JP2009224282A - Nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

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俊介 齊藤
Tadahiko Kubota
忠彦 窪田
Atsumichi Kawashima
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte battery capable of effectively restraining battery expansion at the time of storage at high temperature on the battery where lithium composite oxide with high nickel contents is used as a positive electrode active material. <P>SOLUTION: An electrolyte is impregnated in a separator 15. The electrolyte includes, for example, a solvent and electrolyte salt dissolved in the solvent. The solvent formed by a nonaqueous solvent contains cyclic pyrrolidone derivative such as 1-methyl-2-pyrrolidone. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、非水電解質電池に関する。さらに詳しくは、ニッケルの含有量が多いリチウム複合酸化物を含む正極、負極、非水電解質およびセパレータにより構成される非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery. More specifically, the present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a non-aqueous electrolyte, and a separator including a lithium composite oxide having a high nickel content.

近年、カメラ一体型VTR(Video Tape Recorder)、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などのポータブル電子機器が多く登場し、その小型化および軽量化が図られている。これに伴い、これら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 (Video Tape Recorder), 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. Accordingly, as a portable power source for these electronic devices, research and development for improving the energy density of batteries, particularly secondary batteries, are being actively promoted.

中でも、リチウムイオン二次電池は、例えば、正極活物質にリチウム−遷移金属複合酸化物、負極活物質に炭素材料、電解液に炭酸エステル混合物を使用しており、従来の非水系電解液二次電池である鉛電池やニッケルカドミウム電池に比べ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。特に外装にアルミラミネートフィルムを使用するラミネート電池は、軽量なためエネルギー密度が大きい。ラミネート電池においては、電解液をポリマーに膨潤させるとラミネート電池の変形を抑制することができるため、ラミネートポリマー電池も広く使用されている。   Among them, for example, a lithium ion secondary battery uses a lithium-transition metal composite oxide as a positive electrode active material, a carbon material as a negative electrode active material, and a carbonate ester mixture as an electrolytic solution. Compared to lead batteries and nickel cadmium batteries, which are batteries, a large energy density can be obtained, so that they are widely put into practical use. In particular, a laminated battery using an aluminum laminated film for the exterior has a high energy density because it is lightweight. In the laminate battery, since the deformation of the laminate battery can be suppressed by swelling the electrolyte in the polymer, the laminate polymer battery is also widely used.

ラミネート電池では、電解液の分解によって生じるガスによって、電池膨れが生じる問題がある。この問題を解決するための方法として、鎖状カーボネートにジエチルカーボネートのような炭素数が比較的多い鎖状カーボネートを用いる方法があるが、粘度や導電率が向上し、繰り返し充放電における放電容量維持率の低下が生じてしまう。   In the laminate battery, there is a problem that the battery swells due to gas generated by decomposition of the electrolyte. As a method for solving this problem, there is a method using a chain carbonate having a relatively large number of carbon atoms such as diethyl carbonate as the chain carbonate, but the viscosity and conductivity are improved, and the discharge capacity is maintained during repeated charge and discharge. The rate will drop.

また、電気伝導度の高いプロピレンカーボネートやγ−ブチロラクトンを、エチレンカーボネートおよび鎖状カーボネート溶媒と併用させることで、高温保存時の膨れを抑制する手法がある。ところが負極活物質として黒鉛系材料を用いた場合、プロピレンカーボネートやγ−ブチロラクトンが負極と反応してしまうため、この手法は利用出来ない。   In addition, there is a technique for suppressing swelling during high-temperature storage by using propylene carbonate or γ-butyrolactone having high electrical conductivity in combination with ethylene carbonate and a chain carbonate solvent. However, when a graphite-based material is used as the negative electrode active material, this method cannot be used because propylene carbonate and γ-butyrolactone react with the negative electrode.

さらに、電解液へ種々の添加剤を加えることにより、初回充電時に電極表面上に分解被膜を形成し、電解液の分解を抑制する報告がなされている。例えば、特許文献1では、スルトン誘導体とイソシアヌル酸の併用することが提案されている。例えば、特許文献2では、スルホン、環状スルホン酸エステルと高炭素数の鎖状カーボネートの併用することなどが提案されている。これらの添加剤は、初回充電時に分解し、電極表面に有機薄膜が被覆されることにより、高温時の膨れを抑制をしている。   Furthermore, it has been reported that by adding various additives to the electrolytic solution, a decomposition film is formed on the surface of the electrode at the time of initial charge, thereby suppressing the decomposition of the electrolytic solution. For example, Patent Document 1 proposes the combined use of a sultone derivative and isocyanuric acid. For example, Patent Document 2 proposes the combined use of a sulfone, a cyclic sulfonate ester and a high carbon chain carbonate. These additives are decomposed at the time of the first charge, and an organic thin film is coated on the electrode surface, thereby suppressing swelling at a high temperature.

特開2002−358999JP 2002-358999 A

特開2007−207483JP2007-207483

ところで、今後、さらなる高容量化を図る場合、正極活物質にニッケル酸リチウムのような、ニッケルの含有量が高いリチウム複合酸化物を用いる技術が提案されている。   By the way, in the future, in order to further increase the capacity, a technique has been proposed in which a lithium composite oxide having a high nickel content, such as lithium nickelate, is used as the positive electrode active material.

しかしながら、正極活物質にニッケル酸リチウムのような、ニッケルの含有量が高いリチウム複合酸化物を用いると、高温状態下で保存した場合に、正極および負極近傍における電解液のみならず、ニッケルの含有量が高いリチウム複合酸化物の炭酸分や水分由来のガスが発生し、電池膨れを促進してしまう問題がある。   However, when a lithium composite oxide having a high nickel content, such as lithium nickelate, is used as the positive electrode active material, not only the electrolyte solution in the vicinity of the positive electrode and the negative electrode but also the nickel content when stored under high temperature conditions. There is a problem in that the carbon content of the lithium composite oxide and the moisture-derived gas are generated in a high amount, which promotes battery swelling.

したがって、この発明の目的は、ニッケルの含有量が高いリチウム複合酸化物を正極活物質に用いた電池において、高温保存時における電池膨れを効果的に抑制できる非水電解質電池を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery that can effectively suppress battery swelling during high-temperature storage in a battery using a lithium composite oxide having a high nickel content as a positive electrode active material. .

上述した課題を解決するために、
この発明は、
正極および負極と、電解質とを備えた非水電解質電池であって、
正極は、リチウムを除いた構成金属元素のなかでニッケルがモル分率で50%以上含まれるリチウム複合酸化物を含み、
電解質は、式(1)で表される環状ピロリドン誘導体を含むこと
を特徴とする非水電解質電池である。

Figure 2009224282
(R1は、水素、炭素数1〜6のアルキル、炭素数6〜12のアリール、炭素数3〜110のシクロアルキル、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数2〜6のアルキニル、「−COR5(R5はアルキル)」で表されるアシル基、「−COOR6(R6はアルキル)」で表されるエステル、または「−CO(OR7)(R7はアルキル)」で表されるカーボネートである。
R2は、Cm2m-nnである。(Xはハロゲンである。mは2以上7以下の整数であり、nは0以上2m以下の整数である。)
R3およびR4は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキルまたはハロゲン化アルキルを表す。) In order to solve the above-mentioned problems,
This invention
A non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte,
The positive electrode includes a lithium composite oxide in which nickel is included in a mole fraction of 50% or more among constituent metal elements excluding lithium,
The electrolyte is a nonaqueous electrolyte battery including a cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1).
Figure 2009224282
(R1 is hydrogen, alkyl having 1 to 6 carbon atoms, aryl having 6 to 12 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 110 carbon atoms, alkenyl having 2 to 6 carbon atoms, alkynyl having 2 to 6 carbon atoms, “—COR 5 (R5 is alkyl) ", an ester represented by" -COOR6 (R6 is alkyl) ", or a carbonate represented by" -CO (OR7) (R7 is alkyl) ".
R2 is a C m H 2m-n X n . (X is halogen. M is an integer of 2 to 7, and n is an integer of 0 to 2 m.)
R3 and R4 each independently represents hydrogen, halogen, alkyl or halogenated alkyl. )

この発明では、電解質は、式(1)で表される環状ピロリドン誘導体を含むので、正極にリチウムを除いた構成金属元素のなかでニッケルがモル分率で50%以上含まれるリチウム複合酸化物を含むような電池において、高温保存時の電解質の分解によって生じるガス発生を低減でき、電池膨れを抑制できる。   In this invention, since the electrolyte contains a cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1), a lithium composite oxide containing nickel in a molar fraction of 50% or more among constituent metal elements excluding lithium in the positive electrode is used. In such a battery, gas generation caused by decomposition of the electrolyte during high-temperature storage can be reduced, and battery swelling can be suppressed.

