JP2000353545A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
Nonaqueous electrolyte secondary batteryInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非水系電解液二次
電池に関する。詳しくは、特定の構造を有するスルホン
を含む電解液を用いる非水系電解液二次電池の改良に関
する。本発明の電池は、充放電効率が高く、サイクル特
性が優れているので、非水系電解液二次電池の小型化、
高性能化に寄与することができる。[0001] The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery. More specifically, the present invention relates to improvement of a non-aqueous electrolyte secondary battery using an electrolyte containing a sulfone having a specific structure. The battery of the present invention has high charge / discharge efficiency and excellent cycle characteristics, so that the nonaqueous electrolyte secondary battery can be reduced in size,
It can contribute to higher performance.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年の電気製品の軽量化、小型化に伴
い、高いエネルギー密度を持つリチウム二次電池の開発
が進められている。また、リチウム二次電池の適用分野
の拡大に伴い電池特性の改善も要望されている。金属リ
チウムを負極とする二次電池は高容量化を達成できる電
池として古くから盛んに研究が行われているが、金属リ
チウムが充放電の繰り返しによりデンドライト状に成長
し、最終的には正極に達して、電池内部において短絡が
生じてしまうことが実用化を阻む最大の技術的な課題と
なっている。そこで負極に、例えばコークス、人造黒
鉛、天然黒鉛等のリチウムイオンを吸蔵・放出すること
が可能な炭素質材料を用いた非水系電解液二次電池が提
案されている。このような非水系電解液二次電池では、
リチウムが金属状態で存在しないためデンドライトの形
成が抑制され、電池寿命と安全性を向上することができ
る。2. Description of the Related Art With the recent reduction in the weight and size of electric products, development of lithium secondary batteries having a high energy density has been promoted. In addition, with the expansion of the application field of the lithium secondary battery, improvement in battery characteristics is also demanded. Secondary batteries using lithium metal as a negative electrode have been actively studied for a long time as batteries capable of achieving high capacity.However, lithium metal grows in a dendrite shape by repeated charge and discharge, and eventually becomes a positive electrode. As a result, the occurrence of a short circuit inside the battery is the biggest technical problem that prevents practical use. Therefore, a non-aqueous electrolyte secondary battery using a carbonaceous material capable of occluding and releasing lithium ions such as coke, artificial graphite, and natural graphite for the negative electrode has been proposed. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery,
Since lithium does not exist in a metallic state, formation of dendrites is suppressed, and battery life and safety can be improved.
【0003】特に、人造黒鉛や天然黒鉛等の黒鉛系炭素
材料は、単位体積当りのエネルギー密度を向上し得る材
料として期待される。しかしながら、黒鉛系の種々の電
極材を単独で、或いは、リチウムを吸蔵・放出可能な他
の負極材と混合して負極とした非水系電解液二次電池で
は、リチウム一次電池で一般に好んで使用されるプロピ
レンカーボネートを主溶媒とする電解液を用いると、黒
鉛電極表面で溶媒の分解反応が激しく進行して、黒鉛電
極への円滑なリチウムの吸蔵・放出が不可能になる。一
方、エチレンカーボネートはこのような分解が少ないこ
とから、黒鉛系負極を用いた非水系電解液二次電池の電
解液ではエチレンカーボネートが主溶媒として多用され
ている。しかしながら、エチレンカーボネートを主溶媒
としても、充放電過程において電極表面で電解液が分解
するために充放電効率の低下、サイクル特性の低下等の
問題があった。このため、黒鉛系負極を用いた場合であ
ってもこれらの問題を生じない非水系電解液二次電池を
提供することが求められている。In particular, graphite-based carbon materials such as artificial graphite and natural graphite are expected as materials capable of improving the energy density per unit volume. However, non-aqueous electrolyte secondary batteries, which are made of various graphite materials alone or mixed with other anode materials capable of inserting and extracting lithium, are used as a lithium primary battery. When an electrolytic solution containing propylene carbonate as a main solvent is used, the decomposition reaction of the solvent proceeds sharply on the graphite electrode surface, making it impossible to smoothly insert and extract lithium into and from the graphite electrode. On the other hand, since ethylene carbonate is less decomposed, ethylene carbonate is frequently used as a main solvent in the electrolyte of a non-aqueous electrolyte secondary battery using a graphite-based negative electrode. However, even when ethylene carbonate is used as the main solvent, there are problems such as a decrease in charge / discharge efficiency and a decrease in cycle characteristics because the electrolyte is decomposed on the electrode surface during the charge / discharge process. Therefore, there is a need to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that does not cause these problems even when a graphite-based negative electrode is used.
