JP2010097802A - Electrolytic solution - Google Patents

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明天 高
Akiyoshi Yamauchi
昭佳 山内
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic solution that improves the oxidation resistance and rate characteristics and enhances safety, while maintaining the characteristics of a fluorine-containing chain carbonate. <P>SOLUTION: The electrolytic solution contains an electrolyte salt and a solvent that dissolve an electrolyte salt that may have a fluorine-containing chain carbonate, expressed by formula: R<SP>a</SP>CF<SB>2</SB>-OCOOR<SP>b</SP>(wherein R<SP>a</SP>is H, F, Cl or an alkyl group that may contain a fluorine atom with a carbon number of 1-3; R<SP>b</SP>is an alkyl group that may have a fluorine atom with a carbon number of 1-7). <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、耐酸化性に優れる含フッ素鎖状カーボネートと電解質塩とを含む電解液に関する。   The present invention relates to an electrolytic solution containing a fluorine-containing chain carbonate excellent in oxidation resistance and an electrolyte salt.

リチウム二次電池や太陽電池、ラジカル電池、キャパシタなどの電気化学デバイスの電解質塩用溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどのカーボネート類が使用されている。しかし、引火点が低く燃焼性が高いために過充電・過加熱による発火爆発の危険性がある、また、粘性が高く低温での伝導率が低くなるために出力が低下するといった問題がある。   Carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and dimethyl carbonate are used as electrolyte salt solvents for electrochemical devices such as lithium secondary batteries, solar batteries, radical batteries, and capacitors. However, there is a problem that the flash point is low and the combustibility is high, so there is a risk of ignition explosion due to overcharging and overheating, and the output is lowered because the viscosity is high and the conductivity at low temperature is low.

また、リチウム二次電池では、高容量化のために電解液の耐電圧の向上が求められている。さらには、キャパシタにおいては、負極・正極ともにハードカーボンであることが、特には3V以上で安定して使用できることが望ましいが、プロピレンカーボネートやジメチルカーボネートなどの従来から用いられている電解質塩用の溶媒では、3V以上では電解液の分解が起こってしまうため、使用できない。   Further, in the lithium secondary battery, an increase in the withstand voltage of the electrolytic solution is required to increase the capacity. Furthermore, in the capacitor, it is desirable that both the negative electrode and the positive electrode are hard carbon, and particularly, it is desirable that they can be stably used at 3 V or more, but conventionally used solvents for electrolyte salts such as propylene carbonate and dimethyl carbonate. Then, since the decomposition of the electrolyte occurs at 3 V or more, it cannot be used.

その解決のため、鎖状カーボネートをフッ素化した含フッ素鎖状カーボネートを用いることが提案されている。たとえば、R1CH2OCOOCH22(R1およびR2は異なり、フッ素原子で置換されていてもよいアルキル基)で示されるカーボネート(特許文献1)に代表される含フッ素鎖状カーボネートが提案されている。 In order to solve the problem, it has been proposed to use a fluorinated chain carbonate obtained by fluorinating a chain carbonate. For example, a fluorine-containing chain carbonate typified by a carbonate (Patent Document 1) represented by R 1 CH 2 OCOOCH 2 R 2 (R 1 and R 2 are different and may be substituted with a fluorine atom) Proposed.

また、特許文献2に、難燃性、低温特性、耐電圧に優れ、また電解質塩の溶解性が高く、炭化水素系溶媒との相溶性にも優れた鎖状カーボネートとして、一般式:
(HCX12)−(CF2n−(CH2m−O−COO−
(式中、X1およびX2は同じかまたは異なり、HまたはF;nは0〜10の整数;mは0〜5の整数;ただし、X1=X2=Hのとき、nは0ではない)で示される含フッ素鎖状カーボネートを用いることが提案されているが、m=0の具体的な例示はない。
Further, in Patent Document 2, as a chain carbonate having excellent flame retardancy, low temperature characteristics, withstand voltage, high electrolyte salt solubility, and excellent compatibility with hydrocarbon solvents, a general formula:
(HCX 1 X 2) - ( CF 2) n - (CH 2) m -O-COO-
(Wherein X 1 and X 2 are the same or different and H or F; n is an integer of 0 to 10; m is an integer of 0 to 5; provided that when X 1 = X 2 = H, n is 0. Is not proposed), but there is no specific example of m = 0.

特開平6−219992号公報JP-A-6-219992 国際公開第2006/088009号パンフレットInternational Publication No. 2006/088009 Pamphlet

本発明は、従来の含フッ素鎖状カーボネートの特性を維持したまま、さらに耐酸化性およびレート特性を向上させ、かつ安全性を高める電解液を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide an electrolytic solution that further improves the oxidation resistance and rate characteristics while maintaining the characteristics of the conventional fluorine-containing chain carbonate, and increases the safety.

一般に含フッ素鎖状カーボネートは耐酸化性に劣るとされていたが、本発明者らは、特許文献1および2に代表される従来の含フッ素鎖状カーボネートは、いずれもカーボネート基−OCOO−と結合するフルオロアルキル基がメチレン基−CH2−で連結されており、このメチレン基をジフルオロメチレン基(−CF2−)に置き換えたところ、意外にも耐酸化性が向上し、かつ低粘度であり、しかも、従来の含フッ素鎖状カーボネートが有する優れた難燃性、低温特性、耐電圧というフルオロアルキル基に基づく効果、さらには、電解質塩の溶解性の向上、炭化水素系溶媒との相溶性の改善という効果も維持できることを見出し、本発明を完成するに至った。 In general, fluorine-containing chain carbonates were considered to be inferior in oxidation resistance. However, the present inventors have found that all of the conventional fluorine-containing chain carbonates represented by Patent Documents 1 and 2 are carbonate groups —OCOO—. The fluoroalkyl group to be bonded is linked by a methylene group —CH 2 —, and when this methylene group is replaced with a difluoromethylene group (—CF 2 —), the oxidation resistance is unexpectedly improved and the viscosity is low. In addition, the excellent flame retardancy, low-temperature characteristics, and withstand voltage of conventional fluorine-containing chain carbonates are based on fluoroalkyl groups, and further improve the solubility of electrolyte salts and phase with hydrocarbon solvents. The inventors have found that the effect of improving solubility can be maintained, and have completed the present invention.

すなわち本発明は、式(1):
aCF2−OCOORb (1)
(式中、RaはH、F、Clまたは炭素数1〜3のフッ素原子を有していてもよいアルキル基;Rbは炭素数1〜7のフッ素原子を有していてもよいアルキル基)で示される含フッ素鎖状カーボネート(1)を含む電解質塩溶解用溶媒(I)と電解質塩(II)とを含む電解液に関する。
That is, the present invention provides the formula (1):
R a CF 2 —OCOOR b (1)
(In the formula, R a is H, F, Cl or an alkyl group which may have a fluorine atom having 1 to 3 carbon atoms; R b is an alkyl which may have a fluorine atom having 1 to 7 carbon atoms; The present invention relates to an electrolyte solution containing a solvent (I) for dissolving an electrolyte salt containing the fluorine-containing chain carbonate (1) represented by the formula (III) and an electrolyte salt (II).

また、本発明の電解液を備える電気化学デバイス、および本発明の電解液を備えるリチウム二次電池にも関する。   The present invention also relates to an electrochemical device including the electrolytic solution of the present invention and a lithium secondary battery including the electrolytic solution of the present invention.

本発明によれば、難燃性、低温特性、耐電圧、電解質塩の溶解性および炭化水素系溶媒との相溶性の向上といった従来の含フッ素鎖状カーボネートの特性を維持したまま、さらに耐酸化性およびレート特性を向上させ、かつ安全性を高める電解液を提供することができる。   According to the present invention, oxidation resistance is further maintained while maintaining the characteristics of conventional fluorine-containing chain carbonates such as flame retardancy, low temperature characteristics, withstand voltage, solubility of electrolyte salts and compatibility with hydrocarbon solvents. It is possible to provide an electrolytic solution that improves the safety and rate characteristics and increases the safety.

本発明の電解液は、特定のフルオロアルキル基を含有する含フッ素鎖状カーボネート(1)を含む電解質塩溶解用溶媒(I)と電解質塩(II)とを含む。   The electrolytic solution of the present invention includes an electrolyte salt dissolving solvent (I) containing a fluorine-containing chain carbonate (1) containing a specific fluoroalkyl group and an electrolyte salt (II).

本発明で用いる電解質塩溶解用溶媒(I)に含ませる含フッ素鎖状カーボネート(1)は、式(1):
aCF2−OCOORb (1)
(式中、RaはH、F、Clまたは炭素数1〜3のフッ素原子を有していてもよいアルキル基;Rbは炭素数1〜7のフッ素原子を有していてもよいアルキル基)で示される。
The fluorine-containing chain carbonate (1) contained in the electrolyte salt-dissolving solvent (I) used in the present invention has the formula (1):
R a CF 2 —OCOOR b (1)
(In the formula, R a is H, F, Cl or an alkyl group which may have a fluorine atom having 1 to 3 carbon atoms; R b is an alkyl which may have a fluorine atom having 1 to 7 carbon atoms; Group).

aとしては、式(1a):
(HCX12)− (1a)
(式中、X1およびX2は同じかまたは異なり、HまたはF)で示される部位を末端に有するフルオロアルキル基であることが、電解質塩の溶解性および炭化水素系溶媒との相溶性の向上の面から好ましい。
As R a , the formula (1a):
(HCX 1 X 2 )-(1a)
(Wherein X 1 and X 2 are the same or different and H or F) is a fluoroalkyl group terminated with a site represented by the solubility of the electrolyte salt and the compatibility with the hydrocarbon solvent. It is preferable in terms of improvement.

さらに、RaCF2−のフッ素含有率が40質量%以上、82.7質量%(全ての水素原子がフッ素原子に置換されたもの)以下、さらには40.9〜82.7質量%であることが、低温での粘性低下や引火点の向上が良好な点から好ましい。 Furthermore, the fluorine content of R a CF 2 — is 40% by mass or more and 82.7% by mass (all hydrogen atoms are replaced by fluorine atoms) or less, and further 40.9 to 82.7% by mass. It is preferable from the viewpoint of good viscosity reduction and flash point improvement at low temperatures.

