドープが可能な酸化チタン、リチウムイオンのドープ
・脱ドープが可能なシリコン、リチウムイオンのドープ
・脱ドープが可能な炭素材料のいずれかを含む負極と、
正極活物質として遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、リ
チウムと遷移金属の複合酸化物、導電性高分子材料、炭
素材料またはこれらの混合物のいずれかを含む正極と、
前記非水電解液とを含む二次電池に関する。[0009] The present invention also provides a method for doping lithium metal, a lithium-containing alloy, and lithium ion as a negative electrode active material.
Dedoping of tin oxide and lithium ion
A negative electrode including any of titanium oxide capable of undoping, silicon capable of doping / dedoping lithium ions, and a carbon material capable of doping / dedoping lithium ions;
A positive electrode including a transition metal oxide, a transition metal sulfide, a composite oxide of lithium and a transition metal, a conductive polymer material, a carbon material, or a mixture thereof as a positive electrode active material,
The present invention relates to a secondary battery including the non-aqueous electrolyte.
【0010】[0010]
【発明の具体的説明】次に、本発明に係る非水電解液お
よびこの非水電解液を用いた非水電解液二次電池につい
て具体的に説明する。非水電解液 本発明に係る非水電解液は、一般式[1]で表されるフ
タル酸イミド誘導体と、一般式[2a]または[2b]
で表される環状炭酸エステルから選択される少なくとも
一種と、一般式[3]で表わされる鎖状炭酸エステルと
からなる非水溶媒と、電解質とからなっており、各々に
ついて詳述する。Next, the non-aqueous electrolyte according to the present invention and a non-aqueous electrolyte secondary battery using this non-aqueous electrolyte will be described in detail. Nonaqueous Electrolyte The nonaqueous electrolyte according to the present invention comprises a phthalic imide derivative represented by the general formula [1] and a general formula [2a] or [2b].
And a non-aqueous solvent comprising a chain carbonate represented by the general formula [3], and an electrolyte. Each of these will be described in detail.
【0011】フタル酸イミド誘導体 本発明で非水溶媒に含有させるフタル酸イミド誘導体と
しては一般式[1]で表される化合物が使用される。 Phthalimide Derivative The compound represented by the general formula [1] is used as the phthalimide derivative to be contained in the non-aqueous solvent in the present invention.
【化7】 式[1]中、R1は、炭素原子数1〜10のアルキル
基、アリール基、カルボニル基および/またはオキシ基
をもつ有機基を示す。ここで、オキシ基とは−O−基を
示す。Embedded image In the formula [1], R 1 represents an organic group having an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group, a carbonyl group and / or an oxy group. Here, the oxy group indicates a -O- group.
【0012】炭素数1〜10のアルキル基、アリール
基、カルボニル基、またはオキシ基をもつ有機基として
は、具体的にはメチル基、エチル基、ビニル基、プロピ
ル基、イソプロピル基、メトキシ基、エトキシ基、フェ
ノキシ基、カルボキシル基、メトキシカルボニル基、エ
トキシカルボニル基、メトキシカルボニルオキシ基、エ
トキシカルボニルオキシ基、カルボキシルエチル基、メ
トキシカルボニルエチル基、エトキシカルボニルエチル
基、メトキシカルボニルオキシエチル基、エトキシカル
ボニルオキシエチル基、ブチル基、イソブチル基、sec-
ブチル基、t-ブチル基、ペンチル基、1-メチルブチル
基、2-メチルブチル基、3-メチルブチル基、1-メチル-2
-メチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル基、フェニ
ル基、o-,p-,m-位置をメチル基で置換したフェニル基、
o-,p-,m-位置をエチル基で置換したフェニル基、o-,p
-,m-位置をプロピル基で置換したフェニル基、 o-,p-,m
-位置をメトキシ基で置換したフェニル基、 o-,p-,m-位
置をエトキシ基で置換したフェニル基、その他、ヘキシ
ル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等を挙げること
ができる。Examples of the organic group having an alkyl group, aryl group, carbonyl group or oxy group having 1 to 10 carbon atoms include methyl, ethyl, vinyl, propyl, isopropyl, methoxy, Ethoxy, phenoxy, carboxyl, methoxycarbonyl, ethoxycarbonyl, methoxycarbonyloxy, ethoxycarbonyloxy, carboxyethyl, methoxycarbonylethyl, ethoxycarbonylethyl, methoxycarbonyloxyethyl, ethoxycarbonyloxy Ethyl group, butyl group, isobutyl group, sec-
Butyl group, t-butyl group, pentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-methyl-2
-Methylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, phenyl group, phenyl group substituted at the o-, p-, m-position with a methyl group,
o-, p-, m-position substituted phenyl group with ethyl group, o-, p
phenyl group substituted at the-, m- position with a propyl group, o-, p-, m
Examples thereof include a phenyl group substituted at the -position with a methoxy group, a phenyl group substituted at the o-, p-, and m-positions with an ethoxy group, and other hexyl groups, octyl groups, nonyl groups, and decyl groups.
【0013】前記一般式[1]で表わされるフタル酸イ
ミド誘導体は、具体的には、エトキシカルボニルオキシ
フタルイミド、メチルフタルイミド、エチルフタルイミ
ド、フェニルフタルイミドなどを挙げることができる。Specific examples of the phthalimide derivative represented by the general formula [1] include ethoxycarbonyloxyphthalimide, methylphthalimide, ethylphthalimide and phenylphthalimide.
【0014】本発明においては、特に添加剤の電解液へ
の溶解性の点から、前記一般式[1]で表わされるフタ
ル酸イミド誘導体のR1の炭素数は3以下であることが
望ましい。In the present invention, the number of carbon atoms of R 1 in the phthalic imide derivative represented by the above general formula [1] is desirably 3 or less, particularly from the viewpoint of solubility of the additive in the electrolytic solution.
【0015】このような前記一般式[1]で表されるフ
タル酸イミド誘導体は、充電時における非水溶媒の還元
分解反応を抑制し充放電効率を改善する効果がある。The phthalic imide derivative represented by the general formula [1] has the effect of suppressing the reductive decomposition reaction of the non-aqueous solvent during charging and improving the charge / discharge efficiency.
