JP2010282760A - Nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte secondary battery, and vinylene carbonate - Google Patents
Nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte secondary battery, and vinylene carbonate Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010282760A JP2010282760A JP2009133410A JP2009133410A JP2010282760A JP 2010282760 A JP2010282760 A JP 2010282760A JP 2009133410 A JP2009133410 A JP 2009133410A JP 2009133410 A JP2009133410 A JP 2009133410A JP 2010282760 A JP2010282760 A JP 2010282760A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbonate
- aqueous electrolyte
- lithium
- less
- secondary battery
- 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
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本発明は、非水系電解液二次電池、それに用いる非水系電解液、およびビニレンカーボネートに関する。詳しくは特定の非水系電解液を使用することにより、高温保存特性に優れた高エネルギー密度の非水系電解液二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery, a non-aqueous electrolyte used therein, and vinylene carbonate. More specifically, the present invention relates to a high energy density non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent high-temperature storage characteristics by using a specific non-aqueous electrolyte.
ビニレンカーボネートの製造方法においては、これまでいくつかの方法が報告されている。例えばエチレンカーボネートの塩素化で得られるクロロエチレンカーボネートの脱塩化水素による方法に関しては、非特許文献1、非特許文献2、特許文献1等が知られている。また、電解液の溶媒として用いられるビニレンカーボネートについては、高品質のものが要求されるが、例えばクロロエチレンカーボネートを原料とするビニレンカーボネートは、非常に多様な有機塩素化合物や無機塩素化合物を不純物として含有しており、不純物の除去が検討されている。例えば、減圧条件での蒸留(非特許文献1、非特許文献2)、融液晶析法によりビニレンカーボネートを部分的に結晶化させる操作を数回繰り返す方法(特許文献2)とゾーンメルティングによる方法(非特許文献3)及びクロロエチレンカーボネートの脱塩化水素反応をジブチルカーボネート等の高沸点溶媒中で行い、次いで蒸留する方法(特許文献3)等が提案されている。 In the manufacturing method of vinylene carbonate, several methods have been reported so far. For example, Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, Patent Document 1 and the like are known as methods for dehydrochlorination of chloroethylene carbonate obtained by chlorination of ethylene carbonate. In addition, vinylene carbonate used as a solvent for the electrolytic solution is required to have a high quality. For example, vinylene carbonate using chloroethylene carbonate as a raw material has a large variety of organic chlorine compounds and inorganic chlorine compounds as impurities. Contained and removal of impurities is under consideration. For example, distillation under reduced pressure conditions (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2), a method in which vinylene carbonate is partially crystallized by a melt liquid crystal deposition method (Patent Document 2) and a method by zone melting (Non-patent Document 3) and a method of performing a dehydrochlorination reaction of chloroethylene carbonate in a high-boiling solvent such as dibutyl carbonate and then distilling (Patent Document 3) have been proposed.
また、ビニレンカーボネートを非水系電解液の溶媒へ適用した例としては、炭素アノードを有するリチウム蓄電池においてビニレンカーボネートを0.01重量%以上10重量%未満含有させることにより質量及び容量エネルギーを高く安定に維持できること(特許文献4)、ビニレンカーボネート中の塩素含有量を100ppm以下とすることによりクーロン効率及びサイクル特性の良好な二次電池が得られること(特許文献5)などが報告されている。 In addition, as an example of applying vinylene carbonate to a solvent of a non-aqueous electrolyte solution, in a lithium storage battery having a carbon anode, by containing vinylene carbonate in an amount of 0.01 wt% or more and less than 10 wt%, mass and capacity energy can be increased stably. It has been reported that it can be maintained (Patent Document 4), and that a secondary battery with good coulomb efficiency and cycle characteristics can be obtained by setting the chlorine content in vinylene carbonate to 100 ppm or less (Patent Document 5).
しかしながら、上記のような非水系電解液では、高温保存特性が充分であるとは言えず、近年の電池に対する高性能化への要求を満足できるものではなかった。そこで、本発明では高温保存特性に優れた非水系電解液二次電池、それに用いる非水系電解液、およびそれを与えるビニレンカーボネートを提供することが課題である。 However, the non-aqueous electrolyte as described above cannot be said to have sufficient high-temperature storage characteristics, and has not been able to satisfy the recent demand for higher performance of batteries. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in high-temperature storage characteristics, a non-aqueous electrolyte used therein, and vinylene carbonate that provides the same.
本発明者等は、上記の目的を達成するために種々の検討を重ねた結果、ビニレンカーボネート等の不飽和結合を有するカーボネート(以下、特定カーボネートと略す)と不飽和結合を有する含塩素鎖状エーテル(以下、特定エーテルと略す)の含有量を特定量以下とした電解液を使用することにより、上記化合物の量がその範囲外である電解液を用いた場合と比較して、高温保存特性を向上させることを見出して本発明を完成させるに至った。 As a result of various studies to achieve the above-mentioned object, the present inventors have found that a carbonate having an unsaturated bond such as vinylene carbonate (hereinafter abbreviated as a specific carbonate) and a chlorine-containing chain having an unsaturated bond. By using an electrolytic solution in which the content of ether (hereinafter abbreviated as “specific ether”) is not more than a specific amount, the high-temperature storage characteristics are compared with the case of using an electrolytic solution in which the amount of the above compound is out of the range. As a result, the present invention has been completed.
即ち、本発明の要旨は以下の(1)〜(5)に存する。
(1)少なくとも金属リチウム、リチウム合金又はリチウムを吸蔵及び放出することが可能な材料を含む負極と、リチウムを吸蔵及び放出することが可能な材料を含む正極と、非水溶媒とリチウム塩を含有してなる非水系電解液から構成される非水系電解液二次電池に用いる非水系電解液において、非水系電解液が、不飽和結合を有するカーボネートを0.1〜10重量%含有し、かつ、下式(1)で示される化合物の含有量が10ppm以下であることを特徴とする非水系電解液。
That is, the gist of the present invention resides in the following (1) to (5).
(1) Contains at least metallic lithium, a lithium alloy or a negative electrode containing a material capable of inserting and extracting lithium, a positive electrode containing a material capable of inserting and extracting lithium, a non-aqueous solvent and a lithium salt In the non-aqueous electrolyte solution used for the non-aqueous electrolyte secondary battery composed of the non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution contains 0.1 to 10% by weight of carbonate having an unsaturated bond, and A nonaqueous electrolytic solution, wherein the content of the compound represented by the following formula (1) is 10 ppm or less.
(式(1)において、R1〜R8は、塩素原子、又は水素原子を示す。また、R1〜R8のうち少なくともひとつは塩素原子である。)
(2)不飽和結合を有するカーボネートがビニレンカーボネートであることを特徴とする上記(1)に記載の非水系電解液。
(3)上記(1)又は(2)に記載の非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池。
(4) 負極材料が、X線回折における格子面(002面)のd値が0.335〜0.34nmの炭素質材料および/または、Sn、Si及びAlからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属の酸化物および/またはリチウム合金からなる、上記(3)に記載の非水系電解液二次電池。
(5)下式(1)で示される化合物の含有量が100ppm以下であることを特徴とする精製ビニレンカーボネート。
(In Formula (1), R < 1 > -R < 8 > shows a chlorine atom or a hydrogen atom. Moreover, at least one is a chlorine atom among R < 1 > -R < 8 >.)
(2) The nonaqueous electrolytic solution according to (1) above, wherein the carbonate having an unsaturated bond is vinylene carbonate.
(3) A non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte according to (1) or (2).
(4) The negative electrode material is at least one selected from the group consisting of a carbonaceous material having a d-value of 0.335 to 0.34 nm and / or Sn, Si and Al in the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction The non-aqueous electrolyte secondary battery according to (3) above, comprising an oxide of a metal and / or a lithium alloy.
(5) A purified vinylene carbonate, wherein the content of the compound represented by the following formula (1) is 100 ppm or less.
(式(1)において、R1〜R8は、塩素原子、又は水素原子を示す。R1〜R8のうち少なくともひとつは塩素原子である。) (In Formula (1), R < 1 > -R < 8 > shows a chlorine atom or a hydrogen atom. At least one is a chlorine atom among R < 1 > -R < 8 >.)
本発明によれば、高温保存特性に優れた非水系電解液二次電池、それに用いる非水系電解液、およびそれを与えるビニレンカーボネートを提供することが出来る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in the high temperature storage characteristic, the non-aqueous electrolyte used for it, and the vinylene carbonate which gives it can be provided.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明は、これらの内容に特定はされない。
<非水系電解液>
本発明の非水系電解液は、常用の非水系電解液と同じく、電解質及びこれを溶解する非水溶媒を含有するものであり、通常、これらを主成分とするものである。 また、本発明の非水系電解液は、上記の特定カーボネートと特定エーテルをそれぞれ特定量含有するものである。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not specified by these contents. .
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains an electrolyte and a non-aqueous solvent that dissolves the electrolyte, as is the case with conventional non-aqueous electrolyte solutions. The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains a specific amount of the specific carbonate and the specific ether.