【0004】黒鉛系負極については、特に電解液の種類
により性能が大きく異なるため、電解液の組成を最適化
することが必要とされ、従来からいろいろな電解液が検
討されており、その一環として、スルホラン等の環状ス
ルホンを含む非水溶媒を電解液として用いる電池が幾つ
か提案されている。例えば、特開平8−78052号公
報には、黒鉛を負極とした非水系電解液二次電池の非水
溶媒としてエチレンカーボネートと鎖状カーボネートを
含む混合非水溶媒にスルホランや3−メチルスルホラン
を含有させることが提案されており、含有量は5〜65
容量%が好ましいとされている。また、特開平8−32
1312号公報には、電解液のエチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート及びブチレンカーボネートから
選ばれた1種以上の高誘電率溶媒、又はこれと1,2−
ジメトキシエタンとの混合溶媒に、ブタジエンスルホン
や3−メチルスルホレン、他を添加剤として1〜20体
積%含有させることが提案されている。[0004] Since the performance of graphite-based negative electrodes greatly differs depending on the type of the electrolyte, it is necessary to optimize the composition of the electrolyte. Various electrolytes have been studied in the past. Some batteries using a non-aqueous solvent containing a cyclic sulfone such as sulfolane as an electrolyte have been proposed. For example, JP-A-8-78052 discloses that a mixed nonaqueous solvent containing ethylene carbonate and chain carbonate contains sulfolane or 3-methylsulfolane as a nonaqueous solvent for a nonaqueous electrolyte secondary battery using graphite as a negative electrode. It is proposed that the content is 5 to 65
% By volume is preferred. Also, JP-A-8-32
No. 1312 discloses ethylene carbonate as an electrolytic solution,
One or more high dielectric constant solvents selected from propylene carbonate and butylene carbonate, or 1,2-
It has been proposed that butadiene sulfone, 3-methylsulfolene, and other additives be contained in a mixed solvent with dimethoxyethane in an amount of 1 to 20% by volume as an additive.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スルホ
ラン等の環状スルホンを大量に含む前記公報の電解液に
ついては、電気伝導率が低くなる傾向にあり、十分な電
池特性を発揮できないという問題点がある。また、エチ
レンカーボネートは室温で固体であるので、1,2−ジ
メトキシエタンとの混合溶媒で使用する場合には、二次
電池の作動電位が大きくなると、1,2−ジメトキシエ
タンの耐電圧特性が充分でない場合もある。本発明は、
これらの従来技術の問題点を解決するものであり、黒鉛
系負極を用いた非水系電解液二次電池における電解液の
分解を最小限に抑えて、充放電効率が高く、サイクル特
性の優れた高エネルギー密度の非水系電解液二次電池を
提供することを目的とする。However, the electrolyte disclosed in the above publication containing a large amount of cyclic sulfone such as sulfolane has a problem that the electric conductivity tends to be low and sufficient battery characteristics cannot be exhibited. . In addition, since ethylene carbonate is solid at room temperature, when used in a mixed solvent with 1,2-dimethoxyethane, the withstand voltage characteristic of 1,2-dimethoxyethane increases when the operating potential of the secondary battery increases. Sometimes it is not enough. The present invention
It solves these problems of the prior art, and minimizes the decomposition of the electrolyte in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a graphite-based negative electrode, has high charge and discharge efficiency, and has excellent cycle characteristics. An object is to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery with high energy density.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる事
情に鑑み鋭意検討した結果、黒鉛系負極を用いた非水系
電解液二次電池の電解液として、環状カーボネートと鎖
状カーボネートを含む混合非水溶媒にリチウム塩と所定
量の特定の構造を有する環状スルホンを含有する電解液
を用いることにより、充放電効率及びサイクル特性を向
上させることができることを見い出し、本発明を完成す
るに至った。Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in view of the above circumstances, and have found that a cyclic carbonate and a chain carbonate are contained as an electrolyte of a non-aqueous electrolyte secondary battery using a graphite-based negative electrode. It has been found that the use of an electrolytic solution containing a lithium salt and a predetermined amount of a cyclic sulfone having a specific structure in a mixed nonaqueous solvent can improve charge / discharge efficiency and cycle characteristics, and have completed the present invention. Was.
【0007】即ち、本発明の要旨は、リチウムを吸蔵・
放出することが可能な負極材として黒鉛を含む負極、正
極及び非水溶媒にリチウム塩を溶解してなる電解液から
少なくとも構成される非水系電解液二次電池において、
非水溶媒が環状カーボネート及び鎖状カーボネートを含
有する混合非水溶媒であり、且つ非水溶媒が0.1容量
%以上、5容量%未満の環内に炭素−炭素二重結合を有
する環状スルホンを含有することを特徴とする非水系電
解液二次電池、にある。That is, the gist of the present invention is to store and store lithium.
In a non-aqueous electrolyte secondary battery at least comprising a negative electrode containing graphite as a negative electrode material capable of being released, a positive electrode and an electrolyte obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent,
The non-aqueous solvent is a mixed non-aqueous solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate, and the non-aqueous solvent has a carbon-carbon double bond in the ring of 0.1% by volume or more and less than 5% by volume. And a non-aqueous electrolyte secondary battery.
【0008】なお、本発明の二次電池に用いられる非水
溶媒は、環状カーボネート及び鎖状カーボネートを含む
混合非水溶媒であるが、その70容量%以上がカーボネ
ートであることが好ましい。特に、混合非水溶媒が、ア
ルキレン基の炭素数が2〜4のアルキレンカーボネート
からなる群から選ばれる環状カーボネートと、アルキル
基の炭素数が1〜4であるジアルキルカーボネートから
なる群から選ばれる鎖状カーボネートとをそれぞれ20
容量%以上含有し、且つ混合非水溶媒の70容量%以上
がこれらのカーボネートであることが好ましい。The non-aqueous solvent used in the secondary battery of the present invention is a mixed non-aqueous solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate, and it is preferable that 70% by volume or more of the non-aqueous solvent is a carbonate. In particular, the mixed non-aqueous solvent has a cyclic carbonate selected from the group consisting of alkylene carbonates having 2 to 4 carbon atoms of an alkylene group and a chain selected from the group consisting of dialkyl carbonates having 1 to 4 carbon atoms of an alkyl group. Carbonate and 20 each
It is preferable that these carbonates contain at least 70% by volume of the mixed nonaqueous solvent.
【0009】また、本発明の二次電池に用いられる負極
材については、黒鉛のみからなる負極材、又はリチウム
を吸蔵・放出することが可能な非黒鉛系炭素、リチウ
ム、リチウム合金、及び金属酸化物からなる群から選ば
れる少なくとも一種と黒鉛とを混合した負極材であるこ
とが好ましい。特に負極材が、X線回折における格子面
(002面)のd値が0.335〜0.34nmであ
り、且つ結晶子サイズ(Lc)が30nm以上、好まし
くは50nm以上、特には100nm以上の炭素材料を
含むことが好ましい。また、本発明の二次電池は、充電
時の正極の電位が4.0V以上の充電電位を有する電池
への適用がより好ましい。Further, the negative electrode material used in the secondary battery of the present invention may be a negative electrode material made of graphite only, or non-graphite carbon, lithium, lithium alloy, and metal oxide capable of inserting and extracting lithium. It is preferable that the negative electrode material is a mixture of at least one member selected from the group consisting of graphite and graphite. In particular, when the negative electrode material has a lattice plane (002 plane) d value of 0.335 to 0.34 nm in X-ray diffraction and a crystallite size (Lc) of 30 nm or more, preferably 50 nm or more, particularly 100 nm or more. It is preferable to include a carbon material. Further, the secondary battery of the present invention is more preferably applied to a battery having a charge potential of 4.0 V or more at the positive electrode during charging.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の二次電池は、リチウムを
吸蔵・放出することが可能な負極材として黒鉛を含む負
極、正極及び非水溶媒にリチウム塩を溶解してなる電解
液から少なくとも構成される。そして、本発明において
は、電解液の非水溶媒が環状カーボネート及び鎖状カー
ボネートを含む混合非水溶媒であり、且つ非水溶媒が
0.1容量%以上、5容量%未満の環内に炭素−炭素二
重結合を有する環状スルホンを含有することを特徴とす
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The secondary battery of the present invention comprises a negative electrode containing graphite as a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, a positive electrode, and an electrolytic solution obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent. Be composed. In the present invention, the non-aqueous solvent of the electrolytic solution is a mixed non-aqueous solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate, and the non-aqueous solvent contains carbon in an amount of 0.1% by volume or more and less than 5% by volume. -It is characterized by containing a cyclic sulfone having a carbon double bond.