【0016】非水溶媒 本発明に係る非水電解液では、前記一般式[1]で表さ
れるフタル酸イミド誘導体以外に、一般式[2a]また
は[2b]で表わされる環状炭酸エステルから選択され
る一種および一般式[3]で表わされる鎖状炭酸エステ
ルとからなる非水溶媒が使用される。 Non-aqueous solvent In the non-aqueous electrolyte according to the present invention, in addition to the phthalic imide derivative represented by the general formula [1], a non-aqueous electrolyte is selected from the cyclic carbonates represented by the general formula [2a] or [2b]. And a chain carbonate represented by the general formula [3].
【0017】本発明で使用される環状炭酸エステルは、
下記一般式[2a]または[2b]で表される環状炭酸
エステルから選択される少なくとも一種のカーボネート
が挙げられる。The cyclic carbonate used in the present invention is
At least one carbonate selected from the cyclic carbonates represented by the following general formula [2a] or [2b] is exemplified.
【化8】 (式[2a]または[2b]中、R2、R3は互いに同一
であっても異なっていてもよく、水素原子または炭素原
子数1〜2のアルキル基を示す。)Embedded image (In the formula [2a] or [2b], R 2 and R 3 may be the same or different, and represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms.)
【0018】前記一般式[2a]または[2b]で表さ
れる環状炭酸エステルの例として、具体的には、エチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2‐ブチ
レンカーボネート、2,3‐ブチレンカーボネート、1,2‐
ペンチレンカーボネート、2,3‐ペンチレンカーボネー
ト、ビニレンカーボネートなどが挙げられる。これらの
中では特に、誘電率が高いエチレンカーボネートとプロ
ピレンカーボネートが好適に使用される。電池寿命の向
上を意図した場合は、特にエチレンカーボネートが好ま
しい。また、これらの環状炭酸エステルは2種以上混合
して使用してもよい。Specific examples of the cyclic carbonate represented by the general formula [2a] or [2b] include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate and 1 , 2-
Pentylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate, vinylene carbonate and the like. Among these, ethylene carbonate and propylene carbonate having high dielectric constants are particularly preferably used. In order to improve the battery life, ethylene carbonate is particularly preferable. These cyclic carbonates may be used as a mixture of two or more.
【0019】本発明で使用される鎖状炭酸エステルは、
下記一般式[3]で表される鎖状炭酸エステルが挙げら
れる。The chain carbonate used in the present invention is:
A chain carbonate represented by the following general formula [3] is exemplified.
【化9】 (式[3]中、R4、R5は互いに同一であっても異なっ
ていてもよく、炭素原子数1〜3のアルキル基を示す)
前記一般式[3]で表わされる鎖状炭酸エステルとし
て、具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチル
カーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピル
カーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチ
ルプロピルカーボネートなどが挙げられる。これらの中
では特に、粘度が低く、凝固点が低いメチルエチルカー
ボネートが好適に使用される。これら鎖状炭酸エステル
は2種以上混合して使用してもよい。Embedded image (In formula [3], R 4 and R 5 may be the same or different, and represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.)
Specific examples of the chain carbonate represented by the general formula [3] include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, and ethyl propyl carbonate. Among them, methyl ethyl carbonate having a low viscosity and a low freezing point is particularly preferably used. These chain carbonates may be used as a mixture of two or more.
【0020】非水溶媒の比率 本発明の電解液に使用する非水溶媒の比率について説明
する。前記一般式[1]で表されるフタル酸イミド誘導
体は非水溶媒全体(前記一般式[1]で表されるフタル
酸イミド誘導体と、前記一般式[2a]または[2b]
で表される環状炭酸エステルから選択される少なくとも
一種および前記一般式[3]で表される鎖状炭酸エステ
ルとの合計量)に対して、0.01〜2重量%、好まし
くは0.05〜2重量%、さらに好ましくは0.1〜1
重量%の量で含まれる。このような比率にすることで、
電池の充放電に関わる電極反応を阻害することなく、充
電時における非水溶媒の還元分解反応を抑制する事がで
きる。[0020] The ratio of the non-aqueous solvent used for the electrolytic solution of the proportion present invention the non-aqueous solvent is described. The phthalic imide derivative represented by the general formula [1] is composed of the entire non-aqueous solvent (the phthalic imide derivative represented by the general formula [1] and the general formula [2a] or [2b]
0.01 to 2% by weight, and preferably 0.05 to 2% by weight, based on at least one selected from the cyclic carbonates represented by the general formula [3] and the chain carbonate represented by the general formula [3]. To 2% by weight, more preferably 0.1 to 1%
It is included in amounts by weight. By making such a ratio,
It is possible to suppress the reductive decomposition reaction of the non-aqueous solvent at the time of charging without inhibiting the electrode reaction related to the charge and discharge of the battery.
【0021】前記一般式[2a]または[2b]で表さ
れる環状炭酸エステルから選択される少なくとも一種
は、非水溶媒全体に対して、5〜55重量%、好ましく
は10〜55重量%、さらに好ましくは15〜35重量
%含まれる。前記一般式[3]で表される鎖状炭酸エス
テルは非水溶媒全体に対して、43〜94.99重量
%、好ましくは43〜89.95重量%、さらに好まし
くは64〜84.99重量%含まれる。このような比率
にすることで、電解液の粘度を低く保ったまま電解質の
解離を促進することができ、電池の放電特性に関わる電
解液の伝導度を高めることができる。At least one selected from the cyclic carbonates represented by the general formula [2a] or [2b] is 5 to 55% by weight, preferably 10 to 55% by weight, based on the whole nonaqueous solvent. More preferably, the content is 15 to 35% by weight. The chain carbonate represented by the general formula [3] is 43 to 99.99% by weight, preferably 43 to 89.95% by weight, more preferably 64 to 84.99% by weight, based on the whole non-aqueous solvent. %included. With such a ratio, the dissociation of the electrolyte can be promoted while the viscosity of the electrolyte is kept low, and the conductivity of the electrolyte relating to the discharge characteristics of the battery can be increased.
