JP2007141760A - Nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily provide a nonaqueous electrolyte battery having superior flame-resistance of a nonaqueous electrolyte, and having a superior high rate discharge characteristics. <P>SOLUTION: As the nonaqueous electrolyte, a phosphate compound is used in which the end of a molecule chain has a CF<SB>2</SB>H- structure. Since the phosphate compound having a structural feature like this is superior in solubility against electrolyte salts and nonaqueous solvents, a large amount of addition is possible, and the high rate discharge characteristics of the nonaqueous electrolyte cell using this is not damaged even if a large amount is added. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は非水電解質電池に関し、特に、非水電解質がリン酸エステル化合物を含有している非水電解質電池に関する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolyte battery, and more particularly to a nonaqueous electrolyte battery in which the nonaqueous electrolyte contains a phosphate ester compound.

近年、非水電解質電池、特にリチウム二次電池は、携帯電話、PHS(簡易携帯電話)、小型コンピューター等の携帯機器類用電源、電力貯蔵用電源、電気自動車用電源として注目されている。リチウム二次電池は、一般に、正極活物質を主要構成成分とする正極と、負極活物質を主要構成成分とする負極と、リチウム塩を含有する非水電解質とから構成される。リチウム二次電池を構成する正極活物質としては、リチウム含有遷移金属酸化物が、負極活物質としては、グラファイトに代表される炭素質材料が、非水電解質としては、六フッ化リン酸リチウム(LiPF)等の電解質がエチレンカーボネートを主構成成分とする非水溶媒に溶解されたものが広く知られている。これらの非水溶媒は一般に揮発しやすく、引火性を有するため、可燃性物質に分類されるものである。 In recent years, nonaqueous electrolyte batteries, particularly lithium secondary batteries, have attracted attention as power supplies for portable devices such as mobile phones, PHS (simple mobile phones), small computers, power storage power supplies, and electric vehicle power supplies. A lithium secondary battery is generally composed of a positive electrode having a positive electrode active material as a main constituent, a negative electrode having a negative electrode active material as a main constituent, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt. The positive electrode active material constituting the lithium secondary battery is a lithium-containing transition metal oxide, the negative electrode active material is a carbonaceous material typified by graphite, and the nonaqueous electrolyte is lithium hexafluorophosphate ( It is widely known that an electrolyte such as LiPF 6 ) is dissolved in a non-aqueous solvent containing ethylene carbonate as a main constituent. These nonaqueous solvents are generally classified as flammable substances because they are easily volatile and have flammability.

近年、特に電力貯蔵用電源や電気自動車用電源等の比較的大型のリチウム二次電池の用途において、難燃性もしくは自己消火性を有する非水電解質を用いる技術が求められている。   In recent years, there has been a demand for a technique using a non-aqueous electrolyte having flame retardancy or self-extinguishing properties, particularly in applications of relatively large lithium secondary batteries such as power storage power sources and electric vehicle power sources.

難燃性もしくは自己消火性を有する非水電解質を実現するため、樹脂材料の難燃化剤として知られている高引火点溶媒であるリン酸エステル化合物を添加する技術が検討され、提案されている(例えば特許文献1〜4など)。   In order to realize a non-aqueous electrolyte with flame retardancy or self-extinguishing properties, a technique for adding a phosphoric acid ester compound, which is a high flash point solvent known as a flame retardant for resin materials, has been studied and proposed. (For example, Patent Documents 1 to 4).

しかしながら、これら既に提案されている非水電解質が充分な難燃性を発揮するためには、リン酸エステル化合物を多量に(例えば特許文献4によれば20〜40体積%)添加する必要があるため、高率放電特性を始めとした電池特性が損なわれるという問題点があった。また、リン酸エステル化合物の種類によっては、非水電解質を構成するリチウム塩やその他の有機溶媒との溶解性が低く、多量に添加できないため、非水電解質が充分な難燃性を発揮できないという問題点があった。
特開平7−114940号公報 特開平8−88023号公報 特開平11−40193号公報 特開2001−307768号公報
However, in order for these already proposed nonaqueous electrolytes to exhibit sufficient flame retardancy, it is necessary to add a large amount of a phosphoric ester compound (for example, 20 to 40% by volume according to Patent Document 4). Therefore, there is a problem that battery characteristics such as high rate discharge characteristics are impaired. Also, depending on the type of phosphoric acid ester compound, the solubility in lithium salts and other organic solvents constituting the non-aqueous electrolyte is low and it cannot be added in a large amount, so that the non-aqueous electrolyte cannot exhibit sufficient flame retardancy. There was a problem.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-114940 JP-A-8-88023 Japanese Patent Laid-Open No. 11-40193 JP 2001-307768 A

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、電解質が優れた難燃性を有し、且つ、良好な高率放電特性を有する非水電解質電池を容易に提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to easily provide a non-aqueous electrolyte battery in which the electrolyte has excellent flame retardancy and good high rate discharge characteristics. That is.

上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意検討の結果、特定の構造を有するリン酸エステル化合物を用いることにより、驚くべきことに、リチウム塩やその他の有機溶媒との溶解性に優れ、非水電解質中に多量に添加することができ、もって、非水電解質が優れた難燃性を有し、且つ、高いエネルギー密度と良好な高率放電特性を有する非水電解質電池を提供できることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明の技術的構成及びその作用効果は以下の通りである。ただし、作用機構については推定を含んでおり、その正否は、本発明を制限するものではない。   In order to solve the above problems, as a result of intensive studies, the present inventors surprisingly have excellent solubility in lithium salts and other organic solvents by using a phosphate ester compound having a specific structure. A non-aqueous electrolyte battery that can be added in a large amount to the non-aqueous electrolyte and thus has a non-aqueous electrolyte with excellent flame retardancy and high energy density and good high-rate discharge characteristics can be provided. And found the present invention. That is, the technical configuration and operational effects of the present invention are as follows. However, the action mechanism includes estimation, and its correctness does not limit the present invention.