(特定カーボネート)
本発明で規定する特定カーボネートの特徴は、その原料中に塩素を含有していることであり、結果、不純物として本発明中の特定エーテルが含まれてくることである。その具他的な化合物はビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、ジエチルビニレンカーボネート等のビニレンカーボネート誘導体が挙げられ、なかでもビニレンカーボネートが好ましい。
本発明で使用されるビニレンカーボネートは、その製造方法が限定されるものではないが、非特許文献1非特許文献2に記載のエチレンカーボネートの塩素化で得られるクロロエチレンカーボネートの脱塩化水素による合成方法などが挙げられる。本発明におけるビニレンカーボネートは次いで精製工程に供される。その精製方法は、特定エーテルを非水系溶媒に溶解し非水系電解液としたときに、10ppm以下となるように精製できれば特に限定されないが、例えば、吸着、精密蒸留、晶析等の単位操作を組み合わせ精製されたものを用いる。
(Specific carbonate)
The feature of the specific carbonate defined in the present invention is that the raw material contains chlorine, and as a result, the specific ether in the present invention is contained as an impurity. Specific examples of such compounds include vinylene carbonate derivatives such as vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, and diethyl vinylene carbonate. Among these, vinylene carbonate is preferable.
The production method of vinylene carbonate used in the present invention is not limited, but synthesis of chloroethylene carbonate obtained by chlorination of ethylene carbonate described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 by dehydrochlorination. The method etc. are mentioned. The vinylene carbonate in the present invention is then subjected to a purification step. The purification method is not particularly limited as long as it can be purified to 10 ppm or less when a specific ether is dissolved in a non-aqueous solvent to form a non-aqueous electrolyte solution. For example, unit operations such as adsorption, precision distillation, and crystallization are performed. Use a combination-purified product.
また、精製操作は同じ操作を2回以上行うか、あるいは、異なる精製操作を2種類以上行うのが好ましい。例えば、精密蒸留後に晶析、晶析後に精密蒸留、精密蒸留を2回、晶析を2回等が挙げられる。
本発明の精製ビニレンカーボネートは、下式(1)で示される化合物を100ppm以下含有する。
In addition, it is preferable that the purification operation is performed twice or more, or two or more different purification operations are performed. Examples thereof include crystallization after precision distillation, precision distillation after crystallization, precision distillation twice, crystallization twice, and the like.
The purified vinylene carbonate of the present invention contains 100 ppm or less of the compound represented by the following formula (1).
(式(1)において、R1〜R8は、塩素原子、又は水素原子を示す。R1〜R8のうち少なくともひとつは塩素原子である。) (In Formula (1), R < 1 > -R < 8 > shows a chlorine atom or a hydrogen atom. At least one is a chlorine atom among R < 1 > -R < 8 >.)
精製ビニレンカーボネート中の式(1)で表される化合物の含有量は、より好ましくは50ppm以下であり、更に好ましくは10ppm以下である。
式(1)で表される化合物の含有量が多すぎる場合は、電池特性が悪化する虞がある。
精製ビニレンカーボネート中の不純物としては、水分100ppm以下、有機塩素不純物が1000ppm以下、更に好ましくは500ppm以下であることが好ましい。
本発明の非水系電解液は特定カーボネートを0.1〜10重量%含有し、好ましくは0.5〜6重量%、より好ましくは0.5〜4重量%含有する。
特定カーボネートの含有量が多すぎると、電池特性を悪化させる虞があり、少なすぎると特性向上効果が発現できない虞がある。
The content of the compound represented by the formula (1) in the purified vinylene carbonate is more preferably 50 ppm or less, and further preferably 10 ppm or less.
When there is too much content of the compound represented by Formula (1), there exists a possibility that a battery characteristic may deteriorate.
As impurities in the purified vinylene carbonate, it is preferable that the water content is 100 ppm or less and the organic chlorine impurity is 1000 ppm or less, more preferably 500 ppm or less.
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains 0.1 to 10% by weight of a specific carbonate, preferably 0.5 to 6% by weight, and more preferably 0.5 to 4% by weight.
If the content of the specific carbonate is too large, the battery characteristics may be deteriorated. If the content is too small, the characteristics improving effect may not be exhibited.
(特定エーテル)
本発明で規定される特定エーテルは下式(1)であらわされる。
(Specific ether)
The specific ether defined in the present invention is represented by the following formula (1).
(式(1)において、R1〜R8は、塩素原子、又は水素原子を示す。R1〜R8のうち少なくともひとつは塩素原子である。) (In the formula (1), R 1 to R 8, at least one of .R 1 to R 8 which represents a chlorine atom, or a hydrogen atom a chlorine atom.)
本発明で規定する特定エーテルの特徴はその構造中に二重結合と塩素元素を併せ持つ所にある。
上記特定エーテルの具体例としては;
The specific ether defined in the present invention is characterized by having both a double bond and a chlorine element in its structure.
Specific examples of the specific ether include:
が挙げられる。
上記特定エーテルは、その保存特性への効果から、電解液中に、10ppm以下、より好ましくは、7ppm以下、より好ましくは5ppm以下含有されていることが好ましい。この範囲より多いと、保存特性をはじめとした種々特性の低下を招いてしまう。
特定エーテルを実質的に含有しない高純度特定カーボネートを用いても良いが、精製コスト等の観点から、通常1ppb以上で含有するものを用いるのが好ましい。
Is mentioned.
The specific ether is preferably contained in the electrolytic solution in an amount of 10 ppm or less, more preferably 7 ppm or less, more preferably 5 ppm or less because of its effect on storage characteristics. When the amount is larger than this range, various characteristics such as storage characteristics are deteriorated.
A high-purity specific carbonate that does not substantially contain the specific ether may be used, but from the viewpoint of purification cost and the like, it is preferable to use one that usually contains 1 ppb or more.
特定エーテルの中でも特に下記で示されるエーテルは、非水電解液中に特定量含有された場合、二次電池の保存特性が良いので特に好ましい。 Among the specific ethers, the ethers shown below are particularly preferable when they are contained in a specific amount in the non-aqueous electrolyte because the secondary battery has good storage characteristics.
(電解質)
電解質としては、通常、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、この用途に用いることが知られているものであれば特に制限がなく、任意のものを用いることができ、具体的には以下のものが挙げられる。
例えば、LiPF6及びLiBF4等の無機リチウム塩;LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2 、LiN(C2F5SO2)2、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2F5)2、LiPF4(CF3SO2)2、LiPF4(C2F5SO2)2、LiBF2(CF3)2、LiBF2(C2F5)2、LiBF2(CF3SO2)2、LiBF2(C2F5SO2)2、リチウムジフルオロオキサラトボレート及びリチウムビス(オキサラト)ボレート等の有機リチウム塩が挙げられる。
(Electrolytes)
As the electrolyte, a lithium salt is usually used. The lithium salt is not particularly limited as long as it is known to be used for this purpose, and any lithium salt can be used. Specific examples include the following.
For example, inorganic lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 ; LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide , Lithium cyclic 1,3-perfluoropropanedisulfonylimide, LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 4 ( C 2 F 5 ) 2 , LiPF 4 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 , LiBF 2 ( Examples thereof include organic lithium salts such as CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium difluorooxalatoborate and lithium bis (oxalato) borate.
これらのうち、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2又はLiN(C2F5SO2)2、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムビス(オキサレート)ボレートが電池性能向上の点から好ましく、特にLiPF6又はLiBF4が好ましい。
これらのリチウム塩は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
2種以上を併用する場合の好ましい一例は、LiPF6とLiBF4との併用であり、サイクル特性を向上させる効果がある。この場合には、両者の合計に占めるLiBF4の割合は、好ましくは0.01重量%以上、特に好ましくは0.1重量%以上、好ましくは20重量%以下、特に好ましくは5重量%以下である。この下限を下回る場合には所望する効果が得づらい場合があり、上限を上回る場合は高温保存後の電池特性が低下する場合がある。
Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 or LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium difluorooxalatoborate, lithium bis (oxalate) borate are battery performances. From the viewpoint of improvement, LiPF 6 or LiBF 4 is particularly preferable.
These lithium salts may be used alone or in combination of two or more.
A preferred example in the case of using two or more types in combination is the combined use of LiPF 6 and LiBF 4 , which has an effect of improving cycle characteristics. In this case, the proportion of LiBF 4 in the total of both is preferably 0.01% by weight or more, particularly preferably 0.1% by weight or more, preferably 20% by weight or less, particularly preferably 5% by weight or less. is there. If the lower limit is not reached, it may be difficult to obtain the desired effect. If the upper limit is exceeded, battery characteristics after high-temperature storage may be deteriorated.
また、他の一例は、無機リチウム塩と有機リチウム塩との併用であり、この場合には、両者の合計に占める無機リチウム塩の割合は、70重量%以上、99重量%以下であることが望ましい。有機リチウム塩としては、LiN(CF3SO2)2 、LiN(C2F5SO2)2、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、リチウムジフルオロオキサラトボレート、及びリチウムビス(オキサラト)ボレートのいずれかであるのが好ましい。この両者の併用は、高温保存による劣化を抑制する効果がある。 Another example is the combined use of an inorganic lithium salt and an organic lithium salt. In this case, the proportion of the inorganic lithium salt in the total of both is 70% by weight or more and 99% by weight or less. desirable. Examples of the organic lithium salt include LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonyl. It is preferably any of imide, lithium difluorooxalatoborate, and lithium bis (oxalato) borate. The combined use of both has the effect of suppressing deterioration due to high temperature storage.
