JP2002141109A - Nonaqueous electrolyte - Google Patents

Nonaqueous electrolyte

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JP2002141109A
JP2002141109A JP2000335622A JP2000335622A JP2002141109A JP 2002141109 A JP2002141109 A JP 2002141109A JP 2000335622 A JP2000335622 A JP 2000335622A JP 2000335622 A JP2000335622 A JP 2000335622A JP 2002141109 A JP2002141109 A JP 2002141109A
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electrolyte
carbonate
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electric conductivity
butyrolactone
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Japanese (ja)
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Seiji Omura
大村  誠司
Fumio Tatsuzono
史生 立園
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Original Assignee
Sanyo Electronic Components Co Ltd
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte with no performance drop of a secondary battery, high electric conductivity, and high flame retardancy. SOLUTION: In the nonaqueous electrolyte comprising an electrolyte and an electrolyte solvent, γ-butyrolactone of 5-70 wt.% is contained in the electrolyte solvent.

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、非水系電解液に関
するものであり、特に、リチウム二次電池もしくはリチ
ウムイオン二次電池に使用される難燃性の非水系電解液
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte, and more particularly to a flame-retardant non-aqueous electrolyte used for a lithium secondary battery or a lithium ion secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】非水電解液を用いたリチウム二次電池も
しくはリチウムイオン二次電池は、高電圧、高エネルギ
ー密度を有し、しかも貯蔵性などの信頼性にも優れてい
るため、民生用の電子機器の電源として広く使用されて
いる。その一方で、最近では、リチウム二次電池もしく
はリチウムイオン二次電池の大幅な高エネルギー密度化
および大型化が求められる。
2. Description of the Related Art A lithium secondary battery or a lithium ion secondary battery using a non-aqueous electrolyte has a high voltage, a high energy density, and is excellent in reliability such as storage properties. Is widely used as a power source for electronic devices. On the other hand, recently, a lithium secondary battery or a lithium ion secondary battery is required to have a significantly higher energy density and a larger size.

【0003】ここで、リチウム二次電池もしくはリチウ
ムイオン二次電池の高エネルギー密度化のためには、リ
チウムの吸蔵・放出量を増加させる必要性がある。ま
た、リチウム二次電池もしくはリチウムイオン二次電池
の大型化の場合にも、電池自体が大きくさせるため、取
扱うリチウム量も多くなる。そのため、リチウム二次電
池もしくはリチウムイオン二次電池の大幅な高エネルギ
ー密度化および大型化を考えた場合、二次電池の安全
性、信頼性の要求は厳しいものとなり、特に電解液の難
燃性に関してはより一層その性能の向上が求められる。
Here, in order to increase the energy density of a lithium secondary battery or a lithium ion secondary battery, it is necessary to increase the amount of inserted and released lithium. In addition, even when the size of the lithium secondary battery or the lithium ion secondary battery is increased, the amount of lithium to be handled is increased because the size of the battery itself is increased. Therefore, when considering a large increase in energy density and size of a lithium secondary battery or a lithium ion secondary battery, the demands on the safety and reliability of the secondary battery become strict, and especially the flame retardancy of the electrolyte With regard to, further improvement in performance is required.

【0004】上述の問題を解決するために、自己消化性
のある化合物として知られるリン酸エステル化合物を電
解液中に適量添加することが特開平4−184870号
公報などに記載されている。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-184870 discloses that a phosphate ester compound known as a self-digestible compound is added to an electrolytic solution in an appropriate amount in order to solve the above-mentioned problem.

【0005】しかしながら、リン酸エステル化合物を添
加した電解液を用いた二次電池は、充放電効率、パワー
密度、エネルギー密度あるいは寿命などの点で問題があ
る。この原因としては、リン酸エステル化合物の電気伝
導度が小さいため、リチウムイオン類の移動が遅くなる
ことが起因していると考えられる。また、負極に天然黒
鉛などを用い、電解液中にリン酸トリエステルを含有さ
せた場合、負極表面の酸性官能基とリン酸トリエステル
とが反応することによって、リチウムとの化合物が生成
し、負極表面にその皮膜が付着することにより、リチウ
ムイオンの移動が妨げられることも原因の一つとして推
測される。
[0005] However, a secondary battery using an electrolytic solution to which a phosphate compound is added has problems in terms of charge / discharge efficiency, power density, energy density, and life. This is considered to be due to the fact that the electric conductivity of the phosphate compound is low, so that the movement of lithium ions becomes slow. In addition, when natural graphite or the like is used for the negative electrode and a phosphate triester is contained in the electrolytic solution, a compound with lithium is generated by a reaction between the acidic functional group on the negative electrode surface and the phosphate triester, It is speculated that one of the causes is that the transfer of lithium ions is hindered by the film adhering to the negative electrode surface.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、充放電効率、パワー密度、エネルギー密度、寿命な
どの二次電池の性能を低下させず、かつ、電気伝導度が
高く、しかも、難燃性の非水系電解液を提供することに
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to improve the performance of a secondary battery such as charge / discharge efficiency, power density, energy density, and life. Another object of the present invention is to provide a flame-retardant non-aqueous electrolyte solution which does not lower the electric conductivity, has high electric conductivity, and is flame-retardant.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る非水系電解
液は、請求項1に記載のように、電解質と電解液溶媒と
からなる非水系電解液において、前記電解液溶媒中に、
γ−ブチロラクトンを5〜70重量%含有する非水系電
解液である。
The non-aqueous electrolyte according to the present invention is, as described in claim 1, a non-aqueous electrolyte comprising an electrolyte and an electrolyte solvent, wherein the electrolyte solvent comprises:
It is a non-aqueous electrolyte containing 5 to 70% by weight of γ-butyrolactone.

【0008】また、本発明に係る非水系電解液は、請求
項2に記載のように、請求項1記載の発明において、前
記電解液溶媒中に、環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステ
ルとを、重量比にて0.5:1〜3:1の範囲で含有す
る非水系電解液である。
Further, the non-aqueous electrolyte according to the present invention, as described in claim 2, is characterized in that, in the invention according to claim 1, a cyclic carbonate and a chain carbonate are contained in the electrolyte solvent. It is a non-aqueous electrolyte contained in a weight ratio of 0.5: 1 to 3: 1.

【0009】また、本発明に係る非水系電解液は、請求
項3に記載のように、請求項1または2記載の発明にお
いて、前記電解質として、LiPF6、LiClO4、も
しくは、LiBF4のうち少なくとも一つを含むリチウ
ム塩を、0.01〜4mol/Lの濃度で含有する非水
系電解液である。
Further, the non-aqueous electrolyte according to the present invention, as described in claim 3, is the invention according to claim 1 or 2, wherein the electrolyte is LiPF 6 , LiClO 4 , or LiBF 4 . A non-aqueous electrolyte containing a lithium salt containing at least one at a concentration of 0.01 to 4 mol / L.

【0010】本発明者は、電解質と電解液溶媒とからな
る非水系電解液において、前記電解液溶媒中に、γ−ブ
チロラクトンを5〜70重量%含有させた非水系電解液
が、二次電池の性能を低下させず、かつ、電気伝導度が
高く、しかも、難燃性を有するという新知見に基づいて
本発明を完成させた。
The present inventor has proposed that in a non-aqueous electrolyte comprising an electrolyte and an electrolyte solvent, a non-aqueous electrolyte containing 5 to 70% by weight of γ-butyrolactone in the electrolyte solvent is used as a secondary battery. The present invention has been completed based on the new finding that the performance of the present invention is not reduced, the electric conductivity is high, and the composition has flame retardancy.

【0011】本発明における非水系電解液中に、γ−ブ
チロラクトンと、環状炭酸エステルと、鎖状炭酸エステ
ルと、を含有させ、しかも、電解質としてリチウム塩で
あるLiPF6を含有させることが可能である。
The non-aqueous electrolytic solution of the present invention can contain γ-butyrolactone, a cyclic carbonate, and a chain carbonate, and can contain LiPF 6 as a lithium salt as an electrolyte. is there.

【0012】電解液溶媒中における、環状炭酸エステル
と鎖状炭酸エステルとの含有割合は、重量比にて0.
5:1〜3:1の範囲で含有させることが好適である。
The content ratio of the cyclic carbonate to the chain carbonate in the electrolyte solution solvent is 0.1% by weight.
It is preferable to contain it in the range of 5: 1 to 3: 1.

【0013】環状炭酸エステルとしては、エチレンカー
ボネート(炭酸エチレン:EC)、プロピレンカーボネ
ート(炭酸プロピレン:PC)などを使用することが可
能であり、これらの環状炭酸エステルは、単独もしくは
混合して用いることが可能である。
As the cyclic carbonate, ethylene carbonate (ethylene carbonate: EC), propylene carbonate (propylene carbonate: PC) and the like can be used. These cyclic carbonates may be used alone or in combination. Is possible.

【0014】鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカー
ボネート(炭酸ジメチル:DMC)、ジエチルカーボネ
ート(炭酸ジエチル:DEC)、エチルメチルカーボネ
ート(炭酸エチルメチル:EMC)、1,2−ジメトキ
シエタンなどを使用することが可能であり、これらの鎖
状炭酸エステルは、単独または混合して用いることが可
能である。
As the chain carbonate, dimethyl carbonate (dimethyl carbonate: DMC), diethyl carbonate (diethyl carbonate: DEC), ethyl methyl carbonate (ethyl methyl carbonate: EMC), 1,2-dimethoxyethane and the like are used. These chain carbonates can be used alone or as a mixture.