式(1)で示される含フッ素鎖状カーボネート(1)のRa−CF2−の具体例としては、たとえばFCF2−、HCF2−、ClCF2−、CH3CF2−、HCF2CF2−、H2CFCF2−、CH3CHFCF2−、HCF2CHFCF2−、H2CFCH2CF2−、HCFClCF2CF2−、HCF2CFClCF2−、CH3CH2CF2−、CH3CH2CH2CF2−などを好ましくあげることができる。ただし、−CH3や−CF3という分岐を有していると粘性が高くなりやすいため、その数は少ない(1個)かゼロの方がより好ましい。 Specific examples of R a —CF 2 — in the fluorine-containing chain carbonate (1) represented by the formula (1) include, for example, FCF 2 —, HCF 2 —, ClCF 2 —, CH 3 CF 2 —, HCF 2 CF 2 -, H 2 CFCF 2 - , CH 3 CHFCF 2 -, HCF 2 CHFCF 2 -, H 2 CFCH 2 CF 2 -, HCFClCF 2 CF 2 -, HCF 2 CFClCF 2 -, CH 3 CH 2 CF 2 -, CH 3 CH 2 CH 2 CF 2 — and the like can be preferably exemplified. However, since the viscosity tends to be high if there is a branch of —CH 3 or —CF 3 , the number is less (one) or more preferably zero.

含フッ素鎖状カーボネート(1)のRbとしては、炭素数1〜7のアルキル基またはフルオロアルキル基である。 R b of the fluorine-containing chain carbonate (1) is an alkyl group having 1 to 7 carbon atoms or a fluoroalkyl group.

炭素数1〜7のアルキル基としては、CH3−、CH3CH2−、CH3CH2CH2−、CH3CH2CH2CH2−などの直鎖状のアルキル基;CH3CH(CH3)−、(CH32CH−、CH3CH(CH3)CH2−、CH3CH2CH(CH3)−、(CH32CHCH2−、(C252CHCH2−、(C252CH−などの分岐鎖状のアルキル基があげられ、粘性が低いことから直鎖状のアルキル基が好ましい。 Examples of the alkyl group having 1 to 7 carbon atoms include linear alkyl groups such as CH 3 —, CH 3 CH 2 —, CH 3 CH 2 CH 2 —, CH 3 CH 2 CH 2 CH 2 —; CH 3 CH (CH 3) -, (CH 3) 2 CH-, CH 3 CH (CH 3) CH 2 -, CH 3 CH 2 CH (CH 3) -, (CH 3) 2 CHCH 2 -, (C 2 H 5 ) 2 CHCH 2 —, branched chain alkyl groups such as (C 2 H 5 ) 2 CH— and the like, and linear alkyl groups are preferred because of their low viscosity.

炭素数1〜7のフルオロアルキル基としては、RaCF2−で例示したもののほか、H2CF−、CH3CF2CH2−、HCF2CH2CH2−、CH3CHFCH2−、H2CFCH2CH2−、HCF2CHFCH2−、H2CFCF2CH2−、HCFClCF2CH2−、HCF2CFClCH2−、CH3CHFCH2CHFCH2−、CH3CF2CH2CF2CH2−、HCF2CH2CF2CH2CH2−、HCF2CHFCF2CHFCH2−、H2CFCF2CFHCF2CH2−、H2CFCF2CHFCF2CH2−、H2CFCH2CHFCH2CH2−、HCF2CFClCF2CFClCH2−、HCFClCF2CFClCF2CH2−、

Figure 2010097802
などを好ましくあげることができる。ただし、−CH3や−CF3という分岐を有していると粘性が高くなりやすいため、その数は少ない(1個)かゼロの方がより好ましい。 Examples of the fluoroalkyl group having 1 to 7 carbon atoms include those exemplified for R a CF 2 —, H 2 CF—, CH 3 CF 2 CH 2 —, HCF 2 CH 2 CH 2 —, CH 3 CHFCH 2 —, H 2 CFCH 2 CH 2- , HCF 2 CHFCH 2- , H 2 CFCF 2 CH 2- , HCFClCF 2 CH 2- , HCF 2 CFClCH 2- , CH 3 CHFCH 2 CHFCH 2- , CH 3 CF 2 CH 2 CF 2 CH 2- , HCF 2 CH 2 CF 2 CH 2 CH 2- , HCF 2 CHFCF 2 CHFCH 2- , H 2 CFCF 2 CFHCF 2 CH 2- , H 2 CFCF 2 CHFCF 2 CH 2- , H 2 CFCH 2 CHFCH 2 CH 2 -, HCF 2 CFClCF 2 CFClCH 2 -, HCFClCF 2 CFClCF 2 CH 2 -,
Figure 2010097802
Etc. can be preferably given. However, since the viscosity tends to be high if there is a branch of —CH 3 or —CF 3 , the number is less (one) or more preferably zero.

aとRbの組合せは、Raがフッ素原子または炭素数1〜3のフッ素原子を有していてもよいアルキル基であってRbが炭素数1〜3のアルキル基である場合が、粘性が低い点から好ましい。 The combination of R a and R b is a case where R a is a fluorine atom or an alkyl group which may have a fluorine atom having 1 to 3 carbon atoms, and R b is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. From the viewpoint of low viscosity.

含フッ素鎖状カーボネート(1)の好適な具体例を以下にあげるが、これらのみに限定されるものではない。   Preferred specific examples of the fluorine-containing chain carbonate (1) are shown below, but are not limited thereto.

Figure 2010097802
Figure 2010097802
Figure 2010097802
Figure 2010097802
Figure 2010097802
Figure 2010097802

合成法としては、式(1b):
aCF2−O+ (Mはアルカリ金属原子)
および
b−O−M+ (Mはアルカリ金属原子)
(式中、RaおよびRbは前記と同じ)で示されるフルオロアルコールをつぎの反応に供する方法が例示できる。
As a synthesis method, the formula (1b):
R a CF 2 —O M + (M is an alkali metal atom)
And R b -O-M + (M represents an alkali metal atom)
A method of subjecting the fluoroalcohol represented by the formula (wherein R a and R b are the same as described above) to the next reaction can be exemplified.

(1)塩基性条件下、COCl2、COF2、トリホスゲンなどのホスゲンと反応させる。
(2)塩基触媒の存在、または非存在下に式(1c):
1OCOOR2 (1c)
(式中、R1およびR2は同じかまたは異なり、いずれもアルキル基、好ましくはメチル基またはエチル基)で示される化合物と反応させ、副生成するアルコール(メタノールやエタノール)を留去させながら反応を進める。
(3)塩基触媒の存在、または非存在下に式(1d):
3OCOOR4 (1d)
(式中、R3およびR4は同じかまたは異なりアリール基、好ましくはフェニル基)で示される化合物と反応させる。
(4)塩基性または非塩基性条件下に式(Ie):
ClCOOR5 (1e)
(式中、R5はアルキル基、好ましくはメチル基またはエチル基)で示される化合物と反応させ、副生成するアルコール(メタノールやエタノール)を留去させながら反応を進める。
(5)RaCF2−O−M+またはRb−O−M+を当量または過剰量のホスゲンやトリクロロホスゲンの存在下で反応させて式(1e):
ClCOOCF2a
または
ClCOORb
を得た後、それぞれに別種の含フッ素アルコールを反応させるという2段階で合成する。
(1) React with phosgene such as COCl 2 , COF 2 and triphosgene under basic conditions.
(2) Formula (1c) in the presence or absence of a base catalyst:
R 1 OCOOR 2 (1c)
(Wherein R 1 and R 2 are the same or different and both are alkyl groups, preferably methyl groups or ethyl groups) and reacted with a compound represented by the method while distilling off by-produced alcohol (methanol or ethanol). Advance the reaction.
(3) Formula (1d) in the presence or absence of a base catalyst:
R 3 OCOOR 4 (1d)
(Wherein R 3 and R 4 are the same or different and are aryl groups, preferably phenyl groups).
(4) Formula (Ie) under basic or non-basic conditions:
ClCOOR 5 (1e)
(Wherein R 5 is an alkyl group, preferably a methyl group or an ethyl group), and the reaction proceeds while distilling off by-produced alcohol (methanol or ethanol).
(5) R a CF 2 -OM + or R b -OM + is reacted in the presence of an equivalent or excess amount of phosgene or trichlorophosgene to give the formula (1e):
ClCOOCF 2 R a
Or ClCOOR b
Is obtained in two steps, each of which is reacted with a different type of fluorinated alcohol.

aとRbを別種の基とする場合は、上記(3)の手法を用いるか、または(3)と(4)の方法を用いて2段階で合成すればよい。 When R a and R b are different types of groups, the above method (3) may be used, or synthesis may be performed in two stages using the methods (3) and (4).

bがCF3−末端のフルオロアルキル基である鎖状カーボネートは、上記と同様の反応で合成できるが、特に(3)、(4)または(5)の方法で合成することが望ましい。 A linear carbonate in which R b is a CF 3 -terminal fluoroalkyl group can be synthesized by the same reaction as described above, but is particularly preferably synthesized by the method (3), (4) or (5).

本発明において、電解質塩溶解用溶媒(I)として、特定の含フッ素鎖状カーボネート(1)に加えて、他の電解質塩溶解用溶媒(2)を1種または2種以上混合して使用してもよい。   In the present invention, as the electrolyte salt dissolving solvent (I), in addition to the specific fluorine-containing chain carbonate (1), other electrolyte salt dissolving solvent (2) is used alone or in combination. May be.

他の電解質塩溶解用溶媒(2)としては炭化水素系カーボネート溶媒やニトリル系溶媒、ラクトン系溶媒、エステル系溶媒などの非フッ素系溶媒、さらには含フッ素鎖状カーボネート(1)以外の含フッ素系溶媒であってもよい。   Other electrolyte salt dissolving solvents (2) include non-fluorinated solvents such as hydrocarbon carbonate solvents, nitrile solvents, lactone solvents, ester solvents, and fluorine-containing solvents other than fluorine-containing chain carbonates (1). It may be a system solvent.