また、非水溶媒がγ−ブチロラクトンを55容量%以上含むものである場合には、リチウム塩としては、LiBF4又はLiBF4と他のものとの併用が好ましい。この場合LiBF4は、リチウム塩の40モル%以上を占めるのが好ましい。特に好ましくは、リチウム塩に占めるLiBF4の割合が40モル%以上、95モル%以下であり、残りがLiPF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、リチウムジフルオロオキサラトボレート、及びリチウムビス(オキサラト)ボレートよりなる群から選ばれるものからなる組合せである。 When the nonaqueous solvent contains 55% by volume or more of γ-butyrolactone, the lithium salt is preferably LiBF 4 or LiBF 4 in combination with another. In this case, LiBF 4 preferably accounts for 40 mol% or more of the lithium salt. Particularly preferably, the proportion of LiBF 4 in the lithium salt is 40 mol% or more and 95 mol% or less, and the remainder is LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium difluorooxalatoborate, and a combination selected from the group consisting of lithium bis (oxalato) borate.
非水系電解液中のこれらの電解質の濃度は、本願発明の効果を発現するためには、特に制限はないが、通常0.5モル/リットル以上、好ましくは0.6モル/リットル以上、より好ましくは0.7モル/リットル以上である。また、その上限は、通常3モル/リットル以下、好ましくは2モル/リットル以下、より好ましくは1.8モル/リットル以下、更に好ましくは1.5モル/リットル以下である。濃度が低すぎると、電解液の電気伝導度が不十分の場合があり、一方、濃度が高すぎると、粘度上昇のため電気伝導度が低下する場合があり、電池性能が低下する場合がある。 The concentration of these electrolytes in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited in order to exhibit the effects of the present invention, but is usually 0.5 mol / liter or more, preferably 0.6 mol / liter or more, more Preferably it is 0.7 mol / liter or more. The upper limit is usually 3 mol / liter or less, preferably 2 mol / liter or less, more preferably 1.8 mol / liter or less, and still more preferably 1.5 mol / liter or less. If the concentration is too low, the electrical conductivity of the electrolyte solution may be insufficient. On the other hand, if the concentration is too high, the electrical conductivity may decrease due to an increase in viscosity, and the battery performance may decrease. .
(非水溶媒)
非水溶媒も、従来から非水系電解液の溶媒として公知のものの中から適宜選択して用いることができる。例えば、不飽和結合をもたない環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、環状エーテル類、鎖状エーテル類、環状カルボン酸エステル類、鎖状カルボン酸エステル類、含燐有機溶媒等が挙げられる。
炭素−炭素不飽和結合をもたない環状カーボネート類としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の炭素数2〜4のアルキレン基を有するアルキレンカーボネート類が挙げられ、これらの中では、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが電池特性向上の点から好ましく、特に、エチレンカーボネートが好ましい。
(Non-aqueous solvent)
The non-aqueous solvent can also be appropriately selected from conventionally known solvents for non-aqueous electrolyte solutions. Examples thereof include cyclic carbonates having no unsaturated bond, chain carbonates, cyclic ethers, chain ethers, cyclic carboxylic acid esters, chain carboxylic acid esters, and phosphorus-containing organic solvents.
Examples of the cyclic carbonates having no carbon-carbon unsaturated bond include alkylene carbonates having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms such as ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate. Among these, ethylene carbonate, From the viewpoint of improving battery characteristics, propylene carbonate is preferable, and ethylene carbonate is particularly preferable.
鎖状カーボネート類としては、ジアルキルカーボネートが好ましく、構成するアルキル基の炭素数は、それぞれ、1〜5が好ましく、特に好ましくは1〜4である。具体的には例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート等の対称鎖状アルキルカーボネート類;エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート等の非対称鎖状アルキルカーボネート類等のジアルキルカーボネートが挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが電池特性向上(特に、高負荷放電特性)の点から好ましい。 As the chain carbonates, dialkyl carbonates are preferable, and the number of carbon atoms of the alkyl group constituting each is preferably 1 to 5, particularly preferably 1 to 4. Specifically, for example, symmetric chain alkyl carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and di-n-propyl carbonate; asymmetric chain alkyls such as ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, and ethyl-n-propyl carbonate Examples thereof include dialkyl carbonates such as carbonates. Among these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable from the viewpoint of improving battery characteristics (particularly, high load discharge characteristics).
環状エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。
鎖状エーテル類としては、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等が挙げられる。
環状カルボン酸エステル類としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が挙げられる。
鎖状カルボン酸エステル類としては、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル等が挙げられる。
Examples of cyclic ethers include tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran.
Examples of chain ethers include dimethoxyethane and dimethoxymethane.
Examples of cyclic carboxylic acid esters include γ-butyrolactone and γ-valerolactone.
Examples of chain carboxylic acid esters include methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and methyl butyrate.
含燐有機溶媒としては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸ジメチルエチル、リン酸メチルジエチル、リン酸エチレンメチル、リン酸エチレンエチル等が挙げられる。
これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよいが、2種以上の化合物を併用するのが好ましい。例えば、アルキレンカーボネート類や環状カルボン酸エステル類等の高誘電率溶媒と、ジアルキルカーボネート類や鎖状カルボン酸エステル類等の低粘度溶媒とを併用するのが好ましい。
Examples of the phosphorus-containing organic solvent include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, dimethyl ethyl phosphate, methyl diethyl phosphate, ethylene methyl phosphate, ethylene ethyl phosphate, and the like.
These may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use in combination of two or more. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent such as alkylene carbonates or cyclic carboxylic acid esters in combination with a low viscosity solvent such as dialkyl carbonates or chain carboxylic acid esters.
非水溶媒の好ましい組合せの一つは、アルキレンカーボネート類とジアルキルカーボネート類を主体とする組合せである。なかでも、非水溶媒に占めるアルキレンカーボネート類とジアルキルカーボネート類との合計が、70容量%以上、好ましくは80容量%以上、より好ましくは90容量%以上であり、かつアルキレンカーボネート類とジアルキルカーボネート類との合計に対するアルキレンカーボネートの割合が5%以上、好ましくは10%以上、より好ましくは15%以上であり、通常50%以下、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは25%以下のものである。これらの非水溶媒の組み合わせを用いると、これを用いて作製された電池のサイクル特性と高温保存特性(特に、高温保存後の残存容量及び高負荷放電容量)のバランスが良くなるので好ましい。 One preferable combination of the non-aqueous solvents is a combination mainly composed of alkylene carbonates and dialkyl carbonates. Among them, the total of alkylene carbonates and dialkyl carbonates in the nonaqueous solvent is 70% by volume or more, preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, and the alkylene carbonates and dialkyl carbonates. The proportion of alkylene carbonate with respect to the sum of the above is 5% or more, preferably 10% or more, more preferably 15% or more, usually 50% or less, preferably 35% or less, more preferably 30% or less, and still more preferably 25 % Or less. Use of a combination of these non-aqueous solvents is preferable because the balance between the cycle characteristics and high-temperature storage characteristics (particularly, the remaining capacity and high-load discharge capacity after high-temperature storage) of a battery produced using the non-aqueous solvent is improved.
アルキレンカーボネート類とジアルキルカーボネート類の好ましい組み合わせの具体例としては、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等が挙げられる。 Specific examples of preferable combinations of alkylene carbonates and dialkyl carbonates include ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate, Examples include ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate.
これらのエチレンカーボネートとジアルキルカーボネート類との組み合わせに、更にプロピレンカーボネートを加えた組み合わせも、好ましい組み合わせとして挙げられる。
プロピレンカーボネートを含有する場合には、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容量比は、99:1〜40:60が好ましく、特に好ましくは95:5〜50:50である。更に、非水溶媒全体に占めるプロピレンカーボネートの割合は、通常0.1容量%以上、好ましくは1容量%以上、より好ましくは2容量%以上、また上限は、通常20容量%以下、好ましくは8容量%以下、より好ましくは5容量%以下である。この濃度範囲でプロピレンカーボネートを含有すると、エチレンカーボネートとジアルキルカーボネート類との組み合わせの特性を維持したまま、更に低温特性が優れるので好ましい。
エチレンカーボネートとジアルキルカーボネート類との組み合わせの中で、ジアルキルカーボネート類として非対称鎖状アルキルカーボネート類を含有するものが更に好ましく、特に、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートといったエチレンカーボネートと対称鎖状アルキルカーボネート類と非対称鎖状アルキルカーボネート類を含有するものが、サイクル特性と大電流放電特性のバランスが良いので好ましい。中でも、非対称鎖状アルキルカーボネート類がエチルメチルカーボネートであるのが好ましく、又、アルキルカーボネートのアルキル基は炭素数1〜2が好ましい。
また、全非水溶媒中に占めるジメチルカーボネートの割合が、通常10容量%以上、好ましくは20容量%以上、より好ましくは25容量%以上、更に好ましくは30容量%以上であり、また上限は、通常90容量%以下、好ましくは80容量%以下、より好ましくは75容量%以下、更に好ましくは、70容量%以下となる範囲で含有させると、電池の負荷特性が向上するので好ましい。
A combination in which propylene carbonate is further added to a combination of these ethylene carbonate and dialkyl carbonates is also mentioned as a preferable combination.
In the case of containing propylene carbonate, the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is preferably 99: 1 to 40:60, particularly preferably 95: 5 to 50:50. Further, the proportion of propylene carbonate in the whole non-aqueous solvent is usually 0.1% by volume or more, preferably 1% by volume or more, more preferably 2% by volume or more, and the upper limit is usually 20% by volume or less, preferably 8% by volume. The volume% or less, more preferably 5 volume% or less. It is preferable to contain propylene carbonate in this concentration range, since the low temperature characteristics are further excellent while maintaining the combination characteristics of ethylene carbonate and dialkyl carbonates.
