JP2002231309A - Lithium secondary battery - Google Patents

Lithium secondary battery

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JP2002231309A
JP2002231309A JP2001030366A JP2001030366A JP2002231309A JP 2002231309 A JP2002231309 A JP 2002231309A JP 2001030366 A JP2001030366 A JP 2001030366A JP 2001030366 A JP2001030366 A JP 2001030366A JP 2002231309 A JP2002231309 A JP 2002231309A
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Japan
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lithium
lithium secondary
secondary battery
negative electrode
manganese
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JP2001030366A
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Japanese (ja)
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Seiji Yoshimura
精司 吉村
Hiroshi Nakajima
中島  宏
Maruo Jinno
丸男 神野
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lithium secondary battery of high charging/discharging cycle characteristics by retarding the reaction of a negative electrode with a nonaqueous electrolyte in the charging/discharging of the lithium secondary battery having a positive electrode, the negative electrode, and the nonaqueous electrolyte prepared by dissolving a solute in a nonaqueous solvent. SOLUTION: In the lithium secondary battery equipped with the positive electrode 1, the negative electrode 2, and the nonaqueous electrolyte prepared by dissolving the solute in the nonaqueous solvent; and a negative electrode material containing aluminum is used in the negative electrode, and at least one compound selected from between fluorinated phosphate and fluorinated phosphite is added to the nonaqueous 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】この発明は、正極と、負極
と、非水系溶媒に溶質が溶解された非水電解液とを備え
たリチウム二次電池に係り、特に、その負極の材料を適
切に選択すると共に非水電解液を改善し、充放電サイク
ル特性を向上させたリチウム二次電池に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent. The present invention relates to a lithium secondary battery which is selected and improved in a non-aqueous electrolyte and has improved charge / discharge cycle characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高出力,高エネルギー密度の新型
電池として、非水系溶媒に溶質を溶解させた非水電解液
を用い、リチウムの酸化,還元を利用した高起電力のリ
チウム二次電池が利用されるようになった。
2. Description of the Related Art In recent years, as a new battery with high output and high energy density, a high electromotive force lithium secondary battery using a non-aqueous electrolyte in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent and utilizing oxidation and reduction of lithium. Has come to be used.

【0003】そして、このようなリチウム二次電池にお
いては、その負極における負極材料に、一般に、リチウ
ムの吸蔵,放出が可能な炭素材料や、金属リチウムや、
リチウムの吸蔵,放出が可能なアルミニウム,鉛,ビス
マス,錫,インジウム等の金属とリチウムとの合金が使
用されていた。
In such a lithium secondary battery, a carbon material capable of inserting and extracting lithium, a metallic lithium,
An alloy of lithium and a metal such as aluminum, lead, bismuth, tin, and indium capable of inserting and extracting lithium has been used.

【0004】ここで、このようなリチウム二次電池にお
いて、負極に金属リチウムを用いた場合、充電時にデン
ドライトが析出し、充放電を繰り返して行うと、このデ
ンドライトが成長し、これによりセパレータが破損し
て、充放電を行うことができなくなる等の問題があっ
た。
Here, in such a lithium secondary battery, when metallic lithium is used for the negative electrode, dendrites precipitate during charging, and when charging and discharging are repeatedly performed, the dendrites grow, thereby breaking the separator. Thus, there has been a problem that charging and discharging cannot be performed.

【0005】一方、リチウム−アルミニウム合金等のリ
チウムの吸蔵,放出が可能な金属とリチウムとの合金を
負極に用いた場合、リチウムが電気化学的に吸蔵,放出
されるため、デンドライトが析出せず、繰り返して充放
電を行うことができる。
On the other hand, when an alloy of lithium and a metal capable of storing and releasing lithium, such as a lithium-aluminum alloy, is used for the negative electrode, lithium is electrochemically stored and released, so that dendrites do not precipitate. , Can be repeatedly charged and discharged.

【0006】しかし、負極に上記のようなリチウム合金
を用いた場合においても、このリチウム二次電池を充放
電させると、負極に用いたリチウム合金が膨張,収縮
し、充放電を繰り返して行うと、このリチウム合金が次
第に微紛化して、十分な充放電サイクル特性が得られな
いという問題があった。
However, even when the above-described lithium alloy is used for the negative electrode, when the lithium secondary battery is charged and discharged, the lithium alloy used for the negative electrode expands and contracts, and the charge and discharge are repeatedly performed. However, there has been a problem that the lithium alloy gradually becomes finer and sufficient charge / discharge cycle characteristics cannot be obtained.

【0007】このため、近年においては、例えば、特開
平9−320634号公報に示されるように、リチウム
二次電池の負極に、アルミニウム−マンガン合金にリチ
ウムを吸蔵させたリチウム−アルミニウム−マンガン合
金を用い、上記のように充放電を繰り返して行った場合
に微粉化するのを抑制して、充放電サイクル特性を向上
させるようにしたものが提案されている。
For this reason, in recent years, for example, as disclosed in JP-A-9-320634, a lithium-aluminum-manganese alloy in which lithium is occluded in an aluminum-manganese alloy is used as a negative electrode of a lithium secondary battery. In addition, there has been proposed a device that suppresses the occurrence of fine powder when charging and discharging are repeatedly performed as described above to improve the charge and discharge cycle characteristics.

【0008】しかし、このようにアルミニウム−マンガ
ン合金にリチウムを吸蔵させたリチウム−アルミニウム
−マンガン合金を負極に用いた場合においても、充放電
時にこの負極と非水電解液とが反応して、充放電サイク
ル特性が悪くなり、特に近年においては、機器の高寿命
化が進み、さらに充放電サイクル特性に優れたリチウム
二次電池が要望されるようになった。
However, even when the lithium-aluminum-manganese alloy in which lithium is occluded in the aluminum-manganese alloy is used for the negative electrode, the negative electrode reacts with the non-aqueous electrolyte during charging and discharging, and the battery is charged. Discharge cycle characteristics have deteriorated. In particular, in recent years, the life of equipment has been prolonged, and lithium secondary batteries having more excellent charge / discharge cycle characteristics have been demanded.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、正極と、
負極と、非水系溶媒に溶質が溶解された非水電解液とを
備えたリチウム二次電池における上記のような問題を解
決することを課題とするものであり、充放電時に負極と
非水電解液とが反応するのを抑制して、充放電サイクル
特性に優れたリチウム二次電池が得られるようにするこ
とを課題とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a positive electrode,
It is an object of the present invention to solve the above-described problem in a lithium secondary battery including a negative electrode and a nonaqueous electrolyte in which a solute is dissolved in a nonaqueous solvent. It is an object of the present invention to suppress the reaction with a liquid and to obtain a lithium secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明においては、上
記のような課題を解決するため、正極と、負極と、非水
系溶媒に溶質が溶解された非水電解液とを備えたリチウ
ム二次電池において、上記の負極にアルミニウムを含む
負極材料を用いると共に、上記の非水系溶媒に対して、
フッ素化されたリン酸エステル及びフッ素化された亜リ
ン酸エステルから選択される少なくとも一種を添加させ
るようにしたのである。
According to the present invention, a lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent is provided in order to solve the above-mentioned problems. In the battery, while using a negative electrode material containing aluminum for the negative electrode, for the above non-aqueous solvent,
At least one selected from a fluorinated phosphate ester and a fluorinated phosphite ester is added.

【0011】ここで、この発明におけるリチウム二次電
池のように、負極にアルミニウムを含む負極材料を用い
ると共に、非水系溶媒に対してフッ素化されたリン酸エ
ステル及びフッ素化された亜リン酸エステルから選択さ
れる少なくとも一種を添加させると、アルミニウムを含
む負極材料と、非水系溶媒に添加したフッ素化されたリ
ン酸エステル及びフッ素化された亜リン酸エステルから
選択される少なくとも一種とが反応して、アルミニウム
を含む負極材料の表面にイオン伝導性の被膜が形成され
るようになる。そして、この被膜により、充放電時に負
極と非水電解液とが反応するのが抑制されて、リチウム
二次電池における充放電サイクル特性が向上する。
Here, as in the lithium secondary battery of the present invention, a negative electrode material containing aluminum is used for the negative electrode, and a phosphate ester fluorinated and a fluorinated phosphite ester in a non-aqueous solvent are used. When adding at least one selected from the group consisting of, the negative electrode material containing aluminum reacts with at least one selected from fluorinated phosphates and fluorinated phosphites added to the non-aqueous solvent. As a result, an ion-conductive film is formed on the surface of the negative electrode material containing aluminum. The coating suppresses the reaction between the negative electrode and the non-aqueous electrolyte during charge and discharge, and improves the charge and discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery.

【0012】ここで、負極に用いるアルミニウムを含む
負極材料としては、アルミニウムにリチウムを吸蔵させ
たリチウム−アルミニウム合金や、アルミニウムと他の
金属との合金にリチウムを吸蔵させた合金を用いること
ができ、特に、アルミニウム−マンガン合金にリチウム
を吸蔵させたリチウム−アルミニウム−マンガン合金を
用いると、この負極材料の表面に適切にイオン伝導性に
優れた被膜が形成されるようになり、さらに優れた充放
電サイクル特性が得られるようになる。
As the negative electrode material containing aluminum used for the negative electrode, a lithium-aluminum alloy in which lithium is occluded in aluminum or an alloy in which lithium is occluded in an alloy of aluminum and another metal can be used. In particular, when a lithium-aluminum-manganese alloy in which lithium is occluded in an aluminum-manganese alloy is used, a film having excellent ion conductivity can be appropriately formed on the surface of the negative electrode material, and further excellent chargeability can be obtained. Discharge cycle characteristics can be obtained.

【0013】また、このようにアルミニウム−マンガン
合金にリチウムを吸蔵させたリチウム−アルミニウム−
マンガン合金を負極に用いるにあたり、この合金中にお
けるマンガンの割合が少なくなると、十分な被膜が形成
されなくなる一方、マンガンの割合が多くなり過ぎる
と、被膜が厚くなりすぎて、充放電反応が起こりにくく
くなるため、アルミニウムとマンガンとの合計量に対す
るマンガンの割合を、0.1〜10重量%の範囲にする
ことが好ましい。
Further, the lithium-aluminum alloy obtained by absorbing lithium in the aluminum-manganese alloy is used.
In using a manganese alloy for the negative electrode, if the proportion of manganese in this alloy is low, a sufficient coating will not be formed, while if the proportion of manganese is too high, the coating will be too thick, and the charge / discharge reaction will not easily occur. Therefore, the ratio of manganese to the total amount of aluminum and manganese is preferably in the range of 0.1 to 10% by weight.

【0014】また、非水系溶媒にフッ素化されたリン酸
エステル及びフッ素化された亜リン酸エステルから選択
される少なくとも一種を添加させるにあたり、フッ素化
されたリン酸エステル及びフッ素化された亜リン酸エス
テルの添加量が少ないと、十分な被膜が形成されなくな
る一方、その添加量が多くなり過ぎると、非水電解液に
おけるイオン伝導性が低下すると共に、形成される被膜
が厚くなりすぎて、充放電反応が起こりにくくくなるた
め、フッ素化されたリン酸エステル及びフッ素化された
亜リン酸エステルが添加された溶媒全体中におけるフッ
素化されたリン酸エステル及びフッ素化された亜リン酸
エステルの体積比率を0.1〜20体積%の範囲にする
ことが好ましい。
In addition, in adding at least one selected from a fluorinated phosphate ester and a fluorinated phosphite ester to a non-aqueous solvent, the fluorinated phosphate ester and the fluorinated phosphorus phosphite are added. If the addition amount of the acid ester is small, a sufficient film is not formed, while if the addition amount is too large, the ionic conductivity in the non-aqueous electrolyte is reduced, and the formed film is too thick, Since the charge / discharge reaction is less likely to occur, the fluorinated phosphate and the fluorinated phosphite in the entire solvent to which the fluorinated phosphate and the fluorinated phosphite are added Is preferably in the range of 0.1 to 20% by volume.

【0015】ここで、非水系溶媒に添加させるフッ素化
されたリン酸エステル及びフッ素化された亜リン酸エス
テルとしては数多くのものが存在するが、リチウム二次
電池における充放電サイクル特性を向上させるために
は、フッ素化されたリン酸エステルとして、リン酸トリ
(トリフルオロメチル)、リン酸トリ(ペンタフルオロ
エチル)及びリン酸トリ(トリフルオロエチル)を、フ
ッ素化された亜リン酸エステルとして、亜リン酸ジ(ト
リフルオロメチル)及び亜リン酸トリ(トリフルオロメ
チル)を用いることが好ましい。
Here, there are many fluorinated phosphates and fluorinated phosphites to be added to the non-aqueous solvent, but they improve the charge / discharge cycle characteristics of the lithium secondary battery. To do so, tri (trifluoromethyl) phosphate, tri (pentafluoroethyl) phosphate and tri (trifluoroethyl) phosphate can be used as fluorinated phosphates as fluorinated phosphites It is preferable to use di (trifluoromethyl) phosphite and tri (trifluoromethyl) phosphite.

【0016】また、この発明におけるリチウム二次電池
において、その正極に用いる正極材料については特に限
定されず、従来より一般に使用されている公知の正極材
料を用いることができ、例えば、二酸化マンガン、五酸
化バナジウム、酸化ニオブ、コバルト酸リチウム、ニッ
ケル酸リチウム、スピネルマンガン等を使用することが
でき、特に、リチウム−マンガン複合酸化物にホウ素又
はホウ素化合物を固溶させたホウ素含有リチウム−マン
ガン複合酸化物を用いると、より優れた充放電サイクル
特性が得られるようになる。
In the lithium secondary battery of the present invention, the positive electrode material used for the positive electrode is not particularly limited, and known positive electrode materials generally used conventionally can be used. Vanadium oxide, niobium oxide, lithium cobaltate, lithium nickelate, spinel manganese, and the like can be used. When, is used, more excellent charge / discharge cycle characteristics can be obtained.

【0017】ここで、上記のホウ素含有リチウム−マン
ガン複合酸化物としては、マンガンMnに対するホウ素
の原子比(B/Mn)が0.01〜0.20の範囲、マ
ンガンの平均価数3.80以上になったものを用いるよ
うにする。
The boron-containing lithium-manganese composite oxide has an atomic ratio of boron to manganese Mn (B / Mn) in the range of 0.01 to 0.20 and an average valence of manganese of 3.80. Use the above.

【0018】そして、上記のようなホウ素含有リチウム
−マンガン複合酸化物を得るにあたっては、例えば、ホ
ウ素化合物とリチウム化合物とマンガン化合物とを、ホ
ウ素B:リチウムLi:マンガンMnの原子比が0.0
1〜0.20:0.1〜2.0:1の割合になるように
混合し、この混合物を空気中において熱処理させるよう
にする。
In order to obtain the above-mentioned boron-containing lithium-manganese composite oxide, for example, a boron compound, a lithium compound and a manganese compound are prepared by mixing a boron B: lithium Li: manganese Mn with an atomic ratio of 0.0
The mixture is mixed at a ratio of 1 to 0.20: 0.1 to 2.0: 1, and the mixture is heat-treated in air.

【0019】ここで、上記のように混合物を熱処理する
にあたり、熱処理温度が150°Cよりも低いと、反応
が十分に進行せず、また二酸化マンガンMnO2 中の水
分を十分に除去することができない等の問題が生ずる一
方、熱処理温度が430°Cを越えると、二酸化マンガ
ンMnO2 が分解してマンガンの平均価数が3.80よ
り小さくなり、充電時にホウ素含有リチウム−マンガン
複合酸化物の電子状態のバランスが崩れてホウ素含有リ
チウム−マンガン複合酸化物が分解し、非水電解液中に
溶出しやすくなるため、熱処理する温度を150°C〜
430°Cの範囲、好ましくは250〜430°Cの範
囲、より好ましくは300〜430°Cの範囲にする。
In the heat treatment of the mixture as described above, if the heat treatment temperature is lower than 150 ° C., the reaction does not proceed sufficiently, and the water in the manganese dioxide MnO 2 cannot be sufficiently removed. On the other hand, if the heat treatment temperature exceeds 430 ° C., the manganese dioxide MnO 2 is decomposed, and the average valence of manganese becomes smaller than 3.80. Since the boron-containing lithium-manganese composite oxide is decomposed due to an imbalance in the electronic state and is easily eluted into the non-aqueous electrolyte, the temperature for the heat treatment is set to 150 ° C.
The temperature is in the range of 430 ° C, preferably in the range of 250 to 430 ° C, more preferably in the range of 300 to 430 ° C.

【0020】そして、上記のホウ素化合物としては、例
えば、酸化ホウ素B2 3 、ホウ酸H3 BO3 、メタホ
ウ酸HBO2 、メタホウ酸リチウムLiBO2 、4ホウ
酸リチウムLi2 4 7 を用いることができ、また上
記のリチウム化合物としては、例えば、水酸化リチウム
LiOH、炭酸リチウムLi2 CO3 、酸化リチウムL
2 O、硝酸リチウムLiNO3 を用いることができ、
また上記のマンガン化合物としては、例えば、二酸化マ
ンガンMnO2 、オキシ水酸化マンガンMnOOHを用
いることができる。
Examples of the boron compound include boron oxide B 2 O 3 , boric acid H 3 BO 3 , metaborate HBO 2 , lithium metaborate LiBO 2 , and lithium tetraborate Li 2 B 4 O 7 . Examples of the lithium compound include lithium hydroxide LiOH, lithium carbonate Li 2 CO 3 , lithium oxide L
i 2 O, lithium nitrate LiNO 3 can be used,
As the manganese compound, for example, manganese dioxide MnO 2 or manganese oxyhydroxide MnOOH can be used.

【0021】また、この発明におけるリチウム二次電池
において、非水電解液に用いる溶質についても特に限定
されず、従来より一般に使用されている公知の溶質を用
いることができ、例えば、リチウムトリフルオロメタン
スルホン酸イミド、リチウムペンタフルオロエタンスル
ホン酸イミド、リチウムトリフルオロメタンスルホン酸
メチドあるいはトリフルオロメタンスルホン酸リチウム
等を用いることができる。
In the lithium secondary battery of the present invention, the solute used for the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and a known solute generally used conventionally can be used. For example, lithium trifluoromethanesulfone Acid imide, lithium pentafluoroethanesulfonic acid imide, lithium trifluoromethanesulfonic acid methide, lithium trifluoromethanesulfonic acid, or the like can be used.

【0022】また、上記の非水電解液に用いる非水系溶
媒についても特に限定されず、従来より一般に使用され
ている公知の非水系溶媒を用いることができ、特に、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、ビニレンカーボネート、γ−ブチロラ
クトン及びスルホランよりなる群から選ばれた少なくと
も一種の非水系溶媒と、1,2−ジメトキシエタン、
1,2−ジエトキシエタン、1,2−エトキシメトキシ
エタン、テトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、
ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びメチ
ルエチルカーボネートよりなる群から選ばれた少なくと
も一種の非水系溶媒とを含む混合溶媒を用いると、この
非水電解液におけるイオン伝導率が高くなると共に、負
極に用いたアルミニウムを含む負極材料に優れたイオン
伝導性の被膜が形成されるようになって、充放電サイク
ル特性が向上する。
The non-aqueous solvent used in the above-mentioned non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and any known non-aqueous solvent conventionally used can be used. In particular, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene Carbonate, vinylene carbonate, at least one non-aqueous solvent selected from the group consisting of γ-butyrolactone and sulfolane, and 1,2-dimethoxyethane;
1,2-diethoxyethane, 1,2-ethoxymethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolan,
When a mixed solvent containing at least one non-aqueous solvent selected from the group consisting of dimethyl carbonate, diethyl carbonate and methyl ethyl carbonate is used, the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte is increased, and the aluminum used for the negative electrode is used. An excellent ion-conductive film is formed on the negative electrode material containing, and the charge-discharge cycle characteristics are improved.

【0023】[0023]

【実施例】以下、この発明に係るリチウム二次電池につ
いて実施例を挙げて具体的に説明すると共に、この実施
例に係るリチウム二次電池の場合、充放電サイクル特性
が向上することを、比較例を挙げて明らかにする。な
お、この発明におけるリチウム二次電池は、下記の実施
例に示したものに限定されるものではなく、その要旨を
変更しない範囲において適宜変更して実施できるもので
ある。
EXAMPLES Hereinafter, the lithium secondary battery according to the present invention will be specifically described with reference to examples, and it will be compared with the lithium secondary battery according to this example that the charge / discharge cycle characteristics are improved. Clarify with an example. The lithium secondary battery according to the present invention is not limited to those shown in the following examples, but can be appropriately modified and implemented without changing the gist of the invention.

【0024】(実施例1)この実施例においては、下記
のようにして作製した正極と負極とを用いると共に、下
記のようにして調製した非水電解液を用い、図1に示す
ような直径が24mm、厚みが3mmの扁平なコイン型
になったリチウム二次電池を作製した。
(Example 1) In this example, a positive electrode and a negative electrode prepared as described below were used, and a non-aqueous electrolyte prepared as described below was used. A flat coin-shaped lithium secondary battery having a thickness of 24 mm and a thickness of 3 mm was produced.

【0025】[正極の作製]正極を作製するにあたって
は、水酸化リチウムLiOHと酸化ホウ素B2 3と二
酸化マンガンMnO2 とを、Li:B:Mnの原子比が
0.53:0.06:1.00の割合になるように混合
し、この混合物を空気中において375°Cで20時間
熱処理した後、これを粉砕してホウ素含有リチウム−マ
ンガン複合酸化物の粉末を得た。
[Preparation of Positive Electrode] In preparing a positive electrode, lithium hydroxide LiOH, boron oxide B 2 O 3, and manganese dioxide MnO 2 were mixed at an atomic ratio of Li: B: Mn of 0.53: 0.06. : 1.00, and the mixture was heat-treated in air at 375 ° C for 20 hours, and then pulverized to obtain a boron-containing lithium-manganese composite oxide powder.

【0026】ここで、このホウ素含有リチウム−マンガ
ン複合酸化物をX線回折により測定したところ、X線回
折パターンに、Li2 MnO3 のピークと、本来のピー
ク位置からやや低角度側にシフトしたMnO2 のピーク
のみが認められた。
When the boron-containing lithium-manganese composite oxide was measured by X-ray diffraction, the X-ray diffraction pattern showed that the peak of Li 2 MnO 3 shifted slightly from the original peak position to the lower angle side. Only the MnO 2 peak was observed.

【0027】また、このホウ素含有リチウム−マンガン
複合酸化物中のマンガンの平均価数を測定したところ
3.80であった。
The average valence of manganese in the boron-containing lithium-manganese composite oxide was measured and found to be 3.80.

【0028】ここで、ホウ素含有リチウム−マンガン複
合酸化物中のマンガンの平均価数を求めるにあたって
は、ホウ素含有リチウム−マンガン複合酸化物を塩酸中
に溶かして溶液を調製し、この溶液に硫酸第一鉄アンモ
ニウム水溶液を添加した後、過剰の硫酸第一鉄アンモニ
ウムを過マンガン酸カリウム水溶液で滴定して上記の溶
液における有効酸素量を求めると共に、上記の溶液中の
マンガン量を原子吸光分析法により求め、このようにし
て求めた有効酸素量とマンガン量とからマンガンの平均
価数を算出した。
Here, in order to determine the average valence of manganese in the boron-containing lithium-manganese composite oxide, a solution is prepared by dissolving the boron-containing lithium-manganese composite oxide in hydrochloric acid. After adding the aqueous solution of ferrous ammonium, excess ammonium ferrous sulfate is titrated with an aqueous solution of potassium permanganate to determine the amount of available oxygen in the solution, and the amount of manganese in the solution is determined by atomic absorption spectrometry. The average valence of manganese was calculated from the obtained amount of available oxygen and the amount of manganese thus obtained.

【0029】なお、マンガンの平均価数が4より小さい
のは、MnO2 中にリチウムが固溶したためと考えられ
れ、またX線回折パターンにおけるMnO2 のピークが
低角度側にシフトしたのも同じ理由であると考えられ
る。
[0029] Incidentally, the average valence of manganese is less than 4, the lithium is believed to be due to the solid solution in the MnO 2, and also the same for the peak of the MnO 2 in the X-ray diffraction pattern is shifted to the lower angle side This is probably the reason.

【0030】そして、上記のようにして得たホウ素含有
リチウム−マンガン複合酸化物の粉末と、導電剤である
カーボンブラックの粉末と、結着剤であるフッ素樹脂の
粉末とを85:10:5の重量比で混合して正極合剤を
得た。次いで、この正極合剤を円板状に鋳型成形した
後、これを真空中において250°Cで2時間乾燥させ
て、正極を作製した。
Then, the powder of the boron-containing lithium-manganese composite oxide obtained as described above, the powder of carbon black as the conductive agent, and the powder of the fluororesin as the binder were mixed in a ratio of 85: 10: 5. To obtain a positive electrode mixture. Next, the positive electrode mixture was molded into a disk shape, and then dried at 250 ° C. for 2 hours in a vacuum to prepare a positive electrode.

【0031】[負極の作製]負極を作製するにあたって
は、アルミニウムとマンガンとの合計量に対するマンガ
ンの割合が1重量%になったアルミニウム−マンガン合
金に、リチウムを電気化学的に吸蔵させたリチウム−ア
ルミニウム−マンガン合金(Li−AL−Mn合金)を
円板状に打ち抜いて、負極を作製した。
[Preparation of Negative Electrode] In preparing the negative electrode, lithium-manganese alloy in which lithium was electrochemically occluded in an aluminum-manganese alloy in which the ratio of manganese to the total amount of aluminum and manganese was 1% by weight was used. An aluminum-manganese alloy (Li-AL-Mn alloy) was punched out in a disk shape to produce a negative electrode.

【0032】[非水電解液の調製]非水電解液を調製す
るにあたっては、プロピレンカーボネート(PC)と
1,2−ジメトキシエタン(DME)とを混合させた非
水系溶媒に、フッ素化されたリン酸エステルとしてリン
酸トリ(トリフルオロメチル)O=P(OCF3 3
加えるようにした。
[Preparation of Non-Aqueous Electrolyte] In preparing a non-aqueous electrolyte, a fluorinated non-aqueous solvent was prepared by mixing propylene carbonate (PC) and 1,2-dimethoxyethane (DME). Tri (trifluoromethyl) phosphate O = P (OCF 3 ) 3 was added as a phosphate ester.

【0033】そして、上記のプロピレンカーボネート
(PC)と、1,2−ジメトキシエタン(DME)と、
リン酸トリ(トリフルオロメチル)O=P(OCF3
3 とを47.5:47.5:5の体積比で混合させ、リ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)の体積比率が5体積%
になった溶媒に、溶質としてリチウムトリフルオロメタ
ンスルホン酸イミドLiN(CF3 SO2 2 を1モル
/リットルの濃度になるように溶解させて、非水電解液
を調製した。
Then, the above-mentioned propylene carbonate (PC), 1,2-dimethoxyethane (DME),
Tri (trifluoromethyl) phosphate O = P (OCF 3 )
3 at a volume ratio of 47.5: 47.5: 5, and the volume ratio of tri (trifluoromethyl) phosphate is 5% by volume.
The solvent became, and lithium trifluoromethanesulfonate imide LiN the (CF 3 SO 2) 2 was dissolved to a concentration of 1 mole / liter as a solute to prepare a nonaqueous electrolyte.

【0034】[電池の作製]電池を作製するにあたって
は、図1に示すように、上記の正極1をステンレス鋼板
(SUS316)で構成された正極集電体5に取り付け
る一方、上記の負極2をステンレス鋼板(SUS30
4)で構成された負極集電体6に取り付け、ポリプロピ
レン製の微多孔膜からなるセパレータ3に上記の非水電
解液を含浸させ、このセパレータ3を上記の正極1と負
極2との間に介在させて、これらを正極缶4aと負極缶
4bとで形成される電池ケース4内に収容させ、正極集
電体5を介して正極1を正極缶4aに接続させる一方、
負極集電体6を介して負極2を負極缶4bに接続させ、
この正極缶4aと負極缶4bとをポリプロピレン製の絶
縁パッキン7によって電気的に絶縁させて、コイン型に
なったリチウム二次電池を得た。なお、このリチウム二
次電池の放電容量は約90mAhであり、また充放電す
る前の電池の内部抵抗は約10Ωであった。
[Preparation of Battery] In preparing a battery, as shown in FIG. 1, the positive electrode 1 was attached to a positive electrode current collector 5 made of a stainless steel plate (SUS316), while the negative electrode 2 was attached to the positive electrode current collector 5. Stainless steel plate (SUS30
4) Attached to the negative electrode current collector 6 constituted in 4), the non-aqueous electrolytic solution is impregnated into the separator 3 made of a polypropylene microporous film, and the separator 3 is placed between the positive electrode 1 and the negative electrode 2. These are interposed and accommodated in a battery case 4 formed of a positive electrode can 4a and a negative electrode can 4b, and the positive electrode 1 is connected to the positive electrode can 4a via a positive electrode current collector 5,
The negative electrode 2 is connected to the negative electrode can 4b via the negative electrode current collector 6,
The positive electrode can 4a and the negative electrode can 4b were electrically insulated by an insulating packing 7 made of polypropylene to obtain a coin-shaped lithium secondary battery. The discharge capacity of this lithium secondary battery was about 90 mAh, and the internal resistance of the battery before charging and discharging was about 10Ω.

【0035】(実施例2)実施例2においては、上記の
実施例1における非水電解液の調製において、上記のリ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)に代えて、フッ素化さ
れたリン酸エステルであるリン酸トリ(ペンタフルオロ
エチル)O=P(OCF2 CF3 3 を用いるように
し、それ以外は、上記の実施例1の場合と同様にして、
実施例2のリチウム二次電池を作製した。
Example 2 In Example 2, a fluorinated phosphate ester was used instead of the above-mentioned tri (trifluoromethyl) phosphate in the preparation of the non-aqueous electrolyte in Example 1 above. A certain tri (pentafluoroethyl) phosphate O = P (OCF 2 CF 3 ) 3 was used, and the other conditions were the same as in Example 1 above.
A lithium secondary battery of Example 2 was produced.

【0036】(実施例3)実施例3においては、上記の
実施例1における非水電解液の調製において、上記のリ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)に代えて、フッ素化さ
れたリン酸エステルであるリン酸トリ(トリフルオロエ
チル)O=P(OCH2 CF3 3 を用いるようにし、
それ以外は、上記の実施例1の場合と同様にして、実施
例3のリチウム二次電池を作製した。
Example 3 In Example 3, a fluorinated phosphate ester was used instead of the above-mentioned tri (trifluoromethyl) phosphate in the preparation of the non-aqueous electrolyte in Example 1 described above. So that certain tri (trifluoroethyl) phosphate O = P (OCH 2 CF 3 ) 3 is used,
Otherwise, in the same manner as in Example 1 described above, a lithium secondary battery of Example 3 was manufactured.

【0037】(実施例4)実施例4においては、上記の
実施例1における非水電解液の調製において、上記のリ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)に代えて、フッ素化さ
れた亜リン酸エステルである亜リン酸ジ(トリフルオロ
メチル)O=PH(OCF3 2 を用いるようにし、そ
れ以外は、上記の実施例1の場合と同様にして、実施例
4のリチウム二次電池を作製した。
Example 4 In Example 4, a fluorinated phosphite was used instead of the above-mentioned tri (trifluoromethyl) phosphate in the preparation of the non-aqueous electrolyte in Example 1 described above. The lithium secondary battery of Example 4 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that di (trifluoromethyl) O = PH (OCF 3 ) 2 was used. did.

【0038】(実施例5)実施例5においては、上記の
実施例1における非水電解液の調製において、上記のリ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)に代えて、フッ素化さ
れた亜リン酸エステルである亜リン酸トリ(トリフルオ
ロメチル)P(OCF3 3 を用いるようにし、それ以
外は、上記の実施例1の場合と同様にして、実施例5の
リチウム二次電池を作製した。
Example 5 In Example 5, a fluorinated phosphite was used instead of the above-mentioned tri (trifluoromethyl) phosphate in the preparation of the non-aqueous electrolyte in Example 1 above. Then, a lithium secondary battery of Example 5 was manufactured in the same manner as in Example 1 except that tri (trifluoromethyl) P (OCF 3 ) 3 was used.

【0039】(比較例1)比較例1においては、上記の
実施例1における非水電解液の調製において、プロピレ
ンカーボネート(PC)と1,2−ジメトキシエタン
(DME)とを50:50の体積比で混合させた非水系
溶媒に、リン酸トリ(トリフルオロメチル)を加えない
ようにし、それ以外は、上記の実施例1の場合と同様に
して、比較例1のリチウム二次電池を作製した。
Comparative Example 1 In Comparative Example 1, the propylene carbonate (PC) and 1,2-dimethoxyethane (DME) were mixed in a volume of 50:50 in the preparation of the non-aqueous electrolyte in Example 1 described above. The lithium secondary battery of Comparative Example 1 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that tri (trifluoromethyl) phosphate was not added to the non-aqueous solvent mixed at a specific ratio. did.

【0040】(比較例2)比較例2においては、上記の
実施例1における非水電解液の調製において、上記のリ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)に代えて、フッ素化さ
れていないリン酸エステルであるリン酸トリメチルO=
P(OCH3 3 を用いるようにし、それ以外は、上記
の実施例1の場合と同様にして、比較例2のリチウム二
次電池を作製した。
Comparative Example 2 In Comparative Example 2, in the preparation of the non-aqueous electrolyte in Example 1 described above, instead of the above-mentioned tri (trifluoromethyl) phosphate, a non-fluorinated phosphate ester was used. Trimethyl phosphate O =
A lithium secondary battery of Comparative Example 2 was fabricated in the same manner as in Example 1 except that P (OCH 3 ) 3 was used.

【0041】(比較例3)比較例3においては、上記の
実施例1における非水電解液の調製において、上記のリ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)に代えて、フッ素化さ
れていない亜リン酸エステルである亜リン酸ジメチルO
=PH(OCH3 2 を用いるようにし、それ以外は、
上記の実施例1の場合と同様にして、比較例3のリチウ
ム二次電池を作製した。
Comparative Example 3 In Comparative Example 3, in the preparation of the non-aqueous electrolyte solution in Example 1 described above, instead of the above tri (trifluoromethyl) phosphate, non-fluorinated phosphorous acid was used. Dimethyl phosphite O which is an ester
= PH (OCH 3 ) 2 , otherwise,
A lithium secondary battery of Comparative Example 3 was manufactured in the same manner as in Example 1 described above.

【0042】(比較例4)比較例4においては、上記の
実施例1における非水電解液の調製において、上記のリ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)に代えて、フッ素化さ
れていない亜リン酸エステルである亜リン酸トリメチル
P(OCH3 3 を用いるようにし、それ以外は、上記
の実施例1の場合と同様にして、比較例4のリチウム二
次電池を作製した。
Comparative Example 4 In Comparative Example 4, in the preparation of the non-aqueous electrolyte solution in Example 1 described above, instead of the above tri (trifluoromethyl) phosphate, non-fluorinated phosphorous acid was used. A lithium secondary battery of Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that trimethyl phosphite P (OCH 3 ) 3 as an ester was used.

【0043】次に、上記のようにして作製した実施例1
〜5及び比較例1〜4の各リチウム二次電池について、
それぞれ充電電流10mAで充電終止電圧3.2Vまで
充電を行った後、放電電流10mAで放電終止電圧2.
0Vまで放電を行い、放電容量が初期の放電容量の50
%以下になるまでのサイクル数を求め、その結果を下記
の表1に示した。
Next, Example 1 manufactured as described above was used.
-5 and each of the lithium secondary batteries of Comparative Examples 1-4,
After charging to a charge end voltage of 3.2 V with a charge current of 10 mA, a discharge end voltage of 2.
Discharge to 0 V, and the discharge capacity is 50% of the initial discharge capacity.
%, And the number of cycles until the percentage becomes less than% was obtained. The result is shown in Table 1 below.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】この結果から明らかなように、負極にアル
ミニウムを含む負極材料であるリチウム−アルミニウム
−マンガン合金を用いると共に、非水電解液における非
水系溶媒にフッ素化されたリン酸エステルやフッ素化さ
れた亜リン酸エステルを添加させた実施例1〜5の各リ
チウム二次電池は、非水電解液における非水系溶媒に何
も添加させていない比較例1のリチウム二次電池や、フ
ッ素化されていないリン酸エステルや亜リン酸エステル
を添加させた比較例2〜4の各リチウム二次電池に比べ
て、充放電サイクル特性が著しく向上しており、特に、
フッ素化されたリン酸エステルを用いた実施例1〜3の
リチウム二次電池においては、さらに充放電サイクル特
性が向上していた。
As is apparent from the results, a lithium-aluminum-manganese alloy which is a negative electrode material containing aluminum is used for the negative electrode, and a fluorinated phosphate ester or a fluorinated fluorinated solvent is used in a non-aqueous solvent in a non-aqueous electrolyte. The lithium secondary batteries of Examples 1 to 5 to which the phosphite was added were the lithium secondary batteries of Comparative Example 1 in which nothing was added to the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte, or fluorinated. The charge / discharge cycle characteristics are significantly improved as compared with the respective lithium secondary batteries of Comparative Examples 2 to 4 in which a phosphoric acid ester or a phosphite is not added.
In the lithium secondary batteries of Examples 1 to 3 using the fluorinated phosphate, the charge / discharge cycle characteristics were further improved.

【0046】(実施例A1〜A5)実施例A1〜A5に
おいては、上記の実施例1における負極の作製におい
て、負極に使用したアルミニウム−マンガン合金中にお
けるマンガンの量だけを変更させるようにした。
(Examples A1 to A5) In Examples A1 to A5, only the amount of manganese in the aluminum-manganese alloy used for the negative electrode in the preparation of the negative electrode in Example 1 was changed.

【0047】ここで、実施例A1ではマンガンを含まな
いアルミニウムにリチウムを電気化学的に吸蔵させたリ
チウム−アルミニウム合金を、実施例A2ではアルミニ
ウム−マンガン合金中におけるマンガンの割合が0.1
重量%になったアルミニウム−マンガン合金にリチウム
を電気化学的に吸蔵させたリチウム−アルミニウム−マ
ンガン合金を、実施例A3ではアルミニウム−マンガン
合金中におけるマンガンの割合が0.5重量%になった
アルミニウム−マンガン合金にリチウムを電気化学的に
吸蔵させたリチウム−アルミニウム−マンガン合金を、
実施例A4ではアルミニウム−マンガン合金中における
マンガンの割合が5重量%になったアルミニウム−マン
ガン合金にリチウムを電気化学的に吸蔵させたリチウム
−アルミニウム−マンガン合金を、実施例A5ではアル
ミニウム−マンガン合金中におけるマンガンの割合が1
0重量%になったアルミニウム−マンガン合金らリチウ
ムを電気化学的に吸蔵させたリチウム−アルミニウム−
マンガン合金を用いるようにし、それ以外は、上記の実
施例1の場合と同様にして、実施例A1〜A5の各リチ
ウム二次電池を作製した。
Here, in Example A1, a lithium-aluminum alloy in which lithium was electrochemically occluded in aluminum containing no manganese was used. In Example A2, the ratio of manganese in the aluminum-manganese alloy was 0.1%.
In Example A3, a lithium-aluminum-manganese alloy in which lithium was electrochemically occluded in an aluminum-manganese alloy in which the content of manganese in the aluminum-manganese alloy was 0.5% by weight was 0.5% by weight. A lithium-aluminum-manganese alloy in which lithium is electrochemically occluded in a manganese alloy,
In Example A4, a lithium-aluminum-manganese alloy in which lithium was electrochemically occluded in an aluminum-manganese alloy in which the proportion of manganese in the aluminum-manganese alloy was 5% by weight was used. In Example A5, an aluminum-manganese alloy was used. The ratio of manganese in the medium is 1
Lithium-aluminum in which lithium is electrochemically occluded from aluminum-manganese alloy of 0% by weight
The lithium secondary batteries of Examples A1 to A5 were manufactured in the same manner as in Example 1 except that a manganese alloy was used.

【0048】次に、上記のようにして作製した実施例A
1〜A5の各リチウム二次電池についても、上記の実施
例1の場合と同様に、充電電流10mAで充電終止電圧
3.2Vまで充電を行った後、放電電流10mAで放電
終止電圧2.0Vまで放電を行い、放電容量が初期の放
電容量の50%以下になるまでのサイクル数を求め、そ
の結果を下記の表2に示した。
Next, the embodiment A manufactured as described above was used.
The lithium secondary batteries 1 to A5 were also charged to a charge end voltage of 3.2 V at a charge current of 10 mA and then discharged to a discharge end voltage of 2.0 V at a discharge current of 10 mA in the same manner as in Example 1 above. The number of cycles until the discharge capacity became 50% or less of the initial discharge capacity was determined. The results are shown in Table 2 below.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】この結果、アルミニウム−マンガン合金に
リチウムを電気化学的に吸蔵させたリチウム−アルミニ
ウム−マンガン合金を負極に用いた実施例1,A2〜A
5の各リチウム二次電池は、アルミニウムにリチウムを
電気化学的に吸蔵させたリチウム−アルミニウム合金を
負極に用いた実施例A1のリチウム二次電池に比べて充
放電サイクル特性が向上しており、特に、アルミニウム
−マンガン合金中におけるマンガンの割合が0.5〜5
重量%の範囲になった実施例1,A3,A4のリチウム
二次電池においては、充放電サイクル特性がさらに向上
していた。
As a result, Examples 1, A2 to A, in which a lithium-aluminum-manganese alloy in which lithium was electrochemically occluded in an aluminum-manganese alloy was used for the negative electrode.
Each of the lithium secondary batteries of No. 5 has improved charge / discharge cycle characteristics as compared with the lithium secondary battery of Example A1 using a lithium-aluminum alloy in which lithium is electrochemically occluded in aluminum as the negative electrode, In particular, the ratio of manganese in the aluminum-manganese alloy is 0.5 to 5
In the lithium secondary batteries of Examples 1, A3 and A4 in the range of weight%, the charge / discharge cycle characteristics were further improved.

【0051】(実施例B1〜B5)実施例B1〜B5に
おいては、上記の実施例1における非水電解液の調製に
おいて、プロピレンカーボネート(PC)と1,2−ジ
メトキシエタン(DME)とを混合させた非水系溶媒に
添加させるリン酸トリ(トリフルオロメチル)O=P
(OCF3 3 の割合だけを変更させるようにした。
(Examples B1 to B5) In Examples B1 to B5, propylene carbonate (PC) and 1,2-dimethoxyethane (DME) were mixed in the preparation of the non-aqueous electrolyte in Example 1 described above. Tri (trifluoromethyl) phosphate O = P to be added to the nonaqueous solvent
(OCF 3 ) Only the ratio of 3 was changed.

【0052】ここで、実施例B1ではPC:DME:リ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)の体積比を49.9
5:49.95:0.1に、実施例B2ではPC:DM
E:リン酸トリ(トリフルオロメチル)の体積比を4
9.75:49.75:0.5に、実施例B3ではP
C:DME:リン酸トリ(トリフルオロメチル)の体積
比を49.5:49.5:1に、実施例B4ではPC:
DME:リン酸トリ(トリフルオロメチル)の体積比を
45:45:10に、実施例B5ではPC:DME:リ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)の体積比を40:4
0:20にし、溶媒中におけるリン酸トリ(トリフルオ
ロメチル)の体積比率を、実施例B1では0.1体積
%、実施例B2では0.5体積%、実施例B3では1体
積%、実施例B4では10体積%、実施例B5では20
体積%にし、それ以外は、上記の実施例1の場合と同様
にして、実施例B1〜B5の各リチウム二次電池を作製
した。
Here, in Example B1, the volume ratio of PC: DME: tri (trifluoromethyl) phosphate was 49.9.
5: 49.95: 0.1, and in Example B2, PC: DM
E: The volume ratio of tri (trifluoromethyl) phosphate is 4
9.75: 49.75: 0.5, and in Example B3, P
The volume ratio of C: DME: tri (trifluoromethyl) phosphate was 49.5: 49.5: 1. In Example B4, PC:
The volume ratio of DME: tri (trifluoromethyl) phosphate was 45:45:10, and in Example B5, the volume ratio of PC: DME: tri (trifluoromethyl) phosphate was 40: 4.
0:20, and the volume ratio of tri (trifluoromethyl) phosphate in the solvent was 0.1% by volume in Example B1, 0.5% by volume in Example B2, and 1% by volume in Example B3. 10% by volume in Example B4 and 20% in Example B5.
The lithium secondary batteries of Examples B1 to B5 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the content was set to volume%.

【0053】次に、上記のようにして作製した実施例B
1〜B5の各リチウム二次電池についても、上記の実施
例1の場合と同様に、充電電流10mAで充電終止電圧
3.2Vまで充電を行った後、放電電流10mAで放電
終止電圧2.0Vまで放電を行い、放電容量が初期の放
電容量の50%以下になるまでのサイクル数を求め、そ
の結果を下記の表3に示した。
Next, the embodiment B manufactured as described above was used.
Similarly to the case of Example 1 described above, each of the lithium secondary batteries 1 to B5 was charged to a charging end voltage of 3.2 V at a charging current of 10 mA, and then was discharged to a charging end voltage of 2.0 V at a discharging current of 10 mA. The number of cycles until the discharge capacity became 50% or less of the initial discharge capacity was determined. The results are shown in Table 3 below.

【0054】[0054]

【表3】 [Table 3]

【0055】この結果、非水電解液の溶媒中におけるリ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)の割合が0.5〜10
体積%の範囲になった実施例1,B2〜B4の各リチウ
ム二次電池は、リン酸トリ(トリフルオロメチル)の割
合が0.1体積%になった実施例B1のリチウム二次電
池や、リン酸トリ(トリフルオロメチル)の割合が20
体積%になった実施例B5のリチウム二次電池に比べて
充放電サイクル特性が向上しており、特に、リン酸トリ
(トリフルオロメチル)の割合が1〜5体積%の範囲に
なった実施例1,B2のリチウム二次電池においては、
充放電サイクル特性がさらに向上していた。
As a result, the ratio of tri (trifluoromethyl) phosphate in the solvent of the non-aqueous electrolyte was 0.5 to 10%.
In each of the lithium secondary batteries of Examples 1 and B2 to B4 in the range of volume%, the lithium secondary battery of Example B1 in which the proportion of tri (trifluoromethyl) phosphate was 0.1% by volume was used. , The ratio of tri (trifluoromethyl) phosphate is 20
The charge / discharge cycle characteristics are improved as compared with the lithium secondary battery of Example B5 in which the volume percentage is reduced to volume%, and particularly, the ratio of tri (trifluoromethyl) phosphate is in the range of 1 to 5 volume%. In the lithium secondary batteries of Examples 1 and B2,
The charge / discharge cycle characteristics were further improved.

【0056】なお、この実施例B1〜B5においては、
リン酸トリ(トリフルオロメチル)を用いた場合につい
て示したが、実施例2〜5において使用したリン酸トリ
(ペンタフルオロエチル)、リン酸トリ(トリフルオロ
エチル)、亜リン酸ジ(トリフルオロメチル)及び亜リ
ン酸トリ(トリフルオロメチル)を用いた場合にも同様
の結果が得られる。
In Examples B1 to B5,
Although the case where tri (trifluoromethyl) phosphate was used is shown, the tri (pentafluoroethyl) phosphate, tri (trifluoroethyl) phosphate, and di (trifluoromethyl) phosphate used in Examples 2 to 5 were used. Similar results are obtained when using methyl) and tri (trifluoromethyl) phosphite.

【0057】(実施例C1〜C7)実施例C1〜C7に
おいては、上記の実施例1における非水電解液の調製に
おいて、プロピレンカーボネート(PC)と、1,2−
ジメトキシエタン(DME)と、リン酸トリ(トリフル
オロメチル)O=P(OCF3 3 とを47.5:4
7.5:5の体積比で混合させた溶媒に溶解させる溶質
の種類だけを変更させるようにした。
(Examples C1 to C7) In Examples C1 to C7, propylene carbonate (PC) and 1,2-
Dimethoxyethane (DME) and tri (trifluoromethyl) phosphate O = P (OCF 3 ) 3 were mixed with 47.5: 4.
Only the type of solute to be dissolved in the solvent mixed at a volume ratio of 7.5: 5 was changed.

【0058】ここで、実施例C1ではリチウムペンタフ
ルオロエタンスルホン酸イミドLiN(C2 5
2 2 を、実施例C2ではリチウムトリフルオロメタ
ンスルホン酸メチドLiC(CF3 SO2 3 を、実施
例C3ではトリフルオロメタンスルホン酸リチウムLi
CF3 SO3 を、実施例C4ではヘキサフルオロリン酸
リチウムLiPF6 を、実施例C5ではテトラフルオロ
ホウ酸リチウムLiBF4を、実施例C6ではヘキサフ
ルオロ砒酸リチウムLiAsF6 を、実施例C7では過
塩素酸リチウムLiClO4 を用いるようにし、それ以
外は、上記の実施例1の場合と同様にして、実施例C1
〜C7の各リチウム二次電池を作製した。
Here, in Example C1, lithium pentafluoroethanesulfonic acid imide LiN (C 2 F 5 S
O 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 in Example C2, and Li Li (trifluoromethanesulfonate) in Example C3.
CF 3 SO 3 , lithium hexafluorophosphate LiPF 6 in Example C4, lithium tetrafluoroborate LiBF 4 in Example C5, lithium hexafluoroarsenate LiAsF 6 in Example C6, and perchlorine in Example C7. Example C1 was carried out in the same manner as in Example 1 except that lithium oxide LiClO 4 was used.
To C7 were produced.

【0059】次に、上記のようにして作製した実施例C
1〜C7の各リチウム二次電池についても、上記の実施
例1の場合と同様に、充電電流10mAで充電終止電圧
3.2Vまで充電を行った後、放電電流10mAで放電
終止電圧2.0Vまで放電を行い、放電容量が初期の放
電容量の50%以下になるまでのサイクル数を求め、そ
の結果を下記の表4に示した。
Next, the embodiment C manufactured as described above was used.
Similarly to the case of Example 1 described above, each of the lithium secondary batteries 1 to C7 was charged to a charging end voltage of 3.2 V at a charging current of 10 mA, and then discharged at a discharging current of 10 mA to 2.0 V at a discharging current of 10 mA. The number of cycles until the discharge capacity became 50% or less of the initial discharge capacity was determined. The results are shown in Table 4 below.

【0060】[0060]

【表4】 [Table 4]

【0061】この結果、上記の何れの溶質を用いた実施
例C1〜C7の各リチウム二次電池においても、前記の
比較例1〜4の各リチウム二次電池に比べて充放電サイ
クル特性が著しく向上しており、特に、溶質に、リチウ
ムトリフルオロメタンスルホン酸イミドLiN(CF3
SO2 2 リチウムペンタフルオロエタンスルホン酸イ
ミドLiN(C2 5 SO2 2 、リチウムトリフルオ
ロメタンスルホン酸メチドLiC(CF3 SO2 3
トリフルオロメタンスルホン酸リチウムLiCF3 SO
3 を用いた実施例1,C1〜C3のリチウム二次電池に
おいては、充放電サイクル特性がさらに向上していた。
As a result, in each of the lithium secondary batteries of Examples C1 to C7 using any of the above solutes, the charge / discharge cycle characteristics were remarkably higher than those of the lithium secondary batteries of Comparative Examples 1 to 4. In particular, the solute contains lithium trifluoromethanesulfonimide LiN (CF 3
SO 2 ) 2 lithium pentafluoroethanesulfonic acid imide LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium trifluoromethanesulfonic acid methide LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ,
Lithium trifluoromethanesulfonate LiCF 3 SO
In the lithium secondary batteries of Examples 1 and C1 to C3 using No. 3 , the charge / discharge cycle characteristics were further improved.

【0062】なお、上記の各実施例においては、非水電
解液における非水系溶媒に、プロピレンカーボネート
(PC)と1,2−ジメトキシエタン(DME)との混
合溶媒を用いるようにしたが、エチレンカーボネート、
プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニ
レンカーボネート、γ−ブチロラクトン及びスルホラン
よりなる群から選ばれた少なくとも一種の非水系溶媒
と、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエ
タン、1,2−エトキシメトキシエタン、テトラヒドロ
フラン、1,3−ジオキソラン、ジメチルカーボネー
ト、ジエチルカーボネート、及びメチルエチルカーボネ
ートよりなる群から選ばれた少なくとも一種の非水系溶
媒とを適当に組み合わせて混合させたものを用いた場合
においても同様の効果が得られる。
In each of the above embodiments, a mixed solvent of propylene carbonate (PC) and 1,2-dimethoxyethane (DME) was used as the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte. Carbonate,
Propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, at least one non-aqueous solvent selected from the group consisting of γ-butyrolactone and sulfolane, and 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, 1,2-ethoxymethoxy Ethane, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and the same applies when using a mixture obtained by appropriately combining at least one non-aqueous solvent selected from the group consisting of methyl ethyl carbonate. The effect of is obtained.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上詳述したように、この発明における
リチウム二次電池においては、その負極にアルミニウム
を含む負極材料を用いると共に、非水電解液における非
水系溶媒に対してフッ素化されたリン酸エステル及びフ
ッ素化された亜リン酸エステルから選択される少なくと
も一種を添加させるようにしたたため、非水系溶媒に添
加したフッ素化されたリン酸エステルやフッ素化された
亜リン酸エステルとアルミニウムを含む負極材料とが反
応して、アルミニウムを含む負極材料の表面にイオン伝
導性の被膜が形成されるようになった。
As described in detail above, in the lithium secondary battery of the present invention, a negative electrode material containing aluminum is used for the negative electrode, and phosphorus fluorinated with respect to the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte is used. Since at least one selected from an acid ester and a fluorinated phosphite is added, the fluorinated phosphate or fluorinated phosphite added to the non-aqueous solvent and aluminum are added. The reaction with the negative electrode material containing aluminum caused an ion-conductive film to be formed on the surface of the negative electrode material containing aluminum.

【0064】そして、この被膜により充放電時に負極と
非水電解液とが反応するのが抑制されるようになり、充
放電サイクル特性に優れたリチウム二次電池が得られる
ようになった。
Then, the reaction between the negative electrode and the non-aqueous electrolyte during charging / discharging was suppressed by this coating, and a lithium secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics was obtained.

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

【図1】この発明の実施例及び比較例において作製した
リチウム二次電池の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a lithium secondary battery produced in an example of the present invention and a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 負極 1 Positive electrode 2 Negative electrode

フロントページの続き (72)発明者 神野 丸男 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ05 AK03 AL11 AM03 AM04 BJ03 BJ16 HJ01 HJ07 5H050 AA07 BA16 CB12 HA01 HA07Continuation of the front page (72) Inventor Maruo Jinno 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. F term (reference) 5H029 AJ05 AK03 AL11 AM03 AM04 BJ03 BJ16 HJ01 HJ07 5H050 AA07 BA16 CB12 HA01 HA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極と、負極と、非水系溶媒に溶質が溶
解された非水電解液とを備えたリチウム二次電池におい
て、上記の負極にアルミニウムを含む負極材料を用いる
と共に、上記の非水系溶媒に対して、フッ素化されたリ
ン酸エステル及びフッ素化された亜リン酸エステルから
選択される少なくとも一種を添加させたことを特徴とす
るリチウム二次電池。
1. A lithium secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent, wherein the negative electrode uses aluminum-containing negative electrode material, A lithium secondary battery, wherein at least one selected from a fluorinated phosphate ester and a fluorinated phosphite is added to an aqueous solvent.
【請求項2】 請求項1に記載したリチウム二次電池に
おいて、上記の負極にアルミニウムとマンガンとを含む
合金を用いたことを特徴とするリチウム二次電池。
2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein an alloy containing aluminum and manganese is used for the negative electrode.
【請求項3】 請求項2に記載したリチウム二次電池に
おいて、アルミニウムとマンガンとを含む合金中におけ
るマンガンの量が、アルミニウムとマンガンとの合計量
に対して0.1〜10重量%の範囲であることを特徴と
するリチウム二次電池。
3. The lithium secondary battery according to claim 2, wherein the amount of manganese in the alloy containing aluminum and manganese is in the range of 0.1 to 10% by weight based on the total amount of aluminum and manganese. A lithium secondary battery characterized by the following.
【請求項4】 請求項1〜3の何れか1項に記載したリ
チウム二次電池において、上記のフッ素化されたリン酸
エステル及びフッ素化された亜リン酸エステルが添加さ
れた溶媒全体中におけるフッ素化されたリン酸エステル
及びフッ素化された亜リン酸エステルの体積比率が0.
1〜20体積%の範囲であることを特徴とするリチウム
二次電池。
4. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the fluorinated phosphoric acid ester and the fluorinated phosphite are added in the entire solvent. The volume ratio of the fluorinated phosphoric acid ester and the fluorinated phosphite is 0.
A lithium secondary battery in the range of 1 to 20% by volume.
【請求項5】 請求項1〜4の何れか1項に記載したリ
チウム二次電池において、上記のフッ素化されたリン酸
エステルが、リン酸トリ(トリフルオロメチル)、リン
酸トリ(ペンタフルオロエチル)及びリン酸トリ(トリ
フルオロエチル)から選択される少なくとも1種であ
り、また上記のフッ素化された亜リン酸エステルが、亜
リン酸ジ(トリフルオロメチル)及び亜リン酸トリ(ト
リフルオロメチル)から選択される少なくとも1種であ
ることを特徴とするリチウム二次電池。
5. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the fluorinated phosphate is tri (trifluoromethyl) phosphate or tri (pentafluorophosphate). Ethyl) and tri (trifluoroethyl) phosphate, and the fluorinated phosphite is di (trifluoromethyl) phosphite or tri (trifluoromethyl) phosphite. And at least one selected from the group consisting of fluoromethyl).
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