JP2010212153A - Nonaqueous electrolyte secondary battery containing nonaqueous electrolyte, and the nonaqueous electrolyte - Google Patents

Nonaqueous electrolyte secondary battery containing nonaqueous electrolyte, and the nonaqueous electrolyte Download PDF

Info

Publication number
JP2010212153A
JP2010212153A JP2009058333A JP2009058333A JP2010212153A JP 2010212153 A JP2010212153 A JP 2010212153A JP 2009058333 A JP2009058333 A JP 2009058333A JP 2009058333 A JP2009058333 A JP 2009058333A JP 2010212153 A JP2010212153 A JP 2010212153A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nonaqueous electrolyte
compound
boronic acid
battery
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009058333A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5463581B2 (en
Inventor
Tetsuya Murai
村井  哲也
Takashi Hayashi
剛史 林
Yoshinobu Nogi
栄信 野木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Chemicals Inc
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo GS Soft Energy Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
Sanyo Electric Co Ltd
Sanyo GS Soft Energy Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Chemicals Inc, Sanyo Electric Co Ltd, Sanyo GS Soft Energy Co Ltd filed Critical Mitsui Chemicals Inc
Priority to JP2009058333A priority Critical patent/JP5463581B2/en
Publication of JP2010212153A publication Critical patent/JP2010212153A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5463581B2 publication Critical patent/JP5463581B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte in which reduction of electric discharge capacity during a high temperature standing is suppressed, and discharge capacity during a low temperature charging is superior; and to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery equipped with the nonaqueous electrolyte. <P>SOLUTION: The nonaqueous electrolyte contains at least one boronic acid compound or the like of a general formula (1), a boronic acid compound of a general formula (2), and a boronic acid compound having thiophene structure. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、非水電解質、及び該非水電解質を含み、ビデオカメラ,モバイルコンピュータ、携帯電話機等の主として携帯電子機器の電源として利用される充放電可能な非水電解質二次電池に関する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolyte and a chargeable / dischargeable nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte and used mainly as a power source for portable electronic devices such as a video camera, a mobile computer, and a mobile phone.

非水電解質を含む電池は、高電圧であり、かつ高エネルギー密度を有し、また貯蔵安定性等の信頼性も高いので、民生用電子機器の電源として広く用いられている。
非水電解質を含む電池の代表例として、リチウム電池及びリチウムイオン二次電池が挙げられる。これらの電池は、金属リチウム又はリチウムの吸蔵・放出が可能である活物質からなる負極と、遷移金属酸化物、弗化黒鉛、及びリチウムと遷移金属との複合酸化物等からなる正極と、非水電解質とを有する。
非水電解質は、非プロトン性有機溶媒にLiBF4 、LiPF6 、LiClO4 、LiAsF6 、LiCF3 SO3 、Li2 SiF6 等のLi電解質を混合してなる溶液である。
A battery containing a non-aqueous electrolyte is widely used as a power source for consumer electronic devices because it has a high voltage, a high energy density, and high reliability such as storage stability.
As a typical example of a battery containing a nonaqueous electrolyte, a lithium battery and a lithium ion secondary battery can be given. These batteries include a negative electrode made of metal lithium or an active material capable of occluding and releasing lithium, a positive electrode made of transition metal oxide, fluorinated graphite, a composite oxide of lithium and transition metal, and the like. A water electrolyte.
The non-aqueous electrolyte is a solution obtained by mixing a Li electrolyte such as LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , and Li 2 SiF 6 in an aprotic organic solvent.

リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池(以下、電池という)において、非水電解質は正極と負極との間のイオンの受け渡しを行う。電池の充放電特性を高めるためには正極と負極との間のイオンの受け渡し速度を出来るだけ速くする必要があり、非水電解質のイオン伝導度を高くしたり、非水電解質の粘度を低くしたりして、拡散による物質移動を起こりやすくする必要がある。また、非水電解質は、電池の保存性(放置特性等)、及び充放電を繰り返した場合のサイクル安定性を高めるために、化学的、電気化学的に反応性が高い正極及び負極に対して安定である必要がある。
電極に対する安定化を図った非水電解質として、非特許文献1には、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の高誘電率カーボネート溶媒、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の低粘度カーボネート溶媒にLiPF6 等のリチウム塩を溶解したものが示されている。
In a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter referred to as a battery) such as a lithium ion secondary battery, the non-aqueous electrolyte transfers ions between a positive electrode and a negative electrode. In order to improve the charge / discharge characteristics of the battery, it is necessary to increase the ion transfer speed between the positive electrode and the negative electrode as much as possible, to increase the ionic conductivity of the nonaqueous electrolyte or to lower the viscosity of the nonaqueous electrolyte. For example, it is necessary to facilitate mass transfer by diffusion. In addition, non-aqueous electrolytes are used for positive and negative electrodes that are chemically and electrochemically highly reactive in order to improve the storage stability of batteries (such as storage characteristics) and cycle stability when charging and discharging are repeated. It needs to be stable.
Non-Patent Document 1 discloses a non-aqueous electrolyte that stabilizes an electrode, such as propylene carbonate, ethylene carbonate and other high dielectric constant carbonate solvents, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dimethyl carbonate and other low viscosity carbonate solvents such as LiPF 6. A lithium salt such as is dissolved.

しかし、上述の非水電解質を含有する電池は、充電状態で高温放置したり、また、低温で充放電を繰り返した場合に、試験後の放電容量が低下する問題があった。
上述のように電池の放電容量が低下するのは、正極及び負極上における非水電解質の分解反応が進行して、電極の反応抵抗の上昇、非水電解質の電気伝導率の低下、セパレータの目詰まり等により、電池の内部抵抗が上昇するからである。
またボロン酸エステル、ボリン酸エステル、ボロキシン、その他ホウ酸エステルの公知事例として特許文献1〜13及び非特許文献1が挙げられる。
However, the battery containing the nonaqueous electrolyte described above has a problem that the discharge capacity after the test is lowered when the battery is left in a charged state at a high temperature or repeatedly charged and discharged at a low temperature.
As described above, the discharge capacity of the battery decreases because the decomposition reaction of the nonaqueous electrolyte proceeds on the positive electrode and the negative electrode, the reaction resistance of the electrode increases, the electrical conductivity of the nonaqueous electrolyte decreases, This is because the internal resistance of the battery increases due to clogging or the like.
Moreover, patent documents 1-13 and nonpatent literature 1 are mentioned as a well-known example of boronic acid ester, borinic acid ester, boroxine, and other boric acid ester.

特開平09−120825号公報Japanese Patent Laid-Open No. 09-120825 特開平10−223258号公報JP-A-10-223258 特開平11−054133号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-054133 特開平11−121033号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-121033 特開平11−100469号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-100409 特開2002−025609号公報JP 2002-025609 A 特開2002−216844号公報JP 2002-216844 A 特開2003−132946号公報JP 2003-132946 A 特開2003−168476号公報JP 2003-168476 A 特開2008−198542号公報JP 2008-198542 A 特許第3439002号公報Japanese Patent No. 3439002 特許第3462784号公報Japanese Patent No. 3462784 特許第4092631号公報Japanese Patent No. 4092631

ジーン−ポール ガバノ(Jean-Paul Gabano)編「リチウム バッテリ」(Lithium Battery),アカデミック・プレス(ACADMIC PRESS)(1983)“Lithium Battery” edited by Jean-Paul Gabano, ACADMIC PRESS (1983)

上述の特許文献では、非水電解質に、各種ボロン酸エステル、ボリン酸エステル、ボロキシンを添加した非水電解質が提案されている。しかしながら、これらの非水電解質を用いると、高温放置特性は向上するものの、低温で充放電を繰り返した場合に放電容量が低下することが確認されている。上述の特許文献中のボロン酸エステル、ボリン酸エステル、ボロキシンでは、負極との反応により負極上に皮膜が形成され、低温で充電をおこなった際に、リチウムイオン移動抵抗となって、負極上に金属リチウムが析出しやすくなっていることが原因である。
これらの問題を解決するために、正極、及び負極表面上における非水電解質の分解を良好に抑制し、かつ負極上の皮膜のリチウムイオンの移動抵抗を上昇させない添加剤の開発が求められている。
In the above-mentioned patent documents, nonaqueous electrolytes in which various boronic acid esters, borinic acid esters, and boroxines are added to the nonaqueous electrolyte are proposed. However, it has been confirmed that when these nonaqueous electrolytes are used, the high-temperature storage characteristics are improved, but the discharge capacity decreases when charging and discharging are repeated at low temperatures. In the boronic acid ester, borinic acid ester, and boroxine in the above-mentioned patent documents, a film is formed on the negative electrode by reaction with the negative electrode, and when charged at a low temperature, it becomes a lithium ion migration resistance, and on the negative electrode. This is because metallic lithium is easily deposited.
In order to solve these problems, there is a demand for the development of an additive that satisfactorily suppresses the decomposition of the nonaqueous electrolyte on the surfaces of the positive electrode and the negative electrode and does not increase the lithium ion migration resistance of the film on the negative electrode. .

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、特定のボロン酸化合物、ボリン酸化合物、ボロキシン化合物を含有することにより、非水電解質二次電池を作製した場合に、高温放置後の放電容量の低下が少なく、かつ、低温充放電時の放電容量が良好である非水電解質を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and when a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced by containing a specific boronic acid compound, borinic acid compound, or boroxine compound, the discharge after leaving at high temperature is performed. An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte that has a small decrease in capacity and a good discharge capacity during low-temperature charge / discharge.

また、本発明は、前記非水電解質を含むことにより、高温放置後の放電容量の低下が少なく、かつ、低温充放電時の放電容量が良好である非水電解質二次電池を提供することを目的とする。   The present invention also provides a non-aqueous electrolyte secondary battery that includes the non-aqueous electrolyte and has a low decrease in discharge capacity after being left at high temperature and a good discharge capacity during low-temperature charge / discharge. Objective.