(1)正極と、負極と、リチウム塩を含有する非水電解質とを備えた非水電解質電池において、前記非水電解質は、次の(化学式1)で示されるリン酸エステル化合物を含有している非水電解質電池。

Figure 2007141760
(2)前記リン酸エステル化合物は、リン酸トリ(2,2−ジフルオロエチル)及びリン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)からなる群から選択される1種又は2種であることを特徴とする(1)項記載の非水電解質電池。
(3)前記非水電解質は、前記リン酸エステル化合物を5重量%以上含有している(1)項又は(2)項記載の非水電解質電池。
(4)炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート、及び、S=O結合を有する環状有機化合物を添加した非水電解質を用いて製造された(1)項〜(3)項のいずれかに記載の非水電解質電池。 (1) In a nonaqueous electrolyte battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte containing a lithium salt, the nonaqueous electrolyte contains a phosphate ester compound represented by the following (Chemical Formula 1). Non-aqueous electrolyte battery.
Figure 2007141760
(2) The phosphate compound is one or two selected from the group consisting of tri (2,2-difluoroethyl) phosphate and tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate The nonaqueous electrolyte battery according to item (1), wherein
(3) The nonaqueous electrolyte battery according to (1) or (2), wherein the nonaqueous electrolyte contains 5% by weight or more of the phosphate ester compound.
(4) Any one of (1) to (3) manufactured using a non-aqueous electrolyte to which a cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and a cyclic organic compound having an S═O bond are added. Non-aqueous electrolyte battery.

(1)項記載の発明は、非水電解質中がリン酸エステル化合物を含有することにより、非水電解質の引火点が上昇もしくは消滅し、非水電解質が難燃性もしくは自己消火性を示すようになり、安全性に優れた非水電解質電池とすることができるが、ここで、化学式1に示す構造上の特徴を有するリン酸エステル化合物を選択することにより、実に驚くべきことに、非水電解質を構成するリチウム塩やその他の有機溶媒との溶解性が高く維持でき、安全性に優れた非水電解質電池を得るためにリン酸エステル化合物を多量に添加することが可能であり、かつ、多量に添加した場合でも良好な電池特性を維持することができる。この理由については必ずしも明らかではないが、化学式1に示すリン酸エステルの分子鎖末端基の構造がCF2H−であることと関連しているものと本発明者らは推察している。 In the invention described in (1), the non-aqueous electrolyte contains a phosphoric ester compound so that the flash point of the non-aqueous electrolyte rises or disappears, and the non-aqueous electrolyte exhibits flame retardancy or self-extinguishing properties. Thus, a non-aqueous electrolyte battery excellent in safety can be obtained. Here, surprisingly, by selecting a phosphate ester compound having the structural characteristics shown in Chemical Formula 1, It is possible to maintain a high solubility in the lithium salt constituting the electrolyte and other organic solvents, and to add a large amount of a phosphate ester compound in order to obtain a non-aqueous electrolyte battery excellent in safety, and Even when added in a large amount, good battery characteristics can be maintained. Although the reason for this is not necessarily clear, the present inventors speculate that the structure of the molecular chain terminal group of the phosphate ester represented by Chemical Formula 1 is related to CF 2 H—.

(2)項記載の発明によれば、非水電解質中に含有する前記リン酸エステル化合物を、リン酸トリ(2,2−ジフルオロエチル)、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)から選択することにより、これらの化合物が比較的低い粘度を有しているという特徴のため、優れた電解質の難燃性と優れた高率放電特性とを確実に兼ね備えた非水電解質電池を確実に提供することができる。   According to the invention described in item (2), the phosphoric acid ester compound contained in the non-aqueous electrolyte is obtained by using tri (2,2-difluoroethyl) phosphate or tri (2,2,3,3-tetraphosphate). Non-aqueous electrolytes that reliably combine excellent electrolyte flame retardancy and excellent high rate discharge characteristics due to the fact that these compounds have a relatively low viscosity by selecting from fluoropropyl) A battery can be provided reliably.

(3)項記載の発明によれば、リン酸エステル化合物の含有量が、非水電解質の全重量に対して5重量%以上であることによって、電解質の難燃性を確実に発揮することができる。   According to the invention described in item (3), the content of the phosphate ester compound is 5% by weight or more based on the total weight of the nonaqueous electrolyte, so that the flame retardancy of the electrolyte can be reliably exhibited. it can.

(4)項記載の発明によれば、本発明に係る非水電解質電池が、炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート、及び、S=O結合を有する環状有機化合物を添加した非水電解質を用いて製造されることにより、非水電解質電池の製造工程中に行う初充電時に、炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート及びS=O結合を有する環状有機化合物の少なくとも一部が負極上で分解し、負極表面にリチウムイオン透過性の保護被膜を形成するため、非水電解質を構成するリン酸エステル化合物を始めとするその他の有機溶媒の分解を確実に抑制できるので、2サイクル目以降の充放電を充分に行うことができ、充放電効率を向上させることができる。このとき、非水電解質電池の製造に用いる非水電解質が、炭素−炭素π結合を有するカーボネートと、S=O結合を有する環状有機化合物とを、それぞれ1種以上含有していることにより、少量の添加でも負極表面に形成されるリチウムイオン透過性の保護被膜が、特に緻密で、且つ、リチウムイオン透過性に優れたものとなるため、非水電解質を構成するその他の有機溶媒の分解をより効果的に抑制できる。よって、充放電効率が高く、高いエネルギー密度と優れた高率放電特性を有する非水電解質電池とすることができる。   According to the invention described in item (4), the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention uses a nonaqueous electrolyte to which a cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and a cyclic organic compound having an S═O bond are added. In the initial charge performed during the manufacturing process of the nonaqueous electrolyte battery, at least a part of the cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and the cyclic organic compound having an S═O bond is decomposed on the negative electrode. In addition, since a lithium ion permeable protective coating is formed on the negative electrode surface, the decomposition of other organic solvents including the phosphoric acid ester compound constituting the non-aqueous electrolyte can be reliably suppressed, so that charge and discharge in the second and subsequent cycles Can be sufficiently performed, and charge / discharge efficiency can be improved. At this time, the non-aqueous electrolyte used for the production of the non-aqueous electrolyte battery contains a carbonate having a carbon-carbon π bond and one or more cyclic organic compounds having an S═O bond. Since the lithium ion permeable protective coating formed on the negative electrode surface is particularly dense and excellent in lithium ion permeability even when added, the decomposition of other organic solvents constituting the non-aqueous electrolyte is further improved. It can be effectively suppressed. Therefore, a nonaqueous electrolyte battery having high charge / discharge efficiency, high energy density, and excellent high rate discharge characteristics can be obtained.