Among the combinations of ethylene carbonate and dialkyl carbonates, those containing asymmetric chain alkyl carbonates as dialkyl carbonates are more preferred, especially ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl. Methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate, which contain ethylene carbonate, symmetric chain alkyl carbonates, and asymmetric chain alkyl carbonates, have a good balance between cycle characteristics and large current discharge characteristics. preferable. Among them, the asymmetric chain alkyl carbonate is preferably ethyl methyl carbonate, and the alkyl group of the alkyl carbonate preferably has 1 to 2 carbon atoms.
Further, the proportion of dimethyl carbonate in the total non-aqueous solvent is usually 10% by volume or more, preferably 20% by volume or more, more preferably 25% by volume or more, still more preferably 30% by volume or more, and the upper limit is Usually, it is contained in the range of 90% by volume or less, preferably 80% by volume or less, more preferably 75% by volume or less, and still more preferably 70% by volume or less, since the load characteristics of the battery are improved.
また、全非水溶媒中に占めるエチルメチルカーボネートの割合が、通常10容量%以上、好ましくは20容量%以上、より好ましくは25容量%以上、更に好ましくは30容量%以上であり、また上限は、通常90容量%以下、好ましくは80容量%以下、より好ましくは75容量%以下、更に好ましくは、70容量%以下となる範囲で含有させると、電池のサイクル特性と保存特性とのバランスが良好となるので好ましい。
また、上記アルキレンカーボネート類とジアルキルカーボネート類を主体とする組合せにおいては、他の溶媒を混合してもよく、本願発明の効果を発現するためには、特に制限はないが、負荷特性を重視する場合には、環状カルボン酸エステル類を含有させない方が好ましい。
The proportion of ethyl methyl carbonate in the total non-aqueous solvent is usually 10% by volume or more, preferably 20% by volume or more, more preferably 25% by volume or more, more preferably 30% by volume or more, and the upper limit is In general, when it is contained within the range of 90% by volume or less, preferably 80% by volume or less, more preferably 75% by volume or less, and further preferably 70% by volume or less, the balance between the cycle characteristics and storage characteristics of the battery is good. Therefore, it is preferable.
In addition, in the combination mainly composed of the alkylene carbonates and dialkyl carbonates, other solvents may be mixed, and in order to exhibit the effects of the present invention, there is no particular limitation, but load characteristics are emphasized. In some cases, it is preferable not to contain cyclic carboxylic acid esters.
好ましい非水溶媒の他の例は、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン及びγ−バレロラクトンよりなる群から選ばれた1種の有機溶媒、又は該群から選ばれた2以上の有機溶媒からなる混合溶媒を全体の60容量%以上を占めるものである。この混合溶媒を用いた非水系電解液は、高温で使用しても溶媒の蒸発や液漏れが少なくなる。
なかでも、非水溶媒に占めるエチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンとの合計が、好ましくは80容量%以上、より好ましくは90容量%以上であり、かつエチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンとの容量比が5:95〜45:55であるもの、又は非水溶媒に占めるエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計が、好ましくは80容量%以上、より好ましくは90容量%以上であり、かつエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容量比が30:70〜60:40であるものを用いると、一般にサイクル特性と高温保存特性等のバランスがよくなる。
Other examples of preferable non-aqueous solvents include one organic solvent selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone and γ-valerolactone, or two or more organic solvents selected from the group The mixed solvent becomes 60% by volume or more of the whole. The non-aqueous electrolyte using this mixed solvent is less likely to evaporate or leak when used at high temperatures.
Among them, the total of ethylene carbonate and γ-butyrolactone in the nonaqueous solvent is preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, and the volume ratio of ethylene carbonate and γ-butyrolactone is 5: 95-45: 55, or the total of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 80% by volume or more, more preferably 90% by volume or more, and the capacity of ethylene carbonate and propylene carbonate. When a material having a ratio of 30:70 to 60:40 is used, the balance between cycle characteristics and high-temperature storage characteristics is generally improved.
(添加剤)
本発明の非水系電解液は、本発明の効果を著しく損なわない範囲において、各種の添加剤を含有していることが好ましい。この添加剤としては、従来公知のものを任意に用いることができ、また、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。添加剤の例としては、過充電防止剤や、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤などが挙げられる。
(Additive)
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention preferably contains various additives as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. As the additive, conventionally known additives can be arbitrarily used, and one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in any combination and ratio. Examples of the additive include an overcharge inhibitor and an auxiliary agent for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage.
過充電防止剤としては、例えば、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、2,4−ジフルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分フッ素化物;2−フルオロアニソール、3−フルオロアニソール、2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニオール等の含フッ素アニソール化合物;メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ジフェニルカーボネート等のフェニル基を有するカーボネート;酢酸フェニル、プロピオン酸フェニル、安息香酸メチル、安息香酸エチル等のフェニル基を有するカルボン酸エステル;リン酸トリフェニル等のフェニル基を有するリン酸エステルなどが挙げられる。 Examples of the overcharge inhibitor include aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, and dibenzofuran; 2-fluoro Partially fluorinated products of the aromatic compounds such as biphenyl, 2,4-difluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene; 2-fluoroanisole, 3-fluoroanisole, 2,4-difluoroanisole, 2, Fluorinated anisole compounds such as 5-difluoroanisole and 2,6-difluoroaniol; carbonates having a phenyl group such as methylphenyl carbonate, ethylphenyl carbonate and diphenyl carbonate; acetic acid Phosphoric acid esters having a phenyl group such as triphenyl phosphate; Eniru, phenyl propionate, methyl benzoate, carboxylic acid ester having a phenyl group such as ethyl benzoate.
なお、過充電防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
また、非水系電解液が過充電防止剤を含有する場合、その濃度は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液全体に対して通常0.1重量%〜5重量%である。非水系電解液に過充電防止剤を含有させることは、過充電による非水系電解液二次電池の破裂・発火を抑制することができ、非水系電解液二次電池の安全性が向上するので好ましい。
In addition, an overcharge inhibiting agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Further, when the non-aqueous electrolyte contains an overcharge inhibitor, the concentration thereof is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.1% by weight to 5% by weight with respect to the whole non-aqueous electrolyte. %. By including an overcharge inhibitor in the non-aqueous electrolyte, it is possible to suppress rupture and ignition of the non-aqueous electrolyte secondary battery due to overcharge, and the safety of the non-aqueous electrolyte secondary battery is improved. preferable.
一方、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤としては、例えば、エリスリタンカーボネート、スピロービスージメチレンカーボネート等の特定カーボネートに該当するもの以外のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、フェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、ジフェニルスルホン、メチルフェニルスルホン、ジブチルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフイド、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド及びN,N−ジエチルメタンスルホンアミド等の含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−メチルスクシイミド等の含窒素化合物;ヘプタン、オクタン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド等の含フッ素芳香族化合物などが挙げられる。 On the other hand, as an auxiliary for improving capacity retention characteristics and cycle characteristics after high temperature storage, for example, carbonate compounds other than those corresponding to specific carbonates such as erythritan carbonate and spirobisdimethylene carbonate; succinic anhydride , Such as glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic dianhydride, phenylsuccinic anhydride Anhydrides: ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, dimethyl sulfone, diphenyl sulfone, methyl phenyl sulfone, dibutyl disulfide, dicyclo Sulfur-containing compounds such as xyldisulfide, tetramethylthiuram monosulfide, N, N-dimethylmethanesulfonamide and N, N-diethylmethanesulfonamide; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, Nitrogen-containing compounds such as 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and N-methylsuccinimide; hydrocarbon compounds such as heptane, octane and cycloheptane, fluorobenzene, difluorobenzene, And fluorine-containing aromatic compounds such as benzotrifluoride.
なお、助剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
非水系電解液中におけるこれらの助剤の割合は、本願発明の効果を発現するためには、特に制限はないが、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、特に好ましくは0.2重量%以上であり、上限は、通常5重量%以下、好ましくは3重量%以下、特に好ましくは1重量%以下である。これらの助剤を添加することにより、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる。この下限より低濃度では助剤の効果がほとんど発現しない場合がある。また、逆に濃度が高すぎると高負荷放電特性などの電池の特性が低下する場合がある。
In addition, an auxiliary agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
The ratio of these auxiliaries in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited in order to exhibit the effects of the present invention, but is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, particularly preferably. Is 0.2% by weight or more, and the upper limit is usually 5% by weight or less, preferably 3% by weight or less, and particularly preferably 1% by weight or less. By adding these auxiliaries, capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage can be improved. If the concentration is lower than this lower limit, the effect of the auxiliary agent may be hardly exhibited. On the other hand, if the concentration is too high, battery characteristics such as high load discharge characteristics may deteriorate.
(電解液の調製)
本発明に係る非水系電解液は、非水溶媒に、電解質、及び必要に応じて他の化合物を溶解することにより調製することができる。非水系電解液の調製に際しては、各原料は、電解液とした場合の水分を低減させるため予め脱水しておくのが好ましい。通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下、特に好ましくは10ppm以下まで脱水するのがよい。また、電解液調製後に、脱水、脱酸処理等を実施してもよい。
本発明の非水系電解液は、非水電解液電池の中でも二次電池用、即ち非水系電解液二次電池、例えばリチウム二次電池用の電解液として用いるのに好適である。以下、本発明の電解液を用いた非水系電解液二次電池について説明する。
(Preparation of electrolyte)
The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention can be prepared by dissolving an electrolyte and, if necessary, other compounds in a non-aqueous solvent. In preparing the non-aqueous electrolyte solution, each raw material is preferably dehydrated in advance in order to reduce the water content when the electrolyte solution is used. Usually, it is good to dehydrate to 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less, particularly preferably 10 ppm or less. Moreover, you may implement dehydration, a deoxidation process, etc. after electrolyte solution preparation.