本発明者は、前記課題を解決するために、ボロン酸化合物、ボリン酸化合物、ボロキシン化合物に注目し、鋭意検討を行なった。その結果、下記のボロン酸化合物、ボリン酸化合物、ボロキシン化合物を含有する非水電解質を用いて非水電解質二次電池を構成することにより、前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、第1発明に係る非水電解質は、下記一般式(1)で表されるボロン酸化合物又はボリン酸化合物、一般式(2)で表されるボロン酸化合物、及び一般式(3)で表されるボロキシン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has paid attention to a boronic acid compound, a borinic acid compound, and a boroxine compound, and conducted intensive studies. As a result, it has been found that the above problem can be solved by configuring a nonaqueous electrolyte secondary battery using a nonaqueous electrolyte containing the following boronic acid compound, borinic acid compound, and boroxine compound, and to complete the present invention. It came.
That is, the nonaqueous electrolyte according to the first invention is a boronic acid compound or borinic acid compound represented by the following general formula (1), a boronic acid compound represented by the general formula (2), and the general formula (3). It contains at least one compound selected from the group consisting of boroxine compounds represented.

Figure 2010212153
Figure 2010212153

Figure 2010212153
Figure 2010212153

Figure 2010212153
Figure 2010212153

前記一般式(1)〜(2)中、Xは、硫黄原子を含む炭素原子数20以下の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R1 〜R2 は、炭素原子数1〜20の有機基。nは、1〜2の整数。mは1〜3の整数。前記一般式(3)中、Yは、チオフェン構造を有する炭素原子数20以下の有機基である。 In the general formulas (1) to (2), X is an organic group having 20 or less carbon atoms including a sulfur atom, and may be the same or different. R < 1 > -R < 2 > is a C1-C20 organic group. n is an integer of 1-2. m is an integer of 1 to 3. In the general formula (3), Y is an organic group having 20 or less carbon atoms having a thiophene structure.

ここで、非水電解質とは、非水溶媒に支持塩を溶解した電解液、又は固体電解質に前記電解液を含有させたものをいう。
本発明においては、非水電解質に前記ボロン酸化合物、ボリン酸化合物、ボロキシン化合物を添加しているので、この非水電解質を用いて非水電解質二次電池を作製した場合に、高温放置後の放電容量の低下が少なく、かつ低温充放電時の放電容量が良好である。
従って、電池の寿命が短くなることが抑制されている。
Here, the non-aqueous electrolyte means an electrolytic solution in which a supporting salt is dissolved in a non-aqueous solvent, or a solid electrolyte containing the electrolytic solution.
In the present invention, since the boronic acid compound, borinic acid compound, and boroxine compound are added to the nonaqueous electrolyte, when a nonaqueous electrolyte secondary battery is produced using this nonaqueous electrolyte, The decrease in discharge capacity is small, and the discharge capacity at low temperature charge / discharge is good.
Therefore, it is suppressed that the lifetime of a battery becomes short.

このような効果が得られる詳細な理由は不明であるが、前記ボロン酸化合物、ボリン酸化合物、ボロキシン化合物が電極(活物質)の表面に作用して、電極と非水電解質との界面に高温でも安定な保護皮膜が形成され、正極及び負極における非水電解質(非水溶媒)の分解が抑制されるので、高温で充放電を繰り返した場合の容量保持率が良好になるとともに、負極保護皮膜のリチウムイオン伝導率が良好であるためと考えられる。この効果は前記ボロン酸化合物、ボリン酸化合物、ボロキシン化合物の添加により初めて発現される。   Although the detailed reason why such an effect is obtained is unknown, the boronic acid compound, borinic acid compound, and boroxine compound act on the surface of the electrode (active material), and the interface between the electrode and the nonaqueous electrolyte is heated at a high temperature. However, since a stable protective film is formed and decomposition of the nonaqueous electrolyte (nonaqueous solvent) in the positive electrode and the negative electrode is suppressed, the capacity retention when charging / discharging is repeated at a high temperature is improved, and the negative electrode protective film This is probably because the lithium ion conductivity is good. This effect is first manifested by the addition of the boronic acid compound, borinic acid compound and boroxine compound.

なお、Xに硫黄原子を含まない場合又はYにチオフェン構造を持たない場合、良好な皮膜形成が不十分であり、後述の比較例にあるように、高温で放置した際に電極上で非水電解質の分解が進み放電容量が低下する。また低温充放電時の放電容量が低下する。   In addition, when X does not contain a sulfur atom or when Y does not have a thiophene structure, good film formation is insufficient, and as shown in a comparative example described later, when left at high temperature, As the electrolyte decomposes, the discharge capacity decreases. Moreover, the discharge capacity at the time of low temperature charge / discharge decreases.

第2発明に係る非水電解質は、第1発明において、Xがチオフェン構造を有する有機基であること特徴とする。   The nonaqueous electrolyte according to the second invention is characterized in that, in the first invention, X is an organic group having a thiophene structure.

本発明においては、Xがチオフェン構造を含む有機基であるので、この非水電解質を用いて非水電解質二次電池を作製した場合に、高温放置後の放電容量の低下がより少なく、かつ、低温充放電時の放電容量が良好である。   In the present invention, since X is an organic group containing a thiophene structure, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced using this non-aqueous electrolyte, the decrease in discharge capacity after standing at high temperature is less, and Discharge capacity at low temperature charge / discharge is good.

第3発明に係る非水電解質は、第1又は第2発明におけるボロン酸化合物、ボリン酸化合物、ボロキシン化合物を、0.01質量%以上、2質量%以下含むことを特徴とする。
この非水電解質を用いて非水電解質二次電池を作製した場合に、高温放置後の放電容量の低下がさらに少なく、かつ、低温充放電時の放電容量が良好である。
The non-aqueous electrolyte according to the third invention is characterized by containing 0.01% by mass or more and 2% by mass or less of the boronic acid compound, borinic acid compound, or boroxine compound in the first or second invention.
When a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced using this non-aqueous electrolyte, the decrease in discharge capacity after standing at high temperature is further reduced, and the discharge capacity during low-temperature charge / discharge is good.

第4発明に係る非水電解質二次電池は、第1乃至第3発明に係る非水電解質を含むことを特徴とする。   A non-aqueous electrolyte secondary battery according to a fourth invention includes the non-aqueous electrolyte according to the first to third inventions.

本発明においては、第1乃至第3発明のいずれかの非水電解質を含むので、電池の高温放置後の放電容量の低下がさらに少なく、かつ、低温充放電時の放電容量が良好であり、電池の寿命が短くなることが抑制できる。   In the present invention, since the nonaqueous electrolyte according to any one of the first to third inventions is included, the decrease in discharge capacity after leaving the battery at high temperature is further reduced, and the discharge capacity at low temperature charge / discharge is good, It can suppress that the lifetime of a battery becomes short.

本発明の非水電解質によれば、この非水電解質を用いて非水電解質二次電池を作製した場合に、充放電サイクル寿命特性及び高温放置特性が良好である非水電解質二次電池が得られる。   According to the non-aqueous electrolyte of the present invention, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is produced using this non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte secondary battery having good charge / discharge cycle life characteristics and high temperature storage characteristics is obtained. It is done.

本発明の非水電解質二次電池によれば、高充放電サイクル寿命特性及び高温放置特性が良好である。   According to the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, high charge / discharge cycle life characteristics and high temperature storage characteristics are good.

本発明に係る非水電解質二次電池を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the nonaqueous electrolyte secondary battery which concerns on this invention.

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
本発明の電池(非水電解質二次電池)は、正極、負極、セパレータ及び非水電解質を有する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
The battery (nonaqueous electrolyte secondary battery) of the present invention has a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte.

(1)非水電解質
本発明に係る非水電解質は、後述する非水溶媒、及びリチウム塩に、前記一般式(1)で表されるボロン酸化合物又はボリン酸化合物、一般式(2)で表されるボロン酸化合物、一般式(3)で表されるボロキシン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有することを含有してなる。
前記一般式(1)〜(2)中、Xは、硫黄原子を含む炭素原子数20以下の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R1 〜R2 は、炭素原子数1〜20の有機基。nは、1〜2の整数。mは1〜3の整数。前記一般式(3)中、Yは、チオフェン構造を有する炭素原子数20以下の有機基である。
(1) Nonaqueous Electrolyte The nonaqueous electrolyte according to the present invention includes a boronic acid compound or a borinic acid compound represented by the general formula (1), a general formula (2), and a nonaqueous solvent and a lithium salt described later. It contains containing at least one compound selected from the group consisting of the boronic acid compound represented, the boroxine compound represented by the general formula (3).
In the general formulas (1) to (2), X is an organic group having 20 or less carbon atoms including a sulfur atom, and may be the same or different. R < 1 > -R < 2 > is a C1-C20 organic group. n is an integer of 1-2. m is an integer of 1 to 3. In the general formula (3), Y is an organic group having 20 or less carbon atoms having a thiophene structure.

Xで表される硫黄原子を含む炭素原子数20以下の有機基の具体例としては、チオフェン、ジチオフェン、メチルチオフェン、ジメチルチオフェン、エチルチオフェン、ジエチルチオフェン、フルオロチオフェン、ジフルオロチオフェン、クロロチオフェン、ジクロロチオフェン、シアノチオフェン、フェニルチオフェン、ヘキシルジチオフェン、メチルスルフォニルベンゼン、メチルスルフォニルアミノベンゼン、チオアニソール、ベンゾチオフェン、シアノベンゾチオフェン、フルオロベンゾチオフェン、ジフルオロベンアチオフェン、チアゾール、2−メチルチオ−ピロミジン、チエノ[3,3−B]チオフェンの残基が挙げられる。残基とは、結合する部分の水素原子を取り除いた構造を示す。   Specific examples of the organic group having 20 or less carbon atoms containing a sulfur atom represented by X include thiophene, dithiophene, methylthiophene, dimethylthiophene, ethylthiophene, diethylthiophene, fluorothiophene, difluorothiophene, chlorothiophene, dichlorothiophene , Cyanothiophene, phenylthiophene, hexyldithiophene, methylsulfonylbenzene, methylsulfonylaminobenzene, thioanisole, benzothiophene, cyanobenzothiophene, fluorobenzothiophene, difluorobenathiophene, thiazole, 2-methylthio-pyromidine, thieno [3 , 3-B] thiophene residues. The term “residue” refers to a structure obtained by removing a hydrogen atom from a bonding portion.

本発明の効果の良好な発現という観点から、負極皮膜のリチウムイオン導電性の良好になるものが好ましく、Xはチオフェン構造を有することが好ましく、具体的には、チオフェン、ジチオフェン、メチルチオフェン、ジメチルチオフェン、エチルチオフェン、ジエチルチオフェン、フルオロチオフェン、ジフルオロチオフェン、クロロチオフェン、ジクロロチオフェン、シアノチオフェン、フェニルチオフェン、ヘキシルジチオフェン、ベンゾチオフェン、シアノベンゾチオフェン、フルオロベンゾチオフェン、ジフルオロベンアチオフェン、チアゾール、チエノ[3,3−B]チオフェンの残基が挙げられる。   From the viewpoint of good expression of the effects of the present invention, those having good lithium ion conductivity of the negative electrode film are preferred, and X preferably has a thiophene structure, specifically, thiophene, dithiophene, methylthiophene, dimethyl. Thiophene, ethylthiophene, diethylthiophene, fluorothiophene, difluorothiophene, chlorothiophene, dichlorothiophene, cyanothiophene, phenylthiophene, hexyldithiophene, benzothiophene, cyanobenzothiophene, fluorobenzothiophene, difluorobenathiophene, thiazole, thieno [ 3,3-B] thiophene residues.

Yで表されるチオフェン構造を有する炭素原子数20以下の有機基の具体例としては、チオフェン、ジチオフェン、メチルチオフェン、ジメチルチオフェン、エチルチオフェン、ジエチルチオフェン、フルオロチオフェン、ジフルオロチオフェン、クロロチオフェン、ジクロロチオフェン、シアノチオフェン、フェニルチオフェン、ヘキシルジチオフェン、ベンゾチオフェン、シアノベンゾチオフェン、フルオロベンゾチオフェン、ジフルオロベンアチオフェン、チアゾール、チエノ[3,3−B]チオフェンの残基が挙げられる。   Specific examples of the organic group having 20 or less carbon atoms having a thiophene structure represented by Y include thiophene, dithiophene, methylthiophene, dimethylthiophene, ethylthiophene, diethylthiophene, fluorothiophene, difluorothiophene, chlorothiophene, dichlorothiophene , Cyanothiophene, phenylthiophene, hexyldithiophene, benzothiophene, cyanobenzothiophene, fluorobenzothiophene, difluorobenathiophene, thiazole, thieno [3,3-B] thiophene.

1 〜R2 で表される炭素原子数1〜20の有機基の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール(異性体を含む)、ブタノール(異性体を含む)、ペンタノール(異性体を含む)、ヘキサノール(異性体を含む)、ヘプタノール(異性体を含む)、オクタノール(異性体を含む)、2,2,2−トリフルオロエタノール、フェノール、パーフルオロフェノール、トリメチルシラノール、トリエチルシラノール、トリフェニルシラノール、エチレングリコール、1−メチル−エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ピナコール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、カテコール、シュウ酸の各構造からOH基を取り除いた基が挙げられる。 Specific examples of the organic group having 1 to 20 carbon atoms represented by R 1 to R 2 include methanol, ethanol, propanol (including isomers), butanol (including isomers), and pentanol (including isomers). ), Hexanol (including isomers), heptanol (including isomers), octanol (including isomers), 2,2,2-trifluoroethanol, phenol, perfluorophenol, trimethylsilanol, triethylsilanol, tri OH group was removed from each structure of phenylsilanol, ethylene glycol, 1-methyl-ethylene glycol, 1,3-propanediol, pinacol, neopentyl glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, catechol and oxalic acid Groups.

前記一般式(1)で表される場合のボロン酸化合物又はボリン酸化合物の具体例としては、チオフェン−2−ボロン酸ビストリメチルシリルエステル(下記化合物1)、チオフェン−2−ボロン酸ジメチルエステル(下記化合物2)、チオフェン−2−ボロン酸ジエチルエステル(下記化合物3)、チオフェン−2−ボロン酸ジブチルエステル(下記化合物4)、チオフェン−2−ボロン酸ブチルメチルエステル(下記化合物5)、チオフェン−2−ボロン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)エステル(下記化合物6)、チオフェン−2−ボロン酸ジフェニルエステル(下記化合物7)、チオアニソール−2−ボロン酸ジメチルエステル(下記化合物8)、ジチオフェン−2,2’−ボリン酸メチルエステル(下記化合物9)、ジチオフェン−2,2’−ボリン酸ブチルエステル(下記化合物10)、ジチオフェン−2,2’−ボリン酸フェニルエステル(下記化合物11)、2−チオフェン−2−チオアニソール−ボリン酸メチルエステル(下記化合物12)が挙げられる。   Specific examples of the boronic acid compound or borinic acid compound represented by the general formula (1) include thiophene-2-boronic acid bistrimethylsilyl ester (the following compound 1), thiophene-2-boronic acid dimethyl ester (the following Compound 2), thiophene-2-boronic acid diethyl ester (the following compound 3), thiophene-2-boronic acid dibutyl ester (the following compound 4), thiophene-2-boronic acid butyl methyl ester (the following compound 5), thiophene-2 -Boronic acid bis (2,2,2-trifluoroethyl) ester (the following compound 6), thiophene-2-boronic acid diphenyl ester (the following compound 7), thioanisole-2-boronic acid dimethyl ester (the following compound 8) Dithiophene-2,2′-borinic acid methyl ester (compound 9 below), dithi Phen-2,2′-borinic acid butyl ester (compound 10 below), dithiophene-2,2′-borinic acid phenyl ester (compound 11 below), 2-thiophen-2-thioanisole-borinic acid methyl ester (compound below) 12).

Figure 2010212153
Figure 2010212153

Figure 2010212153
Figure 2010212153

前記一般式(2)で表される場合のボロン酸化合物の具体例としては、チオフェン−2−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物13)、5−メチル−チオフェンー2−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物14)、2,2’−ジチオフェン−5−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物15)、5’−ヘキシル−2,2’−ジチオフェン−5−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物16)、チオフェン−3−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物17)、5−クロロ−チオフェン−2−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物18)、5−フルオロ−チオフェン−2−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物19)、チオアニソール−2−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物20)、チオアニソール−4−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物21)、メシルアニリン−4−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物22)、フェニルチオメチルボロン酸ピナコールエステル(下記化合物23)、ベンゾチオフェン−5−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物24)、チアゾール−2−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物25)、2−(メチルチオ)ピリミジン−5−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物26)、チエノ[3,2-B]チオフェン−2−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物27)、5−シアノーベンゾニトリル−9−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物28)、(2−チエニル)ベンゼン−4−ボロン酸ピナコールエステル(下記化合物29)、ベンゾニトリル−9−ボロン酸ネオペンチルグリコールエステル(下記化合物30)、チオフェン−2−ボロン酸1,3−プロパンジオールエステル(下記化合物31)、チオフェン−2−ボロン酸エチレングリコールエステル(下記化合物32)、チオフェン−2−ボロン酸ネオペンチルグリコールエステル(下記化合物33)、チオフェン−2−ボロン酸シュウ酸エステル(下記化合物34)、チオフェン−2,5−ジボロン酸ピナコールエステル(下記化合物35)、2,2'−ビチオフェン−5,5'−ジボロン酸ピナコールエステル(下記化合物36)、チオフェン−2,3,5−トリボロン酸ピナコールエステル(下記化合物37)、チオアニソール−1,3,5−トリボロン酸ピナコールエステル(下記化合物38)が挙げられる。   Specific examples of the boronic acid compound represented by the general formula (2) include thiophene-2-boronic acid pinacol ester (the following compound 13), 5-methyl-thiophene-2-boronic acid pinacol ester (the following compound 14). ), 2,2′-dithiophene-5-boronic acid pinacol ester (the following compound 15), 5′-hexyl-2,2′-dithiophene-5-boronic acid pinacol ester (the following compound 16), thiophene-3-boron Acid pinacol ester (the following compound 17), 5-chloro-thiophene-2-boronic acid pinacol ester (the following compound 18), 5-fluoro-thiophene-2-boronic acid pinacol ester (the following compound 19), thioanisole-2- Boronic acid pinacol ester (compound 20 below), thioanisole-4-boro Acid pinacol ester (the following compound 21), mesylaniline-4-boronic acid pinacol ester (the following compound 22), phenylthiomethylboronic acid pinacol ester (the following compound 23), benzothiophene-5-boronic acid pinacol ester (the following compound 24) ), Thiazole-2-boronic acid pinacol ester (the following compound 25), 2- (methylthio) pyrimidine-5-boronic acid pinacol ester (the following compound 26), thieno [3,2-B] thiophene-2-boronic acid pinacol Ester (the following compound 27), 5-cyano-benzonitrile-9-boronic acid pinacol ester (the following compound 28), (2-thienyl) benzene-4-boronic acid pinacol ester (the following compound 29), benzonitrile-9- Boronic acid neopentyl glycol ester The following compound 30), thiophene-2-boronic acid 1,3-propanediol ester (the following compound 31), thiophene-2-boronic acid ethylene glycol ester (the following compound 32), thiophene-2-boronic acid neopentyl glycol ester ( The following compound 33), thiophene-2-boronic acid oxalate (the following compound 34), thiophene-2,5-diboronic acid pinacol ester (the following compound 35), 2,2′-bithiophene-5,5′-diboronic acid Examples include pinacol ester (the following compound 36), thiophene-2,3,5-triboronic acid pinacol ester (the following compound 37), and thioanisole-1,3,5-triboronic acid pinacol ester (the following compound 38).