【0022】このような非水溶媒の組み合わせおよび混
合比率とすることで、充電時における非水溶媒の還元分
解反応を抑制できるため、高温保存やサイクル試験での
電池寿命が向上し、かつ、低温における非水電解液の凝
固が起こり難く、また、常温では非水電解液の粘度が低
いので、常温から低温までの放電特性に優れた電解液と
することできる。このため電池の充放電効率、および、
高温保存特性やサイクル特性などの電池寿命の向上、低
温における負荷特性のような低温特性を改善することが
できる。By setting the combination and the mixing ratio of the non-aqueous solvents as described above, the reductive decomposition reaction of the non-aqueous solvent during charging can be suppressed, so that the battery life in high-temperature storage and cycle tests is improved, and The solidification of the non-aqueous electrolyte is unlikely to occur at room temperature, and the viscosity of the non-aqueous electrolyte at room temperature is low, so that an electrolyte having excellent discharge characteristics from room temperature to low temperature can be obtained. Therefore, the charge and discharge efficiency of the battery, and
Battery life such as high-temperature storage characteristics and cycle characteristics can be improved, and low-temperature characteristics such as load characteristics at low temperatures can be improved.
【0023】したがって、本発明の非水溶媒は、前記一
般式[1]で表されるフタル酸イミド誘導体と、前記一
般式[2a]または[2b]で表される環状炭酸エステ
ルから選択される少なくとも一種および前記一般式
[3]で表される鎖状炭酸エステルを含むものである。Therefore, the non-aqueous solvent of the present invention is selected from the phthalic imide derivative represented by the general formula [1] and the cyclic carbonate represented by the general formula [2a] or [2b]. It contains at least one kind and the chain carbonate represented by the general formula [3].
【0024】またそれらに加えて、通常電池用非水溶媒
として広く使用されている溶媒をさらに混合あるいは少
量添加して使用することも可能である。使用できる溶媒
の例として具体的には、蟻酸メチル、蟻酸エチル、蟻酸
プロピル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プ
ロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、
吉草酸メチルなどの鎖状エステル、リン酸トリメチルな
どのリン酸エステル、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエ
トキシエタン、ジエチルエーテル、ジメチルエーテル、
メチルエチルエーテル、ジプロピルエーテルなどの鎖状
エーテル、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキソラン、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
-1,3-ジオキソラン、2-メチル-1,3-ジオキソランなどの
環状エーテル、ジメチルホルムアミドなどのアミド、メ
チル‐N,N‐ジメチルカーバメートなどの鎖状カーバメ
ート、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、3-メチ
ル-γ-ブチロラクトン、2-メチル-γ-ブチロラクトンな
どの環状エステル、スルホランなどの環状スルホン、N
‐メチルオキサゾリジノンなどの環状カーバメート、N
‐メチルピロリドンなどの環状アミド、N,N‐ジメチル
イミダゾリジノンなどの環状ウレア、4,4-ジメチル-5-
メチレンエチレンカーボネート、4-メチル-4-エチル-5-
メチレンエチレンカーボネート、4-メチル-4-プロピル-
5-メチレンエチレンカーボネート、4-メチル-4-ブチル
-5-メチレンエチレンカーボネート、4,4-ジエチル-5-メ
チレンエチレンカーボネート、4-エチル-4-プロピル-5-
メチレンエチレンカーボネート、4-エチル-4-ブチル-5-
メチレンエチレンカーボネート、4,4-ジプロピル-5-メ
チレンエチレンカーボネート、4-プロピル-4-ブチル-5-
メチレンエチレンカーボネート、4,4-ジブチル-5-メチ
レンエチレンカーボネート、4,4-ジメチル-5-エチリデ
ンエチレンカーボネート、4-メチル-4-エチル-5-エチリ
デンエチレンカーボネート、4-メチル-4-プロピル- 5-
エチリデンエチレンカーボネート、4-メチル-4-ブチル-
5-エチリデンエチレンカーボネート、4,4-ジエチル-5-
エチリデンエチレンカーボネート、4-エチル-4-プロピ
ル-5-エチリデンエチレンカーボネート、4-エチル-4-ブ
チル-5-エチリデンエチレンカーボネート、4,4-ジプロ
ピル-5-エチリデンエチレンカーボネート、4-プロピル-
4-ブチル-5-エチリデンエチレンカーボネート、4,4-ジ
ブチル-5-エチリデンエチレンカーボネート、4-メチル-
4-ビニル-5-メチレンエチレンカーボネート、4-メチル-
4-アリル-5-メチレンエチレンカーボネート、4-メチル-
4-メトキシメチル-5-メチレンエチレンカーボネート、4
-メチル-4-アクリルオキシメチル-5-メチレンエチレン
カーボネート、4-メチル-4-アリルオキシメチル-5-メチ
レンエチレンカーボネート、などの環状炭酸エステル、
4-ビニルエチレンカーボネート、4,4-ジビニルエチレン
カーボネート、4,5-ジビニルエチレンカーボネートなど
のビニルエチレンカーボネート誘導体、4-ビニル-4-メ
チルエチレンカーボネート、4-ビニル-5-メチルエチレ
ンカーボネート、4-ビニル-4,5-ジメチルエチレンカー
ボネート、4-ビニル-5,5-ジメチルエチレンカーボネー
ト、4-ビニル-4,5,5-トリメチルエチレンカーボネート
などのアルキル置換ビニルエチレンカーボネート誘導
体、4-アリルオキシメチルエチレンカーボネート、4,5-
ジアリルオキシメチルエチレンカーボネートなどのアリ
ルオキシメチルエチレンカーボネート誘導体、4-メチル
-4-アリルオキシメチルエチレンカーボネート、4-メチ
ル-5-アリルオキシメチルエチレンカーボネートなどの
アルキル置換アリルオキシメチルエチレンカーボネート
誘導体、4-アクリルオキシメチルエチレンカーボネー
ト、4,5-アクリルオキシメチルエチレンカーボネートな
どのアクリルオキシメチルエチレンカーボネート誘導
体、4-メチル-4-アクリルオキシメチルエチレンカーボ
ネート、4-メチル-5-アクリルオキシメチルエチレンカ
ーボネートなどのアルキル置換アクリルオキシメチルエ
チレンカーボネート誘導体、スルホラン、硫酸ジメチル
などのような含イオウ化合物、トリメチルリン酸、トリ
エチルリン酸などの含リン化合物、および下記一般式で
表わされる化合物などを挙げることができる。 HO(CH2CH2O)aH、HO{CH2CH(CH3)
O}b H、CH3O(CH 2CH2O)c H、CH3O{C
H2CH(CH3)O}d H、CH3O(CH2CH2O)
e CH3、CH3O{CH2CH(CH3)O}f CH3、
C9H19PhO(CH 2CH2O)g {CH(CH3)O}
h CH3(Phはフェニル基)、CH3O{CH2CH
(CH3)O}iCO{O(CH3)CHCH2}jOCH3 (前記の式中、a〜fは5〜250の整数、g〜jは2
〜249の整数、5≦g+h≦250、5≦i+j≦2
50である。)これらの溶媒は、1種または2種以上を
混合して使用することができる。[0024] In addition to these, a non-aqueous solvent for batteries is usually used.
