JP2006164759A - Nonaqueous electrolyte for electrochemical device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte battery capable of keeping an initial capacity even if a charge-discharge cycle is repeated and having an excellent cycle characteristic. <P>SOLUTION: This nonaqueous electrolyte for an electrochemical device is produced by dissolving an electrolyte in a nonaqueous solvent. (1) The nonaqueous solvent is a mixture of chain carbonic ester, saturated cyclic carbonate, and unsaturated cyclic carbonate; (2) the electrolyte is lithium salt dissolving in the nonaqueous solvent; and (3) the electrolyte contains a chain isocyanato compound represented by a general formula (I) and/or a formula (II). In the formulas, X is hydrogen, halogen, an isocyanato group or 1-20C aliphatic hydrocarbon; Y is O, SO<SB>2</SB>or 1-20C aliphatic hydrocarbon; and Z is hydrogen, halogen, an isocyanato group, 1-20C aliphatic hydrocarbon or 6-20C aromatic hydrocarbon. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、リチウム二次電池などの電気化学デバイス用非水電解液に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for electrochemical devices such as lithium secondary batteries.

近年、携帯電話あるいはノートパソコンなどに代表される携帯用電子端末等の種々の携帯電子機器の普及に伴い、それらの電源として二次電池は重要な役割を果たしている。これらの二次電池としては、鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム電池等の水溶液系電池、非水電解液電池が挙げられるが、中でも、リチウム等を吸蔵、放出できる正極及び負極と非水電解液とからなる非水電解液二次電池は、高電圧で高エネルギー密度を有し、安全性に優れ、環境問題などの点で、他の二次電池と比較して様々な利点を有している。   In recent years, with the widespread use of various portable electronic devices such as portable electronic terminals typified by mobile phones and notebook personal computers, secondary batteries play an important role as their power source. These secondary batteries include aqueous batteries such as lead storage batteries and nickel / cadmium batteries, and non-aqueous electrolyte batteries. Among these, positive and negative electrodes capable of occluding and releasing lithium and the like, and non-aqueous electrolytes. The resulting non-aqueous electrolyte secondary battery has various advantages over other secondary batteries in terms of high voltage, high energy density, excellent safety, environmental issues, and the like.

現在実用化されている非水電解液二次電池としては、例えば、正極活物質としてリチウムと遷移金属との複合酸化物を用い、負極活物質としてリチウムをドープ・脱ドープ可能な材料を用いたリチウム二次電池が挙げられる。リチウム二次電池の負極活物質では、優れたサイクル特性を有する材料としては、炭素材料が挙げられる。炭素材料の中でも、黒鉛材料は単位体積あたりのエネルギー密度を向上できる材料として期待されている。   As non-aqueous electrolyte secondary batteries currently in practical use, for example, a composite oxide of lithium and a transition metal is used as a positive electrode active material, and a material capable of doping and dedoping lithium is used as a negative electrode active material. A lithium secondary battery is mentioned. In the negative electrode active material of a lithium secondary battery, a carbon material is an example of a material having excellent cycle characteristics. Among carbon materials, graphite materials are expected as materials that can improve the energy density per unit volume.

また、リチウム二次電池の特性向上のため、負極/正極の特性のみならず、リチウムイオンの移送を担う非水電解液の特性の向上が求められている。かかる非水電解液としては、非プロトン性有機溶媒に、LiBF、LiPF、LiClO、LiN(SOCF)、LiN(SOCFCF)などのリチウム塩を混合した非水溶液が用いられている(非特許文献1)。非プロトン性有機溶媒の代表例として、カーボネート類が知られており、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどの各種のカーボネート化合物の使用が提案されている(特許文献1、特許文献2)。 Further, in order to improve the characteristics of the lithium secondary battery, not only the characteristics of the negative electrode / positive electrode but also the characteristics of the non-aqueous electrolyte responsible for transferring lithium ions are required. As such a non-aqueous electrolyte, a lithium salt such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 CF 2 CF 3 ) 2 was mixed in an aprotic organic solvent. A non-aqueous solution is used (Non-Patent Document 1). Carbonates are known as typical examples of aprotic organic solvents, and the use of various carbonate compounds such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and dimethyl carbonate has been proposed (Patent Documents 1 and 2).

これらのカーボネート化合物としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの高誘電率を有する環状炭酸エステルと、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートや、メチルカーボネートなどの低粘度の鎖状炭酸エステル溶媒との混合溶媒に、上記のリチウム塩を混合した溶液が用いられている。   As these carbonate compounds, in a mixed solvent of a cyclic carbonate having a high dielectric constant such as ethylene carbonate and propylene carbonate, and a chain carbonate solvent of low viscosity such as diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and methyl carbonate, A solution in which the above lithium salt is mixed is used.

また、電解質として、前記LiBF、LiPFが溶解された非水電解液は、リチウムイオンの移送を表す導電率が高く、かつLiBF、LiPFの酸化分解電圧が高いために高電圧において安定であることが知られており、リチウム二次電池の有する高電圧、高エネルギー密度という特性を引き出すことに寄与している。 In addition, the non-aqueous electrolyte in which LiBF 4 and LiPF 6 are dissolved as an electrolyte has high conductivity indicating the transfer of lithium ions, and is stable at a high voltage because of the high oxidative decomposition voltage of LiBF 4 and LiPF 6. This contributes to drawing out the high voltage and high energy density characteristics of the lithium secondary battery.

一方、リチウム二次電池などの非水電解液二次電池を各電源として使用するに当たって、電池の高寿命化が求められている。この電池寿命を支配する要因の一つとして、負極表面の悪影響が挙げられる。それは、例えば、リチウム二次電池では、充放電サイクルに伴う負極上へのリチウムデントライトの生成、負極表面の状態に起因する電流集中、非水電解液と負極との副反応などである。つまり、これらの要因には、負極表面の状態が大きく影響しており、電池の高寿命化を図るには、負極表面皮膜を制御する必要がある。   On the other hand, when a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium secondary battery is used as each power source, there is a demand for a long battery life. One of the factors governing the battery life is an adverse effect on the negative electrode surface. For example, in a lithium secondary battery, generation of lithium dentlite on the negative electrode accompanying charge / discharge cycles, current concentration caused by the state of the negative electrode surface, side reaction between the nonaqueous electrolyte and the negative electrode, and the like. That is, the negative electrode surface state has a large influence on these factors, and it is necessary to control the negative electrode surface coating in order to extend the life of the battery.

これらリチウム二次電池の電池寿命を改善し、高温貯蔵安定性の優れた有機電解液電池を提供するために、例えば、特許文献4には、イソシアネナト化合物を含むカーボネート化合物の非水溶媒と、電解質とからなる非水電解液が提案されている。特許文献4におけるイソシアナト化合物としては、芳香族炭化水素にイソシアナト基が結合した環状イソシアナト化合物が特に好ましいものとして記載されている。かかる環状イソシアナト化合物としては、例えば、1,3−ジイソシアナト−4−メチルベンゼン、イソシアナトベンゼン、ジイソシアナトベンゼン、メチルイソシアナトベンゼン、エチルイソシアナトベンゼン、メチルジイソシアナトベンゼン、エチルジイソシアナトベンゼン、トリメチルジイソシアナトベンゼン、などが開示されている。
特開平4−184872号公報 特開平10−27625号公報 特表平01−501822号公報 特開2002−8719号公報 Jean-Paul Gabano編、"Lithium Battery", ACADEMIC PRESS(1983)
In order to improve the battery life of these lithium secondary batteries and to provide an organic electrolyte battery having excellent high-temperature storage stability, for example, Patent Document 4 discloses a non-aqueous solvent of a carbonate compound containing an isocyanate compound, and an electrolyte. A non-aqueous electrolyte consisting of As an isocyanato compound in Patent Document 4, a cyclic isocyanato compound in which an isocyanato group is bonded to an aromatic hydrocarbon is described as being particularly preferable. Examples of the cyclic isocyanato compound include 1,3-diisocyanato-4-methylbenzene, isocyanatobenzene, diisocyanatobenzene, methylisocyanatobenzene, ethylisocyanatobenzene, methyldiisocyanatobenzene, and ethyldiisocyanatobenzene. , Trimethyldiisocyanatobenzene, and the like.
JP-A-4-184872 Japanese Patent Laid-Open No. 10-27625 Japanese translation of PCT publication No. 01-501822 JP 2002-8719 A Jean-Paul Gabano, "Lithium Battery", ACADEMIC PRESS (1983)

本発明者らは、上記した従来技術の問題点、特に、充放電サイクルを繰り返しても初期の容量を維持することができる、良好なサイクル特性を有するリチウム二次電池などの電気化学デバイスについて検討したところ、例えば、特許文献4に記載される、芳香族炭化水素にイソシアナト基が結合した環状イソシアナト化合物を含む非水電解液は、この目的のために優れた効果を有することが確認された。   The inventors have studied the above-described problems of the prior art, particularly electrochemical devices such as a lithium secondary battery having good cycle characteristics that can maintain the initial capacity even after repeated charge / discharge cycles. As a result, for example, it was confirmed that the nonaqueous electrolyte solution containing a cyclic isocyanate compound in which an isocyanato group is bonded to an aromatic hydrocarbon described in Patent Document 4 has an excellent effect for this purpose.

しかしながら、このような環状イソシアナト化合物は分解電位が低いものが多く、非水電解液電池では、これが引き金となって、環状イソシアナト化合物が正極上で分解し、長期のサイクル特性、高温でのサイクル特性に悪影響を与えることがわかった。また、特性上、優れた特性を示すとされる、環状イソシアナト化合物の中には、例えば1,3−ジイソシアナト−4−メチルベンゼンのように変異原生の疑いがある。したがって、これら環状イソシアナト化合物を含む電解液を非水電解液電池に使用する際には、電解液注液時に環状イソシアナト化合物が飛散した際の製造工程上の対策が必要となり、作業者に対して十分な配慮も必要となるなども問題がある。   However, many of these cyclic isocyanate compounds have a low decomposition potential. In non-aqueous electrolyte batteries, this triggers the cyclic isocyanate compound to decompose on the positive electrode, resulting in long-term cycle characteristics and cycle characteristics at high temperatures. It was found to adversely affect Further, some cyclic isocyanato compounds, which are said to exhibit excellent characteristics, are suspected to be mutagenic, such as 1,3-diisocyanato-4-methylbenzene. Therefore, when using an electrolytic solution containing these cyclic isocyanate compounds in a non-aqueous electrolyte battery, it is necessary to take measures in the manufacturing process when the cyclic isocyanate compound is scattered during the injection of the electrolytic solution. There is also a problem that sufficient consideration is necessary.

さらに、これら環状イソシアナト化合物を含む非水電解液電池では、万が一、電池の安全弁が作動し、電解液が電池外部に出てしまった場合には、需要者の健康を害する可能性がある。   Furthermore, in the non-aqueous electrolyte battery containing these cyclic isocyanate compounds, if the battery's safety valve is activated and the electrolyte comes out of the battery, there is a possibility of harming the health of consumers.

かくして、本発明は、これら従来の問題点を伴うことなく、サイクル特性を高めたリチウム二次電池などの電気化学デバイス用の非水電解液、及び、該非水電解液を使用した電気化学デバイスの提供を目的にする。   Thus, the present invention provides a non-aqueous electrolyte solution for an electrochemical device such as a lithium secondary battery having improved cycle characteristics and an electrochemical device using the non-aqueous electrolyte solution, without these conventional problems. For the purpose of provision.

本発明は、上記目的を達成するものであって、下記の要旨を有する。
(1)非水溶媒に電解質を溶解してなる電気化学デバイス用非水電解液であって、(1)非水溶媒が、鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルの混合物であり、(2)電解質が非水溶媒に溶解するリチウム塩であり、かつ(3)一般式(I)及び/又は(II)で表される鎖状イソシアナト化合物を含有することを特徴とする非水電解液。
The present invention achieves the above object and has the following gist.
(1) A nonaqueous electrolytic solution for an electrochemical device obtained by dissolving an electrolyte in a nonaqueous solvent, wherein (1) the nonaqueous solvent is a chain carbonate ester, a saturated cyclic carbonate ester, or an unsaturated cyclic carbonate ester It is a mixture, (2) the electrolyte is a lithium salt that dissolves in a non-aqueous solvent, and (3) contains a chain isocyanato compound represented by the general formula (I) and / or (II) Non-aqueous electrolyte.

Figure 2006164759
Figure 2006164759

但し、Xは、水素、ハロゲン、イソシアナト基、又はC〜C20の脂肪族炭化水素(ヘテロ原子を有していてもよい)を表す。Yは、O、SO、又は、C〜C20の脂肪族炭化水素(ヘテロ原子を有していてもよい)を表す。Zは、水素、ハロゲン、イソシアナト基、C〜C20の脂肪族炭化水素(ヘテロ原子を有していてもよい)、又はC〜C20の芳香族炭化水素(ヘテロ原子を有していてもよい)を表す。
(2)鎖状イソシアナト化合物が0.01〜3重量%含有する上記(1)に記載の非水電解液。
(3)鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルが、それぞれ、30〜80重量%、10〜50重量%、及び0.01〜5重量%含まれる上記(1)又は(2)に記載の非水電解液。
(4)不飽和環状炭酸エステルが、一般式(III)で表されるビニレンカーボネート誘導体、又は一般式(V)で示されるアルケニルエチレンカーボネートである上記(1)〜(3)のいずれかに記載の非水電解液

Figure 2006164759
However, X is hydrogen, halogen, isocyanato group, or a C 1 to -C 20 aliphatic hydrocarbons (which may have a hetero atom). Y represents O, SO 2 , or a C 1 to C 20 aliphatic hydrocarbon (which may have a hetero atom). Z is hydrogen, halogen, isocyanato group, C 1 to C 20 aliphatic hydrocarbon (which may have a hetero atom), or C 6 to C 20 aromatic hydrocarbon (which has a hetero atom). May be).
(2) The nonaqueous electrolytic solution according to (1), wherein the chain isocyanato compound is contained in an amount of 0.01 to 3% by weight.
(3) (1) or (1) above, wherein 30 to 80% by weight, 10 to 50% by weight, and 0.01 to 5% by weight of chain carbonate, saturated cyclic carbonate, and unsaturated cyclic carbonate, respectively, are contained (2) Nonaqueous electrolyte solution.
(4) The unsaturated cyclic carbonate ester is any one of the above (1) to (3), which is a vinylene carbonate derivative represented by the general formula (III) or an alkenylethylene carbonate represented by the general formula (V). Non-aqueous electrolyte
Figure 2006164759

(但し、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数が1〜12のハロゲン原子を含んでいてもよいアルキル基である。)

Figure 2006164759
(However, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group that may contain a halogen atom having 1 to 12 carbon atoms.)
Figure 2006164759

(但し、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が1〜12のハロゲン原子を含んでいてもよい炭化水素基、又は炭素数が2〜12のアルケニル基であり、その内少なくとも一つは炭素数が2〜12のアルケニル基である。)
(5)リチウム塩が、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(CFSO)(CSOLiN(CFSO)及び(CSO)の群より選ばれる少なくとも1種のリチウム塩である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の非水電解液。
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の非水電解液を使用する電気化学デバイス。
(7)電気化学デバイスがリチウム二次電池であり、正極活物質が、リチウム遷移金属複合酸化物材料よりなり、負極活物質が、(a)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素質材料、及び/又は、(b)Sn、Si及びAlから選ばれる1種以上の金属酸化物、及び/又は、(c)Sn、Si及びAlから選ばれる1種以上の金属とリチウムとの合金である、上記(6)に記載の電気化学デバイス。
(However, R < 3 > -R < 6 > is respectively independently a hydrogen atom, a halogen atom, the hydrocarbon group which may contain the C1-C12 halogen atom, or a C2-C12 alkenyl group. And at least one of them is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms.)
(5) The lithium salt is LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 2 F 5 SO 2), a non-aqueous electrolyte according to any one of LiN (CF 3 SO 2), and (C 4 F 9 SO above is at least one lithium salt selected from the group of 2) (1) to (4) liquid.
(6) An electrochemical device using the nonaqueous electrolytic solution according to any one of (1) to (5) above.
(7) The electrochemical device is a lithium secondary battery, the positive electrode active material is made of a lithium transition metal composite oxide material, and the negative electrode active material is (d) d value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction Is a carbonaceous material having a thickness of 0.340 nm or less, and / or (b) one or more metal oxides selected from Sn, Si and Al, and / or (c) one type selected from Sn, Si and Al The electrochemical device according to (6), which is an alloy of the above metal and lithium.

本発明による非水電解液は、良好な初期特性、サイクル特性に優れたリチウム二次電池などの電気化学デバイス用の非水電解液が提供される。   The nonaqueous electrolytic solution according to the present invention provides a nonaqueous electrolytic solution for electrochemical devices such as a lithium secondary battery excellent in good initial characteristics and cycle characteristics.

このような優れた特性が得られる理由は必ずしも明らかではないが、以下によるものと推測される。鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルを含む非水溶媒とする本発明の非水電解液は、広い温度範囲にわたって安定に液体状態を保てるため、High Rate特性や良好な低温特性が良好である。そして、本発明の非水電解液は、上記一般式(I)、(II)で表される鎖状イソシアナト化合物を含有することにより、炭素質材料の剥離や、負荷逆容量の増大ささせ、環状炭酸エステルの分解を抑制することが可能となる。   The reason why such excellent characteristics are obtained is not necessarily clear, but is presumed to be as follows. The non-aqueous electrolyte of the present invention, which is a non-aqueous solvent containing a chain carbonate ester, a saturated cyclic carbonate ester, and an unsaturated cyclic carbonate ester, can maintain a stable liquid state over a wide temperature range. Good low temperature characteristics. And the non-aqueous electrolyte of the present invention contains a chain isocyanato compound represented by the above general formulas (I) and (II), thereby exfoliating the carbonaceous material and increasing the load reverse capacity, It becomes possible to suppress decomposition of the cyclic carbonate.

また、上記の鎖状イソシアナト化合物は、非水電解液と負極との界面において分解し、より抵抗の低い反応被膜層を形成する。これにより電池の内部抵抗を下げ、サイクル特性の向上に寄与できるものと考えられる。この効果は、鎖状イソシアナト化合物と不飽和結合を有する環状炭酸エステルがそれぞれ負極表面上で異なる分解電位を有し、段階的に良好な被膜を生成しているためと考えられる。   Further, the chain isocyanato compound is decomposed at the interface between the non-aqueous electrolyte and the negative electrode to form a reaction coating layer having a lower resistance. This is considered to reduce the internal resistance of the battery and contribute to the improvement of cycle characteristics. This effect is presumably because the chain isocyanate compound and the cyclic carbonate having an unsaturated bond have different decomposition potentials on the negative electrode surface, and a good film is formed stepwise.

また、本発明で非水電解液に含有される鎖状イソシアナト化合物は、環状イソシアナト化合物と異なり、酸化分解電位が非水電解液電池での実用範囲以上であり、通常の充放電の際には、鎖状イソシアナト化合物が正極上で分解が起こる問題も見られず、上記の通り、長期のサイクル特性、高温でのサイクル特性が確保できる。   In addition, the chain isocyanato compound contained in the non-aqueous electrolyte in the present invention is different from the cyclic isocyanate compound in that the oxidative decomposition potential is more than the practical range in the non-aqueous electrolyte battery, and during normal charge / discharge Further, there is no problem that the chain isocyanato compound is decomposed on the positive electrode, and as described above, long-term cycle characteristics and high-temperature cycle characteristics can be secured.

さらに、鎖状イソシアナト化合物を含む電解液を非水電解液電池に使用する際には、環状イソシアナト化合物を含む電解液の場合のような、電解液注液時の製造工程上の問題を考慮する必要がなくなるなどの利点もある。   Furthermore, when using an electrolytic solution containing a chain isocyanato compound in a non-aqueous electrolyte battery, the problem in the manufacturing process at the time of injecting the electrolytic solution as in the case of an electrolytic solution containing a cyclic isocyanate compound is considered. There is also an advantage that it is not necessary.

以下、本発明の非水電解液及びこれを使用した電気化学デバイスについて詳細に説明する。
非水溶媒
本発明の非水電解液で使用する非水溶媒は、鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルを含有する。本発明では、かかる3種の炭酸エステルを含有するのが必要であり、そのいずれかを含まない場合には、本発明による優れた特性の非水電解液は得られない。
Hereinafter, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention and the electrochemical device using the same will be described in detail.
Nonaqueous solvent The nonaqueous solvent used in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains a chain carbonate ester, a saturated cyclic carbonate ester, and an unsaturated cyclic carbonate ester. In the present invention, it is necessary to contain these three types of carbonic acid esters, and when any of them is not included, the non-aqueous electrolyte solution having excellent characteristics according to the present invention cannot be obtained.

本発明で使用される非水溶媒は、非水電解液中で、鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルが、それぞれ、30〜80重量%、10〜50重量%、及び0.01〜5重量%含まれることが好ましい。それぞれ、上記の範囲外でそれぞれの炭酸エステルを含有する場合には、本発明による優れた特性の非水電解液は良好に得られない。例えば、鎖状炭酸エステルが30重量%よりも小さい場合には、電解液の粘度が上昇し、加えて、低温で凝固してしまうため、充分な特性が得られなくなり、逆に80重量%よりの大きい場合には、リチウム塩の解離度/溶解度が低下し電解液のイオン電導度が低下してしまう。飽和環状炭酸エステルが10重量%よりも小さい場合には、リチウム塩の解離度/溶解度が低下し、電解液のイオン電導度が低下し、逆に50重量%よりの大きい場合には、電解液の粘度が上昇し、加えて、低温で凝固してしまうため、充分な特性が得られなくなる。また、不飽和環状炭酸エステルが0.01重量%よりも小さい場合には、負極表面に良好な被膜が形成されなくなるためサイクル特性が低下し、逆に5重量%より大きい場合には、例えば、高温保存時に電解液がガス発生しやすい状態となり、電池内の圧力が上昇するなど実用上好ましくない状態になる。   In the nonaqueous solvent used in the present invention, the chain carbonate ester, the saturated cyclic carbonate ester, and the unsaturated cyclic carbonate ester are 30 to 80% by weight, 10 to 50% by weight, respectively, in the nonaqueous electrolytic solution. And 0.01 to 5% by weight is preferably contained. When each carbonate ester is contained outside the above range, the non-aqueous electrolyte having excellent characteristics according to the present invention cannot be obtained satisfactorily. For example, when the chain carbonate ester is smaller than 30% by weight, the viscosity of the electrolytic solution increases, and in addition, it solidifies at a low temperature, so that sufficient characteristics cannot be obtained. When the value is large, the dissociation / solubility of the lithium salt is lowered, and the ionic conductivity of the electrolytic solution is lowered. When the saturated cyclic carbonate is smaller than 10% by weight, the dissociation / solubility of the lithium salt is lowered, and the ionic conductivity of the electrolytic solution is lowered. Conversely, when the saturated cyclic carbonate is larger than 50% by weight, the electrolytic solution In addition, the viscosity of the resin increases and, at the same time, solidifies at a low temperature, so that sufficient characteristics cannot be obtained. In addition, when the unsaturated cyclic carbonate is smaller than 0.01% by weight, a good film is not formed on the negative electrode surface, so that the cycle characteristics are deteriorated. Conversely, when the unsaturated cyclic carbonate is larger than 5% by weight, for example, When stored at a high temperature, the electrolyte solution is likely to generate gas, and the pressure in the battery is increased, which is undesirable in practice.

本発明で使用される鎖状炭酸エステルとしては、例えば、総炭素数が3〜9の鎖状カーボネートが挙げられる。具体的にはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、n−プロピルイソプロピルカーボネート、ジ−n−ブチルカーボネート、ジ−t−ブチルカーボネート、n−ブチルイソブチルカーボネート、n−ブチル−t−ブチルカーボネート、イソブチル−t−ブチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、n−ブチルメチルカーボネート、イソブチルメチルカーボネート、t−ブチルメチルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート、n−ブチルエチルカーボネート、イソブチルエチルカーボネート、t−ブチルエチルカーボネート、n−ブチル−n−プロピルカーボネート、イソブチル−n−プロピルカーボネート、t−ブチル−n−プロピルカーボネート、n−ブチルイソプロピルカーボネート、イソブチルイソプロピルカーボネート、t−ブチルイソプロピルカーボネート等を挙げることができる。これらの中で、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートが好ましいが、特に限定されるものではない。またこれら鎖状炭酸エステルは2種類以上混合してもよい。   Examples of the chain carbonate used in the present invention include a chain carbonate having 3 to 9 carbon atoms in total. Specifically, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propyl isopropyl carbonate, di-n-butyl carbonate, di-t-butyl carbonate, n-butyl isobutyl carbonate, n-butyl-t-butyl carbonate, isobutyl-t-butyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, n-butyl methyl carbonate, isobutyl methyl carbonate, t-butyl methyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, n-butyl ethyl carbonate, isobutyl ethyl carbonate, t-butyl ethyl carbonate, n-butyl-n-propyl carbonate, isobutyl-n- B pills carbonate, t- butyl -n- propyl carbonate, n- butyl isopropyl carbonate, isobutyl isopropyl carbonate, and t-butyl isopropyl carbonate. Among these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl ethyl carbonate are preferable, but are not particularly limited. Two or more of these chain carbonates may be mixed.

本発明で使用される飽和環状炭酸エステルとしては、例えば、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等が挙げられる。この中で、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートがより好ましく、プロピレンカーボネートを使用することにより、幅広い温度範囲にて安定した非水電解液を提供することができる。これら飽和環状炭酸エステルは2種類以上混合しても良い。   Examples of the saturated cyclic carbonate used in the present invention include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like. Among these, ethylene carbonate and propylene carbonate are more preferable. By using propylene carbonate, a stable nonaqueous electrolytic solution can be provided in a wide temperature range. Two or more of these saturated cyclic carbonates may be mixed.

また、本発明で使用される不飽和環状炭酸エステルとしては、下記の一般式(III)で表されるビニレンカーボネート誘導体が挙げられる。   Examples of the unsaturated cyclic carbonate used in the present invention include vinylene carbonate derivatives represented by the following general formula (III).

Figure 2006164759
Figure 2006164759

上記一般式(III)において、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は炭
素数が1〜12のハロゲン原子を含んでいてもよいアルキル基である。なかでも、R及びRが水素
((III)の化合物がビニレンカーボネートである)が好ましい。
上記ビニレンカーボネート誘導体の具体例として、以下の化合物を挙げられる。ビニレンカーボネート、フルオロビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、フルオロメチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、プロピルビニレンカーボネート、ブチルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート、ジプロピルビニレンカーボネートなどであるが、これらに限定されるものではない。
In the general formula (III), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group that may contain a halogen atom having 1 to 12 carbon atoms. Of these, R 1 and R 2 are preferably hydrogen (the compound of (III) is vinylene carbonate).
Specific examples of the vinylene carbonate derivative include the following compounds. Vinylene carbonate, fluorovinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, fluoromethyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, propyl vinylene carbonate, butyl vinylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, diethyl vinylene carbonate, dipropyl vinylene carbonate, etc. are limited thereto. It is not a thing.

これらの化合物の中でも、ビニレンカーボネートが一番安価で、かつ効果的な化合物である。なお、上記ビニレンカーボネート誘導体に関しては、少なくとも1種であり、単独又は、混合していることも可能である。
また、本発明で使用される別の不飽和環状炭酸エステルとしては、下記の一般式(IV)で表されるアルケニルエチレンカーボネートが挙げられる。
Among these compounds, vinylene carbonate is the cheapest and most effective compound. In addition, regarding the said vinylene carbonate derivative, it is at least 1 type, and it is also possible to be independent or to mix.
Moreover, as another unsaturated cyclic carbonate used by this invention, the alkenyl ethylene carbonate represented by the following general formula (IV) is mentioned.

Figure 2006164759
Figure 2006164759

上記式(IV)において、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が1〜12のハロゲン原子を含んでいてもよい炭化水素基、又は炭素数が2〜12のアルケニル基であり、その内少なくとも一つは炭素数が2〜12のアルケニル基である。なかでも、R〜Rのうちの一つがビニル基であり、残りが水素である場合((IV)の化合物が4−ビニルエチレンカーボネート)が好ましい。 In the above formula (IV), R 3 to R 6 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group that may contain a halogen atom having 1 to 12 carbon atoms, or a carbon number of 2 to 2. 12 alkenyl groups, at least one of which is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms. Especially, when one of R < 3 > -R < 6 > is a vinyl group and the remainder is hydrogen (the compound of (IV) is 4-vinyl ethylene carbonate), it is preferable.

上記アルケニルエチレンカーボネートの具体例としては、4−ビニルエチレンカーボネート、4−ビニル−4−メチルエチレンカーボネート、4−ビニル−4−エチルエチレンカーボネート、4−ビニル−4−n−プロピルエチレンカーボネートなどの化合物を挙げられる。   Specific examples of the alkenylethylene carbonate include compounds such as 4-vinylethylene carbonate, 4-vinyl-4-methylethylene carbonate, 4-vinyl-4-ethylethylene carbonate, 4-vinyl-4-n-propylethylene carbonate, and the like. Can be mentioned.

本発明で使用される非水溶媒には、上記の成分のほかに他の各種溶媒が含まれていてもよい。これらの他の各種溶媒として、例えば、環状カルボン酸エステル、総炭素数3〜9の鎖状エステル、総炭素数3〜6の鎖状エーテルなどが挙げられる。これらの他の各種溶媒は、非水電解液中、好ましくは0.2〜10重量%、特に好ましくは0.5〜5重量%含有される。   The nonaqueous solvent used in the present invention may contain other various solvents in addition to the above components. Examples of these other various solvents include cyclic carboxylic acid esters, chain esters having 3 to 9 carbon atoms, and chain ethers having 3 to 6 carbon atoms. These various other solvents are preferably contained in the nonaqueous electrolytic solution in an amount of 0.2 to 10% by weight, particularly preferably 0.5 to 5% by weight.

環状カルボン酸エステル(総炭素数が3〜9のラクトン化合物)としては、例えばγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン等を挙げることができる。これらの中で、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンがより好ましいが、特に限定されるものではない。またこれら環状カルボン酸エステルは2種類以上混合しても良い。   Examples of the cyclic carboxylic acid ester (lactone compound having 3 to 9 total carbon atoms) include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, and the like. Among these, γ-butyrolactone and γ-valerolactone are more preferable, but not particularly limited. Two or more of these cyclic carboxylic acid esters may be mixed.

また、総炭素数3〜9の鎖状エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸−イソプロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−t−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−n−プロピル、プロピオン酸−イソプロピル、プロピオン酸−n−ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸−t−ブチルを挙げることができる。これらの中で、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルが好ましい。   Examples of the chain ester having 3 to 9 carbon atoms include methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid-n-propyl, acetic acid-isopropyl, acetic acid-n-butyl, acetic acid isobutyl, acetic acid-t-butyl, propionic acid. Mention may be made of methyl, ethyl propionate, propionate-n-propyl, propionate-isopropyl, propionate-n-butyl, propionate isobutyl, propionate-t-butyl. Of these, ethyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate are preferred.

また、総炭素数3〜6の鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシメタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシメタン、エトキシメトキシエタン等を挙げることができる。これらの中で、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンがより好ましいができる。   Examples of the chain ether having 3 to 6 carbon atoms include dimethoxymethane, dimethoxyethane, diethoxymethane, diethoxyethane, ethoxymethoxymethane, and ethoxymethoxyethane. Of these, dimethoxyethane and diethoxyethane are more preferable.

さらに、ベンゾニトリル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、4−メチルジオキソラン、N、N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、スルホラン、ジクロロエタン、クロロベンゼン、ニトロベンゼンなどを使用することができる。   Further, benzonitrile, acetonitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxolane, 4-methyldioxolane, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, sulfolane, dichloroethane, chlorobenzene, nitrobenzene and the like can be used. .

非水電解液の溶質(リチウム塩)
本発明の非水電解液の溶質としては、リチウム塩が用いられる。リチウム塩については、上記非水溶媒に溶解しうるものであれば特に限定はされない。その具体例として例えば、以下の通りである。
(A)無機リチウム塩:
LiPF、LiAsF、LiBF等の無機フッ化物塩、LiClO、LiBrO、LiIO、等の過ハロゲン酸塩など。
(B)有機リチウム塩:
LiCFSO等の有機スルホン酸塩、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(CFSO)(CSO)等のパーフルオロアルキルスルホン酸イミド塩、LiC(CFSO等のパーフルオロアルキルスルホン酸メチド塩、LiPF(CF、LiPF(CF、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(C、LiPF(n−C、LiPF(n−C、LiPF(n−C、LiPF(iso−C、LiPF(iso−C、LiPF(iso−C、LiB(CF、LiBF(CF、LiBF(CF、LiBF(CF)、LiB(C、LiBF(C、LiBF(C、LiBF(C)、LiB(n−C、LiBF(n−C、LiBF(n−C、LiBF(n−C)、LiB(iso−C、LiBF(iso−C、LiBF(iso−C、LiBF(iso−C)等の一部のフッ素をパーフルオロアルキル基で置換した無機フッ化物塩フルオロホスフェート、パーフルオロアルキルの含フッ素有機リチウム塩が挙げられる。
Nonaqueous electrolyte solute (lithium salt)
A lithium salt is used as the solute of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention. The lithium salt is not particularly limited as long as it can be dissolved in the non-aqueous solvent. Specific examples thereof are as follows.
(A) Inorganic lithium salt:
LiPF 6, LiAsF 6, inorganic fluoride salts LiBF 4 or the like, LiClO 4, LiBrO 4, LiIO 4, perhalogenate etc. like.
(B) Organic lithium salt:
Organic sulfonates such as LiCF 3 SO 3 , perfluoro such as LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) Alkylsulfonic acid imide salts, perfluoroalkylsulfonic acid methide salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF (CF 3 ) 5 , LiPF 2 (CF 3 ) 4 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 2 ( C 2 F 5) 4, LiPF 3 (C 2 F 5) 3, LiPF (n-C 3 F 7) 5, LiPF 2 (n-C 3 F 7) 4, LiPF 3 (n-C 3 F 7) 3, LiPF (iso-C 3 F 7) 5, LiPF 2 (iso-C 3 F 7) 4, LiPF 3 (iso-C 3 F 7) 3, LiB (CF 3) 4, LiBF (CF 3 3, LiBF 2 (CF 3) 2, LiBF 3 (CF 3), LiB (C 2 F 5) 4, LiBF (C 2 F 5) 3, LiBF 2 (C 2 F 5) 2, LiBF 3 (C 2 F 5), LiB (n- C 3 F 7) 4, LiBF (n-C 3 F 7) 3, LiBF 2 (n-C 3 F 7) 2, LiBF 3 (n-C 3 F 7), LiB Some fluorine such as (iso-C 3 F 7 ) 4 , LiBF (iso-C 3 F 7 ) 3 , LiBF 2 (iso-C 3 F 7 ) 2 , LiBF 3 (iso-C 3 F 7 ) Examples thereof include inorganic fluoride salt fluorophosphate substituted with a perfluoroalkyl group and fluorine-containing organic lithium salt of perfluoroalkyl.

本発明では、上記の中でも、LiPF、LiBF、LiN(CFSO、LiN
(CSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFSO)(CSO)がより好ましい。またこれらリチウム塩は2種類以上混合しても良い。
In the present invention, among the above, LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN
(C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 2 F 5 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) are more preferable. Two or more of these lithium salts may be mixed.

本発明の非水電解液の溶質である、リチウム塩の濃度は、好ましくは0.5〜3モル/リットル、特には、0.7〜2モル/リットルが好適である。この濃度が低すぎると、絶対的な濃度不足により非水電解液のイオン伝導率で不十分であり、濃度が濃すぎると、粘度上昇のためイオン伝導率が低下し、また低温での析出が起こりやすくなるなども問題も生じるため、非水電解液電池の性能が低下し好ましくない。   The concentration of the lithium salt, which is the solute of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, is preferably 0.5 to 3 mol / liter, particularly 0.7 to 2 mol / liter. If this concentration is too low, the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte is insufficient due to an absolute concentration shortage. If the concentration is too high, the ionic conductivity decreases due to an increase in viscosity, and precipitation at a low temperature occurs. Since it is likely to occur and causes problems, the performance of the nonaqueous electrolyte battery is undesirably lowered.

鎖状イソシアナト化合物
本発明の非水電解液に含有される鎖状イソシアナト化合物は、その濃度が非水電解液中に、好ましくは0.01〜3重量%、さらに好ましくは0.05〜2重量%が好適である。濃度が0.01重量%未満では、充放電特性などの改善効果、特にサイクル特性の改善効果が充分でなく、一方、2重量%を超えた場合では、サイクル特性が大幅に低下し、また
高温時にて、電池内部にてガス発生により膨れが生じる場合があるので好ましくない。
Chain isocyanato compound The chain isocyanato compound contained in the non-aqueous electrolyte of the present invention has a concentration of preferably 0.01 to 3 wt%, more preferably 0.05 to 2 wt% in the non-aqueous electrolyte. % Is preferred. If the concentration is less than 0.01% by weight, the effect of improving charge / discharge characteristics, particularly the improvement of cycle characteristics, is not sufficient. On the other hand, if the concentration exceeds 2% by weight, the cycle characteristics are significantly reduced, and the temperature is high. Occasionally, swelling may occur due to gas generation inside the battery, which is not preferable.

本発明に用いる鎖状イソシアナト化合物としては、上記した一般式(I)又は(II)で表される化合物が使用されるが、具体的な例としては次のものが挙げられる。ジイソシアナトスルフォン、ジイソシアナトエーテル、トリフルオロメタンイソシアネート、ペンタフルオロエタンイソシアネート、トリフルオロメタンスルフォニルイソシアネート、ペンタフルオロエタンスルフォニルイソシアネート、ベンゼンスルフォニルイソシアネート、4−フルオロベンゼンスルフォニルイソシアネート、1,3−ジイソシアナトプロパン、1,3−ジイソシアナト−2−フルオロプロパン、1,4−ジイソシアナトブタン、1,4−ジイソシアナト−2−ブテン、1,4−ジイソシアナト−2−フルオロブタン、1,4−ジイソシアナト−2,3−ジフルオロブタン、1,5−ジイソシアナトペンタン、1,5−ジイソシアナト−2−ペンテン、1,5−ジイソシアナト−2−メチルペンタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,6−ジイソシアナト−2−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−フルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−3,4−ジフルオロヘキサン、1,7−ジイソシアナトヘプタン、1,8−ジイソシアナトオクタン、1,12−ジイソシアナトデカン、1−イソシアナトエチレン、イソシアナトメタン、1−イソシアナトエタン、1−イソシアナト−2−メトキシエタン、3−イソシアナト−1−プロペン、イソシアナトシクロプロパン、2−イソシアナトプロパン、1−イソシアナトプロパン、1−イソシアナト−3−メトキシプロパン、1−イソシアナト−3−エトキシプロパン、2−イソシアナト−2−メチルプロパン、1−イソシアナトブタン、2−イソシアナトブタン、1−イソシアナト−4−メトキシブタン、1−イソシアナト−4−エトキシブタン、メチルイソシナトフォルメート、イソアナトシクロペンタン、1−イソシアナトペンタン、1−イソシアナト−5−メトキシペンタン、1−イソシアナト−5−エトキシペンタン、2−(イソシアナトメチル)フラン、イソシアナトシクロヘキサン、1−イソシアナトヘキサン、1−イソシアナト−6−メトキシヘキサン、1−イソシアナト−6−エトキシヘキサン、エチルイソシアナトアセテート、イソシアナトシクロペンタン、イソシアナトメチル(シクロヘキサン)、1−イソシアナトヘプタン、エチル3−イソシアナトプロパノエート、イソシアナトシクロオクタン、2−イソシアナトエチル−2−メチルアクリレート、1−イソシアナトオクタン、2−イソシアナト−2,4,4−トリメチルペンタン、ブチルイソシアナトアセテート、エチル4−イソシアナトブタノエート、1−イソシアナトノナン、1−イソシアナトアダマンタン、1−イソシアナトデカン、エチル6−イソシアナトヘキサノエート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1−イソシアナトウンデカン。
本発明では、下記の式(V)、式(VI)又は式(VII)にて表される鎖状イソシアナト化合物が好ましい。
As the chain isocyanato compound used in the present invention, the compound represented by the above general formula (I) or (II) is used, and specific examples thereof include the following. Diisocyanato sulfone, diisocyanato ether, trifluoromethane isocyanate, pentafluoroethane isocyanate, trifluoromethanesulfonyl isocyanate, pentafluoroethanesulfonyl isocyanate, benzenesulfonyl isocyanate, 4-fluorobenzenesulfonyl isocyanate, 1,3-diisocyanatopropane, 1,3-diisocyanato-2-fluoropropane, 1,4-diisocyanatobutane, 1,4-diisocyanato-2-butene, 1,4-diisocyanato-2-fluorobutane, 1,4-diisocyanato-2,3 -Difluorobutane, 1,5-diisocyanatopentane, 1,5-diisocyanato-2-pentene, 1,5-diisocyanato-2-methylpentane, 1,6-diisocyanate Natohexane, 1,6-diisocyanato-2-hexene, 1,6-diisocyanato-3-hexene, 1,6-diisocyanato-3-fluorohexane, 1,6-diisocyanato-3,4-difluorohexane, 1,7- Diisocyanatoheptane, 1,8-diisocyanatooctane, 1,12-diisocyanatodecane, 1-isocyanatoethylene, isocyanatomethane, 1-isocyanatoethane, 1-isocyanato-2-methoxyethane, 3- Isocyanato-1-propene, isocyanatocyclopropane, 2-isocyanatopropane, 1-isocyanatopropane, 1-isocyanato-3-methoxypropane, 1-isocyanato-3-ethoxypropane, 2-isocyanato-2-methylpropane, 1-isocyanatobutane, 2-isocyanatobutane 1-isocyanato-4-methoxybutane, 1-isocyanato-4-ethoxybutane, methyl isocyanatoformate, isoanatocyclopentane, 1-isocyanatopentane, 1-isocyanato-5-methoxypentane, 1-isocyanato-5 -Ethoxypentane, 2- (isocyanatomethyl) furan, isocyanatocyclohexane, 1-isocyanatohexane, 1-isocyanato-6-methoxyhexane, 1-isocyanato-6-ethoxyhexane, ethyl isocyanatoacetate, isocyanatocyclopentane , Isocyanatomethyl (cyclohexane), 1-isocyanatoheptane, ethyl 3-isocyanatopropanoate, isocyanatocyclooctane, 2-isocyanatoethyl-2-methyl acrylate, 1-isocyanatooctane 2-isocyanato-2,4,4-trimethylpentane, butylisocyanatoacetate, ethyl 4-isocyanatobutanoate, 1-isocyanatononane, 1-isocyanatoadamantane, 1-isocyanatodecane, ethyl 6- Isocyanatohexanoate, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1-isocyanatoundecane.
In the present invention, a chain isocyanato compound represented by the following formula (V), formula (VI) or formula (VII) is preferred.

Figure 2006164759
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Figure 2006164759
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Figure 2006164759
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本発明では、特に、上記の式(II)で表わされる鎖状イソシアナト化合物、式(VI)で表される鎖状イソシアナト化合物が好ましく、具体的には、1,3−ジイソシアナトプロパン、1,4−ジイソシアナトブタン、1,5−ジイソシアナトペンタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、又は1,7−ジイソシアナトヘプタンが好ましい。   In the present invention, the chain isocyanato compound represented by the above formula (II) and the chain isocyanato compound represented by the formula (VI) are particularly preferable. Specifically, 1,3-diisocyanatopropane, 1 1,4-diisocyanatobutane, 1,5-diisocyanatopentane, 1,6-diisocyanatohexane, or 1,7-diisocyanatoheptane is preferred.

本発明の非水電解液を得るにあたっては、鎖状イソシアナト化合物は、1種又は2種以上を使用し、例えば、非水溶媒を撹拌しながら、その中に電解質である上記リチウム化合物を添加して溶解させ、さらに該鎖状イソシアナト化合物を添加して溶解させることにより製造することができる。   In obtaining the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, one or more chain isocyanato compounds are used. For example, the lithium compound as an electrolyte is added to the nonaqueous solvent while stirring the nonaqueous solvent. And the chain isocyanato compound is added and dissolved.

なお、本発明に用いる鎖状イソシアナト化合物、不飽和結合を有する環状炭酸エステルを含有する非水電解液を用いる場合は、特に限定はしないが、必要によっては、乾燥雰囲気下にて
未封口状態の非水電解液電池を予備充電し、初期充電時にて発生するガスを電池内から除去することも可能である。同処方を実施することによって、より安定した品質の非水電解液電池を提供することが可能となり、かつ高温放置時の電池特性の低下を防ぐことが可能となる。
In addition, when using the non-aqueous electrolyte containing the chain isocyanate compound used in the present invention and a cyclic carbonate having an unsaturated bond, there is no particular limitation, but if necessary, the non-sealed state in a dry atmosphere. It is also possible to precharge the non-aqueous electrolyte battery and remove the gas generated during the initial charge from the battery. By implementing this formulation, it becomes possible to provide a non-aqueous electrolyte battery with more stable quality, and to prevent deterioration of battery characteristics when left at high temperature.

リチウムイオン二次電池など電気化学デバイス
本発明の非水電解液は、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ、正極又は負極の一方が電池で他方が二重層であるハイブリッド型電池などの種々の電気化学デバイスにて使用できるが、以下は、その代表例であるリチウムイオン二次電池について説明する。
Electrochemical devices such as lithium ion secondary batteries The non-aqueous electrolyte of the present invention includes various types such as lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, hybrid batteries in which one of the positive and negative electrodes is a battery and the other is a double layer. Although it can be used in an electrochemical device, a lithium ion secondary battery as a typical example will be described below.

負極を構成する負極活物質としては、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な炭素材料、金属リチウム、リチウム含有合金、又はリチウムとの合金化が可能なシリコン、シリコン合金、スズ、スズ合金、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な酸化スズ、酸化シリコン、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な遷移金属酸化物、リチウムイオンのド−プ・脱ド−プが可能な遷移金属窒素化合物、あるいはこれらの混合物のいずれをも用いることができる。なお、負極は、銅製の箔やエキスパンドメタルなどの集電体上に、負極活物質が形成された構成が一般的である。負極活物質の集電体への接着性を向上させるために例えば、ポリフッ化ビニリデン系バインダー、及びラテックス系のバインダーなどを含有してもよく、導電助剤としてカーボンブラック、アモルファスウイスカーカーボンなどを加えて使用してもよい。   As the negative electrode active material constituting the negative electrode, carbon materials capable of doping / de-doping lithium ions, metallic lithium, lithium-containing alloys, silicon capable of being alloyed with lithium, silicon alloys, tin, Tin alloy, tin oxide capable of doping / de-doping lithium ions, silicon oxide, transition metal oxide capable of doping / de-doping lithium ions, doping / desorption of lithium ions Any of the transition metal nitrogen compounds which can be doped, or a mixture thereof can be used. The negative electrode generally has a configuration in which a negative electrode active material is formed on a current collector such as a copper foil or expanded metal. In order to improve the adhesion of the negative electrode active material to the current collector, for example, it may contain a polyvinylidene fluoride binder, a latex binder, etc., and carbon black, amorphous whisker carbon, etc. are added as a conductive aid. May be used.

負極活物質を構成する炭素材料としては、例えば、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等)、グラファイト類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等が挙げられる。炭素材料は、黒鉛化したものでもよい。炭素材料としては、特にX線回折法で測定した(002)面の面間隔(d002)が0.340nm以下の炭素材料が好ましく、真密度が1.70g/cm以上である黒鉛又はそれに近い性質を有する高結晶性炭素材料が望ましい。このような炭素材料を使用すると、非水電解液電池のエネルギー密度を高くすることができる。 As the carbon material constituting the negative electrode active material, for example, pyrolytic carbons, cokes (pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc.), graphites, organic polymer compound fired bodies (phenol resin, furan resin, etc.) are suitable. And carbonized by firing at a suitable temperature), carbon fiber, activated carbon and the like. The carbon material may be graphitized. As the carbon material, a carbon material having a (002) plane spacing (d002) of 0.340 nm or less, particularly measured by X-ray diffraction, is preferable, or a graphite having a true density of 1.70 g / cm 3 or more or close thereto. A highly crystalline carbon material having properties is desirable. When such a carbon material is used, the energy density of the nonaqueous electrolyte battery can be increased.

さらに、上記炭素材料中にホウ素を含有するものや、金、白金、銀、銅、Sn、Si等金属で被覆したもの、あるいは非晶質炭素で被覆したもの等を使用することができる。これらの炭素材料は、1種類を使用してもよいし、2種類以上を適宜組み合わせ混合使用してもよい。   Further, those containing boron in the carbon material, those coated with a metal such as gold, platinum, silver, copper, Sn, Si, or those coated with amorphous carbon can be used. One type of these carbon materials may be used, or two or more types may be used in combination as appropriate.

また、リチウムとの合金化が可能なシリコン、シリコン合金、スズ、スズ合金、リチウムイオンのド−プ・脱ドープが可能な酸化スズ、酸化シリコン、リチウムイオンのドープ・脱ドープが可能な遷移金属酸化物を用いた場合は、いずれも上述の炭素質材料よりも重量あたりの理論容量が高く、好適な材料である。   Silicon, silicon alloy, tin, tin alloy that can be alloyed with lithium, tin oxide that can be doped / undoped with lithium ions, silicon oxide, transition metals that can be doped / undoped with lithium ions In the case of using an oxide, any of the above-described carbonaceous materials has a higher theoretical capacity per weight and is a suitable material.

一方、正極を構成する正極活物質は、充放電が可能な種々の材料から形成することができる。例えば、LiCoO、LiNiO、LiMn、LiMnOなどのLixMO(ここで、Mは1種以上の遷移金属であり、xは電池の充放電状態によって異なり、通常0.05≦x≦1.20である)で表される、リチウムと一種以上の遷移金属との複合酸化物(リチウム遷移金属複合酸化物)や、
FeS、TiS、V、MoO、MoSなどの遷移元素のカルコゲナイドあるいはポリアセチレン、ポリピロール等のポリマー等を使用することができるが、Liのドープ及び脱ドープが可能なリチウム遷移金属複合酸化物材料を用いることが最も好ましい。
On the other hand, the positive electrode active material constituting the positive electrode can be formed from various materials that can be charged and discharged. For example, in LiCoO 2, LiNiO 2, LiMn 2 O 4, LixMO 2 such as LiMnO 2 (where, M is one or more transition metals, x is different according to the charge and discharge state of the battery, usually 0.05 ≦ x ≦ 1.20), a composite oxide of lithium and one or more transition metals (lithium transition metal composite oxide),
Lithium transition metals that can be doped and dedoped with Li can be used, such as chalcogenides of transition elements such as FeS 2 , TiS 2 , V 2 0 5 , MoO 3 , MoS 2, or polymers such as polyacetylene and polypyrrole. Most preferably, a composite oxide material is used.

また、正極は、アルミニウム、チタン、若しくはステンレス製の箔、又はエキスパンドメタルなどの集電体上に、正極活物質が形成された構成が一般的である。正極活物質の集電体への接着性を向上させるために、例えば、ポリフッ化ビニリデン系バインダー、及びラテックス系のバインダー、正極内の電子伝導性を向上させるためにカーボンブラック、アモルファスウィスカー、グラファイトなどを含有してもよい。   The positive electrode generally has a configuration in which a positive electrode active material is formed on a current collector such as an aluminum, titanium, or stainless steel foil, or an expanded metal. In order to improve the adhesion of the positive electrode active material to the current collector, for example, polyvinylidene fluoride binder and latex binder, carbon black, amorphous whisker, graphite etc. to improve the electron conductivity in the positive electrode It may contain.

セパレ−タは、正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜が好ましく、例えば、微多孔性高分子フィルムなどの多孔性膜が使用される。微多孔性高分子フィルムとしては、特に、多孔性ポリオレフィンフィルムが好ましく、さらに具体的には多孔性ポリエチレンフィルム、多孔性ポリプロピレンフィルム、又は多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとの多層フィルムなどが好ましい。さらにセパレ−タとして、高分子電解質を使用することもできる。高分子電解質としては、例えばリチウム塩を溶解した高分子物質や、電解液で膨潤させた高分子物質なども使用できるが、これらに限定されるものではない。   The separator is preferably a membrane that electrically insulates the positive electrode from the negative electrode and is permeable to lithium ions. For example, a porous membrane such as a microporous polymer film is used. As the microporous polymer film, a porous polyolefin film is particularly preferable, and more specifically, a porous polyethylene film, a porous polypropylene film, or a multilayer film of a porous polyethylene film and a polypropylene film is preferable. Furthermore, a polymer electrolyte can also be used as a separator. As the polymer electrolyte, for example, a polymer material in which a lithium salt is dissolved, a polymer material swollen with an electrolytic solution, and the like can be used, but the polymer electrolyte is not limited thereto.

本発明の非水電解液は、該非水電解液により高分子物質を膨潤させて高分子電解質を得る目的で使用してもよく、また、多孔性ポリオレフィンフィルムと高分子電解質を併用した形のセパレータに非水電解液をしみこませてもよい。
本発明の非水電解液を使用したリチウムイオン二次電池の形状については特に限定されることはなく、円筒型、角型、アルミラミネート型、コイン型、ボタン型など種々の形状にすることができる。
The non-aqueous electrolyte of the present invention may be used for the purpose of obtaining a polymer electrolyte by swelling a polymer substance with the non-aqueous electrolyte, or a separator having a combination of a porous polyolefin film and a polymer electrolyte. A non-aqueous electrolyte may be soaked in the liquid.
The shape of the lithium ion secondary battery using the non-aqueous electrolyte of the present invention is not particularly limited, and may be various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, an aluminum laminate type, a coin shape, and a button shape. it can.

以下に示す実施例により、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1〜6
まず、基準非水電解液として、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(前者:後者の重量比が40:60)に、リチウム塩としてLiPFを1mol/リットルの濃度にて含有、溶解させて調製した。次にこの基準電解液に、表1に記載した化合物を所定量添加し、種々の非水電解液を調製した。
なお、表1において、VCはビニレンカーボネートであり、下記の式(VIII)で表わされる、1,3−ジイシシアナト−4−メチルベンゼン(環状イソシアナト化合物)であり、比較例である。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
Examples 1-6
First, as a standard non-aqueous electrolyte, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (the former: latter weight ratio is 40:60), and LiPF 6 as a lithium salt at a concentration of 1 mol / liter. And dissolved and prepared. Next, predetermined amounts of the compounds described in Table 1 were added to this reference electrolyte solution to prepare various nonaqueous electrolyte solutions.
In Table 1, VC is vinylene carbonate, 1,3-diisocyanato-4-methylbenzene (cyclic isocyanate compound) represented by the following formula (VIII), and is a comparative example.

Figure 2006164759
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Figure 2006164759
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[負極の作製]
MCMB25−28(大阪ガスケミカル製)93重量部と結着剤のポリフッ化ビニリデン(PVDF)6重量部を混合し、溶剤のN−メチルピロリドンに分散させ、負極合剤スラリーを調製した。そして、この負極合剤スラリーを厚さ18μmの銅箔製の負極集電体に塗布し、乾燥させた後、圧縮成型し、これを直径18mmの円盤状に打ち抜いて、コイン状の負極を得た。この負極合剤の厚さは95μm、重量は直径18mmの円盤状で68mgであった。
[正極の作製]
LiCoO(日本化学工業製 C-5)94重量部と、導電剤としてアセチレンブラック3重量部と結着剤のポリフッ化ビニリデン3重量部を混合し、溶剤のN−メチルピロリドンに分散させ、LiCoO合剤スラリーを調製した。このLiCoO合剤スラリーを厚さ20μmのアルミ箔に塗布、乾燥させ、圧縮成型し、これを直径16.5mmにうちぬき、正極を作製した。このLiCoO合剤の厚さは105μm、重量は直径16.5mmの円で65mgであった。
[Preparation of negative electrode]
93 parts by weight of MCMB25-28 (manufactured by Osaka Gas Chemical) and 6 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed and dispersed in N-methylpyrrolidone as a solvent to prepare a negative electrode mixture slurry. Then, this negative electrode mixture slurry was applied to a negative electrode current collector made of copper foil having a thickness of 18 μm, dried, compression molded, and punched into a disk shape having a diameter of 18 mm to obtain a coin-shaped negative electrode. It was. The negative electrode mixture had a thickness of 95 μm and a weight of 68 mg in the form of a disk having a diameter of 18 mm.
[Preparation of positive electrode]
94 parts by weight of LiCoO 2 (C-5 manufactured by Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd.), 3 parts by weight of acetylene black as a conductive agent and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder are mixed, dispersed in N-methylpyrrolidone as a solvent, and LiCoO Two mixture slurries were prepared. This LiCoO 2 mixture slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, compression molded, and punched out to a diameter of 16.5 mm to produce a positive electrode. The LiCoO 2 mixture had a thickness of 105 μm and a weight of 65 mg in a circle with a diameter of 16.5 mm.

[コイン型電池の作製]
直径18mmの負極、直径16.5mmの正極、厚さ25μm、直径18.5mmの微多孔性ポリエチレンフィルムからできたセパレータを、ステンレス製の2032サイズの電池缶内に、負極、セパレータ、正極の順序で積層、配置した。その後、負極、セパレータ、正極へ非水溶液1000μLを真空中にて注入した後、アルミニウム製の板(厚さ1.1mm、直径16.5mm)、及びバネを収納した。最後に、ポリプロピレン製のガスケットを介して、電池缶蓋を専用のコインセルかしめ機を用いて、かしめることにより、電池内の気密性を保持し、直径20mm、高さ3.2mmのコイン型電池を作製した。
[Production of coin-type battery]
A separator made of a negative electrode having a diameter of 18 mm, a positive electrode having a diameter of 16.5 mm, a microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm and a diameter of 18.5 mm is placed in a stainless steel 2032 size battery can in the order of the negative electrode, the separator and the positive electrode. Laminated and arranged. Thereafter, 1000 μL of a non-aqueous solution was injected into the negative electrode, separator, and positive electrode in a vacuum, and then an aluminum plate (thickness 1.1 mm, diameter 16.5 mm) and a spring were housed. Finally, the battery can lid is caulked with a special coin cell caulking machine through a polypropylene gasket, thereby maintaining the airtightness in the battery, and a coin-type battery having a diameter of 20 mm and a height of 3.2 mm. Was made.

[コイン型電池の充放電特性の測定条件]
上述の方法にて作製したコイン型電池を用いて、以下のように充放電特性を測定した。
a)1サイクル目の充電; 25℃にて、3.0Vまで0.7mAで充電し、つづいて1.4mAで4.2Vまで充電し、4.2Vから定電圧充電に移行し全体で6時間経過した時点で充電を終了した。
b)1サイクル目の放電; 上述の充電後、1.4mAで2.75Vまで放電した。
[Measurement conditions for charge / discharge characteristics of coin-type battery]
Using the coin-type battery produced by the method described above, charge / discharge characteristics were measured as follows.
a) Charging in the first cycle: At 25 ° C., charging at 3.0 mA to 3.0 V, followed by charging at 1.4 mA to 4.2 V, shifting from 4.2 V to constant voltage charging, totaling 6 Charging was terminated when time passed.
b) First cycle discharge: After the above charge, the battery was discharged to 2.75 V at 1.4 mA.

25℃サイクル特性に関しては、1サイクル目まで上述の充放電試験を実施した後、以下の充放電試験条件を実施した。すなわち25℃で以下の充放電条件にて50サイクル実施後の容量維持率を式(1)により算出した。また、上記の試験終了後、45℃で以下の充放電条件にて50サイクル実施後の容量維持率を式(2)により算出した
・充電;3.5mAで4.2Vまで充電し、4.2Vから定電圧充電に移行し全体で3時間経過した時点で充電を終了。
・放電;上述の充電後、3.5mAで2.75Vまで放電した。
・25℃50サイクル後の容量維持率=(25℃50サイクル目の放電容量/25℃2サイクル目の放電容量)×100 (%)・・・・式(1)
・45℃50サイクル後の容量維持率=(25℃50サイクル+45℃50サイクル目の放電容量/25℃50サイクル+45℃1サイクル目の放電容量)×100 (%)・・・・式(2)
[コイン型電池での電池特性]
上述の表1に示した種々の非水電解液を用いたラミネート電池での25℃、45℃サイクル特性結果を表2に示す。
Regarding the 25 ° C. cycle characteristics, the following charge / discharge test conditions were carried out after carrying out the above-described charge / discharge test up to the first cycle. That is, the capacity retention rate after 50 cycles under the following charge / discharge conditions at 25 ° C. was calculated by the formula (1). Further, after the above test was completed, the capacity maintenance rate after 50 cycles was calculated at 45 ° C. under the following charge / discharge conditions using the formula (2). Charging; charging to 4.2 V at 3.5 mA. The charging is finished when 3 hours have passed since the transition from 2V to constant voltage charging.
-Discharge: After the above-described charging, the battery was discharged to 2.75 V at 3.5 mA.
Capacity retention after 50 ° C. 50 cycles = (discharge capacity at 50 ° C. at 25 ° C./discharge capacity at 2nd cycle at 25 ° C.) × 100 (%) (1)
Capacity retention after 50 ° C. at 50 ° C. = (25 ° C. 50 cycles + 45 ° C. 50th cycle discharge capacity / 25 ° C. 50 cycles + 45 ° C. first cycle discharge capacity) × 100 (%) (2) )
[Battery characteristics of coin-type battery]
Table 2 shows the results of cycle characteristics at 25 ° C. and 45 ° C. in laminated batteries using various non-aqueous electrolytes shown in Table 1 above.

Figure 2006164759
Figure 2006164759

表2に示すように、本発明の上記鎖状イソシアナト化合物と不飽和結合を有する環状炭酸エステルとを所定量含有した非水電解液を用いたコイン型電池(実施例1〜6)は、いずれの組み合わせにおいても、基準非水電解液(比較例1、2)と比較して、25℃、45℃サイクル特性に明らかな改善効果を示すことが判る。   As shown in Table 2, coin-type batteries (Examples 1 to 6) using a non-aqueous electrolyte solution containing a predetermined amount of the chain isocyanate compound of the present invention and a cyclic carbonate having an unsaturated bond, It can also be seen that even in the combination, a clear improvement effect is exhibited in the 25 ° C. and 45 ° C. cycle characteristics as compared with the reference non-aqueous electrolyte (Comparative Examples 1 and 2).

また、環状イソシアナト化合物である、1,3−ジイソシアナト−4−メチルベンゼン(比較例3、4)は実施例1〜6と比較して、45℃のサイクル特性が劣る傾向にあった。   Further, 1,3-diisocyanato-4-methylbenzene (Comparative Examples 3 and 4), which is a cyclic isocyanato compound, was inferior in cycle characteristics at 45 ° C. as compared with Examples 1 to 6.

実施例7〜12
基準非水電解液として、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)との混合溶媒(前者:後者の重量比40:60)に、リチウム塩としてLiPFを1mol/リットルの濃度にて含有、溶解させて調製した。
次に、この基準電解液を、表3に記載した化合物を所定量添加し、種々の非水電解液を調製した。なお、表3に記載される化合物の中で、上述に示した式式(VII)以外の化合物に関しては、表1と同様の略号にて示した。
Examples 7-12
As a standard non-aqueous electrolyte, a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (the former: the weight ratio of the latter: 40:60 ) contains LiPF 6 as a lithium salt at a concentration of 1 mol / liter. And dissolved.
Next, a predetermined amount of the compounds shown in Table 3 was added to this reference electrolyte solution to prepare various nonaqueous electrolyte solutions. Of the compounds described in Table 3, the compounds other than the formula (VII) shown above are represented by the same abbreviations as in Table 1.

Figure 2006164759
Figure 2006164759

[コイン型電池の充放電特性の評価]
上述の表3に示した種々の非水電解液を用いたコイン型電池のサイクル高温保存後の特性評価結果を表4に示す。
[Evaluation of charge / discharge characteristics of coin-cell battery]
Table 4 shows the characteristic evaluation results of the coin-type battery using the various non-aqueous electrolytes shown in Table 3 above after cycle high temperature storage.

Figure 2006164759
Figure 2006164759

表4に示すように、本発明の上記鎖状イソシアナト化合物、不飽和結合を有する環状炭酸エステルとを本発明の所定範囲の添加量にて調製した非水電解液を用いたコイン型電池のサイクル特性評価(実施例7〜12)では、いずれの組み合わせにおいても、基準非水電解液(比較例5、6)と比較して、本発明の鎖状イソシアナト化合物と不飽和結合を有する環状炭酸エステルとを本発明の所定範囲の添加量含有した非水電解液を用いた場合において、良好な特性が得られていることを確認した。   As shown in Table 4, a cycle of a coin-type battery using a non-aqueous electrolyte prepared by adding the above-mentioned chain isocyanate compound of the present invention and a cyclic carbonate having an unsaturated bond in an addition amount within a predetermined range of the present invention. In the characteristic evaluation (Examples 7 to 12), the cyclic carbonate having an unsaturated bond and the chain isocyanato compound of the present invention is compared with the reference nonaqueous electrolytic solution (Comparative Examples 5 and 6) in any combination. It was confirmed that good characteristics were obtained when a non-aqueous electrolyte containing an addition amount in a predetermined range of the present invention was used.

本発明によれば、充放電サイクルを繰り返しても 前記の初期容量を維持することができ、良好なサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池などの電気化学デバイス用非水電解液が提供され、これを使用した電気化学デバイスは、携帯電話あるいはノートパソコンなどに代表される種々の携帯電子機器の電源として重要な役割を果たすものである。   According to the present invention, there is provided a non-aqueous electrolyte for an electrochemical device such as a lithium ion secondary battery that can maintain the initial capacity even after repeated charge / discharge cycles and has good cycle characteristics. The electrochemical device using the above plays an important role as a power source for various portable electronic devices typified by mobile phones or notebook personal computers.

Claims (7)

非水溶媒に電解質を溶解してなる電気化学デバイス用非水電解液であって、(1)非水溶媒が、鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルの混合物であり、(2)電解質が非水溶媒に溶解するリチウム塩であり、かつ(3)一般式(I)及び/又は(II)で表される鎖状イソシアナト化合物を含有することを特徴とする非水電解液。
Figure 2006164759
但し、Xは、水素、ハロゲン、イソシアナト基、又はC〜C20の脂肪族炭化水素(ヘテロ原子を有していてもよい)を表す。Yは、O、SO、又は、C〜C20の脂肪族炭化水素(ヘテロ原子を有していてもよい)を表す。Zは、水素、ハロゲン、イソシアナト基、C〜C20の脂肪族炭化水素(ヘテロ原子を有していてもよい)、又はC〜C20の芳香族炭化水素(ヘテロ原子を有していてもよい)を表す。
A nonaqueous electrolytic solution for an electrochemical device obtained by dissolving an electrolyte in a nonaqueous solvent, wherein (1) the nonaqueous solvent is a mixture of a chain carbonate ester, a saturated cyclic carbonate ester, and an unsaturated cyclic carbonate ester (2) a non-aqueous electrolyte characterized in that the electrolyte is a lithium salt that dissolves in a non-aqueous solvent and (3) contains a chain isocyanato compound represented by the general formula (I) and / or (II) Electrolytic solution.
Figure 2006164759
However, X is hydrogen, halogen, isocyanato group, or a C 1 to -C 20 aliphatic hydrocarbons (which may have a hetero atom). Y represents O, SO 2 , or a C 1 to C 20 aliphatic hydrocarbon (which may have a hetero atom). Z is hydrogen, halogen, isocyanato group, C 1 to C 20 aliphatic hydrocarbon (which may have a hetero atom), or C 6 to C 20 aromatic hydrocarbon (which has a hetero atom). May be).
鎖状イソシアナト化合物が0.01〜3重量%含有する請求項1に記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, wherein the chain isocyanato compound is contained in an amount of 0.01 to 3% by weight. 鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルが、それぞれ、30〜80重量%、10〜50重量%、及び0.01〜5重量%含まれる請求項1又は2に記載の非水電解液。   The chain carbonate ester, saturated cyclic carbonate ester, and unsaturated cyclic carbonate ester are contained in 30 to 80% by weight, 10 to 50% by weight, and 0.01 to 5% by weight, respectively. Non-aqueous electrolyte. 不飽和環状炭酸エステルが、一般式(III)で表されるビニレンカーボネート誘導体、又は一般式(IV)で示されるアルケニルエチレンカーボネートである請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解液
Figure 2006164759
(但し、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数が1〜12のハロゲン原子を含んでいてもよいアルキル基である。)
Figure 2006164759
(但し、R〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数が1〜12のハロゲン原子を含んでいてもよい炭化水素基、又は炭素数が2〜12のアルケニル基であり、その内少なくとも一つは炭素数が2〜12のアルケニル基である。)
The non-aqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 3, wherein the unsaturated cyclic carbonate is a vinylene carbonate derivative represented by the general formula (III) or an alkenyl ethylene carbonate represented by the general formula (IV).
Figure 2006164759
(However, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or an alkyl group that may contain a halogen atom having 1 to 12 carbon atoms.)
Figure 2006164759
(However, R < 3 > -R < 6 > is respectively independently a hydrogen atom, a halogen atom, the hydrocarbon group which may contain the C1-C12 halogen atom, or a C2-C12 alkenyl group. And at least one of them is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms.)
リチウム塩が、LiPF、LiBF、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(CFSO)(CSO)、LiN(CFSO)及び(CSO)の群より選ばれる少なくとも1種のリチウム塩である請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解液。 Lithium salt, LiPF 6, LiBF 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) (C 2 F 5 SO 2) The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, which is at least one lithium salt selected from the group consisting of LiN (CF 3 SO 2 ) and (C 4 F 9 SO 2 ). 請求項1〜5のいずれかに記載の非水電解液を使用する電気化学デバイス。   The electrochemical device which uses the non-aqueous electrolyte in any one of Claims 1-5. 電気化学デバイスがリチウム二次電池であり、正極活物質が、リチウム遷移金属複合酸化物材料からなり、かつ、負極活物質が、(a)X線回折における格子面(002面)のd値が0.340nm以下の炭素質材料、及び/又は、(b)Sn、Si及びAlから選ばれる1種以上の金属酸化物、及び/又は、(c)Sn、Si及びAlから選ばれる1種以上の金属とリチウムとの合金である、請求項6に記載の電気化学デバイス。   The electrochemical device is a lithium secondary battery, the positive electrode active material is made of a lithium transition metal composite oxide material, and the negative electrode active material is (a) the d value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction Carbonaceous material of 0.340 nm or less and / or (b) one or more metal oxides selected from Sn, Si and Al, and / or (c) one or more metals selected from Sn, Si and Al The electrochemical device according to claim 6, which is an alloy of lithium and lithium.
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