The non-aqueous electrolyte of the present invention is suitable for use as a secondary battery among non-aqueous electrolyte batteries, that is, as an electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery, for example, a lithium secondary battery. Hereinafter, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrolyte of the present invention will be described.
<非水系電解液二次電池>
本発明の非水系電解液二次電池は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極及び正極、並びに非水系電解液を含む非水系電解液電池であって、該非水系電解液が上記した電解液であることを特徴とするものである。
(電池構成)
本発明に係る非水系電解液二次電池は、上記本発明の電解液を用いて作製される以外は従来公知の非水系電解液二次電池と同様、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極及び正極、並びに非水系電解液を含む非水系電解液電池であり、通常、正極と負極とを本発明に係る非水系電解液が含浸されている多孔膜を介してケースに収納することで得られる。従って、本発明に係る二次電池の形状は特に制限されるものではなく、円筒型、角型、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。
<Non-aqueous electrolyte secondary battery>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is a non-aqueous electrolyte battery including a negative electrode and a positive electrode capable of occluding and releasing lithium ions, and a non-aqueous electrolyte, and the non-aqueous electrolyte is the above-described electrolyte. It is characterized by being.
(Battery configuration)
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to the present invention is the same as the conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery except that it is produced using the electrolyte of the present invention, and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions and A non-aqueous electrolyte battery including a positive electrode and a non-aqueous electrolyte solution, usually obtained by housing the positive electrode and the negative electrode in a case through a porous membrane impregnated with the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention. . Therefore, the shape of the secondary battery according to the present invention is not particularly limited, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.
(負極)
負極活物質としては、リチウムを吸蔵・放出可能な炭素質材料や金属化合物、リチウム金属及びリチウム合金などを用いることができる。これらの負極活物質は、単独で用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。なかでも好ましいものは炭素質材料、リチウムを吸蔵および放出可能な金属化合物である。
炭素質材料のなかでは、特に、黒鉛や黒鉛の表面を黒鉛に比べて非晶質の炭素で被覆したものが好ましい。
黒鉛は、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が0.335〜0.338nm、特に0.335〜0.337nmであるものが好ましい。また、学振法によるX線回折で求めた結晶子サイズ(Lc)は、通常30nm以上、好ましくは50nm以上、特に好ましくは100nm以上である。灰分は、通常1重量%以下、好ましくは0.5重量%以下、特に好ましくは0.1重量%以下である。
(Negative electrode)
As the negative electrode active material, a carbonaceous material or metal compound capable of inserting and extracting lithium, lithium metal, lithium alloy, and the like can be used. These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more. Among these, a carbonaceous material and a metal compound capable of occluding and releasing lithium are preferable.
Among the carbonaceous materials, graphite and graphite whose surface is coated with amorphous carbon as compared with graphite are particularly preferable.
Graphite preferably has a lattice plane (002 plane) d value (interlayer distance) of 0.335 to 0.338 nm, particularly 0.335 to 0.337 nm, as determined by X-ray diffraction using the Gakushin method. The crystallite size (Lc) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, particularly preferably 100 nm or more. The ash content is usually 1% by weight or less, preferably 0.5% by weight or less, particularly preferably 0.1% by weight or less.
黒鉛の表面を非晶質の炭素で被覆したものとして好ましいのは、X線回折における格子面(002面)のd値が0.335〜0.338nmである黒鉛を核材とし、その表面に該核材よりもX線回折における格子面(002面)のd値が大きい炭素質材料が付着しており、かつ核材と核材よりもX線回折における格子面(002面)のd値が大きい炭素質材料との割合が重量比で99/1〜80/20であるものである。これを用いると、高い容量で、かつ電解液と反応しにくい負極を製造することができる。 The graphite surface coated with amorphous carbon is preferably graphite having a d-value of 0.335 to 0.338 nm on the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction as a core material. A carbonaceous material having a larger d-value on the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction than the core material is attached, and the d-value on the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction is greater than that of the core material and the core material The ratio with respect to the carbonaceous material having a large is 99/1 to 80/20 by weight. When this is used, a negative electrode having a high capacity and hardly reacting with the electrolytic solution can be produced.
炭素質材料の粒径は、レーザー回折・散乱法によるメジアン径で、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、最も好ましくは7μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、最も好ましくは30μm以下である。
炭素質材料のBET法による比表面積は、通常0.3m2/g以上、好ましくは0.5m2/g以上、より好ましくは0.7m2/g以上、最も好ましくは0.8m2/g以上であり、通常25.0m2/g以下、好ましくは20.0m2/g以下、より好ましくは15.0m2/g以下、最も好ましくは10.0m2/g以下である。
The particle size of the carbonaceous material is a median diameter measured by a laser diffraction / scattering method, and is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, most preferably 7 μm or more, and usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. More preferably, it is 40 micrometers or less, Most preferably, it is 30 micrometers or less.
The specific surface area of the carbonaceous material by the BET method is usually 0.3 m 2 / g or more, preferably 0.5 m 2 / g or more, more preferably 0.7 m 2 / g or more, and most preferably 0.8 m 2 / g. or more, usually 25.0 m 2 / g or less, preferably 20.0 m 2 / g, more preferably 15.0 m 2 / g or less, and most preferably 10.0 m 2 / g or less.
また、炭素質材料は、アルゴンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトルで分析し、1570〜1620cm-1の範囲にあるピークPAのピーク強度をIA、1300〜1400cm-1の範囲にあるピークPBのピーク強度をIBとした場合、IBとIAの比で表されるR値(=IB/IA)が、0.01〜0.7の範囲であるものが好ましい。また、1570〜1620cm-1の範囲にあるピークの半値幅が、通常26cm-1以下、特に25cm-1以下であるものが好ましい。 Further, the carbonaceous material is analyzed by Raman spectrum using argon ion laser light, the peak of the peak PB in the peak intensity of the peak PA in the range of 1570~1620cm -1 IA, a range of 1300~1400Cm -1 When the strength is IB, it is preferable that the R value (= IB / IA) represented by the ratio of IB and IA is in the range of 0.01 to 0.7. Further, the half-value width of the peak in the range of 1570~1620Cm -1 is typically 26cm -1 or less, are preferred in particular 25 cm -1 or less.
リチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物としては、Ag、Zn、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、P、Sb、Bi、Cu、Ni、Sr、Ba等の金属を含有する化合物が挙げられ、これらの金属は単体、酸化物、リチウムとの合金などとして用いられる。本発明においては、Si、Sn、Ge及びAlから選ばれる元素を含有するものが好ましく、Si、Sn及びAlから選ばれる金属の酸化物又はリチウム合金がより好ましい。 また、これらは粉末のものでも薄膜状のものでもよく、結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。 Examples of metal compounds capable of inserting and extracting lithium include compounds containing metals such as Ag, Zn, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Cu, Ni, Sr, and Ba. These metals are used as simple substances, oxides, alloys with lithium, and the like. In the present invention, those containing an element selected from Si, Sn, Ge and Al are preferred, and oxides or lithium alloys of metals selected from Si, Sn and Al are more preferred. These may be in the form of powder or thin film, and may be crystalline or amorphous.
リチウムを吸蔵・放出可能な金属化合物あるいはこの酸化物やリチウムとの合金は、一般に黒鉛に代表される炭素質材料に比較し、単位重量あたりの容量が大きいので、より高エネルギー密度が求められるリチウム二次電池には好適である。
リチウムを吸蔵・放出可能な金属化合物あるいはこの酸化物やリチウムとの合金の平均粒径は、本願発明の効果を発現するためには、特に制限はないが、通常50μm以下、好ましくは20μm以下、特に好ましくは10μm以下、通常0.1μm以上、好ましくは1μm以上、特に好ましくは2μm以上である。この上限を上回る場合、電極の膨張が大きくなり、サイクル特性が低下してしまう可能性がある。また、この下限を下回る場合、集電が取りにくくなり、容量が十分に発現しない可能性がある。
Lithium is a metal compound that can occlude and release lithium, or its oxides and alloys with lithium generally have higher capacity per unit weight than carbonaceous materials typified by graphite. It is suitable for a secondary battery.
The average particle size of the metal compound capable of occluding and releasing lithium or the oxide or an alloy thereof with lithium is not particularly limited to express the effect of the present invention, but is usually 50 μm or less, preferably 20 μm or less, Particularly preferably, it is 10 μm or less, usually 0.1 μm or more, preferably 1 μm or more, particularly preferably 2 μm or more. When this upper limit is exceeded, the expansion of the electrode increases, and the cycle characteristics may deteriorate. Moreover, when less than this minimum, it becomes difficult to collect current and there is a possibility that the capacity is not sufficiently developed.
