JP2008210769A - Nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

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Atsumichi Kawashima
敦道 川島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery capable of suppressing bulging of a laminated battery in high temperature storage. <P>SOLUTION: A nonaqueous electrolyte battery includes: an outer packaging formed with a laminated film; an electrode body formed by laminating, through a separator, a positive electrode and a negative electrode made of a carbon material, both housed in the outer packaging; and an electrolyte, wherein the electrolyte contains at least one of silane derivatives having a hydrogen-silicon bond. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、水素−ケイ素結合を有するシラン誘導体を含む電解液を用いた非水電解液二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery using an electrolyte solution containing a silane derivative having a hydrogen-silicon bond.

近年、カメラ一体型VTR、デジタルスチルカメラ、携帯電話、携帯情報端末、ノート型コンピュータ等のポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。そしてこれらの電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池について、エネルギー密度を向上させるための研究開発が活発に進められている。   In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR, a digital still camera, a mobile phone, a personal digital assistant, and a notebook computer have appeared, and their size and weight have been reduced. As portable power sources for these electronic devices, research and development for improving the energy density of batteries, particularly secondary batteries, are being actively promoted.

二次電池の中でも、負極活物質に炭素、正極活物質にリチウム−遷移金属複合酸化物、電解液に炭酸エステル混合物等の非水溶媒を使用するリチウムイオン二次電池は、従来の水系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、広く実用化されている(特許文献1〜3)。特に外装にアルミニウムラミネートフィルムを使用するラミネート型電池は軽量なためエネルギー密度が大きい。ラミネート型電池においては、電解液をポリマーに膨潤させるとラミネート型電池の変形を抑制する事ができるため、ラミネートポリマー電池も広く使用されている。   Among secondary batteries, a lithium ion secondary battery using a non-aqueous solvent such as carbon as a negative electrode active material, a lithium-transition metal composite oxide as a positive electrode active material, and a carbonate ester mixture as an electrolyte is a conventional aqueous electrolyte. Since a large energy density can be obtained as compared with lead batteries and nickel cadmium batteries which are secondary batteries, they are widely put into practical use (Patent Documents 1 to 3). In particular, a laminated battery using an aluminum laminate film for the exterior has a high energy density because it is lightweight. In the laminate type battery, since the deformation of the laminate type battery can be suppressed by swelling the electrolyte in the polymer, the laminate polymer battery is also widely used.

特開平8−78053号公報JP-A-8-78053 特開2006−137741号公報JP 2006-137741 A 特開2001−319685号公報JP 2001-319685 A

しかしラミネート型電池は外装が軟らかいため、高温環境下でふくれやすい問題があった。本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたものであり、ラミネート型電池の高温保存時における膨張を抑制することのできる電池を提供することを目的とする。   However, the laminate type battery has a problem that it is easy to swell in a high temperature environment due to its soft exterior. This invention is made | formed in view of this problem, and it aims at providing the battery which can suppress the expansion | swelling at the time of the high temperature preservation | save of a laminate type battery.

本発明の非水電解液電池は、ラミネートフィルムによって成形された外装容器と、該外装容器内部に収容される正極と炭素材料からなる負極とをセパレータを介して積層させて成る電極体と電解液とを備えた非水電解液電池であって、該電解液は水素−ケイ素結合を有するシラン誘導体の少なくとも1種を含むものである。   The non-aqueous electrolyte battery according to the present invention includes an outer container formed of a laminate film, a positive electrode housed in the outer container and a negative electrode made of a carbon material, and an electrode body and an electrolytic solution formed by laminating a separator. The non-aqueous electrolyte battery comprises: at least one silane derivative having a hydrogen-silicon bond.

本発明の電池によれば、電解液に水素−ケイ素結合を有するシラン誘導体を含有させ、炭素材料からなる負極を用いることにより、正極に良好な被膜を形成することができ、ラミネート型電池の高温保存時の膨張を抑制するとともに、優れた充放電効率を保持することができる。   According to the battery of the present invention, a good film can be formed on the positive electrode by using a negative electrode made of a carbon material by containing a silane derivative having a hydrogen-silicon bond in the electrolytic solution, and the high temperature of the laminated battery. While suppressing the expansion | swelling at the time of a preservation | save, the outstanding charging / discharging efficiency can be hold | maintained.

特に、電解液における前記シラン誘導体の含有量を0.1質量%以上0.7質量%以下とし、または炭素−炭素多重結合を有する炭酸エステルとして炭酸ビニレンおよび電解液により膨潤する高分子化合物としてポリフッ化ビニリデンの少なくとも一方を電解液に含有させれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, the content of the silane derivative in the electrolytic solution is 0.1% by mass or more and 0.7% by mass or less, or vinylene carbonate as a carbonic acid ester having a carbon-carbon multiple bond and a polymer compound that is swollen by the electrolytic solution. If at least one of the vinylidene chlorides is contained in the electrolytic solution, a higher effect can be obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明するが、本発明は以下の形態に限定されるものではない。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following mode.

図1は、本発明の一実施の形態に係るラミネート型電池の構成を模式的に表したものである。この二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード21および負極リード22が取り付けられた巻回電極体20をフィルム状の外装部材30の内部に収容したものである。   FIG. 1 schematically shows a configuration of a laminated battery according to an embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called laminate film type, and has a wound electrode body 20 to which a positive electrode lead 21 and a negative electrode lead 22 are attached accommodated in a film-shaped exterior member 30.

正極リード21および負極リード22は、それぞれ、外装部材30の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極リード21および負極リード22は、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルおよびステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。   The positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are led out from the inside of the exterior member 30 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are each made of a metal material such as aluminum, copper, nickel, and stainless steel, and each have a thin plate shape or a mesh shape.

外装部材30は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材30は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体20とが対向するように配設されており、各外縁部が融着または接着剤により互いに密着されている。外装部材30と正極リード21および負極リード22との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム31が挿入されている。密着フィルム31は、正極リード21および負極リード22に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンおよび変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。   The exterior member 30 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. The exterior member 30 is disposed, for example, so that the polyethylene film side and the wound electrode body 20 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion or an adhesive. An adhesion film 31 is inserted between the exterior member 30 and the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 31 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, and modified polypropylene.

なお、外装部材30は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルムおよびポリプロピレンなどの高分子フィルム、並びに金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 30 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, and a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.

図2は、図1に示した巻回電極体20のI−I線に沿った断面構造を表すものである。巻回電極体20は、正極23と負極24とをセパレータ25および電解質層26を介して積層し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ27により保護されている。   FIG. 2 shows a cross-sectional structure taken along line II of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The wound electrode body 20 is obtained by laminating a positive electrode 23 and a negative electrode 24 via a separator 25 and an electrolyte layer 26 and winding them, and the outermost periphery is protected by a protective tape 27.

(正極)
正極23は、正極集電体23Aの両面に正極活物質層23Bが設けられた構造を有している。負極24は、負極集電体24Aの両面に負極活物質層24Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層24Bと正極活物質層23Bとが対向するように配置されている。
(Positive electrode)
The positive electrode 23 has a structure in which a positive electrode active material layer 23B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 23A. The negative electrode 24 has a structure in which a negative electrode active material layer 24B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 24A, and the negative electrode active material layer 24B and the positive electrode active material layer 23B are arranged to face each other.

正極集電体23Aは、例えば、アルミニウム、ニッケルおよびステンレスなどの金属材料により構成されている。正極活物質層24Bは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵および放出可能な正極材料のいずれか1種または複数種を含んでおり、必要に応じて炭素材料などの導電剤およびポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んでいてもよい。   The positive electrode current collector 23A is made of, for example, a metal material such as aluminum, nickel, and stainless steel. The positive electrode active material layer 24B includes, for example, any one or more of positive electrode materials capable of occluding and releasing lithium as a positive electrode active material, and a conductive agent such as a carbon material and polyvinylidene fluoride as necessary. It may contain a binder.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、およびこれらの固溶体(Li(NiCoyMnz)O2))(x、yおよびzの値は0<x<1、0<y<1、0≦z<1、x+y+z=1である。)、マンガンスピネル(LiMn24)およびその固溶体(Li(Mn2-vNiv)O4)(vの値はv<2である。)などのリチウム複合酸化物、並びにリン酸鉄リチウム(LiFePO4)などのオリビン構造を有するリン酸化合物が好ましい。高いエネルギー密度を得ることができるからである。また、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、酸化チタン、酸化バナジウムおよび二酸化マンガンなどの酸化物、二硫化鉄、二硫化チタンおよび硫化モリブデンなどの二硫化物、硫黄、並びにポリアニリンおよびポリチオフェンなどの導電性高分子も挙げられる。 Examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium include lithium cobaltate, lithium nickelate, and solid solutions thereof (Li (NiCo y Mn z ) O 2 )) (x, y, and z have values of 0 <x <1, 0 <y <1, 0 ≦ z <1, x + y + z = 1.), Manganese spinel (LiMn 2 O 4 ) and its solid solution (Li (Mn 2−v Ni v ) O 4 ) (The value of v is v <2.) Lithium composite oxides and the like, and phosphate compounds having an olivine structure such as lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) are preferable. This is because a high energy density can be obtained. Examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium include oxides such as titanium oxide, vanadium oxide and manganese dioxide, disulfides such as iron disulfide, titanium disulfide and molybdenum sulfide, sulfur, And conductive polymers such as polyaniline and polythiophene.

(負極)
負極24は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体24Aの両面に負極活物質層24Bが設けられた構造を有している。負極集電体24Aは、例えば、銅、ニッケルおよびステンレスなどの金属材料により構成されている。
(Negative electrode)
The negative electrode 24 has, for example, a structure in which a negative electrode active material layer 24B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 24A having a pair of opposed surfaces. The negative electrode current collector 24A is made of a metal material such as copper, nickel, and stainless steel, for example.

負極活物質層24Bは、負極活物質として、リチウムを吸蔵および放出することが可能な炭素材料のいずれか1種または複数種を含んでいる。炭素材料を含むことにより負極を安定化させ、正極における被覆を促進することができる。   The negative electrode active material layer 24B includes any one or more carbon materials capable of inserting and extracting lithium as a negative electrode active material. By including the carbon material, the negative electrode can be stabilized and coating on the positive electrode can be promoted.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な炭素材料としては、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維および活性炭などの炭素材料が挙げられる。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスおよび石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂やフラン樹脂等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。また、高分子材料としてはポリアセチレンおよびポリピロールなどがある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。特に黒鉛は、電気化学当量が大きく、高いエネルギー密度を得ることができ好ましい。また、難黒鉛化性炭素は、優れた特性が得られるので好ましい。さらにまた、充放電電位が低いもの、具体的には充放電電位がリチウム金属に近いものが、電池の高エネルギー密度化を容易に実現することができるので好ましい。   Examples of the carbon material capable of inserting and extracting lithium include non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, and fired organic polymer compounds And carbon materials such as carbon fiber and activated carbon. Among these, examples of coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. An organic polymer compound fired body refers to a carbonized material obtained by firing a polymer material such as phenol resin or furan resin at an appropriate temperature, and in part, it is made of non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified. Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole. These carbon materials are preferable because the change in crystal structure that occurs during charge and discharge is very small, a high charge and discharge capacity can be obtained, and good cycle characteristics can be obtained. In particular, graphite is preferable because it has a high electrochemical equivalent and can provide a high energy density. Further, non-graphitizable carbon is preferable because excellent characteristics can be obtained. Furthermore, a battery having a low charge / discharge potential, specifically, a battery having a charge / discharge potential close to that of lithium metal is preferable because a high energy density of the battery can be easily realized.

(セパレータ)
セパレータ25は、正極23と負極24とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。このセパレータ25は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンおよびポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多硬質膜により構成されており、これらの複数種の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。セパレータ25には、例えば液状の電解質である電解液が含浸されている。
(Separator)
The separator 25 separates the positive electrode 23 and the negative electrode 24 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 25 is made of, for example, a porous film made of a synthetic resin made of polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, or the like, or a multi-hard film made of ceramic, and a plurality of these porous films are laminated. It may be a structure. For example, the separator 25 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte.

(電解液)
電解液は、例えば、溶媒と、溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。また、電解液は、下式(1)〜式(6)で表される水素−ケイ素結合を有するシラン誘導体を少なくとも1種含んでいる。このようなシラン誘導体を電解液に含むことにより、正極23により良好な被膜を形成することができ、酸化に対してより安定となり高温保存時における膨張を抑制することができるからである。水素−ケイ素結合を有するシラン誘導体の電解液における含有量は、0.1質量%以上0.7質量%以下の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることで、より高い効果が得られるからである。水素−ケイ素結合を有するシラン誘導体は1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
(Electrolyte)
The electrolytic solution contains, for example, a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent. The electrolytic solution contains at least one silane derivative having a hydrogen-silicon bond represented by the following formulas (1) to (6). By including such a silane derivative in the electrolytic solution, it is possible to form a good film with the positive electrode 23, to be more stable against oxidation, and to suppress expansion during high temperature storage. The content of the silane derivative having a hydrogen-silicon bond in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.1% by mass to 0.7% by mass. It is because a higher effect is acquired by setting it as this range. One silane derivative having a hydrogen-silicon bond may be used alone, or a plurality of silane derivatives may be used in combination.

Figure 2008210769
Figure 2008210769

前記式(1)〜(3)中、R〜RはC2m+1(1≦m≦18)を示す。また、前記式(4)〜(6)中、R〜R15はC2m+1(0≦m≦4)を示す。R1〜R15は同一のものがあってもよいし、全てが異なっていてもよい。このようなシラン誘導体として、例えば、下式(7)に示すフェニルシラン、下式(8)に示すブチルシラン、下式(9)に示すヘキシルシラン、下式(10)に示すオクタデシルシラン、下式(11)に示すジフェニルシラン、下式(12)に示すジエチルシラン、下式(13)に示すトリフェニルシラン、および下式(14)に示すトリエチルシランなどが挙げられる。 In the formula (1) ~ (3), R 1 ~R 7 shows the C m H 2m + 1 (1 ≦ m ≦ 18). Further, the formula (4) ~ (6), R 1 ~R 15 denotes a C m H 2m + 1 (0 ≦ m ≦ 4). R1 to R15 may be the same, or all may be different. Examples of such silane derivatives include phenylsilane represented by the following formula (7), butylsilane represented by the following formula (8), hexylsilane represented by the following formula (9), octadecylsilane represented by the following formula (10), and the following formula: Examples thereof include diphenylsilane represented by (11), diethylsilane represented by the following formula (12), triphenylsilane represented by the following formula (13), and triethylsilane represented by the following formula (14).

Figure 2008210769
Figure 2008210769

(電解質層)
電解質層26には、前記電解液が含まれる。本発明の電池は、電解液により膨潤して電解液を保持する保持体となる高分子化合物を含むことにより、ゲル状としてもよい。電解液により膨潤する高分子化合物を含むことにより高いイオン伝導率を得ることができ、優れた充放電効率が得られると共に、電池の漏液を防止することができるからである。電解液に高分子化合物を添加して用いる場合、電解液における高分子化合物の含有量は、0.5質量%以上2.0質量%以下の範囲内とすることが好ましい。また、セパレータの両面に高分子化合物を塗布して用いる場合は、高分子化合物と電解液との質量比は1:10〜1:50の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることにより、より高い充放電効率が得られるからである。
(Electrolyte layer)
The electrolyte layer 26 contains the electrolytic solution. The battery of the present invention may be in the form of a gel by containing a polymer compound that swells with the electrolyte and serves as a holding body that holds the electrolyte. It is because high ion conductivity can be obtained by including a polymer compound that swells with the electrolytic solution, excellent charge / discharge efficiency can be obtained, and battery leakage can be prevented. When a polymer compound is added to the electrolytic solution, the content of the polymer compound in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.5% by mass to 2.0% by mass. Moreover, when apply | coating and using a high molecular compound on both surfaces of a separator, it is preferable that the mass ratio of a high molecular compound and electrolyte solution exists in the range of 1:10 to 1:50. It is because higher charging / discharging efficiency is obtained by setting it within this range.

前記高分子化合物としては、例えば、下式(15)に示すポリビニルホルマール、ポリエチレンオキサイドおよびポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、下式(16)に示すポリメタクリレートなどのエステル系高分子化合物、アクリレート系高分子化合物、下式(17)に示すポリフッ化ビニリデンおよびフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ化ビニリデンの重合体が挙げられる。高分子化合物は1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。特に、高温保存時の膨潤防止効果の観点からは、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素系高分子化合物を用いることが望ましい。   Examples of the polymer compound include ether-based polymer compounds such as polyvinyl formal represented by the following formula (15), polyethylene oxide and a crosslinked product containing polyethylene oxide, and ester-based polymers such as polymethacrylate represented by the following formula (16). Polymers of vinylidene fluoride such as molecular compounds, acrylate polymer compounds, polyvinylidene fluoride represented by the following formula (17), and copolymers of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene are exemplified. A high molecular compound may be used individually by 1 type, and multiple types may be mixed and used for it. In particular, from the viewpoint of the effect of preventing swelling during high temperature storage, it is desirable to use a fluorine-based polymer compound such as polyvinylidene fluoride.

Figure 2008210769
Figure 2008210769

前記式(15)〜(17)中、s、t、uはそれぞれ100〜10000の整数であり、RはC2x−1(xは1〜8、yは0〜4)で示される。 In the formulas (15) to (17), s, t, and u are each an integer of 100 to 10,000, and R is C x H 2x-1 O y (x is 1 to 8, y is 0 to 4). Indicated.

(溶媒)
溶媒は、比誘電率が30以上の高誘電率溶媒を含んでいる。これによりリチウムイオンの数を増加させることができるからである。電解液における高誘電率溶媒の含有量は、15質量%以上50質量%以下の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることにより、より高い充放電効率が得られるからである。
(solvent)
The solvent contains a high dielectric constant solvent having a relative dielectric constant of 30 or more. This is because the number of lithium ions can be increased. The content of the high dielectric constant solvent in the electrolytic solution is preferably in the range of 15% by mass to 50% by mass. It is because higher charging / discharging efficiency is obtained by setting it within this range.

前記高誘電率溶媒としては、例えば、炭酸ビニレン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレンおよびビニル炭酸エチレンなどの炭素−炭素多重結合を有する炭酸エステル、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンなどのラクトン、N−メチル−2−ピロリドンなどのラクタム、N−メチル−2−オキサゾリジノンなどの環式カルバミン酸エステル、並びにテトラメチレンスルホンなどのスルホン化合物が挙げられ、特に炭素−炭素多重結合を有する炭酸エステルが好ましく、炭酸ビニレンがより好ましい。電解液における炭素−炭素多重結合を有する炭酸エステルの含有量は、0.1質量%以上2.0質量%以下の範囲内とすることが好ましい。高誘電率溶媒は、1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the high dielectric constant solvent include carbonates having carbon-carbon multiple bonds such as vinylene carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and vinyl ethylene carbonate, lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, N -Lactams such as methyl-2-pyrrolidone, cyclic carbamates such as N-methyl-2-oxazolidinone, and sulfone compounds such as tetramethylene sulfone, in particular, carbonates having a carbon-carbon multiple bond are preferred, More preferred is vinylene carbonate. The content of the carbonic acid ester having a carbon-carbon multiple bond in the electrolytic solution is preferably in the range of 0.1% by mass to 2.0% by mass. A high dielectric constant solvent may be used individually by 1 type, and multiple types may be mixed and used for it.

高誘電率溶媒は、ハロゲン原子を有する環式炭酸エステル誘導体を含んでいてもよい。このような環式炭酸エステル誘導体としては、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどのフッ素化炭酸エチレン、4−メチル−5−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンおよび4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどの二フッ化炭酸エチレン、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン2−オンおよびトリフルオロメチレン炭酸エチレンなどの三フッ化炭酸エチレン、並びに4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどの塩素化炭酸エチレンが挙げられる。環式炭酸エステル誘導体には1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   The high dielectric constant solvent may contain a cyclic carbonate derivative having a halogen atom. Examples of such cyclic carbonate derivatives include fluorinated ethylene carbonates such as 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-methyl-5-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, and the like. And trifluorocarbonic acid such as ethylene difluoride carbonate such as 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one and ethylene trifluoromethylene carbonate Examples include ethylene and chlorinated ethylene carbonates such as 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one. One kind of cyclic carbonate derivative may be used alone, or a plurality of kinds may be mixed and used.

前記高誘電率溶媒は、粘度が1mPa・s以下の低粘度溶媒を混合して用いることが好ましい。これにより高いイオン伝導性を得ることができるからである。高誘電率溶媒と低粘度溶媒との比率(質量比)は、2:8〜5:5の範囲内とすることが好ましい。この範囲内とすることでより高い効果が得られるからである。   The high dielectric constant solvent is preferably mixed with a low viscosity solvent having a viscosity of 1 mPa · s or less. This is because high ion conductivity can be obtained. The ratio (mass ratio) of the high dielectric constant solvent and the low viscosity solvent is preferably in the range of 2: 8 to 5: 5. It is because a higher effect can be obtained by setting it within this range.

前記低粘度溶媒としては、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチルおよび炭酸エチルメチルなどの鎖状炭酸エステル、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチルおよびトリメチル酢酸エチルなどの鎖状カルボン酸エステル、N,N−ジメチルアセトアミドなどの鎖状アミド、N,N−ジエチルカルバミン酸メチルおよびN,N−ジエチルカルバミン酸エチルなどの鎖状カルバミン酸エステル、並びに1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピランおよび1,3−ジオキソランなどのエーテルが挙げられる。低粘度溶媒は1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the low viscosity solvent include chain carbonate esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, and A chain carboxylic acid ester such as ethyl trimethylacetate, a chain amide such as N, N-dimethylacetamide, a chain carbamic acid ester such as methyl N, N-diethylcarbamate and ethyl N, N-diethylcarbamate, and 1 , 2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran and ethers such as 1,3-dioxolane. A low viscosity solvent may be used individually by 1 type, and multiple types may be mixed and used for it.

(電解質塩)
電解質塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)、六フッ化ヒ酸リチウム(LiAsF6)、六フッ化アンチモン酸リチウム(LiSbF6)、過塩素酸リチウム(LiClO4)および四塩化アルミニウム酸リチウム(LiAlCl4)などの無機リチウム塩、並びにトリフルオロメタンスルホン酸リチウム(CF3SO3Li)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド[(CF3SO22NLi]、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホン)イミド[(C25SO22NLi]およびリチウムトリス(トリフルオロメタンスルホン)メチド[(CF3SO23CLi]などのパーフルオロアルカンスルホン酸誘導体のリチウム塩が挙げられる。電解質塩は1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。
(Electrolyte salt)
As the electrolyte salt, e.g., lithium hexafluorophosphate (LiPF 6), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4), lithium hexafluoroarsenate (LiAsF 6), lithium hexafluoro antimonate (LiSbF 6) , Inorganic lithium salts such as lithium perchlorate (LiClO 4 ) and lithium tetrachloroaluminate (LiAlCl 4 ), and lithium trifluoromethanesulfonate (CF 3 SO 3 Li), lithium bis (trifluoromethanesulfone) imide [(CF 3 SO 2 ) 2 NLi], lithium bis (pentafluoroethanesulfone) imide [(C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi] and lithium tris (trifluoromethanesulfone) methide [(CF 3 SO 2 ) 3 CLi] Examples thereof include lithium salts of perfluoroalkanesulfonic acid derivatives. One electrolyte salt may be used alone, or a plurality of electrolyte salts may be mixed and used.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、正極23および負極24のそれぞれに、電解液と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層26を形成する。次いで、正極集電体23Aに正極リード21を取り付けると共に、負極集電体24Aに負極リード22を取り付ける。続いて、電解質層26が形成された正極23と負極24とをセパレータ25を介して積層し積層体としたのち、この積層体をその長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ27を接着して巻回電極体20を形成する。そののち、例えば、外装部材30の間に巻回電極体20を挟み込み、外装部材30の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード21および負極リード22と外装部材30との間には密着フィルム31を挿入する。これにより、図1、2に示した二次電池が完成する。   First, a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 23 and the negative electrode 24, and the mixed solvent is volatilized to form the electrolyte layer 26. Next, the positive electrode lead 21 is attached to the positive electrode current collector 23A, and the negative electrode lead 22 is attached to the negative electrode current collector 24A. Subsequently, the positive electrode 23 and the negative electrode 24 on which the electrolyte layer 26 is formed are laminated through a separator 25 to form a laminated body, and then the laminated body is wound in the longitudinal direction, and the protective tape 27 is attached to the outermost peripheral portion. The wound electrode body 20 is formed by bonding. After that, for example, the wound electrode body 20 is sandwiched between the exterior members 30, and the outer edges of the exterior members 30 are brought into close contact by thermal fusion or the like and sealed. At that time, an adhesion film 31 is inserted between the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 and the exterior member 30. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極23および負極24を作製し、正極23および負極24に正極リード21および負極リード22を取り付けたのち、正極23と負極24とをセパレータ25を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ27を接着して、巻回電極体20の前駆体である巻回体を形成する。次いで、この巻回体を外装部材30に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材30の内部に収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、必要に応じて重合開始剤、および重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材30の内部に注入したのち、外装部材30の開口部を熱融着して密封する。そののち、必要に応じて熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることによりゲル状の電解質層26を形成し、図1、2に示した二次電池を組み立てる。   Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 23 and the negative electrode 24 are prepared as described above, and after the positive electrode lead 21 and the negative electrode lead 22 are attached to the positive electrode 23 and the negative electrode 24, the positive electrode 23 and the negative electrode 24 are stacked and wound via the separator 25. Rotate and adhere the protective tape 27 to the outermost periphery to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 20. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 30, and the outer peripheral edge portion excluding one side is heat-sealed to form a bag shape, and is stored inside the exterior member 30. Subsequently, an electrolyte composition including an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, and other materials such as a polymerization initiator and a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and the interior of the exterior member 30 is prepared. Then, the opening of the exterior member 30 is heat-sealed and sealed. After that, if necessary, heat is applied to polymerize the monomer to form a polymer compound, thereby forming the gel electrolyte layer 26 and assembling the secondary battery shown in FIGS.

この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極23からリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極24に吸蔵される。一方、放電を行うと、例えば、負極24からリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極24に吸蔵される。   In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are extracted from the positive electrode 23 and inserted in the negative electrode 24 through the electrolytic solution. On the other hand, when discharging is performed, for example, lithium ions are extracted from the negative electrode 24 and inserted into the positive electrode 24 through the electrolytic solution.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、電解質として電解液を用いる場合について説明し、更に、電解液を高分子化合物に保持させたゲル状電解質を用いる場合についても説明したが、他の電解質を用いるようにしてもよい。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性セラミックス、イオン伝導性ガラスおよびイオン性結晶などのイオン伝導性無機化合物と電解液とを混合したもの、または他の無機化合物と電解液とを混合したもの、またはこれらの無機化合物とゲル状電解質とを混合したものが挙げられる。   Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the case where an electrolytic solution is used as the electrolyte is described, and further, the case where a gel electrolyte in which the electrolytic solution is held in a polymer compound is also described, but other electrolytes are used. May be. Other electrolytes include, for example, a mixture of an ion conductive inorganic compound such as ion conductive ceramics, ion conductive glass and ionic crystal and an electrolytic solution, or a mixture of another inorganic compound and an electrolytic solution. Or a mixture of these inorganic compounds and a gel electrolyte.

また、上記実施の形態では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明したが、ナトリウム(Na)およびカリウム(K)などの他のアルカリ金属、マグネシウムおよびカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、並びにアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。   In the above embodiment, a battery using lithium as an electrode reactant has been described. However, other alkali metals such as sodium (Na) and potassium (K), alkaline earth metals such as magnesium and calcium (Ca), In addition, the present invention can be applied to the case of using other light metals such as aluminum.

更に、上記実施の形態では、負極の容量が、リチウムの吸蔵および放出による容量成分により表されるいわゆるリチウムイオン二次電池、または、負極活物質にリチウム金属を用い、負極の容量が、リチウムの析出および溶解による容量成分により表されるいわゆるリチウム金属二次電池について説明したが、本発明は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の充電容量を正極の充電容量よりも小さくすることにより、負極の容量がリチウムの吸蔵および放出による容量成分と、リチウムの析出および溶解による容量成分とを含み、かつその和により表されるようにした二次電池についても同様に適用することができる。   Furthermore, in the above embodiment, the capacity of the negative electrode is expressed by a capacity component due to insertion and extraction of lithium, or a so-called lithium ion secondary battery, or lithium metal is used for the negative electrode active material, and the capacity of the negative electrode is Although a so-called lithium metal secondary battery represented by a capacity component due to precipitation and dissolution has been described, the present invention makes the charge capacity of the negative electrode material capable of occluding and releasing lithium smaller than the charge capacity of the positive electrode. Thus, the present invention can be similarly applied to a secondary battery in which the capacity of the negative electrode includes a capacity component due to insertion and extraction of lithium and a capacity component due to precipitation and dissolution of lithium, and is expressed by the sum thereof. .

更にまた、上記実施の形態では、ラミネート型の二次電池を具体的に挙げて説明したが、本発明は、二次電池に限らず、一次電池などの他の電池についても同様に適用することができる。   Furthermore, in the above embodiment, the laminate type secondary battery has been specifically described. However, the present invention is not limited to the secondary battery, and may be similarly applied to other batteries such as a primary battery. Can do.

<実施例1−1〜1−12、比較例1−1〜1−3>
(実施例1−1)
まず、正極を次のように作製した。正極活物質としてリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO)を94重量部と、導電剤としてグラファイトを3重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)を3重量部とを均質に混合してN−メチルピロリドンを添加し正極合剤塗液を得た。次に、得られた正極合剤塗液を、厚み20μmのアルミニウム箔上の両面に均一に塗布、乾燥して片面当たり40mg/cmの正極合剤層を形成した。これを幅50mm、長さ300mmの形状に切断して正極を作製した。
<Examples 1-1 to 1-12, Comparative Examples 1-1 to 1-3>
(Example 1-1)
First, the positive electrode was produced as follows. 94 parts by weight of lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 3 parts by weight of graphite as a conductive agent, and 3 parts by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were mixed uniformly. N-methylpyrrolidone was added to obtain a positive electrode mixture coating solution. Next, the obtained positive electrode mixture coating solution was uniformly applied on both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 20 μm and dried to form a positive electrode mixture layer of 40 mg / cm 2 per side. This was cut into a shape having a width of 50 mm and a length of 300 mm to produce a positive electrode.

次に、負極を次のようにして作製した。負極活物質として黒鉛97重量部、結着剤としてPVdFを3重量部とを均質に混合してN−メチルピロリドンを添加し負極合剤塗液を得た。次に、得られた負極合剤塗液を、負極集電体となる厚み15μmの銅箔上の両面に均一に塗布、乾燥して片面当たり20mg/cmの負極合剤層を形成した。これを幅50mm、長さ300mmの形状に切断して負極を作製した。 Next, the negative electrode was produced as follows. A negative electrode mixture coating solution was obtained by uniformly mixing 97 parts by weight of graphite as a negative electrode active material and 3 parts by weight of PVdF as a binder and adding N-methylpyrrolidone. Next, the obtained negative electrode mixture coating liquid was uniformly applied on both sides of a 15 μm thick copper foil serving as a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer of 20 mg / cm 2 per side. This was cut into a shape having a width of 50 mm and a length of 300 mm to produce a negative electrode.

電解液は炭酸エチレン/炭酸プロピレン/炭酸エチルメチル/炭酸ジエチル/六フッ化リン酸リチウム/フェニルシラン=17/17/26/26.5/13/0.5の割合(質量比)で混合して作製した。   The electrolyte was mixed at a ratio (mass ratio) of ethylene carbonate / propylene carbonate / ethyl methyl carbonate / diethyl carbonate / lithium hexafluorophosphate / phenylsilane = 17/17/26 / 26.5 / 13 / 0.5. Made.

この正極と負極を、厚さ9μmの微多孔性ポリエチレンフィルムからなるセパレータを介して積層して巻き取り、アルミニウムラミネートフィルムからなる袋に入れる。この袋に電解液を2g注液後、袋を熱融着してラミネート型電池を作製する。この電池の容量は700mAhであった。   This positive electrode and negative electrode are laminated and wound through a separator made of a microporous polyethylene film having a thickness of 9 μm, and put into a bag made of an aluminum laminate film. After injecting 2 g of the electrolyte into the bag, the bag is heat-sealed to produce a laminated battery. The capacity of this battery was 700 mAh.

上記のようにして作製した電池を23℃環境下700mAで4.2Vを上限として3時間充電した後、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化を調べた。ここで、膨張率は、保存前の電池厚みを分母とし、保存時に増加した厚みを分子として算出した値である。また23℃環境下700mAで4.2Vを上限として3時間充電した後、700mAで3Vを下限として定電流放電する事を300サイクル繰り返した時の放電容量維持率を測定した。   The battery produced as described above was charged for 3 hours at 700 mA at 23 ° C. and 4.2 V as the upper limit, and then the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours was examined. Here, the expansion coefficient is a value calculated using the battery thickness before storage as the denominator and the thickness increased during storage as the numerator. Further, after charging for 3 hours at 700 mA and 700 V at 23 ° C. for 3 hours, the discharge capacity retention rate was measured when 300 cycles of 3 mA at 700 mA and the lower limit were repeated for 300 cycles.

(実施例1−2〜1−4)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの濃度を表1に示す濃度とした以外は、実施例1−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Examples 1-2 to 1-4)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution and the phenylsilane concentration was changed to the concentration shown in Table 1, and the physical properties of the battery were evaluated. did.

(実施例1−5〜1−11)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の組成を表1に示す組成とした以外は、実施例1−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Examples 1-5 to 1-11)
Lamination was performed in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution, and the composition of the silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond was changed to the composition shown in Table 1. Type batteries were prepared and the physical properties of the batteries were evaluated.

(実施例1−12)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの濃度を表1に示す濃度とした以外は、実施例1−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Example 1-12)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution and the phenylsilane concentration was changed to the concentration shown in Table 1, and the physical properties of the battery were evaluated. did.

(比較例1−1)
電解液に、フェニルシランを混合せず、その分炭酸ジエチルを増量した以外は、実施例1−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 1-1)
A laminate type battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that phenylsilane was not mixed with the electrolytic solution and diethyl carbonate was increased by that amount, and the physical properties of the battery were evaluated.

(比較例1−2)
電解液にフェニルシランを混合せず、1.0質量%の炭酸ビニレンを混合した以外は、実施例1−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 1-2)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed without mixing phenylsilane with the electrolytic solution, and the physical properties of the battery were evaluated.

(比較例1−3)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの代わりに水素−ケイ素(Si−H)結合を有しないテトラエチルシランを使用した以外は、実施例1−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 1-3)
A laminate type as in Example 1-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution and tetraethylsilane having no hydrogen-silicon (Si—H) bond was used instead of phenylsilane. A battery was prepared and the physical properties of the battery were evaluated.

実施例1−1〜1−12、比較例1−1〜1−3で作製したラミネート型電池の物性を評価した結果を表1に示す。   Table 1 shows the results of evaluating the physical properties of the laminate type batteries produced in Examples 1-1 to 1-12 and Comparative Examples 1-1 to 1-3.

Figure 2008210769
Figure 2008210769

表1に示したように、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体(フェニルシラン)を混合した電解液を使用した実施例1−1では、フェニルシランを含まない電解液を使用した比較例1−1と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少した。一方、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の代わりに、水素−ケイ素(Si−H)結合を有さないシラン誘導体(テトラエチルシラン)を炭酸ビニレンとともに混合した電解液を使用した比較例1−3では、比較例1−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化は減少しなかった。これらのことから、電解液に水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体を混合することにより、高温保存時の電池膨張を抑制できることが分かった。   As shown in Table 1, in Example 1-1 using an electrolytic solution in which a silane derivative (phenylsilane) having a hydrogen-silicon (Si-H) bond was mixed, an electrolytic solution not containing phenylsilane was used. Compared to Comparative Example 1-1, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours decreased. On the other hand, instead of using a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si-H) bond, a comparison was made using an electrolytic solution in which a silane derivative (tetraethylsilane) having no hydrogen-silicon (Si-H) bond was mixed with vinylene carbonate. In Example 1-3, compared with Comparative Example 1-2, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours was not reduced. From these results, it was found that the battery expansion during high-temperature storage can be suppressed by mixing a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond with the electrolytic solution.

また、フェニルシランに加えて、炭酸ビニレンを電解液に混合した実施例1−2では、電解液に炭酸ビニレンを含まない実施例1−1と比較して高い放電容量維持率を示した。さらに、炭酸ビニレンとともに水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体(フェニルシラン、ブチルシラン、ヘキシルシラン、オクタデシルシラン、ジフェニルシラン、ジエチルシラン、トリフェニルシラン、またはトリエチルシラン)を混合した電解液を使用した実施例1−2〜1−11では、炭酸ビニレンを含み、当該シラン誘導体を含まない電解液を使用した比較例1−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少し、高い放電容量維持率が保持されていた。
これらのことから、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体とともに炭酸ビニレンを電解液に混合することにより、高温保存時の電池膨張を抑制しつつ、優れた充放電効率を保持できることが分かった。
Moreover, in Example 1-2 which mixed vinylene carbonate with electrolyte solution in addition to phenylsilane, the high discharge capacity maintenance factor was shown compared with Example 1-1 which does not contain vinylene carbonate in electrolyte solution. Furthermore, an electrolytic solution in which a silane derivative (phenylsilane, butylsilane, hexylsilane, octadecylsilane, diphenylsilane, diethylsilane, triphenylsilane, or triethylsilane) having a hydrogen-silicon (Si-H) bond is mixed with vinylene carbonate. In Examples 1-2 to 1-11 used, the battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours as compared with Comparative Example 1-2 using an electrolytic solution containing vinylene carbonate and not containing the silane derivative. And the high discharge capacity retention rate was maintained.
From these facts, by mixing vinylene carbonate with the silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond in the electrolyte, it is possible to maintain excellent charge / discharge efficiency while suppressing battery expansion during high-temperature storage. I understood.

フェニルシランの電解液における濃度を0.1質量%とした実施例1−3、0.7質量%とした実施例1−4では、0.5質量%とした実施例1−2と同様に、電解液にフェニルシランを含まず炭酸ビニレンを含む比較例1−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少した。一方、フェニルシランの電解液における濃度を1.0質量%とした実施例1−12では、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化は減少したが、300サイクル後の放電容量維持率が著しく低下した。これらのことから、電解液における水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の濃度が0.1から0.7質量%の範囲内であれば良好な結果が得られることが分かった。   In Example 1-3 in which the concentration of phenylsilane in the electrolytic solution was 0.1% by mass and Example 1-4 in which 0.7% by mass was used, the same as Example 1-2 in which the concentration was 0.5% by mass. In comparison with Comparative Example 1-2 in which the electrolytic solution does not contain phenylsilane and contains vinylene carbonate, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours was reduced. On the other hand, in Example 1-12 in which the concentration of phenylsilane in the electrolytic solution was 1.0 mass%, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours decreased, but the discharge capacity retention rate after 300 cycles Decreased significantly. From these results, it was found that good results can be obtained when the concentration of the silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond in the electrolytic solution is in the range of 0.1 to 0.7 mass%.

<実施例2−1〜2−12、比較例2−1〜2−3>
(実施例2−1)
電解液に1.0質量%のポリビニルホルマールを膨潤させ、その分炭酸ジエチルを減量した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
<Examples 2-1 to 2-12, Comparative Examples 2-1 to 2-3>
(Example 2-1)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of polyvinyl formal was swollen in the electrolytic solution and diethyl carbonate was reduced by that amount, and the physical properties of the battery were evaluated.

(実施例2−2〜2−4)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの濃度を表2に示す濃度とした以外は、実施例2−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Examples 2-2 to 2-4)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution, and the phenylsilane concentration was changed to the concentration shown in Table 2, and the physical properties of the battery were evaluated. did.

(実施例2−5〜2−11)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の組成を表2に示す組成とした以外は、実施例2−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Examples 2-5 to 2-11)
Lamination was performed in the same manner as in Example 2-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution, and the composition of the silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond was changed to the composition shown in Table 2. Type batteries were prepared and the physical properties of the batteries were evaluated.

(実施例2−12)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの濃度を表2に示す濃度とした以外は、実施例2−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Example 2-12)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution, and the phenylsilane concentration was changed to the concentration shown in Table 2, and the physical properties of the battery were evaluated. did.

(比較例2−1)
電解液に、フェニルシランを混合せず、その分炭酸ジエチルを増量した以外は、実施例2−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 2-1)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that phenylsilane was not mixed with the electrolytic solution and diethyl carbonate was increased by that amount, and the physical properties of the battery were evaluated.

(比較例2−2)
電解液にフェニルシランを混合せず、1.0質量%の炭酸ビニレンを混合した以外は、実施例2−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 2-2)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed without mixing phenylsilane with the electrolytic solution, and the physical properties of the battery were evaluated.

(比較例2−3)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの代わりに水素−ケイ素(Si−H)結合を有しないテトラエチルシランを使用した以外は、実施例2−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 2-3)
Laminated mold in the same manner as in Example 2-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolyte and tetraethylsilane having no hydrogen-silicon (Si—H) bond was used instead of phenylsilane. A battery was prepared and the physical properties of the battery were evaluated.

実施例2−1〜2−12、比較例2−1〜2−3で作製したラミネート型電池の物性を評価した結果を表2に示す。   Table 2 shows the results of evaluating the physical properties of the laminate type batteries prepared in Examples 2-1 to 2-12 and Comparative Examples 2-1 to 2-3.

Figure 2008210769
Figure 2008210769

表2に示したように、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体(フェニルシラン)と電解液により膨潤する高分子化合物(ポリビニルホルマール)を混合した電解液を使用した実施例2−1は、フェニルシランを電解液に含まない比較例2−1と比較して90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少した。なお、実施例2−1は、ポリビニルホルマールを電解液に含まない実施例1−1と比べて、高温保存時の電池膨張を抑制する効果が若干減少したが影響は小さかった。   As shown in Table 2, Example 2 using an electrolytic solution in which a silane derivative (phenylsilane) having a hydrogen-silicon (Si-H) bond and a polymer compound (polyvinyl formal) swollen by the electrolytic solution was mixed. In Example 1, the change in battery thickness decreased when stored at 90 ° C. for 4 hours as compared with Comparative Example 2-1 in which phenylsilane was not included in the electrolytic solution. In Example 2-1, the effect of suppressing battery expansion during high-temperature storage was slightly reduced, but the effect was small compared to Example 1-1 in which polyvinyl formal was not included in the electrolyte.

また、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体(フェニルシラン、ブチルシラン、ヘキシルシラン、オクタデシルシラン、ジフェニルシラン、ジエチルシラン、トリフェニルシラン、またはトリエチルシラン)、炭酸ビニレン、およびポリビニルホルマールを混合した電解液を使用した実施例2−2〜2−11では、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体を含まない電解液を使用した比較例2−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少し、高い放電容量維持率が保持されていた。   Also, a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond (phenylsilane, butylsilane, hexylsilane, octadecylsilane, diphenylsilane, diethylsilane, triphenylsilane, or triethylsilane), vinylene carbonate, and polyvinyl formal are mixed. In Examples 2-2 to 2-11 in which the electrolyte solution was used, compared with Comparative Example 2-2 in which the electrolyte solution not containing a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond was used, the temperature was 90 ° C. The change in battery thickness when stored for 4 hours was reduced, and a high discharge capacity retention rate was maintained.

一方、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の代わりに、水素−ケイ素(Si−H)結合を有さないシラン誘導体(テトラエチルシラン)を炭酸ビニレンとともに混合した電解液を使用した比較例2−3では、炭酸ビニレンおよびポリビニルホルマールを混合した電解液を使用した比較例2−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が増大し、放電容量維持率が低下した。   On the other hand, instead of using a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si-H) bond, a comparison was made using an electrolytic solution in which a silane derivative (tetraethylsilane) having no hydrogen-silicon (Si-H) bond was mixed with vinylene carbonate. In Example 2-3, compared with Comparative Example 2-2 using an electrolytic solution in which vinylene carbonate and polyvinyl formal were mixed, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours was increased, and the discharge capacity retention rate was increased. Decreased.

これらのことから水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体とともに、炭酸ビニレンおよび電解液により膨潤する高分子化合物を電解液に混合することにより、高温保存時の電池膨張を抑制しつつ、優れた充放電効率を保持できることが分かった。   From these, together with a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si-H) bond, by mixing a vinylene carbonate and a polymer compound swollen by an electrolytic solution into the electrolytic solution, while suppressing battery expansion during high-temperature storage, It was found that excellent charge / discharge efficiency can be maintained.

また、フェニルシランの電解液における濃度を0.1質量%とした実施例2−3、0.7質量%とした実施例2−4では、0.5質量%とした実施例2−2と同様に、電解液にフェニルシランを含まず炭酸ビニレンを含む比較例2−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少した。一方、フェニルシランの電解液における濃度を1.0質量%とした実施例2−12では、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化は減少したが、300サイクル後の放電容量維持率が著しく低下した。これらのことから、電解液により膨潤する高分子化合物を電解液に添加する場合にも、電解液における水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の濃度が0.1から0.7質量%の範囲内であれば良好な結果が得られることが分かった。   Further, in Example 2-3 in which the concentration of phenylsilane in the electrolytic solution was 0.1% by mass, and in Example 2-4 in which 0.7% by mass was used, Example 2-2 in which the concentration was 0.5% by mass and Similarly, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours was reduced as compared with Comparative Example 2-2 in which the electrolytic solution did not contain phenylsilane and contained vinylene carbonate. On the other hand, in Example 2-12 in which the concentration of phenylsilane in the electrolytic solution was 1.0% by mass, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours decreased, but the discharge capacity retention rate after 300 cycles Decreased significantly. Therefore, even when a polymer compound that swells with the electrolytic solution is added to the electrolytic solution, the concentration of the silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond in the electrolytic solution is 0.1 to 0.7 mass. It was found that good results could be obtained within the range of%.

<実施例3−1〜3−12、比較例3−1〜3−3>
(実施例3−1)
電解液に1.0質量%のポリアクリル酸エステルを膨潤させ、その分炭酸ジエチルを減量した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
<Examples 3-1 to 3-12 and Comparative Examples 3-1 to 3-3>
(Example 3-1)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that 1.0% by mass of polyacrylic acid ester was swollen in the electrolytic solution and diethyl carbonate was reduced by that amount, and the physical properties of the battery were evaluated.

(実施例3−2〜3−4)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの濃度を表3に示す濃度とした以外は、実施例3−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Examples 3-2 to 3-4)
A laminated battery was prepared in the same manner as in Example 3-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution, and the concentration of phenylsilane was changed to the concentration shown in Table 3, and the physical properties of the battery were evaluated. did.

(実施例3−5〜3−11)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の組成を表3に示す組成とした以外は、実施例3−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Examples 3-5 to 3-11)
Lamination was carried out in the same manner as in Example 3-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution, and the composition of the silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond was changed to the composition shown in Table 3. Type batteries were prepared and the physical properties of the batteries were evaluated.

(実施例3−12)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの濃度を表3に示す濃度とした以外は、実施例3−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Example 3-12)
A laminated battery was prepared in the same manner as in Example 3-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution, and the concentration of phenylsilane was changed to the concentration shown in Table 3, and the physical properties of the battery were evaluated. did.

(比較例3−1)
電解液に、フェニルシランを混合せず、その分炭酸ジエチルを増量した以外は、実施例3−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 3-1)
A laminate type battery was produced in the same manner as in Example 3-1, except that phenylsilane was not mixed with the electrolytic solution and diethyl carbonate was increased by that amount, and the physical properties of the battery were evaluated.

(比較例3−2)
電解液にフェニルシランを混合せず、1.0質量%の炭酸ビニレンを混合した以外は、実施例3−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 3-2)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 3-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed without mixing phenylsilane with the electrolytic solution, and the physical properties of the battery were evaluated.

(比較例3−3)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの代わりに水素−ケイ素(Si−H)結合を有しないテトラエチルシランを使用した以外は、実施例3−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 3-3)
Laminated mold in the same manner as in Example 3-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution, and tetraethylsilane having no hydrogen-silicon (Si—H) bond was used instead of phenylsilane. A battery was prepared and the physical properties of the battery were evaluated.

実施例3−1〜3−12、比較例3−1〜3−3で作製したラミネート型電池の物性を評価した結果を表3に示す。   Table 3 shows the results of evaluating the physical properties of the laminate type batteries prepared in Examples 3-1 to 3-12 and Comparative Examples 3-1 to 3-3.

Figure 2008210769
Figure 2008210769

表3に示したように、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体(フェニルシラン)と電解液により膨潤する高分子化合物(ポリアクリル酸エステル)を混合した電解液を使用した実施例3−1は、フェニルシランを電解液に含まない比較例3−1と比較して90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少した。なお、実施例3−1は、ポリビニルホルマールを電解液に含まない実施例1−1と比べて、高温保存時の電池膨張を抑制する効果が若干減少したが影響は小さかった。   As shown in Table 3, Examples using an electrolytic solution in which a silane derivative (phenylsilane) having a hydrogen-silicon (Si-H) bond and a polymer compound (polyacrylic ester) swollen by the electrolytic solution were mixed As for 3-1, the change of the battery thickness decreased when it preserve | saved at 90 degreeC for 4 hours compared with the comparative example 3-1 which does not contain phenylsilane in electrolyte solution. In Example 3-1, the effect of suppressing battery expansion during high-temperature storage was slightly reduced compared to Example 1-1 in which polyvinyl formal was not included in the electrolytic solution, but the effect was small.

また、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体(フェニルシラン、ブチルシラン、ヘキシルシラン、オクタデシルシラン、ジフェニルシラン、ジエチルシラン、トリフェニルシラン、またはトリエチルシラン)、炭酸ビニレン、およびポリビニルホルマールを混合した電解液を使用した実施例3−2〜3−11では、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体を含まない電解液を使用した比較例3−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少し、高い放電容量維持率が保持されていた。   Also, a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond (phenylsilane, butylsilane, hexylsilane, octadecylsilane, diphenylsilane, diethylsilane, triphenylsilane, or triethylsilane), vinylene carbonate, and polyvinyl formal are mixed. In Examples 3-2 to 3-11 using the prepared electrolyte solution, compared with Comparative Example 3-2 using an electrolyte solution that does not contain a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond, 90 ° C. The change in battery thickness when stored for 4 hours was reduced, and a high discharge capacity retention rate was maintained.

一方、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の代わりに、水素−ケイ素(Si−H)結合を有さないシラン誘導体(テトラエチルシラン)を炭酸ビニレンとともに混合した電解液を使用した比較例3−3では、炭酸ビニレンおよびポリビニルホルマールを混合した電解液を使用した比較例3−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が増大し、放電容量維持率が低下した。   On the other hand, instead of using a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si-H) bond, a comparison was made using an electrolytic solution in which a silane derivative (tetraethylsilane) having no hydrogen-silicon (Si-H) bond was mixed with vinylene carbonate. In Example 3-3, compared with Comparative Example 3-2 using an electrolytic solution in which vinylene carbonate and polyvinyl formal are mixed, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours is increased, and the discharge capacity retention rate is increased. Decreased.

これらのことから水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体とともに、炭酸ビニレンおよび電解液により膨潤する高分子化合物を電解液に混合することにより、高温保存時の電池膨張を抑制しつつ、優れた充放電効率を保持できることが分かった。   From these, together with a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si-H) bond, by mixing a vinylene carbonate and a polymer compound swollen by an electrolytic solution into the electrolytic solution, while suppressing battery expansion during high-temperature storage, It was found that excellent charge / discharge efficiency can be maintained.

また、フェニルシランの電解液における濃度を0.1質量%とした実施例3−3、0.7質量%とした実施例3−4では、0.5質量%とした実施例3−2と同様に、電解液にフェニルシランを含まず炭酸ビニレンを含む比較例3−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少した。一方、フェニルシランの電解液における濃度を1.0質量%とした実施例3−12では、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化は減少したが、300サイクル後の放電容量維持率が著しく低下した。これらのことから、上述したように、電解液により膨潤する高分子化合物を電解液に添加する場合にも、電解液における水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の濃度が0.1から0.7質量%の範囲内であれば良好な結果が得られることが分かった。   In Example 3-3 in which the concentration of phenylsilane in the electrolytic solution was 0.1% by mass, and in Example 3-4 in which 0.7% by mass was used, Example 3-2 in which 0.5% by mass was used. Similarly, compared with Comparative Example 3-2 in which the electrolytic solution does not contain phenylsilane and contains vinylene carbonate, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours was reduced. On the other hand, in Example 3-12 in which the concentration of phenylsilane in the electrolytic solution was 1.0 mass%, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours decreased, but the discharge capacity retention rate after 300 cycles Decreased significantly. Therefore, as described above, even when a polymer compound that swells with an electrolytic solution is added to the electrolytic solution, the concentration of the silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond in the electrolytic solution is 0.1. From the results, it was found that good results can be obtained within the range of 0.7 mass%.

<実施例4−1〜4−12、比較例4−1〜4−3>
(実施例4−1)
セパレータの厚さを7μmとし、その両面にポリフッ化ビニリデンを2μmずつ塗布したセパレータを使用した以外は実施例1−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
<Examples 4-1 to 4-12, Comparative Examples 4-1 to 4-3>
(Example 4-1)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that a separator having a thickness of 7 μm and a separator coated with 2 μm of polyvinylidene fluoride on both sides was used, and the physical properties of the battery were evaluated.

(実施例4−2〜4−4)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの濃度を表4に示す濃度とした以外は、実施例4−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Examples 4-2 to 4-4)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 4-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed into the electrolytic solution and the phenylsilane concentration was changed to the concentration shown in Table 4, and the physical properties of the battery were evaluated. did.

(実施例4−5〜4−11)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の組成を表4に示す組成とした以外は、実施例4−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Examples 4-5 to 4-11)
Lamination was carried out in the same manner as in Example 4-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolytic solution, and the composition of the silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond was changed to the composition shown in Table 4. Type batteries were prepared and the physical properties of the batteries were evaluated.

(実施例4−12)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの濃度を表4に示す濃度とした以外は、実施例4−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Example 4-12)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 4-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed into the electrolytic solution and the phenylsilane concentration was changed to the concentration shown in Table 4, and the physical properties of the battery were evaluated. did.

(比較例4−1)
電解液に、フェニルシランを混合せず、その分炭酸ジエチルを増量した以外は、実施例4−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 4-1)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 4-1, except that phenylsilane was not mixed with the electrolytic solution and diethyl carbonate was increased by that amount, and the physical properties of the battery were evaluated.

(比較例4−2)
電解液にフェニルシランを混合せず、1.0質量%の炭酸ビニレンを混合した以外は、実施例4−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 4-2)
A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example 4-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed without mixing phenylsilane with the electrolytic solution, and the physical properties of the battery were evaluated.

(比較例4−3)
電解液に1.0質量%の炭酸ビニレンを混合し、フェニルシランの代わりに水素−ケイ素(Si−H)結合を有しないテトラエチルシランを使用した以外は、実施例4−1と同様にラミネート型電池を作製し、電池の物性を評価した。
(Comparative Example 4-3)
Laminated mold in the same manner as in Example 4-1, except that 1.0% by mass of vinylene carbonate was mixed with the electrolyte and tetraethylsilane having no hydrogen-silicon (Si—H) bond was used instead of phenylsilane. A battery was prepared and the physical properties of the battery were evaluated.

実施例4−1〜4−12、比較例4−1〜4−3で作製したラミネート型電池の物性を評価した結果を表4に示す。   Table 4 shows the results of evaluating the physical properties of the laminate type batteries produced in Examples 4-1 to 4-12 and Comparative Examples 4-1 to 4-3.

Figure 2008210769
Figure 2008210769

表4に示したように、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体(フェニルシラン)と電解液により膨潤する高分子化合物(ポリフッ化ビニリデン)を混合した電解液を使用した実施例4−1は、ポリフッ化ビニリデンを電解液に含まない実施例1−1と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少した。このことから、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体とともに、ポリフッ化ビニリデンを含む電解液を使用することにより、高温保存時の電池膨張を抑制する効果が向上することが分かった。   As shown in Table 4, Example 4 using an electrolytic solution in which a silane derivative (phenylsilane) having a hydrogen-silicon (Si-H) bond and a polymer compound (polyvinylidene fluoride) swollen by the electrolytic solution was used. -1 showed a decrease in battery thickness change when stored at 90 ° C. for 4 hours, compared to Example 1-1 in which polyvinylidene fluoride was not included in the electrolyte. From this, it was found that by using an electrolyte containing polyvinylidene fluoride together with a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond, the effect of suppressing battery expansion during high-temperature storage is improved.

また、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体(フェニルシラン、ブチルシラン、ヘキシルシラン、オクタデシルシラン、ジフェニルシラン、ジエチルシラン、トリフェニルシラン、またはトリエチルシラン)、炭酸ビニレン、およびポリフッ化ビニリデンを混合した電解液を使用した実施例4−2〜4−11では、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体を含まない電解液を使用した比較例4−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少し、高い放電容量維持率を示した。   Silane derivatives having a hydrogen-silicon (Si—H) bond (phenylsilane, butylsilane, hexylsilane, octadecylsilane, diphenylsilane, diethylsilane, triphenylsilane, or triethylsilane), vinylene carbonate, and polyvinylidene fluoride In Examples 4-2 to 4-11 using the mixed electrolytic solution, compared with Comparative Example 4-2 using an electrolytic solution not containing a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si-H) bond, The change in battery thickness when stored at 4 ° C. for 4 hours decreased, indicating a high discharge capacity retention rate.

一方、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の代わりに、水素−ケイ素(Si−H)結合を有さないシラン誘導体(テトラエチルシラン)を炭酸ビニレンとともに混合した電解液を使用した比較例4−3では、炭酸ビニレンおよびポリビニルホルマールを混合した電解液を使用した比較例4−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が増大し、放電容量維持率が低下した。   On the other hand, instead of using a silane derivative having a hydrogen-silicon (Si-H) bond, a comparison was made using an electrolytic solution in which a silane derivative (tetraethylsilane) having no hydrogen-silicon (Si-H) bond was mixed with vinylene carbonate. In Example 4-3, compared with Comparative Example 4-2 using an electrolytic solution in which vinylene carbonate and polyvinyl formal are mixed, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours is increased, and the discharge capacity retention rate is increased. Decreased.

これらのことから、水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体とともに、炭酸ビニレンおよびポリフッ化ビニリデンを電解液に混合することにより、高温保存時の電池膨張を抑制しつつ、優れた充放電効率が得られることが分かった。   From these, by mixing vinylene carbonate and polyvinylidene fluoride with electrolyte together with silane derivative having hydrogen-silicon (Si-H) bond, excellent charge and discharge while suppressing battery expansion during high temperature storage It turns out that efficiency is obtained.

また、フェニルシランの電解液における濃度を0.1質量%とした実施例4−3、0.7質量%とした実施例4−4では、0.5質量%とした実施例4−2と同様に、電解液にフェニルシランを含まず炭酸ビニレンを含む比較例4−2と比較して、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化が減少した。一方、フェニルシランの電解液における濃度を1.0質量%とした実施例4−12では、90℃で4時間保存した時の電池厚みの変化は減少したが、300サイクル後の放電容量維持率が著しく低下した。これらのことから、上述したように、電解液により膨潤する高分子化合物を電解液に添加する場合にも、電解液における水素−ケイ素(Si−H)結合を有するシラン誘導体の濃度が0.1から0.7質量%の範囲内であれば良好な結果が得られることが分かった。   Further, in Example 4-3 in which the concentration of phenylsilane in the electrolytic solution was 0.1% by mass and Example 4-4 in which 0.7% by mass was used, Example 4-2 in which the concentration was 0.5% by mass and Similarly, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours was reduced as compared with Comparative Example 4-2 in which the electrolytic solution did not contain phenylsilane and contained vinylene carbonate. On the other hand, in Example 4-12 in which the concentration of phenylsilane in the electrolyte solution was 1.0 mass%, the change in battery thickness when stored at 90 ° C. for 4 hours decreased, but the discharge capacity retention rate after 300 cycles Decreased significantly. Therefore, as described above, even when a polymer compound that swells with an electrolytic solution is added to the electrolytic solution, the concentration of the silane derivative having a hydrogen-silicon (Si—H) bond in the electrolytic solution is 0.1. From the results, it was found that good results can be obtained within the range of 0.7 mass%.

以上、実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能であることは言うまでもない。   While the present invention has been described with reference to the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified.

本発明の一実施の形態に係る二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した巻回電極体のI−I線に沿った構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure along the II line of the winding electrode body shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

20…巻回電極体、23…正極、23A…正極集電体、23B…正極活物質層、24…負極、24A…負極集電体、24B…負極活物質層、25…セパレータ、21…正極リード、22…負極リード、26…電解質層、27…保護テープ、30…外装部材、31…密着フィルム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Winding electrode body, 23 ... Positive electrode, 23A ... Positive electrode collector, 23B ... Positive electrode active material layer, 24 ... Negative electrode, 24A ... Negative electrode collector, 24B ... Negative electrode active material layer, 25 ... Separator, 21 ... Positive electrode Lead, 22 ... negative electrode lead, 26 ... electrolyte layer, 27 ... protective tape, 30 ... exterior member, 31 ... adhesion film.

Claims (15)

ラミネートフィルムによって成形された外装容器と、前記外装容器内部に収容される正極と炭素材料からなる負極とをセパレータを介して積層させて成る電極体と電解液とを備えた非水電解液電池であって、
前記電解液は下式(1)〜(6)で表される水素−ケイ素結合を有するシラン誘導体の少なくとも1種を含むことを特徴とする非水電解液電池。
Figure 2008210769
[式(1)〜(3)中、R〜RはC2m+1(1≦m≦18)を示す。また、式(4)〜(6)中、R〜R15はC2m+1(0≦m≦4)を示す。]
A non-aqueous electrolyte battery comprising an outer container formed of a laminate film, an electrode body formed by laminating a positive electrode housed in the outer container and a negative electrode made of a carbon material via a separator, and an electrolytic solution There,
The said electrolyte solution contains at least 1 sort (s) of the silane derivative which has a hydrogen-silicon bond represented by following Formula (1)-(6), The non-aqueous electrolyte battery characterized by the above-mentioned.
Figure 2008210769
[In the formulas (1) to (3), R 1 to R 7 represent C m H 2m + 1 (1 ≦ m ≦ 18). Also, shown in the formula (4) ~ (6), R 1 ~R 15 is C m H 2m + 1 a (0 ≦ m ≦ 4). ]
前記電解液における前記シラン誘導体の含有量が0.1〜0.7質量%である請求項1記載の非水電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the content of the silane derivative in the electrolyte is 0.1 to 0.7 mass%. 前記シラン誘導体は、フェニルシラン、ブチルシラン、ヘキシルシラン、オクタデシルシラン、ジフェニルシラン、ジエチルシラン、トリフェニルシラン、およびトリエチルシランの少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the silane derivative is at least one of phenylsilane, butylsilane, hexylsilane, octadecylsilane, diphenylsilane, diethylsilane, triphenylsilane, and triethylsilane. . 前記電解液が炭素−炭素多重結合を有する炭酸エステルを含有することを特徴とする請求項1記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the electrolytic solution contains a carbonic acid ester having a carbon-carbon multiple bond. 前記炭酸エステルが炭酸ビニレンであることを特徴とする請求項1記載の非水電解液電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the carbonate ester is vinylene carbonate. 前記電解液における前記炭酸エステルの含有量が、0.1質量%以上2.0質量%以下であることを特徴とする請求項4記載の非水電解液電池。   5. The non-aqueous electrolyte battery according to claim 4, wherein the content of the carbonate in the electrolytic solution is 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less. 前記電解液により膨潤する高分子化合物を含むことを特徴とする請求項1記載の非水電解液電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, comprising a polymer compound that swells with the electrolyte. 前記高分子化合物がポリフッ化ビニリデンであることを特徴とする請求項7記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 7, wherein the polymer compound is polyvinylidene fluoride. 前記高分子化合物と前記電解液との質量比が1:10〜1:50であることを特徴とする請求項7記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 7, wherein a mass ratio of the polymer compound to the electrolytic solution is 1:10 to 1:50. 下式(1)〜(6)で表される水素−ケイ素結合を有するシラン誘導体の少なくとも1種を含むことを特徴とする電池用電解液。
Figure 2008210769
[式(1)〜(3)中、R〜RはC2m+1(1≦m≦18)を示す。また、式(4)〜(6)中、R〜R15はC2m+1(0≦m≦4)を示す。]
A battery electrolyte comprising at least one silane derivative having a hydrogen-silicon bond represented by the following formulas (1) to (6):
Figure 2008210769
[In the formulas (1) to (3), R 1 to R 7 represent C m H 2m + 1 (1 ≦ m ≦ 18). Also, shown in the formula (4) ~ (6), R 1 ~R 15 is C m H 2m + 1 a (0 ≦ m ≦ 4). ]
前記シラン誘導体の含有量が0.1〜0.7質量%である請求項10記載の電池用電解液。   The battery electrolyte solution according to claim 10, wherein the content of the silane derivative is 0.1 to 0.7 mass%. 前記シラン誘導体は、フェニルシラン、ブチルシラン、ヘキシルシラン、オクタデシルシラン、ジフェニルシラン、ジエチルシラン、トリフェニルシラン、およびトリエチルシランの少なくとも1種であることを特徴とする請求項10記載の電池用電解液。   11. The battery electrolyte according to claim 10, wherein the silane derivative is at least one of phenyl silane, butyl silane, hexyl silane, octadecyl silane, diphenyl silane, diethyl silane, triphenyl silane, and triethyl silane. 前記電解液が炭素−炭素多重結合を有する炭酸エステルを含有することを特徴とする請求項10記載の電池用電解液。   The battery electrolyte according to claim 10, wherein the electrolyte contains a carbonic acid ester having a carbon-carbon multiple bond. 前記炭酸エステルが炭酸ビニレンであることを特徴とする請求項10記載の電池用電解液。   The battery electrolyte according to claim 10, wherein the carbonate ester is vinylene carbonate. 前記炭酸エステルの含有量が、0.1質量%以上2.0質量%以下であることを特徴とする請求項10記載の電池用電解液。   11. The battery electrolyte according to claim 10, wherein a content of the carbonate is 0.1% by mass or more and 2.0% by mass or less.
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