【0011】本発明で用いられる環状カーボネートにつ
いては、特に限定されないが、アルキレンカーボネート
が好ましく、アルキレン基の炭素数が2〜4のものが好
適である。このようなアルキレンカーボネートの具体例
として、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を挙げることができ、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好ま
しい。これらのアルキレン基は本発明の所期の効果を過
度に阻害しない範囲で置換基を有していてもよい。The cyclic carbonate used in the present invention is not particularly limited, but is preferably an alkylene carbonate, and more preferably an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. Specific examples of such an alkylene carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate. Among them, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable. These alkylene groups may have a substituent within a range that does not unduly inhibit the intended effect of the present invention.
【0012】本発明で用いられる鎖状カーボネートにつ
いても特に限定されないが、ジアルキルカーボネートが
好ましく、アルキル基の炭素数が1〜4のものが好適で
ある。このようなジアルキルカーボネートの具体例とし
て、例えば、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、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、エチ
ル−n−プロピルカーボネート等を挙げることができ、
中でも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が好ましい。これらのジアル
キルカーボネートのアルキル基は本発明の所期の効果を
過度に阻害しない範囲で置換基を有していてもよい。The chain carbonate used in the present invention is not particularly limited, but is preferably a dialkyl carbonate, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of such dialkyl carbonate include, for example, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, and the like.
Among them, dimethyl carbonate, diethyl carbonate,
Ethyl methyl carbonate is preferred. The alkyl group of these dialkyl carbonates may have a substituent within a range that does not unduly inhibit the intended effect of the present invention.
【0013】環状カーボネートと鎖状カーボネートの組
み合わせは特に制限されない。好ましい組み合わせは、
アルキレン基の炭素数が2〜4のアルキレンカーボネー
トからなる群から選ばれる環状カーボネートと、アルキ
ル基の炭素数が1〜4であるジアルキルカーボネートか
らなる群から選ばれる鎖状カーボネートを含む混合非水
溶媒である。より好ましい組み合わせは、環状カーボネ
ートとしてエチレンカーボネート及び/又はプロピレン
カーボネート、鎖状カーボネートとしてジメチルカーボ
ネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボ
ネートから選択される少なくとも一種を含む混合非水溶
媒である。混合非水溶媒における環状カーボネートと鎖
状カーボネートの割合は、それぞれ20容量%以上ある
のが好ましく、それぞれ25容量%以上であるのがより
好ましい。また、混合非水溶媒における環状カーボネー
トと鎖状カーボネートの合計量は70容量%以上である
のが好ましく、80容量%以上であるのがより好まし
く、90容量%以上であるのが特に好ましい。The combination of the cyclic carbonate and the chain carbonate is not particularly limited. Preferred combinations are
A mixed nonaqueous solvent containing a cyclic carbonate selected from the group consisting of alkylene carbonates having 2 to 4 carbon atoms in an alkylene group and a chain carbonate selected from the group consisting of dialkyl carbonates having 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group It is. A more preferred combination is a mixed non-aqueous solvent containing at least one selected from ethylene carbonate and / or propylene carbonate as the cyclic carbonate and at least one of dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate as the chain carbonate. The proportions of the cyclic carbonate and the chain carbonate in the mixed non-aqueous solvent are each preferably at least 20% by volume, and more preferably at least 25% by volume. Further, the total amount of the cyclic carbonate and the chain carbonate in the mixed non-aqueous solvent is preferably 70% by volume or more, more preferably 80% by volume or more, and particularly preferably 90% by volume or more.
【0014】混合非水溶媒には、カーボネート以外の溶
媒が含まれていてもよい。カーボネート以外の溶媒とし
て、例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等
の環状エステル類、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等
の鎖状エステル類、テトラヒドロフラン、2−メチルテ
トラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテ
ル類、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等の鎖状エ
ーテル類が挙げられる。これらの溶媒は二種類以上を組
み合わせて用いても良い。これらの溶媒はカーボネート
系溶媒の特性を損なわない量で混合非水溶媒に含有させ
ることができる。具体的には、カーボネート以外の溶媒
は、混合非水溶媒の30容量%以下にするのが好まし
く、20容量%以下にするのがより好ましく、10容量
%以下にするのが特に好ましい。なお、本明細書におけ
る容量%とは、全て室温、即ち25℃で測定したもので
ある。但し、25℃で固体のものについては、その融点
迄加熱して溶融状態にて測定するものとする。The mixed non-aqueous solvent may contain a solvent other than carbonate. As solvents other than carbonates, for example, cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, chain esters such as methyl acetate and methyl propionate, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and tetrahydropyran, dimethoxy Chain ethers such as ethane and dimethoxymethane; These solvents may be used in combination of two or more kinds. These solvents can be contained in the mixed non-aqueous solvent in an amount that does not impair the properties of the carbonate-based solvent. Specifically, the amount of the solvent other than carbonate is preferably 30% by volume or less of the mixed non-aqueous solvent, more preferably 20% by volume or less, and particularly preferably 10% by volume or less. It should be noted that the volume% in this specification is all measured at room temperature, that is, at 25 ° C. However, when the solid is at 25 ° C., it is heated to its melting point and measured in a molten state.