この発明によれば、正極にリチウムを除いた構成金属元素のなかでニッケルがモル分率で50%以上含まれるリチウム複合酸化物を含む電池において、高温保存時における電池膨れを抑制できる。   According to the present invention, in a battery including a lithium composite oxide in which nickel is contained in a mole fraction of 50% or more among constituent metal elements excluding lithium in the positive electrode, battery swelling during high-temperature storage can be suppressed.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、この発明の一実施の形態による非水電解質二次電池の構成を表すものである。この非水電解質二次電池は、正極リード11および負極リード12が取り付けられた電極巻回体10をフィルム状の外装部材21の内部に収容したものである。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a nonaqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention. In this nonaqueous electrolyte secondary battery, the wound electrode body 10 to which the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are attached is housed in a film-shaped exterior member 21.

正極リード11および負極リード12は、それぞれ、外装部材21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11および負極リード12は、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ニッケル(Ni)または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。   Each of the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 is led out from the inside of the exterior member 21 to the outside, for example, in the same direction. The positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12 are made of a metal material such as aluminum (Al), copper (Cu), nickel (Ni), or stainless steel, respectively, and have a thin plate shape or a mesh shape, respectively.

外装部材21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21は、例えば、ポリエチレンフィルム側と電極巻回体10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。   The exterior member 21 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 21 is disposed, for example, so that the polyethylene film side and the electrode winding body 10 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion or an adhesive.

外装部材21と正極リード11との間および外装部材21と負極リード12との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム22が挿入されている。密着フィルム22は、正極リード11および負極リード12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、変性ポリエチレンまたは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。   An adhesion film 22 is inserted between the exterior member 21 and the positive electrode lead 11 and between the exterior member 21 and the negative electrode lead 12 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 22 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 11 and the negative electrode lead 12, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

なお、外装部材21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、ポリプロピレンなどの高分子フィルムまたは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 21 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.

図2は、図1に示した電極巻回体10のI−I線に沿った断面構造を表すものである。電極巻回体10は、正極13と負極14とをセパレータ15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16により保護されている。   FIG. 2 shows a cross-sectional structure taken along line II of the electrode winding body 10 shown in FIG. The electrode winding body 10 is obtained by laminating a positive electrode 13 and a negative electrode 14 with a separator 15 interposed between them, and the outermost peripheral portion is protected by a protective tape 16.

正極13は、例えば、正極集電体13Aと、正極集電体13Aに設けられた正極活物質層13Bとを有している。正極集電体13Aは、例えば、アルミニウム、ニッケルまたはステンレスなどにより構成されている。   The positive electrode 13 includes, for example, a positive electrode current collector 13A and a positive electrode active material layer 13B provided on the positive electrode current collector 13A. The positive electrode current collector 13A is made of, for example, aluminum, nickel, stainless steel, or the like.

正極活物質層13Bは、例えば、正極活物質としてリチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料のいずれか1種または2種以上を含んでおり、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 active material layer 13B includes, for example, any one or more of positive electrode materials capable of inserting and extracting lithium as a positive electrode active material, and a conductive agent such as a carbon material and the like as necessary. A binder such as polyvinylidene fluoride may be included.

正極活物質層13Bは、リチウムを除いた構成金属元素のなかでニッケルがモル分率で50%以上含まれるリチウム複合酸化物を含み、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 active material layer 13B includes a lithium composite oxide in which nickel is included in a mole fraction of 50% or more among constituent metal elements excluding lithium, and a conductive agent such as a carbon material and polyvinylidene fluoride as required. The binder may be included.

リチウムを除いた構成金属元素のなかでニッケルがモル分率で50%以上含まれるリチウム複合酸化物としては、具体的には、例えば化1で平均組成が表されるリチウム複合酸化物が挙げられる。
(化1)
LixCoyNiz1-y-zb-aa
(式中、Mは、ホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、リン(P)、硫黄(S)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、銀(Ag)、バリウム(Ba)、タングステン(W)、インジウム(In)、スズ(Sn)、鉛(Pb)およびアンチモン(Sb)から選ばれる1種以上の元素である。Xは、ハロゲン元素である。x、y、z、aおよびbはそれぞれ0.8<x≦1.2、0≦y≦0.5、0.5≦z≦1.0、1.8≦b≦2.2、0≦a≦1.0の範囲内の値である。)
Specific examples of the lithium composite oxide containing 50% or more of nickel by mole in the constituent metal elements excluding lithium include, for example, a lithium composite oxide whose average composition is represented by the chemical formula (1). .
(Chemical formula 1)
Li x Co y Ni z M 1 -yz O ba X a
(In the formula, M represents boron (B), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), germanium (Ge), yttrium (Y), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), silver (Ag), barium (Ba) ), Tungsten (W), indium (In), tin (Sn), lead (Pb), and antimony (Sb), X is a halogen element, x, y, z , A and b are 0.8 <x ≦ 1.2, 0 ≦ y ≦ 0.5, 0.5 ≦ z ≦ 1.0, 1.8 ≦ b ≦ 2.2, and 0 ≦ a ≦ 1. (The value is in the range of 0.)

負極14は、例えば、負極集電体14Aと、負極集電体14Aに設けられた負極活物質層14Bとを有している。   The negative electrode 14 includes, for example, a negative electrode current collector 14A and a negative electrode active material layer 14B provided on the negative electrode current collector 14A.

負極活物質層14B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負極材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて正極活物質層13Bと同様の結着剤を含んで構成されている。   The negative electrode active material layer 14B includes one or more negative electrode materials capable of occluding and releasing lithium as the negative electrode active material, and the positive electrode active material layer 13B as necessary. It is comprised including the binder similar to.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、黒鉛、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、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、炭素繊維または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、ニードルコークスまたは石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂など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または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、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 negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium include graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, and fired organic polymer compounds And carbon materials such as carbon fiber or 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 part of it is non-graphitizable carbon or graphitizable carbon. Some are classified as: Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole. These carbon materials are preferable because the change in the crystal structure that occurs during charge / discharge is very small, a high charge / 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.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料も挙げられる。このような材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。特に、炭素材料と共に用いるようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるのでより好ましい。この負極材料は金属元素または半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、この発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物またはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include materials capable of inserting and extracting lithium and containing at least one of a metal element and a metalloid element as a constituent element. This is because a high energy density can be obtained by using such a material. In particular, the use with a carbon material is more preferable because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained. The negative electrode material may be a single element, alloy, or compound of a metal element or a metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases. In the present invention, the alloy includes an alloy containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. Some of the structures include a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or a mixture of two or more of them.