非フッ素系溶媒としては、たとえばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、メチルピロリドンなどがあげられ、特に誘電率や耐酸化性、電気化学的安定性の向上の点からエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジエチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジオキソラン、アセトニトリルが好ましい。   Examples of the non-fluorine solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane. , Methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, methyl pyrrolidone, etc., especially in terms of improving dielectric constant, oxidation resistance, and electrochemical stability To ethylene carbonate, propylene carbonate, diethyl carbonate, γ-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dioxolane, and acetonitrile are preferred.

また含フッ素鎖状カーボネート(1)以外の含フッ素系溶媒としては、たとえば特開平6−219992号公報、特開平10−149840号公報、特開2001−256983号公報および特開2000−327634号公報に記載されている含フッ素系カーボネート、特に特開平6−219992号公報および特開2001−256983号公報に記載されている含フッ素系カーボネートや特開平6−176768号公報、特開平8−37024号公報、特開平11−307123号公報および特開2000−294281号公報に記載されている含フッ素エーテルが好ましい。   Examples of the fluorine-containing solvent other than the fluorine-containing chain carbonate (1) include, for example, JP-A-6-219992, JP-A-10-149840, JP-A-2001-256983 and JP-A-2000-327634. In particular, fluorine-containing carbonates described in JP-A-6-219992 and JP-A-2001-256984, JP-A-6-176768, and JP-A-8-37024. The fluorine-containing ethers described in JP-A-11-307123 and JP-A-2000-294281 are preferred.

また、特に高耐電圧が必要なキャパシタ用途では、他の電解質塩溶解用溶媒(2)として含フッ素環状カーボネートを用いることが望ましい。さらには、式(3):

Figure 2010097802
(式中、Rf5はフッ素含有率が10〜76質量%である含フッ素エーテル基、含フッ素アルコキシ基または炭素数2以上の含フッ素アルキル基;X5およびX6は同じかまたは異なり、いずれもH、F、Cl、CF3またはCH3;X7はH、F、Clまたは水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよく、ヘテロ原子を鎖中に含んでいてもよいアルキル基)で示される環状カーボネートが好ましい。 In addition, it is desirable to use a fluorine-containing cyclic carbonate as another electrolyte salt-dissolving solvent (2) for a capacitor application that requires a particularly high withstand voltage. Furthermore, the formula (3):
Figure 2010097802
(In the formula, Rf 5 is a fluorine-containing ether group, fluorine-containing alkoxy group or fluorine-containing alkyl group having 2 or more carbon atoms having a fluorine content of 10 to 76% by mass; X 5 and X 6 are the same or different, H, F, Cl, CF 3 or CH 3 ; X 7 is an alkyl group in which H, F, Cl or a hydrogen atom may be substituted with a halogen atom, and a hetero atom may be included in the chain) The cyclic carbonates shown are preferred.

併用可能な特に好ましい環状カーボネートの具体例としては、たとえば式(3)において、X5=X6=X7=HでかつRf5が、CF3−、CF3CF2CH2−、HCF2CF2CH2−、CF3CF(CF3)CH2−、CF3CH(CF3)CH2−、CF3CF2CF2CF2CH2−、CF3CH2OCH2−、H(CF2)2CH2OCH2−、CF3OCH2−、CF3CF2CH2OCH2−、FCH2CF2CH2OCH2−である含フッ素環状カーボネートなどがあげられる。 As a specific example of a particularly preferable cyclic carbonate that can be used in combination, for example, in the formula (3), X 5 = X 6 = X 7 = H and Rf 5 is CF 3- , CF 3 CF 2 CH 2- , HCF 2 CF 2 CH 2 -, CF 3 CF (CF 3) CH 2 -, CF 3 CH (CF 3) CH 2 -, CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2 -, CF 3 CH 2 OCH 2 -, H ( Examples thereof include fluorine-containing cyclic carbonates such as CF 2 ) 2 CH 2 OCH 2 —, CF 3 OCH 2 —, CF 3 CF 2 CH 2 OCH 2 —, and FCH 2 CF 2 CH 2 OCH 2 —.

ところで含フッ素エーテルは、不燃性を高める効果に優れており有用であるが、非フッ素系電解質塩溶解用溶媒、特にエチレンカーボネートやジエチレンカーボネートなどの炭化水素系カーボネートと相溶性が低く、非フッ素系電解質塩溶解用溶媒に一定量以上混合すると2層に分離することがあった。しかし、特定の含フッ素鎖状カーボネート(1)を含め含フッ素鎖状カーボネートが共存しているとこれら3成分の均一溶液が容易に形成できる。これは含フッ素鎖状カーボネートが含フッ素エーテルと非フッ素系電解質塩溶解用溶媒とを相溶させる相溶化剤として作用しているものと推定され、したがって、含フッ素鎖状カーボネート(1)と電解質塩(II)と非フッ素系電解質塩溶解用溶媒と含フッ素エーテルとを含む電解液では、さらなる不燃性の向上が期待できる。   By the way, fluorine-containing ethers are useful because they have excellent nonflammability-improving effects, but have low compatibility with non-fluorinated electrolyte salt dissolving solvents, especially hydrocarbon carbonates such as ethylene carbonate and diethylene carbonate. When a certain amount or more was mixed with the electrolyte salt dissolving solvent, it sometimes separated into two layers. However, when a fluorine-containing chain carbonate including a specific fluorine-containing chain carbonate (1) coexists, a uniform solution of these three components can be easily formed. This is presumed that the fluorine-containing chain carbonate acts as a compatibilizing agent for compatibilizing the fluorine-containing ether and the solvent for dissolving the non-fluorine electrolyte salt. Therefore, the fluorine-containing chain carbonate (1) and the electrolyte In the electrolytic solution containing the salt (II), the solvent for dissolving the non-fluorinated electrolyte salt, and the fluorine-containing ether, further improvement in incombustibility can be expected.

他の電解質塩溶解用溶媒(2)の混合量は、全電解質塩溶解用溶媒中の1質量%以上、好ましくは10質量%以上、特に20質量%以上とすることが電解質塩の溶解性が良好な点から好ましく、上限は、難燃性や低温特性、耐電圧の点から98質量%、好ましくは90質量%、特に80質量%である。   The amount of the other electrolyte salt dissolving solvent (2) to be mixed is 1% by mass or more, preferably 10% by mass or more, particularly 20% by mass or more in the total electrolyte salt dissolving solvent. The upper limit is preferably 98% by mass, preferably 90% by mass, and particularly 80% by mass from the viewpoints of flame retardancy, low temperature characteristics, and withstand voltage.

特にキャパシタでは、大きな電流密度に対応し得るため、電解液の電解質塩濃度は高いほど望ましい。この観点から、電解質塩の溶解性に優れた炭化水素系溶媒、特に前記の本発明の含フッ素鎖状カーボネート以外の含フッ素カーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、1,3−ジオキソランなどを併用することが好ましい。   In particular, a capacitor can cope with a large current density, so that the electrolyte salt concentration in the electrolytic solution is preferably as high as possible. From this point of view, hydrocarbon solvents excellent in electrolyte salt solubility, particularly fluorine-containing carbonates other than the above-mentioned fluorine-containing chain carbonates of the present invention, propylene carbonate, γ-butyrolactone, acetonitrile, 1,3-dioxolane, etc. It is preferable to use together.

さらにキャパシタ用で特に使用電圧を高くする場合、本発明の含フッ素鎖状カーボネート自体は耐酸化電圧が高いので、組み合わせる他の溶媒および電解質塩も耐酸化電圧の高いものが好ましい。この観点から、他の溶媒としては特に前記の本発明の含フッ素鎖状カーボネート以外の含フッ素カーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトンが好ましく、電解質塩としては後述するもののうち、アニオンがBF4 -、PF6 -、AsF6 -、SbF6 -である塩が好ましい。 Further, when the operating voltage is increased particularly for capacitors, the fluorine-containing chain carbonate of the present invention itself has a high oxidation resistance, and therefore other solvents and electrolyte salts to be combined preferably have a high oxidation resistance. From this viewpoint, the other solvent is preferably a fluorine-containing carbonate other than the above-described fluorine-containing chain carbonate of the present invention, propylene carbonate, and γ-butyrolactone, and among the electrolyte salts described later, the anion is BF 4 , A salt which is PF 6 , AsF 6 or SbF 6 is preferred.

つぎに本発明の電解液の他方の成分である電解質塩(II)について説明する。   Next, the electrolyte salt (II) which is the other component of the electrolytic solution of the present invention will be described.

本発明で使用可能な電解質塩(II)は従来公知の金属塩、液体状の塩(イオン性液体)、無機高分子型の塩、有機高分子型の塩などがあげられる。   Examples of the electrolyte salt (II) that can be used in the present invention include conventionally known metal salts, liquid salts (ionic liquids), inorganic polymer salts, organic polymer salts, and the like.

これらの電解質塩は電解液の使用目的によって特に好適な化合物がある。つぎに用途別に好適な電解質塩を例示するが、例示した具体例に限定されるものではなく、また、他の用途においては、以下の例示の電解質塩を適宜使用することができる。   These electrolyte salts are particularly suitable compounds depending on the intended use of the electrolytic solution. Next, suitable electrolyte salts are illustrated for each application, but are not limited to the illustrated specific examples. In other applications, the following exemplified electrolyte salts can be used as appropriate.

まず、リチウム二次電池の金属塩としては、ホウ素アニオン型、酸素アニオン型、窒素アニオン型、炭素アニオン型、リンアニオン型などの各種有機金属塩を用いることができ、酸素アニオン型、窒素アニオン型を用いることが好ましい。   First, as the metal salt of the lithium secondary battery, various organic metal salts such as boron anion type, oxygen anion type, nitrogen anion type, carbon anion type, and phosphorus anion type can be used. Is preferably used.