【0015】電解質としては、してLiPF6、LiC
lO4、LiBF4、LiCF3SO3、LiAsF6など
のリチウム塩を、単独もしくは混合させて含有させるこ
とが可能である。
As the electrolyte, LiPF 6 , LiC
Lithium salts such as 10 4 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , and LiAsF 6 can be contained singly or as a mixture.

【0016】前記電解質として、LiPF6、LiCl
4、もしくは、LiBF4のうち少なくとも一つを含む
リチウム塩を、0.01〜4mol/Lの濃度で含有さ
せることが好適である。
As the electrolyte, LiPF 6 , LiCl
O 4, or a lithium salt containing at least one of LiBF 4, it is preferable to be contained at a concentration of 0.01~4mol / L.

【0017】上述の電解質の中では、LiPF6が最も
自己消化性に優れており、電解液における電解質として
は好適である。
Among the above-mentioned electrolytes, LiPF 6 is most excellent in self-digestibility and is suitable as an electrolyte in an electrolyte.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】表1は、非水系電解液に使用され
る有機溶媒の物性値を示すものである。環状の炭酸エス
テル類であるエチレンカーボネート(EC)、プロピレ
ンカーボネート(PC)は高い誘電率を示すため、Li
PF6などの電解質を良く溶かす。しかしながら、エチ
レンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート
(PC)などの環状炭酸エステル類のみでは、粘度が高
いため電解液の電気伝導度が低くなる。そこで、エチレ
ンカーボネート(EC)やプロピレンカーボネート(P
C)の環状炭酸エステル類に、粘度の低いジメチルカー
ボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DE
C)、エチルメチルカーボネート(EMC)などの鎖状
炭酸エステル類を混合して電気伝導度を向上させること
が好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Table 1 shows the physical properties of organic solvents used in non-aqueous electrolytes. Since cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) show high dielectric constants, Li
Dissolve well the electrolyte, such as PF 6. However, when using only cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), the electric conductivity of the electrolytic solution decreases due to high viscosity. Therefore, ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (P
C) cyclic carbonates of low viscosity include dimethyl carbonate (DMC) and diethyl carbonate (DE
It is preferable to improve the electric conductivity by mixing C) and a chain carbonate such as ethyl methyl carbonate (EMC).

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】表1によれば、鎖状の炭酸エステル類は、
ジエチルカーボネート(DEC)>エチルメチルカーボ
ネート(EMC)>ジメチルカーボネート(DMC)の
順に沸点が低く、引火点も低い値を示す。また、爆発範
囲は、ジメチルカーボネート(DMC)>エチルメチル
カーボネート(EMC)>ジエチルカーボネート(DE
C)の順に範囲が狭くなっており、安全性の点を考慮す
るとジエチルカーボネート(DEC)がもっとも好まし
い鎖状炭酸エステルであると考えられる。したがって、
ジエチルカーボネート(DEC)を混合した電解液が最
も燃えにくいように思われる。
According to Table 1, the chain carbonates are
Diethyl carbonate (DEC)> ethyl methyl carbonate (EMC)> dimethyl carbonate (DMC) has a lower boiling point and lower flash point in this order. The explosion range is as follows: dimethyl carbonate (DMC)> ethyl methyl carbonate (EMC)> diethyl carbonate (DE
The range is narrowed in the order of C), and it is considered that diethyl carbonate (DEC) is the most preferable chain carbonate ester in consideration of safety. Therefore,
Electrolyte mixed with diethyl carbonate (DEC) seems to be the least flammable.

【0021】しかしながら、γ−ブチロラクトンを混合
した電解液において、燃焼実験をした結果、上述した予
想と異なる結果となった。すなわち、γ−ブチロラクト
ンを混合した電解液について、各種燃焼実験を実施した
結果、ジメチルカーボネート(DMC)を含むものが最
も燃えにくいことがわかった。すなわち、γ−ブチロラ
クトンとジメチルカーボネート(DMC)とを混合させ
た電解液をガラス製のシャーレへ入れ、それに火種を接
触させて、着火するまでの時間を測定した。着火時間は
約5秒であった。一方、γ−ブチロラクトンとジエチル
カーボネート(DEC)とを混合させた電解液をガラス
製のシャーレへ入れ、それに火種を接触させて、着火す
るまでの時間を測定した。着火時間は約2秒であった。
また、ジメチルカーボネート(DMC)は鎖状炭酸エス
テル類の中で最も粘度が低く、電気伝導度を向上させる
のに好適な鎖状エステルであることがわかった。したが
って、電解質と電解液溶媒とからなる非水系電解液にお
いて、前記電解液溶媒中に、γ−ブチロラクトンと、ジ
メチルカーボネート(DMC)とを含有する非水系電解
液は燃えにくいという点において好適である。
However, as a result of conducting a combustion experiment with an electrolyte mixed with γ-butyrolactone, the result was different from the above-mentioned expectation. That is, as a result of conducting various combustion experiments on the electrolyte mixed with γ-butyrolactone, it was found that the electrolyte containing dimethyl carbonate (DMC) was the most difficult to burn. That is, an electrolytic solution in which γ-butyrolactone and dimethyl carbonate (DMC) were mixed was put into a glass petri dish, a spark was brought into contact therewith, and the time until ignition was measured. The ignition time was about 5 seconds. On the other hand, an electrolytic solution in which γ-butyrolactone and diethyl carbonate (DEC) were mixed was put into a glass petri dish, a spark was brought into contact therewith, and the time until ignition was measured. The ignition time was about 2 seconds.
In addition, dimethyl carbonate (DMC) has the lowest viscosity among the chain carbonates, and was found to be a chain ester suitable for improving electric conductivity. Therefore, in the non-aqueous electrolytic solution comprising the electrolyte and the electrolytic solution solvent, the non-aqueous electrolytic solution containing γ-butyrolactone and dimethyl carbonate (DMC) in the electrolytic solution solvent is suitable in that it is difficult to burn. .

【0022】本発明の好ましい態様において、γ−ブチ
ロラクトンの含有量は、使用される有機溶媒全体に対し
て重量%で5〜70重量%とする必要がある。γ−ブチ
ロラクトンの含有量が、5重量%より少ない場合におい
ては非水系電解液の難燃性が劣る傾向にあるからであ
る。一方、γ−ブチロラクトンの含有量が、70重量%
より多い場合にあっては非水系電解液の粘度が高くな
り、そのためそのような非水系電解液を使用した二次電
池は、充放電特性などの特性が低下する可能性があるか
らである。なお、γ−ブチロラクトンの含有量は、使用
される有機溶媒全体に対して15〜50重量%とするこ
とが好適であり、また、使用される有機溶媒全体に対し
て30〜40重量%とすることがより好ましい。
In a preferred embodiment of the present invention, the content of γ-butyrolactone should be 5 to 70% by weight based on the whole organic solvent used. This is because when the content of γ-butyrolactone is less than 5% by weight, the non-aqueous electrolyte tends to have poor flame retardancy. On the other hand, the content of γ-butyrolactone is 70% by weight.
If the number is larger, the viscosity of the non-aqueous electrolyte becomes high, and therefore, a secondary battery using such a non-aqueous electrolyte may have reduced characteristics such as charge and discharge characteristics. The content of γ-butyrolactone is preferably 15 to 50% by weight based on the whole organic solvent used, and 30 to 40% by weight based on the whole organic solvent used. Is more preferable.

【0023】本発明に係る非水系電解液において、γ−
ブチロラクトン以外の電解液溶媒として、環状炭酸エス
テルと鎖状炭酸エステルとを混合させることが可能であ
る。その場合、環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルと
は、重量比にて0.5:1〜3:1の範囲で含有させる
ことが可能である。(環状炭酸エステル/鎖状炭酸エス
テル)が、重量比にて(0.5/1)よりも小さい場合
においては、電解質が電解液溶媒中に十分に溶けない可
能性があるからである。一方、(環状炭酸エステル/鎖
状炭酸エステル)が、重量比にて(3/1)よりも大き
い場合においては、非水系電解液の電気伝導度が低くな
る場合があり、そのような非水系電解液を用いた二次電
池は、その電気特性に問題が生じる可能性があるからで
ある。
In the non-aqueous electrolyte according to the present invention, γ-
As an electrolytic solution solvent other than butyrolactone, a cyclic carbonate and a chain carbonate can be mixed. In that case, the cyclic carbonate and the chain carbonate can be contained in a weight ratio of 0.5: 1 to 3: 1. If (cyclic carbonate / chain carbonate) is smaller than (0.5 / 1) in weight ratio, the electrolyte may not be sufficiently dissolved in the electrolyte solvent. On the other hand, when (cyclic carbonate / chain carbonate) is greater than (3/1) in weight ratio, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte may decrease, and such non-aqueous This is because a secondary battery using an electrolytic solution may have a problem in its electric characteristics.