Solvent that is widely used as
It is also possible to use it in an amount added. Solvents that can be used
Specific examples of methyl formate, ethyl formate, formic acid
Propyl, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate,
Methyl lopionate, ethyl propionate, methyl butyrate,
Chain esters such as methyl valerate and trimethyl phosphate
Which phosphate ester, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-die
Toxicethane, diethyl ether, dimethyl ether,
Chain form such as methyl ethyl ether and dipropyl ether
Ether, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolan, tetra
Hydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyl
-1,3-dioxolane, 2-methyl-1,3-dioxolane, etc.
Amides such as cyclic ethers and dimethylformamide,
Chain carbamates such as chill-N, N-dimethyl carbamate
, Γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 3-methyl
Le-γ-butyrolactone, 2-methyl-γ-butyrolactone
Any cyclic ester, cyclic sulfone such as sulfolane, N
Cyclic carbamates such as -methyloxazolidinone, N
Cyclic amides such as -methylpyrrolidone, N, N-dimethyl
Cyclic urea such as imidazolidinone, 4,4-dimethyl-5-
Methylene ethylene carbonate, 4-methyl-4-ethyl-5-
Methylene ethylene carbonate, 4-methyl-4-propyl-
5-methylene ethylene carbonate, 4-methyl-4-butyl
-5-methyleneethylene carbonate, 4,4-diethyl-5-meth
Tylene ethylene carbonate, 4-ethyl-4-propyl-5-
Methylene ethylene carbonate, 4-ethyl-4-butyl-5-
Methylene ethylene carbonate, 4,4-dipropyl-5-methyl
Tylene ethylene carbonate, 4-propyl-4-butyl-5-
Methylene ethylene carbonate, 4,4-dibutyl-5-methyl
Renethylene carbonate, 4,4-dimethyl-5-ethylide
Ethylene carbonate, 4-methyl-4-ethyl-5-ethyl
Denethylene carbonate, 4-methyl-4-propyl-5-
Ethylidene ethylene carbonate, 4-methyl-4-butyl-
5-ethylidene ethylene carbonate, 4,4-diethyl-5-
Ethylidene ethylene carbonate, 4-ethyl-4-propyl
5-ethylidene ethylene carbonate, 4-ethyl-4-butane
Cyl-5-ethylidene ethylene carbonate, 4,4-dipro
Pill-5-ethylidene ethylene carbonate, 4-propyl-
4-butyl-5-ethylidene ethylene carbonate, 4,4-di
Butyl-5-ethylidene ethylene carbonate, 4-methyl-
4-vinyl-5-methyleneethylene carbonate, 4-methyl-
4-allyl-5-methyleneethylene carbonate, 4-methyl-
4-methoxymethyl-5-methyleneethylene carbonate, 4
-Methyl-4-acryloxymethyl-5-methyleneethylene
Carbonate, 4-methyl-4-allyloxymethyl-5-methyl
Cyclic carbonates such as ethylene carbonate,
4-vinylethylene carbonate, 4,4-divinylethylene
Carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, etc.
Vinyl ethylene carbonate derivative, 4-vinyl-4-meth
Tylethylene carbonate, 4-vinyl-5-methylethyl
Carbonate, 4-vinyl-4,5-dimethylethylene carbonate
Bonate, 4-vinyl-5,5-dimethylethylene carbonate
G, 4-vinyl-4,5,5-trimethylethylene carbonate
Derived alkyl-substituted vinyl ethylene carbonate
Isomer, 4-allyloxymethylethylene carbonate, 4,5-
Ants such as diallyloxymethyl ethylene carbonate
Leoxymethyl ethylene carbonate derivative, 4-methyl
-4-allyloxymethylethylene carbonate, 4-methyl
-5-allyloxymethyl ethylene carbonate
Alkyl-substituted allyloxymethyl ethylene carbonate
Derivative, 4-acryloxymethylethylene carbonate
G, 4,5-acryloxymethyl ethylene carbonate
Which acryloxymethyl ethylene carbonate derived
Body, 4-methyl-4-acryloxymethylethylene carb
Nate, 4-methyl-5-acryloxymethylethylene
Alkyl-substituted acryloxymethyl ester such as carbonate
Tylene carbonate derivative, sulfolane, dimethyl sulfate
Sulfur-containing compounds such as trimethylphosphoric acid, tri
Phosphorus-containing compounds such as ethylphosphoric acid, and the following general formula
And the like. HO (CHTwoCHTwoO)aH, HO {CHTwoCH (CHThree)
O}bH, CHThreeO (CH TwoCHTwoO)cH, CHThreeO {C
HTwoCH (CHThree) O}dH, CHThreeO (CHTwoCHTwoO)
eCHThree, CHThreeO {CHTwoCH (CHThree) O}fCHThree,
C9H19PhO (CH TwoCHTwoO)g{CH (CHThree) O}
hCHThree(Ph is a phenyl group), CHThreeO {CHTwoCH
(CHThree) O}iCO {O (CHThree) CHCHTwo}jOCHThree (In the above formula, a to f are integers of 5 to 250, and g to j are 2
An integer of 249, 5 ≦ g + h ≦ 250, 5 ≦ i + j ≦ 2
50. ) These solvents may be used alone or in combination of two or more.
It can be mixed and used.