本発明によれば、優れた電解質の難燃性を有し、且つ、良好な高率放電特性を有する非水電解質電池を容易に提供することができる。   According to the present invention, it is possible to easily provide a nonaqueous electrolyte battery having excellent electrolyte flame retardancy and good high rate discharge characteristics.

以下に、本発明の実施の形態を例示するが、本発明は、これらの記述に限定されるものではない。   Embodiments of the present invention are illustrated below, but the present invention is not limited to these descriptions.

(化学式1)で示されるリン酸エステル化合物としては、例えば、リン酸トリ(2,2−ジフルオロエチル)、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)、リン酸トリ(2,2,3,3,4,4−ヘキサフルオロブチル)、リン酸トリ(1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル)、リン酸トリ(1H,1H,7H−ドデカフルオロへプチル)、リン酸トリ(1H,1H,3H,7H−パーフルオロへプチル)、リン酸トリ(1H,1H,9H−ヘキサデカフルオロノニル)等の単独又はそれら2種以上の混合物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。なかでも本発明においては、リン酸トリ(1,1−ジフルオロエチル)及びリン酸トリ(1,1,2,2−テトラフルオロプロピル)が特に好ましい。   Examples of the phosphate ester compound represented by (Chemical Formula 1) include tri (2,2-difluoroethyl phosphate), tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, and tri (2 phosphate). , 2,3,3,4,4-hexafluorobutyl), triphosphate (1H, 1H, 5H-octafluoropentyl), triphosphate (1H, 1H, 7H-dodecafluoroheptyl), triphosphate (1H, 1H, 3H, 7H-perfluoroheptyl), phosphoric acid tri (1H, 1H, 9H-hexadecafluorononyl) and the like alone or a mixture of two or more thereof can be mentioned. It is not limited. Of these, tri (1,1-difluoroethyl) phosphate and tri (1,1,2,2-tetrafluoropropyl) phosphate are particularly preferred in the present invention.

化学式1に示されるリン酸エステル化合物の含有量は、非水電解質の全重量に対して5重量%以上であることが好ましく、特に優れた電解質の難燃性を得るためには、10重量%以上であることがより好ましい。化学式1に示されるリン酸エステル化合物は、非水電解質を構成するリチウム塩やその他の有機溶媒との溶解性が高く維持できるため、安全性に優れた非水電解質電池を得るためにリン酸エステル化合物を多量に添加することが可能であり、かつ、多量に添加した場合でも良好な電池特性を維持することができる。なお、高率放電特性に優れた非水電解質電池とするため、前記含有量は50重量%以下とすることが好ましい。   The content of the phosphoric acid ester compound represented by Chemical Formula 1 is preferably 5% by weight or more with respect to the total weight of the nonaqueous electrolyte, and in order to obtain particularly excellent flame retardancy of the electrolyte, it is 10% by weight. More preferably. The phosphoric acid ester compound represented by the chemical formula 1 can maintain a high solubility in lithium salts and other organic solvents constituting the nonaqueous electrolyte, so that a phosphoric acid ester can be obtained in order to obtain a nonaqueous electrolyte battery having excellent safety. A large amount of the compound can be added, and good battery characteristics can be maintained even when a large amount is added. In order to obtain a nonaqueous electrolyte battery having excellent high rate discharge characteristics, the content is preferably 50% by weight or less.

非水電解液を構成する有機溶媒としては、一般に非水電解質電池用非水電解質に使用される有機溶媒が使用できる。例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート等の環状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、プロピオラクトン等の環状エステル;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジフェニルカーボネート等の鎖状カーボネート;酢酸メチル、酪酸メチル等の鎖状エステル;テトラヒドロフラン又はその誘導体、1,3−ジオキサン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタン、メチルジグライム等のエーテル類;アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類;ジオキサラン又はその誘導体等の単独又はそれら2種以上の混合物等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   As the organic solvent constituting the non-aqueous electrolyte, organic solvents generally used for non-aqueous electrolytes for non-aqueous electrolyte batteries can be used. For example, cyclic carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, chloroethylene carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, propiolactone; dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diphenyl carbonate, etc. Chain carbonates; chain esters such as methyl acetate and methyl butyrate; ethers such as tetrahydrofuran or derivatives thereof, 1,3-dioxane, dimethoxyethane, diethoxyethane, methoxyethoxyethane, methyldiglyme; acetonitrile, benzonitrile, etc. Nitriles of dioxalane or derivatives thereof alone or a mixture of two or more thereof, but not limited thereto.