【0024】本発明において、電解液中に含有させる電
解質としては、LiPF6、LiClO4、LiBF4
LiCF3SO3、LiAsF6、LiSbF6、LiSb
6Liなどのリチウム塩を使用することができる。特
に、自己消化性の観点から、LiPF6は最も好ましい
電解質である。上述の電解質は0.01〜4mol/L
の濃度にて含有させることが好適であり、より好ましく
は0.5〜1.5mol/Lの濃度で溶解させて調整す
ることができる。電解液における電解質濃度が0.01
mol/Lよりも少なくなると、そのような電解液を用
いた二次電池のサイクル特性が低下する場合がある。一
方、電解液における電解質濃度が4mol/Lよりも大
きくなると、電解質が電解液へ溶解し難くなる。よっ
て、電解質は0.01〜4mol/Lの濃度にて含有さ
せることが好適であるが、電解液中における電解質濃度
はこの範囲に限定されるものではない。
In the present invention, the electrolyte contained in the electrolytic solution is LiPF 6 , LiClO 4 , LiBF 4 ,
LiCF 3 SO 3, LiAsF 6, LiSbF 6, LiSb
A lithium salt such as F 6 Li can be used. Particularly, from the viewpoint of self-digestibility, LiPF 6 is the most preferred electrolyte. The above-mentioned electrolyte is 0.01 to 4 mol / L.
It is preferable to dissolve it at a concentration of 0.5 to 1.5 mol / L and adjust the concentration. The electrolyte concentration in the electrolyte is 0.01
If the amount is less than mol / L, the cycle characteristics of a secondary battery using such an electrolyte may decrease. On the other hand, when the electrolyte concentration in the electrolytic solution is higher than 4 mol / L, the electrolyte becomes difficult to dissolve in the electrolytic solution. Therefore, the electrolyte is preferably contained at a concentration of 0.01 to 4 mol / L, but the electrolyte concentration in the electrolyte is not limited to this range.

【0025】[0025]

【実施例】(実施例1)エチレンカーボネート(E
C):ジメチルカーボネート(DMC):γ−ブチロラ
クトン(GBL)=45:25:30(重量比)の比率
に調製した電解液溶媒に、LiPF6を1mol/Lに
なるように溶解させて、非水系電解液を調製した。
EXAMPLES (Example 1) Ethylene carbonate (E
C): LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L in an electrolyte solution solvent prepared at a ratio of 45:25:30 (weight ratio): dimethyl carbonate (DMC): γ-butyrolactone (GBL). An aqueous electrolyte was prepared.

【0026】この電解液の液温を25℃に調整し、電気
伝導度を測定した結果、10.93mS/cmであっ
た。さらに、−25℃に設定した恒温槽にこの電解液を
3時間以上放置し、その後の電解液の状態を観察したす
ることにより低温特性を観察した。その結果、実施例1
に係る電解液の状態は液状であった。電解液の燃焼試験
方法としては、電解液をガラス製のシャーレへ入れ、そ
れに火種を接触させ、3秒以内に電解液が着火した場合
は燃える、着火しない場合は燃えないとした。実施例1
に係る電解液の燃焼試験結果は燃えないと判断された。
これらの結果を下記の表2に示す。
The temperature of the electrolytic solution was adjusted to 25 ° C., and the electric conductivity was measured. As a result, it was 10.93 mS / cm. Further, this electrolyte was allowed to stand in a thermostat set at −25 ° C. for 3 hours or more, and the low-temperature characteristics were observed by observing the state of the electrolyte thereafter. As a result, Example 1
Was in a liquid state. As a method for testing the combustion of the electrolyte, the electrolyte was placed in a glass petri dish, and a spark was brought into contact therewith. The electrolyte was ignited within 3 seconds, and it burned. Example 1
It was determined that the result of the combustion test of the electrolytic solution according to the above did not burn.
The results are shown in Table 2 below.

【0027】(実施例2)プロピレンカーボネート(P
C):ジメチルカーボネート(DMC):γ−ブチロラ
クトン(GBL)=46:24:30(重量比)の比率
に調製した電解液溶媒に、LiPF6を1mol/Lに
なるように溶解させて、非水系電解液を調製した。
Example 2 Propylene carbonate (P
C): LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L in an electrolyte solvent prepared to have a ratio of dimethyl carbonate (DMC): γ-butyrolactone (GBL) = 46: 24: 30 (weight ratio). An aqueous electrolyte was prepared.

【0028】実施例2における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、実施例2における電
解液の電気伝導度は、10.01mS/cmであり、低
温特性は液状であり、燃焼試験結果は燃えないと判断さ
れた。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolyte in Example 2, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured and a combustion test was performed in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Example 2 was determined to be 10.01 mS / cm, the low-temperature characteristic was liquid, and the result of the combustion test was determined not to burn. The results are shown in Table 2 below.

【0029】(実施例3)エチレンカーボネート(E
C):プロピレンカーボネート(PC):ジメチルカー
ボネート(DMC):γ−ブチロラクトン(GBL)=
21:21:28:30(重量比)の比率に調製した電
解液溶媒に、LiPF6を1mol/Lになるように溶
解させて、非水系電解液を調製した。
Example 3 Ethylene carbonate (E
C): Propylene carbonate (PC): Dimethyl carbonate (DMC): γ-butyrolactone (GBL) =
LiPF 6 was dissolved in an electrolyte solvent prepared at a ratio of 21: 21: 28: 30 (weight ratio) to 1 mol / L to prepare a non-aqueous electrolyte.

【0030】実施例3における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、実施例3における電
解液の電気伝導度は、10.38mS/cmであり、低
温特性は液状であり、燃焼試験結果は燃えないと判断さ
れた。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolytic solution in Example 3, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured and a combustion test was performed in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Example 3 was 10.38 mS / cm, the low-temperature property was liquid, and the result of the combustion test was determined not to burn. The results are shown in Table 2 below.