この負極材料を構成する金属元素または半金属元素としては、例えば、マグネシウム(Mg)、ホウ素(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、ビスマス(Bi)、カドミウム(Cd)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)、パラジウム(Pd)または白金(Pt)が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Examples of the metal element or metalloid element constituting the negative electrode material include magnesium (Mg), boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), silicon (Si), and germanium (Ge). ), Tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), yttrium (Y), palladium (Pd) ) Or platinum (Pt). These may be crystalline or amorphous.

中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における4B族の金属元素または半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素(Si)およびスズ(Sn)の少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素(Si)およびスズ(Sn)は、リチウム(Li)を吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。   Among these, as the negative electrode material, a material containing a 4B group metal element or a semimetal element in the short-period type periodic table as a constituent element is preferable, and at least one of silicon (Si) and tin (Sn) is particularly preferable. It is included as an element. This is because silicon (Si) and tin (Sn) have a large ability to occlude and release lithium (Li), and a high energy density can be obtained.

スズ(Sn)の合金としては、例えば、スズ(Sn)以外の第2の構成元素として、ケイ素(Si)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)、およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。ケイ素(Si)の合金としては、例えば、ケイ素(Si)以外の第2の構成元素として、スズ(Sn)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、マンガン(Mn)、亜鉛(Zn)、インジウム(In)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ゲルマニウム(Ge)、ビスマス(Bi)、アンチモン(Sb)およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。   As an alloy of tin (Sn), for example, as a second constituent element other than tin (Sn), silicon (Si), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr) The thing containing at least 1 sort is mentioned. As an alloy of silicon (Si), for example, as a second constituent element other than silicon (Si), tin (Sn), nickel (Ni), copper (Cu), iron (Fe), cobalt (Co), manganese (Mn), zinc (Zn), indium (In), silver (Ag), titanium (Ti), germanium (Ge), bismuth (Bi), antimony (Sb), and chromium (Cr). The thing containing 1 type is mentioned.

スズ(Sn)の化合物またはケイ素(Si)の化合物としては、例えば、酸素(O)または炭素(C)を含むものが挙げられ、スズ(Sn)またはケイ素(Si)に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。   Examples of the tin (Sn) compound or silicon (Si) compound include those containing oxygen (O) or carbon (C), and in addition to tin (Sn) or silicon (Si), Two constituent elements may be included.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、さらに、他の金属化合物または高分子材料が挙げられる。他の金属化合物としては、MnO2、V25、V613などの酸化物、NiS、MoSなどの硫化物、またはLiN3などのリチウム窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレン、ポリアニリンまたはポリピロールなどが挙げられる。 Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium further include other metal compounds or polymer materials. Examples of other metal compounds include oxides such as MnO 2 , V 2 O 5 , and V 6 O 13 , sulfides such as NiS and MoS, and lithium nitrides such as LiN 3 , and polymer materials include polyacetylene. , Polyaniline or polypyrrole.

セパレータ15は、正極13と負極14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り、例えばポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜により構成されている。セパレータ15は、2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。また、セパレータ15として、ポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜上にポリフッ化ビニリデン(PVdF)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの多孔性の樹脂層を形成したものを用いてもよい。   The separator 15 separates the positive electrode 13 and the negative electrode 14 and allows lithium ions to pass while preventing a short circuit of current due to contact between both electrodes. For example, a polyolefin-based material such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP) is used. It is composed of a porous film made of a material. The separator 15 may have a structure in which two or more porous films are stacked. The separator 15 may be a porous film made of a polyolefin-based material and a porous resin layer such as polyvinylidene fluoride (PVdF) or polytetrafluoroethylene (PTFE) formed thereon.

セパレータ15には、電解液が含浸されている。電解液は、例えば、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでおり、必要に応じて添加剤を含んでいてもよい。   The separator 15 is impregnated with an electrolytic solution. The electrolytic solution contains, for example, a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent, and may contain an additive as necessary.

溶媒は、非水溶媒により構成されており、式(1)で表される環状ピロリドン誘導体を含む。   The solvent is composed of a non-aqueous solvent and includes a cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1).

Figure 2009224282
(R1は、水素、炭素数1〜6のアルキル、炭素数6〜12のアリール、炭素数3〜110のシクロアルキル、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数2〜6のアルキニル、「−COR5(R5はアルキル)」で表されるアシル基、「−COOR6(R6はアルキル)」で表されるエステル、または「−CO(OR7)(R7はアルキル)」で表されるカーボネートである。
R2は、Cm2m-nn(Xはハロゲンである。mは2以上7以下の整数であり、nは0以上2m以下の整数である。)である。
R3およびR4は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキルまたはハロゲン化アルキルを表す。)
Figure 2009224282
(R1 is hydrogen, alkyl having 1 to 6 carbon atoms, aryl having 6 to 12 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 110 carbon atoms, alkenyl having 2 to 6 carbon atoms, alkynyl having 2 to 6 carbon atoms, “—COR 5 (R5 is alkyl) ", an ester represented by" -COOR6 (R6 is alkyl) ", or a carbonate represented by" -CO (OR7) (R7 is alkyl) ".
R2 is, C m H 2m-n X n ( the X .m is halogen is 2 or more and 7 or less an integer, n represents an integer less than or equal to 0 or 2m.) Is.
R3 and R4 each independently represents hydrogen, halogen, alkyl or halogenated alkyl. )

式(1)表される環状ピロリドン誘導体としては、例えば、式(2)で表される環状ピロリドン誘導体を挙げることができる。   Examples of the cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1) include a cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (2).

Figure 2009224282
(R1は、水素、炭素数1〜6のアルキル、炭素数6〜12のアリール、炭素数3〜110のシクロアルキル、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数2〜6のアルキニル、「−COR5(R5はアルキル)」で表されるアシル基、「−COOR6(R6はアルキル)」で表されるエステル、または「−CO(OR7)(R7はアルキル)」で表されるカーボネートである。)
Figure 2009224282
(R1 is hydrogen, alkyl having 1 to 6 carbon atoms, aryl having 6 to 12 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 110 carbon atoms, alkenyl having 2 to 6 carbon atoms, alkynyl having 2 to 6 carbon atoms, “—COR 5 (R5 is alkyl) ”, an ester represented by“ —COOR6 (R6 is alkyl) ”, or a carbonate represented by“ —CO (OR7) (R7 is alkyl) ”.

式(2)で表される環状ピロリドン誘導体としては、例えば、式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドン、式(4)で表される1−エチル−2−ピロリドン、式(5)で表される1−フェニルピロリドン、式(6)で表される1−ビニル−2−ピロリドン、(7)で表される1−アセチル−2−ピロリドンなどを挙げることができる。   Examples of the cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (2) include 1-methyl-2-pyrrolidone represented by the formula (3), 1-ethyl-2-pyrrolidone represented by the formula (4), and the formula ( Examples thereof include 1-phenylpyrrolidone represented by 5), 1-vinyl-2-pyrrolidone represented by formula (6), and 1-acetyl-2-pyrrolidone represented by (7).

Figure 2009224282
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電解液は、式(1)で表される環状ピロリドン誘導体を含むので、高温保存時の膨れを抑制できる。リチウムを除いた構成金属元素のなかでニッケルがモル分率で50%以上含まれるリチウム複合酸化物を用いた非水電解質電池では、高温状態下の保存により、正極および負極近傍における電解液の分解のみならず、炭酸分や水分由来のガスが大量に発生し、電池膨れを促進する問題が生じる。よって、リチウムを除いた構成金属元素のなかでニッケルがモル分率で50%以上含まれるリチウム複合酸化物を用いた非水電解質電池では、式(1)で表される環状ピロリドン誘導体を含むようにすることが、高温保存時の膨れを抑制の点から、特に効果的である。   Since the electrolytic solution contains the cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1), swelling during high-temperature storage can be suppressed. In a non-aqueous electrolyte battery using a lithium composite oxide in which nickel is included in a mole fraction of 50% or more among constituent metal elements excluding lithium, the electrolyte solution is decomposed in the vicinity of the positive electrode and the negative electrode by storage under high temperature conditions. In addition, a large amount of gas derived from carbonic acid and moisture is generated, which causes a problem of promoting battery swelling. Therefore, a nonaqueous electrolyte battery using a lithium composite oxide in which nickel is included in a molar fraction of 50% or more among constituent metal elements excluding lithium includes a cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1). It is particularly effective from the viewpoint of suppressing swelling during high temperature storage.