非水電解質を構成するリチウム塩としては、一般に非水電解質電池に使用される広電位領域において安定であるリチウム塩が使用できる。例えば、LiBF4、LiPF6、LiClO4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、LiN(CF3SO2)(C49SO2)、LiC(CF3SO23、LiC(C25SO23などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上混合して用いてもよい。 As the lithium salt constituting the non-aqueous electrolyte, a lithium salt that is stable in a wide potential region generally used for a non-aqueous electrolyte battery can be used. For example, LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 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 4 F 9 SO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiC (C 2 F 5 SO 2 ) 3 and the like, but are not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.

非水電解質における電解質塩の濃度としては、優れた高率放電特性を有する非水電解質電池を確実に得るために、0.1mol/l〜5mol/lが好ましく、さらに好ましくは、1mol/l〜2.5mol/lである。
本発明を適用した電池を製造する際には、炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート及びS=O結合を有する環状有機化合物を用いることが強く推奨される。炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート及びS=O結合を有する環状有機化合物は、非水電解液に添加することにより、用いることが可能である。炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート及びS=O結合を有する環状有機化合物は両者を同時に用いることが好ましく、非水電解質に添加して用いる場合、添加量は非水電解質の重量に対して0.1重量%以上20重量%以下が好ましい。
The concentration of the electrolyte salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 mol / l to 5 mol / l, more preferably 1 mol / l to obtain a non-aqueous electrolyte battery having excellent high rate discharge characteristics. 2.5 mol / l.
When manufacturing a battery to which the present invention is applied, it is strongly recommended to use a cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and a cyclic organic compound having an S═O bond. A cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and a cyclic organic compound having an S═O bond can be used by being added to the non-aqueous electrolyte. It is preferable to use both a cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and a cyclic organic compound having an S═O bond at the same time. When used by adding to a non-aqueous electrolyte, the addition amount is 0 with respect to the weight of the non-aqueous electrolyte. It is preferably 1% by weight or more and 20% by weight or less.

前記炭素−炭素π結合を有する環状カーボネートは、ビニレンカーボネート、スチレンカーボネート、カテコールカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、1−フェニルビニレンカーボネート及び1,2−ジフェニルビニレンカーボネートからなる群から選択される1種又は2種以上とすることが好ましい。前記炭素−炭素π結合を有する環状カーボネートをこのように選択することにより、初充電時に負極表面に形成されるリチウムイオン透過性の保護被膜が、より緻密で、且つ、リチウムイオン透過性に優れたものとなるため、非水電解質を構成するその他の有機溶媒の分解をより効果的に抑制でき、2サイクル目以降の充放電を充分に行うことができ、充放電効率を向上させ、高いエネルギー密度と優れた高率放電特性を有する非水電解質電池とすることができる。   The cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond is one or two selected from the group consisting of vinylene carbonate, styrene carbonate, catechol carbonate, vinyl ethylene carbonate, 1-phenyl vinylene carbonate and 1,2-diphenyl vinylene carbonate. The above is preferable. By selecting the cyclic carbonate having the carbon-carbon π bond in this way, the lithium ion-permeable protective film formed on the negative electrode surface at the time of initial charge is more dense and excellent in lithium ion permeability. Therefore, decomposition of other organic solvents constituting the non-aqueous electrolyte can be more effectively suppressed, charging and discharging after the second cycle can be sufficiently performed, charging and discharging efficiency is improved, and high energy density is achieved. And a non-aqueous electrolyte battery having excellent high rate discharge characteristics.

前記S=O結合を有する環状有機化合物は、エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、スルフォラン、スルフォレン、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン及びこれらの誘導体からなる群から選ばれる1種又は2種以上とすることが好ましい。前記S=O結合を有する環状有機化合物をこのように選択することにより、初充電時に負極表面に形成されるリチウムイオン透過性の保護被膜が、さらに緻密で、且つ、リチウムイオン透過性に優れたものとなるため、非水電解質を構成するその他の有機溶媒の分解をさらに効果的に抑制でき、2サイクル目以降の充放電を充分に行うことができ、充放電効率を向上させ、高いエネルギー密度と優れた高率放電特性を有する非水電解質電池とすることができる。   The cyclic organic compound having an S═O bond is one or two selected from the group consisting of ethylene sulfite, propylene sulfite, sulfolane, sulfolene, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, and derivatives thereof. It is preferable to use more than seeds. By selecting the cyclic organic compound having the S═O bond in this way, the lithium ion-permeable protective coating formed on the negative electrode surface during the initial charge is more dense and excellent in lithium ion permeability. Therefore, the decomposition of other organic solvents constituting the non-aqueous electrolyte can be further effectively suppressed, the second and subsequent cycles can be fully charged and discharged, the charge and discharge efficiency is improved, and the high energy density is achieved. And a non-aqueous electrolyte battery having excellent high rate discharge characteristics.

また、炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート及びS=O結合を有する環状有機化合物の含有量が、合計して非水電解質の全重量に対して0.1重量%以上であることによって、初充電時における非水電解質を構成するその他の有機溶媒の分解をほぼ完全に抑制し、2サイクル目以降の充電をより確実に行うことができる。また、20重量%以下であることによって、過剰に含有された炭素−炭素π結合を有する環状カーボネートやS=O結合を有する環状有機化合物が正極上で分解することによる電池性能の劣化がほとんど発生せず、高いエネルギー密度と優れた高率放電特性を有する非水電解質電池とすることができる。炭素−炭素π結合を有する環状カーボネートとS=O結合を有する環状有機化合物の含有比は、任意に選択することができるが、重量比1:1前後であることが好ましい。   Further, the total content of the cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and the cyclic organic compound having an S═O bond is 0.1% by weight or more based on the total weight of the nonaqueous electrolyte. Decomposition of other organic solvents constituting the nonaqueous electrolyte during charging can be suppressed almost completely, and charging in the second and subsequent cycles can be performed more reliably. Further, when the content is 20% by weight or less, deterioration of battery performance due to decomposition of an excessively contained cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond or a cyclic organic compound having an S═O bond occurs on the positive electrode. Without, it can be set as the nonaqueous electrolyte battery which has a high energy density and the outstanding high rate discharge characteristic. The content ratio of the cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and the cyclic organic compound having an S═O bond can be arbitrarily selected, but is preferably about 1: 1 by weight.