酸素アニオン型としては、具体的には、CF3SO3Li、C49SO3Li、C817SO3Li、CH3SO3Li、C65SO3Li、LiSO324SO3Li、CF3CO2Li、C65CO2Li、Li244などを用いればよく、特に、CF3SO3Li、C49SO3Li、C817SO3Liを用いることが好ましい。 Specific examples of the oxygen anion type include CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, C 8 F 17 SO 3 Li, CH 3 SO 3 Li, C 6 H 5 SO 3 Li, and LiSO 3 C. 2 F 4 SO 3 Li, CF 3 CO 2 Li, C 6 H 5 CO 2 Li, Li 2 C 4 O 4 or the like may be used, and in particular, CF 3 SO 3 Li, C 4 F 9 SO 3 Li, C It is preferable to use 8 F 17 SO 3 Li.

窒素アニオン型としては、(CF3SO22NLi(TFSI)、(C25SO22NLi(BETI)、(CF3SO2)(C49SO2)NLi、(CF3SO2)(C817SO2)NLi、(CF3CO)2NLi、(CF3CO)(CF3CO2)NLi、((CF32CHOSO22NLi、(C25CH2OSO22NLiなどを用いればよく、特に、(CF3SO22NLi(TFSI)、(C25SO22NLi(BETI)を用いることが好ましい。 Nitrogen anion types include (CF 3 SO 2 ) 2 NLi (TFSI), (C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi (BETI), (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ) NLi, (CF 3 SO 2 ) (C 8 F 17 SO 2 ) NLi, (CF 3 CO) 2 NLi, (CF 3 CO) (CF 3 CO 2 ) NLi, ((CF 3 ) 2 CHOSO 2 ) 2 NLi, (C 2 F 5 CH 2 OSO 2 ) 2 NLi or the like may be used, and (CF 3 SO 2 ) 2 NLi (TFSI) or (C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi (BETI) is particularly preferable.

無機金属塩としては、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4などを用いることができ、特に、LiPF6、LiBF4を用いることが好ましい。 As the inorganic metal salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 and the like can be used, and it is particularly preferable to use LiPF 6 , LiBF 4 .

キャパシタ用としては、有機金属塩としては、(Me)x(Et)yN(Meはメチレン、Etはエチレン、xおよびyは同じかまたは異なり0〜4の整数で、かつx+y=4)で示される4級アンモニウム塩、具体的にはEt4NBF4、Et4NClO4、Et4NPF6、Et4NAsF6、Et4NSbF6、Et4NCF3SO3、Et4N(CF3SO22N、Et4NC49SO3、Et3MeBF4、Et3MeClO4、Et3MePF6、Et3MeAsF6、Et3MeSbF6、Et3MeCF3SO3、Et3Me(CF3SO22N、Et3MeC49SO3を用いればよく、特に、Et4NBF4、Et4NPF6、Et4NSbF6、Et4NAsF6を用いることが好ましい。 For capacitors, the organometallic salt is (Me) x (Et) y N (Me is methylene, Et is ethylene, x and y are the same or different and are integers from 0 to 4 and x + y = 4) The quaternary ammonium salts shown, specifically Et 4 NBF 4 , Et 4 NClO 4 , Et 4 NPF 6 , Et 4 NAsF 6 , Et 4 NSbF 6 , Et 4 NCF 3 SO 3 , Et 4 N (CF 3 SO 2) 2 N, Et 4 NC 4 F 9 SO 3, Et 3 MeBF 4, Et 3 MeClO 4, Et 3 MePF 6, Et 3 MeAsF 6, Et 3 MeSbF 6, Et 3 MeCF 3 SO 3, Et 3 Me ( CF 3 SO 2 ) 2 N, Et 3 MeC 4 F 9 SO 3 may be used, and Et 4 NBF 4 , Et 4 NPF 6 , Et 4 NSbF 6 , and Et 4 NAsF 6 are particularly preferable.

無機金属塩としては、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiClO4、NaPF6、NaBF4、NaAsF6、NaClO4、KPF6、KBF4、KAsF6、KClO4などを用いることができ、特に、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、NaPF6、NaBF4を用いることが好ましい。 As the inorganic metal salt, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiClO 4 , NaPF 6 , NaBF 4 , NaAsF 6 , NaClO 4 , KPF 6 , KBF 4 , KAsF 6 , KClO 4, etc. can be used. in particular, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, NaPF 6, it is preferable to use a NaBF 4.

色素増感太陽電池用としては、R6789NI(R6〜R9は同じかまたは異なり、炭素数1〜3のアルキル基)、LiI、NaI、KI、

Figure 2010097802
などが例示できる。 For dye-sensitized solar cells, R 6 R 7 R 8 R 9 NI (R 6 to R 9 are the same or different and are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms), LiI, NaI, KI,
Figure 2010097802
Etc. can be exemplified.

電解質塩(II)として液体状の塩を使用するときは、リチウム二次電池やキャパシタ、色素増感太陽電池用として、有機および無機のアニオンとポリアルキルイミダゾリウムカチオン、N−アルキルピリジニウムカチオン、テトラアルキルアンモニウムカチオン、テトラアルキルフォスフォニウムカチオンとの塩があげられ、特に1,3−ジアルキルイミダゾリウム塩が好ましい。   When a liquid salt is used as the electrolyte salt (II), organic and inorganic anions and polyalkylimidazolium cations, N-alkylpyridinium cations, tetrasalts are used for lithium secondary batteries, capacitors, and dye-sensitized solar cells. Examples thereof include salts with alkylammonium cations and tetraalkylphosphonium cations, and 1,3-dialkylimidazolium salts are particularly preferred.

ポリアルキルイミダゾリウムカチオンとしては、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン(EMI+)、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムカチオン(BMI+)などの1,3−ジアルキルイミダゾリウムカチオン;1,2−ジメチル−3−プロピルイミダゾリウムカチオン(DMPI+)などのトリアルキルイミダゾリウムカチオンなどが好ましい。 Examples of polyalkylimidazolium cations include 1,3-dialkylimidazolium cations such as 1-ethyl-3-methylimidazolium cation (EMI + ) and 1-butyl-3-methylimidazolium cation (BMI + ); Trialkylimidazolium cations such as 2-dimethyl-3-propylimidazolium cation (DMPI + ) are preferred.

好ましい無機アニオンとしては、たとえばAlCl4 -、BF4 -、PF6 -、AsF6 -、I-などが、有機アニオンとしてはたとえばCH3COO-、CF3COO-、C37COO-、CF3SO3 -、C49SO3 -、(CF3SO22-、(C25SO22-などがあげられる。 Preferred inorganic anions include, for example, AlCl 4 , BF 4 , PF 6 , AsF 6 , I − and the like, and organic anions include, for example, CH 3 COO , CF 3 COO , C 3 F 7 COO , CF 3 SO 3 , C 4 F 9 SO 3 , (CF 3 SO 2 ) 2 N , (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N − and the like can be mentioned.

具体例としては、EMIAlCl4、EMIBF4、EMIPF6、EMIAsF6、EMII、EMICH3COO、EMICF3COO、EMIC37COO、EMICF3SO3、EMIC49SO3、EMI(CF3SO22N、EMI(C25SO22N、BMIAlCl4、BMIBF4、BMIPF6、BMIAsF6、BMII、BMICH3COO、BMICF3COO、BMIC37COO、BMICF3SO3、BMIC49SO3、BMI(CF3SO22N、BMI(C25SO22N、DMPIAlCl4、DMPIBF4、DMPIPF6、DMPIAsF6、DMPII、DMPICH3COO、DMPICF3COO、DMPIC37COO、DMPICF3SO3、DMPIC49SO3、DMPI(CF3SO22N、DMPI(C25SO22Nなどが例示できる。 Specific examples include EMIAlCl 4 , EMIBF 4 , EMIPF 6 , EMIAsF 6 , EMII, EMICH 3 COO, EMCF 3 COO, EMIC 3 F 7 COO, EMCF 3 SO 3 , EMIC 4 F 9 SO 3 , EMI (CF 3 SO 2 ) 2 N, EMI (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, BMIAlCl 4 , BMIBF 4 , BMIPF 6 , BMIAsF 6 , BMII, BMICH 3 COO, BMICF 3 COO, BMIC 3 F 7 COO, BMICF 3 SO 3 , BMIC 4 F 9 SO 3 , BMI (CF 3 SO 2 ) 2 N, BMI (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, DMPIAlCl 4 , DMPIBF 4 , DMPIPF 6 , DMPIAsF 6 , DMPII, DMPICH 3 COO, DMPICF 3 COO , DMPIC 3 F 7 COO, DMPICF 3 SO 3 , DMPIC Examples thereof include 4 F 9 SO 3 , DMPI (CF 3 SO 2 ) 2 N, DMPI (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, and the like.

特に色素増感太陽電池用としては、EMII、BMII、DMPIIなどのヨウ化物が好適である。   In particular, iodides such as EMII, BMII, and DMPII are suitable for dye-sensitized solar cells.

電解質塩(II)の配合量は要求される電流密度、用途、電解質塩の種類などによって異なるが、特定のフルオロアルキル基含有鎖状カーボネート(1)100質量部に対し0.1質量部以上、さらには1質量部以上、特に5質量部以上で、200質量部以下、さらには100質量部以下、特に50質量部以下とすることが好ましい。   The amount of electrolyte salt (II) blended varies depending on the required current density, application, type of electrolyte salt, etc., but 0.1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the specific fluoroalkyl group-containing chain carbonate (1), Further, it is preferably 1 part by mass or more, particularly 5 parts by mass or more, 200 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and particularly preferably 50 parts by mass or less.

本発明の電解液は、電解質塩(II)をフルオロアルキル基含有鎖状カーボネート(1)、またはカーボネート(1)を含む電解質塩溶解用溶媒(I)に溶解させることで調製される。   The electrolytic solution of the present invention is prepared by dissolving the electrolyte salt (II) in the fluoroalkyl group-containing chain carbonate (1) or the electrolyte salt dissolving solvent (I) containing the carbonate (1).

また、本発明の電解液は、本発明の電解液に使用する溶媒に溶解または膨潤する高分子材料と組み合わせてゲル状(可塑化された)のゲル電解液としてもよい。   The electrolytic solution of the present invention may be combined with a polymer material that dissolves or swells in the solvent used in the electrolytic solution of the present invention to form a gel (plasticized) gel electrolytic solution.

かかる高分子材料としては、従来公知のポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド、それらの変性体(特開平8−222270号公報、特開2002−100405号公報);ポリアクリレート系ポリマー、ポリアクリロニトリルや、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体などのフッ素樹脂(特表平4−506726号公報、特表平8−507407号公報、特開平10−294131号公報);それらフッ素樹脂と炭化水素系樹脂との複合体(特開平11−35765号公報、特開平11−86630号公報)などがあげられる。特に、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体を用いることが望ましい。   Examples of such a polymer material include conventionally known polyethylene oxide and polypropylene oxide, modified products thereof (Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-222270 and 2002-140405); polyacrylate polymers, polyacrylonitrile, and polyvinylidene fluoride. , Fluororesins such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (Japanese Patent Publication No. 4-506726, Japanese Patent Publication No. 8-507407, Japanese Patent Laid-Open No. 10-294131); Examples thereof include composites with resins (Japanese Patent Laid-Open Nos. 11-35765 and 11-86630). In particular, it is desirable to use polyvinylidene fluoride or a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer.

そのほか、特開2006−114401号公報に記載されているイオン伝導性化合物も使用できる。   In addition, ion conductive compounds described in JP-A-2006-114401 can also be used.

このイオン伝導性化合物は、式(4):
A−(D)−B (4)
[式中、Dは式(5):
−(D1)n−(FAE)m−(AE)p−(Y)q− (5)
(式中、D1は、式(5a):

Figure 2010097802
(式中、Rfは架橋性官能基を有していてもよいフルオロエーテル基;R10はRfと主鎖を結合する基または結合手)で示される側鎖にフルオロエーテル基を有するエーテル単位;
FAEは、式(5b):
Figure 2010097802
(式中、Rfaは水素原子、架橋性官能基を有していてもよい含フッ素アルキル基;R11はRfaと主鎖を結合する基または結合手)で示される側鎖に含フッ素アルキル基を有するエーテル単位;
AEは、式(5c):
Figure 2010097802
(式中、R13は水素原子、架橋性官能基を有していてもよいアルキル基、架橋性官能基を有していてもよい脂肪族環式炭化水素基または架橋性官能基を有していてもよい芳香族炭化水素基;R12はR13と主鎖を結合する基または結合手)で示されるエーテル単位;
Yは、式(5d−1)〜(5d−3):
Figure 2010097802
の少なくとも1種を含む単位;
nは0〜200の整数;mは0〜200の整数;pは0〜10000の整数;qは1〜100の整数;ただしn+mは0ではなく、D1、FAE、AEおよびYの結合順序は特定されない);
AおよびBは同じかまたは異なり、水素原子、フッ素原子および/または架橋性官能基を含んでいてもよいアルキル基、フッ素原子および/または架橋性官能基を含んでいてもよいフェニル基、−COOH基、−OR14(R14は水素原子またはフッ素原子および/または架橋性官能基を含んでいてもよいアルキル基)、エステル基またはカーボネート基(ただし、Dの末端が酸素原子の場合は−COOH基、−OR14、エステル基およびカーボネート基ではない)]で表される側鎖に含フッ素基を有する非晶性含フッ素ポリエーテル化合物である。 This ion conductive compound has the formula (4):
A- (D) -B (4)
[Wherein D represents the formula (5):
-(D1) n- (FAE) m- (AE) p- (Y) q- (5)
(Where D1 is the formula (5a):
Figure 2010097802
(Wherein, Rf good fluoroether group which may have a crosslinkable functional group; R 10 is a group or a bond that binds the Rf main chain) ether unit having a fluoroether group in its side chain represented by;
FAE has the formula (5b):
Figure 2010097802
(Wherein, Rfa is hydrogen atom, a crosslinkable functional group which may have a fluorine-containing alkyl group; R 11 is a group or a bond that binds the Rfa main chain) a fluorine-containing alkyl group in its side chain represented by Ether units having:
AE is the formula (5c):
Figure 2010097802
(Wherein R 13 has a hydrogen atom, an alkyl group which may have a crosslinkable functional group, an aliphatic cyclic hydrocarbon group which may have a crosslinkable functional group, or a crosslinkable functional group. An aromatic hydrocarbon group which may be substituted; R 12 is an ether unit represented by R 13 and a group or a bond which bonds the main chain;
Y represents formulas (5d-1) to (5d-3):
Figure 2010097802
A unit comprising at least one of
n is an integer from 0 to 200; m is an integer from 0 to 200; p is an integer from 0 to 10000; q is an integer from 1 to 100; provided that n + m is not 0, and the bonding order of D1, FAE, AE and Y is Not specified);
A and B are the same or different and are a hydrogen atom, a fluorine atom and / or an alkyl group which may contain a crosslinkable functional group, a phenyl group which may contain a fluorine atom and / or a crosslinkable functional group, -COOH A group, —OR 14 (R 14 is a hydrogen atom or a fluorine atom and / or an alkyl group which may contain a crosslinkable functional group), an ester group or a carbonate group (provided that —COOH when D is terminated with an oxygen atom) Group, —OR 14 , not an ester group and a carbonate group)], and an amorphous fluorine-containing polyether compound having a fluorine-containing group in the side chain.

本発明において必要に応じて界面活性剤を配合することが出来る。界面活性剤の配合量は、充放電サイクル特性を低下させずに電解液の表面張力を低下させるという点から、溶媒(I)全体に対して5質量%以下であり、さらには3質量%以下、特に0.05〜2質量%が好ましい。   In the present invention, a surfactant can be blended as necessary. The compounding amount of the surfactant is 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, based on the total amount of the solvent (I) from the viewpoint of reducing the surface tension of the electrolytic solution without reducing the charge / discharge cycle characteristics. In particular, 0.05 to 2% by mass is preferable.

界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれでもよいが、含フッ素界面活性剤が、サイクル特性、レート特性が良好な点から好ましい。   As the surfactant, any of a cationic surfactant, an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and an amphoteric surfactant may be used, but the fluorine-containing surfactant has good cycle characteristics and rate characteristics. It is preferable from the point.

本発明の電解液には必要に応じて、他の添加剤を配合してもよい。他の添加剤としては、たとえば金属酸化物、ガラスなどがあげられる。   You may mix | blend another additive with the electrolyte solution of this invention as needed. Examples of other additives include metal oxides and glass.

なお、本発明の電解液は低温(例えば0℃や−20℃)で凍ったり、電解質塩が析出しないことが好ましい。具体的には、0℃での粘度が100mPa・秒以下であることが好ましく、30mPa・秒以下であることがより好ましく、15mPa・秒以下であることが特に好ましい。さらにまた、具体的には、−20℃での粘度が100mPa・秒以下であることが好ましく、40mPa・秒以下であることがより好ましく、15mPa・秒以下であることが特に好ましい。   In addition, it is preferable that the electrolyte solution of this invention does not freeze at low temperature (for example, 0 degreeC or -20 degreeC), or electrolyte salt precipitates. Specifically, the viscosity at 0 ° C. is preferably 100 mPa · sec or less, more preferably 30 mPa · sec or less, and particularly preferably 15 mPa · sec or less. Furthermore, specifically, the viscosity at −20 ° C. is preferably 100 mPa · sec or less, more preferably 40 mPa · sec or less, and particularly preferably 15 mPa · sec or less.

本発明の電解液は、難燃性、低温特性、耐電圧、電解質塩の溶解性および炭化水素系溶媒との相溶性を同時に向上させることができるうえ、さらに耐酸化性を改善してガス発生を低減化し、エネルギー効率を向上させうることができるので、電気化学デバイスの電解液として好適である。   The electrolyte solution of the present invention can simultaneously improve flame resistance, low temperature characteristics, withstand voltage, solubility of electrolyte salt and compatibility with hydrocarbon solvents, and further improve oxidation resistance to generate gas. Can be reduced and energy efficiency can be improved, so that it is suitable as an electrolyte for an electrochemical device.

すなわち本発明は、上記の電解液を備えた電気化学デバイスにも関する。電気化学デバイスとしては、リチウム二次電池、キャパシタ(電解二重層キャパシタ)、ラジカル電池、太陽電池(特に色素増感型太陽電池)、燃料電池、各種電気化学センサー、エレクトロクロミック素子などがあげられ、特にリチウム二次電池、電解二重層キャパシタに好適である。耐電圧が3.0V以上で安定なことが高容量の電気二重層キャパシタには求められるが、本発明の電気二重層キャパシタは充分にその要求を満たすものである。   That is, this invention relates also to the electrochemical device provided with said electrolyte solution. Examples of electrochemical devices include lithium secondary batteries, capacitors (electrolytic double layer capacitors), radical batteries, solar cells (particularly dye-sensitized solar cells), fuel cells, various electrochemical sensors, electrochromic elements, It is particularly suitable for lithium secondary batteries and electrolytic double layer capacitors. A high-capacity electric double layer capacitor is required to have a withstand voltage of 3.0 V or more, but the electric double layer capacitor of the present invention sufficiently satisfies the requirement.

本発明の電解液は、容量やレート特性を向上させる点から、リチウム二次電池用として好適であり、正極、負極、セパレータと本発明の電解液を備えるリチウム二次電池を提供できる。   The electrolyte solution of the present invention is suitable for a lithium secondary battery from the viewpoint of improving capacity and rate characteristics, and can provide a lithium secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, a separator, and the electrolyte solution of the present invention.

正極に使用する正極活物質としては特に制限されないが、コバルト系複合酸化物、ニッケル系複合酸化物、マンガン系複合酸化物、鉄系複合酸化物およびバナジウム系複合酸化物よりなる群から選ばれる少なくとも1種を用いるとき、エネルギー密度の高く、高出力のリチウム二次電池となることから好ましい。   The positive electrode active material used for the positive electrode is not particularly limited, but at least selected from the group consisting of cobalt-based composite oxides, nickel-based composite oxides, manganese-based composite oxides, iron-based composite oxides, and vanadium-based composite oxides. When using 1 type, it is preferable from becoming a high output lithium secondary battery with a high energy density.