式(1)で表される環状ピロリドン誘導体の含有量は、電解液に対して、0.01重量%〜10重量%の範囲内であることが好ましい。   The content of the cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1) is preferably in the range of 0.01% by weight to 10% by weight with respect to the electrolytic solution.

溶媒は、式(1)で表される環状ピロリドン誘導体に加えて、さらに、式(8)で表される環状炭酸エステル誘導体を含むことが好ましい。式(1)で表される環状ピロリドン誘導体の添加量を多くすると、サイクル特性が劣化するため、式(8)で表される環状炭酸エステル誘導体を含むようにすることで、サイクル特性の劣化を抑制できる。式(1)で表される環状ピロリドン誘導体と式(8)で表される環状炭酸エステル誘導体を併用することで、優れた膨れ特性およびサイクル特性を得ることができる。   In addition to the cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1), the solvent preferably further contains a cyclic carbonate derivative represented by the formula (8). When the amount of the cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1) is increased, the cycle characteristics deteriorate. Therefore, by including the cyclic carbonate derivative represented by the formula (8), the cycle characteristics are deteriorated. Can be suppressed. By using the cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1) and the cyclic carbonate derivative represented by the formula (8) in combination, excellent swelling characteristics and cycle characteristics can be obtained.

Figure 2009224282
(R1〜R4は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキルまたはハロゲン化アルキルを表す。R1〜R4のうちの少なくとも一つはハロゲンを構成元素として有する。)
Figure 2009224282
(R1 to R4 each independently represent hydrogen, halogen, alkyl, or alkyl halide. At least one of R1 to R4 has halogen as a constituent element.)

式(8)で表される化合物としては、より具体的には、例えば、すなわち、式(9)で表される4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、式(10)で表される4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(11)で表される4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(DFEC)、式(12)で表されるテトラフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(13)で表される4,4,5−トリフルオロ−5−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(14)で表される4,5−ジクロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(15)で表されるテトラクロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(16)で表される4,5−ビストリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(17)で表される4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(18)で表される4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(19)で表される4−メチル−4,5,5−トリフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(20)で表される4−エチル−5,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。   More specifically, examples of the compound represented by the formula (8) include, for example, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) represented by the formula (9) and the formula (10). 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one represented by formula (4), 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (DFEC) represented by formula (11), formula (12) Tetrafluoro-1,3-dioxolan-2-one represented by formula 4,4,5-trifluoro-5-chloro-1,3-dioxolan-2-one represented by formula (13), 14) 4,5-dichloro-1,3-dioxolan-2-one represented by formula (15), tetrachloro-1,3-dioxolan-2-one represented by formula (15), represented by formula (16) 4,5-bistrifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolane-2-one represented by formula (17), 4,5-difluoro-4,5-dimethyl-1,3-dioxolane- represented by formula (18) 2-one, 4-methyl-4,5,5-trifluoro-1,3-dioxolan-2-one represented by formula (19), 4-ethyl-5,5 represented by formula (20) -Difluoro-1,3-dioxolan-2-one etc. are mentioned.

また、式(21)で表される4−メチル−5−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(22)で表される4−トリフルオロメチル−5−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(23)で表される4−フルオロ−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(24)で表される4,4−ジフルオロ−5−(1,1−ジフルオロエチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(25)で表される4,5−ジクロロ−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(26)で表される4−エチル−5−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(27)で表される4−エチル−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(28)で表される4−エチル−4,5,5−トリフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、式(29)で表される4−フルオロ−4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンなどが挙げられる。   Further, 4-methyl-5-fluoro-1,3-dioxolan-2-one represented by the formula (21), 4-trifluoromethyl-5-methyl-1,3- represented by the formula (22) Dioxolan-2-one, 4-fluoro-4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one represented by formula (23), 4,4-difluoro-5-form represented by formula (24) (1,1-difluoroethyl) -1,3-dioxolan-2-one, 4,5-dichloro-4,5-dimethyl-1,3-dioxolan-2-one represented by formula (25), 4-ethyl-5-fluoro-1,3-dioxolane-2-one represented by (26), 4-ethyl-4,5-difluoro-1,3-dioxolane-2 represented by formula (27) -On, 4-ethyl-4,5,5-trifluoro represented by the formula (28) 1,3-dioxolan-2-one, 4-fluoro-4-trifluoromethyl-1,3-dioxolan-2-one represented by the formula (29) below.

Figure 2009224282
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これらは単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。中でも、ハロゲンを構成元素として有する環状炭酸エステルは、式(9)で表される4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)が好ましく、式(11)で表される4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(DFEC)がより好ましい。容易に入手可能であると共に、より高い効果が得られるからである。特に、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(DFEC)としては、より高い効果を得るために、シス異性体よりもトランス異性体が好ましい。   These may be used alone or in combination of two or more. Among them, the cyclic carbonate having halogen as a constituent element is preferably 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) represented by the formula (9), and 4,4 represented by the formula (11) 5-Difluoro-1,3-dioxolan-2-one (DFEC) is more preferred. This is because they are easily available and higher effects can be obtained. In particular, as 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (DFEC), a trans isomer is preferable to a cis isomer in order to obtain a higher effect.

その他、溶媒として、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのラクトン、N−メチルオキサゾリジノンなどの環状カルバミン酸エステル、テトラメチレンスルホンなどのスルホン化合物、低粘度溶媒としてジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート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、酢酸メチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、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、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、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、1,3−ジオキソランなどのエーテル類などから選ばれた1種または2種以上を適宜加えて用いる。   Other solvents include, for example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, cyclic carbamates such as N-methyloxazolidinone, sulfone compounds such as tetramethylene sulfone, and the like. Viscous solvents such as chain carbonates such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl acetate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate Chain carboxylic acid esters such as ethyl trimethylacetate, chain amides such as N, N-dimethylacetamide, methyl N, N-diethylcarbamate, N, N-diethylcarbamate One or two or more kinds selected from chain carbamates such as ethyl minate, ethers such as 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane and the like are appropriately added and used.

電解質塩としては、四フッ化ホウ酸リチウム(LiBF4)を用いることが好ましい。式(1)で表される環状ピロリドン由来の高い抵抗を有する被膜の抵抗を緩和することができ、サイクル特性をより向上させることができるからである。また、電解質塩は、六フッ化リン酸リチウム、六フッ化ヒ酸リチウム、六フッ化アンチモン酸リチウム、過塩素酸リチウム、四塩化アルミニウム酸りチウムなどの無機リチウム塩や、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド、リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホン)メチド、リチウムトリス(トリフルオロメタンスルホン)メチドなどのパールオロアルカンスルホン酸誘導体のリチウム塩などを1種または2種以上、適宜加えて用いてもよい。 As the electrolyte salt, lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ) is preferably used. This is because the resistance of the film having a high resistance derived from the cyclic pyrrolidone represented by the formula (1) can be relaxed, and the cycle characteristics can be further improved. Electrolyte salts include inorganic lithium salts such as lithium hexafluorophosphate, lithium hexafluoroarsenate, lithium hexafluoroantimonate, lithium perchlorate, and lithium tetrachloride aluminum lithium, lithium trifluoromethanesulfonate 1 type or 2 types or more of lithium salts of perfluoroalkanesulfonic acid derivatives such as lithium bis (trifluoromethanesulfone) imide, lithium bis (pentafluoroethanesulfone) methide, lithium tris (trifluoromethanesulfone) methide May be used.

なお、電解液は、そのまま用いてもよいが、高分子化合物に保持させていわゆるゲル状の電解質としてもよい。その場合、電解質はセパレータ15に含浸されていてもよく、また、セパレータ15と正極13または負極14との間に層状に存在していてもよい。   The electrolytic solution may be used as it is, or may be retained in a polymer compound to form a so-called gel electrolyte. In that case, the electrolyte may be impregnated in the separator 15, or may exist in a layer form between the separator 15 and the positive electrode 13 or the negative electrode 14.

高分子化合物としては、溶媒を吸収してゲル化するものであればよい。具体的には、例えば、式(30)で表されるポリビニルホルマール、式(31)で表されるポリアクリル酸エステル、式(32)で表されるポリフッ化ビニリデンなどを用いることができる。高分子化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   Any high molecular compound may be used as long as it absorbs the solvent and gels. Specifically, for example, polyvinyl formal represented by the formula (30), polyacrylic acid ester represented by the formula (31), polyvinylidene fluoride represented by the formula (32), and the like can be used. A high molecular compound may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for it.

Figure 2009224282
Figure 2009224282

Figure 2009224282
(RはCn2n-1mである。但し、nは1≦n≦8である。mは0≦m≦4である。)
Figure 2009224282
(R is C n H 2n-1 O m , where n is 1 ≦ n ≦ 8 and m is 0 ≦ m ≦ 4.)

Figure 2009224282
Figure 2009224282

上述した非水電解質二次電池は、例えば、以下に説明するようにして製造できる。まず、例えば正極活物質と結着剤と導電剤とを混合して正極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより正極合剤スラリーを作製する。次に、この正極合剤スラリーを両面に塗布し、乾燥させ圧縮成型して正極活物質層13Bを形成し正極13を作製する。次に、例えば正極集電体13Aに正極リード11を、例えば超音波溶接、スポット溶接などにより接合する。   The nonaqueous electrolyte secondary battery described above can be manufactured, for example, as described below. First, for example, a positive electrode active material, a binder, and a conductive agent are mixed to prepare a positive electrode mixture, and dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a positive electrode mixture slurry. Next, this positive electrode mixture slurry is applied to both surfaces, dried and compression molded to form the positive electrode active material layer 13B, and the positive electrode 13 is produced. Next, for example, the positive electrode lead 11 is joined to the positive electrode current collector 13A by, for example, ultrasonic welding or spot welding.

また、例えば負極材料と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させることにより負極合剤スラリーを作製する。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体14Aの両面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層14Bを形成し、負極14を作製する。次に、例えば負極集電体14Aに負極リード12を例えば超音波溶接、スポット溶接などにより接合する。   Further, for example, a negative electrode material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a negative electrode mixture slurry. Next, this negative electrode mixture slurry is applied to both surfaces of the negative electrode current collector 14A, dried, and compression molded to form the negative electrode active material layer 14B, whereby the negative electrode 14 is produced. Next, for example, the negative electrode lead 12 is joined to the negative electrode current collector 14A by, for example, ultrasonic welding or spot welding.

続いて、正極13と負極14とをセパレータ15を介して巻回して外装部材21の内部に挟み込んだのち、外装部材21の内部に電解液を注入し、外装部材21を密閉する。これにより、図1および図2に示した二次電池が完成する。   Subsequently, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are wound through the separator 15 and sandwiched in the exterior member 21, and then an electrolyte is injected into the exterior member 21 to seal the exterior member 21. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 is completed.

また、電解液を高分子化合物に保持させる場合には、外装部材21の内部に、電解液と共に重合性化合物を注入し、外装部材21の内部において重合性化合物を重合させることによりゲル化するようにしてもよい。または、正極13と負極14とをセパレータ15を介して巻回する前に、正極13または負極14の上に電解液を高分子化合物に保持させた電解質を形成するようにしてもよい。   When the electrolytic solution is held in the polymer compound, the polymerizable compound is injected into the exterior member 21 together with the electrolytic solution, and the polymerizable compound is polymerized in the exterior member 21 so as to be gelled. It may be. Alternatively, before the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are wound through the separator 15, an electrolyte in which an electrolytic solution is held in a polymer compound may be formed on the positive electrode 13 or the negative electrode 14.

以下この発明の具体的な実施例について説明する。ただし、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   Specific examples of the present invention will be described below. However, the present invention is not limited to these examples.

<実施例1−1>
まず、正極活物質としてリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)94重量部と、導電剤としてグラファイト3重量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)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、正極合剤スラリーを得た。
<Example 1-1>
First, 94 parts by weight of lithium nickel composite oxide (LiNiO 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 homogeneously. -Methylpyrrolidone was added to obtain a positive electrode mixture slurry.

次に、この正極合剤スラリーを、厚み10μmのアルミニウム箔上の両面に、均一に塗布し、乾燥させ圧縮成型し、片面あたりの厚さが30μmの正極活物質層(活物質層の体積密度:3.40g/cc)を形成した。これを幅50mm、長さ300mmの形状に切断して正極を得た。   Next, this positive electrode mixture slurry is uniformly coated on both sides of an aluminum foil having a thickness of 10 μm, dried and compression-molded, and a positive electrode active material layer having a thickness of 30 μm per side (volume density of the active material layer) : 3.40 g / cc). This was cut into a shape having a width of 50 mm and a length of 300 mm to obtain a positive electrode.

また、負極活物質としてMCMB(メソカーボンマイクロビーズ)系黒鉛97重量部と、結着剤としてPVdF3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スラリー得た。   Further, 97 parts by weight of MCMB (mesocarbon microbeads) graphite as a negative electrode active material and 3 parts by weight of PVdF as a binder were mixed homogeneously, and N-methylpyrrolidone was added to obtain a negative electrode mixture slurry.

次に、この負極合剤スラリーを、負極集電体となる厚み10μmの銅箔上の両面に、均一に塗布し、乾燥後200MPaでプレスし、片面当たり30μmの負極活物質層を形成した。これを幅50mm、長さ300mmの形状に切断して負極(合剤の体積密度:1.80g/cc)を得た。   Next, this negative electrode mixture slurry was uniformly applied on both sides of a 10 μm thick copper foil serving as a negative electrode current collector, dried and pressed at 200 MPa to form a negative electrode active material layer having a thickness of 30 μm per side. This was cut into a shape having a width of 50 mm and a length of 300 mm to obtain a negative electrode (volume density of the mixture: 1.80 g / cc).

セパレータとしては、厚さ7μmの微多孔性ポリエチレンフィルムの両面にポリフッ化ビニリデンを2μmずつ塗布したものを用いた。   As the separator, a 7 μm-thick microporous polyethylene film coated with 2 μm each of polyvinylidene fluoride was used.

電解液としては、溶媒としてエチレンカーボネート(EC)と、ジエチルカーボネート(DEC)と、式(9)で表される4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)とを混合した混合溶媒と、電解質塩として六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)と、式(1)で表される環状ピロリドン誘導体として式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンとを含むものを用いた。 As an electrolytic solution, a mixture of ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC) and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) represented by the formula (9) as a solvent A solution containing a solvent, lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as an electrolyte salt, and 1-methyl-2-pyrrolidone represented by formula (3) as a cyclic pyrrolidone derivative represented by formula (1) Using.

混合溶媒の組成をEC:DEC=40:60(重量比)に4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)を1重量%加えたものとし、電解液中におけるLiPF6の濃度を1mol/kgとした。また、電解液中における式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンの含有量を0.1重量%とした。なお、「重量%」とは、溶媒を100重量%とする場合の値である。(以下の説明においても同様) The composition of the mixed solvent is EC: DEC = 40: 60 (weight ratio) to which 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) is added at 1% by weight, and the concentration of LiPF 6 in the electrolytic solution Was 1 mol / kg. Further, the content of 1-methyl-2-pyrrolidone represented by the formula (3) in the electrolytic solution was set to 0.1% by weight. “Wt%” is a value when the solvent is 100% by weight. (The same applies to the following explanation)

正極と負極とを、セパレータを介して巻回した後、アルミニウムラミネートフィルムからなる袋状の外装部材に入れたのち、電解液を2g注液し、その後、袋を熱融着して実施例1のラミネートフィルム型電池を作製した。なお、このラミネートフィルム型電池の容量は850mAhであった。   Example 1 After winding a positive electrode and a negative electrode through a separator and putting them in a bag-shaped exterior member made of an aluminum laminate film, 2 g of an electrolyte solution was injected, and then the bag was heat-sealed. A laminate film type battery was prepared. The capacity of this laminated film type battery was 850 mAh.

<実施例1−2>
式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンの含有量を1重量%とした点以外は、実施例1−1と同様にして、実施例1−2の電池を作製した。
<Example 1-2>
A battery of Example 1-2 was made in the same manner as Example 1-1 except that the content of 1-methyl-2-pyrrolidone represented by Formula (3) was 1% by weight.

<実施例1−3>
式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンの含有量を3重量%とした点以外は、実施例1−1と同様にして、実施例1−3の電池を作製した。
<Example 1-3>
A battery of Example 1-3 was made in the same manner as Example 1-1 except that the content of 1-methyl-2-pyrrolidone represented by Formula (3) was 3% by weight.

<実施例1−4>
式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンの含有量を5重量%とした点以外は、実施例1−1と同様にして、実施例1−4の電池を作製した。
<Example 1-4>
A battery of Example 1-4 was made in the same manner as Example 1-1 except that the content of 1-methyl-2-pyrrolidone represented by Formula (3) was 5% by weight.

<実施例1−5>
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)の含有量を2重量%とした点以外は、実施例1−2と同様にして、実施例1−5の電池を作製した。
<Example 1-5>
A battery of Example 1-5 was made in the same manner as Example 1-2, except that the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) was 2% by weight.

<実施例1−6>
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)の含有量を5重量%とした点以外は、実施例1−2と同様にして、実施例1−6の電池を作製した。
<Example 1-6>
A battery of Example 1-6 was made in the same manner as Example 1-2, except that the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) was 5% by weight.

<実施例1−7>
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)の含有量を10重量%とした点以外は、実施例1−2と同様にして、実施例1−7の電池を作製した。
<Example 1-7>
A battery of Example 1-7 was made in the same manner as Example 1-2, except that the content of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) was 10% by weight.

<実施例1−8>
電解質塩として、LiBF41重量%をさらに加えた点以外は、実施例1−2と同様にして、実施例1−8の電池を作製した。
<Example 1-8>
A battery of Example 1-8 was fabricated in the same manner as Example 1-2, except that 1% by weight of LiBF 4 was further added as the electrolyte salt.

<実施例1−9>
電解質塩として、LiBF43重量%をさらに加えた点以外は、実施例1−2と同様にして、実施例1−9の電池を作製した。
<Example 1-9>
A battery of Example 1-9 was made in the same manner as Example 1-2, except that 3% by weight of LiBF 4 was further added as the electrolyte salt.

<実施例1−10>
電解質塩として、LiBF45重量%をさらに加えた点以外は、実施例1−2と同様にして、実施例1−10の電池を作製した。
<Example 1-10>
A battery of Example 1-10 was made in the same manner as Example 1-2, except that 5% by weight of LiBF 4 was further added as the electrolyte salt.

<実施例1−11>
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)を加えなかった点以外は、実施例1−2と同様にして、実施例1−11の電池を作製した。
<Example 1-11>
A battery of Example 1-11 was made in the same manner as Example 1-2 except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) was not added.

<比較例1−1>
4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)および式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンを加えなかった点以外は、実施例1−2と同様にして、比較例1−1の電池を作製した。
<Comparative Example 1-1>
Except that 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) and 1-methyl-2-pyrrolidone represented by the formula (3) were not added, the same as in Example 1-2, A battery of Comparative Example 1-1 was produced.

<比較例1−2>
式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンを加えなかった点以外は、実施例1−2と同様にして、比較例1−2の電池を作製した。
<Comparative Example 1-2>
A battery of Comparative Example 1-2 was produced in the same manner as Example 1-2 except that 1-methyl-2-pyrrolidone represented by Formula (3) was not added.

<比較例1−3>
電解質塩として、LiBF41重量%をさらに加えた点以外は、比較例1−1と同様にして、比較例1−3の電池を作製した。
<Comparative Example 1-3>
A battery of Comparative Example 1-3 was produced in the same manner as Comparative Example 1-1 except that 1 wt% LiBF 4 was further added as the electrolyte salt.

<実施例2−1>
式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンの換わりに、式(4)で表される1−エチル−2−ピロリドンを用いた点以外は、実施例1−8と同様にして、実施例2−1の電池を作製した。
<Example 2-1>
Example 1-8 was performed except that 1-ethyl-2-pyrrolidone represented by formula (4) was used instead of 1-methyl-2-pyrrolidone represented by formula (3). A battery of Example 2-1 was produced.

<実施例2−2>
式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンの換わりに、式(5)で表される1−フェニルピロリドンを用いた点以外は、実施例1−8と同様にして、実施例2−2の電池を作製した。
<Example 2-2>
Example 1 was carried out in the same manner as in Example 1-8 except that 1-phenylpyrrolidone represented by formula (5) was used instead of 1-methyl-2-pyrrolidone represented by formula (3). A battery 2-2 was prepared.

<実施例2−3>
式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンの換わりに、式(6)で表される1−ビニル−2−ピロリドンを用いた点以外は、実施例1−8と同様にして、実施例2−3の電池を作製した。
<Example 2-3>
Example 1-8 was performed except that 1-vinyl-2-pyrrolidone represented by formula (6) was used instead of 1-methyl-2-pyrrolidone represented by formula (3). A battery of Example 2-3 was produced.

<実施例2−4>
式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンの換わりに、式(7)で表される1−アセチル−2−ピロリドンを用いた点以外は、実施例1−8と同様にして、実施例2−4の電池を作製した。
<Example 2-4>
Example 1-8 was performed except that 1-acetyl-2-pyrrolidone represented by formula (7) was used instead of 1-methyl-2-pyrrolidone represented by formula (3). A battery of Example 2-4 was produced.

<比較例3−1>
式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンを加えなかった点以外は、実施例1−2と同様にして、比較例3−1の電池を作製した。
<Comparative Example 3-1>
A battery of Comparative Example 3-1 was produced in the same manner as Example 1-2 except that 1-methyl-2-pyrrolidone represented by Formula (3) was not added.

<比較例3−2>
リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)の換わりに、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を用いた点以外は、比較例3−1と同様にして、比較例3−2の電池を作製した。
<Comparative Example 3-2>
A battery of Comparative Example 3-2 was produced in the same manner as Comparative Example 3-1, except that lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) was used instead of lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ).

<比較例3−3>
リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)の換わりに、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を用いた点以外は、実施例1−2と同様にして、比較例3−3の電池を作製した。
<Comparative Example 3-3>
A battery of Comparative Example 3-3 was produced in the same manner as Example 1-2, except that lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) was used instead of lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ).

<比較例3−4>
リチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)の換わりに、リチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を用いた点以外は、実施例1−3と同様にして、比較例3−4の電池を作製した。
<Comparative Example 3-4>
A battery of Comparative Example 3-4 was produced in the same manner as Example 1-3 except that lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) was used instead of lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ).

(評価)
実施例1−1〜実施例2−4および比較例1−1〜比較例3−4について、放電容量維持率の測定および高温保存時の膨れを測定した。
(Evaluation)
For Example 1-1 to Example 2-4 and Comparative Example 1-1 to Comparative Example 3-4, the measurement of the discharge capacity retention rate and the swelling during high temperature storage were measured.

(放電容量維持率の測定)
各電池を23℃環境下900mAで4.2Vを上限として3時間充電した後、900mAで2.5Vまでの放電を300回繰り返した後の、初回放電容量に対する維持率を放電容量維持率として求めた。
(Measurement of discharge capacity maintenance rate)
After charging each battery for 3 hours under an environment of 23 ° C. at 900 mA and 4.2 V as the upper limit, the discharge rate up to 2.5 V at 900 mA was repeated 300 times, and the maintenance rate relative to the initial discharge capacity was obtained as the discharge capacity maintenance rate. It was.

(高温保存時の膨れの測定)
各電池を4.2Vの充電状態において85℃で96時間保存し、保存後の電池厚さと保存前の電池の厚さと差を高温保存時の膨れとして求めた。なお、4.2Vの充電状態は、初回充電時の充電状態であり、充電条件は、放電容量維持率の測定と同様である。
(Measures swelling when stored at high temperature)
Each battery was stored at 85 ° C. for 96 hours in a charged state of 4.2 V, and the difference between the battery thickness after storage and the battery thickness before storage was determined as the swelling during high temperature storage. The charge state of 4.2 V is the charge state at the time of the first charge, and the charge condition is the same as the measurement of the discharge capacity maintenance rate.

実施例1−1〜実施例1−11および比較例1−1〜比較例1−3の評価結果を表1に示す。実施例1−8、実施例1−11および実施例2−1〜実施例2−4並びに比較例1−1〜比較例1−2の評価結果を表2に示す。実施例1−2〜実施例1−3および比較例3−1〜比較例3−4の評価結果を表3に示す。なお、表3には、比較例3−1の保存後膨れを1として求めた、実施例1−2および実施例1−3の膨れ抑制率と、比較例3−2の保存後膨れを1として求めた、比較例3−3および比較例3−4の膨れ抑制率を示す。   Table 1 shows the evaluation results of Example 1-1 to Example 1-11 and Comparative Example 1-1 to Comparative Example 1-3. Table 2 shows the evaluation results of Example 1-8, Example 1-11, Example 2-1 to Example 2-4, and Comparative Example 1-1 to Comparative Example 1-2. Table 3 shows the evaluation results of Example 1-2 to Example 1-3 and Comparative Example 3-1 to Comparative Example 3-4. In Table 3, the swelling suppression rate of Example 1-2 and Example 1-3 and the swelling after storage of Comparative Example 3-2 obtained by setting the swelling after storage of Comparative Example 3-1 as 1 are 1 The swelling suppression rate of Comparative Example 3-3 and Comparative Example 3-4 obtained as follows is shown.

Figure 2009224282
Figure 2009224282

Figure 2009224282
Figure 2009224282

Figure 2009224282
Figure 2009224282

表1に示すように、式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンおよび4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)を含む電解液を用いることで、正極にリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)を用いた場合でも、高温保存時の膨れ抑制に作用しながら、300サイクル後の放電容量維持率において、充分な特性が得られることがわかった。 As shown in Table 1, by using an electrolytic solution containing 1-methyl-2-pyrrolidone represented by the formula (3) and 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), the positive electrode is used. Even when lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) was used, it was found that sufficient characteristics were obtained in the discharge capacity retention rate after 300 cycles while acting on swelling suppression during high temperature storage.

また、実施例1−11より、式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンを含む電解液を用いることで、正極にリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)を用いた場合でも、高温保存時の膨れを効果的に抑制できることがわかった。 Further, from Example 1-11, by using an electrolytic solution containing 1-methyl-2-pyrrolidone represented by Formula (3), even when lithium nickel composite oxide (LiNiO 2 ) was used for the positive electrode, It was found that swelling during high temperature storage can be effectively suppressed.

表2に示すように、1位が種々の置換基に置き換えられた環状ピロリドン誘導体においても、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)を併用することで、正極にリチウムニッケル複合酸化物(LiNiO2)を用いた場合でも、高温保存時の膨れ抑制に作用しながら、300サイクル後の放電容量維持率において、充分な特性が得られることがわかった。 As shown in Table 2, even in the cyclic pyrrolidone derivative in which the 1-position is substituted with various substituents, lithium nickel is added to the positive electrode by using 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC) in combination. Even when the composite oxide (LiNiO 2 ) is used, it has been found that sufficient characteristics can be obtained in the discharge capacity maintenance ratio after 300 cycles while acting on swelling suppression during high temperature storage.

表3に示すように、正極にリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を用いた場合には、式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンの膨れ抑制効果は見られるものの、LiNiO2に比べて膨れ抑制効果は少なかった。すなわち、正極にリチウムニッケル(LiNiO2)を含む電池を用いる場合に、式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドンを含む電解液を用いることが、電池膨れの抑制の点から、特に効果的であることがわかった。 As shown in Table 3, when lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) is used for the positive electrode, the swelling suppression effect of 1-methyl-2-pyrrolidone represented by the formula (3) is observed, but LiNiO Compared to 2 , the swelling suppression effect was less. That is, when using a battery containing lithium nickel (LiNiO 2 ) for the positive electrode, using an electrolytic solution containing 1-methyl-2-pyrrolidone represented by the formula (3) from the viewpoint of suppressing battery swelling. It was found to be particularly effective.

この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。例えば、上述の実施形態および実施例では、巻回構造を有する二次電池を具体例に挙げて説明したが、この発明は、正極と負極とを積層しつづら折りにした電池素子を備える場合、または正極および負極を積層した他の積層構造を有する二次電池についても同様に適用することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments of the present invention, and various modifications and applications are possible without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiments and examples, the secondary battery having a winding structure has been described as a specific example, but the present invention includes a battery element in which a positive electrode and a negative electrode are stacked and folded in a zigzag manner, or The present invention can be similarly applied to a secondary battery having another stacked structure in which a positive electrode and a negative electrode are stacked.

また、上述の実施形態および実施例では、フィルム状の外装部材を用いる場合について説明したが、缶の外装部材を用いてもよい。その場合形状は円筒型、角型、コイン型またはボタン型などのようなものでもよい。   Moreover, although the above-mentioned embodiment and Example demonstrated the case where a film-shaped exterior member was used, you may use the exterior member of a can. In that case, the shape may be a cylindrical shape, a square shape, a coin shape or a button shape.

さらに、上述の実施形態および実施例では、電極反応にリチウムを用いる場合を説明したが、ナトリウム(Na)またはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、またはマグネシウムまたはカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、または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、この発明を適用することができ、同様の効果を得ることができる。また、負極活物質としてリチウム金属を用いてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiments and examples, the case where lithium is used for the electrode reaction has been described. However, other alkali metals such as sodium (Na) or potassium (K), or alkaline earth such as magnesium or calcium (Ca). The present invention can also be applied to the case where other light metals such as a similar metal or aluminum are used, and the same effect can be obtained. Further, lithium metal may be used as the negative electrode active material.

この発明の一実施形態による二次電池の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the secondary battery by one Embodiment of this invention. 図1に示す電池素子のI−I線に沿った構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure along the II line | wire of the battery element shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

21・・・外装部材
10・・・電極巻回体
11・・・正極リード
12・・・負極リード
13・・・正極
13A・・・正極集電体
13B・・・正極活物質層
14・・・負極
14A・・・負極集電体
14B・・・負極活物質層
15・・・セパレータ
16・・・保護テープ
22・・・密着フィルム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Exterior member 10 ... Electrode winding body 11 ... Positive electrode lead 12 ... Negative electrode lead 13 ... Positive electrode 13A ... Positive electrode collector 13B ... Positive electrode active material layer 14 ... -Negative electrode 14A ... Negative electrode current collector 14B ... Negative electrode active material layer 15 ... Separator 16 ... Protective tape 22 ... Adhesive film

Claims (9)

正極および負極と、電解質とを備えた非水電解質電池であって、
上記負極は、リチウムを除いた構成金属元素のなかでニッケルがモル分率で50%以上含まれるリチウム複合酸化物を含み、
上記電解質は、式(1)で表される環状ピロリドン誘導体を含むこと
を特徴とする非水電解質電池。
Figure 2009224282
(R1は、水素、炭素数1〜6のアルキル、炭素数6〜12のアリール、炭素数3〜110のシクロアルキル、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数2〜6のアルキニル、「−COR5(R5はアルキル)」で表されるアシル基、「−COOR6(R6はアルキル)」で表されるエステル、または「−CO(OR7)(R7はアルキル)」で表されるカーボネートである。
R2は、Cm2m-nnである。(Xはハロゲンである。mは2以上7以下の整数であり、nは0以上2m以下の整数である。)
R3およびR4は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキルまたはハロゲン化アルキルを表す。)
A non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode and a negative electrode, and an electrolyte,
The negative electrode includes a lithium composite oxide in which nickel is contained in a mole fraction of 50% or more among constituent metal elements excluding lithium,
The non-aqueous electrolyte battery, wherein the electrolyte includes a cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1).
Figure 2009224282
(R1 is hydrogen, alkyl having 1 to 6 carbon atoms, aryl having 6 to 12 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 110 carbon atoms, alkenyl having 2 to 6 carbon atoms, alkynyl having 2 to 6 carbon atoms, “—COR 5 (R5 is alkyl) ", an ester represented by" -COOR6 (R6 is alkyl) ", or a carbonate represented by" -CO (OR7) (R7 is alkyl) ".
R2 is a C m H 2m-n X n . (X is halogen. M is an integer of 2 to 7, and n is an integer of 0 to 2 m.)
R3 and R4 each independently represents hydrogen, halogen, alkyl or halogenated alkyl. )
上記リチウム複合酸化物は、化1で表されるものであること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
(化1)
LixCoyNiz1-y-zb-aa
(式中、Mは、ホウ素(B)、マグネシウム(Mg)、アルミニウム(Al)、ケイ素(Si)、リン(P)、硫黄(S)、チタン(Ti)、クロム(Cr)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、イットリウム(Y)、ジルコニウム(Zr)、モリブデン(Mo)、銀(Ag)、バリウム(Ba)、タングステン(W)、インジウム(In)、スズ(Sn)、鉛(Pb)およびアンチモン(Sb)から選ばれる1種以上の元素である。Xは、ハロゲン元素である。x、y、z、aおよびbはそれぞれ0.8<x≦1.2、0≦y≦0.5、0.5≦z≦1.0、1.8≦b≦2.2、0≦a≦1.0の範囲内の値である。)
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the lithium composite oxide is represented by Chemical Formula 1.
(Chemical formula 1)
Li x Co y Ni z M 1 -yz O ba X a
(In the formula, M represents boron (B), magnesium (Mg), aluminum (Al), silicon (Si), phosphorus (P), sulfur (S), titanium (Ti), chromium (Cr), manganese (Mn ), Iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), gallium (Ga), germanium (Ge), yttrium (Y), zirconium (Zr), molybdenum (Mo), silver (Ag), barium (Ba) ), Tungsten (W), indium (In), tin (Sn), lead (Pb), and antimony (Sb), X is a halogen element, x, y, z , A and b are 0.8 <x ≦ 1.2, 0 ≦ y ≦ 0.5, 0.5 ≦ z ≦ 1.0, 1.8 ≦ b ≦ 2.2, and 0 ≦ a ≦ 1. (The value is in the range of 0.)
フィルム状の外装部材を備えること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, further comprising a film-shaped exterior member.
上記式(1)で表される環状ピロリドン誘導体は、式(2)で表される環状炭酸ピロリドン誘導体であること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
Figure 2009224282
(R1は、水素、炭素数1〜6のアルキル、炭素数6〜12のアリール、炭素数3〜110のシクロアルキル、炭素数2〜6のアルケニル、炭素数2〜6のアルキニル、「−COR5(R5はアルキル)」で表されるアシル基、「−COOR6(R6はアルキル)」で表されるエステル、または「−CO(OR7)(R7はアルキル)」で表されるカーボネートである。)
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the cyclic pyrrolidone derivative represented by the formula (1) is a cyclic pyrrolidone carbonate derivative represented by the formula (2).
Figure 2009224282
(R1 is hydrogen, alkyl having 1 to 6 carbon atoms, aryl having 6 to 12 carbon atoms, cycloalkyl having 3 to 110 carbon atoms, alkenyl having 2 to 6 carbon atoms, alkynyl having 2 to 6 carbon atoms, “—COR 5 (R5 is alkyl) ”, an ester represented by“ —COOR6 (R6 is alkyl) ”, or a carbonate represented by“ —CO (OR7) (R7 is alkyl) ”.
上記環状ピロリドン誘導体は、式(3)で表される1−メチル−2−ピロリドン、式(4)で表される1−エチル−2−ピロリドン、式(5)で表される1−フェニルピロリドン、式(6)で表される1−ビニル−2−ピロリドンおよび式(7)で表される1−アセチル−2−ピロリドンからなる群から選ばれた少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
Figure 2009224282
Figure 2009224282
Figure 2009224282
Figure 2009224282
Figure 2009224282
The cyclic pyrrolidone derivative includes 1-methyl-2-pyrrolidone represented by formula (3), 1-ethyl-2-pyrrolidone represented by formula (4), and 1-phenylpyrrolidone represented by formula (5). And at least one selected from the group consisting of 1-vinyl-2-pyrrolidone represented by formula (6) and 1-acetyl-2-pyrrolidone represented by formula (7). Item 2. A nonaqueous electrolyte battery according to item 1.
Figure 2009224282
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Figure 2009224282
Figure 2009224282
Figure 2009224282
上記環状ピロリドン誘導体の含有量は、0.01重量%〜10重量%の範囲内であること
を特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the content of the cyclic pyrrolidone derivative is in the range of 0.01 wt% to 10 wt%.
上記電解質は、さらに式(8)で表される環状炭酸エステル誘導体を含むこと
を特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。
Figure 2009224282
(R1〜R4は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン、アルキルまたはハロゲン化アルキルを表す。R1〜R4のうちの少なくとも一つはハロゲンを構成元素として有する。)
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the electrolyte further contains a cyclic carbonate derivative represented by the formula (8).
Figure 2009224282
(R1 to R4 each independently represent hydrogen, halogen, alkyl, or alkyl halide. At least one of R1 to R4 has halogen as a constituent element.)
上記環状炭酸エステルは、4−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−オンのうちの少なくとも1種であることを特徴とする請求項1記載の非水電解質電池。   The cyclic carbonate is at least one of 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one and 4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one. The nonaqueous electrolyte battery according to 1. 上記電解質は、電解質塩として、LiBF4を含むこと
を特徴とする請求項7記載の非水電解質電池。
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 7, wherein the electrolyte contains LiBF 4 as an electrolyte salt.
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