JP2003115325A - Nonaqueous electrolytic solution and nonaqueous electrolytic solution secondary battery using the same - Google Patents

Nonaqueous electrolytic solution and nonaqueous electrolytic solution secondary battery using the same

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JP2003115325A
JP2003115325A JP2002217624A JP2002217624A JP2003115325A JP 2003115325 A JP2003115325 A JP 2003115325A JP 2002217624 A JP2002217624 A JP 2002217624A JP 2002217624 A JP2002217624 A JP 2002217624A JP 2003115325 A JP2003115325 A JP 2003115325A
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JP
Japan
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aqueous electrolyte
terphenyl
electrolytic solution
battery
lithium
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JP2002217624A
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Japanese (ja)
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Kunihisa Shima
邦久 島
Makoto Ue
誠 宇恵
Kenji Shizuka
賢治 志塚
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery wherein safety of the battery in overcharge condition can be secured without giving bad influences on battery characteristics such as low-temperature characteristics and storage characteristics. SOLUTION: This is the nonaqueous electrolytic solution used in the secondary battery provided with the negative electrode and the positive electrode, which is possible to occlude/discharge lithium, and this is containing organic solvent(s), lithium salt(s) as the electrolyte and partly hydrogenated substance(s) of terphenyl, and this is the nonaqueous electrolytic solution characterized that the solubility of the partly hydrogenated substance to this electrolytic solution in the room temperature is 0.5 wt.% or more.

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、非水系電解液及び
この非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池に関
し、特に、過充電しても安全性が確保できる二次電池を
与える非水系電解液及びこれを用いた非水系電解液二次
電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution, and more particularly to a secondary battery which can ensure safety even when overcharged. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の電気製品の軽量化、小型化に伴
い、高いエネルギー密度を持つリチウム二次電池の需要
が高まってきている。さらに、リチウム二次電池の適用
分野の拡大に伴い、電池特性の一層の向上も要望されて
いる。一般に、リチウム二次電池では、負極活物質とし
て、リチウムイオンを吸蔵・放出し得る炭素材料を用
い、正極活物質として、LiCoO、LiMn
、LiNiO等のリチウム含有金属酸化物を用
い、非水系電解液として、高誘電率溶媒と低粘度溶媒を
適宜混合した溶媒に、リチウム塩を溶解したものが用い
られる。このようなリチウム二次電池では、充電により
正極活物質から放出されたリチウムが負極活物質で吸蔵
され、また放電により負極活物質から放出されたリチウ
ムが、正極活物質で吸蔵される。
2. Description of the Related Art With the recent lightening and miniaturization of electric products, the demand for lithium secondary batteries having high energy density is increasing. Furthermore, with the expansion of the application fields of lithium secondary batteries, further improvement in battery characteristics is also demanded. Generally, in a lithium secondary battery, a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions is used as a negative electrode active material, and LiCoO 2 , LiMn is used as a positive electrode active material.
A lithium-containing metal oxide such as 2 O 4 or LiNiO 2 is used, and as the non-aqueous electrolyte, a solvent in which a high dielectric constant solvent and a low viscosity solvent are appropriately mixed and a lithium salt is dissolved is used. In such a lithium secondary battery, lithium released from the positive electrode active material by charging is stored in the negative electrode active material, and lithium released from the negative electrode active material by discharging is stored in the positive electrode active material.

【0003】なお、上記高誘電率溶媒として用いられる
のは、例えば炭酸エチレン、炭酸プロピレン等の環状炭
酸エステル類又はγ−ブチロラクトン等の環状カルボン
酸エステル類等であり、上記低粘度溶媒としては、炭酸
ジエチル、炭酸ジメチル等の鎖状炭酸エステル類又はジ
メトキシエタン等のエーテル類等である。また、上記リ
チウム塩として用いられるのは、LiClO、LiP
、LiBF、LiCFSO、LiN(CF
SO、LiN(CFCFSO等であ
る。
The high-dielectric constant solvent is, for example, a cyclic carbonic acid ester such as ethylene carbonate or propylene carbonate or a cyclic carboxylic acid ester such as γ-butyrolactone, and the low-viscosity solvent is Examples thereof include chain carbonates such as diethyl carbonate and dimethyl carbonate, ethers such as dimethoxyethane and the like. In addition, LiClO 4 , LiP is used as the lithium salt.
F 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3
SO 3) 2, LiN (CF 3 CF 2 SO 3) is 2, and the like.

【0004】これらのリチウム二次電池で過充電を行う
と、過充電状態の進行に伴って、正極ではリチウムの過
剰な放出が起き、一方、負極ではリチウムの過剰な吸蔵
が起き、場合によっては、金属リチウムが析出する。こ
のような状態の正極、負極は、いずれも熱的に不安定な
状態におかれ、電解液の分解及び急激な発熱を引き起こ
し、それにより電池が異常に発熱して、電池の安全性が
損なわれるという問題が生じる。このような問題は、非
水系電解液電池のエネルギー密度の増加に伴い、特に顕
著となる。
When these lithium secondary batteries are overcharged, as the overcharged state progresses, the positive electrode causes excessive release of lithium, while the negative electrode causes excessive storage of lithium. , Metallic lithium is deposited. Both the positive electrode and the negative electrode in such a state are placed in a thermally unstable state, causing decomposition of the electrolytic solution and rapid heat generation, which causes abnormal battery heat generation and impairs battery safety. The problem arises that Such a problem becomes more remarkable as the energy density of the non-aqueous electrolyte battery increases.

【0005】上記の問題を解決するために、非水系電解
液電池の電解液中に、少量の芳香族化合物を添加するこ
とにより、過充電状態における電池の安全性を確保する
技術が、これまでに提案されてきた。特開平9−106
835号公報には、添加剤として、ビフェニル、3−R
−チオフェン(Rは臭素原子、塩素原子、フッ素原
子)、フラン、3−クロロチオフェンを少量使用して、
過充電状態における電池を保護する方法及びこれらの添
加剤を配合した電池が提案されている。この方法は、電
池の最大動作電圧以上の電圧では、添加剤が重合するこ
とにより電池の内部抵抗を上昇させ、過充電時の電池の
安全性を確保するものである。しかし、添加剤としてビ
フェニルを使用する場合、ビフェニルは固体であるため
に電解液に対する溶解性が低く、低温時に添加剤が一部
析出して、電池特性が低下するという問題があった。ま
た、フラン、3−クロロチオフェンは、酸化されやす
く、電池特性に悪影響を及ぼすという問題があった。
In order to solve the above problems, a technique for ensuring the safety of a battery in an overcharged state by adding a small amount of an aromatic compound to the electrolyte of a non-aqueous electrolyte battery has hitherto been available. Has been proposed to. JP-A-9-106
No. 835, biphenyl and 3-R are used as additives.
-Using a small amount of thiophene (R is bromine atom, chlorine atom, fluorine atom), furan, 3-chlorothiophene,
A method of protecting a battery in an overcharged state and a battery containing these additives have been proposed. This method ensures the safety of the battery at the time of overcharging by increasing the internal resistance of the battery by polymerizing the additive at a voltage higher than the maximum operating voltage of the battery. However, when biphenyl is used as the additive, the solubility of the biphenyl in the electrolytic solution is low because it is a solid, and there is a problem that the additive partially deposits at low temperature and the battery characteristics deteriorate. Furan and 3-chlorothiophene are easily oxidized and have a problem that they adversely affect the battery characteristics.