なお、前記炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート及びS=O結合を有する環状有機化合物は、過度に添加しない限り、非水電解質電池の製造工程中、組み立て後に行う初期充放電(初期化成)の工程で相当量が消費されるので、初期充放電工程を経て完成された非水電解質電池においては、検出されない場合もある。   The cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and the cyclic organic compound having an S═O bond are those of initial charge / discharge (initialization) performed after assembly during the manufacturing process of the nonaqueous electrolyte battery, unless excessively added. Since a considerable amount is consumed in the process, it may not be detected in the non-aqueous electrolyte battery completed through the initial charge / discharge process.

以下、本発明のさらなる詳細を実施例により説明するが、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。   Hereinafter, although the further detail of this invention is demonstrated by an Example, this invention is not limited to these description.

(本発明電池)
本発明電池における非水電解質電池の断面図を図1に示す。
(Invention battery)
A cross-sectional view of a nonaqueous electrolyte battery in the battery of the present invention is shown in FIG.

本発明におけるリチウム電池は、正極1、負極2、及びセパレータ3からなる極群4と、非水電解質と、金属樹脂複合フィルム5から構成されている。正極1は、正極合剤11が正極集電体12上に塗布されてなる。また、負極2は、負極合剤21が負極集電体22上に塗布されてなる。非水電解質は極群4に含浸されている。金属樹脂複合フィルム5は、極群4を覆い、その四方を熱溶着により封止されている。   The lithium battery in the present invention includes a pole group 4 including a positive electrode 1, a negative electrode 2, and a separator 3, a nonaqueous electrolyte, and a metal resin composite film 5. The positive electrode 1 is formed by applying a positive electrode mixture 11 on a positive electrode current collector 12. The negative electrode 2 is formed by applying a negative electrode mixture 21 on a negative electrode current collector 22. The nonaqueous electrolyte is impregnated in the pole group 4. The metal resin composite film 5 covers the pole group 4 and is sealed on all four sides by heat welding.

次に、上記構成の電池の製造方法を説明する。   Next, a method for manufacturing the battery having the above configuration will be described.

正極1は次のようにして得た。まず、LiCoOと、導電剤であるアセチレンブラックを混合し、さらに結着剤としてポリフッ化ビニリデンのN−メチル−2−ピロリドン溶液を混合し、この混合物をアルミニウム箔からなる正極集電体12の片面に塗布した後、乾燥し、正極合剤11の厚みが0.1mmとなるようにプレスした。以上の工程により正極1を得た。 The positive electrode 1 was obtained as follows. First, LiCoO 2 and acetylene black, which is a conductive agent, are mixed, and further, a N-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride is mixed as a binder, and this mixture is used as a positive electrode current collector 12 made of aluminum foil. After coating on one side, it was dried and pressed so that the thickness of the positive electrode mixture 11 was 0.1 mm. The positive electrode 1 was obtained by the above process.

また、負極2は、次のようにして得た。まず、負極活物質であるグラファイトと、結着剤であるポリフッ化ビニリデンのN−メチル−2−ピロリドン溶液を混合し、この混合物を銅箔からなる負極集電体22の片面に塗布した後、乾燥し、負極合剤21厚みが0.1mmとなるようにプレスした。以上の工程により負極2を得た。   Moreover, the negative electrode 2 was obtained as follows. First, graphite as a negative electrode active material and an N-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed, and this mixture was applied to one side of a negative electrode current collector 22 made of copper foil. It dried and pressed so that the negative mix 21 thickness might be set to 0.1 mm. The negative electrode 2 was obtained by the above process.

一方、セパレータ3にはポリエチレン製微多孔膜(厚さ25μm、開孔率50%)を用いた。   On the other hand, a polyethylene microporous film (thickness: 25 μm, porosity: 50%) was used for the separator 3.

極群4は、正極合剤11と負極合剤21とを対向させ、その間にセパレータ3を配し、正極1、セパレータ3、負極2の順に積層することにより、構成した。   The pole group 4 was configured by facing the positive electrode mixture 11 and the negative electrode mixture 21, placing the separator 3 therebetween, and laminating the positive electrode 1, the separator 3, and the negative electrode 2 in this order.

非水電解質は、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を3重量%、ビニレンカーボネートを2重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPF6を溶解させることにより得た。これを電解質a1とする。     The nonaqueous electrolyte is composed of 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 1, 3% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, vinylene carbonate. Was obtained by mixing 2% by weight of 1 and 2% by weight of 1,3-propane sultone, and further dissolving 1 mol of LiPF6. This is designated as electrolyte a1.

次に、非水電解質中に極群4を浸漬させることにより、極群4に非水電解質を含浸させ、た。さらに、金属樹脂複合フィルム5で極群4を覆い、その四方を熱溶着により封止した。     Next, the electrode group 4 was impregnated with the non-aqueous electrolyte by immersing the electrode group 4 in the non-aqueous electrolyte. Furthermore, the pole group 4 was covered with the metal resin composite film 5, and the four sides were sealed by heat welding.