(正極)
正極活物質としては、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムマンガン酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物材料などのリチウムを吸蔵・放出可能な材料が挙げられる。これらの化合物は、LiXCoO2、LiXNiO2、LiXMnO2、LiXCo1-yMyO2、LiXNi1-yMyO2、LiXMn1-yMyO2等であり、ここでMは通常、Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、V、Sr、Tiから選ばれる少なくとも1種であり、0.4≦x≦1.2、0≦y≦0.6であるものや、LiXMnaNibCocO2(但し、0.4≦x≦1.2、a+b+c=1)が挙げられる。
特にLiXCo1-yMyO2、LiXNi1-yMyO2、LiXMn1-yMyO2等で表される、コバルト、ニッケル、マンガンの一部を他の金属で置き換えたものや、LiXMnaNibCocO2(但し、0.4≦x≦1.2、a+b+c=1、|a-b|<0.1)で表されるものは、その構造を安定化させることができるので好ましい。
(Positive electrode)
Examples of the positive electrode active material include materials capable of inserting and extracting lithium, such as lithium transition metal composite oxide materials such as lithium cobalt oxide, lithium nickel oxide, and lithium manganese oxide. These compounds are Li x CoO 2 , Li x NiO 2 , Li x MnO 2 , Li x Co 1 -y My O 2 , Li x Ni 1 -y My O 2 , Li x Mn 1 -y My O 2 etc., where M is usually at least one selected from Fe, Co, Ni, Mn, Mg, Cu, Zn, Al, Sn, B, Ga, Cr, V, Sr, Ti, 0.4 and what is ≦ x ≦ 1.2,0 ≦ y ≦ 0.6 , Li X Mn a Ni b Co c O 2 ( where, 0.4 ≦ x ≦ 1.2, a + b + c = 1) is Can be mentioned.
Especially represented by Li X Co 1-y M y O 2, Li X Ni 1-y M y O 2, Li X Mn 1-y M y O 2 , etc., cobalt, nickel, and other part of manganese The structure replaced with a metal or Li x Mn a Ni b CocO 2 (where 0.4 ≦ x ≦ 1.2, a + b + c = 1, | ab | <0.1) It is preferable because it can be stabilized.
正極活物質は、単独で用いても、複数を併用しても良い。
また、これら正極活物質の表面に、主体となる正極活物質を構成する物質とは異なる組成の物質が付着したものを用いることもできる。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩等が挙げられる。
The positive electrode active materials may be used alone or in combination.
In addition, a material in which a substance having a composition different from that of the substance constituting the main cathode active material is attached to the surface of the cathode active material can be used. Surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate and carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate.
表面付着物質の量としては、本願発明の効果を発現するためには、特に制限はないが、正極活物質に対して質量で、下限として好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、更に好ましくは10ppm以上、上限として好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下で用いられる。表面付着物質により、正極活物質表面での非水系電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができるが、その付着量が少なすぎる場合その効果は十分に発現せず、多すぎる場合には、リチウムイオンの出入りを阻害するため抵抗が増加する場合がある。 The amount of the surface adhering substance is not particularly limited in order to exhibit the effects of the present invention, but is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more as a lower limit in terms of mass with respect to the positive electrode active material. The upper limit is preferably 10 ppm or more, preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and still more preferably 5% or less. The surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the non-aqueous electrolyte solution on the surface of the positive electrode active material, and can improve the battery life. However, when the amount of the adhering quantity is too small, the effect is not sufficiently exhibited. If the amount is too large, the resistance may increase in order to inhibit the entry and exit of lithium ions.
(電極)
活物質を結着する結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定な材料であれば、任意のものを使用することができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等の不飽和結合を有するポリマー及びその共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体等のアクリル酸系ポリマー及びその共重合体などが挙げられる。
(electrode)
As the binder for binding the active material, any material can be used as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and the electrolytic solution used during electrode production. For example, fluororesins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polymers having unsaturated bonds such as styrene / butadiene rubber, isoprene rubber and butadiene rubber, and copolymers thereof, ethylene / acrylic Examples thereof include acrylic acid polymers such as acid copolymers and ethylene / methacrylic acid copolymers, and copolymers thereof.
電極中には、機械的強度や電気伝導度を高めるために増粘剤、導電材、充填剤などを含有させてもよい。
増粘剤としては、カルボキシルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、ガゼイン等が挙げられる。
導電材としては、銅又はニッケル等の金属材料、グラファイト又はカーボンブラック等の炭素材料などが挙げられる。
The electrode may contain a thickener, a conductive material, a filler and the like in order to increase mechanical strength and electrical conductivity.
Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein.
Examples of the conductive material include a metal material such as copper or nickel, and a carbon material such as graphite or carbon black.
電極の製造は、常法によればよい。例えば、負極又は正極活物質に、結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー化し、これを集電体に塗布、乾燥した後に、プレスすることによって形成することができる。
また、活物質に結着剤や導電材などを加えたものをそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成型によりペレット電極としたり、蒸着・スパッタ・メッキ等の手法で集電体上に電極材料の薄膜を形成することもできる。
負極活物質に黒鉛を用いた場合、負極活物質層の乾燥、プレス後の密度は、通常1.45g/cm3以上であり、好ましくは1.55g/cm3以上、より好ましくは1.60g/cm3以上、特に好ましくは1.65g/cm3以上、である。
The electrode may be manufactured by a conventional method. For example, it can be formed by adding a binder, a thickener, a conductive material, a solvent or the like to a negative electrode or a positive electrode active material to form a slurry, applying the slurry to a current collector, drying it, and then pressing it.
In addition, a material obtained by adding a binder or a conductive material to an active material is roll-formed as it is to form a sheet electrode, a pellet electrode is formed by compression molding, and an electrode is formed on the current collector by a technique such as vapor deposition, sputtering, or plating. A thin film of material can also be formed.
When graphite is used as the negative electrode active material, the density of the negative electrode active material layer after drying and pressing is usually 1.45 g / cm 3 or more, preferably 1.55 g / cm 3 or more, more preferably 1.60 g. / Cm 3 or more, particularly preferably 1.65 g / cm 3 or more.
また、正極活物質層の乾燥、プレス後の密度は、通常2.0g/cm3以上であり、好ましくは2.5g/cm3以上、より好ましくは3.0g/cm3以上である。
集電体としては各種のものを用いることができるが、通常は金属や合金が用いられる。負極の集電体としては、銅、ニッケル、ステンレス等が挙げられ、好ましいのは銅である。また、正極の集電体としては、アルミニウム、チタン、タンタル等の金属又はその合金が挙げられ、好ましいのはアルミニウム又はその合金である。
The density of the positive electrode active material layer after drying and pressing is usually 2.0 g / cm 3 or more, preferably 2.5 g / cm 3 or more, more preferably 3.0 g / cm 3 or more.
Various types of current collectors can be used, but metals and alloys are usually used. Examples of the current collector for the negative electrode include copper, nickel, and stainless steel, and copper is preferred. Examples of the positive electrode current collector include metals such as aluminum, titanium, and tantalum, and alloys thereof, and aluminum or an alloy thereof is preferable.
(セパレータ、外装体)
正極と負極の間には、短絡を防止するために多孔膜(セパレータ)を介在させる。この場合、電解液は多孔膜に含浸させて用いる。多孔膜の材質や形状は、電解液に安定であり、かつ保液性に優れていれば、特に制限はなく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート又は不織布等が好ましい。
本発明に係る電池に使用する電池の外装体の材質も任意であり、ニッケルメッキを施した鉄、ステンレス、アルミニウム又はその合金、ニッケル、チタン、ラミネートフィルム等が用いられる。
上記した本発明の非水系電解液二次電池の作動電圧は通常2V〜6Vの範囲である。
(Separator, exterior body)
A porous film (separator) is interposed between the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit. In this case, the electrolytic solution is used by impregnating the porous membrane. The material and shape of the porous film are not particularly limited as long as it is stable to the electrolytic solution and excellent in liquid retention, and a porous sheet or nonwoven fabric made of a polyolefin such as polyethylene or polypropylene is preferable.
The material of the battery casing used in the battery according to the present invention is also arbitrary, and nickel-plated iron, stainless steel, aluminum or an alloy thereof, nickel, titanium, a laminate film, or the like is used.
The operating voltage of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention described above is usually in the range of 2V to 6V.
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明の具体的態様につき更に説明するが、本発明は、その要旨を越えない限り、これらの実施例によって限定されるものではない。
[特定エーテルの検出]
式(1)で表される特定エーテルの合計(以後、特定エーテル群と略記)の分析はガスクロマトグラフィー(GC2014、島津製作所製;カラムTC5HT;GLサイエンス製;50℃から10℃/分で250℃まで昇温し3分保持;インジェクション、ディテクター(FID)ともに250℃)で実施した。特定エーテル群の検出限界は0.5GC面積ppmである。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be further described with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples unless it exceeds the gist.
[Detection of specific ethers]
Analysis of the total of the specific ethers represented by the formula (1) (hereinafter abbreviated as specific ether group) was performed by gas chromatography (GC2014, manufactured by Shimadzu Corporation; column TC5HT; manufactured by GL Sciences; 50 ° C to 10 ° C / min 250 The temperature was raised to 0 ° C. and held for 3 minutes; both injection and detector (FID) were 250 ° C.). The detection limit of the specific ether group is 0.5 GC area ppm.
[ビニレンカーボネートの合成]
非特許文献1および非特許文献2に記載の方法に従い、下記式(2)で表されるビニレンカーボネートを製造した(粗ビニレンカーボネート10.0kg)。
粗ビニレンカーボネート1kgを精密蒸留(理論段数3段、還流比10)を2回実施し精製ビニレンカーボネートを850g(VC−1)得た。得られた精製ビニレンカーボネートの純度は98.88面積%、全塩素は2916重量ppm、特定エーテル群は597GC面積ppmであった。
[Synthesis of vinylene carbonate]
According to the method described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, vinylene carbonate represented by the following formula (2) was produced (crude vinylene carbonate 10.0 kg).
1 kg of crude vinylene carbonate was subjected to precision distillation (3 theoretical plates, reflux ratio 10) twice to obtain 850 g (VC-1) of purified vinylene carbonate. The purity of the obtained purified vinylene carbonate was 98.88 area%, the total chlorine was 2916 ppm by weight, and the specific ether group was 597 GC area ppm.