Figure 2010212153
Figure 2010212153

Figure 2010212153
Figure 2010212153

Figure 2010212153
Figure 2010212153

Figure 2010212153
Figure 2010212153

Figure 2010212153
Figure 2010212153

Figure 2010212153
Figure 2010212153

Figure 2010212153
Figure 2010212153

前記一般式(3)で表される場合のボロキシン化合物の具体例としては、トリ(2−チオフェン)ボロキシン(上記化合物39)、トリ(5−メチル−2−チオフェン)ボロキシン(上記化合物40)、トリ(5−ボロン酸ピナコールエステル−2−チオフェン)ボロキシン(下記化合物41)が挙げられる。   Specific examples of the boroxine compound represented by the general formula (3) include tri (2-thiophene) boroxin (above compound 39), tri (5-methyl-2-thiophene) boroxin (above compound 40), And tri (5-boronic acid pinacol ester-2-thiophene) boroxine (compound 41 below).

Figure 2010212153
Figure 2010212153

前記一般式(1)で表されるボロン酸化合物又はボリン酸化合物、一般式(2)で表されるボロン酸化合物、及び一般式(3)で表されるボロキシン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物の含有量としては、非水電解質の総重量に対して、0.01質量%以上2質量%以下であり、好ましくは、0.05質量%以上1質量%以下である。この範囲であれば、本発明の目的を達成するのに好ましい。   The boronic acid compound or borinic acid compound represented by the general formula (1), the boronic acid compound represented by the general formula (2), and the boroxine compound represented by the general formula (3) are selected. The content of at least one compound is 0.01% by mass or more and 2% by mass or less, and preferably 0.05% by mass or more and 1% by mass or less with respect to the total weight of the nonaqueous electrolyte. This range is preferable for achieving the object of the present invention.

本発明の非水電解質に用いられる非水溶媒としては、少なくとも、環状の非プロトン性溶媒及び/又は鎖状の非プロトン性溶媒を含むことが好ましい。
環状の非プロトン性溶媒としては、エチレンカーボネート等の環状カーボネート、γ−ブチロラクトン等の環状エステル、スルホラン等の環状スルホン、ジオキソラン等の環状エーテルが例示される。
鎖状の非プロトン性溶媒としては、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、プロピオン酸メチル等の鎖状カルボン酸エステル、ジメトキシエタン等の鎖状エーテルが例示される。
The nonaqueous solvent used in the nonaqueous electrolyte of the present invention preferably contains at least a cyclic aprotic solvent and / or a chain aprotic solvent.
Examples of the cyclic aprotic solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, cyclic esters such as γ-butyrolactone, cyclic sulfones such as sulfolane, and cyclic ethers such as dioxolane.
Examples of the chain aprotic solvent include chain carbonates such as dimethyl carbonate, chain carboxylic acid esters such as methyl propionate, and chain ethers such as dimethoxyethane.

特に電池の負荷特性、及び低温特性の向上を意図する場合には、非水溶媒を環状の非プロトン性溶媒と鎖状の非プロトン性溶媒との混合物にすることが好ましい。さらに、非水電解質の電気化学的安定性を重視する場合には、環状の非プロトン性溶媒として環状カーボネートを、鎖状の非プロトン性溶媒として鎖状カーボネートを用いることが好ましい。
環状カーボネートの例として具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート等が挙げられる。
これらのうち、誘電率が高いエチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートが好ましい。負極活物質に黒鉛を使用する場合、エチレンカーボネートを使用するのがさらに好ましい。また、これらの環状カーボネートは2種以上混合して使用してもよい。
In particular, when the load characteristics and low temperature characteristics of the battery are intended to be improved, the non-aqueous solvent is preferably a mixture of a cyclic aprotic solvent and a chain aprotic solvent. Furthermore, when importance is attached to the electrochemical stability of the non-aqueous electrolyte, it is preferable to use a cyclic carbonate as the cyclic aprotic solvent and a chain carbonate as the chain aprotic solvent.
Specific examples of cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, trans Examples include -2,3-pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, trifluoromethylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, and the like.
Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate having a high dielectric constant are preferable. When graphite is used for the negative electrode active material, it is more preferable to use ethylene carbonate. Moreover, you may use these cyclic carbonates in mixture of 2 or more types.

鎖状カーボネートとして、具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルトリフルオロエチルカーボネート等が挙げられる。 これらのうち、粘度が低いので、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネートが好ましい。これらの鎖状カーボネートは2種以上混合して使用してもよい。   Specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl propyl carbonate, and methyl trifluoroethyl carbonate. Can be mentioned. Of these, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, and diethyl carbonate are preferred because of their low viscosity. These chain carbonates may be used in combination of two or more.

環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合割合は、環状カーボネート:鎖状カーボネート(体積比)が、好ましくは5:95〜70:30であり、より好ましくは10:90〜60:40である。このような比率にすることにより、非水電解質の粘度上昇を抑制し、非水電解質の解離度を高めることができるので、電池の充放電特性に寄与する非水電解質の伝導度を高めることができる。   As for the mixing ratio of the cyclic carbonate and the chain carbonate, the cyclic carbonate: chain carbonate (volume ratio) is preferably 5:95 to 70:30, more preferably 10:90 to 60:40. By setting such a ratio, the increase in the viscosity of the nonaqueous electrolyte can be suppressed and the dissociation degree of the nonaqueous electrolyte can be increased, so that the conductivity of the nonaqueous electrolyte contributing to the charge / discharge characteristics of the battery can be increased. it can.

本発明に係る非水電解質においては、本発明の目的を妨げない範囲で、非水溶媒中に、上述した含ホウ素化合物以外の他の化合物を添加剤として含んでもよい。他の化合物として具体的には、ビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、ジビニルカーボネート等の炭素炭素不飽和結合を有する炭酸エステル類;ジメチルホルムアミド等のアミド類;メチル−N,N−ジメチルカーバメート等の鎖状カーバメート類;N−メチルピロリドン等の環状アミド類;N,N−ジメチルイミダゾリジノン等の環状ウレア類;ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリ(トリメチルシリル)等のホウ酸エステル類;リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリ(トリメチルシリル)、リン酸トリフェニル等のリン酸エステル類;エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ポリエチレングリコールジメチルエーテル等のエチレングリコール誘導体;ビフェニル、フルオロビフェニル、o−ターフェニル、トルエン、エチルベンゼン、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、2−フルオロアニソール、4-フルオロアニソール等の芳香族炭化水素等;1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロパ−1−エンスルトン、1−メチル−1,3−プロパ−1−エンスルトン、2−メチル−1,3−プロパ−1−エンスルトン、3−メチル−1,3−プロパ−1−エンスルトン、亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、硫酸エチレン、硫酸プロピレン、硫酸ブテン、硫酸ヘキセン、硫酸ビニレン、3−スルホレン、ジビニルスルホン、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル等のイオウ系化合物;並びに無水マレイン酸、ノルボルネンジカルボン酸無水物等の炭素炭素不飽和化合物を有するカルボン酸無水物を挙げることができる。   In the non-aqueous electrolyte according to the present invention, a compound other than the above-described boron-containing compound may be included as an additive in the non-aqueous solvent as long as the object of the present invention is not hindered. Specific examples of other compounds include carbonates having a carbon-carbon unsaturated bond such as vinylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, and divinyl carbonate; amides such as dimethylformamide; and chain-like compounds such as methyl-N, N-dimethylcarbamate. Carbamates; Cyclic amides such as N-methylpyrrolidone; Cyclic ureas such as N, N-dimethylimidazolidinone; Trimethyl borate, triethyl borate, tributyl borate, trioctyl borate, tri (trimethylsilyl) borate, etc. Boric acid esters; trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tributyl phosphate, trioctyl phosphate, tri (trimethylsilyl) phosphate, triphenyl phosphate, etc .; ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ester Ethylene glycol derivatives such as tellurium and polyethylene glycol dimethyl ether; aromatic hydrocarbons such as biphenyl, fluorobiphenyl, o-terphenyl, toluene, ethylbenzene, fluorobenzene, cyclohexylbenzene, 2-fluoroanisole and 4-fluoroanisole; 3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-prop-1-ene sultone, 1-methyl-1,3-prop-1-ene sultone, 2-methyl-1,3-prop-1-ene sultone, 3 -Sulfur systems such as methyl-1,3-prop-1-ene sultone, ethylene sulfite, propylene sulfite, ethylene sulfate, propylene sulfate, butene sulfate, hexene sulfate, vinylene sulfate, 3-sulfolene, divinyl sulfone, dimethyl sulfate, diethyl sulfate Compound; average It can be exemplified carboxylic acid anhydride having a maleic anhydride, a carbon-carbon unsaturated compounds such as norbornene dicarboxylic acid anhydride.

これらの化合物は単独で加えてもよく、2種類以上併用してもよい。これらのうち、ビニレンカーボネート、1,3−プロパ−1−エンスルトン、硫酸エチレン、硫酸プロピレン、硫酸ブテン、硫酸ヘキセンの使用が好ましい。これらの化合物の含有量は、非水電解質の総質量に対して0.1〜10質量%であるのが好ましく、0.5〜5質量%であるのがさらに好ましい。   These compounds may be added alone or in combination of two or more. Among these, use of vinylene carbonate, 1,3-prop-1-ene sultone, ethylene sulfate, propylene sulfate, butene sulfate, and hexene sulfate is preferable. The content of these compounds is preferably 0.1 to 10% by mass, and more preferably 0.5 to 5% by mass with respect to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

本発明の非水電解質に含有されるリチウム塩としては、通常の非水電解質として使用されているものであれば、いずれも使用することができる。
リチウム塩の具体例としては、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiAsF6 Li2 SiF6 、LiOSO2 k (2k+1)(k=1〜8の整数)、LiN(SO2 k (2k+1)2 (k=1〜8の整数)、LiPFn (Ck (2k+1)(6-n)(n=1〜5、k=1〜8の整数)、LiBFn k (2k+1)(n=1〜3、k=1〜8の整数)、LiB(C2 4 2 (リチウムビスオキサリルボレ−ト)、LiBF2 (C2 4 )(リチウムジフルオロオキサリルボレ−ト)、LiPF3 (C2 4 )(リチウムトリフルオロオキサリルフォスフェート)が挙げられる。
また、次の一般式で示されるリチウム塩も使用することができる。
LiC(SO2 11)(SO2 12)(SO2 13
LiN(SO2 OR14)(SO2 OR15
LiN(SO2 16)(SO2 OR17
(式中、R11〜R17は、互いに同一であっても異なっていてもよく、炭素数1〜8のパーフルオロアルキル基である)。
これらのリチウム塩は単独で使用してもよく、また2種以上を混合して使用してもよい。
これらのうち、特に、LiPF6 、LiBF4 、LiN(SO2 k (2k+1)2 (k=1〜8の整数)が好ましい。
以上のリチウム塩は、好ましくは0.1〜3モル/リットル、より好ましくは0.5〜2モル/リットルの濃度で非水電解質中に含有される。
As the lithium salt contained in the non-aqueous electrolyte of the present invention, any lithium salt that is used as a normal non-aqueous electrolyte can be used.
Specific examples of the lithium salt include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F (2k + 1) (k = 1 to 8), LiN (SO 2 C k F (2k + 1)) 2 (k = 1~8 integer), LiPF n (C k F (2k + 1)) (6-n) (n = 1~5, k = 1~8 integer) LiBF n C k F (2k + 1) (n = 1 to 3, k = 1 to 8), LiB (C 2 O 4 ) 2 (lithium bisoxalyl borate), LiBF 2 (C 2 O 4 ) (lithium difluorooxalyl borate), LiPF 3 (C 2 O 4 ) (lithium trifluorooxalyl phosphate).
Moreover, the lithium salt shown by the following general formula can also be used.
LiC (SO 2 R 11 ) (SO 2 R 12 ) (SO 2 R 13 )
LiN (SO 2 OR 14 ) (SO 2 OR 15 )
LiN (SO 2 R 16 ) (SO 2 OR 17 )
(In formula, R < 11 > -R < 17 > may mutually be same or different, and is a C1-C8 perfluoroalkyl group).
These lithium salts may be used alone or in combination of two or more.
Of these, LiPF 6 , LiBF 4 , and LiN (SO 2 C k F (2k + 1) ) 2 (k = 1 to 8) are particularly preferable.
The above lithium salt is preferably contained in the non-aqueous electrolyte at a concentration of 0.1 to 3 mol / liter, more preferably 0.5 to 2 mol / liter.

(2)正極
本発明の電池に用いられる正極活物質としては、リチウムを吸蔵・放出可能な化合物である、組成式Lix MO2 、Liy 2 4 (但し、Mは遷移金属から選ばれる一種又は複数種、0≦x≦1、0≦y≦2)で表される複合酸化物、トンネル構造及び層状構造の金属カルコゲン化物又は金属酸化物を用いることができる。その具体例としては、LiCoO2 、LiCox Ni1-x 2 、LiMn2 4 、Li2 Mn2 4 、MnO2 、FeO2 、V2 5 、V6 13、TiO2 、TiS2 等が挙げられる。
また、有機化合物としては、例えばポリアニリン等の導電性ポリマー等が挙げられる。 さらに、無機化合物及び有機化合物を問わず、上述の各種の活物質を混合して用いてもよい。
粒状の正極活物質を用いる場合には、正極は、例えば、正極活物質粒子と導電助剤と結着剤とからなる合剤をアルミニウム等の金属集電体上に形成することで作製される。
(2) Positive electrode As the positive electrode active material used in the battery of the present invention, a composition formula Li x MO 2 , Li y M 2 O 4 (where M is selected from transition metals), which is a compound capable of inserting and extracting lithium. Or a composite oxide represented by 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 2), a metal chalcogenide or a metal oxide having a tunnel structure and a layered structure can be used. Specific examples thereof include LiCoO 2 , LiCo x Ni 1-x O 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 4 , MnO 2 , FeO 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , TiS. 2 etc. are mentioned.
Examples of the organic compound include conductive polymers such as polyaniline. Furthermore, the above-mentioned various active materials may be mixed and used regardless of an inorganic compound or an organic compound.
When a granular positive electrode active material is used, the positive electrode is produced, for example, by forming a mixture of positive electrode active material particles, a conductive additive and a binder on a metal current collector such as aluminum. .

(3)負極
本発明の負極活物質には、金属リチウム、リチウム合金、リチウムの吸蔵放出が可能な炭素材料等、一般に知られているものすべてを使用することができる。この負極活物質としては、Al、Si、Pb、Sn、Zn、Cd等とリチウムとの合金、LiFe2 3 、WO2 、MoO2 、SiO、CuO等の金属酸化物、グラファイト、カーボン等の炭素質材料、Li3 N等の窒化リチウム、若しくは金属リチウム、又はこれらの混合物を用いることができる。
(3) Negative electrode As the negative electrode active material of the present invention, all generally known materials such as metallic lithium, lithium alloys, and carbon materials capable of occluding and releasing lithium can be used. Examples of the negative electrode active material include alloys of lithium such as Al, Si, Pb, Sn, Zn, and Cd, metal oxides such as LiFe 2 O 3 , WO 2 , MoO 2 , SiO, and CuO, graphite, and carbon. A carbonaceous material, lithium nitride such as Li 3 N, metallic lithium, or a mixture thereof can be used.

(4)セパレータ
本発明のセパレータとしては、織布、不織布、合成樹脂微多孔膜等を用いることができ、合成樹脂微多孔膜を好適に用いることができる。中でもポリエチレン及びポリプロピレン製の微多孔膜、又はこれらを複合した微多孔膜等のポリオレフィン系微多孔膜が、厚み、膜強度、膜抵抗等の面で好適に用いられる。
また、高分子固体電解質等の固体電解質を用いることで、セパレータを兼ねさせることもできる。
さらに、合成樹脂微多孔膜と高分子固体電解質等とを組み合わせて使用してもよい。この場合、高分子固体電解質として有孔性高分子固体電解質膜を用い、高分子固体電解質にさらに非水電解質を含有させることにしてもよい。
(4) Separator As the separator of the present invention, a woven fabric, a nonwoven fabric, a synthetic resin microporous membrane, or the like can be used, and a synthetic resin microporous membrane can be suitably used. Among these, a microporous membrane made of polyethylene and polypropylene, or a polyolefin microporous membrane such as a microporous membrane composed of these is preferably used in terms of thickness, membrane strength, membrane resistance, and the like.
Moreover, it can also serve as a separator by using solid electrolytes, such as a polymer solid electrolyte.
Further, a synthetic resin microporous membrane and a polymer solid electrolyte may be used in combination. In this case, a porous polymer solid electrolyte membrane may be used as the polymer solid electrolyte, and the polymer solid electrolyte may further contain a nonaqueous electrolyte.

本発明の電池の形状は特に限定されるものではなく、角形、長円筒形、コイン形、ボタン形、シート形、円筒型電池等の様々な形状の非水電解質二次電池に適用することが可能であるが、角形、長円筒形、コイン形、ボタン形、シート形等、電池ケースが変形しやすい電池において、効果が良好に発現される。   The shape of the battery of the present invention is not particularly limited, and can be applied to non-aqueous electrolyte secondary batteries having various shapes such as a square, a long cylinder, a coin, a button, a sheet, and a cylindrical battery. Although it is possible, the effect is satisfactorily exhibited in a battery in which the battery case is easily deformed, such as a rectangular shape, a long cylindrical shape, a coin shape, a button shape, and a sheet shape.

以下、本発明を好適な実施例を用いて説明するが、本発明は、本実施例により、何ら限定されるものではなく、その主旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to preferred embodiments. However, the present invention is not limited to the embodiments in any way, and can be implemented with appropriate modifications within a range not changing the gist thereof. .

(実施例1)
図1は、本発明に係る非水電解質二次電池を示す断面図である。図1において、1は角型の非水電解質二次電池(以下、電池という)、2は電極群、3は負極、4は正極、5はセパレータ、6は電池ケース、7はケース蓋、8は安全弁、9は負極端子、10は負極リードである。電極群2は、負極3と正極4とをセパレータ5を介して扁平状に巻回して得られる。電極群2及び非水電解質は電池ケース6に収納され、電池ケース6の開口部は、安全弁8が設けられたケース蓋7をレーザー溶接することで密閉される。負極端子9は負極リード10を介して負極3と接続され、正極4は電池ケース6の内面と接続されている。
Example 1
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present invention. In FIG. 1, 1 is a square nonaqueous electrolyte secondary battery (hereinafter referred to as a battery), 2 is an electrode group, 3 is a negative electrode, 4 is a positive electrode, 5 is a separator, 6 is a battery case, 7 is a case lid, 8 Is a safety valve, 9 is a negative electrode terminal, and 10 is a negative electrode lead. The electrode group 2 is obtained by winding the negative electrode 3 and the positive electrode 4 in a flat shape with the separator 5 interposed therebetween. The electrode group 2 and the nonaqueous electrolyte are housed in a battery case 6, and the opening of the battery case 6 is sealed by laser welding a case lid 7 provided with a safety valve 8. The negative electrode terminal 9 is connected to the negative electrode 3 via the negative electrode lead 10, and the positive electrode 4 is connected to the inner surface of the battery case 6.

正極4は、以下のようにして作製した。
正極活物質としてのLiCoO2 90質量%と、導電助剤としてのアセチレンブラック5質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVDF)5質量%とを混合して正極合剤とし、これをN−メチル−2−ピロリドンに分散させることによりペーストを得た。このペーストを厚み20μmのアルミニウム集電体に均一に塗布して乾燥させた後、ロールプレスで圧縮成型することにより正極4を得た。
The positive electrode 4 was produced as follows.
90% by mass of LiCoO 2 as a positive electrode active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive additive, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder are mixed to form a positive electrode mixture. A paste was obtained by dispersing in N-methyl-2-pyrrolidone. This paste was uniformly applied to an aluminum current collector with a thickness of 20 μm and dried, and then compression molding was performed with a roll press to obtain the positive electrode 4.

負極3は次のようにして作製した。
負極活物質としての黒鉛97質量%と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース1.5質量%及びスチレンブタジエンゴム1.5質量%とを混合し、蒸留水を適宜加えて分散させ、スラリーを調製した。このスラリーを厚み15μmの銅集電体に均一に塗布、乾燥させ、100℃で5時間乾燥させた後、結着剤及び活物質からなる負極活物質層の密度が1.40g/cm3 になるように、ロールプレスで圧縮成形することにより負極3を得た。
The negative electrode 3 was produced as follows.
A slurry was prepared by mixing 97% by mass of graphite as a negative electrode active material, 1.5% by mass of carboxymethyl cellulose and 1.5% by mass of styrene butadiene rubber as a binder, and adding and dispersing distilled water as appropriate. . This slurry was uniformly applied to a 15 μm thick copper current collector, dried, dried at 100 ° C. for 5 hours, and then the density of the negative electrode active material layer composed of the binder and the active material was 1.40 g / cm 3 . Thus, the negative electrode 3 was obtained by compression molding with a roll press.

セパレータとしては、厚み20μmの微多孔性ポリエチレンフィルムを用いた。
非水電解質としては、エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とジエチルカーボネート(DEC)との体積比1:1:1の混合溶媒に、LiPF6 を1.1mol/L溶解させ、ビニレンカーボネートを非水電解質の総質量に対して1質量%添加し、さらに、非水電解質の総質量に対して、前記一般式(1)で表されるボロン酸エステルとしてのチオフェン−2−ボロン酸ビス(トリメチルシリル)エステル(前記化合物1)を0.2質量%添加したものを用いた。
As the separator, a microporous polyethylene film having a thickness of 20 μm was used.
As a non-aqueous electrolyte, 1.1 mol / L of LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC), and diethyl carbonate (DEC) in a volume ratio of 1: 1: 1 to obtain vinylene. 1% by mass of carbonate is added to the total mass of the non-aqueous electrolyte, and thiophene-2-boronic acid as a boronic acid ester represented by the general formula (1) with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte. What added 0.2 mass% of bis (trimethylsilyl) ester (the said compound 1) was used.

(実施例2)
非水電解質の総質量に対してチオフェン−2−ボロン酸ジメチルエステル(前記化合物2)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of thiophene-2-boronic acid dimethyl ester (compound 2) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例3)
非水電解質の総質量に対してチオアニソール−2−ボロン酸ジメチルエステル(前記化合物8)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 3
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of thioanisole-2-boronic acid dimethyl ester (Compound 8) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例4)
非水電解質の総質量に対してジチオフェン−2,2’−ボリン酸メチルエステル(前記化合物9)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 4
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of dithiophene-2,2′-borinic acid methyl ester (compound 9) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例5)
非水電解質の総質量に対してチオフェン−2−ボロン酸ピナコールエステル(前記化合物13)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 5)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of thiophene-2-boronic acid pinacol ester (compound 13) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例6)
非水電解質の総質量に対して5−メチル−チオフェン−2−ボロン酸ピナコールエステル(前記化合物14)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 6)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of 5-methyl-thiophene-2-boronic acid pinacol ester (compound 14) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例7)
非水電解質の総質量に対して2,2‘−ビチオフェン−5−ボロン酸ピナコールエステル(前記化合物15)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 7)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of 2,2′-bithiophene-5-boronic acid pinacol ester (compound 15) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte. .

(実施例8)
非水電解質の総質量に対してチオフェン−2,5’−ジボロン酸ピナコールエステル(前記化合物35)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 8)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of thiophene-2,5′-diboronic acid pinacol ester (compound 35) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例9)
非水電解質の総質量に対して2,2‘−ビチオフェン−5,5’−ジボロン酸ピナコールエステル(前記化合物36)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 9
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of 2,2′-bithiophene-5,5′-diboronic acid pinacol ester (compound 36) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte. Was made.

(実施例10)
非水電解質の総質量に対してチオフェン−2,3,5−トリボロン酸ピナコールエステル(前記化合物37)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 10)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of thiophene-2,3,5-triboronic acid pinacol ester (compound 37) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例11)
非水電解質の総質量に対してトリス(2−チオフェン)ボロキシン(前記化合物39)を0.01質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 11)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.01% by mass of tris (2-thiophene) boroxine (compound 39) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例12)
非水電解質の総質量に対してトリス(2−チオフェン)ボロキシン(前記化合物39)を0.05質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
Example 12
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.05% by mass of tris (2-thiophene) boroxine (compound 39) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例13)
非水電解質の総質量に対してトリス(2−チオフェン)ボロキシン(前記化合物39)を0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 13)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of tris (2-thiophene) boroxine (compound 39) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例14)
非水電解質の総質量に対してトリス(2−チオフェン)ボロキシン(前記化合物39)を1質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 14)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 1% by mass of tris (2-thiophene) boroxine (compound 39) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例15)
非水電解質の総質量に対してトリス(2−チオフェン)ボロキシン(前記化合物39)を2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 15)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 2% by mass of tris (2-thiophene) boroxine (compound 39) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(実施例16)
非水電解質の総質量に対してトリス(2−チオフェン)ボロキシン(前記化合物39)を3質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Example 16)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 3% by mass of tris (2-thiophene) boroxine (compound 39) was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(比較例1)
非水電解質に、前記一般式(1)、(2)又は(3)で表されるボロン酸化合物、ボリン酸化合物、ボロキシン化合物を添加せず、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the boronic acid compound, borinic acid compound and boroxine compound represented by the general formula (1), (2) or (3) were not added to the nonaqueous electrolyte. Produced.

(比較例2)
非水電解質の総質量に対してジエチルボリン酸メチルエステルを0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Comparative Example 2)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of diethylborinic acid methyl ester was added relative to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(比較例3)
非水電解質の総質量に対してジメチルボリン酸メチルエステルを0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Comparative Example 3)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of dimethylborinic acid methyl ester was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(比較例4)
非水電解質の総質量に対してジメチルボリン酸エチルエステルを0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Comparative Example 4)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of dimethylborinic acid ethyl ester was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(比較例5)
非水電解質の総質量に対してトリメチルボロキシンを0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Comparative Example 5)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of trimethylboroxine was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

(比較例6)
非水電解質の総質量に対してトリフェニルボロキシンを0.2質量%添加し、それ以外は実施例1と同様にして電池を作製した。
(Comparative Example 6)
A battery was fabricated in the same manner as in Example 1 except that 0.2% by mass of triphenylboroxine was added to the total mass of the nonaqueous electrolyte.

上述した各実施例及び比較例の電池に対して、以下の性能評価を行った。   The following performance evaluation was performed on the batteries of the above-described examples and comparative examples.

[初期容量確認試験]
各実施例及び各比較例の電池に対して、初期容量(mAh)を測定した。各実施例及び各比較例の電池を夫々5セルずつ作製し、各電池につき、800mAの電流で4.2Vまで3時間定電流定電圧充電を行い、その後800mAの電流で3Vまで放電を行い、放電容量(初期容量)を測定し、5セルの平均値を求めた。
[Initial capacity check test]
The initial capacity (mAh) was measured for the batteries of each Example and each Comparative Example. The batteries of each Example and each Comparative Example were prepared in 5 cells, and each battery was charged at a constant current and a constant voltage for 3 hours up to 4.2 V at a current of 800 mA, and then discharged to 3 V at a current of 800 mA. The discharge capacity (initial capacity) was measured, and the average value of 5 cells was determined.

[高温放置試験]
高温放置試験は、以下に示す条件で行った。
初期容量確認試験後の電池を、800mAの電流で4.2Vまで3時間定電流定電圧充電を行った後、85℃で48時間電池を放置した。放置後の電池を、25℃で5時間放置後、800mAの電流で3Vまで放電を行い、放電容量(初期容量)を測定した。高温放置後容量保持率(%)は、放置後の放電容量÷高温放置前の充電電気量×100から算出した。
[High temperature storage test]
The high temperature storage test was performed under the following conditions.
The battery after the initial capacity confirmation test was charged with constant current and constant voltage to 4.2 V at a current of 800 mA for 3 hours, and then left at 85 ° C. for 48 hours. The battery after standing was left at 25 ° C. for 5 hours, then discharged to 3 V at a current of 800 mA, and the discharge capacity (initial capacity) was measured. The capacity retention rate (%) after standing at high temperature was calculated from discharge capacity after standing / charged electric charge before standing at high temperature × 100.

[低温サイクル試験]
低温充放電サイクル試験は、以下に示す条件で実施した。
初期容量確認試験後の電池を、−5℃の恒温槽中で、初期容量の測定と同一の条件で充電した。充電が終了した電池を25℃で5時間放置し、初期容量の測定と同一の条件で放電容量を測定した。初期容量に対する容量保持率(=測定した放電容量÷初期容量×100)を求めた。
[Low temperature cycle test]
The low temperature charge / discharge cycle test was performed under the following conditions.
The battery after the initial capacity confirmation test was charged in a constant temperature bath at −5 ° C. under the same conditions as the measurement of the initial capacity. The charged battery was left at 25 ° C. for 5 hours, and the discharge capacity was measured under the same conditions as the initial capacity measurement. The capacity retention ratio with respect to the initial capacity (= measured discharge capacity ÷ initial capacity × 100) was determined.

下記の表1に、初期容量確認試験、高温放置試験、及び低温充放電サイクル試験の結果を示す。   Table 1 below shows the results of the initial capacity confirmation test, the high temperature storage test, and the low temperature charge / discharge cycle test.

Figure 2010212153
Figure 2010212153

〔試験結果〕
以下に、実施例及び比較例の結果について考察する。
〔Test results〕
Below, the result of an Example and a comparative example is considered.

表2の結果が示すように、実施例1〜16は、添加してない比較例1に比べ、初期容量が大きくなった。これらの化合物が負極上での非水電解質の電気分解を抑制したからであると考えられる。
また、実施例1〜16は、比較例1よりも高温放置時の容量保持率も増大した。正極や負極に非水電解質との反応を抑制する安定な保護膜が形成されたためであると考えられる。
さらに、実施例1〜16は、硫黄元素を含まない比較例2〜6の化合物よりも高温放置後の容量保持率回復効果が大きかった。硫黄元素が化合物内に存在することにより、正極、負極で分解されたときに生成される硫黄を含んだ皮膜がより安定になったことが原因であると考えられる。
硫黄元素は、実施例2のようにチオフェンとして存在していても、また、実施例3のようにチオアニソールとして存在していてもよい。高温放置試験後の容量保持率が大きいチオフェンのほうがより好ましい。
また、実施例6のようにチオフェンにメチル基を置換しても、実施例15や実施例9により、構造内にチオフェンが2つあって同様の効果が得られた。
ボロン酸のエステルの種類としては、実施例1のようにトリメチルシリルエステル、実施例2のようにジメチルエステル、実施例5のようにピナコールエステルいずれも効果が得られた。また、実施例2と4の比較により、一般式(1)のnは1であっても2であってもよく、また、実施例、実施例5、実施例35、実施例27の比較により、化合物一般式(2)のmが1、2、3であっても同様の効果が得られた。
特に好ましい構造は、初期放電容量、高温放置後の容量保持率、低温充電時の容量保持率のすべての特性に優れた、実施例13のボロキシン化合物であった。
理由は明らかではないが、正極と負極の抵抗上昇を最も抑制でき、かつ安定な皮膜が形成すると考えているホウ素とチオフェンが構造内に最も多く含む構造であることなどが原因であると考えている。
As the results of Table 2 show, Examples 1 to 16 had larger initial capacities than Comparative Example 1 in which no addition was made. This is considered to be because these compounds suppressed electrolysis of the nonaqueous electrolyte on the negative electrode.
Moreover, Examples 1-16 also increased the capacity retention rate when left at a higher temperature than Comparative Example 1. This is considered to be because a stable protective film that suppresses the reaction with the nonaqueous electrolyte was formed on the positive electrode and the negative electrode.
Furthermore, Examples 1-16 had a larger capacity retention recovery effect after standing at a higher temperature than the compounds of Comparative Examples 2-6 that did not contain sulfur element. It is thought that this is because the presence of sulfur element in the compound made the film containing sulfur produced when decomposed at the positive electrode and the negative electrode more stable.
Elemental sulfur may be present as thiophene as in Example 2 or may be present as thioanisole as in Example 3. Thiophene having a large capacity retention after a high temperature storage test is more preferable.
Further, even when the methyl group was substituted for thiophene as in Example 6, there were two thiophenes in the structure according to Example 15 and Example 9, and the same effect was obtained.
As the types of boronic acid esters, trimethylsilyl ester as in Example 1, dimethyl ester as in Example 2, and pinacol ester as in Example 5 were all effective. In addition, by comparing Examples 2 and 4, n in the general formula (1) may be 1 or 2, and by comparing Examples, Example 5, Example 35, and Example 27. The same effect was obtained even when m in the compound general formula (2) was 1, 2, or 3.
A particularly preferred structure was the boroxine compound of Example 13, which was excellent in all the characteristics of initial discharge capacity, capacity retention after standing at high temperature, and capacity retention during low-temperature charging.
The reason is not clear, but it is thought that the reason is that the resistance increase between the positive electrode and the negative electrode can be suppressed most, and that the structure that contains the most boron and thiophene is considered to form a stable film. Yes.

加えて、実施例1〜16では、未添加の比較例1よりも低温充電後の容量保持率が大きくなった。一方、硫黄を含まないホウ素化合物を添加した比較例2〜6は、逆に低温充電後の容量保持率が小さくなった。
この理由としては、ホウ素のみを含む皮膜は低温で電極上に形成された保護膜の抵抗が大きくなったのに対して、硫黄を含む場合は電極上に形成された保護膜の低温でのリチウムイオンの移動抵抗が低くなったためであると考えている。なお、低温放電性能は、硫黄を含んでいればよく、構造には特に関係しないことがわかった。
In addition, in Examples 1 to 16, the capacity retention after low-temperature charging was higher than that of Comparative Example 1 without addition. On the other hand, Comparative Examples 2 to 6 to which a boron compound not containing sulfur was added had a small capacity retention after low-temperature charging.
The reason for this is that the resistance of the protective film formed on the electrode at a low temperature is increased in the film containing only boron, whereas the low-temperature lithium of the protective film formed on the electrode is included in the case of containing sulfur. It is thought that this is because the ion transfer resistance has decreased. In addition, it turned out that low-temperature discharge performance should just contain sulfur, and is not related in particular to a structure.

(添加量の違い)
実施例11〜16では、化合物39の添加量を、0.01質量%以上3質量%以下の範囲で変更したものである。初期放電容量、高温放置後の容量保持率の面からは添加量は0.05質量%以上が好ましく、低温充電時の容量保持率については、0.01質量%以上2質量%以下が好ましい。初期放電容量、高温放置後の容量保持率、低温充電時の容量保持率、すべてが特に好ましい量は0.05質量%以上2質量%以下であった。
以上より、非水電解質が前記一般式(1)で表されるボロン酸化合物又はボリン酸化合物、一般式(2)で表されるボロン酸化合物、前記一般式(3)で表されるボロキシン化合物を含むことにより、高温放置時の放電容量が良好になるとともに、低温充電時の放電容量も向上できる。
(Difference in amount added)
In Examples 11-16, the addition amount of the compound 39 was changed in 0.01 mass% or more and 3 mass% or less. In terms of initial discharge capacity and capacity retention after standing at high temperature, the addition amount is preferably 0.05% by mass or more, and the capacity retention during low-temperature charging is preferably 0.01% by mass or more and 2% by mass or less. The initial discharge capacity, the capacity retention after standing at high temperature, and the capacity retention during low-temperature charging, all of which are particularly preferably 0.05% by mass or more and 2% by mass or less.
From the above, the nonaqueous electrolyte is a boronic acid compound or a borinic acid compound represented by the general formula (1), a boronic acid compound represented by the general formula (2), and a boroxine compound represented by the general formula (3). By including, the discharge capacity when left at high temperature becomes good and the discharge capacity at low temperature charge can be improved.

1 非水電解質二次電池
2 電極群
3 負極板
4 正極板
5 セパレータ
6 電池ケース
7 ケース蓋
8 安全弁
9 負極端子
10 負極リード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte secondary battery 2 Electrode group 3 Negative electrode plate 4 Positive electrode plate 5 Separator 6 Battery case 7 Case cover 8 Safety valve 9 Negative electrode terminal 10 Negative electrode lead

Claims (4)

下記一般式(1)で表されるボロン酸化合物またはボリン酸化合物、一般式(2)で表されるボロン酸化合物、及び一般式(3)で表されるボロキシン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を含有することを特徴とする非水電解質。
Figure 2010212153

Figure 2010212153

Figure 2010212153

(前記一般式(1)〜(2)中、Xは、硫黄原子を含む炭素原子数20以下の有機基であり、同一であっても異なっていても良い。R1 〜R2 は、炭素原子数1〜20の有機基。nは、1〜2の整数。mは1〜3の整数。前記一般式(3)中、Yは、チオフェン構造を有する炭素原子数20以下の有機基)
Selected from the group consisting of boronic acid compounds or borinic acid compounds represented by the following general formula (1), boronic acid compounds represented by the general formula (2), and boroxine compounds represented by the general formula (3) A non-aqueous electrolyte containing at least one compound.
Figure 2010212153

Figure 2010212153

Figure 2010212153

(In the general formulas (1) to (2), X is an organic group having 20 or less carbon atoms including a sulfur atom, and may be the same or different. R 1 to R 2 are carbon atoms. An organic group having 1 to 20 atoms, n is an integer of 1 to 2, m is an integer of 1 to 3. In the general formula (3), Y is an organic group having 20 or less carbon atoms having a thiophene structure.
Xは、チオフェン構造を有する有機基である請求項1に記載の非水電解質。   The nonaqueous electrolyte according to claim 1, wherein X is an organic group having a thiophene structure. 前記一般式(1)で表されるボロン酸化合物またはボリン酸化合物、一般式(2)で表されるボロン酸化合物、及び一般式(3)で表されるボロキシン化合物からなる群から選択される少なくとも1つの化合物を0.01質量%以上、2質量%以下含むことを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の非水電解質。   The boronic acid compound or borinic acid compound represented by the general formula (1), the boronic acid compound represented by the general formula (2), and the boroxine compound represented by the general formula (3) are selected. The nonaqueous electrolyte according to claim 1, wherein the nonaqueous electrolyte contains at least one compound in an amount of 0.01% by mass to 2% by mass. 請求項1乃至3のいずれかに記載の非水電解質を含むことを特徴とする非水電解質二次電池。   A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising the nonaqueous electrolyte according to claim 1.
JP2009058333A 2009-03-11 2009-03-11 Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte Active JP5463581B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009058333A JP5463581B2 (en) 2009-03-11 2009-03-11 Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009058333A JP5463581B2 (en) 2009-03-11 2009-03-11 Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010212153A true JP2010212153A (en) 2010-09-24
JP5463581B2 JP5463581B2 (en) 2014-04-09

Family

ID=42972096

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009058333A Active JP5463581B2 (en) 2009-03-11 2009-03-11 Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5463581B2 (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098057A (en) * 2011-11-01 2013-05-20 Asahi Kasei Corp Additive for electrolyte and electrolyte containing the same, lithium ion secondary battery
CN108199076A (en) * 2017-12-27 2018-06-22 清远佳致新材料研究院有限公司 A kind of lithium ion battery high-voltage electrolyte and lithium ion battery
CN108288728A (en) * 2018-01-23 2018-07-17 广东卡达克汽车科技有限公司 It is a kind of adaptation silicon carbon material lithium-ion battery electrolytes and its application
US10122046B2 (en) 2014-10-03 2018-11-06 Uchicago Argonne, Llc Electrolyte compositions for high voltage lithium-ion batteries
US10177407B2 (en) 2014-02-20 2019-01-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte solution for secondary battery, secondary battery, battery pack, electrically driven vehicle, power storage system, electrically driven tool, and electronic apparatus
CN110911748A (en) * 2019-12-03 2020-03-24 广州天赐高新材料股份有限公司 Lithium secondary battery electrolyte and lithium secondary battery
CN111446501A (en) * 2020-04-08 2020-07-24 青岛滨海学院 Electrolyte containing-F and-B two-group compound and electrochemical device thereof
CN111490292A (en) * 2020-04-18 2020-08-04 东莞东阳光科研发有限公司 Non-aqueous electrolyte functional additive, non-aqueous electrolyte and lithium ion battery
WO2020194823A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 日本碍子株式会社 All-solid-state secondary battery
JPWO2020194822A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01
CN112331922A (en) * 2020-11-24 2021-02-05 湖北亿纬动力有限公司 Electrolyte and lithium ion battery comprising same
CN113140798A (en) * 2021-05-28 2021-07-20 珠海冠宇电池股份有限公司 Electrolyte and application thereof
CN114342141A (en) * 2019-07-10 2022-04-12 利特罗尼克电池技术有限公司 Elimination of voltage delay and stabilization of impedance by electrolyte additives in alkali metal electrochemical cells
CN114497733A (en) * 2021-12-15 2022-05-13 广东省豪鹏新能源科技有限公司 Electrolyte and battery thereof
WO2022160099A1 (en) * 2021-01-26 2022-08-04 宁德新能源科技有限公司 Electrolyte, electrochemical device, and electronic device
CN115911554A (en) * 2022-11-18 2023-04-04 重庆太蓝新能源有限公司 Electrolyte, battery and electric equipment
CN117558986A (en) * 2024-01-10 2024-02-13 河北省科学院能源研究所 Electrolyte for lithium ion battery and preparation method and application thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09120825A (en) * 1995-10-25 1997-05-06 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte battery
JPH10223258A (en) * 1997-01-31 1998-08-21 Moli Energy 1990 Ltd Additive for improving charge/discharge life of rechargeable nonaqueous lithium battery
JPH113728A (en) * 1997-04-17 1999-01-06 Fuji Photo Film Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
JPH11121033A (en) * 1997-10-13 1999-04-30 Fuji Photo Film Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2003132946A (en) * 2001-10-24 2003-05-09 Mitsui Chemicals Inc Nonaqueous electrolytic solution and secondary battery using the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09120825A (en) * 1995-10-25 1997-05-06 Sanyo Electric Co Ltd Nonaqueous electrolyte battery
JPH10223258A (en) * 1997-01-31 1998-08-21 Moli Energy 1990 Ltd Additive for improving charge/discharge life of rechargeable nonaqueous lithium battery
JPH113728A (en) * 1997-04-17 1999-01-06 Fuji Photo Film Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
JPH11121033A (en) * 1997-10-13 1999-04-30 Fuji Photo Film Co Ltd Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2003132946A (en) * 2001-10-24 2003-05-09 Mitsui Chemicals Inc Nonaqueous electrolytic solution and secondary battery using the same

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013098057A (en) * 2011-11-01 2013-05-20 Asahi Kasei Corp Additive for electrolyte and electrolyte containing the same, lithium ion secondary battery
US10177407B2 (en) 2014-02-20 2019-01-08 Murata Manufacturing Co., Ltd. Nonaqueous electrolyte solution for secondary battery, secondary battery, battery pack, electrically driven vehicle, power storage system, electrically driven tool, and electronic apparatus
US10122046B2 (en) 2014-10-03 2018-11-06 Uchicago Argonne, Llc Electrolyte compositions for high voltage lithium-ion batteries
CN108199076A (en) * 2017-12-27 2018-06-22 清远佳致新材料研究院有限公司 A kind of lithium ion battery high-voltage electrolyte and lithium ion battery
CN108288728A (en) * 2018-01-23 2018-07-17 广东卡达克汽车科技有限公司 It is a kind of adaptation silicon carbon material lithium-ion battery electrolytes and its application
JP7212327B2 (en) 2019-03-26 2023-01-25 国立大学法人 名古屋工業大学 Solid electrolyte and method for producing solid electrolyte
WO2020194823A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 日本碍子株式会社 All-solid-state secondary battery
JPWO2020194823A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01
JPWO2020194822A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01
WO2020194822A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 国立大学法人名古屋工業大学 Solid electrolyte and method for producing solid electrolyte
JP7203200B2 (en) 2019-03-26 2023-01-12 日本碍子株式会社 All-solid secondary battery
CN114342141A (en) * 2019-07-10 2022-04-12 利特罗尼克电池技术有限公司 Elimination of voltage delay and stabilization of impedance by electrolyte additives in alkali metal electrochemical cells
CN110911748A (en) * 2019-12-03 2020-03-24 广州天赐高新材料股份有限公司 Lithium secondary battery electrolyte and lithium secondary battery
CN110911748B (en) * 2019-12-03 2022-06-07 广州天赐高新材料股份有限公司 Lithium secondary battery electrolyte and lithium secondary battery
CN111446501A (en) * 2020-04-08 2020-07-24 青岛滨海学院 Electrolyte containing-F and-B two-group compound and electrochemical device thereof
CN111490292A (en) * 2020-04-18 2020-08-04 东莞东阳光科研发有限公司 Non-aqueous electrolyte functional additive, non-aqueous electrolyte and lithium ion battery
CN112331922A (en) * 2020-11-24 2021-02-05 湖北亿纬动力有限公司 Electrolyte and lithium ion battery comprising same
WO2022160099A1 (en) * 2021-01-26 2022-08-04 宁德新能源科技有限公司 Electrolyte, electrochemical device, and electronic device
CN113140798A (en) * 2021-05-28 2021-07-20 珠海冠宇电池股份有限公司 Electrolyte and application thereof
CN113140798B (en) * 2021-05-28 2023-12-26 珠海冠宇电池股份有限公司 Electrolyte and application thereof
CN114497733A (en) * 2021-12-15 2022-05-13 广东省豪鹏新能源科技有限公司 Electrolyte and battery thereof
CN114497733B (en) * 2021-12-15 2024-03-12 广东省豪鹏新能源科技有限公司 Electrolyte and battery thereof
CN115911554A (en) * 2022-11-18 2023-04-04 重庆太蓝新能源有限公司 Electrolyte, battery and electric equipment
CN117558986A (en) * 2024-01-10 2024-02-13 河北省科学院能源研究所 Electrolyte for lithium ion battery and preparation method and application thereof
CN117558986B (en) * 2024-01-10 2024-03-22 河北省科学院能源研究所 Electrolyte for lithium ion battery and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP5463581B2 (en) 2014-04-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5463581B2 (en) Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte
JP5364890B2 (en) Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte
CN113782817B (en) Electrolyte for nonaqueous electrolyte battery and nonaqueous electrolyte battery using same
JP5112148B2 (en) Nonaqueous electrolyte for secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte for secondary battery
JP6187458B2 (en) Lithium secondary battery
JP6766806B2 (en) Electrolyte for secondary batteries and secondary batteries
EP1892789B1 (en) Lithium secondary battery
JP5258353B2 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP6222106B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same
KR101718061B1 (en) Organic electrolytic solution and and Lithium battery comprising the solution
JP5080118B2 (en) Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte
US20130004859A1 (en) Nonaqueous electrolyte and lithium secondary battery using the same
JP2009176534A (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6977708B2 (en) Electrolyte for secondary batteries and secondary batteries
JP2009272170A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery
JPWO2015080102A1 (en) Secondary battery electrolyte and secondary battery using the same
KR20160081395A (en) An Electrolyte for a lithium ion secondary battery and a lithium ion secondary battery comprising the same
CN111712950B (en) Lithium electrode and lithium secondary battery comprising same
JP2016051600A (en) Nonaqueous electrolytic solution for power storage device
JP2022126851A (en) Nonaqueous electrolyte solution for batteries, and lithium secondary battery
JP5063448B2 (en) Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte
JP5499359B2 (en) Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the nonaqueous electrolyte
CN111033864A (en) Electrolyte for lithium metal battery and lithium metal battery comprising same
JP2007335170A (en) Nonaqueous electrolyte, and nonaqueous electrolyte battery
JP2017157327A (en) Nonaqueous electrolyte solution for power storage device

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20110623

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110720

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20110720

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130328

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130528

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130828

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20130913

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20130828

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130905

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20131009

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131217

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20131227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20131227

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5463581

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250