以上の製法により得られた非水電解質電池を本発明電池A1とする。なお、本発明電池A1の設計容量は、10mAhである。   The nonaqueous electrolyte battery obtained by the above production method is referred to as the present invention battery A1. The design capacity of the battery A1 of the present invention is 10 mAh.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を5重量%、ビニレンカーボネートを2重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質a2)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池A2とした。 As a non-aqueous electrolyte, 5% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, vinylene carbonate in 1 liter of a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1. 2% by weight and 1,3-propane sultone 2% by weight, and 1 mol of LiPF 6 dissolved therein (electrolyte a2) was used. A non-aqueous electrolyte battery with a capacity of 10 mAh was produced and designated as a battery of the present invention A2.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を10重量%、ビニレンカーボネートを2重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質a3)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池A3とした。 As a non-aqueous electrolyte, 10% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, vinylene carbonate in 1 liter of a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1. the 2 wt% and 1,3-propane sultone was mixed 2 wt%, except for using those obtained by further dissolving 1 mol of LiPF 6 (electrolyte a3), the present invention cell a same material as and preparation A non-aqueous electrolyte battery with a capacity of 10 mAh was produced and designated as a battery A3 of the present invention.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を25重量%、ビニレンカーボネートを2重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質a4)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池A4とした。 As a non-aqueous electrolyte, 25% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, vinylene carbonate in 1 liter of a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1. 2% by weight and 1,3-propane sultone 2% by weight, and 1 mol of LiPF 6 dissolved therein (electrolyte a4) was used. A non-aqueous electrolyte battery having a capacity of 10 mAh was produced and designated as a battery A4 of the present invention.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を50重量%、ビニレンカーボネートを2重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質a5)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池A5とした。 As a non-aqueous electrolyte, 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 1, 50% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, vinylene carbonate 2% by weight and 1,3-propane sultone 2% by weight, and 1 mol of LiPF 6 dissolved therein (electrolyte a5) was used. A non-aqueous electrolyte battery having a capacity of 10 mAh was produced and designated as a battery A5 of the present invention.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を75重量%、ビニレンカーボネートを2重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質a6)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池A6とした。 As a non-aqueous electrolyte, 75% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, vinylene carbonate in 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1. 2% by weight and 1,3-propane sultone 2% by weight, and 1 mol of LiPF 6 dissolved therein (electrolyte a6) was used. A non-aqueous electrolyte battery with a capacity of 10 mAh was produced and designated as the present invention battery A6.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を25重量%、ビニレンカーボネートを0.05重量%及び1,3−プロパンスルトンを0.05重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質a7)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池A7とした。 As a non-aqueous electrolyte, 25% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, vinylene carbonate in 1 liter of a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1. The battery A was the same as the battery A of the present invention except that 0.05 wt% of 1,3-propane sultone was mixed and 0.05 mol% of 1PF LiPF 6 was dissolved (electrolyte a7). A non-aqueous electrolyte battery having a capacity of 10 mAh was produced from the raw materials and the production method, and was designated as a battery of the present invention A7.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を25重量%、ビニレンカーボネートを10重量%及び1,3−プロパンスルトンを10重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質a8)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池A8とした。 As a non-aqueous electrolyte, 25% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, vinylene carbonate in 1 liter of a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1. 10% by weight and 1,3-propane sultone mixed with 10% by weight, and 1 mol of LiPF 6 dissolved (electrolyte a8) was used. A non-aqueous electrolyte battery having a capacity of 10 mAh was produced and designated as a battery A8 of the present invention.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2−ジフルオロエチル)を25重量%、ビニレンカーボネートを2重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質b)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池Bとした。 As a non-aqueous electrolyte, 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1, 25% by weight of tri (2,2-difluoroethyl phosphate), 2% by weight of vinylene carbonate and Except for using 2 wt% of 1,3-propane sultone and further dissolving 1 mol of LiPF 6 (electrolyte b), the same raw material and manufacturing method as those of the battery A of the present invention were used. A water electrolyte battery was produced and designated as the present invention battery B.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2−ジフルオロエチル)を25重量%、スチレンカーボネートを2重量%及びスルフォランを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質c)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池Cとした。 As a non-aqueous electrolyte, 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1, 25% by weight of tri (2,2-difluoroethyl phosphate), 2% by weight of styrene carbonate, and A non-aqueous electrolyte battery having a capacity of 10 mAh was produced by the same raw material and production method as the battery A of the present invention except that 2% by weight of sulfolane was mixed and 1 mol of LiPF 6 was dissolved (electrolyte c). Thus, the present invention battery C was obtained.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル)を25重量%、ビニルエチレンカーボネートを2重量%及びエチレンサルファイトを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質d)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、本発明電池Dとした。 As a non-aqueous electrolyte, 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1, 25% by weight of tri (1H, 1H, 5H-octafluoropentyl) phosphate, and vinyl ethylene carbonate Except for using 2 wt% and 2 wt% ethylene sulfite mixed and further dissolving 1 mol of LiPF 6 (electrolyte d), the same raw material and manufacturing method as in the present invention battery A had a capacity of 10 mAh. A nonaqueous electrolyte battery was produced and designated as the battery D of the present invention.