コバルト系複合酸化物としては、LiCoO2が例示され、ニッケル系複合酸化物としては、LiNiO2が例示され、マンガン系複合酸化物としては、LiMnO2が例示される。また、LiCoxNi1-x2(0<x<1)やLiCoxMn1-x2(0<x<1)、LiNixMn1-x2(0<x<1)、LiNixMn2-x4(0<x<2)、LiNi1-x-yCoxMny2(0<x<1、0<y<1、0<x+y<1)で表されるCoNi、CoMn、NiMn、NiCoMnの複合酸化物でも良い。これらのリチウム含有複合酸化物は、Co、Ni、Mnなどの金属元素の一部が、Mg、Al、Zr、Ti、Crなどの1種以上の金属元素で置換されたものであってもよい。 An example of the cobalt-based composite oxide is LiCoO 2 , an example of the nickel-based composite oxide is LiNiO 2 , and an example of the manganese-based composite oxide is LiMnO 2 . LiCo x Ni 1-x O 2 (0 <x <1), LiCo x Mn 1-x O 2 (0 <x <1), LiNi x Mn 1-x O 2 (0 <x <1), LiNi x Mn 2-x O 4 (0 <x <2), CoNi represented by LiNi 1-xy Co x Mn y O 2 (0 <x <1,0 <y <1,0 <x + y <1) , CoMn, NiMn, and NiCoMn composite oxides may be used. In these lithium-containing composite oxides, a part of metal elements such as Co, Ni, and Mn may be substituted with one or more metal elements such as Mg, Al, Zr, Ti, and Cr. .

また、鉄系複合酸化物としては、たとえばLiFeO2、LiFePO4が例示され、バナジウム系複合酸化物としては、たとえばV25が例示される。 In addition, examples of the iron-based composite oxide include LiFeO 2 and LiFePO 4 , and examples of the vanadium-based composite oxide include V 2 O 5 .

正極活物質として、上記の複合酸化物のなかでも、容量を高くすることができる点から、ニッケル系複合酸化物またはコバルト系複合酸化物が好ましい。特に小型リチウム二次電池では、コバルト系複合酸化物を用いることはエネルギー密度が高い点と安全性の面から望ましい。本発明において特にハイブリッド自動車用や分散電源用の大型リチウム二次電池に使用される場合は、高出力が要求されるため、正極活物質の粒子は二次粒子が主体となり、その二次粒子の平均粒子径が40μm以下で平均一次粒子径1μm以下の微粒子を0.5〜7.0体積%含有することが好ましい。   As the positive electrode active material, among the above complex oxides, a nickel complex oxide or a cobalt complex oxide is preferable because the capacity can be increased. In particular, in a small lithium secondary battery, it is desirable to use a cobalt-based composite oxide from the viewpoint of high energy density and safety. In the present invention, particularly when used in a large-sized lithium secondary battery for a hybrid vehicle or a distributed power source, a high output is required, so the particles of the positive electrode active material are mainly secondary particles, and the secondary particles It is preferable to contain 0.5 to 7.0% by volume of fine particles having an average particle size of 40 μm or less and an average primary particle size of 1 μm or less.

平均一次粒子径が1μm以下の微粒子を含有させることにより電解液との接触面積が大きくなり電極と電解液の間でのリチウムイオンの拡散をより早くすることができ出力性能を向上させることができる。   By containing fine particles having an average primary particle diameter of 1 μm or less, the contact area with the electrolytic solution is increased, and the diffusion of lithium ions between the electrode and the electrolytic solution can be accelerated, and the output performance can be improved. .

本発明で負極に使用する負極活物質は炭素材料があげられ、リチウムイオンを挿入可能な金属酸化物や金属窒化物などもあげられる。炭素材料としては天然黒鉛、人造黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、メソカーボンマイクロビーズ、炭素ファイバー、活性炭、ピッチ被覆黒鉛などがあげられ、リチウムイオンを挿入可能な金属酸化物としては、スズやケイ素、チタンを含む金属化合物、たとえば酸化スズ、酸化ケイ素、チタン酸リチウムなどがあげられ、金属窒化物としては、Li2.6Co0.4Nなどがあげられる。 Examples of the negative electrode active material used for the negative electrode in the present invention include carbon materials, and also include metal oxides and metal nitrides into which lithium ions can be inserted. Examples of carbon materials include natural graphite, artificial graphite, pyrolytic carbons, cokes, mesocarbon microbeads, carbon fibers, activated carbon, and pitch-coated graphite. Metal oxides capable of inserting lithium ions include tin and Examples of the metal compound include silicon and titanium, such as tin oxide, silicon oxide, and lithium titanate. Examples of the metal nitride include Li 2.6 Co 0.4 N.

正極活物質と負極活物質との組合せとしては、正極活物質がコバルト酸リチウムで負極活物質が黒鉛の組合せ、正極活物質がニッケル系複合酸化物で負極活物質が黒鉛の組合せが容量が増大する点から好ましい。   As a combination of the positive electrode active material and the negative electrode active material, the positive electrode active material is lithium cobaltate and the negative electrode active material is graphite. The positive electrode active material is nickel-based composite oxide and the negative electrode active material is graphite. This is preferable.

本発明に使用できるセパレータは特に制限はなく、微孔性ポリエチレンフィルム、微孔性ポリプロピレンフィルム、微孔性エチレン−プロピレンコポリマーフィルム、微孔性ポリプロピレン/ポリエチレン2層フィルム、微孔性ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレン3層フィルムなどがあげられる。また、Liデントライトによって起こる短絡などを防止して安全性の向上を図るために作られたセパレータ上にアラミド樹脂を塗布したフィルム、またはポリアミドイミドおよびアルミナフィラーを含む樹脂をセパレータ上に塗布したフィルムなどもあげられる。   The separator that can be used in the present invention is not particularly limited, and is a microporous polyethylene film, a microporous polypropylene film, a microporous ethylene-propylene copolymer film, a microporous polypropylene / polyethylene bilayer film, a microporous polypropylene / polyethylene / Examples thereof include a polypropylene three-layer film. In addition, a film in which an aramid resin is coated on a separator made to prevent a short circuit caused by Li dentlite and improve safety, or a film in which a resin containing polyamideimide and an alumina filler is coated on a separator Etc.

また、本発明の電解液は、不燃性であることから、上記のハイブリッド自動車用や分散電源用の大型リチウム二次電池用の電解液として特に有用であるが、そのほか小型のリチウムイオン電池、アルミニウム電解コンデンサ用電解液、電気二重層キャパシタ用電解液、特に耐電圧が3.5V以上である電気二重層キャパシタなどの非水電解液としても有用である。   In addition, since the electrolytic solution of the present invention is nonflammable, it is particularly useful as an electrolytic solution for a hybrid lithium battery or a large lithium secondary battery for a distributed power source. It is also useful as a non-aqueous electrolytic solution for electrolytic capacitors, electrolytic double layer capacitors, and particularly, electric double layer capacitors having a withstand voltage of 3.5 V or more.

そのほか、本発明の電解液は、たとえば電解コンデンサ、エレクトロルミネッセンスなどの固体表示素子、電流センサーなどのセンサーなどに使用することができる。そのほか、本発明の電解液は、帯電防止用コーティング材のイオン伝導体などとしても使用できる。   In addition, the electrolytic solution of the present invention can be used for, for example, electrolytic capacitors, solid display elements such as electroluminescence, sensors such as current sensors, and the like. In addition, the electrolytic solution of the present invention can also be used as an ionic conductor of an antistatic coating material.

つぎに本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明はかかる例のみに限定されるものではない。   Next, the present invention will be described based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to such examples.

なお、本発明で採用した測定法は以下のとおりである。
NMR:BRUKER社製のAC−300を使用。
In addition, the measuring method employ | adopted by this invention is as follows.
NMR: AC-300 manufactured by BRUKER is used.

19F−NMR:
測定条件:282MHz(トリクロロフルオロメタン=0ppm)
1H−NMR:
測定条件:300MHz(テトラメチルシラン=0ppm)
IR:
Perkin Elmer社製フーリエ変換赤外分光光度計1760Xで室温にて測定する。
19 F-NMR:
Measurement conditions: 282 MHz (trichlorofluoromethane = 0 ppm)
1 H-NMR:
Measurement conditions: 300 MHz (tetramethylsilane = 0 ppm)
IR:
Measure at room temperature with a Fourier transform infrared spectrophotometer 1760X manufactured by Perkin Elmer.

合成例1
撹拌装置を備えた200mlのガラス製3口フラスコの上部にドライアイス・アセトン還流管を取り付け、充分に窒素置換を行なったのち、フラスコをドライアイス・メタノール浴に浸した。そこにジグライム150mlとスプレードライされたフッ化カリウム58gを入れ、撹拌しながらCOF2ガスを66g導入した。導入後、10分間撹拌した後、Cl−COOC25を108g滴下し、撹拌下に徐々に室温にまで戻した。室温で1時間撹拌した後、蒸留して目的生成物を得た(収率62%)。
Synthesis example 1
A dry ice / acetone reflux tube was attached to the top of a 200 ml glass three-necked flask equipped with a stirrer, and after sufficient nitrogen substitution, the flask was immersed in a dry ice / methanol bath. 150 ml of diglyme and 58 g of spray-dried potassium fluoride were added thereto, and 66 g of COF 2 gas was introduced with stirring. After the introduction, the mixture was stirred for 10 minutes, and then 108 g of Cl-COOC 2 H 5 was added dropwise, and gradually returned to room temperature with stirring. After stirring at room temperature for 1 hour, the target product was obtained by distillation (yield 62%).

この生成物を19F−NMR、1H−NMR分析により分析して、FCF2OCOOC25(A1)であることを確認した。
19F−NMR:(neat):−82〜−87ppm(3F)
1H−NMR:(neat):4.1〜4.5ppm(2H)、1.6〜1.9ppm(3H)
得られたFCF2OCOOC25(A1)に電解質塩としてLiPF6を1モル/リットルの濃度になるように配合し、電解液を調製した。この電解液について、耐電圧を調べたところ、耐電圧は6.4Vであった。
This product was analyzed by 19 F-NMR and 1 H-NMR analysis and confirmed to be FCF 2 OCOOC 2 H 5 (A1).
19 F-NMR: (neat): -82 to -87 ppm (3F)
1 H-NMR: (neat): 4.1 to 4.5 ppm (2H), 1.6 to 1.9 ppm (3H)
The obtained FCF 2 OCOOC 2 H 5 (A1) was blended with LiPF 6 as an electrolyte salt to a concentration of 1 mol / liter to prepare an electrolytic solution. When the withstand voltage of this electrolyte was examined, the withstand voltage was 6.4V.

(耐電圧の測定法)
3電極式電圧測定セル(作用極、対極:白金(なお、対極と作用極の面積比を5:1とする)、参照極:Ag。宝泉(株)製のHSセル)に電解液を入れ、ポテンシオスタットで3mV/secで電位走引し、分解電流が0.1mA以上流れなかった範囲を耐電圧(V)とする。
(Measurement method of withstand voltage)
Electrolytic solution was applied to a three-electrode voltage measuring cell (working electrode, counter electrode: platinum (where the area ratio of the counter electrode and working electrode is 5: 1), reference electrode: Ag, HS cell manufactured by Hosen Co., Ltd.) Then, the potential is pulled at 3 mV / sec with a potentiostat, and the range where the decomposition current does not flow more than 0.1 mA is defined as the withstand voltage (V).

また、FCF2OCOOC25(A1)にLiPF6、LiN(SO2252および4フッ化ホウ酸4エチルアンモニウム[(C254NBF4]をそれぞれ室温で1モル/リットルになるように加え、充分に撹拌し、目視で溶解性を観察したところ、いずれも均一に溶解した。 In addition, FPF 2 OCOOC 2 H 5 (A1) is mixed with LiPF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 and tetraethylammonium tetrafluoroborate [(C 2 H 5 ) 4 NBF 4 ] at room temperature. They were added so as to be mol / liter, stirred sufficiently, and visually observed for solubility, all were uniformly dissolved.

合成例2
撹拌装置を備えた200mlのガラス製3口フラスコの上部にドライアイス・アセトン還流管を取り付け、充分に窒素置換を行なったのち、フラスコをドライアイス・メタノール浴に浸した。そこにジグライム150mlとスプレードライされたフッ化カリウム58gを入れ、撹拌しながらC25COClを39g導入した。導入後、2時間撹拌した後、Cl−COOC25を54g滴下し、撹拌下に徐々に室温にまで戻した。室温で2時間撹拌した後、蒸留して目的生成物を得た(収率54%)。
Synthesis example 2
A dry ice / acetone reflux tube was attached to the top of a 200 ml glass three-necked flask equipped with a stirrer, and after sufficient nitrogen substitution, the flask was immersed in a dry ice / methanol bath. 150 ml of diglyme and 58 g of spray-dried potassium fluoride were added thereto, and 39 g of C 2 H 5 COCl was introduced with stirring. After the introduction, the mixture was stirred for 2 hours, 54 g of Cl-COOC 2 H 5 was added dropwise, and the temperature was gradually returned to room temperature with stirring. After stirring at room temperature for 2 hours, the target product was obtained by distillation (yield 54%).

この生成物を19F−NMR、1H−NMR分析により分析して、CH3CF2OCOOC25(A2)であることを確認した。
19F−NMR:(neat):−124〜−128ppm(2F)
1H−NMR:(neat):4.1〜4.5ppm(2H)、1.6〜2.2ppm(3H)、1.1〜1.4ppm(3H)
得られたCH3CF2OCOOC25(A2)に電解質塩としてLiPF6を1モル/リットルの濃度になるように配合し、電解液を調製した。この電解液について、合成例1と同様にして耐電圧を調べたところ、耐電圧は6.3Vであった。
This product was analyzed by 19 F-NMR and 1 H-NMR analysis and confirmed to be CH 3 CF 2 OCOOC 2 H 5 (A2).
19 F-NMR: (neat): −124 to −128 ppm (2F)
1 H-NMR: (neat): 4.1 to 4.5 ppm (2H), 1.6 to 2.2 ppm (3H), 1.1 to 1.4 ppm (3H)
The obtained CH 3 CF 2 OCOOC 2 H 5 (A2) was blended with LiPF 6 as an electrolyte salt to a concentration of 1 mol / liter to prepare an electrolyte solution. With respect to this electrolytic solution, when the withstand voltage was examined in the same manner as in Synthesis Example 1, the withstand voltage was 6.3V.

また、CH3CF2OCOOC25(A2)にLiPF6、LiN(SO2252および4フッ化ホウ酸4エチルアンモニウム[(C254NBF4]をそれぞれ室温で1モル/リットルになるように加え、充分に撹拌し、目視で溶解性を観察したところ、いずれも均一に溶解した。 In addition, LiPF 6 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2, and 4 ethylammonium tetrafluoroborate [(C 2 H 5 ) 4 NBF 4 ] were added to CH 3 CF 2 OCOOC 2 H 5 (A2) at room temperature, respectively. When 1 mol / liter was added, the mixture was sufficiently stirred, and the solubility was visually observed.

実施例1
エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)および合成例1で得たFCF2OCOOC25(A1)を30/50/20(体積比)で混合して得られた溶媒に電解質塩としてLiPF6を1モル/リットルの濃度になるように配合し、電解液を調製した。この電解液について、充放電試験(放電容量、レート特性、過充電特性)を調べた。結果を表1に示す。
Example 1
As an electrolyte salt, a solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and FCF 2 OCOOC 2 H 5 (A1) obtained in Synthesis Example 1 at 30/50/20 (volume ratio) is used. LiPF 6 was blended to a concentration of 1 mol / liter to prepare an electrolytic solution. With respect to this electrolytic solution, a charge / discharge test (discharge capacity, rate characteristics, overcharge characteristics) was examined. The results are shown in Table 1.

実施例2
エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、合成例1で得たFCF2OCOOC25(A1)およびHCF2CF2CH2OCF2CF2Hを20/40/10/30(体積比)で混合して得られた溶媒に電解質塩としてLiPF6を1モル/リットルの濃度になるように配合し、電解液を調製した。この電解液について、充放電試験(放電容量、レート特性、過充電特性)を調べた。結果を表1に示す。
Example 2
Ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), FCF 2 OCOOC 2 H 5 (A1) obtained in Synthesis Example 1 and HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CF 2 H in 20/40/10/30 (volume) Ratio) was mixed with LiPF 6 as an electrolyte salt to a concentration of 1 mol / liter to prepare an electrolytic solution. With respect to this electrolytic solution, a charge / discharge test (discharge capacity, rate characteristics, overcharge characteristics) was examined. The results are shown in Table 1.

実施例3
エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)および合成例2で得たCH3CF2OCOOC25(A2)を30/50/20(体積比)で混合して得られた溶媒に電解質塩としてLiPF6を1モル/リットルの濃度になるように配合し、電解液を調製した。この電解液について、充放電試験(放電容量、レート特性、過充電特性)を調べた。結果を表1に示す。
Example 3
The solvent was obtained by mixing ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and CH 3 CF 2 OCOOC 2 H 5 (A2) obtained in Synthesis Example 2 at 30/50/20 (volume ratio). An electrolyte was prepared by blending LiPF 6 as a salt to a concentration of 1 mol / liter. With respect to this electrolytic solution, a charge / discharge test (discharge capacity, rate characteristics, overcharge characteristics) was examined. The results are shown in Table 1.

実施例4
エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、合成例2で得たCH3CF2OCOOC25(A2)およびHCF2CF2CH2OCF2CF2Hを20/40/10/30(体積比)で混合して得られた溶媒に電解質塩としてLiPF6を1モル/リットルの濃度になるように配合し、電解液を調製した。この電解液について、充放電試験(放電容量、レート特性、過充電特性)を調べた。結果を表1に示す。
Example 4
Ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), CH 3 CF 2 OCOOC 2 H 5 (A2) obtained in Synthesis Example 2 and HCF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CF 2 H were added to 20/40/10/30. An electrolyte solution was prepared by blending LiPF 6 as an electrolyte salt to a concentration of 1 mol / liter in a solvent obtained by mixing (volume ratio). With respect to this electrolytic solution, a charge / discharge test (discharge capacity, rate characteristics, overcharge characteristics) was examined. The results are shown in Table 1.

比較例1
エチレンカーボネート(EC)およびエチルメチルカーボネート(EMC)を30/70(体積比)で混合して得られた溶媒に電解質塩としてLiPF6を1モル/リットルの濃度になるように配合し、電解液を調製した。この電解液について、充放電試験(放電容量、レート特性、過充電特性)を調べた。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
A solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) at 30/70 (volume ratio) was mixed with LiPF 6 as an electrolyte salt to a concentration of 1 mol / liter, and an electrolyte solution. Was prepared. With respect to this electrolytic solution, a charge / discharge test (discharge capacity, rate characteristics, overcharge characteristics) was examined. The results are shown in Table 1.

[充放電試験]
実際にコイン電池を作成し電池特性を評価した。
[Charge / discharge test]
A coin battery was actually made and the battery characteristics were evaluated.

(正極の作製)
LiCoO2とカーボンブラックとポリフッ化ビニリデン(呉羽化学(株)製。商品名KF−1000)を90/3/7(質量%比)で混合した正極活物質をN−メチル−2−ピロリドンに分散してスラリー状としたものを正極集電体(厚さ15μmのアルミニウム箔)上に均一に塗布し、乾燥後、直径13.0mmの円盤に打ち抜いて正極を作製した。
(Preparation of positive electrode)
A positive electrode active material prepared by mixing LiCoO 2 , carbon black, and polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd., trade name KF-1000) at 90/3/7 (mass% ratio) is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone. Then, the slurry was applied uniformly on a positive electrode current collector (aluminum foil having a thickness of 15 μm), dried, and then punched into a disc having a diameter of 13.0 mm to produce a positive electrode.

(負極の作製)
人造黒鉛粉末(日立化成(株)製。商品名MAG−D)に、蒸留水で分散させたスチレン−ブタジエンゴムを固形分で6質量%となるように加え、ディスパーザーで混合してスラリー状としたものを負極集電体(厚さ10μmの銅箔)上に均一に塗布し、乾燥後、直径13.0mmの円盤に打ち抜いて負極を作製した。
(Preparation of negative electrode)
To artificial graphite powder (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name MAG-D), styrene-butadiene rubber dispersed with distilled water is added to a solid content of 6% by mass and mixed with a disperser to form a slurry. Was applied uniformly on a negative electrode current collector (copper foil having a thickness of 10 μm), dried, and then punched into a disc having a diameter of 13.0 mm to produce a negative electrode.

(コイン型リチウム二次電池の作製)
正極集電体を兼ねるステンレススチール製の缶体に上記正極を収容し、その上に直径17mmのポリエチレン製のセパレータ(セルガード(株)製。商品名セルガード3501)を重ねさらに上記負極を載置し、電解液を含浸させる。この缶体と負極集電体を兼ねる封口板とを絶縁用ガスケットを介してかしめて密封し、コイン型リチウム二次電池を作製した。
(Production of coin-type lithium secondary battery)
The positive electrode is housed in a stainless steel can that also serves as a positive electrode current collector, and a polyethylene separator having a diameter of 17 mm (manufactured by Celgard Co., Ltd., trade name Celguard 3501) is layered thereon, and the negative electrode is further placed thereon. Impregnate with electrolyte. The can body and a sealing plate serving also as a negative electrode current collector were caulked and sealed through an insulating gasket to produce a coin-type lithium secondary battery.

(放電容量)
充放電電流をCで表示した場合、3.5mAを1Cとして下記の充放電測定条件で測定を行う。評価は、比較例1の放電容量の結果を100とした指数で行う。
充放電条件
充電:0.5C、4.2Vにて充電電流が1/10Cになるまでを保持(CC・CV充電)
放電:1C 2.5Vcut(CC放電)
(Discharge capacity)
When the charge / discharge current is indicated by C, measurement is performed under the following charge / discharge measurement conditions with 3.5 mA as 1C. The evaluation is performed using an index with the result of the discharge capacity of Comparative Example 1 as 100.
Charge / Discharge Condition Charging: Holds the charge current at 1 / 10C at 0.5C / 4.2V (CC / CV charge)
Discharge: 1C 2.5Vcut (CC discharge)

(レート特性)
充電については上記の条件で0.5C、4.2Vで充電電流が1/10Cになるまで充電し0.3C相当の電流で2.5Vまで放電し、放電容量を求めた。引き続き、0.5C、4.2Vで充電電流が1/10Cになるまで充電し、5C相当の電流で2.5Vになるまで放電し、放電容量を求めた。この5Cでの放電容量と、上記の0.3Cでの放電容量との比から、レート特性を評価した。レート特性は下記の計算式で求められた値をレート特性として記載する。
レート特性(%)=5C放電容量(mAh)/0.3C放電容量(mAh)×100
(Rate characteristics)
Regarding charging, the battery was charged under the above conditions at 0.5C and 4.2V until the charging current became 1 / 10C, and discharged at a current equivalent to 0.3C to 2.5V to obtain the discharge capacity. Subsequently, the battery was charged at 0.5 C and 4.2 V until the charging current became 1/10 C, and discharged at a current equivalent to 5 C until it reached 2.5 V, and the discharge capacity was determined. The rate characteristics were evaluated from the ratio of the discharge capacity at 5C and the above discharge capacity at 0.3C. For the rate characteristic, a value obtained by the following calculation formula is described as the rate characteristic.
Rate characteristic (%) = 5C discharge capacity (mAh) /0.3C discharge capacity (mAh) × 100

(過充電特性)
実施例および比較例の電解液を用いて円筒型電池をつぎの要領で作製した。
(Overcharge characteristics)
Cylindrical batteries were produced in the following manner using the electrolytic solutions of the examples and comparative examples.

LiCoO2とカーボンブラックとポリフッ化ビニリデン(呉羽化学(株)製。商品名KF−1000)を90/3/7(質量%比)で混合した正極活物質をN−メチル−2−ピロリドンに分散してスラリー状としたものを正極集電体(厚さ15μmのアルミニウム箔)上に均一に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成し、その後、ローラプレス機により圧縮成形した後、切断し、リード体を溶接して、帯状の正極を作製した。 A positive electrode active material prepared by mixing LiCoO 2 , carbon black, and polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd., trade name KF-1000) at 90/3/7 (mass% ratio) is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone. Then, the slurry is applied uniformly on a positive electrode current collector (aluminum foil having a thickness of 15 μm), dried to form a positive electrode mixture layer, and then compression-molded with a roller press and then cut. The lead body was then welded to produce a strip-shaped positive electrode.

別途、人造黒鉛粉末(日立化成(株)製。商品名MAG−D)に、蒸留水で分散させたスチレン−ブタジエンゴムを固形分で6質量%となるように加え、ディスパーザーで混合してスラリー状としたものを負極集電体(厚さ10μmの銅箔)上に均一に塗布し、乾燥し、負極合剤層を形成し、その後、ローラプレス機により圧縮成形し、切断した後、乾燥し、リード体を溶接して、帯状の負極を作製した。   Separately, styrene-butadiene rubber dispersed with distilled water is added to artificial graphite powder (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade name MAG-D) so that the solid content becomes 6% by mass, and mixed with a disperser. After applying the slurry in a uniform manner on a negative electrode current collector (copper foil having a thickness of 10 μm), drying, forming a negative electrode mixture layer, and then compression molding with a roller press machine and cutting, It dried and welded the lead body and produced the strip | belt-shaped negative electrode.

ついで、帯状の正極を厚さ20μmの微孔性ポリエチレンフィルム(セパレータ)を介して帯状の負極に重ね、渦巻状に巻回して渦巻状巻回構造の積層電極体とした。その際、正極集電材の粗面側が外周側になるようにして巻回した。その後、この電極体を外径18mmの有底円筒状の電池ケース内に充填し、正極および負極のリード体の溶接を行った。   Next, the belt-like positive electrode was overlapped with the belt-like negative electrode through a microporous polyethylene film (separator) having a thickness of 20 μm and wound in a spiral shape to obtain a laminated electrode body having a spiral winding structure. In that case, it wound so that the rough surface side of the positive electrode current collector could be the outer peripheral side. Thereafter, the electrode body was filled in a bottomed cylindrical battery case having an outer diameter of 18 mm, and the positive and negative lead bodies were welded.

ついで、実施例および比較例で調製した電解液を電池ケース内に注入し、電解液がセパレータなどに充分に浸透した後、封口し、予備充電、エージングを行い、筒形のリチウム二次電池を作製した。   Next, the electrolyte solutions prepared in Examples and Comparative Examples were injected into the battery case, and after the electrolyte solution sufficiently penetrated into the separator, etc., sealed, precharged, and aged, a cylindrical lithium secondary battery was obtained. Produced.

この円筒型リチウム二次電池について、それぞれ1CmA相当の電流値で3.0Vまで放電し12Vを上限電圧として1CmA相当の電流値での過充電を行い、発火・破裂の有無を調べる。   The cylindrical lithium secondary battery is discharged to 3.0 V at a current value equivalent to 1 CmA, overcharged at a current value equivalent to 1 CmA with 12 V as the upper limit voltage, and the presence or absence of ignition / rupture is examined.

評価は、いずれの試験においても、発火(破裂)がない場合を○、発火(破裂)した場合を×とする。   In any of the tests, the case where there is no ignition (rupture) is indicated by ◯, and the case where ignition (explosion) is indicated by x.

Figure 2010097802
Figure 2010097802

Claims (7)

式(1):
aCF2−OCOORb (1)
(式中、RaはH、F、Clまたは炭素数1〜3のフッ素原子を有していてもよいアルキル基;Rbは炭素数1〜7のフッ素原子を有していてもよいアルキル基)で示される含フッ素鎖状カーボネート(1)を含む電解質塩溶解用溶媒(I)と電解質塩(II)とを含む電解液。
Formula (1):
R a CF 2 —OCOOR b (1)
(In the formula, R a is H, F, Cl or an alkyl group which may have a fluorine atom having 1 to 3 carbon atoms; R b is an alkyl which may have a fluorine atom having 1 to 7 carbon atoms; An electrolytic solution containing an electrolyte salt-dissolving solvent (I) and an electrolyte salt (II) containing the fluorine-containing chain carbonate (1).
前記含フッ素鎖状カーボネート(1)において、Raが、式(1a):
(HCX12)− (1a)
(式中、X1およびX2は同じかまたは異なり、HまたはF)で示される部位を末端に有するフルオロアルキル基である請求項1記載の電解液。
In the fluorine-containing chain carbonate (1), R a is represented by the formula (1a):
(HCX 1 X 2 )-(1a)
2. The electrolytic solution according to claim 1, which is a fluoroalkyl group having a terminal represented by (wherein X 1 and X 2 are the same or different and are H or F).
前記含フッ素鎖状カーボネート(1)において、RaCF2−が、フッ素含有率が40〜82.7質量%のフルオロアルキル基である請求項1または2記載の電解液。 The electrolytic solution according to claim 1 or 2, wherein, in the fluorine-containing chain carbonate (1), R a CF 2 -is a fluoroalkyl group having a fluorine content of 40 to 82.7% by mass. 電解質塩溶解用溶媒(I)が、環状カーボネートおよび非フッ素鎖状カーボネートよりなる群れから選ばれる少なくとも1種のカーボネートを含む請求項1〜3のいずれかに記載の電解液。 The electrolyte solution according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrolyte salt dissolving solvent (I) contains at least one carbonate selected from the group consisting of cyclic carbonates and non-fluorine chain carbonates. 電解質塩溶解用溶媒(I)が、含フッ素エーテルを含む請求項1〜4のいずれかに記載の電解液。 The electrolyte solution according to any one of claims 1 to 4, wherein the solvent (I) for dissolving the electrolyte salt contains a fluorinated ether. 請求項1〜5のいずれかに記載の電解液を備える電気化学デバイス。 An electrochemical device comprising the electrolytic solution according to claim 1. 請求項1〜5のいずれかに記載の電解液を備えるリチウム二次電池。 A lithium secondary battery comprising the electrolytic solution according to claim 1.
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