粗ビニレンカーボネート1kgを、MTBE/へキサン=1/1wt比(2kg)を仕込み攪拌しながら冷却し晶析を行い、析出した固体をろ別し、精密蒸留(理論段数3段、還流比10)を実施し晶析溶媒を留去とビニレンカーボネートの蒸留を行い、精製ビニレンカーボネート905g(VC−2)得た。得られた精製ビニレンカーボネートの純度は99.97面積%、全塩素は29重量ppm、特定エーテル群は6GC面積ppmであった。 1 kg of crude vinylene carbonate was charged with MTBE / hexane = 1/1 wt ratio (2 kg), cooled and stirred for crystallization, the precipitated solid was filtered off, and precision distilled (3 theoretical plates, reflux ratio 10). The crystallization solvent was distilled off and the vinylene carbonate was distilled to obtain 905 g (VC-2) of purified vinylene carbonate. The purity of the obtained purified vinylene carbonate was 99.97 area%, the total chlorine was 29 ppm by weight, and the specific ether group was 6 GC area ppm.
粗ビニレンカーボネート1kgを、MTBE/へキサン=1/1wt比(2kg)を仕込み攪拌しながら冷却し晶析を行い、析出した固体をろ別し、晶析操作を2回繰り返した後、精密蒸留(理論段数3段、還流比10)を実施し晶析溶媒を留去とビニレンカーボネートの蒸留を行い、ビニレンカーボネート810g(VC−3)得た。得られた精製ビニレンカーボネートの純度は99.99面積%以上、全塩素は1重量ppm以下、特定エーテル群は0.5GC面積ppm以下であった。
上記で得られた精製ビニレンカーボネート(VC−1〜VC−3)を混合し、特定エーテルの含有量が異なるビニレンカーボネート(VC−4〜VC−7)を調製した。
VC−1〜VC−7の分析結果を表−1に示した。
1 kg of crude vinylene carbonate was charged with MTBE / hexane = 1/1 wt ratio (2 kg), cooled with stirring, crystallized, the precipitated solid was filtered off, and the crystallization operation was repeated twice, followed by precision distillation (Theoretical plate number: 3 and reflux ratio: 10), the crystallization solvent was distilled off, and vinylene carbonate was distilled to obtain 810 g of vinylene carbonate (VC-3). The purity of the obtained purified vinylene carbonate was 99.99 area% or more, the total chlorine was 1 ppm by weight or less, and the specific ether group was 0.5 GC area ppm or less.
The purified vinylene carbonates (VC-1 to VC-3) obtained above were mixed to prepare vinylene carbonates (VC-4 to VC-7) having different specific ether contents.
The analysis results of VC-1 to VC-7 are shown in Table 1.
[容量評価]
リチウム二次電池を、電極間の密着性を高めるためにガラス板で挟んだ状態で、25℃において、0.2Cに相当する定電流で4.2Vまで充電した後、0.2Cの定電流で3Vまで放電した。これを3サイクル行って電池を安定させ、4サイクル目は、0.5Cの定電流で4.2Vまで充電後、4.2Vの定電圧で電流値が0.05Cになるまで充電を実施し、0.2Cの定電流で3Vまで放電して、初期放電容量を求めた。
ここで、1Cとは電池の基準容量を1時間で放電する電流値を表し、0.2Cとはその1/5の電流値を表す。
[Capacity evaluation]
A lithium secondary battery is charged to 4.2 V at a constant current corresponding to 0.2 C at 25 ° C. in a state of being sandwiched between glass plates in order to enhance adhesion between electrodes, and then a constant current of 0.2 C Was discharged to 3V. This is done for 3 cycles to stabilize the battery. In the 4th cycle, after charging to 4.2V with a constant current of 0.5C, charging is performed until the current value reaches 0.05C with a constant voltage of 4.2V. The initial discharge capacity was determined by discharging to 3 V at a constant current of 0.2C.
Here, 1C represents a current value for discharging the reference capacity of the battery in one hour, and 0.2C represents a current value of 1/5 thereof.
[高温保存特性の評価]
容量評価試験の終了した電池を、25℃において0.5Cの定電流で4.2Vまで充電後、4.2Vの定電圧で電流値が0.05Cになるまで充電し、その後、85℃で1日間保存した。次に、電池の開回路電圧(OCV)を測定後、25℃において0.2Cの定電流で3Vまで放電させて保存試験後の放電容量を測定し、初期放電容量に対する保存後の放電容量の割合を求め、これを高温保存後の残存容量(%)とした。
[Evaluation of high-temperature storage characteristics]
The battery for which the capacity evaluation test has been completed is charged to 4.2 V at a constant current of 0.5 C at 25 ° C., and then charged to a current value of 0.05 C at a constant voltage of 4.2 V, and then at 85 ° C. Stored for 1 day. Next, after measuring the open circuit voltage (OCV) of the battery, the discharge capacity after storage test was measured by discharging to 25V at a constant current of 0.2 C to 3 V, and the discharge capacity after storage relative to the initial discharge capacity was measured. The ratio was determined, and this was defined as the remaining capacity (%) after high-temperature storage.
(実施例1)
[負極の製造]
X線回折における格子面(002面)のd値が0.336nm、結晶子サイズ(Lc)が652nm、灰分が0.07重量%、レーザー回折・散乱法によるメジアン径が12μm、BET法による比表面積が7.5m2/g、アルゴンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析から求めたR値(=IB/IA)が0.12、1570〜1620cm-1の範囲にあるピークの半値幅が19.9cm-1である天然黒鉛粉末94重量部とポリフッ化ビニリデン6重量部とを混合し、N−メチル−2−ピロリドンを加えスラリー状にした。このスラリーを厚さ12μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、負極活物質層の密度が1.65g/cm3になるようにプレスして負極とした。
Example 1
[Manufacture of negative electrode]
The d-value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction is 0.336 nm, the crystallite size (Lc) is 652 nm, the ash content is 0.07 wt%, the median diameter by laser diffraction / scattering method is 12 μm, and the ratio by BET method The half-value width of a peak whose surface area is 7.5 m 2 / g and R value (= I B / I A ) determined from Raman spectrum analysis using argon ion laser light is 0.12, 1570 to 1620 cm −1. Was mixed with 94 parts by weight of natural graphite powder having a weight of 19.9 cm −1 and 6 parts by weight of polyvinylidene fluoride, and N-methyl-2-pyrrolidone was added to form a slurry. This slurry was uniformly applied to one side of a 12 μm thick copper foil, dried, and then pressed to obtain a negative electrode active material layer having a density of 1.65 g / cm 3 to form a negative electrode.
[正極の製造]
LiCoO290重量部、カーボンブラック4重量部及びポリフッ化ビニリデン(呉羽化学社製、商品名「KF−1000」)6重量部を混合し、N−メチル−2−ピロリドンを加えスラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、正極活物質層の密度が3.0g/cm3になるようにプレスして正極とした。
[Production of positive electrode]
90 parts by weight of LiCoO 2 , 4 parts by weight of carbon black and 6 parts by weight of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd., trade name “KF-1000”) are mixed, and N-methyl-2-pyrrolidone is added to form a slurry. After uniformly applying and drying on both surfaces of a 15 μm thick aluminum foil, the positive electrode active material layer was pressed to a density of 3.0 g / cm 3 to obtain a positive electrode.
[電解液の製造]
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとジメチルカーボネートの混合物(容量比2:3:5)に、上記[ビニレンカーボネートの合成]で得られたビニレンカーボネート(VC−2)を非水系電解液中の含有量として2重量%混合し、次いで十分に乾燥したLiPF6を1.0モル/リットルの割合となるように溶解して電解液とした。
[Manufacture of electrolyte]
In a dry argon atmosphere, the vinylene carbonate (VC-2) obtained in the above [Synthesis of vinylene carbonate] was mixed with a mixture of ethylene carbonate, ethylmethyl carbonate and dimethyl carbonate (volume ratio 2: 3: 5). The content was 2% by weight, and then sufficiently dried LiPF 6 was dissolved at a rate of 1.0 mol / liter to obtain an electrolytic solution.
[リチウム二次電池の製造]
上記の正極、負極、及びポリエチレン製のセパレーターを、負極、セパレーター、正極、セパレーター、負極の順に積層して電池要素を作製した。この電池要素をアルミニウム(厚さ40μm)の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルムからなる袋内に正極負極の端子を突設させながら挿入した後、上記電解液を袋内に注入し、真空封止を行い、シート状電池を作製し、高温保存特性の評価を行った。
評価結果を表−2に示す。
[Manufacture of lithium secondary batteries]
The positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, the positive electrode, the separator, and the negative electrode to prepare a battery element. The battery element was inserted into a bag made of a laminate film in which both surfaces of aluminum (thickness: 40 μm) were coated with a resin layer while projecting positive and negative terminals, and then the electrolyte was poured into the bag and vacuum sealed. The sheet-shaped battery was manufactured and the high-temperature storage characteristics were evaluated.
The evaluation results are shown in Table-2.
(実施例2〜6)
実施例1の電解液において、精製ビニレンカーボネート(VC-2)に代えて、それぞれ精製ビニレンカーボネート(VC−3〜VC−7)を使用した以外、実施例1と同様にしてシート状リチウム二次電池を作製し、高温保存特性の評価を行った。評価結果を表−2に示す。
(Examples 2 to 6)
In the electrolytic solution of Example 1, instead of purified vinylene carbonate (VC-2), purified vinylene carbonate (VC-3 to VC-7) was used, respectively. Batteries were prepared and evaluated for high-temperature storage characteristics. The evaluation results are shown in Table-2.