(比較電池)
非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を25重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質e)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、比較電池eとした。
(Comparison battery)
As a non-aqueous electrolyte, 25% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate was mixed with 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1. Further, a non-aqueous electrolyte battery having a capacity of 10 mAh was produced by using the same raw materials and manufacturing method as in the battery A of the present invention except that 1 mol of LiPF 6 was dissolved (electrolyte e), and used as a comparative battery e.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を25重量%及びビニレンカーボネートを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質f)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、比較電池Fとした。 As a non-aqueous electrolyte, 25% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate and vinylene carbonate are mixed in 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate are mixed at a volume ratio of 1: 1. A non-aqueous electrolyte battery having a capacity of 10 mAh was produced by the same raw material and manufacturing method as in the battery A of the present invention, except that 2 wt% was mixed and 1 mol of LiPF 6 was dissolved (electrolyte f). Comparative battery F was obtained.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)を25重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質g)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、比較電池Gとした。 As a nonaqueous electrolyte, 1 liter of a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1 was mixed with 25% by weight of tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate, A non-aqueous electrolyte having a capacity of 10 mAh is obtained by the same raw material and production method as in the battery A of the present invention, except that 2% by weight of 3-propane sultone is mixed and 1 mol of LiPF 6 is dissolved (electrolyte g). A battery was produced and used as a comparative battery G.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリエチルを25重量%、ビニレンカーボネートを2重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質h)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、比較電池Hとした。 As a non-aqueous electrolyte, 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1, 25% by weight of triethyl phosphate, 2% by weight of vinylene carbonate, and 2 of 1,3-propane sultone A non-aqueous electrolyte battery having a capacity of 10 mAh was prepared by the same raw material and manufacturing method as in the present invention battery A except that 1% by weight of LiPF 6 was dissolved (electrolyte h). Battery H was designated.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、リン酸トリ(2,2,2−トリフルオロエチル)を25重量%、ビニレンカーボネートを2重量%及び1,3−プロパンスルトンを2重量%混合し、さらに1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質i)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、比較電池Iとした。 As a non-aqueous electrolyte, 1 liter of a mixed solvent obtained by mixing ethylene carbonate and diethyl carbonate in a volume ratio of 1: 1, 25% by weight of tri (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate, and 2 of vinylene carbonate. According to the same raw material and manufacturing method as the battery A of the present invention, except that 1 wt% and 1 wt% of 1,3-propane sultone were mixed and 1 mol of LiPF 6 was dissolved (electrolyte i) was used. A 10 mAh non-aqueous electrolyte battery was produced and used as comparative battery I.

非水電解質として、エチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを体積比1:1の割合で混合した混合溶媒1リットルに、1モルのLiPFを溶解させたもの(電解質j)を用いた以外は、本発明電池Aと同一の原料及び製法により、容量10mAhの非水電解質電池を作製し、比較電池Jとした。 The battery of the present invention except that 1 mol of LiPF 6 was dissolved (electrolyte j) in 1 liter of a mixed solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1 as the nonaqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte battery having a capacity of 10 mAh was produced using the same raw material and production method as A, and was designated as comparative battery J.

(電解質燃焼性試験)
上記した非水電解質(電解質a1〜a8、b〜j)について、電解質燃焼性試験を行った。時計皿に各電解質を5ml取り、アルコールランプの火を10秒間近づけて着火・燃焼の有無を確認した。
(Electrolyte flammability test)
An electrolyte flammability test was performed on the nonaqueous electrolytes (electrolytes a1 to a8 and b to j) described above. 5 ml of each electrolyte was taken on a watch glass, and the presence of ignition / combustion was confirmed by bringing the fire of an alcohol lamp closer to 10 seconds.

(電池性能試験)
これらの本発明電池A1〜A8、B、C、D及び比較電池E、F、G、H、I、Jについて、初期放電容量、高率放電容量の測定を行った。初期放電容量は、20℃において、電流10mA、終止電圧4.2Vの定電流定電圧充電した後、20℃において、電流2mA、終止電圧2.7Vの定電流放電を行い、初期放電容量とした。また、高率放電容量は、20℃において、電流10mA、終止電圧4.2Vの定電流定電圧充電した後、20℃において、電流30mA、終止電圧2.7Vの定電流放電を行い、高率放電容量とした。以上の試験結果をまとめて表1に示す。なお、表1においては次の通りの略称記号を用いている。
TFPP:リン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)
DFEP:リン酸トリ(2,2−ジフルオロエチル)
OFPP:リン酸トリ(1H,1H,5H−オクタフルオロペンチル)
TEP:リン酸トリエチル
TFEP:リン酸トリ(2,2,2−トリフルオロエチル)
VC:ビニレンカーボネート
SC:スチレンカーボネート
VEC:ビニルエチレンカーボネート
PS:1,3−プロパンスルトン
SF:スルフォラン
ES:エチレンサルファイト
(Battery performance test)
For these inventive batteries A1 to A8, B, C, D and comparative batteries E, F, G, H, I, J, the initial discharge capacity and the high rate discharge capacity were measured. The initial discharge capacity was a constant current constant voltage charge with a current of 10 mA and a final voltage of 4.2 V at 20 ° C., and then a constant current discharge with a current of 2 mA and a final voltage of 2.7 V was performed at 20 ° C. to obtain an initial discharge capacity. . Further, the high rate discharge capacity is a constant rate constant voltage charge with a current of 10 mA and a final voltage of 4.2 V at 20 ° C., followed by a constant current discharge with a current of 30 mA and a final voltage of 2.7 V at 20 ° C. It was set as the discharge capacity. The above test results are summarized in Table 1. In Table 1, the following abbreviations are used.
TFPP: Tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate
DFEP: Tri (2,2-difluoroethyl phosphate)
OFPP: Triphosphate (1H, 1H, 5H-octafluoropentyl)
TEP: Triethyl phosphate TFEP: Tri (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate
VC: vinylene carbonate SC: styrene carbonate VEC: vinyl ethylene carbonate PS: 1,3-propane sultone SF: sulfolane ES: ethylene sulfite

Figure 2007141760
Figure 2007141760

表1に示すように、リン酸エステル類を添加していない電解質jを用いた比較電池Jは、初期放電容量及び高率放電容量は良好であったが、これに用いた非水電解質は燃焼性を有した。分子鎖末端基の構造がCH3−であるリン酸エステルを含有している電解質hや、分子鎖末端基の構造がCF3−であるリン酸エステルを含有している電解質iは、自己消火性又は難燃性を示したが、これを用いた比較電池H、Iは、初期放電容量は設計容量に対してやや低く、さらに高率放電容量に劣ることがわかった。また、炭素−炭素π結合を有する環状カーボネートやS=O結合を有する環状有機化合物のいずれか一方又は両方を添加していない非水電解質を用いた比較電池E、F、Gにおいても、初期放電容量は設計容量に対してやや低く、さらに高率放電容量に劣ることがわかった。 As shown in Table 1, the comparative battery J using the electrolyte j to which no phosphate ester was added had good initial discharge capacity and high rate discharge capacity, but the non-aqueous electrolyte used for this was a combustion Had sex. The electrolyte h containing a phosphate ester whose molecular chain end group structure is CH 3 — and the electrolyte i containing a phosphate ester whose molecular chain end group structure is CF 3 — are self-extinguishing. However, it was found that the comparative batteries H and I using the same had an initial discharge capacity slightly lower than the design capacity and inferior to a high rate discharge capacity. In addition, in the comparative batteries E, F, and G using a non-aqueous electrolyte to which either or both of a cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and a cyclic organic compound having an S═O bond are not added, initial discharge is performed. It was found that the capacity was slightly lower than the design capacity and was inferior to the high rate discharge capacity.

これに対し、本発明電池A1〜8、B、C、Dは、比較電池E、F、G、H、I、Jと比較して、初期放電容量及び高率放電容量がともに優れているだけでなく、これに用いた非水電解質の燃焼性試験結果も良好であり、優れた電解質の難燃性と高率放電特性とを兼ね備える非水電解質電池であることが確認された。   In contrast, the present invention batteries A1 to A8, B, C, and D are excellent in both initial discharge capacity and high rate discharge capacity as compared with comparative batteries E, F, G, H, I, and J. In addition, the non-aqueous electrolyte used in this test also has good flammability test results, and it was confirmed that the non-aqueous electrolyte battery has both excellent flame retardancy and high-rate discharge characteristics.

また、優れた電解質の難燃性と高率放電特性とを兼ね備える非水電解質電池とするためには、本発明電池A1〜A6間の比較により、リン酸エステル化合物の含有量は5重量%以上が好ましく、より好ましくは10重量%以上50重量%以下であることが確認された。   In addition, in order to obtain a nonaqueous electrolyte battery having both excellent flame retardance and high rate discharge characteristics of the electrolyte, the content of the phosphate ester compound is 5% by weight or more by comparison between the batteries A1 to A6 of the present invention. It was confirmed that it is preferably 10% by weight or more and 50% by weight or less.

前記本発明電池A1〜A8、B、C、D及び比較電池E、F、G、H、I、Jのそれぞれ各複数個について、初期放電容量及び高率放電容量の測定後、非水電解質の組成分析に供した。外装体である金属樹脂複合フィルムの一部を切り欠き、遠心分離器を用いて電池内の非水電解質を採取し、非水溶媒成分を分析した。その結果、ほぼ全数の非水電解質について、環状カーボネート及びS=O結合を有する環状有機化合物の検出量はいずれも製造時の添加量よりも減少しており、検出されないものもあった。特に、環状カーボネートについては、ほとんどの非水電解質について検出されなかった。これは、非水電解質電池の製造工程中、組み立て後に行う初期充放電(初期化成)の工程で相当量が消費されたためと考えられる。   For each of the batteries A1 to A8, B, C, D of the present invention and a plurality of comparative batteries E, F, G, H, I, J, the initial discharge capacity and the high rate discharge capacity were measured. The composition was subjected to composition analysis. A part of the metal resin composite film as the outer package was cut out, the nonaqueous electrolyte in the battery was collected using a centrifuge, and the nonaqueous solvent component was analyzed. As a result, for almost all non-aqueous electrolytes, the detected amounts of cyclic carbonate and cyclic organic compound having an S═O bond were both lower than the added amount at the time of production, and some were not detected. In particular, cyclic carbonates were not detected for most nonaqueous electrolytes. This is considered to be because a considerable amount was consumed in the initial charge / discharge (initialization) step performed after assembly during the manufacturing process of the nonaqueous electrolyte battery.

以上、説明したように、本発明によれば、優れた電解質の難燃性と高率放電特性とを兼ね備えた非水電解質電池を容易に提供することができ、その工業的価値は大である。   As described above, according to the present invention, it is possible to easily provide a nonaqueous electrolyte battery having both excellent flame retardance and high rate discharge characteristics of an electrolyte, and its industrial value is great. .

本発明の非水電解質電池の断面図である。It is sectional drawing of the nonaqueous electrolyte battery of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 正極
11 正極合剤
12 正極集電体
2 負極合剤
21 負極合剤
22 負極集電体
3 セパレータ
4 極群
5 金属樹脂複合フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 11 Positive electrode mixture 12 Positive electrode collector 2 Negative electrode mixture 21 Negative electrode mixture 22 Negative electrode collector 3 Separator 4 Electrode group 5 Metal resin composite film

Claims (4)

正極と、負極と、リチウム塩を含有する非水電解質とを備えた非水電解質電池において、前記非水電解質は、次の(化学式1)で示されるリン酸エステル化合物を含有している非水電解質電池。
Figure 2007141760
In a non-aqueous electrolyte battery including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt, the non-aqueous electrolyte contains a phosphoric ester compound represented by the following (Chemical Formula 1). Electrolyte battery.
Figure 2007141760
前記リン酸エステル化合物は、リン酸トリ(2,2−ジフルオロエチル)及びリン酸トリ(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)からなる群から選択される1種又は2種であることを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。 The phosphate compound is one or two selected from the group consisting of tri (2,2-difluoroethyl) phosphate and tri (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1. 前記非水電解質は、前記リン酸エステル化合物を5重量%以上含有している請求項1又は2記載の非水電解質電池。 The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the nonaqueous electrolyte contains 5 wt% or more of the phosphate ester compound. 炭素−炭素π結合を有する環状カーボネート、及び、S=O結合を有する環状有機化合物を添加した非水電解質を用いて製造された請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解質電池。
The nonaqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 3, produced using a nonaqueous electrolyte to which a cyclic carbonate having a carbon-carbon π bond and a cyclic organic compound having an S═O bond are added.
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