【0006】さらに、特開2000−58116号公報
には添加剤としてテルフェニル及びアルキル基置換のテ
ルフェニルが、特開2001−15158号公報には、
添加剤としてp−テルフェニルが挙げられており、いず
れも少量の使用により、同様な作用で過充電時の電池の
安全性を確保している。これらの添加剤は、やはり固体
であるために溶解性が低く、低温特性等の電池特性が低
下するという問題があった。特に、m−テルフェニル、
p−テルフェニルは、より融点が高いため、有機溶媒の
種類によっては溶媒に溶解せず、電池としての実用化が
困難であるという問題があった。
Further, in JP-A-2000-58116, terphenyl and alkyl group-substituted terphenyl are used as additives, and in JP-A-2001-15158,
P-terphenyl is mentioned as an additive, and the use of a small amount of each of them ensures the safety of the battery at the time of overcharge by the same action. Since these additives are also solids, their solubility is low and battery characteristics such as low temperature characteristics are deteriorated. In particular, m-terphenyl,
Since p-terphenyl has a higher melting point, it does not dissolve in a solvent depending on the type of organic solvent, and there is a problem that it is difficult to put it into practical use as a battery.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のリチウ
ム二次電池が有する問題に鑑みて、低温特性や保存特性
等の電池特性に悪影響を及ぼさずに、過充電に対しては
有効に作用する添加剤を含む非水系電解液及びこれを用
いた非水系電解液二次電池を提供することを課題とす
る。
In view of the problems of the above lithium secondary battery, the present invention effectively acts on overcharging without adversely affecting battery characteristics such as low temperature characteristics and storage characteristics. It is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte solution containing the additive and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、リチウムを吸
蔵・放出することが可能な負極及び正極を備えた二次電
池に用いる、有機溶媒及び電解質としてリチウム塩を含
む非水系電解液であって、この非水系電解液はテルフェ
ニルの部分水素化物を含んでおり、かつこの部分水素化
物のこの電解液に対する室温における溶解度が0.5重
量%以上であることを特徴とする非水系電解液である。
The present invention is a non-aqueous electrolyte containing an organic solvent and a lithium salt as an electrolyte, which is used in a secondary battery having a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium. The non-aqueous electrolytic solution contains a partial hydride of terphenyl and the solubility of the partial hydride in the electrolytic solution at room temperature is 0.5% by weight or more. Is.

【0009】また本発明は、リチウムを吸蔵・放出する
ことが可能な負極及び正極を備えた二次電池に用いる、
有機溶媒及び電解質としてリチウム塩を含む非水系電解
液であって、この非水系電解液がm−テルフェニルの部
分水素化物を含んでいることを特徴とする非水系電解液
である。さらに本発明は、リチウムを吸蔵・放出するこ
とが可能な負極及び正極と、有機溶媒及び電解質として
リチウム塩を含む非水系電解液とを備えた非水系電解液
二次電池であって、非水系電解液が上記したものである
ことを特徴とする非水系電解液二次電池である。
Further, the present invention is used in a secondary battery provided with a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium,
A non-aqueous electrolyte solution containing an organic solvent and a lithium salt as an electrolyte, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains a partial hydride of m-terphenyl. Furthermore, the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, and a non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt as an organic solvent and an electrolyte, the non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: The electrolytic solution is one described above, which is a non-aqueous electrolytic solution secondary battery.

【0010】本発明に係る非水系電解液は、ジフェニル
シクロヘキサン、シクロヘキシルビフェニル等のテルフ
ェニルの部分水素化物を含むため、これを用いた二次電
池は、過充電状態に至った場合、正極上で酸化反応が起
こり、水素ガスの発生とともに重合反応が起きる。この
重合物は、非水系電解液に溶解しにくい化合物なので抵
抗体として作用し、電池の内部抵抗を上昇させ、過充電
の防止に有効に作用する。
Since the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention contains a partial hydride of terphenyl such as diphenylcyclohexane and cyclohexylbiphenyl, the secondary battery using the same has a positive electrode on the positive electrode when it reaches an overcharged state. An oxidation reaction occurs, and a polymerization reaction occurs with the generation of hydrogen gas. Since this polymer is a compound that is difficult to dissolve in the non-aqueous electrolyte, it acts as a resistor, increases the internal resistance of the battery, and effectively acts to prevent overcharge.

【0011】本発明で電解液に含有させるテルフェニル
の部分水素化物は、電解液に対する室温における溶解度
が0.5重量%以上のものである。このような部分水素
化物を含む電解液は、低温においても固体が析出し難い
ので、電池特性が低下するという問題が生じることもな
い。テルフェニルの部分水素化物のなかでも、好ましい
のはm−テルフェニルの部分水素化物である。このもの
は常温で液体であるので、これを含む電解液は低温にお
いても固体が析出する危険性は殆どない。
The partial hydride of terphenyl contained in the electrolytic solution in the present invention has a solubility in the electrolytic solution of 0.5% by weight or more at room temperature. In the electrolytic solution containing such a partial hydride, solids are unlikely to be deposited even at low temperatures, so that the problem of deterioration of battery characteristics does not occur. Among the partial hydrides of terphenyl, the partial hydride of m-terphenyl is preferable. Since this is a liquid at normal temperature, there is almost no risk of solids being deposited in the electrolytic solution containing this even at low temperatures.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明につき詳細に説明す
る。 (非水系電解液)本発明に係る非水系電解液の溶媒とし
ては、このような電解液に常用されている非プロトン性
の有機溶媒を用いることができる。例えば、炭酸エチレ
ン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン等の炭素数3〜10
の環状炭酸エステル類;炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、
炭酸エチルメチル等の炭素数3〜10の鎖状炭酸エステ
ル類;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の炭
素数4〜10の環状カルボン酸エステル類;酢酸メチ
ル、プロピオン酸メチル等の炭素数3〜10の鎖状カル
ボン酸エステル類;テトラヒドロフラン、2−メチルテ
トラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の炭素数4〜
10の環状エーテル類;ジメトキシエタン、ジメトキシ
メタン等の炭素数3〜10の鎖状エーテル類;スルホラ
ン、ジエチルスルホン等の炭素数4〜10の含硫黄有機
溶媒等が挙げられる。これらは、単独でも、あるいは2
種類以上を混合して使用してもよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below. (Non-Aqueous Electrolyte) As the solvent of the non-aqueous electrolyte according to the present invention, an aprotic organic solvent that is commonly used for such an electrolyte can be used. For example, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, etc., having 3 to 10 carbon atoms.
Cyclic carbonates of dimethyl carbonate, diethyl carbonate,
Chain carbonic acid esters having 3 to 10 carbon atoms such as ethylmethyl carbonate; Cyclic carboxylic acid esters having 4 to 10 carbon atoms such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; 3 carbon atoms such as methyl acetate and methyl propionate 10 chain carboxylic acid esters of 10 to 4 carbon atoms such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran
And cyclic ethers having 10 to 10 carbon atoms; chain ethers having 3 to 10 carbon atoms such as dimethoxyethane and dimethoxymethane; and sulfur-containing organic solvents having 4 to 10 carbon atoms such as sulfolane and diethyl sulfone. These can be alone or
You may use it in mixture of 2 or more types.

【0013】リチウム塩としては、例えばLiCl
、LiPF、LiBF等の無機リチウム塩、L
iCFSO、LiN(CFSO、LiN
(CFCFSO、LiN(CFSO
(CSO)、LiC(CFSO等の含
フッ素有機リチウム塩など、このような電解液の電解質
として用い得ることが知られているものを用いればよ
い。特に、LiPF又はLiBFを使用することが
好ましい。これらのリチウム塩は単独でも、あるいは2
種類以上を混合して使用してもよい。
As the lithium salt, for example, LiCl
Inorganic lithium salts such as O 4 , LiPF 6 , and LiBF 4 , L
iCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 3 ) 2 , LiN
(CF 3 CF 2 SO 3) 2, LiN (CF 3 SO 3)
Fluorine-containing organic lithium salts such as (C 4 F 9 SO 2 ) and LiC (CF 3 SO 3 ) 3 that are known to be usable as the electrolyte of such an electrolytic solution may be used. Particularly, it is preferable to use LiPF 6 or LiBF 4 . These lithium salts may be used alone or in combination with
You may use it in mixture of 2 or more types.

【0014】非水系電解液中のリチウム塩のモル濃度
は、0.5〜2.0モル/リットルであることが好まし
い。一般にモル濃度がこの範囲を外れると、電解液の電
気伝導率の低下や低温におけるリチウム塩の析出などの
問題が生ずるようになる。テルフェニルの部分水素化物
とは、テルフェニルのベンゼン環の二重結合のいくつか
に水素が付加したが依然として二重結合が残存している
ものをいう。テルフェニルはo−、m−、p−のいずれ
であってもよいが、m−テルフェニルであることが好ま
しい。
The molar concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.5 to 2.0 mol / liter. Generally, when the molar concentration is out of this range, problems such as a decrease in electric conductivity of the electrolytic solution and precipitation of a lithium salt at low temperature occur. The terphenyl partial hydride is a compound in which hydrogen has been added to some of the double bonds of the benzene ring of terphenyl, but the double bonds still remain. Terphenyl may be o-, m- or p-, but is preferably m-terphenyl.

【0015】テルフェニルの部分水素化物は、単一化合
物であってもよく、複数の化合物からなる混合物であっ
てもよい。例えば、異なる水素化率を有する2以上のテ
ルフェニルの部分水素化物の混合物を用いることができ
る。また、水素化率は等しいが、水素化された二重結合
の位置が異なるテルフェニルの部分水素化物の混合物を
用いることもできる。
The partial hydride of terphenyl may be a single compound or a mixture of a plurality of compounds. For example, a mixture of two or more terphenyl partial hydrides having different hydrogenation rates can be used. It is also possible to use a mixture of partially hydrogenated terphenyls having the same hydrogenation rate but different positions of hydrogenated double bonds.

【0016】本発明で用いるテルフェニルの部分水素化
物は、電解液に対する室温における溶解度が0.5重量
%以上となるものであることが必要である。電解液に対
する溶解度が0.5重量%未満のテルフェニルの部分水
素化物を含む電解液は、低温で固体が析出する危険性が
大きく不適当である。電解液に対する室温における溶解
度は1.0重量%以上であることが好ましく、1.5重
量%以上であれば更に好ましい。
The terphenyl partially hydrogenated product used in the present invention is required to have a solubility in an electrolytic solution at room temperature of 0.5% by weight or more. An electrolytic solution containing a partial hydride of terphenyl having a solubility in the electrolytic solution of less than 0.5% by weight is unsuitable because of a large risk of solid precipitation at low temperatures. The solubility at room temperature in the electrolytic solution is preferably 1.0% by weight or more, and more preferably 1.5% by weight or more.

【0017】なお溶解度を測定する際の「室温」とは、
25℃を意味する。テルフェニルの部分水素化率は、テ
ルフェニルのベンゼン環の二重結合に水素原子が一切付
加していないものを水素化率0%とし、テルフェニルの
完全水素化物、すなわち総ての二重結合に水素原子が付
加したものの水素化率を100%として計算した値であ
り、混合物の場合は、平均値である。1モルのテルフェ
ニルには9モルの水素分子が付加し得るので、1モルの
水素分子が付加したものの水素化率は11.1(=1/
9×100)%となる。
The term "room temperature" used to measure the solubility means
Means 25 ° C. The partial hydrogenation rate of terphenyl is 0% when the hydrogen atom is not added to the double bond of the benzene ring of terphenyl, and the complete hydride of terphenyl, that is, all the double bonds. It is a value calculated assuming that the hydrogenation rate of hydrogen atoms added to is 100%, and in the case of a mixture, it is an average value. Since 9 mol of hydrogen molecules can be added to 1 mol of terphenyl, the hydrogenation rate of 1 mol of hydrogen molecules is 11.1 (= 1 /
9 × 100)%.

【0018】なお、テルフェニルの部分水素化物は、例
えばテルフェニルを白金、パラジウム、ニッケル等の水
素化触媒の存在下、水素と反応させることにより合成す
ることができる。反応生成物は通常いくつかの部分水素
化物の混合物であるが、これはそのまま用いることもで
き、また常法により分離、精製することにより部分水素
化物を単一の化合物として得ることもできる。また、テ
ルフェニルの水素化反応ではなく、シクロヘキサン、シ
クロヘキシルマグネシウムハライド、シクロヘキシルリ
チウム、シクロヘキセン、シクロヘキサジエン、ベンゼ
ン、シクロヘキシルベンゼン、ハロゲン化ベンゼン等を
原料とする有機合成反応により、テルフェニルの部分水
素化物を合成することもできる。
The partial hydride of terphenyl can be synthesized, for example, by reacting terphenyl with hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst such as platinum, palladium or nickel. The reaction product is usually a mixture of several partial hydrides, but this can be used as it is, or the partial hydride can be obtained as a single compound by separating and purifying by a conventional method. In addition, a partial hydride of terphenyl is obtained by an organic synthetic reaction using cyclohexane, cyclohexylmagnesium halide, cyclohexyllithium, cyclohexene, cyclohexadiene, benzene, cyclohexylbenzene, halogenated benzene, etc. as a raw material, not by hydrogenation reaction of terphenyl. It can also be synthesized.

【0019】本発明で用いるテルフェニルの部分水素化
物の水素化率は、電池の保存特性と電解液への溶解性の
点から、その下限は30%以上、特に35%以上である
のが好ましく、また上限は70%以下、特に60%以下
であるのが好ましい。テルフェニルの部分水素化物の含
有量は、過充電抑制作用及び電気伝導率の点から、非水
系電解液の総量に対し、0.01重量%以上であること
が好ましく、より好ましくは0.1重量%以上、特に好
ましくは0.5重量%以上である。また上限は10重量
%以下であることが好ましく、より好ましくは5重量%
以下、特に好ましくは3重量%以下である。
The lower limit of the hydrogenation rate of the partially hydrogenated terphenyl used in the present invention is preferably 30% or more, particularly 35% or more, from the viewpoint of the storage characteristics of the battery and the solubility in the electrolytic solution. Also, the upper limit is preferably 70% or less, particularly preferably 60% or less. The content of the partial hydride of terphenyl is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution from the viewpoints of the overcharge suppressing effect and the electric conductivity. It is preferably at least 0.5% by weight, particularly preferably at least 0.5% by weight. The upper limit is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight.
It is particularly preferably 3% by weight or less.

【0020】また、本発明の非水系電解液には、サイク
ル特性及び充放電効率を改善する目的で、炭酸ビニレン
化合物、炭酸ビニルエチレン、炭酸フェニルエチレン、
コハク酸無水物等の添加剤を含有させることができる。
特に、一般式(I):
Further, the non-aqueous electrolyte of the present invention contains a vinylene carbonate compound, vinyl ethylene carbonate, phenyl ethylene carbonate, for the purpose of improving cycle characteristics and charge / discharge efficiency.
Additives such as succinic anhydride can be included.
In particular, the general formula (I):

【0021】[0021]

【化2】 [Chemical 2]

【0022】(式中、R及びRは、それぞれ独立し
て水素原子又はメチル基である)で示される炭酸ビニレ
ン化合物を、非水系電解液の総重量に対して0.1〜1
0重量%で含有させることが好ましい。さらに、本発明
の非水系電解液には、保存特性を改善する目的で、亜硫
酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル等の亜
硫酸エステル;プロパンスルトン、ブタンスルトン、メ
タンスルホン酸メチル、トルエンスルホン酸メチル等の
スルホン酸エステル;硫酸ジメチル、硫酸エチレン等の
硫酸エステル;スルホラン、ジメチルスルホン、ジエチ
ルスルホン等のスルホン;ジメチルスルホキシド、ジエ
チルスルホキシド、テトラメチレンスルホキシド等のス
ルホキシド;ジフェニルスルフィド、チオアニソール等
のスルフィド;ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウ
ムジスルフィド等のジスルフィドといった添加剤を含有
させることができる。さらに、低温特性を改善する目的
で、フルオロベンゼン等のフッ素置換ベンゼン等の添加
剤を含有させることができる。 (負極)負極としては、リチウムを吸蔵・放出すること
が可能なものであれば特に制限はされないが、リチウム
を吸蔵・放出し得る炭素質物を負極活物質として含有す
ることが好ましい。上記炭素質物の具体例としては、様
々な熱分解条件での有機物の熱分解物や、人造黒鉛、天
然黒鉛等が挙げられる。
A vinylene carbonate compound represented by the formula (wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a methyl group) is added in an amount of 0.1 to 1 with respect to the total weight of the non-aqueous electrolyte.
It is preferable to contain 0% by weight. Further, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains sulfites such as ethylene sulfite, propylene sulfite and dimethyl sulfite; sulfones such as propane sultone, butane sultone, methyl methane sulfonate and methyl toluene sulfonate for the purpose of improving storage characteristics. Acid ester; Sulfate such as dimethyl sulfate and ethylene sulfate; Sulfone such as sulfolane, dimethyl sulfone and diethyl sulfone; Sulfoxide such as dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide and tetramethylene sulfoxide; Sulfide such as diphenyl sulfide and thioanisole; Diphenyl disulfide, di Additives such as disulfides such as pyridinium disulfide can be included. Further, for the purpose of improving low temperature characteristics, an additive such as fluoro-substituted benzene such as fluorobenzene can be contained. (Negative Electrode) The negative electrode is not particularly limited as long as it can absorb and release lithium, but it is preferable to contain a carbonaceous material capable of absorbing and releasing lithium as a negative electrode active material. Specific examples of the carbonaceous material include thermal decomposition products of organic substances under various thermal decomposition conditions, artificial graphite, natural graphite and the like.

【0023】これらの炭素質物は、学振法によるX線回
折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は
0.335〜0.340nmであるものが好ましく、
0.335〜0.337nmであるものがより好まし
い。上記炭素質物中の灰分は、炭素質物の総重量に対し
て1重量%以下であるのが好ましく、0.5重量%以下
であるのがより好ましく、0.1重量%以下であるのが
特に好ましい。また、学振法によるX線回折で求めた結
晶子サイズ(Lc)は、30nm以上であるのが好まし
く、50nm以上であるのがより好ましく、100nm
以上であるのが特に好ましい。
These carbonaceous materials preferably have a lattice plane (002 plane) d value (interlayer distance) of 0.335 to 0.340 nm as determined by X-ray diffraction by Gakushin method.
It is more preferably 0.335 to 0.337 nm. The ash content in the carbonaceous material is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight or less, based on the total weight of the carbonaceous material. preferable. The crystallite size (Lc) determined by X-ray diffraction by Gakshin method is preferably 30 nm or more, more preferably 50 nm or more, and 100 nm.
The above is particularly preferable.

【0024】また、レーザー回折・散乱法による上記炭
素質物のメジアン径は、1〜100μmであるのが好ま
しく、3〜50μm以下であるのがより好ましく、5〜
40μmであるのが更に好ましく、7〜30μmである
のが特に好ましい。BET比表面積は、0.3〜25.
0m/gであるのが好ましく、0.5〜20.0m
/gであるのがより好ましく、0.7〜15.0m
gであるのが更に好ましく、0.8〜10.0m/g
であるのが特に好ましい。また、アルゴンイオンレーザ
ー光を用いたラマンスペクトル分析において、1580
〜1620cm −1の範囲のピークP(ピーク強度I
)及び1350〜1370cm−1の範囲のピークP
(ピーク強度I)の強度比R=I/Iは、0〜
1.2が好ましく、1580〜1620cm−1の範囲
のピークの半値幅は、26cm 以下、特に25cm
−1以下であるのが好ましい。
The above charcoal produced by the laser diffraction / scattering method
The median diameter of the substance is preferably 1 to 100 μm.
More preferably, it is 3 to 50 μm or less,
More preferably, it is 40 μm, and it is 7 to 30 μm.
Is particularly preferable. The BET specific surface area is 0.3 to 25.
0mTwo/ G is preferred, 0.5-20.0 m Two
/ G is more preferable, 0.7-15.0 mTwo/
More preferably g, 0.8-10.0 mTwo/ G
Is particularly preferable. Also, argon ion laser
-In Raman spectrum analysis using light, 1580
~ 1620 cm -1Range peak PA(Peak intensity I
A) And 1350-1370 cm-1Range peak P
B(Peak intensity IB) Intensity ratio R = IB/ IAIs 0
1.2 is preferable, 1580 to 1620 cm-1Range of
The half-width of the peak of is 26 cm 1Below, especially 25 cm
-1The following is preferable.

【0025】また、上記炭素質物を有機物等と混合・焼
成したり、あるいはCVD法等を用いて、少なくとも上
記炭素質物の表面の一部に上記炭素質物に比べて非晶質
の炭素を形成した材料もまた、炭素質物として好適に使
用することができる。このような有機物としては、軟ピ
ッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ;乾留液化
油等の石炭系重質油;常圧残油、減圧残油等の直流系重
質油;原油、ナフサ等の熱分解時に副生する分解系重質
油(例えばエチレンヘビーエンド)等の石油系重質油が
挙げられる。また、これらの重質油を200〜400℃
で蒸留して得られた固体状残渣物を、1〜100μmに
粉砕したものも使用することができる。さらに塩化ビニ
ル樹脂や、フェノール樹脂やイミド樹脂などの前駆体も
使用することができる。
Further, amorphous carbon is formed on at least a part of the surface of the carbonaceous material by mixing and firing the carbonaceous material with an organic material or the like, or by using a CVD method or the like. The material can also be suitably used as the carbonaceous material. Examples of such organic matter include coal tar pitch from soft pitch to hard pitch; heavy coal oil such as dry distillation liquefied oil; direct current heavy oil such as atmospheric residual oil and vacuum residual oil; crude oil, naphtha, etc. Examples include petroleum heavy oils such as cracked heavy oils (for example, ethylene heavy ends) that are by-produced during thermal decomposition. Moreover, these heavy oils are heated to 200 to 400 ° C.
It is also possible to use a solid residue obtained by distilling in 1., which is pulverized to 1 to 100 μm. Further, a precursor such as a vinyl chloride resin or a phenol resin or an imide resin can be used.

【0026】炭素質物以外のリチウムを吸蔵・放出可能
な負極活物質としては、酸化スズ、酸化ケイ素等の金属
酸化物材料、リチウム金属、及び種々のリチウム合金が
挙げられる。上記炭素質物を含むこれらの負極活物質
は、単独でも、2種類以上を混合して使用してもよい。
これらの負極活物質を用いて負極を製造する方法は、特
に限定されない。例えば、負極活物質に、必要に応じて
結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー状と
し、集電体の基板に塗布し、乾燥することにより負極を
製造することができる。また、負極活物質をそのままロ
ール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレ
ット電極とすることもできる。
Examples of the negative electrode active material capable of inserting and extracting lithium other than carbonaceous materials include metal oxide materials such as tin oxide and silicon oxide, lithium metal, and various lithium alloys. These negative electrode active materials containing the carbonaceous material may be used alone or in combination of two or more.
The method for producing a negative electrode using these negative electrode active materials is not particularly limited. For example, a negative electrode can be produced by adding a binder, a thickener, a conductive material, a solvent and the like to the negative electrode active material to form a slurry, applying the slurry to the substrate of the current collector, and drying. it can. Alternatively, the negative electrode active material may be directly roll-formed into a sheet electrode, or may be compression-formed into a pellet electrode.

【0027】負極の製造に使用することができる結着剤
は、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定な
材料であれば、特に限定されない。例えば、ポリフッ化
ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン・
ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等を
挙げることができる。負極の製造に使用することができ
る増粘剤は、例えばカルボキシメチルセルロース、メチ
ルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセ
ルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン
酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。
The binder that can be used in the production of the negative electrode is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and electrolytic solution used in the production of the electrode. For example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene
Examples thereof include butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber and the like. Examples of the thickener that can be used for producing the negative electrode include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein.

【0028】負極の製造に使用することができる導電材
としては、銅やニッケル等の金属材料、グラファイト、
カーボンブラック等のような炭素質材料が挙げられる。
負極用集電体の材質は、銅、ニッケル、ステンレス等の
金属が使用され、これらの中で薄膜に加工しやすいとい
う点とコストの点から銅箔が好ましい。 (正極)本発明の電池を構成する正極は、リチウムを吸
蔵・放出することが可能なものであれば特に制限はされ
ないが、リチウム遷移金属複合酸化物を正極活物質とし
て使用するのが好ましい。リチウム遷移金属複合酸化物
としては、LiCoO等のリチウムコバルト複合酸化
物、LiNiO等のリチウムニッケル複合酸化物、L
iMn等のリチウムマンガン複合酸化物等を挙げ
ることができる。特に、コバルト及び/又はニッケルを
含むリチウム遷移金属複合酸化物が好ましい。これらリ
チウム遷移金属複合酸化物は、主体となる遷移金属元素
の一部を、Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、
Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr等の他の金
属種で置き換えることにより安定化させることができ、
またそのようにして安定化したリチウム遷移金属複合酸
化物はより好ましい。これらの正極活物質は単独でも、
2種類以上を混合して使用してもよい。
As the conductive material that can be used for manufacturing the negative electrode, a metal material such as copper or nickel, graphite,
Examples include carbonaceous materials such as carbon black.
As the material of the negative electrode current collector, a metal such as copper, nickel or stainless steel is used, and among these, a copper foil is preferable from the viewpoints of being easily processed into a thin film and cost. (Positive Electrode) The positive electrode constituting the battery of the present invention is not particularly limited as long as it can store and release lithium, but it is preferable to use a lithium transition metal composite oxide as a positive electrode active material. Examples of the lithium transition metal composite oxide include lithium cobalt composite oxide such as LiCoO 2 , lithium nickel composite oxide such as LiNiO 2 , and L
Examples thereof include lithium manganese composite oxides such as iMn 2 O 4 . In particular, a lithium transition metal composite oxide containing cobalt and / or nickel is preferable. In these lithium-transition metal composite oxides, some of the main transition metal elements are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co,
It can be stabilized by substituting with other metal species such as Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, and Zr.
Further, the lithium-transition metal composite oxide thus stabilized is more preferable. These positive electrode active materials alone,
You may use it in mixture of 2 or more types.

【0029】正極の製造方法については、特に限定され
ず、上記の負極の製造方法に準じて製造することができ
る。また、その形状については、正極活物質に、必要に
応じて結着剤、導電材、溶媒等を加えて混合後、集電体
の基板に塗布してシート電極としたり、プレス成形を施
してペレット電極とすることができる。結着剤、導電
剤、溶媒等の例は、上記の負極の製造方法で挙げられた
ものに準ずる。
The method for producing the positive electrode is not particularly limited, and it can be produced according to the above-mentioned method for producing the negative electrode. Regarding its shape, a binder, a conductive material, a solvent, etc. are added to the positive electrode active material as needed, and mixed, and then coated on a substrate of a current collector to form a sheet electrode, or subjected to press molding. It can be a pellet electrode. Examples of the binder, the conductive agent, the solvent and the like are similar to those mentioned in the above method for producing the negative electrode.

【0030】正極用集電体の材質は、アルミニウム、チ
タン、タンタル等の金属又はそれらの合金を使用するこ
とができる。これらの中でも、特にアルミニウム又はそ
の合金が軽量であるため、エネルギー密度の点で望まし
い。本発明の電池に使用するセパレータの材質や形状に
ついては、特に限定されない。非水系電解液に対して安
定で、保液性の優れた材料の中から選ぶのが好ましく、
ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原
料とする多孔性シート又は不織布等を用いるのが好まし
い。
As the material of the positive electrode current collector, a metal such as aluminum, titanium, tantalum, or an alloy thereof can be used. Among these, aluminum or its alloy is particularly lightweight, and thus is desirable in terms of energy density. The material and shape of the separator used in the battery of the present invention are not particularly limited. It is preferable to select from materials that are stable to non-aqueous electrolytes and have excellent liquid retention,
It is preferable to use a porous sheet or non-woven fabric made of polyolefin such as polyethylene or polypropylene as a raw material.

【0031】負極、正極及び非水系電解液を少なくとも
有する本発明の電池を製造する方法については、特に限
定されず、通常採用されている方法の中から適宜選択す
ることができる。また、電池の形状については特に限定
されず、例えばシート電極及びセパレータをスパイラル
状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレー
タを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータ
イプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタ
イプ等が挙げられる。
The method for producing the battery of the present invention having at least the negative electrode, the positive electrode and the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, and can be appropriately selected from the commonly used methods. Further, the shape of the battery is not particularly limited, and for example, a cylinder type in which a sheet electrode and a separator are formed in a spiral shape, a cylinder type having an inside-out structure in which a pellet electrode and a separator are combined, a coin type in which a pellet electrode and a separator are stacked, and the like. Can be mentioned.

【0032】[0032]

【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を
更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を越えな
い限り、これらの実施例に限定されるものではない。 実施例1 〔非水系電解液の調製〕乾燥アルゴン雰囲気下で、炭酸
エチレン(EC)、炭酸エチルメチル(EMC)を体積
比3:7で混合した。この混合溶媒に十分乾燥したヘキ
サフルオロリン酸リチウム(LiPF)を1モル/リ
ットルの割合で溶解させた後、水素化率40%のm−テ
ルフェニルの部分水素化物を、電解液の総重量に対して
2重量%の濃度になるように添加して電解液を調製し
た。この電解液を電解液1とする。なお、電解液に対す
る、このm−テルフェニル部分水素化物の室温における
溶解度は、3重量%以上であった。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples unless it exceeds the gist. Example 1 [Preparation of Non-Aqueous Electrolyte Solution] Ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) were mixed in a volume ratio of 3: 7 under a dry argon atmosphere. After sufficiently dried lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved in this mixed solvent at a rate of 1 mol / liter, a partial hydride of m-terphenyl having a hydrogenation rate of 40% was added to the total weight of the electrolytic solution. To 2% by weight to prepare an electrolytic solution. This electrolytic solution is referred to as electrolytic solution 1. The solubility of this m-terphenyl partial hydride in the electrolytic solution at room temperature was 3% by weight or more.

【0033】なお、実施例及び比較例で用いたテルフェ
ニルの部分水素化物は、テルフェニルに、白金、パラジ
ウム、又はニッケル系の触媒の存在下、高温加圧条件で
水素ガスを反応させて製造したものを用いた。また、部
分水素化率は、ガスクロマトグラフィー分析により求め
たテルフェニルの部分水素化物の組成比から、平均値と
して決定した(以下、全て同様)。 〔負極の作製〕負極活物質として、X線回折における格
子面(002面)のd値が0.336nm、晶子サイズ
(Lc)が、100nm以上(652nm)、灰分が
0.07重量%、レーザー回折・散乱法によるメジアン
径が12μm、BET法比表面積が7.5m/g、ア
ルゴンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析
において1580〜1620cm−1の範囲のピークP
(ピーク強度I)及び1350〜1370cm−1
の範囲のピークP(ピーク強度I)の強度比R=I
/Iが0.12、1580〜1620cm−1の範
囲のピークの半値幅が19.9cm−1である天然黒鉛
粉末(関西熱化学社製、NG−7)94重量部にポリフ
ッ化ビニリデン(PVDF)(呉羽化学社製、KF−1
000)6重量部を混合し、N−メチル−2−ピロリド
ン(NMP)で分散させスラリー状とした。このスラリ
ー状の混合物を負極集電体である厚さ18μmの銅箔の
両面にわたって均一に塗布した後、乾燥器中に通過させ
て、スラリー作製時に使用したNMPを除去して乾燥さ
せ、次いで、ロールプレス機により圧延して負極板とし
た。 〔正極の作製〕正極活物質として、LiCoO85重
量部にカーボンブラック6重量部、PVDF(呉羽化学
社製、KF−1000)9重量部を加え混合し、NMP
で分散し、スラリー状とした。このスラリー状の混合物
を正極集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の両
面にわたって均一に塗布した後、乾燥器中に通過させ
て、スラリー作製時に使用したNMPを除去して乾燥さ
せ、次いで、ロールプレス機により圧延して正極板とし
た。 〔電池の作製〕上記のように作製した負極板と正極板
を、直接接触しないようにポリエチレンの微孔性フィル
ムからなるセパレータとともに重ねて巻き取り、最外周
をテープで止めて渦巻き状電極体とした。次いで、図1
に示すように、渦巻き状電極体4の上下に絶縁リング7
を設置した後、円筒状に成形した負極端子を兼ねるステ
ンレス製の電池ケースに、開口部からこの電極体を挿入
した。その後、電極体の負極と接続されている負極リー
ド6を電池ケース1の内底部に溶接するとともに、電極
体の正極と接続されている正極リード5を、電池内部の
ガス圧が上昇して所定以上になると作動する電流遮断装
置8の底部と溶接した。また、封口板2の底部には、防
爆弁、電流遮断装置を取り付けた。そして、電解液1を
注入した後、電池ケース1を開口部で、封口板とポリプ
ロピレン(PP)製の絶縁ガスケット3により密封し、
電池1とした。 実施例2〜6、比較例1〜3 実施例1において、ECとEMCを体積比3:7で混合
し、この混合溶媒にLiPFを1モル/リットルの割
合で溶解させた後添加剤を加えて、表1に示す組成の各
種電解液(電解液1〜6及び比較電解液1〜2)を調製
した他は同様にして、電池1〜6及び比較電池1〜2を
作製した。なお、電解液2〜6における各電解液に対す
るテルフェニル部分水素化物の室温における溶解度は、
いずれも3重量%以上であった。
The partial hydrides of terphenyl used in Examples and Comparative Examples are produced by reacting terphenyl with hydrogen gas under high temperature and pressure conditions in the presence of platinum, palladium, or nickel catalyst. What was done was used. Further, the partial hydrogenation rate was determined as an average value from the composition ratio of the partial hydride of terphenyl obtained by gas chromatography analysis (hereinafter, the same applies to all). [Fabrication of Negative Electrode] As the negative electrode active material, the d value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction was 0.336 nm, the crystallite size (Lc) was 100 nm or more (652 nm), the ash content was 0.07% by weight, and the laser was used. The median diameter by the diffraction / scattering method is 12 μm, the BET method specific surface area is 7.5 m 2 / g, and the peak P in the range of 1580 to 1620 cm −1 in the Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam.
A (peak intensity I A ) and 1350 to 1370 cm −1
Intensity ratio R = I of peak P B (peak intensity I B ) in the range
B / I A natural graphite powder half width of a peak in the range of 0.12,1580~1620Cm -1 is 19.9cm -1 (Kansai Thermochemical Co., NG-7) polyvinylidene fluoride 94 parts by weight (PVDF) (KF-1 manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.
000) 6 parts by weight and mixed with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to form a slurry. This slurry-like mixture was evenly applied to both sides of a copper foil having a thickness of 18 μm, which is a negative electrode current collector, and then passed through a drier to remove NMP used at the time of making the slurry and dried, and then, It was rolled by a roll press machine to obtain a negative electrode plate. [Preparation of Positive Electrode] As a positive electrode active material, 6 parts by weight of carbon black and 9 parts by weight of PVDF (KF-1000, manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) were added to 85 parts by weight of LiCoO 2 and mixed to obtain NMP.
To form a slurry. This slurry-like mixture was evenly applied on both sides of a positive electrode current collector, 20 μm thick aluminum foil, and then passed through a drier to remove NMP used during slurry preparation and dried, and then, A positive electrode plate was obtained by rolling with a roll press. [Production of Battery] The negative electrode plate and the positive electrode plate produced as described above are stacked and wound together with a separator made of a microporous film of polyethylene so as not to come into direct contact, and the outermost periphery is fixed with a tape to form a spiral electrode body. did. Then, FIG.
As shown in FIG.
After installing, the electrode body was inserted into the stainless battery case that also functions as the negative electrode terminal formed into a cylindrical shape through the opening. Then, the negative electrode lead 6 connected to the negative electrode of the electrode body is welded to the inner bottom portion of the battery case 1, and the positive electrode lead 5 connected to the positive electrode of the electrode body is increased to a predetermined gas pressure inside the battery. It welded with the bottom part of the current interruption device 8 which operates when it becomes above. Moreover, an explosion-proof valve and a current interrupt device were attached to the bottom of the sealing plate 2. Then, after injecting the electrolytic solution 1, the battery case 1 is sealed at the opening with a sealing plate and an insulating gasket 3 made of polypropylene (PP),
Battery 1 was used. Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 In Example 1, EC and EMC were mixed at a volume ratio of 3: 7, and LiPF 6 was dissolved in this mixed solvent at a ratio of 1 mol / liter, and then an additive was added. In addition, batteries 1 to 6 and comparative batteries 1 and 2 were produced in the same manner except that various electrolytic solutions having the compositions shown in Table 1 (electrolytic solutions 1 to 6 and comparative electrolytic solutions 1 and 2) were prepared. The solubility of the terphenyl partial hydride in each of the electrolytic solutions 2 to 6 at room temperature is
All were 3% by weight or more.

【0034】また、比較例3として水素化されていない
m−テルフェニルを、電解液の総重量に対して2重量%
の濃度になるように添加したが、m−テルフェニルは溶
解せず、電池を作製することができなかった。上記実施
例1〜6及び比較例1〜2で得られた電池1〜6及び比
較電池1〜2について、過充電状態における電池の安全
性、低温特性、保存回復率について試験を行った。 〔過充電試験〕上記の電池1〜6及び比較電池1〜2
を、1Cの充電電流で、電池電圧が4.2Vになるまで
室温(25℃)で充電し、その後、4.2Vの定電圧で
2.5時間充電して、満充電状態とする。さらに、過充
電試験として、各電池に1Cの充電電流を流して過充電
を行い、電流を流し始めてから電流遮断装置が作動する
までの時間と、その際の各電池の最高温度を測定した。
その結果を表1に示す。電流遮断装置が作動するまでの
時間が短く、電池の最高温度が低いものが、過充電にお
ける電池の安全性に優れることとなる。 〔低温特性〕上記の電池1〜6及び比較電池1〜2を、
1Cの充電電流で、電池電圧が4.2Vになるまで室温
(25℃)で充電し、その後、4.2Vの定電圧で2.
5時間充電して満充電状態とした。さらに、室温で3時
間休止した後、室温で1Cの放電電流で電池電圧が3V
になるまで放電し、放電時間から室温での放電容量(m
Ah)を求めた。
As Comparative Example 3, unhydrogenated m-terphenyl was added in an amount of 2% by weight based on the total weight of the electrolytic solution.
However, m-terphenyl was not dissolved and a battery could not be prepared. The batteries 1 to 6 and the comparative batteries 1 and 2 obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were tested for battery safety, low temperature characteristics and storage recovery rate in an overcharged state. [Overcharge test] The above batteries 1 to 6 and comparative batteries 1 to 2
Is charged at room temperature (25 ° C.) with a charging current of 1 C until the battery voltage reaches 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V for 2.5 hours to be in a fully charged state. Further, as an overcharge test, a charging current of 1 C was applied to each battery for overcharging, and the time from when the current started to flow until the current interrupt device was activated and the maximum temperature of each battery at that time were measured.
The results are shown in Table 1. If the time until the current interruption device operates is short and the maximum temperature of the battery is low, the safety of the battery in overcharging is excellent. [Low temperature characteristics] The above batteries 1 to 6 and comparative batteries 1 and 2 are
1. Charge the battery at room temperature (25 ° C.) until the battery voltage reaches 4.2V with a charging current of 1C, and then 2. at a constant voltage of 4.2V.
It was charged for 5 hours to be in a fully charged state. Furthermore, after resting for 3 hours at room temperature, the battery voltage is 3V with a discharge current of 1C at room temperature.
Discharge from the discharge time to the discharge capacity (m
Ah) was determined.

【0035】次に、上記の電池1〜6及び比較電池1〜
2を、1Cの充電電流で、電池電圧が4.2Vになるま
で室温(25℃)で充電し、その後、4.2Vの定電圧
で2.5時間充電して満充電状態とした。さらに、0℃
で3時間休止した後、0℃で1Cの放電電流で電池電圧
が3Vになるまで放電し、放電時間から室温での放電容
量(mAh)を求めた。
Next, the above batteries 1 to 6 and the comparative batteries 1 to
2 was charged at a room temperature (25 ° C.) with a charging current of 1 C until the battery voltage reached 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V for 2.5 hours to be a fully charged state. Furthermore, 0 ℃
After resting for 3 hours at 0 ° C., the battery was discharged at a discharge current of 1 C until the battery voltage became 3 V, and the discharge capacity (mAh) at room temperature was obtained from the discharge time.

【0036】上記で求めた室温及び0℃の放電容量値に
基づいて、室温での放電容量に対しての、0℃の放電容
量の割合を低温特性として、下記の式で計算した。その
結果を表1に示す。低温特性(%)が高いものが、低温
特性に優れることとなる。 低温特性(%)=(0℃放電容量(mAh))÷(室温放
電容量(mAh))×100(%) 〔保存後回復率〕上記の電池1〜6及び比較電池1〜2
を、1Cの充電電流で、電池電圧が4.2Vになるまで
室温(25℃)で充電し、その後、4.2Vの定電圧で
2.5時間充電して満充電状態とした。さらに、室温で
3時間休止した後、室温で1Cの放電電流で電池電圧が
3Vになるまで放電し、放電時間から室温での放電容量
(mAh)を求めた。
Based on the discharge capacity values at room temperature and 0 ° C. obtained above, the ratio of the discharge capacity at 0 ° C. to the discharge capacity at room temperature was calculated as the low temperature characteristic by the following formula. The results are shown in Table 1. The one having a high low temperature characteristic (%) is excellent in the low temperature characteristic. Low temperature characteristics (%) = (0 ° C. discharge capacity (mAh)) ÷ (room temperature discharge capacity (mAh)) × 100 (%) [Recovery rate after storage] Batteries 1 to 6 and comparative batteries 1 and 2
Was charged at room temperature (25 ° C.) with a charging current of 1 C until the battery voltage reached 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V for 2.5 hours to reach a fully charged state. Further, after resting for 3 hours at room temperature, the battery was discharged at room temperature with a discharge current of 1 C until the battery voltage became 3 V, and the discharge capacity (mAh) at room temperature was determined from the discharging time.

【0037】さらに再び、1Cの充電電流で、電池電圧
が4.2Vになるまで室温(25℃)で充電し、その
後、4.2Vの定電圧で2.5時間充電して満充電状態
とした後、60℃の雰囲気下に20日間保存した。次
に、上記の電池1〜6及び比較電池1〜2を、室温で1
Cの放電電流で、電池電圧が3Vになるまで放電した
後、1Cの充電電流で電池電圧が4.2Vになるまで室
温(25℃)で充電し、その後、4.2Vの定電圧で
2.5時間充電して満充電状態とする。さらに、室温で
3時間休止した後、室温で1Cの放電電流で電池電圧が
3Vになるまで放電し、放電時間から室温での放電容量
(mAh)を求めた。
Further, with a charging current of 1 C, the battery is charged again at room temperature (25 ° C.) until the battery voltage reaches 4.2 V, and then the battery is charged at a constant voltage of 4.2 V for 2.5 hours to reach a fully charged state. After that, it was stored in an atmosphere of 60 ° C. for 20 days. Next, the above batteries 1 to 6 and comparative batteries 1 and 2 were
The battery is discharged at a discharge current of C until the battery voltage becomes 3V, and then at room temperature (25 ° C) until the battery voltage becomes 4.2V at a charge current of 1C, and then at a constant voltage of 4.2V for 2 Charge the battery for 5 hours to fully charge it. Further, after resting for 3 hours at room temperature, the battery was discharged at room temperature with a discharge current of 1 C until the battery voltage became 3 V, and the discharge capacity (mAh) at room temperature was determined from the discharging time.

【0038】上記で求めた60℃保存前及び60℃保存
後の放電容量値に基づいて、保存前の放電容量に対して
の、保存後の放電容量の割合を保存後回復率として、下
記の式で計算した。その結果を表1に示す。保存後回復
率(%)が高いものが、保存特性に優れることとなる。 保存後回復率(%)=(保存後の放電容量(mAh))÷
(保存前の放電容量(mAh))×100(%)
Based on the discharge capacity values before storage at 60 ° C. and after storage at 60 ° C., the ratio of the discharge capacity after storage to the discharge capacity before storage was defined as the recovery rate after storage as shown below. Calculated by formula. The results are shown in Table 1. A material having a high recovery rate (%) after storage has excellent storage characteristics. Recovery rate after storage (%) = (discharge capacity after storage (mAh)) /
(Discharge capacity before storage (mAh)) x 100 (%)

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】上記表1から、過充電を抑制する添加剤が
含まれていない比較電池1は、低温特性、保存特性は優
れているが、過充電試験では51分後に破裂した。ま
た、添加剤として部分水素化されていないo−テルフェ
ニルを使用した比較電池2は、過充電試験では最高温度
が高く、低温特性、保存特性が好ましくない。さらに、
比較例3では、部分水素化されていないm−テルフェニ
ルを添加剤として使用したが、m−テルフェニルが電解
液に溶解せず、電池とすることができないため、各特性
の比較もできなかった。
From Table 1 above, Comparative Battery 1 containing no additive that suppresses overcharge has excellent low-temperature characteristics and storage characteristics, but bursts after 51 minutes in the overcharge test. Further, the comparative battery 2 using o-terphenyl that is not partially hydrogenated as an additive has a high maximum temperature in the overcharge test, and the low temperature characteristics and the storage characteristics are not preferable. further,
In Comparative Example 3, m-terphenyl that was not partially hydrogenated was used as an additive. However, since m-terphenyl was not dissolved in the electrolytic solution and could not be used as a battery, it was not possible to compare the respective characteristics. It was

【0041】一方、テルフェニルの部分水素化物を含む
本発明の電池1〜6は、過充電試験では電流遮断時間が
早くなり、最高温度も80〜83℃に抑えられており、
低温特性、保存特性も優れている。
On the other hand, in the batteries 1 to 6 of the present invention containing the partial hydride of terphenyl, the current cutoff time was shortened in the overcharge test, and the maximum temperature was suppressed to 80 to 83 ° C.
Excellent low temperature characteristics and storage characteristics.

【0042】[0042]

【発明の効果】非水系電解液二次電池の電解液の添加剤
として、電解液中での溶解度が特定の数値以上となるテ
ルフェニルの部分水素化物を選択することによって、低
温特性や保存特性等の電池特性に悪影響を与えることな
く、過充電状態における電池の安全性を確保することが
でき、非水系電解液二次電池の小型化、高性能化、安全
性の確保に寄与することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION By selecting a partial hydride of terphenyl having a solubility in the electrolyte of a specific value or more as an additive of the electrolyte of the non-aqueous electrolyte secondary battery, low temperature characteristics and storage characteristics can be obtained. It is possible to secure the safety of the battery in the overcharged state without adversely affecting the battery characteristics such as, and to contribute to the miniaturization, high performance and safety of the non-aqueous electrolyte secondary battery. it can.

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

【図1】本発明の実施例及び比較例における円筒型電池
の構造を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structure of a cylindrical battery in an example of the present invention and a comparative example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電池ケース 2 封口板 3 絶縁ガスケット 4 渦巻き状電極体 5 正極リード 6 負極リード 7 絶縁リング 8 電流遮断装置 1 battery case 2 Seal plate 3 Insulation gasket 4 spiral electrode body 5 Positive lead 6 Negative electrode lead 7 Insulation ring 8 Current breaker

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 志塚 賢治 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社内 Fターム(参考) 5H029 AJ12 AK03 AK18 AL06 AL07 AL18 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ02 CJ08 HJ00 HJ01 HJ02 HJ13 5H050 AA15 BA17 CA08 CA09 CA29 CB07 CB08 CB29 FA19 GA10 HA01 HA02 HA13    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kenji Shizuka             1000 Kamoshida-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa             Within Mitsubishi Chemical Corporation F term (reference) 5H029 AJ12 AK03 AK18 AL06 AL07                       AL18 AM03 AM04 AM05 AM07                       BJ02 CJ08 HJ00 HJ01 HJ02                       HJ13                 5H050 AA15 BA17 CA08 CA09 CA29                       CB07 CB08 CB29 FA19 GA10                       HA01 HA02 HA13

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リチウムを吸蔵・放出することが可能な
負極及び正極を備えた二次電池に用いる非水系電解液で
あって、有機溶媒、電解質としてのリチウム塩、及びテ
ルフェニルの部分水素化物を含んでおり、かつこの部分
水素化物のこの電解液に対する室温における溶解度が
0.5重量%以上であることを特徴とする非水系電解
液。
1. A non-aqueous electrolyte used in a secondary battery comprising a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, which is an organic solvent, a lithium salt as an electrolyte, and a partial hydride of terphenyl. And a solubility of the partial hydride in the electrolytic solution at room temperature of 0.5% by weight or more.
【請求項2】 テルフェニルがm−テルフェニルである
ことを特徴とする、請求項1に記載の非水系電解液。
2. The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the terphenyl is m-terphenyl.
【請求項3】 リチウムを吸蔵・放出することが可能な
負極及び正極を備えた二次電池に用いる非水系電解液で
あって、有機溶媒、電解質としてのリチウム塩、及びm
−テルフェニルの部分水素化物を含むことを特徴とする
非水系電解液。
3. A non-aqueous electrolytic solution used in a secondary battery comprising a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, which comprises an organic solvent, a lithium salt as an electrolyte, and m.
A non-aqueous electrolyte solution containing a partial hydride of terphenyl.
【請求項4】 テルフェニルの部分水素化物の水素化率
が、30〜70%であることを特徴とする、請求項1〜
3のいずれか1項に記載の非水系電解液。
4. The hydrogenation rate of a partial hydride of terphenyl is 30 to 70%, wherein
The non-aqueous electrolyte solution according to any one of 3 above.
【請求項5】 テルフェニルの部分水素化物の含有量
が、非水系電解液の総重量に対して、0.01〜10重
量%であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか
1項に記載の非水系電解液。
5. The content of the partial hydride of terphenyl is 0.01 to 10% by weight, based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution, according to any one of claims 1 to 4. The non-aqueous electrolyte solution according to item 1.
【請求項6】 非水系電解液が、一般式(I): 【化1】 (式中、R及びRは、それぞれ独立して水素原子又
はメチル基である)で示される環状炭酸エステルを、非
水系電解液の総重量に対して、0.1〜10重量%含ん
でいることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項
に記載の非水系電解液。
6. The non-aqueous electrolyte solution has the general formula (I): (Wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a methyl group) is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the non-aqueous electrolyte solution. The non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 5, wherein
【請求項7】 リチウムを吸蔵・放出することが可能な
負極及び正極、並びに請求項1〜6のいずれか1項に記
載の非水系電解液を備えていることを特徴とする非水系
電解液二次電池。
7. A non-aqueous electrolytic solution comprising a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, and the non-aqueous electrolytic solution according to any one of claims 1 to 6. Secondary battery.
【請求項8】 正極が、リチウムコバルト複合酸化物又
はリチウムニッケル複合酸化物を含んでいることを特徴
とする、請求項7に記載の非水系電解液二次電池。
8. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7, wherein the positive electrode contains a lithium cobalt composite oxide or a lithium nickel composite oxide.
【請求項9】 負極が、X線回折における格子面(00
2面)のd値が0.335〜0.340nmの炭素質物
を含んでいることを特徴とする、請求項7又は8に記載
の非水系電解液二次電池。
9. The negative electrode has a lattice plane (00
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 7 or 8, comprising a carbonaceous material having a d value on the second surface of 0.335 to 0.340 nm.
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