【0025】非水電解液 本発明の非水電解液は、前記一般式[1]で表されるフ
タル酸イミド誘導体と、前記一般式[2a]または[2
b]で表される環状炭酸エステルから選択される少なく
とも一種および前記一般式[3]で表される鎖状炭酸エ
ステルを含む非水溶媒と、電解質とからなるものであ
る。使用される電解質としては、通常、非水電解液用電
解質として使用されているものであれば、いずれをも使
用することができる。 Non-aqueous Electrolyte The non-aqueous electrolyte of the present invention comprises a phthalic imide derivative represented by the above general formula [1] and the above-mentioned general formula [2a] or [2
b) a non-aqueous solvent containing at least one selected from the cyclic carbonates represented by the general formula [3] and the chain carbonate represented by the general formula [3], and an electrolyte. As the electrolyte to be used, any electrolyte which is usually used as an electrolyte for a non-aqueous electrolyte can be used.
【0026】電解質の具体例としては、LiPF6、Li
BF4、LiClO4、LiAsF6、Li 2SiF6、LiC4F
9SO3、LiC8F17SO3などのリチウム塩が挙げられ
る。また、次の一般式で示されるリチウム塩も使用する
ことができる。 LiOSO2R6、LiN(SO2R7)(SO2R8)、L
iC(SO2R9)(SO2R10)(SO2R11)、LiN
(SO2OR12)(SO2OR13) (ここで、R6〜R13は、互いに同一であっても異なっ
ていてもよく、炭素原子数1〜6のフッ素原子を少なく
とも1個含むアルキル基を示す)また、これらのリチウ
ム塩のリチウムがアルカリ金属に置換されたアルカリ金
属塩などが挙げられる。これらのリチウム塩やアルカリ
金属塩は単独で使用してもよく、また2種以上を混合し
て使用してもよい。As a specific example of the electrolyte, LiPF6, Li
BFFour, LiClOFour, LiAsF6, Li TwoSiF6, LiCFourF
9SOThree, LiC8F17SOThreeLithium salts such as
You. In addition, a lithium salt represented by the following general formula is also used.
be able to. LiOSOTwoR6, LiN (SOTwoR7) (SOTwoR8), L
iC (SOTwoR9) (SOTwoRTen) (SOTwoR11), LiN
(SOTwoOR12) (SOTwoOR13(Where R6~ R13Are the same but different
May have less fluorine atoms having 1 to 6 carbon atoms
And an alkyl group containing at least one).
Alkali gold in which lithium in the salt is replaced by an alkali metal
Genus salts and the like. These lithium salts and alkalis
The metal salt may be used alone, or two or more kinds may be mixed.
May be used.
【0027】これらの内、LiPF6、LiBF4、LiO
SO2R6、LiN(SO2R7)(SO2R8)、LiC
(SO2R9)(SO2R10)(SO2R11)、LiN(S
O2OR12)(SO2OR13)が好ましい。特に、LiP
F6が伝導度の点から望ましい。Of these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiO
SO 2 R 6 , LiN (SO 2 R 7 ) (SO 2 R 8 ), LiC
(SO 2 R 9 ) (SO 2 R 10 ) (SO 2 R 11 ), LiN (S
O 2 OR 12 ) (SO 2 OR 13 ) is preferred. In particular, LiP
F 6 is desirable in terms of conductivity.
【0028】このような電解質は、通常、0.1〜3モ
ル/リットル、好ましくは0.5〜2モル/リットルの
濃度で非水電解液中に含まれていることが望ましい。本
発明における非水電解液は、上記一般式[1]で表され
るフタル酸イミド誘導体を含有する非水溶媒と電解質と
を必須構成成分として含むが、必要に応じて他の添加剤
等を加えてもよい。It is desirable that such an electrolyte is usually contained in the non-aqueous electrolyte at a concentration of 0.1 to 3 mol / l, preferably 0.5 to 2 mol / l. The non-aqueous electrolyte in the present invention contains a non-aqueous solvent containing a phthalic imide derivative represented by the above general formula [1] and an electrolyte as essential components, and may further contain other additives as necessary. May be added.
【0029】以上のような本発明に係る非水電解液は、
リチウムイオン二次電池用の非水電解液として好適であ
るばかりでなく、一次電池用の非水電解液や、電気二重
層コンデンサ用の非水電解液としても用いることが出来
る。The non-aqueous electrolyte according to the present invention as described above comprises:
Not only is it suitable as a non-aqueous electrolyte for a lithium ion secondary battery, but it can also be used as a non-aqueous electrolyte for a primary battery and a non-aqueous electrolyte for an electric double layer capacitor.
【0030】二次電池 本発明に係る非水電解液二次電池は、負極と、正極と、
前記の非水電解液とを基本的に含んで構成されており、
通常負極と正極との間にセパレータが設けられている。The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention comprises a negative electrode, a positive electrode,
The non-aqueous electrolyte is basically configured to include,
Usually, a separator is provided between the negative electrode and the positive electrode.
【0031】負極を構成する負極活物質としては、金属
リチウム、リチウム含有合金、リチウムイオンをドーブ
・脱ドーブすることが可能な酸化スズ、リチウムイオン
をドーブ・脱ドーブすることが可能な酸化チタン、リチ
ウムイオンをドーブ・脱ドーブすることが可能なシリコ
ン、リチウムイオンをドーブ・脱ドーブすることが可能
な炭素材料のいずれを用いることができる。これらの中
でもリチウムイオンをドーブ・脱ドーブすることが可能
な炭素材料が好ましい。このような炭素材料は、グラフ
ァイトであっても非晶質炭素であってもよく、活性炭、
炭素繊維、カーボンブラック、メソカーボンマイクロビ
ーズ、天然黒鉛などが用いられる。As the negative electrode active material constituting the negative electrode, metallic lithium, a lithium-containing alloy, tin oxide capable of doping and dedoping lithium ions, titanium oxide capable of doping and dedoping lithium ions, Either silicon capable of doping and dedoping lithium ions or carbon material capable of doping and dedoping lithium ions can be used. Among these, a carbon material capable of doving / de-doping lithium ions is preferable. Such a carbon material may be graphite or amorphous carbon, activated carbon,
Carbon fiber, carbon black, mesocarbon microbeads, natural graphite and the like are used.
【0032】負極活物質として、特にX線解析で測定し
た(002)面の面間隔(d002)が0.340nm
以下の炭素材料が好ましく、密度が1.70g/cm3
以上である黒鉛またはそれに近い性質を有する高結晶性
炭素材料が望ましい。このような炭素材料を使用する
と、電池のエネルギー密度を高くすることができる。As the negative electrode active material, the (002) plane spacing (d002) measured by X-ray analysis was 0.340 nm.
The following carbon materials are preferable, and the density is 1.70 g / cm 3
The graphite described above or a highly crystalline carbon material having properties similar thereto is desirable. When such a carbon material is used, the energy density of the battery can be increased.
【0033】正極を構成する正極活物質としては、Mo
S2、TiS2、MnO2、V2O5などの遷移金属酸化物ま
たは遷移金属硫化物、LiCoO2、LiMnO2、LiMn2
O4、LiNiO2、LiNixCo(1-x)O2などのリチウム
と遷移金属とからなる複合酸化物、ポリアニリン、ポリ
チオフェン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリアセ
ン、ジメルカプトチアジアゾール/ポリアニリン複合体
などの導電性高分子材料等が挙げられる。これ等の中で
も、特にリチウムと遷移金属とからなる複合酸化物が好
ましい。負極がリチウム金属またはリチウム合金である
場合は、正極として炭素材料を用いることもできる。ま
た、正極として、リチウムと遷移金属の複合酸化物と炭
素材料との混合物を用いることもできる。As the positive electrode active material constituting the positive electrode, Mo is used.
Transition metal oxides or sulfides such as S 2 , TiS 2 , MnO 2 , V 2 O 5 , LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2
Conductive oxides such as O 4 , LiNiO 2 , LiNi x Co (1-x) O 2, composite oxides composed of lithium and transition metal, polyaniline, polythiophene, polypyrrole, polyacetylene, polyacene, dimercaptothiadiazole / polyaniline composite Polymer materials and the like can be mentioned. Among these, a composite oxide composed of lithium and a transition metal is particularly preferable. When the negative electrode is a lithium metal or lithium alloy, a carbon material can be used as the positive electrode. Further, as the positive electrode, a mixture of a composite oxide of lithium and a transition metal and a carbon material can be used.
【0034】セパレータは多孔性の膜であって、通常微
多孔性ポリマーフィルムが好適に使用される。特に、多
孔性ポリオレフィンフィルムが好ましく、具体的には多
孔性ポリエチレンフィルム、多孔性ポリプロピレンフィ
ルム、または多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロ
ピレンとの多層フィルムを例示することができる。The separator is a porous membrane, and usually a microporous polymer film is suitably used. In particular, a porous polyolefin film is preferable, and specific examples thereof include a porous polyethylene film, a porous polypropylene film, and a multilayer film of a porous polyethylene film and polypropylene.
【0035】このような非水電解液二次電池は、円筒
型、コイン型、角型、その他任意の形状に形成すること
ができる。しかし、電池の基本構造は形状によらず同じ
であり、目的に応じて設計変更を施すことができる。次
に、円筒型およびコイン型電池の構造について説明する
が、各電池を構成する負極活物質、正極活物質およびセ
パレータは、前記したものが共通して使用される。Such a non-aqueous electrolyte secondary battery can be formed in a cylindrical shape, a coin shape, a square shape, or any other shape. However, the basic structure of the battery is the same regardless of the shape, and the design can be changed according to the purpose. Next, the structures of the cylindrical and coin type batteries will be described. The negative electrode active material, the positive electrode active material, and the separator constituting each battery are commonly used.
【0036】例えば、円筒型非水電解液二次電池の場合
には、負極集電体に負極活物質を塗布してなる負極と、
正極集電体に正極活物質を塗布してなる正極とを、非水
電解液を注入したセパレータを介して巻回し、巻回体の
上下に絶縁板を載置した状態で電池缶に収納されてい
る。For example, in the case of a cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery, a negative electrode obtained by applying a negative electrode active material to a negative electrode current collector,
A positive electrode formed by applying a positive electrode active material to a positive electrode current collector is wound through a separator into which a non-aqueous electrolyte is injected, and is housed in a battery can with an insulating plate placed above and below the wound body. ing.
【0037】また、本発明に係る非水電解液二次電池
は、コイン型非水電解液二次電池にも適用することがで
きる。コイン型電池では、円盤状負極、セパレータ、円
盤状正極、およびステンレスの板が、この順序に積層さ
れた状態でコイン型電池缶に収納されている。The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention can be applied to a coin-type non-aqueous electrolyte secondary battery. In a coin-type battery, a disk-shaped negative electrode, a separator, a disk-shaped positive electrode, and a stainless steel plate are housed in a coin-type battery can in a state of being stacked in this order.
【0038】[0038]
【実施例】以下、実施例および比較例を通して本発明を
具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定され
るものではない。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
【0039】[0039]
【実施例1】<非水電解液の調製>プロピレンカーボネ
ート(PC)とジエチルカーボネート(DEC)とを、
PC:DEC=55:45(重量比)の割合で混合した
後、この混合溶媒99重量部に対して、N-エトキシカル
ボニルオキシフタルイミドを1重量部添加しN-エトキシ
カルボニルオキシフタルイミドの含有量が非水溶媒全体
(PCとDECとN-エトキシカルボニルオキシフタルイ
ミドとの合計量)に対して1重量%となるよう非水溶媒
を調製した。次に電解質であるLiPF6を非水溶媒に
溶解し、電解質濃度が1.0モル/リットルとなるよう
に非水電解液を調製した。Example 1 <Preparation of non-aqueous electrolyte> Propylene carbonate (PC) and diethyl carbonate (DEC) were
After mixing at a ratio of PC: DEC = 55: 45 (weight ratio), 1 part by weight of N-ethoxycarbonyloxyphthalimide was added to 99 parts by weight of the mixed solvent to reduce the content of N-ethoxycarbonyloxyphthalimide. A non-aqueous solvent was prepared so as to be 1% by weight with respect to the entire non-aqueous solvent (total amount of PC, DEC and N-ethoxycarbonyloxyphthalimide). Next, LiPF 6 as an electrolyte was dissolved in a non-aqueous solvent to prepare a non-aqueous electrolyte so that the electrolyte concentration was 1.0 mol / L.
【0040】<負極の作製>大阪ガス(株)製のメソカ
ーボンマイクロビーズ(商品名;MCMB6−28、d
002=0.337nm、密度2.17g/cm3)の
炭素粉末90重量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニ
リデン(PVDF)10重量部とを混合し、溶剤のN‐
メチルピロリドン(NMP)に分散させ、ペースト状の
負極合剤スラリーを調製した。次に、この負極合剤スラ
リーを厚さ20μmの帯状銅箔製の負極集電体に塗布
し、乾燥させて帯状の炭素負極を得た。乾燥後の負極合
剤の厚さは25μmであった。さらに、この帯状電極を
直径15mmの円盤状に打ち抜いた後、圧縮成形して負
極電極とした。<Preparation of Negative Electrode> Mesocarbon microbeads (trade name: MCMB6-28, d, manufactured by Osaka Gas Co., Ltd.)
002 = 0.337 nm, 90 parts by weight of carbon powder having a density of 2.17 g / cm 3 ) and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed, and N-
It was dispersed in methylpyrrolidone (NMP) to prepare a paste-like negative electrode mixture slurry. Next, this negative electrode mixture slurry was applied to a negative electrode current collector made of a 20-μm-thick strip-shaped copper foil, and dried to obtain a strip-shaped carbon negative electrode. The thickness of the negative electrode mixture after drying was 25 μm. Further, after punching out this strip-shaped electrode into a disk shape having a diameter of 15 mm, compression molding was performed to obtain a negative electrode.
【0041】<正極の作製>本庄ケミカル(株)製のL
iCoO2(製品名:HLC−21、平均粒径8μm)
微粒子91重量部と、導電材としてのグラファイト6重
量部と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVD
F)3重量部とを混合して正極合剤を調製し、N‐メチ
ルピロリドン(NMP)に分散させて正極合剤スラリー
を得た。このスラリーを厚さ20μmの帯状アルミニウ
ム箔製正極集電体に塗布し、乾燥させ、圧縮成形によっ
て帯状正極を得た。乾燥後の正極合剤の厚さは40μm
であった。その後、この帯状電極を直径15mmの円盤
状に打ち抜くことによって正極電極とした。<Preparation of Positive Electrode> L manufactured by Honjo Chemical Co., Ltd.
iCoO 2 (product name: HLC-21, average particle size 8 μm)
91 parts by weight of fine particles, 6 parts by weight of graphite as a conductive material, and polyvinylidene fluoride (PVD) as a binder
F) was mixed with 3 parts by weight to prepare a positive electrode mixture, and dispersed in N-methylpyrrolidone (NMP) to obtain a positive electrode mixture slurry. This slurry was applied to a 20-μm-thick aluminum foil positive electrode current collector, dried, and compression-molded to obtain a belt-shaped positive electrode. The thickness of the positive electrode mixture after drying is 40 μm
Met. Thereafter, the strip-shaped electrode was punched into a disk having a diameter of 15 mm to obtain a positive electrode.
【0042】<電池の作製>このようにして得られた円
盤状負極および円盤状正極、さらに厚さ25μm、直径
19mmの微多孔性ポリプロピレンフィルムからできた
セパレータを用意した。ステンレス製の2032サイズ
の電池缶内に、負極、セパレータ、正極の順序で各々を
積層した後、セパレータに前記非水電解液を注入した。
その後、電池缶内にステンレス製の板(厚さ2.4m
m、直径15.4mm)を収納し、さらにポリプロピレ
ン製のガスケットを介して、電池缶(蓋)をかしめた。
この結果、電池内の気密性が保持でき、直径20mm、
高さ3.2mmのボタン型非水電解液二次電池が得られ
た。<Preparation of Battery> A disk-shaped negative electrode and a disk-shaped positive electrode thus obtained, and a separator made of a microporous polypropylene film having a thickness of 25 μm and a diameter of 19 mm were prepared. After each of the negative electrode, the separator, and the positive electrode were laminated in the order of a 2032-sized stainless steel battery can, the nonaqueous electrolyte was injected into the separator.
Then, a stainless steel plate (2.4 m thick) was placed in the battery can.
m, diameter 15.4 mm), and the battery can (lid) was caulked via a gasket made of polypropylene.
As a result, the airtightness in the battery can be maintained, the diameter is 20 mm,
A button-type nonaqueous electrolyte secondary battery having a height of 3.2 mm was obtained.
【0043】<充放電効率の測定>このようにして得ら
れた二次電池の充放電効率を室温にて次の方法で測定し
た。なお、本実施例では、負極にLiイオンがドープさ
れる電流方向を充電、脱ドープされる電流方向を放電と
した。充電は、4.1V、1mA定電流定電圧充電方法
で行い、充電電流が50μA以下になった時点で終了と
した。放電は、1mAの定電流で行い、電圧が2.7V
に達した時点で終了した。この充放電サイクルの充電容
量と放電容量とから、次式により充放電効率を計算し、
その結果を表1に示した。 充放電効率(%)={放電容量(mAh/g)}/{充
電容量(mAh/g)}×100<Measurement of Charge / Discharge Efficiency> The charge / discharge efficiency of the secondary battery thus obtained was measured at room temperature by the following method. In this example, the current direction in which the negative electrode was doped with Li ions was defined as charging, and the current direction in which undoping was performed was defined as discharging. Charging was performed by a 4.1 V, 1 mA constant current, constant voltage charging method, and was terminated when the charging current became 50 μA or less. Discharge was performed at a constant current of 1 mA, and the voltage was 2.7 V.
It ended when it reached. From the charge capacity and the discharge capacity of this charge / discharge cycle, the charge / discharge efficiency is calculated by the following equation,
The results are shown in Table 1. Charge / discharge efficiency (%) = {discharge capacity (mAh / g)} / {charge capacity (mAh / g)} × 100
【0044】[0044]
【比較例1】実施例1において、フタル酸イミド誘導体
を添加しなかった以外は、実施例1と同様にして、非水
電解液の調製および電池の作製を行い、実施例1と同様
にして電池の充放電効率を評価した。結果を表1に表わ
す。Comparative Example 1 A non-aqueous electrolyte solution and a battery were prepared in the same manner as in Example 1 except that the phthalic imide derivative was not added. The charge / discharge efficiency of the battery was evaluated. The results are shown in Table 1.
【0045】[0045]
【表1】 [Table 1]
【0046】[0046]
【発明の効果】本発明の非水電解液は、黒鉛などの高結
晶性炭素を負極に用いた場合に起こる溶媒の還元分解反
応を低く抑制することができる。その結果、この非水電
解液を用いた二次電池は、高温保存特性やサイクル特性
などの電池寿命、充放電特性、負荷特性、低温における
電池特性に優れている。従って、この非水電解液は、リ
チウムイオン二次電池用の非水電解液として特に好適で
ある。The non-aqueous electrolyte of the present invention can suppress the reductive decomposition reaction of the solvent which occurs when highly crystalline carbon such as graphite is used for the negative electrode. As a result, a secondary battery using this non-aqueous electrolyte is excellent in battery life such as high-temperature storage characteristics and cycle characteristics, charge / discharge characteristics, load characteristics, and battery characteristics at low temperatures. Therefore, this non-aqueous electrolyte is particularly suitable as a non-aqueous electrolyte for a lithium ion secondary battery.
Claims (10)
ド誘導体と、一般式[2a]または[2b]で表される
環状炭酸エステルから選択される少なくとも一種と、一
般式[3]で表される鎖状炭酸エステルとからなる非水
溶媒と電解質とからなり、 かつ、非水溶媒中における一般式[1]で表されるフタ
ル酸イミド誘導体の含有割合(重量%)をX、一般式
[2a]または[2b]で表される環状炭酸エステルか
ら選択される少なくとも一種の含有割合(重量%)を
Y、一般式[3]で表される鎖状炭酸エステルの含有割
合(重量%)をZとするとき、X、Y、Zが以下の範囲
にあることを特徴とする非水電解液。 X=0.01〜2、Y=5〜55、Z=43〜94.9
9、(但し、X+Y+Z=100重量%) 【化1】 (式[1]中、R1は、炭素原子数1〜10のアルキル
基、アリール基、カルボニル基および/またはオキシ基
をもつ有機基を示す。) 【化2】 (式[2a]または[2b]中、R2、R3は互いに同一
であっても異なっていてもよく、水素原子または炭素原
子数1〜2のアルキル基を示す。) 【化3】 (式[3]中、R4、R5は互いに同一であっても異なっ
ていてもよく、炭素原子数1〜3のアルキル基を表わ
す。)1. A phthalic imide derivative represented by the general formula [1], at least one selected from cyclic carbonates represented by the general formula [2a] or [2b], and a compound represented by the general formula [3]: The content ratio (% by weight) of the phthalic imide derivative represented by the general formula [1] in the non-aqueous solvent is defined as X, Y represents the content (% by weight) of at least one type selected from the cyclic carbonates represented by the formula [2a] or [2b], and the content (% by weight) of the chain carbonate represented by the general formula [3]. ) Wherein Z, X, Y, and Z are in the following ranges. X = 0.01-2, Y = 5-55, Z = 43-94.9
9. (However, X + Y + Z = 100% by weight) (In the formula [1], R 1 represents an organic group having an alkyl group, an aryl group, a carbonyl group, and / or an oxy group having 1 to 10 carbon atoms.) (In the formula [2a] or [2b], R 2 and R 3 may be the same or different and represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms.) (In formula [3], R 4 and R 5 may be the same or different and represent an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.)
おいて、R1の炭素原子数が1〜3であることを特徴と
する請求項1記載の非水電解液。2. The non-aqueous electrolyte according to claim 1 , wherein in the compound represented by the general formula [1], R 1 has 1 to 3 carbon atoms.
おいて、R1が、アルコキシカルボニルオキシ基である
ことを特徴とする請求項1記載の非水電解液。3. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein in the compound represented by the general formula [1], R 1 is an alkoxycarbonyloxy group.
表される環状炭酸エステルから選択される少なくとも一
種が、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またはビニレンカーボネート
のいずれかであることを特徴とする請求項1〜3記載の
非水電解液。4. The method according to claim 1, wherein at least one selected from the cyclic carbonates represented by the general formula [2a] or [2b] is any one of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinylene carbonate. The non-aqueous electrolytic solution according to claim 1.
酸エステルが、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボ
ネートまたはメチルエチルカーボネートのいずれかであ
ることを特徴とする請求項1〜4記載の非水電解液。5. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the chain carbonate represented by the general formula [3] is one of dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate. .
表される環状炭酸エステルがエチレンカーボネートであ
り、前記一般式[3]で表わされる鎖状炭酸エステルが
メチルエチルカーボネートであることを特徴とする請求
項1〜3記載の非水電解液。6. The cyclic carbonate represented by the general formula [2a] or [2b] is ethylene carbonate, and the chain carbonate represented by the general formula [3] is methyl ethyl carbonate. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein
とする請求項1〜6記載の非水電解液。7. The non-aqueous electrolyte according to claim 1, wherein the electrolyte is LiPF 6 .
解液を含む二次電池。8. A secondary battery comprising the non-aqueous electrolyte according to claim 1.
ム含有合金、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能
な炭素材料、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能
な酸化スズ、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能
なシリコン、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能
な酸化チタンのいずれかを含む負極と、正極活物質とし
て遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、リチウムと遷移金
属との複合酸化物、導電性高分子材料、炭素材料または
これらの混合物のいずれかを含む正極と、請求項1〜7
のいずれかに記載の非水電解液とを含むことを特徴とす
るリチウムイオン二次電池。9. A negative electrode active material comprising metal lithium, a lithium-containing alloy, a carbon material capable of doping and undoping lithium ions, tin oxide capable of doping and undoping lithium ions, and doping and undoping of lithium ions. Negative electrode containing either silicon or titanium oxide capable of doping or undoping lithium ions, and transition metal oxides, transition metal sulfides, composite oxides of lithium and transition metals as positive electrode active materials, and conductivity A positive electrode containing any of a polymer material, a carbon material, and a mixture thereof, and a cathode.
And a non-aqueous electrolyte according to any one of the above.
プが可能な炭素材料が、X線解析で測定した(002)
面における面間隔距離(d002)が、0.340nm
以下であることを特徴とする請求項9記載のリチウムイ
オン二次電池。10. The carbon material capable of doping / dedoping lithium ions was measured by X-ray analysis (002).
The plane distance (d002) on the plane is 0.340 nm
The lithium ion secondary battery according to claim 9, wherein:
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