【0015】本発明で使用する電解液は、環内に炭素−
炭素二重結合を有する環状スルホンを含有する。本発明
で使用する該環状スルホンは、環状構造の一部にスルホ
ン構造を有し、環内に炭素−炭素二重結合を有する化合
物であれば特にその種類は限定されない。本発明で使用
する環内に炭素−炭素二重結合を有する環状スルホンの
具体例としては、3−スルホレン、2−スルホレン、3
−メチル−3−スルホレン、3−エチル−3−スルホレ
ン、3−メチル−2−スルホレン、3−エチル−2−ス
ルホレン、等を挙げることができる。中でも好ましいの
は、3−スルホレンや3−メチル−3−スルホレンであ
る。これらは二種以上混合して用いてもよい。本発明で
使用する電解液における環内に炭素−炭素二重結合を有
する環状スルホンの含有量は、混合非水溶媒中0.1容
量%以上、5容量%未満、好ましくは、0.5〜4.5
容量%である。The electrolyte used in the present invention contains carbon-
It contains a cyclic sulfone having a carbon double bond. The type of the cyclic sulfone used in the present invention is not particularly limited as long as the compound has a sulfone structure in a part of the cyclic structure and has a carbon-carbon double bond in the ring. Specific examples of the cyclic sulfone having a carbon-carbon double bond in the ring used in the present invention include 3-sulfolene, 2-sulfolene, and 3-sulfolene.
-Methyl-3-sulfolene, 3-ethyl-3-sulfolene, 3-methyl-2-sulfolene, 3-ethyl-2-sulfolene, and the like. Among them, 3-sulfolene and 3-methyl-3-sulfolene are preferable. These may be used as a mixture of two or more. The content of the cyclic sulfone having a carbon-carbon double bond in the ring in the electrolytic solution used in the present invention is 0.1% by volume or more and less than 5% by volume, preferably 0.5 to 5% by volume in the mixed non-aqueous solvent. 4.5
% By volume.
【0016】本発明で使用する電解液には、溶質として
リチウム塩を用いる。使用し得るリチウム塩は、電解液
の溶質として使用し得るものであればその種類は特に制
限されない。例えばLiClO4 、LiPF6 、LiB
F4 から選ばれる無機リチウム塩やLiCF3 SO3 、
LiN(CF3 SO2 )2 、LiN(CF3 CF2 SO
2 )2 、LiN(CF3 SO2 )(C4 F9 SO2 )、
LiC(CF3 SO2)3 等の含フッ素有機リチウム塩
を用いることができる。中でもLiPF6 、LiBF4
を用いることが好ましい。これらのリチウム塩は二種類
以上混合して用いても良い。電解液中の溶質のリチウム
塩モル濃度は、0.5〜2モル/リットルであることが
望ましい。0.5モル/リットル未満若しくは2モル/
リットルを越えると、電解液の電気伝導率が低くなっ
て、電池の性能が低下する傾向にある。In the electrolytic solution used in the present invention, a lithium salt is used as a solute. The type of the lithium salt that can be used is not particularly limited as long as it can be used as a solute of the electrolytic solution. For example, LiClO 4 , LiPF 6 , LiB
An inorganic lithium salt selected from F 4 , LiCF 3 SO 3 ,
LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO
2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ),
Fluorine-containing organic lithium salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 can be used. Among them, LiPF 6 , LiBF 4
It is preferable to use These lithium salts may be used as a mixture of two or more kinds. The molar concentration of the lithium salt in the solute in the electrolyte is desirably 0.5 to 2 mol / liter. Less than 0.5 mol / l or 2 mol /
If it exceeds 1 liter, the electric conductivity of the electrolytic solution tends to decrease, and the performance of the battery tends to decrease.
【0017】本発明の非水系電解液二次電池を構成する
負極は、その成分として黒鉛を含む。黒鉛はリチウムを
吸蔵・放出することが可能なものであればその物理的性
状は特に制限されない。好ましいのは種々の原料から得
た易黒鉛性ピッチの高温熱処理によって製造された人造
黒鉛及び精製天然黒鉛、或いはこれらの黒鉛にピッチを
含む種々の表面処理を施した材料である。これらの黒鉛
材料は学振法によるX線回折で求めた格子面(002
面)のd値(層間距離)が0.335〜0.34nmで
あるものが好ましく、0.335〜0.337nmであ
るものがより好ましい。これら黒鉛材料は、灰分が1重
量%以下であるのが好ましく、0.5重量%以下である
のがより好ましく、0.1重量%以下であるのが特に好
ましい。また、学振法によるX線回折で求めた結晶子サ
イズ(Lc)が30nm以上であるのが好ましく、50
nm以上であるのがより好ましく、100nm以上であ
るのが特に好ましい。The negative electrode constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains graphite as a component thereof. The physical properties of graphite are not particularly limited as long as it can absorb and release lithium. Preferred are artificial graphite and purified natural graphite produced by high-temperature heat treatment of graphitic pitch obtained from various raw materials, or materials obtained by subjecting these graphites to various surface treatments including pitch. These graphite materials have a lattice plane (002) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method.
The d value (interlayer distance) of the (surface) is preferably from 0.335 to 0.34 nm, more preferably from 0.335 to 0.337 nm. The ash content of these graphite materials is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight or less. The crystallite size (Lc) determined by X-ray diffraction according to the Gakushin method is preferably 30 nm or more.
It is more preferably at least 100 nm, particularly preferably at least 100 nm.
【0018】また、レーザー回折・散乱法による黒鉛材
料のメジアン径は、1〜100μmであるのが好まし
く、3〜50μm以下であるのがより好ましく、5〜4
0μmであるのが更に好ましく、7〜30μmであるの
が特に好ましい。黒鉛材料のBET法比表面積は、0.
5〜25.0m2 /gであるのが好ましく、0.7〜2
0.0m2 /gであるのがより好ましく、1.0〜1
5.0m2 /gであるのが更に好ましく、1.5〜1
0.0m2 /gであるのが特に好ましい。また、アルゴ
ンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析にお
いて、1580〜1620cm-1の範囲のピークP
A (ピーク強度IA )及び1350〜1370cm -1の
範囲のピークPB (ピーク強度IB )の強度比R=IB
/IA が0〜1.4、好ましくは0〜1.2、特に好ま
しくは0〜0.5であり、1580〜1620cm-1の
範囲のピークの半値幅が26cm-1以下、特に25cm
-1以下であるのが好ましい。Further, graphite materials obtained by a laser diffraction / scattering method
The median diameter of the material is preferably 1 to 100 μm.
More preferably 3 to 50 μm or less, and 5 to 4 μm.
0 μm is more preferable, and it is 7 to 30 μm.
Is particularly preferred. The BET specific surface area of the graphite material is 0.
5 to 25.0mTwo/ G, preferably 0.7 to 2
0.0mTwo/ G, more preferably 1.0 to 1
5.0mTwo/ G, more preferably 1.5 to 1
0.0mTwo/ G is particularly preferred. Argo
Raman spectrum analysis using ion laser light
And 1580-1620cm-1Peak P in the range
A(Peak intensity IA) And 1350-1370 cm -1of
Range peak PB(Peak intensity IB) Intensity ratio R = IB
/ IA Is from 0 to 1.4, preferably from 0 to 1.2, particularly preferably
Or 0-0.5, 1580-1620cm-1of
The peak half width of the range is 26cm-1Below, especially 25cm
-1It is preferred that:
【0019】これらの黒鉛材料にリチウムを吸蔵・放出
可能な負極材を更に混合して用いることもできる。黒鉛
以外のリチウムを吸蔵・放出可能な負極材としては、難
黒鉛性炭素又は低温焼成炭素等の非黒鉛系炭素材料、酸
化錫、酸化珪素等の金属酸化物材料、更にはリチウム金
属並びに種々のリチウム合金を例示することができる。
これらの負極材料は二種類以上混合して用いても良い。
これらの負極材料を用いて負極を製造する方法について
は、特に限定されない。例えば、負極材料に、必要に応
じて結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー
状とし、集電体の基板に塗布し、乾燥することにより負
極を製造することができるし、また、該負極材料をその
ままロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によ
りペレット電極とすることもできる。A negative electrode material capable of occluding and releasing lithium can be further mixed with these graphite materials and used. As the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium other than graphite, non-graphitic carbon materials such as non-graphitizable carbon or low-temperature fired carbon, metal oxide materials such as tin oxide and silicon oxide, lithium metal and various other materials A lithium alloy can be exemplified.
These negative electrode materials may be used as a mixture of two or more.
The method for producing a negative electrode using these negative electrode materials is not particularly limited. For example, a negative electrode can be manufactured by adding a binder, a thickener, a conductive material, a solvent, and the like to a negative electrode material as needed to form a slurry, applying the slurry to a current collector substrate, and drying. Alternatively, the negative electrode material can be roll-formed as it is to form a sheet electrode, or can be formed into a pellet electrode by compression molding.
【0020】電極の製造に用いられる結着剤について
は、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定な
材料であれば、特に限定されない。その具体例として
は、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレ
ン、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタ
ジエンゴム等を挙げることができる。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。導電材としては、銅やニッケル等
の金属材料、グラファイト、カーボンブラック等のよう
な炭素材料が挙げられる。負極用集電体の材質は、銅、
ニッケル、ステンレス等の金属が使用され、これらの中
で薄膜に加工しやすいという点とコストの点から銅箔が
好ましい。The binder used in the production of the electrode is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and the electrolyte used in the production of the electrode. Specific examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, and butadiene rubber. As a thickener,
Examples include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein. Examples of the conductive material include metal materials such as copper and nickel, and carbon materials such as graphite and carbon black. The material of the negative electrode current collector is copper,
Metals such as nickel and stainless steel are used, and among these, copper foil is preferred from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost.
【0021】本発明の電池を構成する正極の材料として
は、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化
物、リチウムマンガン酸化物等のリチウム遷移金属複合
酸化物材料等のリチウムを吸蔵及び放出可能な材料を使
用することができる。本発明においては、LiCo
O2 、LiNiO2 、LiMn2 O4 、等の充電時の正
極の電位が4.0V以上となるリチウム遷移金属複合酸
化物が好ましい。正極の製造方法については、特に限定
されず、上記の負極の製造方法に準じて製造することが
できる。また、その形状については、正極材料に必要に
応じて結着剤、導電材、溶媒等を加えて混合後、集電体
の基板に塗布してシート電極としたり、プレス成形を施
してペレット電極とすることができる。正極用集電体の
材質は、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属又は
その合金が用いられる。これらの中で、特にアルミニウ
ム又はその合金が軽量であるためエネルギー密度の点で
望ましい。As the material of the positive electrode constituting the battery of the present invention, a material capable of occluding and releasing lithium such as a lithium transition metal composite oxide material such as lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and lithium manganese oxide is used. Can be used. In the present invention, LiCo
Lithium transition metal composite oxides such as O 2 , LiNiO 2 , and LiMn 2 O 4 , which have a positive electrode potential of 4.0 V or more during charging, are preferable. The method for manufacturing the positive electrode is not particularly limited, and the positive electrode can be manufactured according to the above-described method for manufacturing the negative electrode. As for the shape, a binder, a conductive material, a solvent, and the like are added to the positive electrode material as necessary and mixed, and then applied to a current collector substrate to form a sheet electrode, or a pellet electrode formed by press molding. It can be. As a material of the current collector for the positive electrode, a metal such as aluminum, titanium, and tantalum or an alloy thereof is used. Among these, aluminum or its alloy is desirable in terms of energy density because it is lightweight.
【0022】本発明の電池に使用するセパレーターの材
質や形状については、特に限定されない。但し、電解液
に対して安定で、保液性の優れた材料の中から選ぶのが
好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレ
フィンを原料とする多孔性シート又は不織布等を用いる
のが好ましい。負極、正極及び非水系電解液を少なくと
も有する本発明の電池を製造する方法については、特に
限定されず、通常採用されている方法の中から適宜選択
することができる。また、電池の形状については特に限
定されず、シート電極及びセパレータをスパイラル状に
したシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを
組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイ
プ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイ
プ等が使用可能である。The material and shape of the separator used in the battery of the present invention are not particularly limited. However, it is preferable to select from materials that are stable with respect to the electrolyte and have excellent liquid retention properties, and it is preferable to use a porous sheet or nonwoven fabric made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene as a raw material. The method for producing the battery of the present invention having at least the negative electrode, the positive electrode, and the nonaqueous electrolyte is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly employed methods. The shape of the battery is not particularly limited, and a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are formed in a spiral shape, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, and a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked are used. It is possible.
【0023】[0023]
【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を
更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を越えな
い限り、これらの実施例に限定されるものではない。 (実施例1)電解液については、乾燥アルゴン雰囲気下
で、十分に乾燥を行った六フッ化リン酸リチウム(Li
PF6 )を溶質として用い、プロピレンカーボネートと
ジエチルカーボネートの混合物(1:1容量比)97容
量%に3−スルホレンを3容量%の割合で溶解し、更に
LiPF6 を1モル/リットルの割合で溶解して調製し
た。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist. (Example 1) As for an electrolytic solution, lithium hexafluorophosphate (Li) was sufficiently dried under a dry argon atmosphere.
Using PF 6 ) as a solute, 3-sulfolene was dissolved at a rate of 3% by volume in 97% by volume of a mixture of propylene carbonate and diethyl carbonate (1: 1 by volume), and LiPF 6 was further dissolved at a rate of 1 mol / L. Prepared by dissolution.
【0024】X線回折における格子面(002面)のd
値が0.336nm、晶子サイズ(Lc)が、100n
m以上(264nm)、灰分が0.04重量%、レーザ
ー回折・散乱法によるメジアン径が17μm、BET法
比表面積が8.9m2 /g、アルゴンイオンレーザー光
を用いたラマンスペクトル分析において1580〜16
20cm-1の範囲のピークPA (ピーク強度IA )及び
1350〜1370cm-1の範囲のピークPB (ピーク
強度IB )の強度比R=IB /IA が0.15、158
0〜1620cm-1の範囲のピークの半値幅が22.2
cm-1である人造黒鉛粉末KS−44(ティムカル社
製、商品名)94重量部に蒸留水で分散させたスチレン
−ブタジエンゴム(SBR)を固形分で6重量部となる
ように加えディスパーザーで混合し、スラリー状とした
ものを集電体である厚さ18μmの銅箔上に均一に塗布
し、乾燥後、直径12.5mmの円盤状に打ち抜いて電
極を作製し作用極とし、電解液を含浸させたセパレータ
ーを介してリチウム箔を対極として構成されたコイン型
ハーフセルを作製した。D of lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction
Value is 0.336 nm, crystallite size (Lc) is 100 n
m (264 nm), ash content: 0.04% by weight, median diameter by laser diffraction / scattering method: 17 μm, BET specific surface area: 8.9 m 2 / g, Raman spectrum analysis using argon ion laser light: 1580 to 16
Intensity ratio R = I B / I A of the peak P A in the range of 20 cm -1 (peak intensity I A) and the peak P B in the range of 1350 -1 (peak intensity I B) is 0.15,158
The half width of the peak in the range of 0 to 1620 cm -1 is 22.2.
A styrene-butadiene rubber (SBR) dispersed in distilled water was added to 94 parts by weight of artificial graphite powder KS-44 (trade name, manufactured by Timcal Co., Ltd.) having a cm -1 of 6 parts by weight in a solid content to obtain a disperser. The slurry was uniformly mixed on a 18 μm-thick copper foil as a current collector, dried, and punched into a disk having a diameter of 12.5 mm to produce an electrode. A coin-type half cell having a lithium foil as a counter electrode via a separator impregnated with the liquid was produced.
【0025】(比較例1)プロピレンカーボネートとジ
エチルカーボネートの混合物(1:1容量比)に、Li
PF6 を1モル/リットルの割合で溶解して調製した電
解液を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコイン型
ハーフセルを作製した。次に、上記のようにして作製し
た実施例1及び比較例1のコイン型ハーフセルについ
て、25℃において、0.2mAの定電流で放電終止電
圧0V、0.4mAの定電流で充電終止電圧1.5Vで
充放電試験を行った。実施例1の1サイクル目の脱ドー
プ容量(作用極からのリチウムの脱ドープ容量)は、2
23mAh/gであり、1サイクル目の効率(脱ドープ
容量/ドープ容量)は、69%であった。一方、比較例
1においては、溶媒が分解し、電池として作動しなかっ
た。ここで容量とは、作用極として使用した黒鉛重量当
りの容量を示す。Comparative Example 1 A mixture of propylene carbonate and diethyl carbonate (1: 1 by volume) was mixed with Li
A coin-type half cell was produced in the same manner as in Example 1, except that an electrolyte prepared by dissolving PF 6 at a rate of 1 mol / liter was used. Next, with respect to the coin-type half cells of Example 1 and Comparative Example 1 produced as described above, at 25 ° C., a discharge end voltage of 0 V at a constant current of 0.2 mA, and a charge end voltage of 1 at a constant current of 0.4 mA. A charge / discharge test was performed at 0.5 V. The undoping capacity (the undoping capacity of lithium from the working electrode) in the first cycle of Example 1 was 2
The efficiency at the first cycle (dedoping capacity / doping capacity) was 69%. On the other hand, in Comparative Example 1, the solvent was decomposed and did not operate as a battery. Here, the capacity indicates a capacity per weight of graphite used as a working electrode.
【0026】(実施例2)正極活物質としてLiCoO
2 85重量部にカーボンブラック6重量部、ポリフッ化
ビニリデンKF−1000(呉羽化学社製、商品名)9
重量部を加え混合し、N−メチル−2−ピロリドンで分
散し、スラリー状としたものを正極集電体である厚さ2
0μmのアルミニウム箔上に均一に塗布し、乾燥後、直
径12.5mmの円盤状に打ち抜いて正極とした。Example 2 LiCoO as a positive electrode active material
2 85 parts by weight of carbon black and 6 parts by weight of polyvinylidene fluoride KF-1000 (trade name, manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) 9
Parts by weight and mixed with each other, and dispersed with N-methyl-2-pyrrolidone to form a slurry.
It was uniformly coated on a 0-μm aluminum foil, dried, and then punched into a 12.5 mm diameter disk to form a positive electrode.
【0027】負極活物質として、X線回折における格子
面(002面)のd値が0.336nm、晶子サイズ
(Lc)が、100nm以上(264nm)、灰分が
0.04重量%、レーザー回折・散乱法によるメジアン
径が17μm、BET法比表面積が8.9m2 /g、ア
ルゴンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析
において1580〜1620cm-1の範囲のピークPA
(ピーク強度IA )及び1350〜1370cm-1の範
囲のピークPB (ピーク強度IB )の強度比R=I B /
IA が0.15、1580〜1620cm-1の範囲のピ
ークの半値幅が22.2cm-1である人造黒鉛粉末KS
−44(ティムカル社製、商品名)95重量部にポリフ
ッ化ビニリデン5重量部を混合し、N−メチル−2−ピ
ロリドンで分散させたスラリー状としたものを負極集電
体である厚さ18μmの銅箔上に均一に塗布し、乾燥
後、直径12.5mmの円盤状に打ち抜いて負極とし
た。As a negative electrode active material, a lattice in X-ray diffraction
D value of plane (002 plane) is 0.336 nm, crystallite size
(Lc) is 100 nm or more (264 nm) and ash content is
0.04% by weight, median by laser diffraction / scattering method
Diameter 17μm, BET specific surface area 8.9mTwo/ G, a
Raman spectrum analysis using Lugon ion laser light
At 1580-1620cm-1Peak P in the rangeA
(Peak intensity IA) And 1350-1370 cm-1Range of
Surrounding peak PB(Peak intensity IB) Intensity ratio R = I B/
IAIs 0.15, 1580-1620cm-1Range of pi
The half width of the peak is 22.2cm-1Is artificial graphite powder KS
-44 (Timcal Co., trade name) 95 parts by weight of polyfu
5 parts by weight of vinylidene difluoride, and N-methyl-2-pi
Slurry dispersed with loridone
Apply evenly on 18μm thick copper foil and dry
Then, it is punched out into a disk shape with a diameter of 12.5 mm to form a negative electrode.
Was.
【0028】電解液については、乾燥アルゴン雰囲気下
で、十分に乾燥を行った六フッ化リン酸リチウム(Li
PF6 )を溶質として用い、エチレンカーボネートとジ
エチルカーボネートの混合物(1:1容量比)98容量
%に3−スルホレンを2容量%の割合で溶解し、更にL
iPF6 を1モル/リットルの割合で溶解して調製し
た。これらの正極、負極、電解液を用いて、正極導電体
を兼ねる内面をアルミニウムでコートしたステンレス鋼
製の缶体に正極を収容し、その上に電解液を含浸させた
ポリエチレン製のセパレーターを介して負極を裁置し
た。この缶体と負極導電体を兼ねる封口板とを、絶縁用
のガスケットを介してかしめて密封し、コイン型電池を
作製した。As for the electrolytic solution, lithium hexafluorophosphate (Li) was sufficiently dried in a dry argon atmosphere.
PF 6 ) was used as a solute, and 3-sulfolene was dissolved at a ratio of 2% by volume in 98% by volume of a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (1: 1 by volume).
It was prepared by dissolving iPF 6 at a rate of 1 mol / liter. Using these positive electrode, negative electrode, and electrolyte, the positive electrode is housed in a stainless steel can body whose inner surface also serving as the positive electrode conductor is coated with aluminum, and a polyethylene separator impregnated with the electrolyte is placed on the positive electrode. The negative electrode was placed. The can body and the sealing plate also serving as the negative electrode conductor were caulked and sealed via an insulating gasket to produce a coin-type battery.
【0029】(実施例3)エチレンカーボネートとジエ
チルカーボネートの混合物(1:1容量比)98容量%
に3−メチル−3−スルホレンを2容量%の割合で溶解
し、更にLiPF 6 を1モル/リットルの割合で溶解し
て調製した電解液を用いたこと以外は、実施例2と同様
にしてコイン型電池を作製した。(比較例2)エチレン
カーボネートとジエチルカーボネートの混合物(1:1
容量比)に、LiPF6 を1モル/リットルの割合で溶
解して調製した電解液を用いたこと以外は、実施例2と
同様にしてコイン型電池を作製した。Example 3 Ethylene carbonate and die
98% by volume of a mixture of chill carbonate (1: 1 by volume)
3-methyl-3-sulfolene in 2% by volume
And then LiPF 6Dissolved at a rate of 1 mol / liter
Same as Example 2 except that the electrolyte solution prepared in
To produce a coin-type battery. (Comparative Example 2) Ethylene
A mixture of carbonate and diethyl carbonate (1: 1
Capacity ratio), LiPF6At a rate of 1 mol / l
Example 2 except that the electrolyte solution prepared by disassembly was used.
Similarly, a coin-type battery was produced.
【0030】(実施例4)プロピレンカーボネートとジ
エチルカーボネートの混合物(1:1容量比)98容量
%に3−スルホレンを2容量%の割合で溶解し、更にL
iPF6 を1モル/リットルの割合で溶解して調製した
電解液を用いたこと以外は、実施例2と同様にしてコイ
ン型電池を作製した。 (実施例5)プロピレンカーボネートとジエチルカーボ
ネートの混合物(1:1容量比)98容量%に3−メチ
ル−3−スルホレンを2容量%の割合で溶解し、更にL
iPF6 を1モル/リットルの割合で溶解して調製した
電解液を用いたこと以外は、実施例2と同様にしてコイ
ン型電池を作製した。Example 4 3-Sulfolene was dissolved at a ratio of 2% by volume in 98% by volume of a mixture of propylene carbonate and diethyl carbonate (1: 1 by volume).
A coin-type battery was produced in the same manner as in Example 2, except that an electrolytic solution prepared by dissolving iPF 6 at a rate of 1 mol / liter was used. Example 5 3-methyl-3-sulfolene was dissolved in 98% by volume of a mixture of propylene carbonate and diethyl carbonate (1: 1 by volume) at a ratio of 2% by volume, and L
A coin-type battery was produced in the same manner as in Example 2, except that an electrolytic solution prepared by dissolving iPF 6 at a rate of 1 mol / liter was used.
【0031】(比較例3)プロピレンカーボネートとジ
エチルカーボネートの混合物(1:1容量比)に、Li
PF6 を1モル/リットルの割合で溶解して調製した電
解液を用いたこと以外は、実施例2と同様にしてコイン
型電池を作製した。上述の実施例2〜5および比較例
2、3で作製した電池を25℃において、0.5mAの
定電流で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧2.5V
で充放電試験を行った。それぞれの電池における1サイ
クル目の負極重量あたりの放電容量と充放電効率、サイ
クル特性の目安としての容量維持率(%)を表1に示
す。ここで充放電効率及び容量維持率は、下記の式から
求めたものである。 充放電効率(%)=〔(放電容量)/(充電容量)〕×1
00 容量維持率(%)=〔(100サイクル目放電容量)/
(1サイクル目放電容量)〕×100Comparative Example 3 A mixture of propylene carbonate and diethyl carbonate (1: 1 by volume) was mixed with Li
A coin-type battery was produced in the same manner as in Example 2, except that an electrolytic solution prepared by dissolving PF 6 at a rate of 1 mol / liter was used. The batteries prepared in Examples 2 to 5 and Comparative Examples 2 and 3 were charged at 25 ° C. with a constant current of 0.5 mA at a charge end voltage of 4.2 V and a discharge end voltage of 2.5 V.
A charge / discharge test was performed. Table 1 shows the discharge capacity per charge of the negative electrode in the first cycle, the charge / discharge efficiency, and the capacity retention rate (%) as a measure of the cycle characteristics in each battery. Here, the charge / discharge efficiency and the capacity retention rate are obtained from the following equations. Charge / discharge efficiency (%) = [(discharge capacity) / (charge capacity)] × 1
00 capacity retention rate (%) = [(discharge capacity at 100th cycle) /
(1st cycle discharge capacity)] × 100
【0032】[0032]
【表1】 [Table 1]
【0033】表1から、本実施例の電解液を用いた場合
の方が、初期充放電効率が向上すると共に、容量維持率
が向上し、サイクル特性が優れることが明らかである。
また、比較例3のプロピレンカーボネート系の電解液の
場合には、プロピレンカーボネートが負極の黒鉛材料表
面で激しく分解し電池として作動しないが、環内に炭素
−炭素二重結合を有する環状スルホンを含有することに
より作動可能となり、放電容量、サイクル特性が著しく
改善されている。From Table 1, it is clear that the use of the electrolytic solution of the present example improves the initial charge / discharge efficiency, improves the capacity retention ratio, and excels in cycle characteristics.
In the case of the propylene carbonate-based electrolyte solution of Comparative Example 3, propylene carbonate decomposed violently on the graphite material surface of the negative electrode and did not operate as a battery, but contained a cyclic sulfone having a carbon-carbon double bond in the ring. By doing so, operation becomes possible, and the discharge capacity and cycle characteristics are significantly improved.
【0034】[0034]
【発明の効果】黒鉛系負極を用いた非水系電解液二次電
池の電解液の非水溶媒に、環状カーボネートと鎖状カー
ボネートを含む混合非水溶媒を使用し、更に非水溶媒中
0.1容量%以上、5容量%未満の割合で環内に炭素−
炭素二重結合を有する環状スルホンを含有させることに
より、電解液と接する黒鉛表面に、環内に炭素−炭素二
重結合を有する環状スルホンとカーボネート由来の、か
なり安定なリチウムイオン透過性の複合保護被膜が生成
すると考えられる。この被膜により過度の電解液の分解
が抑制され、サイクル特性の優れた電池を作製すること
ができ、非水系電解液二次電池の小型化、高性能化に寄
与することができる。As described above, a mixed non-aqueous solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate is used as a non-aqueous solvent for an electrolyte of a non-aqueous electrolyte secondary battery using a graphite-based negative electrode. 1% by volume or more and less than 5% by volume of carbon-
By containing a cyclic sulfone having a carbon double bond, a considerably stable lithium ion permeable composite protection derived from a cyclic sulfone having a carbon-carbon double bond and a carbonate is provided on the graphite surface in contact with the electrolytic solution. It is believed that a coating forms. Due to this coating, excessive decomposition of the electrolyte is suppressed, and a battery having excellent cycle characteristics can be manufactured, which can contribute to miniaturization and high performance of the nonaqueous electrolyte secondary battery.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H003 AA02 AA04 BB12 BC06 BD00 BD03 5H014 AA01 BB06 EE03 EE05 EE08 EE10 HH00 HH01 HH06 5H029 AJ03 AJ05 AJ07 AK03 AL02 AL06 AL07 AL18 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 HJ00 HJ01 HJ04 HJ11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page F term (reference)
Claims (6)
負極材として黒鉛を含む負極、正極及び非水溶媒にリチ
ウム塩を溶解してなる電解液から少なくとも構成される
非水系電解液二次電池において、非水溶媒が環状カーボ
ネート及び鎖状カーボネートを含有する混合非水溶媒で
あり、且つ非水溶媒が0.1容量%以上、5容量%未満
の環内に炭素−炭素二重結合を有する環状スルホンを含
有することを特徴とする非水系電解液二次電池。1. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least a negative electrode containing graphite as a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium, a positive electrode, and an electrolytic solution obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent. Wherein the non-aqueous solvent is a mixed non-aqueous solvent containing a cyclic carbonate and a chain carbonate, and the non-aqueous solvent has a carbon-carbon double bond in the ring of 0.1% by volume or more and less than 5% by volume. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a cyclic sulfone.
ネート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。2. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein 70% by volume or more of the mixed non-aqueous solvent is carbonate.
が2〜4のアルキレンカーボネートからなる群から選ば
れる環状カーボネートとアルキル基の炭素数が1〜4で
あるジアルキルカーボネートからなる群から選ばれる鎖
状カーボネートとをそれぞれ20容量%以上含有し、且
つ混合非水溶媒の70容量%以上がこれらのカーボネー
トであ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。3. The mixed non-aqueous solvent is selected from the group consisting of a cyclic carbonate selected from the group consisting of alkylene carbonates having 2 to 4 carbon atoms of an alkylene group and a dialkyl carbonate consisting of 1 to 4 carbon atoms of an alkyl group. 3. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery contains at least 20% by volume of the chain carbonate, and 70% by volume or more of the mixed non-aqueous solvent is these carbonates. .
はリチウムを吸蔵・放出することが可能な非黒鉛系炭
素、リチウム、リチウム合金、及び金属酸化物からなる
群から選ばれる少なくとも一種と黒鉛とを混合してなる
負極材であることを特徴とする請求項1ないし3のいず
れかに記載の非水系電解液二次電池。4. The negative electrode material comprises at least one selected from the group consisting of a negative electrode material consisting of graphite alone, a non-graphite carbon capable of occluding and releasing lithium, lithium, a lithium alloy, and a metal oxide. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery is a negative electrode material obtained by mixing graphite.
02面)のd値が0.335〜0.34nmであり、且
つ結晶子サイズ(Lc)が30nm以上の炭素材料を含
むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載
の非水系電解液二次電池。5. The method according to claim 1, wherein the negative electrode material has a lattice plane (0
The non-aqueous system according to any one of claims 1 to 4, wherein the d-value of the (02 plane) is 0.335 to 0.34 nm, and the carbon material has a crystallite size (Lc) of 30 nm or more. Electrolyte secondary battery.
02面)のd値が0.335〜0.337nmであり、
且つ結晶子サイズ(Lc)が50nm以上の炭素材料か
らなることを特徴とする請求項5に記載の非水系電解液
二次電池。6. The negative electrode material has a lattice plane (0
02 surface) is 0.335 to 0.337 nm,
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery is made of a carbon material having a crystallite size (Lc) of 50 nm or more.
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