JP2001160415A - Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the electrolyte - Google Patents

Electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery using the electrolyte

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JP2001160415A
JP2001160415A JP34202399A JP34202399A JP2001160415A JP 2001160415 A JP2001160415 A JP 2001160415A JP 34202399 A JP34202399 A JP 34202399A JP 34202399 A JP34202399 A JP 34202399A JP 2001160415 A JP2001160415 A JP 2001160415A
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phosphate
carbonate
group
lithium
electrolyte
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JP34202399A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeki Yasukawa
栄起 安川
Kunihisa Shima
邦久 島
Asao Kominato
あさを 小湊
Kenichi Ishigaki
憲一 石垣
Shigeaki Kasuya
重明 粕谷
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new type of electrolyte with superior safety that has both high conductivity and electrochemical stability as well as maintaining excellent incombustibility, which is most suitable for electrolyte for lithium secondary battery and the lithium secondary battery incorporating same. SOLUTION: A lithium salt is dissolved in an organic solvent which contains 0.1-15% in volume of cyclic phosphoric ester as shown in formula (I) and/or phosphoric ester as shown in formula (II).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
用電解液、及びそれを用いたリチウム二次電池に関す
る。更に詳しくは、特定のリン酸エステルを含む有機溶
媒に、溶質のリチウム塩が溶解したリチウム二次電池用
電解液、及びそれを用いたリチウム二次電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery using the same. More specifically, the present invention relates to an electrolyte for a lithium secondary battery in which a solute lithium salt is dissolved in an organic solvent containing a specific phosphate, and a lithium secondary battery using the same.

【0002】本発明の電解液は、難燃性(自己消火性)
と、高い導電率及び電気化学安定性とを兼ね備えた、安
全性に優れたものである。
[0002] The electrolyte of the present invention is flame-retardant (self-extinguishing).
And high electrical conductivity and electrochemical stability, and excellent in safety.

【0003】[0003]

【従来の技術】負極活物質として黒鉛等の炭素材料、正
極活物質として、LiCoO2、LiNiO2、LiMn
24等のリチウム遷移金属複合酸化物を用いたリチウム
二次電池は、4V級の高い電圧と、高エネルギー密度を
有する、新しい小型の二次電池として急激に成長してい
る。こうしたリチウム二次電池の電解液としては、一般
に、炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の高誘電率溶媒
と、低粘度溶媒である炭酸ジメチル、炭酸ジエチル等と
を混合して得られる混合炭酸エステルに、リチウム塩を
溶解したものが用いられている。
2. Description of the Related Art A carbon material such as graphite is used as a negative electrode active material, and LiCoO 2 , LiNiO 2 , and LiMn are used as a positive electrode active material.
A lithium secondary battery using a lithium transition metal composite oxide such as 2 O 4 is rapidly growing as a new small secondary battery having a high voltage of 4 V class and a high energy density. As an electrolyte for such a lithium secondary battery, lithium carbonate is generally used as a mixed carbonate obtained by mixing a high dielectric constant solvent such as ethylene carbonate and propylene carbonate with low-viscosity solvents such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate. What dissolved the salt is used.

【0004】しかしながら、このような従来の電解液は
可燃性なので、電池の破損又は何らかの原因による電池
内部における圧力上昇のために電解液が漏洩した場合、
引火、燃焼する危険性がある。
However, since such conventional electrolytes are flammable, if the electrolyte leaks due to damage to the battery or an increase in pressure inside the battery due to any cause,
There is a risk of ignition and burning.

【0005】リチウム電池用電解液として、リン酸エス
テルを用いることは公知である。例えば、特開昭58−
206078号公報、特開昭60−23973号公報、
特開昭61−227377号公報、特開昭61−284
070号公報及び特開平4−184870号公報には、
リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチ
ル、リン酸トリス(2−クロロエチル)のようなO=P
(OR)3型リン酸エステルを用いることが開示されてい
る。更に、特開平8−88023号公報には、上記Rの
少なくとも1個がハロゲン置換アルキルである、自己消
火性を有する電解液が開示されている。
It is known to use phosphate esters as electrolytes for lithium batteries. For example, JP-A-58-
No. 206078, JP-A-60-23973,
JP-A-61-227377, JP-A-61-284
070 and JP-A-4-184870,
O = P such as trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, tris (2-chloroethyl) phosphate
The use of (OR) type 3 phosphates is disclosed. Further, JP-A-8-88023 discloses a self-extinguishing electrolytic solution in which at least one of R is a halogen-substituted alkyl.

【0006】しかしながら、これらに用いられているリ
ン酸エステルのうち、リン酸トリメチルは、優れた難燃
性を有する電解液が得られるが、負極の材質によっては
還元分解されやすい。そのため、電解液への配合量が増
えるか、又は負極として天然黒鉛や人造黒鉛を用いる
と、電池の充放電特性、例えば充放電効率及び放電容量
が、最近の要求特性に比べて満足できない。一方、リン
酸トリエチルやリン酸トリブチルを配合した電解液は、
負極の材質による制約を受けずに良好な充放電特性が得
られるが、電解液の難燃性は充分ではない。
However, among the phosphoric esters used in these, an electrolytic solution having excellent flame retardancy can be obtained, but depending on the material of the negative electrode, trimethyl phosphate is easily decomposed and reduced. For this reason, when the amount of the compounded electrolyte is increased, or when natural graphite or artificial graphite is used as the negative electrode, the charge / discharge characteristics of the battery, such as charge / discharge efficiency and discharge capacity, are not satisfactory as compared with recent required characteristics. On the other hand, the electrolyte containing triethyl phosphate or tributyl phosphate
Although good charge / discharge characteristics can be obtained without being limited by the material of the negative electrode, the flame retardancy of the electrolyte is not sufficient.

【0007】特に、分子中に塩素や臭素のようなハロゲ
ン原子を有するリン酸エステルは、耐酸化還元性が劣
り、高電圧を発生する4V級二次電池等に適用した場合
は、充分な充放電特性をもつ電池が得られない。更に、
不純物として存在する微量の遊離ハロゲンイオンが、正
極集電体として用いるアルミニウムを腐食させて、電池
特性を劣化させる原因となる。
[0007] In particular, a phosphoric acid ester having a halogen atom such as chlorine or bromine in a molecule is inferior in oxidation-reduction resistance and is sufficiently charged when applied to a 4V class secondary battery or the like which generates a high voltage. A battery with discharge characteristics cannot be obtained. Furthermore,
A small amount of free halogen ions present as impurities corrode aluminum used as a positive electrode current collector, causing deterioration of battery characteristics.

【0008】また、先に引用した特開平4−18487
0号公報には、環状リン酸エステルを電解液として用い
ることが開示され、更に特開平11−67267号公報
には、該環状リン酸エステル20〜55容量%を、環状
炭酸エステルと併用するリチウム電池用電解液が開示さ
れている。しかしながら、この系の電解液を難燃化する
ためには、20容量%以上の環状リン酸エステルを配合
する必要があり、配合量の増大に伴い、導電率が低下す
るという欠点がある。
Further, Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-18487 cited above.
No. 0 discloses the use of a cyclic phosphate as an electrolytic solution, and JP-A-11-67267 further discloses that 20 to 55% by volume of the cyclic phosphate is used in combination with a cyclic carbonate. An electrolyte for a battery is disclosed. However, in order to make this type of electrolyte flame-retardant, it is necessary to incorporate 20% by volume or more of a cyclic phosphate ester, and there is a disadvantage that the conductivity decreases with an increase in the amount.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解決するためになされたものであり、難燃性
(自己消火性)が付与され、かつ導電率が高く、電気化
学的にも安定なリチウム二次電池用電解液、及びこれを
用いた、充放電サイクル特性に優れ、しかも安全性と信
頼性を兼ね備えたリチウム二次電池を提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve such problems, and is provided with flame retardancy (self-extinguishing properties), high conductivity, and high electrochemical performance. It is an object of the present invention to provide an electrolyte solution for a lithium secondary battery which is very stable, and a lithium secondary battery using the same, which is excellent in charge / discharge cycle characteristics and has both safety and reliability.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意検討を行った結果、有機溶媒と
して特定のリン酸エステルを含む溶媒中に、溶質のリチ
ウム塩を溶解させることにより、難燃性(自己消火性)
を有し、導電率及び電気化学的安定性に優れた電解液が
得られるとともに、リチウム二次電池の充放電サイクル
特性を改善することができることを見出して、本発明を
完成するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, have dissolved a lithium salt of a solute in a solvent containing a specific phosphate as an organic solvent. By making it flame retardant (self-extinguishing)
The present inventors have found that an electrolytic solution having excellent electrical conductivity and electrochemical stability can be obtained, and that the charge / discharge cycle characteristics of a lithium secondary battery can be improved, thereby completing the present invention.

【0011】すなわち、本発明の要旨は、 1.リチウム塩が、一般式(I):That is, the gist of the present invention is as follows. The lithium salt has the general formula (I):

【化5】 (式中、R1は、炭素数2〜8のアルキレン基を表し;
2は、炭素数1〜4のアルキル基を表す)で示される
環状リン酸エステル;及び/又は一般式(II):
Embedded image (Wherein, R 1 represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms;
R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), and / or a general formula (II):

【化6】 (式中、R3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜
4のアルキル基を表し;R5は、アリル基、炭素数6〜
8のアリール基又はアラルキル基を表す)で示されるリ
ン酸エステル0.1〜15容量%を含む有機溶媒に溶解
されていることを特徴とするリチウム二次電池用電解液
であり; 2.更に、リチウムを吸蔵・放出可能な炭素質物、リチ
ウム金属及びリチウム合金からなる群より選ばれる材料
を含む負極;リチウム遷移金属複合体を含む正極;並び
に上記の電解液を含むことを特徴とするリチウム二次電
池である。
Embedded image (Wherein, R 3 and R 4 are each independently a carbon number of 1 to
R 5 represents an allyl group, having 6 to 6 carbon atoms;
1. An electrolyte solution for a lithium secondary battery, which is dissolved in an organic solvent containing 0.1 to 15% by volume of a phosphoric acid ester represented by the formula (8). Further, a negative electrode including a material selected from the group consisting of a carbonaceous substance capable of inserting and extracting lithium, a lithium metal, and a lithium alloy; a positive electrode including a lithium transition metal composite; It is a secondary battery.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0013】(リチウム二次電池用電解液)本発明の電
解液の溶媒は、(a)式(I)のリン酸エステル化合物
及び/又は式(II)で示されるリン酸エステルを含み、
好ましくは該(a)に、更に(b)式(III)で示され
るリン酸低級エステルと、(c)炭酸エステルとを含む
混合溶媒である。
(Electrolyte for Lithium Secondary Battery) The solvent of the electrolyte of the present invention contains (a) a phosphate compound of the formula (I) and / or a phosphate of the formula (II),
Preferably, the mixed solvent further comprises (a), (b) a lower phosphoric acid ester represented by the formula (III), and (c) a carbonate ester.

【0014】[0014]

【化7】 (式中、R1は、炭素数2〜8のアルキレン基を表し;
2は、炭素数1〜4のアルキル基を表す)
Embedded image (Wherein, R 1 represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms;
R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)

【0015】[0015]

【化8】 (式中、R3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜
4のアルキル基を表し;R5は、アリル基、炭素数6〜
8のアリール基又はアラルキル基を表す)
Embedded image (Wherein, R 3 and R 4 are each independently a carbon number of 1 to
R 5 represents an allyl group, having 6 to 6 carbon atoms;
8 represents an aryl group or an aralkyl group)

【0016】[0016]

【化9】 (式中、R6、R7及びR8は、それぞれ独立して、炭素
数1〜4の非置換又はフッ素置換アルキル基を表す)
Embedded image (Wherein, R 6 , R 7 and R 8 each independently represent an unsubstituted or fluorine-substituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms)

【0017】式(I)において、R1は、炭素数2〜8
の直鎖状又は分岐状のアルキレン基であり、その具体例
としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、
プロピレン基、テトラメチレン基、ブチレン基、1,1
−ジメチルエチレン基、ペンタメチレン基、1,1,2
−トリメチルエチレン基、ヘキサメチレン基、テトラメ
チルエチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン等
が挙げられる。これらの中、エチレン基が好ましい。
In the formula (I), R 1 has 2 to 8 carbon atoms.
Is a linear or branched alkylene group, and specific examples thereof include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group,
Propylene group, tetramethylene group, butylene group, 1,1
Dimethylethylene group, pentamethylene group, 1,1,2
-A trimethylethylene group, a hexamethylene group, a tetramethylethylene group, a heptamethylene group, and octamethylene. Of these, an ethylene group is preferred.

【0018】また、R2は、炭素数1〜4の直鎖状又は
分岐状のアルキル基であり、その具体例としては、メチ
ル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられ
る。これらの中、メチル基およびエチル基が好ましい。
R 2 is a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group. Of these, a methyl group and an ethyl group are preferred.

【0019】そして、環状リン酸エステルの具体例とし
ては、リン酸エチレンメチル、リン酸エチレンエチル、
リン酸エチレン−n−プロピル、リン酸エチレンイソプ
ロピル、リン酸エチレン−n−ブチル、リン酸エチレン
−s−ブチル、リン酸エチレン−t−ブチル、リン酸プ
ロピレンメチル、リン酸プロピレンエチル、リン酸プロ
ピレン−n−プロピル、リン酸プロピレンイソプロピ
ル、リン酸プロピレン−n−ブチル、リン酸プロピレン
−s−ブチル、リン酸プロピレン−t−ブチル、リン酸
トリメチレンメチル、リン酸トリメチレンエチル、リン
酸トリメチレン−n−プロピル、リン酸トリメチレンイ
ソプロピル、リン酸トリメチレン−n−ブチル、リン酸
トリメチレン−s−ブチル、リン酸トリメチレン−t−
ブチル、リン酸ブチレンメチル、リン酸ブチレンエチ
ル、リン酸ブチレン−n−プロピル、リン酸ブチレンイ
ソプロピル、リン酸ブチレン−n−ブチル、リン酸ブチ
レン−s−ブチル、リン酸ブチレン−t−ブチル、リン
酸イソブチレンメチル、リン酸イソブチレンエチル、リ
ン酸イソブチレン−n−ブチル、リン酸イソブチレン−
s−ブチル、リン酸イソブチレン−t−ブチル、リン酸
テトラメチレンメチル、リン酸テトラメチレンエチル、
リン酸テトラメチレン−n−プロピル、リン酸テトラメ
チレンイソプロピル、リン酸テトラメチレン−n−ブチ
ル、リン酸テトラメチレン−s−ブチル、リン酸テトラ
メチレン−t−ブチル、リン酸ペンタメチレンメチル、
リン酸ペンタメチレンエチル、リン酸ペンタメチレン−
n−プロピル、リン酸ペンタメチレンイソプロピル、リ
ン酸ペンタメチレン−n−ブチル、リン酸ペンタメチレ
ン−s−ブチル、リン酸ペンタメチレン−t−ブチル、
リン酸トリメチルエチレンメチル、リン酸トリメチルエ
チレンエチル、リン酸トリメチルエチレン−n−プロピ
ル、リン酸トリメチルエチレンイソプロピル、リン酸ト
リメチルエチレン−n−ブチル、リン酸トリメチルエチ
レン−s−ブチル、リン酸トリメチルエチレン−t−ブ
チル、リン酸ヘキサメチレンメチル、リン酸ヘキサメチ
レンエチル、リン酸ヘキサメチレン−n−プロピル、リ
ン酸ヘキサメチレンイソプロピル、リン酸ヘキサメチレ
ン−n−ブチル、リン酸ヘキサメチレン−s−ブチル、
リン酸ヘキサメチレン−t−ブチル、リン酸テトラメチ
ルエチレンメチル、リン酸テトラメチルエチレンエチ
ル、リン酸テトラメチルエチレン−n−プロピル、リン
酸テトラメチルエチレンイソプロピル、リン酸テトラメ
チルエチレン−n−ブチル、リン酸テトラメチルエチレ
ン−s−ブチル、リン酸テトラメチルエチレン−t−ブ
チル、リン酸ヘプタメチレンメチル、リン酸ヘプタメチ
レンエチル、リン酸ヘプタメチレン−n−プロピル、リ
ン酸ヘプタメチレンイソプロピル、リン酸ヘプタメチレ
ン−n−ブチル、リン酸ヘプタメチレン−s−ブチル、
リン酸ヘプタメチレン−t−ブチル、リン酸オクタメチ
レンメチル、リン酸オクタメチレンエチル、リン酸オク
タメチレン−n−プロピル、リン酸オクタメチレンイソ
プロピル、リン酸オクタメチレン−n−ブチル、リン酸
オクタメチレン−s−ブチル、リン酸オクタメチレン−
t−ブチル等が挙げられる。これらは単独で、又は2種
以上を混合して用いることができる。これらの中で、リ
ン酸エチレンメチル及びリン酸エチレンエチルが好まし
い。
Specific examples of the cyclic phosphate include ethylene methyl phosphate, ethylene ethyl phosphate,
Ethylene-n-propyl phosphate, ethylene-isopropyl phosphate, ethylene-n-butyl phosphate, ethylene-s-butyl phosphate, ethylene-t-butyl phosphate, propylene methyl phosphate, propylene ethyl phosphate, propylene phosphate -N-propyl, propylene isopropyl phosphate, propylene-n-butyl phosphate, propylene-s-butyl phosphate, propylene-t-butyl phosphate, trimethylene methyl phosphate, trimethylene ethyl phosphate, trimethylene phosphate- n-propyl, trimethylene isopropyl phosphate, trimethylene-n-butyl phosphate, trimethylene-s-butyl phosphate, trimethylene-t-phosphate
Butyl, butylene methyl phosphate, butylene ethyl phosphate, butylene-n-propyl, butylene isopropyl phosphate, butylene-n-butyl, butylene-s-butyl, butylene-t-butyl phosphate, phosphorus Isobutylene methyl phosphate, isobutylene ethyl phosphate, isobutylene phosphate-n-butyl, isobutylene phosphate
s-butyl, isobutylene-t-butyl phosphate, tetramethylenemethyl phosphate, tetramethyleneethyl phosphate,
Tetramethylene-n-propyl phosphate, tetramethyleneisopropyl phosphate, tetramethylene-n-butyl phosphate, tetramethylene-s-butyl phosphate, tetramethylene-t-butyl phosphate, pentamethylenemethyl phosphate,
Pentamethyleneethyl phosphate, pentamethylene phosphate
n-propyl, pentamethyleneisopropyl phosphate, pentamethylene-n-butyl phosphate, pentamethylene-s-butyl phosphate, pentamethylene-t-butyl phosphate,
Trimethylethylene methyl phosphate, trimethylethylene ethyl phosphate, trimethylethylene-n-propyl phosphate, trimethylethylene isopropyl phosphate, trimethylethylene-n-butyl phosphate, trimethylethylene-s-butyl phosphate, trimethylethylene phosphate t-butyl, hexamethylenemethyl phosphate, hexamethyleneethyl phosphate, hexamethylene-n-propyl, hexamethyleneisopropyl, hexamethylene-n-butyl, hexamethylene-s-butyl,
Hexamethylene-t-butyl phosphate, tetramethylethylene methyl phosphate, tetramethylethylene ethyl phosphate, tetramethylethylene-n-propyl phosphate, tetramethylethylene isopropyl phosphate, tetramethylethylene-n-butyl phosphate, Tetramethylethylene-s-butyl phosphate, tetramethylethylene-t-butyl phosphate, heptamethylenemethyl phosphate, heptamethyleneethyl phosphate, heptamethylene-n-propyl phosphate, heptamethyleneisopropyl phosphate, heptaphosphate Methylene-n-butyl, heptamethylene-s-butyl phosphate,
Heptamethylene-t-butyl phosphate, octamethylenemethyl phosphate, octamethyleneethyl phosphate, octamethylene-n-propyl phosphate, octamethyleneisopropyl phosphate, octamethylene-n-butyl phosphate, octamethylene phosphate- s-butyl, octamethylene phosphate
t-butyl and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Of these, ethylene methyl phosphate and ethylene ethyl phosphate are preferred.

【0020】式(II)において、R3及びR4は、それぞ
れ独立して、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状のアルキ
ル基であり、その具体例としては、メチル基、エチル
基、プロピル基及びブチル基等が挙げられる。
In the formula (II), R 3 and R 4 are each independently a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and specific examples thereof include a methyl group and an ethyl group. , A propyl group and a butyl group.

【0021】また、R5は、アリル基、炭素数6〜8の
アリール基又はアラルキル基であり、アリール基の具体
例としては、フェニル基、トリル基等が挙げられ、アラ
ルキル基の具体例としては、ベンジル基及び2−フェニ
ルエチル基が挙げられる。
R 5 is an allyl group, an aryl group having 6 to 8 carbon atoms or an aralkyl group, and specific examples of the aryl group include a phenyl group and a tolyl group. Specific examples of the aralkyl group Includes a benzyl group and a 2-phenylethyl group.

【0022】そして、式(II)のリン酸エステルの具体
例としては、例えばリン酸アリルジメチル、リン酸アリ
ルジエチル、リン酸アリルジプロピル、リン酸アリルジ
ブチル、リン酸アリルメチルエチル、リン酸アリルメチ
ルプロピル、リン酸アリルメチルブチル、リン酸アリル
エチルプロピル、リン酸アリルエチルブチル、リン酸ア
リルプロピルブチル、リン酸ジメチルフェニル、リン酸
ジエチルフェニル、リン酸ジプロピルフェニル、リン酸
ジブチルフェニル、リン酸メチルエチルフェニル、リン
酸メチルプロピルフェニル、リン酸メチルブチルフェニ
ル、リン酸エチルプロピルフェニル、リン酸エチルブチ
ルフェニル、リン酸プロピルブチルフェニル、リン酸ベ
ンジルジメチル、リン酸ベンジルジエチル、リン酸ベン
ジルジプロピル、リン酸ベンジルジブチル、リン酸ベン
ジルメチルエチル、リン酸ベンジルメチルプロピル、リ
ン酸ベンジルメチルブチル、リン酸ベンジルエチルプロ
ピル、リン酸ベンジルエチルブチル、リン酸ベンジルプ
ロピルブチル等が挙げられる。これらは単独で、又は2
種以上を混合して用いることができる。これらの中で、
リン酸アリルジメチル、リン酸ジメチルフェニル、リン
酸ベンジルジメチル及びリン酸メチルプロピルフェニル
が好ましい。
Specific examples of the phosphate ester of the formula (II) include, for example, allyl dimethyl phosphate, allyl diethyl phosphate, allyl dipropyl phosphate, allyl dibutyl phosphate, allyl methyl ethyl phosphate, allyl phosphate Methyl propyl, allyl methyl butyl phosphate, allyl ethyl propyl phosphate, allyl ethyl butyl phosphate, allyl propyl butyl phosphate, dimethyl phenyl phosphate, diethyl phenyl phosphate, dipropyl phenyl phosphate, dibutyl phenyl phosphate, phosphoric acid Methyl ethyl phenyl, methyl propyl phenyl phosphate, methyl butyl phenyl phosphate, ethyl propyl phenyl phosphate, ethyl butyl phenyl phosphate, propyl butyl phenyl phosphate, benzyl dimethyl phosphate, benzyl diethyl phosphate, benzyl dipropyl phosphate, Phosphate benzyl dibutyl, benzyl methyl ethyl phosphate, benzyl-methylpropyl, benzyl methyl butyl phosphate, benzyl ethyl propyl, benzyl ethyl butyl phosphate, benzyl propyl butyl, and the like. These can be used alone or
A mixture of more than one species can be used. Among these,
Allyl dimethyl phosphate, dimethyl phenyl phosphate, benzyl dimethyl phosphate and methyl propyl phenyl phosphate are preferred.

【0023】式(III)において、R6、R7及びR8は、
それぞれ独立して、炭素数1〜4の直鎖状又は分岐状の
非置換又はフッ素置換低級アルキル基であり、非置換ア
ルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロ
ピル基及びブチル基を挙げることができる。また、フッ
素置換アルキル基の具体例としては、トリフルオロエチ
ル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘプタフルオロブチ
ル基等を挙げることができる。
In the formula (III), R 6 , R 7 and R 8 are
Each independently is a linear or branched unsubstituted or fluorine-substituted lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specific examples of the unsubstituted alkyl group include a methyl group, an ethyl group, a propyl group and a butyl group. Can be mentioned. Specific examples of the fluorine-substituted alkyl group include a trifluoroethyl group, a pentafluoropropyl group, and a heptafluorobutyl group.

【0024】そして、式(III)のリン酸非置換低級ア
ルキルエステルの具体例としては、例えばリン酸トリメ
チル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸
トリブチル、リン酸ジメチルエチル、リン酸ジメチルプ
ロピル、リン酸ジメチルブチル、リン酸ジエチルメチ
ル、リン酸ジエチルプロピル、リン酸ジエチルブチル、
リン酸ジプロピルメチル、リン酸ジプロピルエチル、リ
ン酸ジプロピルブチル、リン酸ジブチルメチル、リン酸
ジブチルエチル、リン酸ジブチルプロピル、リン酸メチ
ルエチルプロピル、リン酸メチルエチルブチル、リン酸
エチルプロピルブチル等が挙げられ;リン酸フッ素置換
低級アルキルエステルの具体例としては、例えばリン酸
トリフルオロエチルジメチル、リン酸ペンタフルオロプ
ロピルジメチル、リン酸ヘプタフルオロブチルジメチ
ル、リン酸トリフルオロエチルメチルエチル、リン酸ペ
ンタフルオロプロピルメチルエチル、リン酸ヘプタフル
オロブチルメチルエチル、リン酸トリフルオロエチルメ
チルプロピル、リン酸ペンタフルオロプロピルメチルプ
ロピル、リン酸ヘプタフルオロブチルメチルプロピル、
リン酸トリフルオロエチルメチルブチル、リン酸ペンタ
フルオロプロピルメチルブチル、リン酸ヘプタフルオロ
ブチルメチルブチル、リン酸トリフルオロエチルジエチ
ル、リン酸ペンタフルオロプロピルジエチル、リン酸ヘ
プタフルオロブチルジエチル、リン酸トリフルオロエチ
ルエチルプロピル、リン酸ペンタフルオロプロピルエチ
ルプロピル、リン酸ヘプタフルオロブチルエチルプロピ
ル、リン酸トリフルオロエチルエチルブチル、リン酸ペ
ンタフルオロプロピルエチルブチル、リン酸ヘプタフル
オロブチルエチルブチル、リン酸トリフルオロエチルジ
プロピル、リン酸ペンタフルオロプロピルジプロピル、
リン酸ヘプタフルオロブチルジプロピル、リン酸トリフ
ルオロエチルプロピルブチル、リン酸ペンタフルオロプ
ロピルプロピルブチル、リン酸ヘプタフルオロブチルプ
ロピルブチル、リン酸トリフルオロエチルジブチル、リ
ン酸ペンタフルオロプロピルジブチル、リン酸ヘプタフ
ルオロブチルジブチル等が挙げられる。これらは単独
で、又は2種以上を混合して用いることができる。これ
らの中で、リン酸トリメチル、リン酸ジメチルエチル、
リン酸ジメチルプロピル、リン酸トリフルオロエチルジ
メチル、リン酸トリフルオロエチルメチルエチル及びリ
ン酸トリフルオロエチルメチルプロピルが好ましく、リ
ン酸ジメチルエチル、リン酸ジメチルプロピル、リン酸
トリフルオロエチルジメチル及びリン酸トリフルオロエ
チルメチルエチルが特に好ましい。
Specific examples of the non-substituted lower alkyl phosphate of formula (III) include, for example, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, dimethylethyl phosphate, dimethylpropyl phosphate. , Dimethylbutyl phosphate, diethylmethyl phosphate, diethylpropyl phosphate, diethylbutyl phosphate,
Dipropylmethyl phosphate, dipropylethyl phosphate, dipropylbutyl phosphate, dibutylmethyl phosphate, dibutylethyl phosphate, dibutylpropyl phosphate, methylethylpropyl phosphate, methylethylbutylphosphate, ethylpropylbutylphosphate Specific examples of the fluorine-substituted lower alkyl ester include trifluoroethyl dimethyl phosphate, pentafluoropropyl dimethyl phosphate, heptafluorobutyl dimethyl phosphate, trifluoroethyl methyl ethyl phosphate, and phosphoric acid Pentafluoropropylmethylethyl, heptafluorobutylmethylethyl phosphate, trifluoroethylmethylpropyl phosphate, pentafluoropropylmethylpropyl phosphate, heptafluorobutylmethylpropyl phosphate,
Trifluoroethyl methyl butyl phosphate, pentafluoropropyl methyl butyl phosphate, heptafluorobutyl methyl butyl phosphate, trifluoroethyl diethyl phosphate, pentafluoropropyl diethyl phosphate, heptafluorobutyl diethyl phosphate, trifluoroethyl phosphate Ethylpropyl, pentafluoropropylethylpropyl phosphate, heptafluorobutylethylpropyl phosphate, trifluoroethylethylbutyl phosphate, pentafluoropropylethylbutyl phosphate, heptafluorobutylethylbutyl phosphate, trifluoroethyldipropyl phosphate , Pentafluoropropyldipropyl phosphate,
Heptafluorobutyl dipropyl phosphate, trifluoroethyl propyl butyl phosphate, pentafluoropropyl propyl butyl phosphate, heptafluorobutyl propyl butyl phosphate, trifluoroethyl dibutyl phosphate, pentafluoropropyl dibutyl phosphate, heptafluoro phosphate Butyldibutyl and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, trimethyl phosphate, dimethylethyl phosphate,
Dimethylpropyl phosphate, trifluoroethyldimethylphosphate, trifluoroethylmethylethylphosphate and trifluoroethylmethylpropylphosphate are preferred, and dimethylethylphosphate, dimethylpropylphosphate, trifluoroethyldimethylphosphate and trifluoroethyldimethylphosphate are preferred. Fluoroethylmethylethyl is particularly preferred.

【0025】炭酸エステルの具体例としては、炭酸エチ
レン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、
炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロピル、炭
酸ジイソプロピル、炭酸メチルプロピル、炭酸エチルプ
ロピル、炭酸エチルイソプロピル等が挙げられる。これ
らは単独で、又は2種以上を混合して用いることができ
る。これらの中で、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭
酸ジメチル、炭酸エチルメチル及び炭酸ジエチルが好ま
しい。
Specific examples of the carbonate ester include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate,
Ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, diisopropyl carbonate, methylpropyl carbonate, ethylpropyl carbonate, ethylisopropyl carbonate and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Among these, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate and diethyl carbonate are preferred.

【0026】好ましくは、有機溶媒は、(a)、(b)
及び(c)成分から本質的になる。有機溶媒中における
各成分の割合は、(a)成分、(b)成分及び(c)成
分の合計量に対して、(a)成分:0.1〜15容量
%、好ましくは0.5〜10容量%、更に好ましくは1
〜5容量%であり;(b)成分:0〜40容量%、好ま
しくは0〜35容量%、更に好ましくは0〜30容量%
であり;(c)成分:10〜90容量%、好ましくは2
0〜85容量%、更に好ましくは30〜80容量%であ
る。(a)成分の濃度が0.1容量%未満では、負極の
材質によっては、充分な充放電特性を有する電池が得ら
れず、15容量%を超えると、電解液の導電率を低下さ
せ、実用的な導電率を有する電解液が得られない。
Preferably, the organic solvent comprises (a), (b)
And (c) component. The proportion of each component in the organic solvent is 0.1 to 15% by volume, preferably 0.5 to 15% by volume, based on the total amount of component (a), component (b) and component (c). 10% by volume, more preferably 1%
Component (b): 0 to 40% by volume, preferably 0 to 35% by volume, more preferably 0 to 30% by volume.
Component (c): 10 to 90% by volume, preferably 2%
0 to 85% by volume, more preferably 30 to 80% by volume. If the concentration of the component (a) is less than 0.1% by volume, a battery having sufficient charge / discharge characteristics cannot be obtained depending on the material of the negative electrode. If the concentration exceeds 15% by volume, the conductivity of the electrolytic solution decreases, An electrolyte having a practical conductivity cannot be obtained.

【0027】なお、上記の容量比において、各成分の体
積としては、25℃で測定した値を用いる。また、炭酸
エチレンのように室温で固体のものは、融点まで加熱し
て溶融状態で測定した値を用いる。
In the above-mentioned volume ratio, the value measured at 25 ° C. is used as the volume of each component. In the case of a solid such as ethylene carbonate at room temperature, a value measured in a molten state by heating to a melting point is used.

【0028】上記の(a)、(b)及び(c)成分に加
えて、本発明の特徴を損なわない範囲で、リチウム二次
電池用電解液用として従来から知られているその他の有
機溶媒を、混合して用いることもできる。
In addition to the above components (a), (b) and (c), other organic solvents conventionally known as electrolytes for lithium secondary batteries as long as the characteristics of the present invention are not impaired. Can also be used as a mixture.

【0029】本発明に溶質として用いられるリチウム塩
としては、LiPF6、LiBF4等の無機酸リチウム
塩;又は前記の一般式(IV):
The lithium salt used as a solute in the present invention includes a lithium salt of an inorganic acid such as LiPF 6 or LiBF 4 ; or the above-mentioned general formula (IV):

【化10】 (式中、m及びnは、それぞれ独立して、1〜4の整数
を示す)で示される有機リチウム化合物を用いることが
好ましい。
Embedded image (Wherein, m and n each independently represent an integer of 1 to 4).

【0030】一般式(IV)で示される有機リチウム化合
物としては、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO22
5)2、LiN(SO237)2、LiN(SO249)
2、LiN(SO2CF3)・(SO225)、LiN
(SO2CF3)・(SO237)、LiN(SO2CF
3)・(SO249)、LiN(SO225)・(S
237)、LiN(SO225)・(SO2
49)、LiN(SO237)・(SO249)等が
挙げられる。これらの中、LiN(SO2CF3)2、Li
N(SO225)2及びLiN(SO2CF3)・(SO2
49)が好ましい。
Examples of the organolithium compound represented by the general formula (IV) include LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiN (SO 2 C 2
F 5) 2, LiN (SO 2 C 3 F 7) 2, LiN (SO 2 C 4 F 9)
2 , LiN (SO 2 CF 3 ) · (SO 2 C 2 F 5 ), LiN
(SO 2 CF 3 ) · (SO 2 C 3 F 7 ), LiN (SO 2 CF
3 ) · (SO 2 C 4 F 9 ), LiN (SO 2 C 2 F 5 ) · (S
O 2 C 3 F 7 ), LiN (SO 2 C 2 F 5 ) · (SO 2 C
4 F 9), such as LiN (SO 2 C 3 F 7 ) · (SO 2 C 4 F 9) and the like. Among them, LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , Li
N (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and LiN (SO 2 CF 3 ) · (SO 2
C 4 F 9 ) is preferred.

【0031】本発明の電解液において、LiPF6、L
iBF4等の無機酸リチウム塩;又は前記式(IV)で示
される有機リチウム化合物を、上記の該リン酸エステル
を含む混合溶媒に溶解して用いることにより、難燃性を
維持し、高い導電率と電気化学的に優れた電解液を得る
とともに、充放電容量及び充放電サイクル特性に優れた
電池を得ることができる。
In the electrolyte of the present invention, LiPF 6 , L
By dissolving an inorganic lithium salt such as iBF 4 or the like or an organolithium compound represented by the above formula (IV) in the above mixed solvent containing the phosphoric ester, flame retardancy is maintained and high conductivity is maintained. A battery excellent in charge / discharge capacity and charge / discharge cycle characteristics can be obtained while obtaining an electrolytic solution excellent in rate and electrochemical properties.

【0032】該リチウム塩は、電解液の高い導電率を得
るために、電解液中の溶質濃度が、通常、0.5〜2mo
l/dm3、好ましくは0.5〜1.5mol/dm3となるように
使用される。
In order to obtain a high conductivity of the electrolyte, the concentration of the solute in the electrolyte is usually 0.5 to 2 mol.
l / dm 3 , preferably 0.5 to 1.5 mol / dm 3 .

【0033】(リチウム二次電池)本発明のリチウム二
次電池は、上記の電解液と、負極及び正極を含んで構成
される。
(Lithium Secondary Battery) The lithium secondary battery of the present invention comprises the above-mentioned electrolytic solution, a negative electrode and a positive electrode.

【0034】電池を構成する負極材料としては、リチウ
ムを吸蔵・放出可能な炭素質物;リチウム金属;並びに
リチウムとアルミニウム、スズ亜鉛、銀、鉛等の金属と
の合金等を用いることができる。該炭素質物としては、
黒鉛、難黒鉛化性炭素及び非晶質炭素;並びにこれらの
中間の層状構造を示すメソフェーズのもの等が例示され
る。これらは、単独で、又は2種類以上を混合して用い
ることができる。
As the negative electrode material constituting the battery, a carbonaceous material capable of occluding and releasing lithium; lithium metal; and an alloy of lithium and a metal such as aluminum, tin zinc, silver, lead, and the like can be used. As the carbonaceous material,
Graphite, non-graphitizable carbon and amorphous carbon; and those having a mesophase exhibiting an intermediate layer structure among them are exemplified. These can be used alone or in combination of two or more.

【0035】負極は、シート電極、ベレット電極等、任
意の形状に形成できる。シート電極は、例えば必要に応
じて結着剤及び導電剤とともに混合した後、集電体に塗
布して形成される。ペレット電極は、例えばプレス成形
によって形成される。
The negative electrode can be formed in any shape such as a sheet electrode and a bellet electrode. The sheet electrode is formed by, for example, mixing with a binder and a conductive agent as necessary, and then coating the current collector. The pellet electrode is formed by, for example, press molding.

【0036】電池を構成する正極材料としては、リチウ
ムを吸蔵・放出可能な、リチウムマンガン酸化物、リチ
ウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物等のリチ
ウム遷移金属複合酸化物材料が使用可能である。これら
は単独で、又は2種以上を混合して用いることができ
る。
As a positive electrode material constituting the battery, a lithium transition metal composite oxide material such as lithium manganese oxide, lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide or the like which can insert and extract lithium can be used. These can be used alone or in combination of two or more.

【0037】正極の形状は、特に限定されるものではな
く、例えば、シート電極及びペレット電極が使用可能で
ある。これらは、負極について示したのと同様にして、
形成される。
The shape of the positive electrode is not particularly limited, and for example, a sheet electrode and a pellet electrode can be used. These are similar to those shown for the negative electrode,
It is formed.

【0038】本発明のリチウム二次電池には、上記の電
解液、負極及び正極のほかに、電池を構成するための、
負極用集電体、正極用集電体、セパレータ等を配設する
ことができる。
[0038] In addition to the above-mentioned electrolyte solution, negative electrode and positive electrode, the lithium secondary battery of the present invention comprises:
A current collector for a negative electrode, a current collector for a positive electrode, a separator, and the like can be provided.

【0039】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。
As the material of the current collector for the negative electrode, metals such as copper, 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.

【0040】正極集電体の材質は、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
り、エネルギー密度の点で好ましい。
As the material of the positive electrode current collector, a metal such as aluminum, titanium, and tantalum or an alloy thereof is used. Among these, aluminum or an alloy thereof is particularly preferable in terms of light weight and energy density.

【0041】セパレータとしては、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
ト又は不織布等が使用可能であり、本発明の電解液を含
浸して用いられる。
As the separator, a porous sheet or a non-woven fabric made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene can be used. The separator is impregnated with the electrolytic solution of the present invention.

【0042】電池は、これらのシート電極とセパレータ
をスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極
と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、ペレット電極とセパレータを積層した
コインタイプ等、公知の形状にすることが可能である。
The battery has a known shape such as a cylinder type in which the sheet electrode and the separator are formed in a spiral shape, a cylinder type having an inside-out structure in which the pellet electrode and the separator are combined, and a coin type in which the pellet electrode and the separator are laminated. It is possible.

【0043】[0043]

【実施例】以下、本発明を、実施例により更に具体的に
説明する。本発明は、その要旨を超えない限り、これら
の実施例に制約されるものではない。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. The present invention is not limited to these embodiments unless it exceeds the gist.

【0044】なお、電解液の性能及び電池性能は、以下
の方法で評価した。
The performance of the electrolyte and the battery performance were evaluated by the following methods.

【0045】1.電解液の自己消火性評価:幅15mm、
長さ300mm、厚さ0.19mmの短冊状のガラス繊維濾
紙を、電解液の入ったビーカーに10分間以上浸して、
電解液をガラス繊維濾紙に十分に含浸させた。次に、ガ
ラス繊維濾紙に付着した過剰の電解液を、ビーカーの縁
で除いた後、ガラス繊維濾紙の一端をクリップで挟み、
垂直に吊した。この下端よりライター類の小ガス炎で約
3秒間加熱し、火源を取り除いた状態における自己消火
性の有無、及び消火するまでの時間を測定した。
1. Self-extinguishing property evaluation of electrolyte solution: width 15 mm,
A glass fiber filter in the form of a strip having a length of 300 mm and a thickness of 0.19 mm is immersed in a beaker containing an electrolyte for at least 10 minutes.
The electrolyte was sufficiently impregnated into the glass fiber filter paper. Next, after removing excess electrolyte attached to the glass fiber filter paper at the edge of the beaker, clip one end of the glass fiber filter paper,
Hanged vertically. The lower end was heated by a small gas flame of lighters for about 3 seconds, and the self-extinguishing property in a state where the fire source was removed, and the time until the fire was extinguished were measured.

【0046】2.電解液の導電率の測定:東亜電波工業
(株)製の導電率計CM−30S及び電導度セルCG−
511Bを用いて、25℃における導電率を測定した。
2. Measurement of conductivity of electrolyte: conductivity meter CM-30S and conductivity cell CG- manufactured by Toa Denpa Kogyo KK
The conductivity at 25 ° C. was measured using 511B.

【0047】3.試験用電池の作製及び充放電サイクル
特性の測定: 1)試験セルA:電解液及び負極を評価するために、下
記のようにして、コイン型電池である試験セルAを作製
した。すなわち、活物質である後述の炭素材料と、結着
剤であるフッ素樹脂とを、重量比90:10の比率で混
合し、これをN−メチルピロリドンに分散させてスラリ
ーとした後、集電体として用いる銅箔に塗布して乾燥す
ることにより、直径12.5mmの作用極を作製した。対
極としては、直径12.5mm、厚さ1.0mmのリチウム
金属シートを用いた。次いで、正極端子を兼ねたステン
レスケース内に、作用極と対極とを、電解液を含浸した
多孔性ポリプロピレンフィルムのセパレータを介して重
ねて収容し、ポリプロピレン製ガスケットを介して、負
極端子を兼ねるステンレス製封口板で密封して、直径2
0mm、厚さ1.6mmのコイン型電池を作製した。
3. Preparation of test battery and measurement of charge / discharge cycle characteristics: 1) Test cell A: In order to evaluate the electrolytic solution and the negative electrode, a test cell A as a coin-type battery was prepared as described below. That is, a carbon material described below, which is an active material, and a fluororesin, which is a binder, are mixed at a weight ratio of 90:10, and this is dispersed in N-methylpyrrolidone to form a slurry. A working electrode having a diameter of 12.5 mm was prepared by applying the coating to a copper foil used as a body and drying the coating. As a counter electrode, a lithium metal sheet having a diameter of 12.5 mm and a thickness of 1.0 mm was used. Next, the working electrode and the counter electrode are accommodated in a stainless steel case also serving as the positive electrode terminal, with the working electrode and the counter electrode stacked one on top of the other through a porous polypropylene film separator impregnated with an electrolytic solution, and the stainless steel serving as the negative electrode terminal is also interposed via a polypropylene gasket. Seal with a sealing plate, diameter 2
A coin-type battery having a thickness of 0 mm and a thickness of 1.6 mm was manufactured.

【0048】上記のようにして作製したコイン型電池を
用いて、0〜1.5Vまでの電圧範囲で、0.2mA/cm2
の電流密度による充放電によって、充放電サイクル特性
の測定を行った。電池容量としては、5サイクル後の放
電容量(脱ドープ容量)を求めた。
Using the coin-type battery manufactured as described above, a voltage of 0.2 mA / cm 2 in a voltage range of 0 to 1.5 V.
The charge / discharge cycle characteristics were measured by charging / discharging using the current density of the sample. As the battery capacity, the discharge capacity (dedoping capacity) after 5 cycles was determined.

【0049】2)試験セルB:電解液及び正極を評価す
るために、下記のようにして、コイン型電池である試験
セルBを作製した。すなわち、正極活物質としてリチウ
ムマンガン複合酸化物(LiMn24)を用い、該酸化
物と、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤であ
るフッ素樹脂とを、重量比で90:5:5で混合し、こ
れをN−メチルピロリドンに分散させてスラリーとした
ものを、正極集電体としてのアルミニウム箔に塗布・乾
燥した後、直径12.5mmの円板状に打ち抜いて、正極
を作製した。負極としては、直径12.5mm、厚さ1.
0mmのリチウム金属シートを用いた。次いで、正極端子
を兼ねたステンレスケース内に、正極と負極とを、電解
液を含浸した多孔性ポリプロピレンフィルムのセパレー
タを介して重ねて収容し、ポリプロピレン製ガスケット
を介して負極端子を兼ねるステンレス製封口板で密封し
て、直径20mm、厚さ1.6mmのコイン型電池を作製し
た。
2) Test cell B: In order to evaluate the electrolyte and the positive electrode, a test cell B as a coin-type battery was prepared as follows. That is, a lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) was used as a positive electrode active material, and the oxide, acetylene black as a conductive agent, and fluororesin as a binder were mixed in a weight ratio of 90: 5: 5 and dispersed in N-methylpyrrolidone to form a slurry, coated and dried on an aluminum foil as a positive electrode current collector, and then punched into a 12.5 mm diameter disk to form a positive electrode. Produced. The negative electrode has a diameter of 12.5 mm and a thickness of 1.
A 0 mm lithium metal sheet was used. Next, in a stainless steel case also serving as a positive electrode terminal, the positive electrode and the negative electrode are stacked and accommodated via a separator made of a porous polypropylene film impregnated with an electrolytic solution, and a stainless steel seal serving also as a negative electrode terminal is provided via a polypropylene gasket. It sealed with the board and produced the coin-shaped battery of diameter 20mm and thickness 1.6mm.

【0050】上記のようにして作製したコイン型電池を
用い、4.3〜3.5Vの電圧範囲で、0.6mA/cm2
電流密度による充放電サイクルによって、充放電サイク
ル特性の測定を行った。電池容量としては、初期20サ
イクルの平均値(放電容量)を求めた。
Using the coin-type battery manufactured as described above, the charge-discharge cycle characteristics were measured by a charge-discharge cycle at a current density of 0.6 mA / cm 2 in a voltage range of 4.3 to 3.5 V. went. As the battery capacity, an average value (discharge capacity) in the initial 20 cycles was obtained.

【0051】実施例1〜7及び比較例1〜6 表1に示す混合溶媒に、表1に示す溶質を溶解して、溶
質濃度が1mol/dm3の電解液を調製した。この電解液を
用いて、自己消火性(難燃性)及び導電率を測定した。
また、作用極に天然黒鉛を用いたコイン型電池(試験セ
ルA)の、充放電容量を測定した。その結果を表1に示
す。また、実施例1の電解液を用いて作成したコイン型
電池の、初回充放電曲線及びサイクル特性の結果を、図
1及び図2に示す。
Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 6 The solutes shown in Table 1 were dissolved in the mixed solvents shown in Table 1 to prepare an electrolyte having a solute concentration of 1 mol / dm 3 . Using this electrolytic solution, self-extinguishing properties (flame retardancy) and electrical conductivity were measured.
Further, the charge / discharge capacity of a coin-type battery (test cell A) using natural graphite for the working electrode was measured. Table 1 shows the results. 1 and 2 show the results of the initial charge / discharge curve and the cycle characteristics of the coin-type battery prepared using the electrolytic solution of Example 1.

【0052】実施例8〜12 表1に示す混合溶媒に、表1に示す溶質を溶解して、溶
質濃度が1mol/dm3の電解液を調製した。作用極に人造
黒鉛を用いた他は実施例1と同様にして、コイン型電池
(試験セルA)を作製し、電解液の自己消火性(難燃
性)、導電率及び電池の充放電容量を測定した。その結
果を表1に示す。
Examples 8 to 12 The solutes shown in Table 1 were dissolved in the mixed solvents shown in Table 1 to prepare an electrolyte having a solute concentration of 1 mol / dm 3 . A coin-type battery (test cell A) was prepared in the same manner as in Example 1 except that artificial graphite was used for the working electrode, and the self-extinguishing property (flame retardancy) of the electrolyte, the conductivity, and the charge / discharge capacity of the battery were used. Was measured. Table 1 shows the results.

【0053】[0053]

【表1】 [Table 1]

【0054】表1から明らかなように、本発明の電解液
は、リン酸エステルを含有しない比較例1の電解液に比
べて優れた難燃性を有するとともに、20容量%のリン
酸トリメチルを配合した電解液が、黒鉛電極において放
電容量が得られなかったのに対して優れた放電容量が得
られ、また30容量%の環状リン酸エステルを配合した
電解液に比べて、優れた導電率を示した。
As is clear from Table 1, the electrolytic solution of the present invention has excellent flame retardancy as compared with the electrolytic solution of Comparative Example 1 containing no phosphoric acid ester, and contains 20% by volume of trimethyl phosphate. The blended electrolyte solution provided a superior discharge capacity compared to the graphite electrode that did not have a discharge capacity, and had a higher conductivity than the electrolyte solution blended with 30% by volume of cyclic phosphate. showed that.

【0055】実施例13、14 表2に示す混合溶媒に、溶質としてLiPF6を溶解し
て、溶質濃度が1mol/dm3の電解液を調製した。この電
解液を用いて、自己消火性(難燃性)、導電率、及びコ
イン型電池(試験セルB)の充放電容量を測定した。そ
の結果を表2に示す。また、実施例13の電解液を用い
て作成したコイン型電池の、初回充放電曲線及びサイク
ル特性の結果を、図3及び図4に示す。
Examples 13 and 14 LiPF 6 as a solute was dissolved in a mixed solvent shown in Table 2 to prepare an electrolyte having a solute concentration of 1 mol / dm 3 . Using this electrolytic solution, self-extinguishing properties (flame retardancy), electrical conductivity, and charge / discharge capacity of a coin-type battery (test cell B) were measured. Table 2 shows the results. FIGS. 3 and 4 show the results of the initial charge / discharge curve and the cycle characteristics of the coin battery prepared using the electrolyte solution of Example 13.

【0056】[0056]

【表2】 [Table 2]

【0057】なお、表中の略号は、下記のとおりであ
る。 LiBETI:LiN(SO225)2 MEP :リン酸エチレンメチル EEP :リン酸エチレンエチル ADMP :リン酸アリルジメチル BzDMP :リン酸ベンジルジメチル DMPP :リン酸ジメチルフェニル TMP :リン酸トリメチル EDMP :リン酸ジメチルエチル PrDMP :リン酸ジメチルプロピル BuDMP :リン酸ジメチルブチル TFEDMP:リン酸トリフルオロエチルジメチル EC :炭酸エチレン PC :炭酸プロピレン DMC :炭酸ジメチル DEC :炭酸ジエチル
The abbreviations in the table are as follows. LiBETI: LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 MEP: ethylene methyl phosphate EEP: ethylene ethyl phosphate ADMP: allyl dimethyl phosphate BzDMP: benzyl dimethyl phosphate DMPP: dimethyl phenyl phosphate TMP: trimethyl phosphate EDMP: phosphorus Dimethyl ethyl phosphate PrDMP: Dimethyl propyl phosphate BuDMP: Dimethyl butyl phosphate TFEDMP: Trifluoroethyl dimethyl phosphate EC: Ethylene carbonate PC: Propylene carbonate DMC: Dimethyl carbonate DEC: Diethyl carbonate

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明のリチウム二次電池用電解液は、
良好な充放電サイクル特性が得られるとともに、難燃性
(自己消火性)を有し、毒性がなく、安全性、信頼性も
高い等、本発明は優れた特有の効果を奏する。
The electrolytic solution for a lithium secondary battery of the present invention comprises:
The present invention has excellent unique effects such as good charge / discharge cycle characteristics, flame retardancy (self-extinguishing properties), no toxicity, high safety and high reliability.

【0059】特に、難燃性を得るのに必要な量のリン酸
トリメチルを単独で炭酸エステルに配合した電解液に比
べて、広範囲の材質の負極と組み合わせて、優れた放電
容量が得られ、また、同様に難燃性を得るのに必要な量
の環状リン酸エステルを単独で、又は高濃度で炭酸エス
テルに配合した電解液に比べて、高い導電率が得られ
る。したがって、本発明の電解液は、4V級の小型リチ
ウム二次電池の電解液として、きわめて有用である。
In particular, an excellent discharge capacity can be obtained by combining with a negative electrode made of a wide range of materials, as compared with an electrolytic solution in which trimethyl phosphate in an amount necessary for obtaining flame retardancy alone is incorporated into a carbonate ester. Similarly, a higher conductivity can be obtained as compared to an electrolyte solution in which the amount of cyclic phosphate necessary for obtaining flame retardancy is used alone or in a high concentration in a carbonate ester. Therefore, the electrolytic solution of the present invention is extremely useful as an electrolytic solution for a 4V-class small lithium secondary battery.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1で調製した電解液を用いて製作したコ
イン型電池(試験セルA)の、初回充放電曲線を示す図
である。
FIG. 1 is a diagram showing an initial charge / discharge curve of a coin-type battery (test cell A) manufactured using the electrolytic solution prepared in Example 1.

【図2】実施例1で調製した電解液を用いて製作したコ
イン型電池(試験セルA)の、サイクル特性を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing cycle characteristics of a coin-type battery (test cell A) manufactured using the electrolytic solution prepared in Example 1.

【図3】実施例13で調製した電解液を用いて製作した
コイン型電池(試験セルB)の、初回充放電曲線を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing an initial charge / discharge curve of a coin-type battery (test cell B) manufactured using the electrolytic solution prepared in Example 13.

【図4】実施例13で調製した電解液を用いて製作した
コイン型電池(試験セルB)の、サイクル特性を示す図
である。
FIG. 4 is a view showing cycle characteristics of a coin-type battery (test cell B) manufactured using the electrolyte solution prepared in Example 13.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小湊 あさを 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目3番1号 三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者 石垣 憲一 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目3番1号 三菱化学株式会社筑波研究所内 (72)発明者 粕谷 重明 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目3番1号 三菱化学株式会社筑波研究所内 Fターム(参考) 5H029 AJ05 AJ12 AK03 AL06 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ03 BJ04 BJ12 BJ14 HJ02 HJ07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Asato Kominato 8-3-1 Chuo, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Prefecture Within the Tsukuba Research Laboratory, Mitsubishi Chemical Corporation (72) Inventor Kenichi Ishigaki Chuo-Hachi, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Prefecture 3-1 Citizen, Mitsubishi Chemical Co., Ltd. Tsukuba Research Laboratory (72) Inventor Shigeaki Kasuya 8-3-1 Chuo, Ami-cho, Inashiki-gun, Ibaraki Pref. Mitsubishi Chemical Corporation Tsukuba Research Laboratory F-term (reference) 5H029 AJ05 AJ12 AK03 AL06 AL12 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 BJ03 BJ04 BJ12 BJ14 HJ02 HJ07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウム塩が、一般式(I): 【化1】 (式中、R1は、炭素数2〜8のアルキレン基を表し;
2は、炭素数1〜4のアルキル基を表す)で示される
環状リン酸エステル;及び/又は一般式(II): 【化2】 (式中、R3及びR4は、それぞれ独立して、炭素数1〜
4のアルキル基を表し;R5は、アリル基、炭素数6〜
8のアリール基又はアラルキル基を表す)で示されるリ
ン酸エステル0.1〜15容量%を含む有機溶媒に溶解
されていることを特徴とするリチウム二次電池用電解
液。
The lithium salt is represented by the general formula (I): (Wherein, R 1 represents an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms;
R 2 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms); and / or a general formula (II): (Wherein, R 3 and R 4 are each independently a carbon number of 1 to
R 5 represents an allyl group, having 6 to 6 carbon atoms;
8 represents an aryl group or an aralkyl group), which is dissolved in an organic solvent containing 0.1 to 15% by volume of a phosphoric acid ester represented by the formula (8):
【請求項2】 有機溶媒が、(a)前記の一般式(I)
及び/又は一般式(II)で示されるリン酸エステル0.
1〜15容量%; (b)一般式(III): 【化3】 (式中、R6、R7及びR8は、それぞれ独立して、炭素
数1〜4の非置換又はフッ素置換低級アルキル基を表
す)で示されるリン酸低級エステル10〜90容量%;
及び (c)炭酸エステル10〜90容量%を含む混合溶媒で
ある、請求項1記載の電解液。
2. The method according to claim 1, wherein the organic solvent is selected from the group consisting of:
And / or a phosphate ester represented by the general formula (II):
(B) general formula (III): (Wherein R 6 , R 7 and R 8 each independently represent an unsubstituted or fluorine-substituted lower alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) 10 to 90% by volume of a phosphoric acid lower ester represented by the formula:
And (c) a mixed solvent containing 10 to 90% by volume of a carbonic acid ester.
【請求項3】 炭酸エステルが、炭酸エチレン、炭酸プ
ロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチ
ル、炭酸ジ−n−プロピル、炭酸ジイソプロピル、炭酸
メチルエチル、炭酸メチル−n−プロピル、炭酸メチル
イソプロピル、炭酸エチル−n−プロピル、炭酸エチル
イソプロピル及び炭酸−n−プロピルイソプロピルから
なる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項1又
は2記載の電解液。
3. The carbonate ester is ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, carbonic acid The electrolytic solution according to claim 1 or 2, wherein the electrolytic solution is at least one selected from the group consisting of ethyl-n-propyl, ethyl isopropyl carbonate, and -n-propyl isopropyl carbonate.
【請求項4】 リチウム塩が、LiPF6、LiBF4
は一般式(IV): 【化4】 (式中、m及びnは、それぞれ独立して、1〜4の整数
を表す)で示される有機リチウム塩である、請求項1〜
3のいずれか1項記載の電解液。
4. The lithium salt according to claim 1, wherein the lithium salt is LiPF 6 , LiBF 4 or the general formula (IV): (Wherein m and n each independently represent an integer of 1 to 4).
4. The electrolytic solution according to any one of 3.
【請求項5】 リチウムを吸蔵・放出可能な炭素質物、
リチウム金属及びリチウム合金からなる群より選ばれる
材料を含む負極;リチウム遷移金属複合酸化物を含む正
極;並びに請求項1〜4のいずれか1項記載の電解液を
含むことを特徴とするリチウム二次電池。
5. A carbonaceous substance capable of inserting and extracting lithium,
A negative electrode comprising a material selected from the group consisting of lithium metal and a lithium alloy; a positive electrode comprising a lithium transition metal composite oxide; and a lithium secondary battery comprising the electrolytic solution according to claim 1. Next battery.
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