【0031】(実施例4)エチレンカーボネート(E
C):エチルメチルカーボネート(EMC):γ−ブチ
ロラクトン(GBL)=40:20:40(重量比)の
比率に調製した電解液溶媒に、LiPF6を1mol/
Lになるように溶解させて、非水系電解液を調製した。
Example 4 Ethylene carbonate (E
C): Ethyl methyl carbonate (EMC): γ-butyrolactone (GBL) = 1 mol / LiPF 6 in an electrolyte solvent prepared in a ratio of 40:20:40 (weight ratio).
L to prepare a non-aqueous electrolyte solution.

【0032】実施例4における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、実施例4における電
解液の電気伝導度は、11.10mS/cmであり、低
温特性は液状であり、燃焼試験結果は燃えないと判断さ
れた。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolytic solution in Example 4, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured and a combustion test was performed in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Example 4 was determined to be 11.10 mS / cm, the low-temperature characteristic was liquid, and the result of the combustion test was determined not to burn. The results are shown in Table 2 below.

【0033】(実施例5)エチレンカーボネート(E
C):ジメチルカーボネート(DMC):γ−ブチロラ
クトン(GBL)=50:20:30(重量比)の比率
に調製した電解液溶媒に、LiPF6を1mol/Lに
なるように溶解させて、非水系電解液を調製した。
Example 5 Ethylene carbonate (E
C) LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L in an electrolyte solvent prepared at a ratio of dimethyl carbonate (DMC): γ-butyrolactone (GBL) = 50: 20: 30 (weight ratio). An aqueous electrolyte was prepared.

【0034】実施例5における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、実施例5における電
解液の電気伝導度は、10.93mS/cmであり、低
温特性は液状であり、燃焼試験結果は燃えないと判断さ
れた。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolytic solution in Example 5, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured and a combustion test was performed in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Example 5 was 10.93 mS / cm, the low-temperature property was liquid, and the result of the combustion test was determined not to burn. The results are shown in Table 2 below.

【0035】(実施例6)エチレンカーボネート(E
C):エチルメチルカーボネート(EMC):ジメチル
カーボネート(DMC):γ−ブチロラクトン(GB
L)=35:20:20:25(重量比)の比率に調製
した電解液溶媒に、LiPF6を1mol/Lになるよ
うに溶解させて、非水系電解液を調製した。
Example 6 Ethylene carbonate (E
C): Ethyl methyl carbonate (EMC): dimethyl carbonate (DMC): γ-butyrolactone (GB
L) LiPF 6 was dissolved in an electrolyte solvent prepared at a ratio of 35: 20: 20: 25 (weight ratio) to 1 mol / L to prepare a non-aqueous electrolyte.

【0036】実施例6における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、実施例6における電
解液の電気伝導度は、11.05mS/cmであり、低
温特性は液状であり、燃焼試験結果は燃えないと判断さ
れた。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolytic solution in Example 6, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured and a combustion test was performed in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Example 6 was 11.05 mS / cm, the low-temperature property was liquid, and the result of the combustion test was determined not to burn. The results are shown in Table 2 below.

【0037】(比較例1)エチレンカーボネート(E
C):ジメチルカーボネート(DMC)=71:29
(重量比)の比率に調製した電解液溶媒に、LiPF6
を1mol/Lになるように溶解させて、非水系電解液
を調製した。
Comparative Example 1 Ethylene carbonate (E
C): dimethyl carbonate (DMC) = 71: 29
(Weight ratio) to the electrolyte solvent prepared in a ratio of LiPF 6
Was dissolved to 1 mol / L to prepare a non-aqueous electrolyte solution.

【0038】比較例1における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、比較例1における電
解液の電気伝導度は、10.15mS/cmであり、低
温特性は固化であり、燃焼試験結果は燃えると判断され
た。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolytic solution of Comparative Example 1, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured and a combustion test was performed in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Comparative Example 1 was 10.15 mS / cm, the low-temperature characteristic was solidification, and the result of the combustion test was determined to be burning. The results are shown in Table 2 below.

【0039】(比較例2)プロピレンカーボネート(P
C):ジメチルカーボネート(DMC)=69:31
(重量比)の比率に調製した電解液溶媒に、LiPF6
を1mol/Lになるように溶解させて、非水系電解液
を調製した。
Comparative Example 2 Propylene carbonate (P
C): dimethyl carbonate (DMC) = 69: 31
(Weight ratio) to the electrolyte solvent prepared in a ratio of LiPF 6
Was dissolved to 1 mol / L to prepare a non-aqueous electrolyte solution.

【0040】比較例2における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、比較例2における電
解液の電気伝導度は、8.98mS/cmであり、低温
特性は固化であり、燃焼試験結果は燃えると判断され
た。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolytic solution in Comparative Example 2, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured and a combustion test was performed in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Comparative Example 2 was 8.98 mS / cm, the low-temperature property was solidification, and the result of the combustion test was determined to be burning. The results are shown in Table 2 below.

【0041】(比較例3)エチレンカーボネート(E
C):プロピレンカーボネート(PC):ジメチルカー
ボネート(DMC)=33:33:34(重量比)の比
率に調製した電解液溶媒に、LiPF6を1mol/L
になるように溶解させて、非水系電解液を調製した。
Comparative Example 3 Ethylene carbonate (E
C): Propylene carbonate (PC): dimethyl carbonate (DMC) = 1 mol / L of LiPF 6 in an electrolyte solvent prepared at a ratio of 33:33:34 (weight ratio).
To obtain a non-aqueous electrolyte solution.

【0042】比較例3における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、比較例3における電
解液の電気伝導度は、9.57mS/cmであり、低温
特性は固化であり、燃焼試験結果は燃えると判断され
た。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolytic solution of Comparative Example 3, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured and a combustion test was performed in the same manner as in Example 1 described above. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Comparative Example 3 was 9.57 mS / cm, the low-temperature property was solidification, and the result of the combustion test was determined to be burning. The results are shown in Table 2 below.

【0043】(比較例4)エチレンカーボネート(E
C):ジメチルカーボネート(DMC):γ−ブチロラ
クトン(GBL)=64:32:4(重量比)の比率に
調製した電解液溶媒に、LiPF6を1mol/Lにな
るように溶解させて、非水系電解液を調製した。
Comparative Example 4 Ethylene carbonate (E
C) LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L in an electrolyte solvent prepared to have a ratio of dimethyl carbonate (DMC): γ-butyrolactone (GBL) = 64: 32: 4 (weight ratio). An aqueous electrolyte was prepared.

【0044】比較例4における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、比較例4における電
解液の電気伝導度は、10.18mS/cmであり、低
温特性は固化であり、燃焼試験結果は燃えると判断され
た。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolytic solution in Comparative Example 4, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured in the same manner as in Example 1 described above, and a combustion test was performed. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Comparative Example 4 was 10.18 mS / cm, the low-temperature property was solidification, and the result of the combustion test was determined to be burning. The results are shown in Table 2 below.

【0045】(比較例5)エチレンカーボネート(E
C):ジメチルカーボネート(DMC):γ−ブチロラ
クトン(GBL)=17:8:75(重量比)の比率に
調製した電解液溶媒に、LiPF6を1mol/Lにな
るように溶解させて、非水系電解液を調製した。
Comparative Example 5 Ethylene carbonate (E
C): LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L in an electrolyte solution solvent prepared at a ratio of 17: 8: 75 (weight ratio): dimethyl carbonate (DMC): γ-butyrolactone (GBL). An aqueous electrolyte was prepared.

【0046】比較例5における電解液に対して、上述の
実施例1と同様に、電気伝導度および低温特性を測定
し、燃焼試験を行った。その結果、比較例5における電
解液の電気伝導度は、11.10mS/cmであり、低
温特性は液状であり、燃焼試験結果は燃えないと判断さ
れた。これらの結果を下記の表2に示す。
With respect to the electrolytic solution of Comparative Example 5, the electric conductivity and the low-temperature characteristics were measured in the same manner as in Example 1, and a combustion test was performed. As a result, the electric conductivity of the electrolytic solution in Comparative Example 5 was 11.10 mS / cm, the low-temperature characteristics were liquid, and the result of the combustion test was determined to be non-flammable. The results are shown in Table 2 below.

【0047】(電池による評価)LiCoO2と、導電
剤としてのアセチレンブラックと、結着剤としてのポリ
フッ化ビニリデンとを重量比90:6:4で、N−メチ
ルピロリドン(NMP)溶媒を使用して混合し、正極合
剤を得た。この正極合剤をアルミ集電体へ塗布し乾燥し
た後、圧延機で圧延することにより、正極を作製した。
(Evaluation by Battery) LiCoO 2 , acetylene black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride as a binder were used in a weight ratio of 90: 6: 4 using an N-methylpyrrolidone (NMP) solvent. And mixed to obtain a positive electrode mixture. This positive electrode mixture was applied to an aluminum current collector, dried, and then rolled by a rolling mill to produce a positive electrode.

【0048】天然黒鉛またはコークス系黒鉛に対し、結
着剤としてポリフッ化ビニリデンを重量比95:5の比
率でNMP溶媒を用いて混合し、負極合剤を得ることに
より負極を作製した。
A negative electrode was prepared by mixing natural graphite or coke-based graphite with polyvinylidene fluoride as a binder at a weight ratio of 95: 5 using an NMP solvent to obtain a negative electrode mixture.

【0049】セパレータとしては、セルガード株式会社
の#2400を使用した。そして、正極、負極、セパレ
ータを用いて円筒型の電池(直径18mm、長さ65m
m)を作製した。電解液に関しては実施例1〜6および
比較例1〜5で準備したものを使用した。充電は、充電
電流400mAで充電終止電圧を4.18Vとした。放
電は、放電電流800mAで1時間放電した。これらの
充放電工程を1サイクルとするサイクル特性の試験を実
施した。サイクル特性の試験時における周囲の温度は2
5℃とし、300回のサイクルを実施した後の容量が、
初期容量に対し80%以下にまで容量が減少した場合は
×、そうでない場合を○という評価とした。は実施例1
〜6および比較例1〜5における電解液のサイクル特性
の試験結果を下記の表2に示す。
As a separator, # 2400 manufactured by Celgard Co., Ltd. was used. Then, using a positive electrode, a negative electrode, and a separator, a cylindrical battery (diameter 18 mm, length 65 m)
m) was prepared. As the electrolyte, those prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5 were used. The charging was performed at a charging current of 400 mA and a charging end voltage of 4.18 V. The discharge was performed at a discharge current of 800 mA for 1 hour. A test of cycle characteristics in which these charge / discharge steps were defined as one cycle was performed. When testing the cycle characteristics, the ambient temperature is 2
The capacity after performing 300 cycles at 5 ° C.
When the capacity was reduced to 80% or less of the initial capacity, the evaluation was x, and when not, the evaluation was ○. Is Example 1
Table 2 below shows the test results of the cycle characteristics of the electrolytes in Comparative Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 5.

【0050】[0050]

【表2】 [Table 2]

【0051】実施例1〜6の電解液は燃焼試験でも燃え
ず、電気伝導度も10mS/cm以上を保持しており、
かつ低温での状態も液状を保持していることがわかる。
また、サイクル特性についても本評価においては全て○
の結果が得られた。その一方で、比較例は本評価を全て
満足するものは得られない結果であった。
The electrolytes of Examples 1 to 6 did not burn even in the combustion test, and maintained an electric conductivity of 10 mS / cm or more.
Also, it can be seen that the liquid state is maintained even at a low temperature.
In this evaluation, the cycle characteristics were all ○
Was obtained. On the other hand, in the comparative example, the result satisfying all of the evaluations was not obtained.

【0052】なお、今回開示された実施の形態および実
施例はすべての点で例示であって制限的なものではない
と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明
ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の
範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含ま
れることが意図される。
It should be understood that the embodiments and examples disclosed this time are illustrative in all aspects and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明においては、γ−ブチロラクトン
を添加することにより電解液自体の燃焼性が無く、電解
液の電気伝導度は10mS/cm以上であり、かつ−2
5℃においても固化せず、液状を保持する非水系の難燃
性電解液が得られた。
According to the present invention, by adding γ-butyrolactone, the electrolyte itself has no flammability, the electric conductivity of the electrolyte is 10 mS / cm or more, and -2.
A non-aqueous flame-retardant electrolytic solution which did not solidify even at 5 ° C. and maintained a liquid was obtained.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立園 史生 大阪府大東市三洋町1番1号 三洋電子部 品株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ12 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM06 AM07 HJ01 HJ10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Fumio Tachizono 1-1, Sanyocho, Daito-shi, Osaka Sanyo Electronics Co., Ltd. F term (reference) 5H029 AJ12 AK03 AL07 AM03 AM04 AM05 AM06 AM07 HJ01 HJ10

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解質と電解液溶媒とからなる非水系電
解液において、 前記電解液溶媒中に、γ−ブチロラクトンを5〜70重
量%含有する非水系電解液。
1. A non-aqueous electrolyte comprising an electrolyte and an electrolyte solvent, wherein the electrolyte solvent contains 5 to 70% by weight of γ-butyrolactone.
【請求項2】 前記電解液溶媒中に、環状炭酸エステル
と鎖状炭酸エステルとを、重量比にて0.5:1〜3:
1の範囲で含有する請求項1記載の非水系電解液。
2. The method according to claim 1, wherein the cyclic carbonate and the chain carbonate are mixed in a weight ratio of 0.5: 1 to 3:
The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, which is contained in the range of 1.
【請求項3】 前記電解質として、LiPF6、LiC
lO4、もしくは、LiBF4のうち少なくとも一つを含
むリチウム塩を、0.01〜4mol/Lの濃度で含有
する請求項1または2記載の非水系電解液。
3. An electrolyte comprising: LiPF 6 , LiC
The non-aqueous electrolyte according to claim 1, further comprising a lithium salt containing at least one of lO 4 and LiBF 4 at a concentration of 0.01 to 4 mol / L.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013232326A (en) * 2012-04-27 2013-11-14 Asahi Kasei Corp Nonaqueous secondary battery
JP2019145322A (en) * 2018-02-20 2019-08-29 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. Lithium ion secondary battery

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