(比較例1)
実施例1の電解液において、精製ビニレンカーボネート(VC-2)に代えて、精製ビニレンカーボネート(VC-1)を使用した以外、実施例1と同様にしてシート状リチウム二次電池を作製し、高温保存特性の評価を行った。評価結果を表−2に示す。
(比較例2)
電解液にビニレンカーボネートを使用しなかった以外、実施例1と同様にしてシート状リチウム二次電池を作製し、高温保存特性の評価を行った。評価結果を表−2に示す。
(Comparative Example 1)
In the electrolytic solution of Example 1, a sheet-like lithium secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that purified vinylene carbonate (VC-1) was used instead of purified vinylene carbonate (VC-2). The high temperature storage characteristics were evaluated. The evaluation results are shown in Table-2.
(Comparative Example 2)
A sheet-like lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that vinylene carbonate was not used for the electrolytic solution, and the high-temperature storage characteristics were evaluated. The evaluation results are shown in Table-2.
表−2から明らかなように、本発明に係る電池は、高温保存後のOCVおよび残存容量が高く、保存特性に優れていることがわかる。 As is clear from Table-2, it can be seen that the battery according to the present invention has a high OCV and remaining capacity after high-temperature storage, and excellent storage characteristics.
本発明の非水系電解液は、高温保存特性に優れた非水系電解液二次電池に適用することができる。 The non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be applied to a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in high-temperature storage characteristics.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009133410A JP5698443B2 (en) | 2009-06-02 | 2009-06-02 | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009133410A JP5698443B2 (en) | 2009-06-02 | 2009-06-02 | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery |
Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014035698A Division JP2014160658A (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte secondary battery, and vinylene carbonate |
JP2014035697A Division JP2014150062A (en) | 2014-02-26 | 2014-02-26 | Nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte secondary battery and vinylene carbonate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010282760A true JP2010282760A (en) | 2010-12-16 |
JP5698443B2 JP5698443B2 (en) | 2015-04-08 |
Family
ID=43539347
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009133410A Active JP5698443B2 (en) | 2009-06-02 | 2009-06-02 | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5698443B2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013094668A1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-06-27 | 三洋電機株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
WO2016009793A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-21 | 宇部興産株式会社 | High-purity vinylene carbonate, nonaqueous electrolytic solution, and electricity storage device including same |
CN107154510A (en) * | 2017-04-06 | 2017-09-12 | 深圳清华大学研究院 | Lithium-ion battery electrolytes and lithium ion battery |
Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10106624A (en) * | 1996-09-24 | 1998-04-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPH1167266A (en) * | 1997-08-22 | 1999-03-09 | Ube Ind Ltd | Lithium secondary battery |
JP2002008721A (en) * | 2000-04-17 | 2002-01-11 | Ube Ind Ltd | Nonaqueous electrolyte and lithium secondary battery |
JP2002226475A (en) * | 2000-11-29 | 2002-08-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for manufacturing high purity vinylene carbonate |
JP2002322171A (en) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | Production method for high-pure vinylene carbonate |
JP2003092137A (en) * | 2001-07-10 | 2003-03-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | Nonaqueous electrolyte and secondary battery using same |
JP2004055230A (en) * | 2002-07-17 | 2004-02-19 | Japan Storage Battery Co Ltd | Non-aqueous electrolyte solution secondary battery |
JP2004265754A (en) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2005108862A (en) * | 2005-01-14 | 2005-04-21 | Ube Ind Ltd | Nonaqueous electrolyte for lithium secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2006004951A (en) * | 1994-04-22 | 2006-01-05 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium rechargeable battery having carbon anode |
JP2006237015A (en) * | 2000-04-17 | 2006-09-07 | Ube Ind Ltd | Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery |
JP2007008826A (en) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Central Glass Co Ltd | Method for producing high-purity 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one |
JP2007053022A (en) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium secondary battery |
JP2007091605A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Nippon Light Metal Co Ltd | Method for producing chloroethylene carbonate |
JP2009073837A (en) * | 2007-09-24 | 2009-04-09 | Evonik Degussa Gmbh | Production method of monochloroehylene carbonate and method for conversion into subsequent vinylene carbonate |
JP2009099448A (en) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Sony Corp | Non-aqueous electrolytic liquid secondary battery and non-aqueous electrolytic liquid composition |
JP2011213728A (en) * | 2011-06-24 | 2011-10-27 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing high purity vinylene carbonate |
-
2009
- 2009-06-02 JP JP2009133410A patent/JP5698443B2/en active Active
Patent Citations (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006004951A (en) * | 1994-04-22 | 2006-01-05 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium rechargeable battery having carbon anode |
JPH10106624A (en) * | 1996-09-24 | 1998-04-24 | Fuji Photo Film Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPH1167266A (en) * | 1997-08-22 | 1999-03-09 | Ube Ind Ltd | Lithium secondary battery |
JP2006237015A (en) * | 2000-04-17 | 2006-09-07 | Ube Ind Ltd | Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery |
JP2002008721A (en) * | 2000-04-17 | 2002-01-11 | Ube Ind Ltd | Nonaqueous electrolyte and lithium secondary battery |
JP2002226475A (en) * | 2000-11-29 | 2002-08-14 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for manufacturing high purity vinylene carbonate |
JP2002322171A (en) * | 2001-04-25 | 2002-11-08 | Mitsubishi Chemicals Corp | Production method for high-pure vinylene carbonate |
JP2003092137A (en) * | 2001-07-10 | 2003-03-28 | Mitsubishi Chemicals Corp | Nonaqueous electrolyte and secondary battery using same |
JP2004055230A (en) * | 2002-07-17 | 2004-02-19 | Japan Storage Battery Co Ltd | Non-aqueous electrolyte solution secondary battery |
JP2004265754A (en) * | 2003-03-03 | 2004-09-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2005108862A (en) * | 2005-01-14 | 2005-04-21 | Ube Ind Ltd | Nonaqueous electrolyte for lithium secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery |
JP2007008826A (en) * | 2005-06-28 | 2007-01-18 | Central Glass Co Ltd | Method for producing high-purity 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one |
JP2007053022A (en) * | 2005-08-18 | 2007-03-01 | Mitsubishi Chemicals Corp | Lithium secondary battery |
JP2007091605A (en) * | 2005-09-27 | 2007-04-12 | Nippon Light Metal Co Ltd | Method for producing chloroethylene carbonate |
JP2009073837A (en) * | 2007-09-24 | 2009-04-09 | Evonik Degussa Gmbh | Production method of monochloroehylene carbonate and method for conversion into subsequent vinylene carbonate |
JP2009099448A (en) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Sony Corp | Non-aqueous electrolytic liquid secondary battery and non-aqueous electrolytic liquid composition |
JP2011213728A (en) * | 2011-06-24 | 2011-10-27 | Mitsubishi Chemicals Corp | Method for producing high purity vinylene carbonate |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013094668A1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-06-27 | 三洋電機株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
CN104011924A (en) * | 2011-12-22 | 2014-08-27 | 三洋电机株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
JPWO2013094668A1 (en) * | 2011-12-22 | 2015-04-27 | 三洋電機株式会社 | Nonaqueous electrolyte secondary battery |
WO2016009793A1 (en) * | 2014-07-14 | 2016-01-21 | 宇部興産株式会社 | High-purity vinylene carbonate, nonaqueous electrolytic solution, and electricity storage device including same |
KR20170030523A (en) | 2014-07-14 | 2017-03-17 | 우베 고산 가부시키가이샤 | High-purity vinylene carbonate, nonaqueous electrolytic solution, and electricity storage device including same |
CN107154510A (en) * | 2017-04-06 | 2017-09-12 | 深圳清华大学研究院 | Lithium-ion battery electrolytes and lithium ion battery |
CN107154510B (en) * | 2017-04-06 | 2019-07-16 | 深圳清华大学研究院 | Lithium-ion battery electrolytes and lithium ion battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5698443B2 (en) | 2015-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5168807B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery | |
JP5223395B2 (en) | Non-aqueous electrolyte solution for non-aqueous electrolyte battery and non-aqueous electrolyte battery | |
JP5471333B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery using the same | |
JP5338151B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery | |
JP5494347B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same | |
JP5817797B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery | |
JP5471617B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same | |
JP5471616B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same | |
WO2009107786A1 (en) | Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte battery | |
JP2012190700A (en) | Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the same | |
JP2011138759A (en) | Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte battery using the same | |
JP5499542B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery | |
WO2013147094A1 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte cell using same | |
JP4655536B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery | |
JP2004363086A (en) | Nonaqueous electrolytic solution and nonaqueous electrolytic solution secondary battery | |
JP2012204100A (en) | Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery including the same | |
JP5348024B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery | |
JP5103765B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery | |
JP2008262902A (en) | Non-aqueous electrolytic solution and non-aqueous electrolytic solution battery | |
JP5103766B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery | |
JP4337359B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and lithium secondary battery using the same | |
JP5568853B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery | |
JP5698443B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery | |
JP2004273448A (en) | Non-aqueous electrolyte solution and lithium secondary battery | |
JP5098240B2 (en) | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130611 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130612 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130809 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131126 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140226 |
|
A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20140414 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140520 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20140702 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20140707 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140718 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140731 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140818 |
|
A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20141010 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150213 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5698443 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313121 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |