JP2011049152A - Nonaqueous electrolyte, and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水系電解液二次電池用の非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池に関するものであり、詳しくは、特定の成分を含有する、リチウム二次電池等の非水系電解液二次電池用非水系電解液及びそれを用いたリチウム二次電池等の非水系電解液二次電池に関するものである。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution, and more specifically, a lithium secondary battery or the like containing a specific component. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery and a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium secondary battery using the same.
近年、電子機器の小型化に伴い、二次電池に対する高容量化への要求が高くなっており、ニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池に比べてエネルギー密度の高いリチウム二次電池が注目されている。 In recent years, with the miniaturization of electronic devices, the demand for higher capacity for secondary batteries has increased, and lithium secondary batteries with higher energy density than nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries have attracted attention. Yes.
リチウム二次電池の電解液としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiN(CF3SO2)2、LiCF3(CF2)3SO3等の電解質を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート、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等の鎖状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類;酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類等の非水系溶媒に溶解させた非水系電解液が用いられている。 As an electrolyte of the lithium secondary battery, an electrolyte such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiCF 3 (CF 2 ) 3 SO 3 , Cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; chain esters such as methyl acetate and methyl propionate A non-aqueous electrolyte solution dissolved in a non-aqueous solvent such as a liquid is used.
こうしたリチウム二次電池の負荷特性、サイクル特性、保存特性等の電池特性を改良するために、非水系溶媒や電解質について種々の検討がなされている。例えば、特許文献1には、ビニルエチレンカーボネート化合物を含有する電解液を用いることにより、電解液の分解を最小限に抑え、保存特性、サイクル特性の優れた電池を作製することが開示され、特許文献2には、プロパンスルトンを含有する電解液を用いることにより、保存後の回復容量を増加させることができることが開示されている。 In order to improve battery characteristics such as load characteristics, cycle characteristics, and storage characteristics of such lithium secondary batteries, various studies have been made on non-aqueous solvents and electrolytes. For example, Patent Document 1 discloses that by using an electrolytic solution containing a vinylethylene carbonate compound, the decomposition of the electrolytic solution is minimized, and a battery having excellent storage characteristics and cycle characteristics is manufactured. Document 2 discloses that the recovery capacity after storage can be increased by using an electrolytic solution containing propane sultone.
しかしながら、このような化合物を含有させた場合、保存特性やサイクル特性を向上させる効果はある程度得られるが、負極側で抵抗の高い皮膜が形成されるために、低温放電特性や大電流放電特性が低下するという問題点があった。 However, when such a compound is contained, an effect of improving storage characteristics and cycle characteristics can be obtained to some extent, but since a high resistance film is formed on the negative electrode side, low temperature discharge characteristics and large current discharge characteristics are not obtained. There was a problem that it decreased.
また、安全性及びサイクル特性を改善せしめる電解液としては、特許文献3にハロゲン原子を有するリン酸エステルを添加した電解液が報告されている。 Further, as an electrolytic solution for improving safety and cycle characteristics, Patent Document 3 reports an electrolytic solution to which a phosphate ester having a halogen atom is added.
一方で、特許文献4には、特定のシリコーン系化合物を添加することにより、サイクル特性及び電流特性を向上せしめることが報告されている。 On the other hand, Patent Document 4 reports that the addition of a specific silicone compound improves the cycle characteristics and current characteristics.
また、特許文献5及び特許文献6には、所定の化合物を添加することで、低温放電特性を向上せしめることが報告されている。 Patent Document 5 and Patent Document 6 report that the low-temperature discharge characteristics are improved by adding a predetermined compound.
特許文献7には、高分子化合物とM−O−Si結合(MはB,P又はS)を含有する化合物を組み合わせて添加することで電流負荷特性が改善されることが報告されている。 Patent Document 7 reports that the current load characteristics can be improved by adding a combination of a polymer compound and a compound containing a M—O—Si bond (M is B, P or S).
また、特許文献8〜10には、アルキルシリル基を有する一部の化合物によって、電池の寿命特性が改善されることが報告されている。 Patent Documents 8 to 10 report that the life characteristics of the battery are improved by some compounds having an alkylsilyl group.
上述の如く、従来において、非水系電解液二次電池の特性改善のために、様々な提案がなされているが、低温放電特性や大電流放電特性、更には高温保存特性やサイクル特性に優れた非水系電解液二次電池用非水系電解液について、更なる改善が望まれている。 As described above, various proposals have been made in the past for improving the characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, but it has excellent low-temperature discharge characteristics and large current discharge characteristics, as well as high-temperature storage characteristics and cycle characteristics. Further improvements are desired for non-aqueous electrolytes for non-aqueous electrolyte secondary batteries.
本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、低温放電特性や大電流放電特性に優れ、なおかつ、高温保存特性やサイクル特性にも優れた非水系電解液二次電池用非水系電解液を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such background art, and is excellent in low-temperature discharge characteristics and large current discharge characteristics, and also has excellent high-temperature storage characteristics and cycle characteristics, and non-aqueous electrolysis for non-aqueous electrolyte secondary batteries. It is an object to provide a liquid.
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意研究した結果、非水系電解液に特定の構造を有する化合物を配合した上で、同時にモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリンサン塩を配合することにより、それぞれの成分を単独で加えたものに比べ、その配合効果を大きく向上させ、非常に良好な低温放電特性、大電流放電特性、高温保存特性、及びサイクル特性を実現できることを見出し、本発明に到達した。 As a result of diligent research in view of the above problems, the present inventors have formulated a compound having a specific structure in a non-aqueous electrolyte solution, and at the same time, by blending a monofluorophosphate salt and / or a difluorophosphosan salt, respectively. The present invention has been found by greatly improving the blending effect as compared with the case where the above components are added alone and realizing very good low temperature discharge characteristics, large current discharge characteristics, high temperature storage characteristics, and cycle characteristics. .
即ち、本発明は、金属イオンを吸蔵及び放出可能な負極及び正極と、非水系電解液とを備える非水系電解液二次電池に用いられる非水系電解液であって、該非水系電解液が、電解質と非水系溶媒とを含有し、かつ、リン酸の水素原子の少なくとも一つが下記一般式(1)で表される基で置換されたリン酸化合物、亜リン酸の水素原子の少なくとも一つが下記一般式(1)で表される基で置換された亜リン酸化合物、ホウ酸の水素原子の少なくとも一つが下記一般式(1)で表される基で置換されたホウ酸化合物、硫酸の水素原子の少なくとも一つが下記一般式(1)で表される基で置換された硫酸化合物、及びジカルボン酸の水素原子の少なくとも一つが下記一般式(1)で表される基で置換されたジカルボン酸化合物から構成される群より選ばれた少なくとも一種の化合物(以下「化合物A」と称す。)を含有し、更に、モノフルオロリン酸塩とジフルオロリン酸塩から構成される群より選ばれた少なくとも一種を含有することを特徴とする非水系電解液、を提供するものである。 That is, the present invention is a non-aqueous electrolyte used in a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode and a positive electrode capable of occluding and releasing metal ions, and a non-aqueous electrolyte, wherein the non-aqueous electrolyte is A phosphoric acid compound containing an electrolyte and a non-aqueous solvent, wherein at least one of hydrogen atoms of phosphoric acid is substituted with a group represented by the following general formula (1), and at least one of hydrogen atoms of phosphorous acid is A phosphorous acid compound substituted with a group represented by the following general formula (1), a boric acid compound in which at least one of hydrogen atoms of boric acid is substituted with a group represented by the following general formula (1), sulfuric acid A sulfuric acid compound in which at least one hydrogen atom is substituted with a group represented by the following general formula (1), and a dicarboxylic acid in which at least one hydrogen atom of the dicarboxylic acid is substituted with a group represented by the following general formula (1) From the group consisting of acid compounds And at least one compound selected from the group consisting of a monofluorophosphate and a difluorophosphate, and at least one compound selected from the group consisting of a monofluorophosphate and a difluorophosphate. A non-aqueous electrolyte solution is provided.
(一般式(1)中、MはSi原子、Ge原子、Sn原子、又は炭素原子を表し、R1〜R3は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有していても良い炭素数1〜10の炭化水素基を表す。) (In General Formula (1), M represents a Si atom, a Ge atom, a Sn atom, or a carbon atom, and R 1 to R 3 may each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, or a halogen atom. Represents a good hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.)
本発明はまた、少なくとも、金属イオンを吸蔵及び放出可能な負極及び正極と、非水系電解液とを備える非水系電解液二次電池であって、該非水系電解液が、上記本発明の非水系電解液であることを特徴とする非水系電解液二次電池、を提供するものである。 The present invention is also a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising at least a negative electrode and a positive electrode capable of occluding and releasing metal ions, and a non-aqueous electrolyte, wherein the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte of the present invention. The present invention provides a non-aqueous electrolyte secondary battery that is an electrolyte.
本発明によれば、低温放電特性や大電流放電特性に優れ、なおかつ、高温保存特性やサイクル特性にも優れた非水系電解液二次電池、及びその非水系電解液を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery excellent in low-temperature discharge characteristics and large current discharge characteristics, and excellent in high-temperature storage characteristics and cycle characteristics, and a non-aqueous electrolyte solution thereof.
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、これらの具体的内容に限定はされず、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is limited to these specific contents. However, various modifications can be made within the scope of the invention.
[1.非水系電解液]
本発明の非水系電解液は、電解質とこれを溶解する非水系溶媒とから主としてなる非水系電解液において、リン酸の水素原子の少なくとも一つが前記一般式(1)で表される基(以下、「置換基(1)」と称す場合がある。)で置換されたリン酸化合物、亜リン酸の水素原子の少なくとも一つが置換基(1)で置換された亜リン酸化合物、ホウ酸の水素原子の少なくとも一つが置換基(1)で置換されたホウ酸化合物、硫酸の水素原子の少なくとも一つが置換基(1)で置換された硫酸化合物、及びジカルボン酸の水素原子の少なくとも一つが置換基(1)で置換されたジカルボン酸化合物から構成される群より選ばれた少なくとも一種の化合物(以下これらを「化合物A」と称す。)を含有し、更に、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含有することを特徴とする。
[1. Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention is a non-aqueous electrolyte solution mainly composed of an electrolyte and a non-aqueous solvent for dissolving the electrolyte, wherein at least one of hydrogen atoms of phosphoric acid is a group represented by the general formula (1) , And may be referred to as “substituent (1)”.) Phosphoric acid compound substituted with phosphoric acid compound, phosphorous acid compound in which at least one hydrogen atom of phosphorous acid is substituted with substituent (1), boric acid A boric acid compound in which at least one of the hydrogen atoms is substituted with the substituent (1), a sulfuric acid compound in which at least one of the hydrogen atoms of sulfuric acid is substituted with the substituent (1), and at least one of the hydrogen atoms of the dicarboxylic acid are substituted Containing at least one compound selected from the group consisting of dicarboxylic acid compounds substituted with group (1) (hereinafter referred to as “compound A”), and further monofluorophosphate and / or Gif Characterized in that it contains a Ororin salt.
<作用>
本発明における化合物Aとモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩とを同時に含有する非水系電解液を使用することで、非水系電解液二次電池が高い低温出力特性、大電流放電特性、高温保存特性、及びサイクル特性を示す作用・原理は明確ではないが、以下のように考えられる。ただし、本発明は、以下の作用・原理に限定されるものではない。
即ち、後述する比較例19のように、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含有するだけでもある程度の高い低温出力特性及び高温保存特性、及びサイクル特性が得られ、また、比較例1〜4,13,15のように本発明に係る化合物Aだけでもある程度の効果は見られるが、両者を併用することで、単なる両者の和ではなく、相乗効果が発現する要因の一つとして、本発明に係る化合物Aが、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩の効果を補助していることが考えられる。具体的には、電極との相互作用で出力を向上させるモノフルオロリン酸塩やジフルオロリン酸塩に本発明に係る化合物Aが作用し、電極活物質層のより深奥へと誘導し、電極との相互作用を高めているものと考えられる。この化合物Aの果たす役割の主たる要因は、前記一般式(1)の構造による部分が大きく寄与していると考えられる。したがって、後述する一般式(2)のYの構造は特に制限されないが、化合物Aの反応性を高め、前記一般式(1)で表される基の効果をより高める点で、後述する一般式(2)のYとしては、P原子、B原子、S原子、−CO−Ra−CO−基(Raはヘテロ原子又はハロゲン原子を含んでいても良い炭素数1〜3の炭化水素基)が好ましい。
<Action>
By using a non-aqueous electrolyte containing the compound A and monofluorophosphate and / or difluorophosphate in the present invention at the same time, the non-aqueous electrolyte secondary battery has high low-temperature output characteristics and large current discharge characteristics. The action and principle of high temperature storage characteristics and cycle characteristics are not clear, but are considered as follows. However, the present invention is not limited to the following actions and principles.
That is, as in Comparative Example 19 to be described later, a certain degree of low-temperature output characteristics and high-temperature storage characteristics and cycle characteristics can be obtained only by containing monofluorophosphate and / or difluorophosphate. Although the compound A according to the present invention alone has some effects such as 1 to 4, 13, and 15, the combined use of both of them is not just the sum of the two but one of the causes of the synergistic effect. It is conceivable that the compound A according to the present invention assists the effects of monofluorophosphate and / or difluorophosphate. Specifically, the compound A according to the present invention acts on a monofluorophosphate or difluorophosphate that improves the output by interaction with the electrode, and is guided deeper into the electrode active material layer. It is thought that the interaction of is enhanced. The main factor of the role played by the compound A is considered to be largely contributed by the structure of the general formula (1). Therefore, the structure of Y in the general formula (2) to be described later is not particularly limited, but the general formula to be described later is from the viewpoint of increasing the reactivity of the compound A and further enhancing the effect of the group represented by the general formula (1). As Y in (2), P atom, B atom, S atom, -CO-Ra-CO- group (Ra is a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms which may contain a hetero atom or a halogen atom). preferable.
<1−1.電解質>
本発明の非水系電解液に用いる電解質は、特に限定されず、目的とする非水系電解液二次電池に応じて、任意に採用することができる。なお、本発明の非水系電解液をリチウム二次電池に用いる場合には電解質としてはリチウム塩を用いることが好ましい。
<1-1. Electrolyte>
The electrolyte used for the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is not particularly limited, and can be arbitrarily adopted depending on the intended non-aqueous electrolyte secondary battery. In addition, when using the non-aqueous electrolyte solution of this invention for a lithium secondary battery, it is preferable to use lithium salt as electrolyte.
電解質の具体例としては、例えば、
LiClO4、
LiAsF6、
LiPF6、
Li2CO3、
LiBF4等の無機リチウム塩;
As a specific example of the electrolyte, for example,
LiClO 4 ,
LiAsF 6 ,
LiPF 6 ,
Li 2 CO 3 ,
Inorganic lithium salts such as LiBF 4 ;
LiCF3SO3、
LiN(CF3SO2)2、
LiN(C2F5SO2)2、
LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、
リチウム環状1,2−エタンジスルホニルイミド、
リチウム環状1,3−プロパンジスルホニルイミド、
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、
リチウム環状1,4−パーフルオロブタンジスルホニルイミド
LiC(CF3SO2)3、
LiPF4(CF3)2、
LiPF4(C2F5)2、
LiPF4(CF3SO2)2、
LiPF4(C2F5SO2)2、
LiBF3(CF3)、
LiBF3(C2F5)、
LiBF2(CF3)2、
LiBF2(C2F5)2、
LiBF2(CF3SO2)2、
LiBF2(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩;
LiCF 3 SO 3 ,
LiN (CF 3 SO 2 ) 2 ,
LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ,
LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ),
Lithium cyclic 1,2-ethanedisulfonylimide,
Lithium cyclic 1,3-propanedisulfonylimide,
Lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide,
Lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonylimide,
Lithium cyclic 1,4-perfluorobutanedisulfonylimide 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 3 (CF 3 ),
LiBF 3 (C 2 F 5 ),
LiBF 2 (CF 3 ) 2 ,
LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 ,
LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 ,
Fluorine-containing organic lithium salt such as LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ;
リチウムビス(オキサラト)ボレート、
リチウムジフルオロ(オキサラト)ボレート、
リチウムトリス(オキサラト)ホスフェート、
リチウムジフルオロ(ビスオキサラト)ホスフェート、
リチウムテトラフルオロ(オキサラト)ホスフェート等の含ジカルボン酸錯体リチウム塩;
Lithium bis (oxalato) borate,
Lithium difluoro (oxalato) borate,
Lithium tris (oxalato) phosphate,
Lithium difluoro (bisoxalato) phosphate,
A dicarboxylic acid complex lithium salt such as lithium tetrafluoro (oxalato) phosphate;
KPF6、
NaPF6、
NaBF4、
CF3SO3Na等のナトリウム塩又はカリウム塩;
等が挙げられる。
KPF 6 ,
NaPF 6 ,
NaBF 4 ,
Sodium or potassium salts such as CF 3 SO 3 Na;
Etc.
これらのうち、LiPF6、LiBF4、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、リチウムビス(オキサラト)ボレートが好ましく、特にLiPF6又はLiBF4が好ましい。 Among these, LiPF 6 , 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 bis (Oxalato) borate is preferred, and LiPF 6 or LiBF 4 is particularly preferred.
電解質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。なかでも、無機リチウム塩の2種の併用、無機リチウム塩と含フッ素有機リチウム塩の併用が、連続充電時のガス発生又は高温保存後の劣化が効果的に抑制されるので好ましい。 One electrolyte may be used alone, or two or more electrolytes may be used in any combination and ratio. Of these, the combined use of two inorganic lithium salts and the combined use of an inorganic lithium salt and a fluorine-containing organic lithium salt are preferable because gas generation during continuous charging or deterioration after high-temperature storage is effectively suppressed.
特に、LiPF6とLiBF4との併用や、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩との併用が好ましい。 In particular, the combination and the LiPF 6 and LiBF 4, and an inorganic lithium salt such as LiPF 6, LiBF 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, etc. The combined use with a fluorine-containing organic lithium salt is preferred.
LiPF6とLiBF4とを併用する場合、電解質全体に占めるLiBF4の割合が、0.01重量%以上、20重量%以下であることが好ましい。この範囲内であると、LiBF4の解離度の低さのために、非水系電解液の抵抗が高くなることが抑制されうる。 When LiPF 6 and LiBF 4 are used in combination, the proportion of LiBF 4 in the entire electrolyte is preferably 0.01% by weight or more and 20% by weight or less. Within this range, the resistance of the non-aqueous electrolyte can be suppressed from increasing due to the low degree of dissociation of LiBF 4 .
一方、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩とを併用する場合、電解質全体に占める無機リチウム塩の割合は、70重量%以上、99重量%以下であることが好ましい。この範囲内であると、一般に無機リチウム塩と比較して分子量が大きい含フッ素有機リチウム塩の割合が高くなりすぎて、非水系電解液全体に占める非水溶媒の比率が低下し、非水系電解液の抵抗が高くなることが抑制されうる。 On the other hand, when inorganic lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 are used in combination with fluorine-containing organic lithium salts such as LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 The proportion of the inorganic lithium salt in the entire electrolyte is preferably 70% by weight or more and 99% by weight or less. Within this range, the ratio of the fluorine-containing organic lithium salt having a large molecular weight is generally too high compared to the inorganic lithium salt, and the ratio of the non-aqueous solvent in the entire non-aqueous electrolyte decreases, resulting in non-aqueous electrolysis. An increase in the resistance of the liquid can be suppressed.
本発明の非水系電解液の最終的な組成中におけるリチウム塩等の電解質の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、好ましくは0.5モル/L以上、3モル/L以下である。電解質濃度がこの下限以上であると、十分な非水系電解液の電気伝導率が得られやすく、上限以下であると、粘度が上昇しすぎることが避けられ、良好な電気伝導率と、本発明の非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池の性能を確保しやすい。リチウム塩等の電解質の濃度は、より好ましくは0.6モル/L以上、更に好ましくは0.8モル/L以上、また、より好ましくは2モル/L以下、より好ましくは1.5モル/L以下の範囲である。 The concentration of the electrolyte such as a lithium salt in the final composition of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but preferably 0.5 mol / L or more, 3 mol / L or less. If the electrolyte concentration is above this lower limit, sufficient electric conductivity of the non-aqueous electrolyte solution can be easily obtained, and if it is lower than the upper limit, it is avoided that the viscosity is excessively increased, and good electric conductivity is obtained according to the present invention. It is easy to ensure the performance of the nonaqueous electrolyte secondary battery using the nonaqueous electrolyte solution. The concentration of the electrolyte such as a lithium salt is more preferably 0.6 mol / L or more, further preferably 0.8 mol / L or more, more preferably 2 mol / L or less, more preferably 1.5 mol / L. L or less.
特に、非水系電解液の非水系溶媒がアルキレンカーボネートやジアルキルカーボネートといったカーボネート化合物を主体とする場合には、LiPF6を単独で用いても良いが、LiBF4と併用すると連続充電による容量劣化が抑制されるので好ましい。これらを併用する場合のLiPF61モルに対するLiBF4の使用量は、0.005モル以上、0.4モル以下であることが好ましい。この上限以下であれば、高温保存後の電池特性が低下することが避けやすく、下限以上であれば、連続充電時のガス発生や容量劣化を避けやすい。LiBF4の使用量は、LiPF61モルに対して、好ましくは0.01モル以上、特に好ましくは0.05モル以上であり、好ましくは0.2モル以下である。 In particular, when the non-aqueous solvent of the non-aqueous electrolyte is mainly a carbonate compound such as alkylene carbonate or dialkyl carbonate, LiPF 6 may be used alone, but when used together with LiBF 4 , capacity deterioration due to continuous charging is suppressed. Therefore, it is preferable. When these are used in combination, the amount of LiBF 4 used relative to 1 mol of LiPF 6 is preferably 0.005 mol or more and 0.4 mol or less. If it is less than this upper limit, it is easy to avoid the battery characteristics after high temperature storage from being lowered, and if it is more than the lower limit, gas generation and capacity deterioration during continuous charging are easily avoided. The amount of LiBF 4 used is preferably 0.01 mol or more, particularly preferably 0.05 mol or more, and preferably 0.2 mol or less with respect to 1 mol of LiPF 6 .
また、非水系電解液の非水溶媒がγ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状カルボン酸エステル化合物を50容量%以上含むものである場合には、LiBF4が電解質全体の50モル%以上を占めることが好ましい。 Further, when the nonaqueous solvent of the nonaqueous electrolytic solution contains 50% by volume or more of a cyclic carboxylic acid ester compound such as γ-butyrolactone or γ-valerolactone, LiBF 4 occupies 50 mol% or more of the entire electrolyte. Is preferred.
<1−2.非水系溶媒>
本発明の非水系電解液が含有する非水系溶媒は、電池とした時に電池特性に対して悪影響を及ぼさない溶媒であれば特に制限されないが、以下に掲げる非水系溶媒の内の1種以上であることが好ましい。
<1-2. Non-aqueous solvent>
The non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte of the present invention is not particularly limited as long as it does not adversely affect the battery characteristics when used as a battery, but it is one or more of the non-aqueous solvents listed below. Preferably there is.
非水系溶媒の例としては、
鎖状及び環状カーボネート、
鎖状及び環状カルボン酸エステル、
鎖状及び環状エーテル、
含リン有機溶媒、
含硫黄有機溶媒
等が挙げられる。
Examples of non-aqueous solvents include
Chain and cyclic carbonates,
Chain and cyclic carboxylic acid esters,
Chain and cyclic ethers,
Phosphorus-containing organic solvent,
And sulfur-containing organic solvents.
鎖状カーボネートの種類は、特に限定されず、例えば、ジアルキルカーボネートが挙げられ、なかでも構成するアルキル基の炭素数が、それぞれ1〜5のものが好ましく、特に好ましくは1〜4のものである。具体的には、
ジメチルカーボネート、
エチルメチルカーボネート、
ジエチルカーボネート、
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、
ジ−n−プロピルカーボネート
等が挙げられる。
The kind of the chain carbonate is not particularly limited, and examples thereof include dialkyl carbonates. Among them, the number of carbon atoms of the alkyl group is preferably 1 to 5, and particularly preferably 1 to 4. . In particular,
Dimethyl carbonate,
Ethyl methyl carbonate,
Diethyl carbonate,
Methyl-n-propyl carbonate,
Ethyl-n-propyl carbonate,
Examples include di-n-propyl carbonate.
これらの中でも、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートが、工業的な入手性や非水系電解液二次電池における種々の特性が良い点で好ましい。 Among these, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate are preferable in terms of industrial availability and various characteristics in the non-aqueous electrolyte secondary battery.
環状カーボネートの種類は、特に限定されず、例えば、アルキレンカーボネートが挙げられ、なかでも構成するアルキレン基の炭素数は2〜6が好ましく、特に好ましくは2〜4である。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、
ブチレンカーボネート(2−エチルエチレンカーボネート、シス及びトランス2,3−ジメチルエチレンカーボネート)
等が挙げられる。
The kind of cyclic carbonate is not particularly limited, and examples thereof include alkylene carbonate. Among them, the number of carbon atoms of the alkylene group constituting is preferably 2 to 6, particularly preferably 2 to 4. In particular,
Ethylene carbonate,
Propylene carbonate,
Butylene carbonate (2-ethylethylene carbonate, cis and trans 2,3-dimethylethylene carbonate)
Etc.
これらの中でも、エチレンカーボネート又はプロピレンカーボネートが、非水系電解液二次電池における種々の特性が良い点で好ましい。 Among these, ethylene carbonate or propylene carbonate is preferable in that various characteristics in the non-aqueous electrolyte secondary battery are good.
鎖状カルボン酸エステルの種類は、特に限定されず、例えば、
酢酸メチル、
酢酸エチル、
酢酸−n−プロピル、
酢酸−i−プロピル、
酢酸−n−ブチル、
酢酸−i−ブチル、
酢酸−t−ブチル等の酢酸エステル;
プロピオン酸メチル、
プロピオン酸エチル、
プロピオン酸−n−プロピル、
プロピオン酸−i−プロピル、
プロピオン酸−n−ブチル、
プロピオン酸−i−ブチル、
プロピオン酸−t−ブチル等のプロピオン酸エステル;
酪酸メチル、
酪酸エチル等の酪酸エステル
等が挙げられる。
The type of chain carboxylic acid ester is not particularly limited, and for example,
Methyl acetate,
Ethyl acetate,
Acetic acid-n-propyl,
Acetic acid-i-propyl,
N-butyl acetate,
I-butyl acetate,
Acetates such as acetate-t-butyl;
Methyl propionate,
Ethyl propionate,
N-propyl propionate,
Propionate-i-propyl,
Propionate-n-butyl,
Propionate-i-butyl,
Propionate such as propionate-t-butyl;
Methyl butyrate,
Examples include butyric acid esters such as ethyl butyrate.
これらの中でも、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチルが、工業的な入手性や非水系電解液二次電池における種々の特性が良い点で好ましい。 Among these, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, and ethyl butyrate are preferable in terms of industrial availability and various characteristics in non-aqueous electrolyte secondary batteries.
環状カルボン酸エステルは、特に限定されず、例えば、
γ−ブチロラクトン、
γ−バレロラクトン、
δ−バレロラクトン
等が挙げられる。
The cyclic carboxylic acid ester is not particularly limited, and for example,
γ-butyrolactone,
γ-valerolactone,
δ-valerolactone and the like can be mentioned.
なかでも、γ−ブチロラクトンが、工業的な入手性や非水系電解液二次電池における種々の特性が良い点で好ましい。 Among these, γ-butyrolactone is preferable in terms of industrial availability and various characteristics in the non-aqueous electrolyte secondary battery.
鎖状エーテルの種類は、特に限定されず、例えば、
ジメトキシメタン、
ジメトキシエタン、
ジエトキシメタン、
ジエトキシエタン、
エトキシメトキシメタン、
エトキシメトキシエタン
等が挙げられる。
The type of chain ether is not particularly limited, for example,
Dimethoxymethane,
Dimethoxyethane,
Diethoxymethane,
Diethoxyethane,
Ethoxymethoxymethane,
Examples include ethoxymethoxyethane.
なかでも、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンが、工業的な入手性や非水系電解液二次電池における種々の特性が良い点で好ましい。 Of these, dimethoxyethane and diethoxyethane are preferable in terms of industrial availability and various characteristics in the non-aqueous electrolyte secondary battery.
また、環状エーテルの種類は、特に限定されず、例えば、
テトラヒドロフラン、
2−メチルテトラヒドロフラン、
テトラヒドロピラン
等が挙げられる。
Moreover, the kind of cyclic ether is not specifically limited, For example,
Tetrahydrofuran,
2-methyltetrahydrofuran,
Tetrahydropyran etc. are mentioned.
更に、含リン有機溶媒の種類は、特に限定されず、例えば、
リン酸トリメチル、
リン酸トリエチル、
リン酸トリフェニル等のリン酸エステル類;
亜リン酸トリメチル、
亜リン酸トリエチル、
亜リン酸トリフェニル等の亜リン酸エステル類;
トリメチルホスフィンオキシド、
トリエチルホスフィンオキシド、
トリフェニルホスフィンオキシド等のホスフィンオキシド類
等が挙げられる。
Furthermore, the type of the phosphorus-containing organic solvent is not particularly limited, for example,
Trimethyl phosphate,
Triethyl phosphate,
Phosphate esters such as triphenyl phosphate;
Trimethyl phosphite,
Triethyl phosphite,
Phosphites such as triphenyl phosphite;
Trimethylphosphine oxide,
Triethylphosphine oxide,
And phosphine oxides such as triphenylphosphine oxide.
また、含硫黄有機溶媒の種類は、特に限定されず、例えば、
エチレンサルファイト等の環状サルファイト;
1,3−プロパンスルトン、
1,4−ブタンスルトン等の環状スルホン酸エステル;
メタンスルホン酸メチル、
ブスルファン等の鎖状スルホン酸エステル;
スルホラン、
スルホレン等の環状スルホン;
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等の鎖状スルホン;
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ィド等のスルフィド類;、
N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、
N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等のスルホンアミド類
等が挙げられる。
Moreover, the kind of sulfur-containing organic solvent is not particularly limited, for example,
Cyclic sulfites such as ethylene sulfite;
1,3-propane sultone,
Cyclic sulfonate esters such as 1,4-butane sultone;
Methyl methanesulfonate,
Chain sulfonates such as busulfan;
Sulfolane,
Cyclic sulfones such as sulfolene;
Dimethyl sulfone,
Diphenylsulfone,
Chain sulfone such as methylphenylsulfone;
Dibutyl disulfide,
Dicyclohexyl disulfide,
Sulfides such as tetramethylthiuram monosulfide;
N, N-dimethylmethanesulfonamide,
Examples thereof include sulfonamides such as N, N-diethylmethanesulfonamide.
なかでも、鎖状及び環状カーボネート又は鎖状及び環状カルボン酸エステル、鎖状エーテルが、非水系電解液二次電池における種々の特性が良い点で好ましく、それらのなかでも、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、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、γ−ブチロラクトン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンがより好ましく、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、酪酸エチル、γ−ブチロラクトンがより好ましい。 Among these, a chain and cyclic carbonate or a chain and cyclic carboxylic acid ester and a chain ether are preferable in terms of various characteristics in the non-aqueous electrolyte secondary battery. Among these, ethylene carbonate, propylene carbonate, Butylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, γ-butyrolactone, dimethoxyethane, diethoxyethane are more preferred , Ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl butyrate, γ-butyrolac T is more preferable.
これらの非水系溶媒は1種を単独で用いても、2種類以上を併用しても良いが、2種以上の併用が好ましい。例えば、環状カーボネート類の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネート類や鎖状エステル類等の低粘度溶媒とを併用するのが好ましい。 These non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more, but preferably in combination of two or more. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent of cyclic carbonates in combination with a low viscosity solvent such as chain carbonates or chain esters.
非水系溶媒の好ましい組合せの1つは、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類を主体とする組合せである。なかでも、非水系溶媒全体に占める環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計が、好ましくは80容量%以上、より好ましくは85容量%以上、特に好ましくは90容量%以上であり、かつ環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計に対する環状カーボネート類の容量が、好ましくは5容量%以上、より好ましくは10容量%以上、特に好ましくは15容量%以上であり、好ましくは50容量%以下、より好ましくは35容量%以下、特に好ましくは30容量%以下のものである。これらの非水系溶媒の組み合わせを用いて作製された電池では、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 preferred combination of non-aqueous solvents is a combination mainly composed of cyclic carbonates and chain carbonates. Among them, the total of the cyclic carbonates and the chain carbonates in the whole non-aqueous solvent is preferably 80% by volume or more, more preferably 85% by volume or more, and particularly preferably 90% by volume or more. The volume of the cyclic carbonates with respect to the total of the saccharides and the chain carbonates is preferably 5% by volume or more, more preferably 10% by volume or more, particularly preferably 15% by volume or more, preferably 50% by volume or less, more It is preferably 35% by volume or less, particularly preferably 30% by volume or less. A battery produced using a combination of these non-aqueous solvents is preferable because the balance between cycle characteristics and high-temperature storage characteristics (particularly, remaining capacity and high-load discharge capacity after high-temperature storage) is improved.
環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の好ましい組み合わせの例としては、エチレンカーボネートと鎖状カーボネート類の組み合わせが挙げられ、例えば、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。 Examples of preferred combinations of cyclic carbonates and chain carbonates include combinations of ethylene carbonate and chain carbonates, such as ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, Examples thereof include ethylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate, 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.
これらのエチレンカーボネートと鎖状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。プロピレンカーボネートを含有する場合、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、非水系溶媒全体に占めるプロピレンカーボネートの量を、0.1容量%以上、10容量%以下とすると、エチレンカーボネートと鎖状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、優れた放電負荷特性が得られるので好ましい。非水系溶媒全体に占めるプロピレンカーボネートの量は、より好ましくは1容量%、特に好ましくは2容量%以上であり、また、より好ましくは8容量%以下、特に好ましくは5容量%以下である。 A combination in which propylene carbonate is further added to the combination of these ethylene carbonate and chain carbonate is also preferable. When propylene carbonate is contained, the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is preferably 99: 1 to 40:60, particularly preferably 95: 5 to 50:50. Furthermore, when the amount of propylene carbonate in the entire non-aqueous solvent is 0.1% by volume or more and 10% by volume or less, further excellent discharge is maintained while maintaining the combination characteristics of ethylene carbonate and chain carbonates. This is preferable because load characteristics can be obtained. The amount of propylene carbonate in the entire non-aqueous solvent is more preferably 1% by volume, particularly preferably 2% by volume or more, more preferably 8% by volume or less, and particularly preferably 5% by volume or less.
これらの中で、鎖状カーボネート類として非対称鎖状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カーボネート類と非対称鎖状カーボネート類を含有するもの、或いは更にプロピレンカーボネートを含有するものが、サイクル特性と放電負荷特性のバランスが良いので好ましい。特に、非対称鎖状カーボネート類がエチルメチルカーボネートであるものが好ましく、また、ジアルキルカーボネートを構成するアルキル基の炭素数が1〜2であるものが好ましい。 Among these, those containing asymmetrical chain carbonates as chain carbonates are more preferable, and in particular, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate. Among them, those containing ethylene carbonate, symmetric chain carbonates and asymmetric chain carbonates such as diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, or further containing propylene carbonate are preferable because of a good balance between cycle characteristics and discharge load characteristics. In particular, it is preferable that the asymmetric chain carbonate is ethyl methyl carbonate, and it is preferable that the alkyl group constituting the dialkyl carbonate has 1 to 2 carbon atoms.
好ましい非水系溶媒の他の例は、鎖状カルボン酸エステル類を含有するものである。特に、上記、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の混合溶媒に、鎖状カルボン酸エステル類を含有するものが、電池の放電負荷特性向上の観点から好ましく、この場合、鎖状カルボン酸エステル類としては、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、酪酸メチル、酪酸エチルが、特に好ましい。非水系溶媒に占める鎖状カルボン酸エステル類の容量は、好ましくは5容量%以上、より好ましくは8容量%以上、特に好ましくは10容量%以上であり、好ましくは50容量%以下、より好ましくは35容量%以下、特に好ましくは30容量%以下、とりわけ好ましくは25容量%以下である。 Other examples of preferred non-aqueous solvents are those containing chain carboxylic acid esters. In particular, those containing a chain carboxylic acid ester in the mixed solvent of cyclic carbonates and chain carbonates are preferable from the viewpoint of improving the discharge load characteristics of the battery. In this case, as the chain carboxylic acid esters, Are particularly preferably methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, methyl butyrate and ethyl butyrate. The volume of the chain carboxylic acid esters in the non-aqueous solvent is preferably 5% by volume or more, more preferably 8% by volume or more, particularly preferably 10% by volume or more, preferably 50% by volume or less, more preferably It is 35% by volume or less, particularly preferably 30% by volume or less, and particularly preferably 25% by volume or less.
他の好ましい非水系溶媒の例は、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、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種又は2種以上の有機溶媒が、非水系溶媒全体の60容量%以上を占めるものである。こうした非水系溶媒は引火点が50℃以上となることが好ましく、なかでも70℃以上となることが特に好ましい。このような非水系溶媒を用いることにより、非水系電解液二次電池を高温で使用しても、溶媒の蒸発や液漏れが少なくなる。なかでも、非水系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、80容量%以上、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、80容量%以上、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30:70〜80:20であるものを用いると、一般にサイクル特性と放電負荷特性等のバランスが良くなるため、好ましい。 Examples of other preferable non-aqueous solvents include one or more organic solvents selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone. It occupies 60% by volume or more. Such a non-aqueous solvent preferably has a flash point of 50 ° C. or higher, and particularly preferably 70 ° C. or higher. By using such a non-aqueous solvent, even if the non-aqueous electrolyte secondary battery is used at a high temperature, evaporation of the solvent and liquid leakage are reduced. Among them, the total of ethylene carbonate and γ-butyrolactone in the non-aqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 90% by volume or more, and the volume ratio of ethylene carbonate and γ-butyrolactone is 5:95 to 45%. : 55, or the total of ethylene carbonate and propylene carbonate is 80% by volume or more, preferably 90% by volume or more, and the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is 30:70 to 80:20. It is preferable to use one because it generally improves the balance between cycle characteristics and discharge load characteristics.
<1−3.モノフルオロリン酸塩・ジフルオロリン酸塩>
本発明の非水系電解液は、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を必須成分として含有する。本発明において用いられる「モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩」は、モノフルオロリン酸イオン及び/又はジフルオロリン酸イオンと、カチオン(カウンターカチオン)とから形成されるものであれば、その種類には特に制限はないが、最終的に製造される非水系電解液が、用いる非水系電解液二次電池の電解液として使用可能であることが必要であることから、これに鑑みて選択される必要がある。
<1-3. Monofluorophosphate / Difluorophosphate>
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains a monofluorophosphate and / or a difluorophosphate as an essential component. “Monofluorophosphate and / or difluorophosphate” used in the present invention is a monofluorophosphate ion and / or difluorophosphate ion and a cation (counter cation), There is no particular limitation on the type, but in view of this, it is necessary that the finally produced non-aqueous electrolyte solution can be used as the electrolyte solution of the non-aqueous electrolyte secondary battery to be used. Need to be selected.
その為、本発明におけるモノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩は、1以上のモノフルオロリン酸イオン、ジフルオロリン酸イオンと、周期表の第1族、第2族及び第13族から選択される1以上の金属(以下、これらを適宜「特定金属」と略記する場合がある)イオンとの塩、又は、4級オニウムとの塩であることが好ましい。モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩は、1種を用いても2種以上の任意の併用でも良い。 Therefore, the monofluorophosphate and difluorophosphate in the present invention are selected from one or more monofluorophosphate ions, difluorophosphate ions, and Groups 1, 2, and 13 of the periodic table. And a salt with one or more metal ions (hereinafter sometimes abbreviated as “specific metal” as appropriate) or a salt with quaternary onium. Monofluorophosphate and / or difluorophosphate may be used alone or in any combination of two or more.
<1−3−1.モノフルオロリン酸金属塩・ジフルオロリン酸金属塩>
まず、本発明におけるモノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩が、モノフルオロリン酸イオン、ジフルオロリン酸イオンと、特定金属イオンとの塩(以下、それぞれ「モノフルオロリン酸金属塩」、「ジフルオロリン酸金属塩」と略記する場合がある)である場合について説明する。
<1-3-1. Monofluorophosphoric acid metal salt / difluorophosphoric acid metal salt>
First, monofluorophosphate and difluorophosphate in the present invention are monofluorophosphate ions, salts of difluorophosphate ions and specific metal ions (hereinafter referred to as “monofluorophosphate metal salts” and “difluoro, respectively”, respectively). The case of “metal phosphate” may be abbreviated).
本発明におけるモノフルオロリン酸金属塩、ジフルオロリン酸金属塩に用いられる特定金属のうち、周期表の第1族の金属の具体例としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム等が挙げられる。中でも、入手の容易性、得られる電池特性の点からリチウム又はナトリウムが好ましく、リチウムが特に好ましい。 Among the specific metals used in the monofluorophosphate metal salt and difluorophosphate metal salt in the present invention, specific examples of Group 1 metals in the periodic table include lithium, sodium, potassium, cesium and the like. Among these, lithium or sodium is preferable from the viewpoint of availability and battery characteristics to be obtained, and lithium is particularly preferable.
周期表の第2族の金属の具体例としては、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等が挙げられる。中でも、入手の容易性、得られる電池特性の点からマグネシウム又はカルシウムが好ましく、マグネシウムが特に好ましい。 Specific examples of Group 2 metals in the periodic table include magnesium, calcium, strontium, barium and the like. Among these, magnesium or calcium is preferable from the viewpoint of availability and battery characteristics to be obtained, and magnesium is particularly preferable.
周期表の第13族の金属の具体例としては、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム等が挙げられる。中でも、入手の容易性、得られる電池特性の点からアルミニウム又はガリウムが好ましく、アルミニウムが特に好ましい。 Specific examples of the group 13 metal in the periodic table include aluminum, gallium, indium, and thallium. Among these, aluminum or gallium is preferable from the viewpoint of availability and battery characteristics to be obtained, and aluminum is particularly preferable.
これらのうち、特定金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムが好ましい。 Of these, lithium, sodium, potassium, magnesium, and calcium are preferable as the specific metal.
本発明におけるモノフルオロリン酸金属塩、ジフルオロリン酸金属塩が、1分子内に有するこれらの特定金属の原子の数は制限されず、1原子のみであっても良く、2原子以上であっても良い。 The number of atoms of these specific metals that the monofluorophosphate metal salt and difluorophosphate metal salt in the present invention have in one molecule is not limited, and may be only one atom or two or more atoms. Also good.
本発明におけるモノフルオロリン酸金属塩、ジフルオロリン酸金属塩が、1分子内に2原子以上の特定金属を含有する場合、これらの特定金属原子の種類は互いに同一であっても良く、異なっていても良い。また、特定金属の他に特定金属以外の金属原子を1又は2以上有していても良い。 When the monofluorophosphate metal salt or difluorophosphate metal salt in the present invention contains two or more specific metals in one molecule, the types of these specific metal atoms may be the same or different from each other. May be. Moreover, you may have 1 or 2 or more metal atoms other than a specific metal other than a specific metal.
モノフルオロリン酸金属塩、ジフルオロリン酸金属塩の具体例としては、Li2PO3F、Na2PO3F、MgPO3F、CaPO3F、Al2(PO3F)3、Ga2(PO3F)3、LiPO2F2、NaPO2F2、Mg(PO2F2)2、Ca(PO2F2)2、Al(PO2F2)3、Ga(PO2F2)3等が挙げられる。中でも、入手の容易性、得られる電池特性の点からLi2PO3F、LiPO2F2、NaPO2F2、Mg(PO2F2)2等が好ましい。 Specific examples of the monofluorophosphate metal salt and the difluorophosphate metal salt include Li 2 PO 3 F, Na 2 PO 3 F, MgPO 3 F, CaPO 3 F, Al 2 (PO 3 F) 3 , and Ga 2 ( PO 3 F) 3 , LiPO 2 F 2 , NaPO 2 F 2 , Mg (PO 2 F 2 ) 2 , Ca (PO 2 F 2 ) 2 , Al (PO 2 F 2 ) 3 , Ga (PO 2 F 2 ) 3 etc. are mentioned. Among these, Li 2 PO 3 F, LiPO 2 F 2 , NaPO 2 F 2 , Mg (PO 2 F 2 ) 2 and the like are preferable from the viewpoint of availability and battery characteristics to be obtained.
<1−3−2.モノフルオロリン酸4級オニウム塩・ジフルオロリン酸4級オニウム塩>
次いで、本発明におけるモノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩が、モノフルオロリン酸イオン、ジフルオロリン酸イオンと、4級オニウムとの塩(以下、それぞれ「モノフルオロリン酸4級オニウム塩」、「ジフルオロリン酸4級オニウム塩」と略記する場合がある)である場合について説明する。
<1-3-2. Monofluorophosphoric acid quaternary onium salt, difluorophosphoric acid quaternary onium salt>
Subsequently, the monofluorophosphate and difluorophosphate in the present invention are monofluorophosphate ions, difluorophosphate ions and quaternary onium salts (hereinafter referred to as “monofluorophosphate quaternary onium salts”, The case of “difluorophosphoric acid quaternary onium salt” may be abbreviated).
本発明におけるモノフルオロリン酸4級オニウム塩、ジフルオロリン酸4級オニウム塩に用いられる4級オニウムは、通常はカチオンであり、具体的には、下記一般式(3)で表されるカチオンが挙げられる。 The quaternary onium used in the monofluorophosphoric acid quaternary onium salt and difluorophosphoric acid quaternary onium salt in the present invention is usually a cation, and specifically, a cation represented by the following general formula (3) is used. Can be mentioned.
(上記一般式(3)中、R7〜R10は各々独立に、水素原子、置換基を有していても良い炭化水素基を表し、Qは周期表第15族に属する原子を表す。) (In the general formula (3), R 7 to R 10 each independently represents a hydrogen atom or a hydrocarbon group which may have a substituent, and Q represents an atom belonging to Group 15 of the periodic table. )
R7〜R10の炭化水素基の種類は制限されない。即ち、脂肪族炭化水素基であっても芳香族炭化水素基であっても良く、それらの結合した炭化水素基であっても良い。脂肪族炭化水素基の場合は、鎖状であっても環状であっても良く、鎖状及び環状が結合した構造であっても良い。鎖状炭化水素基の場合は、直鎖状であっても分岐鎖状であっても良い。また、飽和炭化水素基であっても良く、不飽和結合を有していても良い。 The kind of hydrocarbon group of R 7 to R 10 is not limited. That is, it may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group, or may be a hydrocarbon group to which those groups are bonded. In the case of an aliphatic hydrocarbon group, it may be a chain or a ring, and may have a structure in which a chain and a ring are combined. In the case of a chain hydrocarbon group, it may be linear or branched. Moreover, it may be a saturated hydrocarbon group and may have an unsaturated bond.
R7〜R10の炭化水素基の具体例としては、アルキル基、シクロアルキル基、アリール基、アラルキル基等が挙げられる。 Specific examples of the hydrocarbon group for R 7 to R 10 include an alkyl group, a cycloalkyl group, an aryl group, and an aralkyl group.
アルキル基の具体例としては、例えば、
メチル基、
エチル基、
1−プロピル基、
1−メチルエチル基、
1−ブチル基、
1−メチルプロピル基、
2−メチルプロピル基、
1,1−ジメチルエチル基
等が挙げられる。
中でも、メチル基、エチル基、1−プロピル基、1−ブチル基等が好ましい。
Specific examples of the alkyl group include, for example,
Methyl group,
Ethyl group,
1-propyl group,
1-methylethyl group,
1-butyl group,
1-methylpropyl group,
2-methylpropyl group,
Examples include 1,1-dimethylethyl group.
Of these, a methyl group, an ethyl group, a 1-propyl group, a 1-butyl group and the like are preferable.
シクロアルキル基の具体例としては、例えば、
シクロペンチル基、
2−メチルシクロペンチル基、
3−メチルシクロペンチル基、
2,2−ジメチルシクロペンチル基、
2,3−ジメチルシクロペンチル基、
2,4−ジメチルシクロペンチル基、
2,5−ジメチルシクロペンチル基、
3,3−ジメチルシクロペンチル基、
3,4−ジメチルシクロペンチル基、
2−エチルシクロペンチル基、
3−エチルシクロペンチル基、
シクロヘキシル基、
2−メチルシクロヘキシル基、
3−メチルシクロヘキシル基、
4−メチルシクロヘキシル基、
2,2−ジメチルシクロヘキシル基、
2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
2,5−ジメチルシクロヘキシル基、
2,6−ジメチルシクロヘキシル基、
3,4−ジメチルシクロヘキシル基、
3,5−ジメチルシクロヘキシル基、
2−エチルシクロヘキシル基、
3−エチルシクロヘキシル基、
4−エチルシクロヘキシル基、
ビシクロ[3,2,1]オクタ−1−イル基、
ビシクロ[3,2,1]オクタ−2−イル基
等が挙げられる。
中でも、シクロペンチル基、2−メチルシクロペンチル基、3−メチルシクロペンチル基、シクロヘキシル基、2−メチルシクロヘキシル基、3−メチルシクロヘキシル基、4−メチルシクロヘキシル基等が好ましい。
Specific examples of the cycloalkyl group include, for example,
A cyclopentyl group,
2-methylcyclopentyl group,
3-methylcyclopentyl group,
2,2-dimethylcyclopentyl group,
2,3-dimethylcyclopentyl group,
2,4-dimethylcyclopentyl group,
2,5-dimethylcyclopentyl group,
3,3-dimethylcyclopentyl group,
3,4-dimethylcyclopentyl group,
2-ethylcyclopentyl group,
3-ethylcyclopentyl group,
A cyclohexyl group,
2-methylcyclohexyl group,
3-methylcyclohexyl group,
4-methylcyclohexyl group,
2,2-dimethylcyclohexyl group,
2,3-dimethylcyclohexyl group,
2,4-dimethylcyclohexyl group,
2,5-dimethylcyclohexyl group,
2,6-dimethylcyclohexyl group,
3,4-dimethylcyclohexyl group,
3,5-dimethylcyclohexyl group,
2-ethylcyclohexyl group,
3-ethylcyclohexyl group,
4-ethylcyclohexyl group,
A bicyclo [3,2,1] oct-1-yl group,
And bicyclo [3,2,1] oct-2-yl group.
Of these, a cyclopentyl group, 2-methylcyclopentyl group, 3-methylcyclopentyl group, cyclohexyl group, 2-methylcyclohexyl group, 3-methylcyclohexyl group, 4-methylcyclohexyl group and the like are preferable.
アリール基の具体例としては、例えば、
フェニル基、
2−メチルフェニル基、
3−メチルフェニル基、
4−メチルフェニル基、
2,3−ジメチルフェニル基
等が挙げられる。
中でも、フェニル基が好ましい。
Specific examples of the aryl group include, for example,
Phenyl group,
2-methylphenyl group,
3-methylphenyl group,
4-methylphenyl group,
Examples include 2,3-dimethylphenyl group.
Of these, a phenyl group is preferred.
アラルキル基の具体例としては、例えば、
フェニルメチル基、
1−フェニルエチル基、
2−フェニルエチル基、
ジフェニルメチル基、
トリフェニルメチル基
等が挙げられる。
中でも、フェニルメチル基、2−フェニルエチル基が好ましい。
Specific examples of the aralkyl group include, for example,
Phenylmethyl group,
1-phenylethyl group,
2-phenylethyl group,
Diphenylmethyl group,
A triphenylmethyl group etc. are mentioned.
Of these, a phenylmethyl group and a 2-phenylethyl group are preferable.
R7〜R10の炭化水素基は、1又は2以上の置換基により置換されていても良い。置換基の種類は、本発明における効果を著しく損なうことのない限り制限されないが、例としては、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、エーテル基、アルデヒド基等が挙げられる。なお、R11〜R14の炭化水素基が2以上の置換基を有する場合、これらの置換基は互いに同一でも良く、異なっていても良い。 The hydrocarbon group for R 7 to R 10 may be substituted with one or more substituents. The type of the substituent is not limited as long as the effect in the present invention is not significantly impaired, and examples include a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a nitro group, a cyano group, a carboxyl group, an ether group, and an aldehyde group. It is done. In addition, when the hydrocarbon group of R < 11 > -R < 14 > has two or more substituents, these substituents may be mutually the same or different.
R7〜R10の炭化水素基は、任意の2つ以上を比較した場合に、互いに同一であっても良く、異なっていても良い。R7〜R10の炭化水素基が置換基を有する場合には、それらの置換基も含めた置換炭化水素基が、互いに同一であっても良く、異なっていても良い。更には、R7〜R10の炭化水素基及び/又はその置換基のうち任意の2つ以上が相互に結合して、環状構造を形成していても良い。 The hydrocarbon groups of R 7 to R 10 may be the same as or different from each other when any two or more are compared. When the hydrocarbon groups of R 7 to R 10 have a substituent, the substituted hydrocarbon groups including those substituents may be the same as or different from each other. Furthermore, any two or more of the hydrocarbon groups of R 7 to R 10 and / or their substituents may be bonded to each other to form a cyclic structure.
R7〜R10の炭化水素基の炭素数は、通常1以上、また上限は、通常20以下、好ましくは12以下、より好ましくは10以下、更に好ましくは5以下である。炭素数が多過ぎると質量あたりのモル数が減り、種々の効果が低減する傾向がある。なお、R7〜R10の炭化水素基が置換基を有する場合には、それらの置換基も含めた置換炭化水素基の炭素数が、上記範囲を満たすものとする。 The carbon number of the hydrocarbon group of R 7 to R 10 is usually 1 or more, and the upper limit is usually 20 or less, preferably 12 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 5 or less. When there are too many carbon numbers, the number of moles per mass will reduce, and there exists a tendency for various effects to reduce. In addition, when the hydrocarbon group of R < 7 > -R < 10 > has a substituent, carbon number of the substituted hydrocarbon group also including those substituent shall satisfy | fill the said range.
また、上記一般式(3)中、Qは、周期表の第15族に属する原子を表すが、中でも、窒素原子又はリン原子が好ましく、特に窒素原子が好ましい。 In the general formula (3), Q represents an atom belonging to Group 15 of the periodic table. Among them, a nitrogen atom or a phosphorus atom is preferable, and a nitrogen atom is particularly preferable.
以上のことから、上記一般式(3)で表される4級オニウムの好ましい例としては、脂肪族鎖状4級塩類、脂肪族環状アンモニウム、脂肪族環状ホスホニウム、含窒素ヘテロ環芳香族カチオン等が挙げられる。 From the above, preferable examples of the quaternary onium represented by the general formula (3) include aliphatic chain quaternary salts, aliphatic cyclic ammoniums, aliphatic cyclic phosphoniums, nitrogen-containing heterocyclic aromatic cations, and the like. Is mentioned.
脂肪族鎖状4級塩類としては、テトラアルキルアンモニウム、テトラアルキルホスホニウム等が特に好ましい。 As the aliphatic chain quaternary salt, tetraalkylammonium, tetraalkylphosphonium and the like are particularly preferable.
テトラアルキルアンモニウムの具体例としては、例えば、
テトラメチルアンモニウム、
エチルトリメチルアンモニウム、
ジエチルジメチルアンモニウム、
トリエチルメチルアンモニウム、
テトラエチルアンモニウム、
テトラ−n−ブチルアンモニウム
等が挙げられる。
Specific examples of tetraalkylammonium include, for example,
Tetramethylammonium,
Ethyltrimethylammonium,
Diethyldimethylammonium,
Triethylmethylammonium,
Tetraethylammonium,
Examples include tetra-n-butylammonium.
テトラアルキルホスホニウムの具体例としては、例えば、
テトラメチルホスホニウム、
エチルトリメチルホスホニウム、
ジエチルジメチルホスホニウム、
トリエチルメチルホスホニウム、
テトラエチルホスホニウム、
テトラ−n−ブチルホスホニウム
等が挙げられる。
Specific examples of tetraalkylphosphonium include, for example,
Tetramethylphosphonium,
Ethyl trimethylphosphonium,
Diethyldimethylphosphonium,
Triethylmethylphosphonium,
Tetraethylphosphonium,
Examples include tetra-n-butylphosphonium.
脂肪族環状アンモニウムとしては、ピロリジニウム類、モルホリニウム類、イミダゾリニウム類、テトラヒドロピリミジニウム類、ピペラジニウム類、ピペリジニウム類等が特に好ましい。 As the aliphatic cyclic ammonium, pyrrolidiniums, morpholiniums, imidazoliniums, tetrahydropyrimidiniums, piperaziniums, piperidiniums and the like are particularly preferable.
ピロリジニウム類の具体例としては、例えば、
N,N−ジメチルピロリジウム、
N−エチル−N−メチルピロリジウム、
N,N−ジエチルピロリジウム
等が挙げられる。
Specific examples of pyrrolidiniums include, for example,
N, N-dimethylpyrrolidinium,
N-ethyl-N-methylpyrrolidinium,
N, N-diethylpyrrolidinium and the like can be mentioned.
モルホリニウム類の具体例としては、例えば、
N,N−ジメチルモルホリニウム、
N−エチル−N−メチルモルホリニウム、
N,N−ジエチルモルホリニウム
等が挙げられる。
Specific examples of morpholiniums include, for example,
N, N-dimethylmorpholinium,
N-ethyl-N-methylmorpholinium,
N, N-diethylmorpholinium and the like can be mentioned.
イミダゾリニウム類の具体例としては、例えば、
N,N−ジメチルイミダゾリニウム、
N−エチル−N’−メチルイミダゾリニウム、
N,N’−ジエチルイミダゾリニウム、
1,2,3−トリメチルイミダゾリニウム
等が挙げられる。
As specific examples of imidazolinium, for example,
N, N-dimethylimidazolinium,
N-ethyl-N′-methylimidazolinium,
N, N′-diethylimidazolinium,
1,2,3-trimethylimidazolinium and the like.
テトラヒドロピリミジニウム類の具体例としては、例えば、
N,N’−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、
N−エチル−N’−メチルテトラヒドロピリミジニウム、
N,N’−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、
1,2,3−トリメチルテトラヒドロピリミジニウム
等が挙げられる。
Specific examples of tetrahydropyrimidiniums include, for example:
N, N′-dimethyltetrahydropyrimidinium,
N-ethyl-N′-methyltetrahydropyrimidinium,
N, N′-diethyltetrahydropyrimidinium,
1,2,3-trimethyltetrahydropyrimidinium and the like.
ピペラジニウム類の具体例としては、例えば、
N,N,N’,N’−テトラメチルピペラジニウム、
N−エチル−N,N’,N’−トリメチルピペラジニウム、
N,N−ジエチル−N’,N’−ジメチルピペラジニウム、
N,N,N’−トリエチル−N’−メチルピペラジニウム、
N,N,N’,N’−テトラエチルピペラジニウム
等が挙げられる。
Specific examples of piperaziniums include, for example,
N, N, N ′, N′-tetramethylpiperazinium,
N-ethyl-N, N ′, N′-trimethylpiperazinium,
N, N-diethyl-N ′, N′-dimethylpiperazinium,
N, N, N′-triethyl-N′-methylpiperazinium,
N, N, N ′, N′-tetraethylpiperazinium and the like can be mentioned.
ピペリジニウム類の具体例としては、例えば、
N,N−ジメチルピペリジニウム、
N−エチル−N−メチルピペリジニウム、
N,N−ジエチルピペリジニウム
等が挙げられる。
Specific examples of piperidiniums include, for example,
N, N-dimethylpiperidinium,
N-ethyl-N-methylpiperidinium,
N, N-diethylpiperidinium and the like can be mentioned.
含窒素ヘテロ環芳香族カチオンとしては、ピリジニウム類、イミダゾリウム類等が特に好ましい。 As the nitrogen-containing heterocyclic aromatic cation, pyridiniums, imidazoliums and the like are particularly preferable.
ピリジニウム類の具体例としては、例えば、
N−メチルピリジニウム、
N−エチルピリジニウム、
1,2−ジメチルピリミジニウム、
1,3−ジメチルピリミジニウム、
1,4−ジメチルピリミジニウム、
1−エチル−2−メチルピリミジニウム
等が挙げられる。
As specific examples of pyridiniums, for example,
N-methylpyridinium,
N-ethylpyridinium,
1,2-dimethylpyrimidinium,
1,3-dimethylpyrimidinium,
1,4-dimethylpyrimidinium,
Examples include 1-ethyl-2-methylpyrimidinium.
イミダゾリウム類の具体例としては、例えば、
N,N’−ジメチルイミダゾリウム、
N−エチル−N’−メチルイミダゾリウム、
N,N’−ジエチルイミダゾリウム、
1,2,3−トリメチルイミダゾリウム
等が挙げられる。
Specific examples of imidazoliums include, for example,
N, N′-dimethylimidazolium,
N-ethyl-N′-methylimidazolium,
N, N′-diethylimidazolium,
1,2,3-trimethylimidazolium and the like can be mentioned.
即ち、以上例示した4級オニウムと、モノフルオロリン酸イオン及び/又はジフルオロリン酸イオンとの塩が、本発明におけるモノフルオロリン酸4級オニウム塩、ジフルオロリン酸4級オニウム塩の好ましい具体例になる。 In other words, preferred examples of the monofluorophosphate quaternary onium salt and the difluorophosphate quaternary onium salt in the present invention are the salts of the quaternary oniums exemplified above and monofluorophosphate ions and / or difluorophosphate ions. become.
<1−3−3.含有量、検出(含有の由来)、技術範囲等>
本発明の非水系電解液においては、1種類のモノフルオロリン酸塩又はジフルオロリン酸塩のみを用いても良く、2種類以上のモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良いが、非水系電解液二次電池を効率的に動作させるという観点から、1種類のモノフルオロリン酸塩又はジフルオロリン酸塩を用いることが好ましい。
<1-3-3. Content, detection (origin of content), technical scope, etc.>
In the non-aqueous electrolyte of the present invention, only one type of monofluorophosphate or difluorophosphate may be used, and two or more types of monofluorophosphate and / or difluorophosphate may be combined in any combination. However, it is preferable to use one kind of monofluorophosphate or difluorophosphate from the viewpoint of efficiently operating the non-aqueous electrolyte secondary battery.
また、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩の分子量に制限はなく、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常100以上である。また、分子量の上限に特に制限はないが、本反応の反応性を鑑み、通常1000以下、好ましくは500以下が実用的で好ましい。 Moreover, there is no restriction | limiting in the molecular weight of a monofluorophosphate and a difluorophosphate, Although it is arbitrary unless the effect of this invention is impaired remarkably, Usually, it is 100 or more. Moreover, although there is no restriction | limiting in particular in the upper limit of molecular weight, Considering the reactivity of this reaction, it is 1000 or less normally, Preferably 500 or less is practical and preferable.
また、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩の製造方法にも特に制限はなく、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of a monofluorophosphate and a difluorophosphate, It is possible to select and manufacture a well-known method arbitrarily.
非水系電解液中の、モノフルオロリン酸塩やジフルオロリン酸塩の割合は、非水系電解液全体に対して、それらの合計で0.01重量%以上が好ましく、より好ましくは0.05重量%以上、特に好ましくは0.1重量%以上である。また、上限はそれらの合計で、好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、特に好ましくは4重量%以下、更に好ましくは3重量%以下である。非水系溶媒中のモノフルオロリン酸塩やジフルオロリン酸塩の濃度が低すぎると放電負荷特性の改善効果が得られ難い場合があり、一方、濃度が高すぎると充放電効率の低下を招く場合がある。 The ratio of the monofluorophosphate and difluorophosphate in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.05% by weight, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte. % Or more, particularly preferably 0.1% by weight or more. Further, the upper limit is the sum of them, preferably 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, particularly preferably 4% by weight or less, and further preferably 3% by weight or less. If the concentration of monofluorophosphate or difluorophosphate in the non-aqueous solvent is too low, it may be difficult to improve the discharge load characteristics. On the other hand, if the concentration is too high, the charge / discharge efficiency may be reduced. There is.
モノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩は、非水系電解液として実際に非水系電解液二次電池作製に供すると、その電池を解体して再び非水系電解液を抜き出しても、その中の含有量が著しく低下している場合が多い。従って、電池から抜き出した非水系電解液から、少なくとも1種のモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が少量でも検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。また、モノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩は、非水系電解液として実際に非水系電解液二次電池作製に供すると、その電池を解体して再び抜き出した非水系電解液にはモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が含有されていなかった場合であっても、非水系電解液二次電池の他の構成部材である正極、負極若しくはセパレータ上で検出される場合も多い。従って、正極、負極、セパレータの少なくとも一構成部材から、少なくとも1種のモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が検出された場合も本発明に含まれるとみなされる。 When the monofluorophosphate and difluorophosphate are actually used as a non-aqueous electrolyte for the preparation of a non-aqueous electrolyte secondary battery, even if the battery is disassembled and the non-aqueous electrolyte is taken out again, The content is often significantly reduced. Accordingly, it is considered that the present invention includes those in which at least one monofluorophosphate and / or difluorophosphate can be detected even in a small amount from the non-aqueous electrolyte extracted from the battery. In addition, when monofluorophosphate and difluorophosphate are actually used as a non-aqueous electrolyte for the production of a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte obtained by disassembling the battery and taking it out again is monofluoro electrolyte. Even when the phosphate and / or difluorophosphate is not contained, it is often detected on the positive electrode, the negative electrode or the separator, which are other components of the non-aqueous electrolyte secondary battery. Accordingly, it is considered that the present invention also includes a case where at least one monofluorophosphate and / or difluorophosphate is detected from at least one constituent member of the positive electrode, the negative electrode, and the separator.
また、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を非水系電解液に含ませると共に、正極、負極、セパレータの少なくとも一構成部材に含ませて用いた場合も本発明に含まれるとみなされる。 Further, it is considered that the present invention also includes a case where monofluorophosphate and / or difluorophosphate is included in the non-aqueous electrolyte and included in at least one component of the positive electrode, the negative electrode, and the separator. .
一方、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩は、作成される非水系電解液二次電池の正極内、又は正極の表面に予め含有させていても良い。この場合、予め含有させたモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩の一部若しくは全てが非水系電解液中に溶解し、機能を発現することが期待され、その場合も本発明に含まれるものとみなされる。 On the other hand, the monofluorophosphate and / or difluorophosphate may be previously contained in the positive electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery to be produced or on the surface of the positive electrode. In this case, it is expected that a part or all of the monofluorophosphate and / or difluorophosphate contained in advance is dissolved in the non-aqueous electrolyte and expresses the function, and this case is also included in the present invention. Is considered to be.
予め正極内又は正極の表面に含有させる手段に関しては、特に限定されないが、具体的な例としては、後述する正極作成時に調合するスラリーにモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を溶解させておく、あるいは既に作成した正極に対し、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を任意の非水系溶媒に予め溶解させて作成した溶液を塗布或いは含浸させた後、用いた溶媒を乾燥、除去することで含有させる、等の方法が挙げられる。 There are no particular limitations on the means for pre-contained in the positive electrode or on the surface of the positive electrode, but specific examples include dissolving monofluorophosphate and / or difluorophosphate in a slurry to be prepared at the time of preparing the positive electrode, which will be described later. Or, after applying or impregnating a solution prepared by dissolving monofluorophosphate and / or difluorophosphate in an arbitrary non-aqueous solvent in advance to the positive electrode already prepared, the used solvent is dried. The method of making it contain by removing is mentioned.
また、実際に非水系電解液二次電池を作成した時に、少なくとも1種のモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含む非水系電解液から正極内又は正極表面に含ませても良い。非水系電解液二次電池を作成する場合、非水系電解液は正極に含浸させるため、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含む非水系電解液を用いた場合、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が正極内あるいは正極表面に含まれるようになる場合が多い。その為、電池を解体した時に回収される正極から、少なくともモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。 In addition, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is actually created, it may be contained in the positive electrode or on the surface of the positive electrode from a non-aqueous electrolyte containing at least one monofluorophosphate and / or difluorophosphate. . When preparing a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte is impregnated in the positive electrode. Therefore, when a non-aqueous electrolyte containing monofluorophosphate and / or difluorophosphate is used, monofluorophosphoric acid is used. In many cases, a salt and / or difluorophosphate is contained in the positive electrode or on the surface of the positive electrode. Therefore, what can detect at least monofluorophosphate and / or difluorophosphate from the positive electrode collected when the battery is disassembled is considered to be included in the present invention.
また、モノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩は、作成される非水系電解液二次電池の負極内又は負極の表面に予め含有させていても良い。この場合、予め含有させたモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩の一部若しくは全てが非水系電解液中に溶解し、機能を発現することが期待され、本発明に含まれるものとみなされる。予め負極内、又は負極の表面に含有させる手段に関しては、特に限定されないが、具体的な例としては、後述する負極作成時に調合するスラリーにモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を溶解させておく、あるいは既に作成した負極に対し、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を任意の非水系溶媒に予め溶解させて作成した溶液を塗布或いは含浸させた後、用いた溶媒を乾燥、除去することで含有させる等の方法が挙げられる。 Moreover, the monofluorophosphate and the difluorophosphate may be previously contained in the negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery to be produced or on the surface of the negative electrode. In this case, it is expected that a part or all of the monofluorophosphate and / or difluorophosphate contained in advance is dissolved in the non-aqueous electrolyte and expresses the function, and is included in the present invention. It is regarded. There are no particular restrictions on the means for inclusion in the negative electrode or on the surface of the negative electrode in advance. As a specific example, monofluorophosphate and / or difluorophosphate is dissolved in a slurry prepared at the time of preparing the negative electrode, which will be described later. Or after applying or impregnating a solution prepared by dissolving monofluorophosphate and / or difluorophosphate in an arbitrary non-aqueous solvent to the negative electrode already prepared, The method of making it contain by drying and removing is mentioned.
また、実際に非水系電解液二次電池を作成した時に、少なくとも1種のモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含む非水系電解液から負極内又は負極表面に含ませても良い。非水系電解液二次電池を作成する場合、非水系電解液は負極に含浸させるため、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含む非水系電解液を用いた場合、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が負極内あるいは負極表面に含まれるようになる場合が多い。その為、電池を解体した時に回収される負極から、少なくともモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。 Further, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is actually created, it may be contained in the negative electrode or on the surface of the negative electrode from a non-aqueous electrolyte containing at least one monofluorophosphate and / or difluorophosphate. . When preparing a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte is impregnated into the negative electrode. Therefore, when a non-aqueous electrolyte containing monofluorophosphate and / or difluorophosphate is used, monofluorophosphoric acid is used. In many cases, a salt and / or difluorophosphate is contained in the negative electrode or on the surface of the negative electrode. Therefore, what can detect at least monofluorophosphate and / or difluorophosphate from the negative electrode collected when the battery is disassembled is considered to be included in the present invention.
更に、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩は、作成される非水系電解液二次電池のセパレータ内又はセパレータの表面に予め含有させていても良い。この場合、予め含有させたモノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩の一部若しくは全てが非水系電解液中に溶解し、機能を発現することが期待され、本発明に含まれるものとみなされる。予めセパレータ内又はセパレータの表面に含有させる手段に関しては、特に限定されないが、具体的な例としては、セパレータ作成時にモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を混合させておく、あるいは非水系電解液二次電池を作成する前のセパレータに、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を任意の非水系溶媒に予め溶解させて作成した溶液を塗布或いは含浸させた後、用いた溶媒を乾燥、除去することで含有させる等の方法が挙げられる。 Furthermore, the monofluorophosphate and / or difluorophosphate may be contained in advance in the separator of the non-aqueous electrolyte secondary battery to be produced or on the surface of the separator. In this case, a part or all of the monofluorophosphate and difluorophosphate contained in advance is expected to be dissolved in the non-aqueous electrolyte and to exhibit a function, and is considered to be included in the present invention. . There are no particular restrictions on the means for the inclusion in the separator or on the surface of the separator in advance, but specific examples include mixing a monofluorophosphate and / or difluorophosphate at the time of separator production, or a non-aqueous system. The solvent used after applying or impregnating a solution prepared by dissolving monofluorophosphate and / or difluorophosphate in an arbitrary non-aqueous solvent in a separator before making an electrolyte secondary battery The method of making it contain by drying and removing is mentioned.
また、実際に非水系電解液二次電池を作成した時に、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含む非水系電解液からセパレータ内又はセパレータ表面に含ませても良い。非水系電解液二次電池を作成する場合、非水系電解液はセパレータに含浸させるため、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含む非水系電解液を用いた場合、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩がセパレータ内あるいはセパレータ表面に含まれるようになる場合が多い。その為、電池を解体した時に回収されるセパレータから、少なくともモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。 Further, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is actually produced, the non-aqueous electrolyte containing monofluorophosphate and / or difluorophosphate may be contained in the separator or on the separator surface. When making a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte is impregnated in the separator. Therefore, when a non-aqueous electrolyte containing monofluorophosphate and / or difluorophosphate is used, monofluorophosphoric acid is used. In many cases, a salt and / or difluorophosphate is contained in the separator or on the surface of the separator. Therefore, what can detect at least monofluorophosphate and / or difluorophosphate from the separator collected when the battery is disassembled is considered to be included in the present invention.
<1−4.化合物A>
本発明の非水系電解液は、前述したモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩と共に、化合物Aを含有する。本発明の非水系電解液においては、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩と化合物Aが共に存在することで、相乗効果が発現し、低温放電特性、大電流放電特性、高温保存特性及びサイクル特性を大幅に改善することができる。
<1-4. Compound A>
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains Compound A together with the monofluorophosphate and / or difluorophosphate described above. In the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, the presence of monofluorophosphate and / or difluorophosphate and compound A causes a synergistic effect, resulting in low temperature discharge characteristics, large current discharge characteristics, high temperature storage characteristics. In addition, the cycle characteristics can be greatly improved.
<1−4−1.化合物Aの種類>
本発明における非水系電解液に含有される「化合物A」とは、リン酸、亜リン酸、ホウ酸、硫酸、ジカルボン酸の水素原子の少なくとも一つが下記一般式(1)で表される置換基(1)で置換されたものである。
<1-4-1. Type of Compound A>
“Compound A” contained in the non-aqueous electrolyte in the present invention is a substitution in which at least one of hydrogen atoms of phosphoric acid, phosphorous acid, boric acid, sulfuric acid, and dicarboxylic acid is represented by the following general formula (1). Substituted with group (1).
(一般式(1)中、MはSi原子、Ge原子、Sn原子、又は炭素原子を表し、R1〜R3は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有していても良い炭素数1〜10の炭化水素基を表す。) (In General Formula (1), M represents a Si atom, a Ge atom, a Sn atom, or a carbon atom, and R 1 to R 3 may each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, or a halogen atom. Represents a good hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.)
本発明の化合物Aは、上記定義の範囲内の化合物であれば特に制限はないが、電池特性の観点から、R1〜R3は水素原子、ハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基、及び置換基を有していてもよいシリル基であることが好ましい。即ち、Mは、Si原子、Ge原子、Sn原子又は炭素原子を表すが、好ましくはSi原子又は炭素原子である。 The compound A of the present invention is not particularly limited as long as it is a compound within the range defined above, but from the viewpoint of battery characteristics, R 1 to R 3 are hydrocarbon groups optionally having a hydrogen atom or a halogen atom. And a silyl group which may have a substituent. That is, M represents a Si atom, a Ge atom, a Sn atom or a carbon atom, preferably a Si atom or a carbon atom.
置換基(1)において、R1〜R3は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、又はハロゲン原子を有していても良い炭素数1〜10の炭化水素基であるが、ここで、ハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。この中でも、フッ素原子又は塩素原子がより好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 In the substituent (1), R 1 to R 3 are each independently a hydrogen atom, a halogen atom, or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a halogen atom. Specific examples of the atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among these, a fluorine atom or a chlorine atom is more preferable, and a fluorine atom is particularly preferable.
R1〜R3のハロゲン原子を有していても良い炭素数1〜10の炭化水素基としては、ハロゲン原子の有無に関わらず炭素数1〜10の炭化水素基であれば特に制限はなく、任意の炭化水素基を用いることができる。ハロゲン原子を有していても良い炭素数1〜10の炭化水素基の好ましいものとして、アルキル基、ハロゲン化アルキル基、シクロアルキル基、ハロゲン化シクロアルキル基、不飽和結合を有する炭化水素基(以下、適宜「不飽和炭化水素基」と略記する場合がある)、ハロゲン化不飽和炭化水素基等が挙げられる。 The hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a halogen atom of R 1 to R 3 is not particularly limited as long as it is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms regardless of the presence or absence of a halogen atom. Any hydrocarbon group can be used. Preferred examples of the hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a halogen atom include an alkyl group, a halogenated alkyl group, a cycloalkyl group, a halogenated cycloalkyl group, and a hydrocarbon group having an unsaturated bond ( Hereinafter, it may be abbreviated as “unsaturated hydrocarbon group” as appropriate), and halogenated unsaturated hydrocarbon groups.
アルキル基の具体例としては、例えば、
メチル基、
エチル基、
1−プロピル基、
1−メチルエチル基、
1−ブチル基、
1−メチルプロピル基、
2−メチルプロピル基、
1,1−ジメチルエチル基
等が挙げられる。
Specific examples of the alkyl group include, for example,
Methyl group,
Ethyl group,
1-propyl group,
1-methylethyl group,
1-butyl group,
1-methylpropyl group,
2-methylpropyl group,
Examples include 1,1-dimethylethyl group.
中でも、メチル基又はエチル基が好ましい。 Of these, a methyl group or an ethyl group is preferable.
また、上記アルキル基は一部又は全ての水素原子がハロゲン原子によって置換されたハロゲン化アルキル基でもよく、水素原子を置換するハロゲン原子としてはフッ素原子又は塩素原子が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 The alkyl group may be a halogenated alkyl group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and the halogen atom replacing the hydrogen atom is preferably a fluorine atom or a chlorine atom, and more preferably a fluorine atom.
ハロゲン化アルキル基の具体例としては、例えば、
フルオロメチル基、
ジフルオロメチル基、
トリフルオロメチル基、
1−フルオロエチル基、
2−フルオロエチル基、
2,2,2−トリフルオロエチル基、
1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル基、
1−フルオロプロピル基、
2−フルオロプロピル基、
3−フルオロプロピル基、
2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基、
1,1,2,2,3,3,3−ヘプタフルオロプロピル基、
1−フルオロ−1−メチルエチル基、
2−フルオロ−1−メチルエチル基、
2,2,2−トリフルオロ−1−トリフルオロメチルエチル基、
1,2,2,2−テトラフルオロ−1−トリフルオロメチルエチル基、
1−フルオロ−1−ブチル基、
2−フルオロ−1−ブチル基、
3−フルオロ−1−ブチル基、
4−フルオロ−1−ブチル基、
4,4,4−トリフルオロ−1−ブチル基、
3,3,4,4,4−ペンタフルオロ−1−ブチル基、
2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブチル基、
1,1,2,2,3,3,4,4,4−ノナフルオロ−1−ブチル基、
1−フルオロ−1−メチルプロピル基、
2−フルオロ−1−メチルプロピル基、
3−フルオロ−1−メチルプロピル基、
1−フルオロメチルプロピル基、
2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−1−メチルプロピル基、
1,2,2,3,3,3−ヘキサフルオロ−1−トリフルオロメチルプロピル基、
1−フルオロ−2−メチルプロピル基、
2−フルオロ−2−メチルプロピル基、
3−フルオロ−2−メチルプロピル基、
2,3,3,3−テトラフルオロ−2−トリフルオロメチルプロピル基、
1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−トリフルオロメチルプロピル基、
1−メチル−1−フルオロメチルエチル基、
2,2,2−トリフルオロ−1,1−ジメチルエチル基、
2,2,2−トリフルオロ−1,1−ビス(テトラフルオロメチル)エチル基、
等が挙げられる。
Specific examples of the halogenated alkyl group include, for example,
A fluoromethyl group,
Difluoromethyl group,
A trifluoromethyl group,
1-fluoroethyl group,
2-fluoroethyl group,
2,2,2-trifluoroethyl group,
1,1,2,2,2-pentafluoroethyl group,
1-fluoropropyl group,
2-fluoropropyl group,
3-fluoropropyl group,
2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group,
1,1,2,2,3,3,3-heptafluoropropyl group,
1-fluoro-1-methylethyl group,
2-fluoro-1-methylethyl group,
2,2,2-trifluoro-1-trifluoromethylethyl group,
1,2,2,2-tetrafluoro-1-trifluoromethylethyl group,
1-fluoro-1-butyl group,
2-fluoro-1-butyl group,
3-fluoro-1-butyl group,
4-fluoro-1-butyl group,
4,4,4-trifluoro-1-butyl group,
3,3,4,4,4-pentafluoro-1-butyl group,
2,2,3,3,4,4,4-heptafluoro-1-butyl group,
1,1,2,2,3,3,4,4,4-nonafluoro-1-butyl group,
1-fluoro-1-methylpropyl group,
2-fluoro-1-methylpropyl group,
3-fluoro-1-methylpropyl group,
1-fluoromethylpropyl group,
2,2,3,3,3-pentafluoro-1-methylpropyl group,
1,2,2,3,3,3-hexafluoro-1-trifluoromethylpropyl group,
1-fluoro-2-methylpropyl group,
2-fluoro-2-methylpropyl group,
3-fluoro-2-methylpropyl group,
2,3,3,3-tetrafluoro-2-trifluoromethylpropyl group,
1,1,2,3,3,3-hexafluoro-2-trifluoromethylpropyl group,
1-methyl-1-fluoromethylethyl group,
2,2,2-trifluoro-1,1-dimethylethyl group,
2,2,2-trifluoro-1,1-bis (tetrafluoromethyl) ethyl group,
Etc.
中でも、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル基が好ましく、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル基が特に好ましい。 Among them, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 1-fluoroethyl group, 2-fluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 1,1,2,2,2-pentafluoro An ethyl group is preferable, and a trifluoromethyl group, a 2,2,2-trifluoroethyl group, and a 1,1,2,2,2-pentafluoroethyl group are particularly preferable.
シクロアルキル基の具体例としては、例えば、
シクロペンチル基、
2−メチルシクロペンチル基、
3−メチルシクロペンチル基、
2,2−ジメチルシクロペンチル基、
2,3−ジメチルシクロペンチル基、
2,4−ジメチルシクロペンチル基、
2,5−ジメチルシクロペンチル基、
3,3−ジメチルシクロペンチル基、
3,4−ジメチルシクロペンチル基、
2−エチルシクロペンチル基、
3−エチルシクロペンチル基、
シクロヘキシル基、
2−メチルシクロヘキシル基、
3−メチルシクロヘキシル基、
4−メチルシクロヘキシル基、
2,2−ジメチルシクロヘキシル基、
2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
2,5−ジメチルシクロヘキシル基、
2,6−ジメチルシクロヘキシル基、
3,4−ジメチルシクロヘキシル基、
3,5−ジメチルシクロヘキシル基、
2−エチルシクロヘキシル基、
3−エチルシクロヘキシル基、
4−エチルシクロヘキシル基、
ビシクロ[3,2,1]オクタ−1−イル基、
ビシクロ[3,2,1]オクタ−2−イル基、
等が挙げられる。
Specific examples of the cycloalkyl group include, for example,
A cyclopentyl group,
2-methylcyclopentyl group,
3-methylcyclopentyl group,
2,2-dimethylcyclopentyl group,
2,3-dimethylcyclopentyl group,
2,4-dimethylcyclopentyl group,
2,5-dimethylcyclopentyl group,
3,3-dimethylcyclopentyl group,
3,4-dimethylcyclopentyl group,
2-ethylcyclopentyl group,
3-ethylcyclopentyl group,
A cyclohexyl group,
2-methylcyclohexyl group,
3-methylcyclohexyl group,
4-methylcyclohexyl group,
2,2-dimethylcyclohexyl group,
2,3-dimethylcyclohexyl group,
2,4-dimethylcyclohexyl group,
2,5-dimethylcyclohexyl group,
2,6-dimethylcyclohexyl group,
3,4-dimethylcyclohexyl group,
3,5-dimethylcyclohexyl group,
2-ethylcyclohexyl group,
3-ethylcyclohexyl group,
4-ethylcyclohexyl group,
A bicyclo [3,2,1] oct-1-yl group,
A bicyclo [3,2,1] oct-2-yl group,
Etc.
中でも、シクロペンチル基又はシクロヘキシル基が好ましい。 Of these, a cyclopentyl group or a cyclohexyl group is preferable.
また、上記シクロアルキル基は一部又は全ての水素原子がハロゲン原子によって置換されたハロゲン化シクロアルキル基であってもよく、水素原子を置換するハロゲン原子としては、フッ素原子又は塩素原子が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 The cycloalkyl group may be a halogenated cycloalkyl group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and the halogen atom replacing the hydrogen atom is preferably a fluorine atom or a chlorine atom, A fluorine atom is particularly preferred.
ハロゲン化シクロアルキル基の具体例としては、例えば、次のようなものが挙げられる。
1−フルオロシクロペンチル基、
2−フルオロシクロペンチル基、
3−フルオロシクロペンチル基、
2,3,4,5−テトラフルオロシクロペンチル基、
1,2,2,3,3,4,4,5,5−ノナフルオロシクロペンチル基、
1−フルオロ−2−メチルシクロペンチル基、
2−フルオロ−2−メチルシクロペンチル基、
3−フルオロ−2−メチルシクロペンチル基、
4−フルオロ−2−メチルシクロペンチル基、
5−フルオロ−2−メチルシクロペンチル基、
2−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
3,4,5−トリフルオロ−2−メチルシクロペンチル基、
3,4,5−トリフルオロ−2−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
1,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−2−メチルシクロペンチル基、
1,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−2−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
1−フルオロ−3−メチルシクロペンチル基、
2−フルオロ−3−メチルシクロペンチル基、
3−フルオロ−3−メチルシクロペンチル基、
4−フルオロ−3−メチルシクロペンチル基、
5−フルオロ−3−メチルシクロペンチル基、
3−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
2,4,5−トリフルオロ−3−メチルシクロペンチル基、
2,4,5−トリフルオロ−3−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
1,2,2,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−3−メチルシクロペンチル基、
1,2,2,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−3−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
1−フルオロ−2,2−ジメチルシクロペンチル基、
3−フルオロ−2,2−ジメチルシクロペンチル基、
4−フルオロ−2,2−ジメチルシクロペンチル基、
5−フルオロ−2,2−ジメチルシクロペンチル基、
2−メチル−2−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
2,2−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
3,4,5−トリフルオロ−2,2−ジメチルシクロペンチル基、
3,4,5−トリフルオロ−2−メチル−2−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
3,4,5−トリフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
1,3,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロ−2−メチル−2−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
1,3,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
1−フルオロ−2,3−ジメチルシクロペンチル基、
2−フルオロ−2,3−ジメチルシクロペンチル基、
3−フルオロ−2,3−ジメチルシクロペンチル基、
4−フルオロ−2,3−ジメチルシクロペンチル基、
5−フルオロ−2,3−ジメチルシクロペンチル基、
2−メチル−3−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
2−トリフルオロメチル−3−メチルシクロペンチル基、
2,3−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
4,5−ジフルオロ−2,3−ジメチルシクロペンチル基、
4,5−ジフルオロ−2−メチル−3−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
4,5−ジフルオロ−2−トリフルオロメチル−3−メチルシクロペンチル基、
4,5−ジフルオロ−2,3−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
1,2,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロ−2,3−ジメチルシクロペンチル基、
1,2,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロ−2−トリフルオロメチル−3−メチルシクロペンチル基、
1,2,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロ−2−メチル−3−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
1,2,3,4,4,5,5−ヘプタフルオロ−2,3−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
1−フルオロ−2,4−ジメチルシクロペンチル基、
2−フルオロ−2,4−ジメチルシクロペンチル基、
3−フルオロ−2,4−ジメチルシクロペンチル基、
4−フルオロ−2,4−ジメチルシクロペンチル基、
5−フルオロ−2,4−ジメチルシクロペンチル基、
2−トリフルオロメチル−4−メチル−シクロペンチル基、
2−メチル−4−トリフルオロメチル−シクロペンチル基、
2,4−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
3,5−ジフルオロ−2,4−ジメチルシクロペンチル基、
3,5−ジフルオロ−2−メチル−4−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
3,5−ジフルオロ−2−トリフルオロメチル−4−メチルシクロペンチル基、
3,5−ジフルオロ−2,4−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
1,2,3,3,4,5,5−ヘプタフルオロ−2,4−ジメチルシクロペンチル基、
1,2,3,3,4,5,5−ヘプタフルオロ−2−トリフルオロメチル−4−メチルシクロペンチル基、
1,2,3,3,4,5,5−ヘプタフルオロ−2−メチル−4−トリフルオロメチルシクロペンチル基、
1,2,3,3,4,5,5−ヘプタフルオロ−2,4−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
1−フルオロ−2,5−ジメチルシクロペンチル基、
2−フルオロ−2,5−ジメチルシクロペンチル基、
3−フルオロ−2,5−ジメチルシクロペンチル基、
2−トリフルオロメチル−5−メチル−シクロペンチル基、
2,5−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
3,4−ジフルオロ−2,5−ジメチルシクロペンチル基、
3,4−ジフルオロ−2−トリフルオロメチル−5−メチル−シクロペンチル基、
3,4−ジフルオロ−2,5−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
1,2,3,3,4,4,5−ヘプタフルオロ−2,5−ジメチルシクロペンチル基、
1,2,3,3,4,4,5−ヘプタフルオロ−2−トリフルオロメチル−5−メチルシクロペンチル基、
1,2,3,3,4,4,5−ヘプタフルオロ−2,5−ビス(トリフルオロメチル)シクロペンチル基、
1−フルオロ−2−エチルシクロペンチル基、
2−フルオロ−2−エチルシクロペンチル基、
3−フルオロ−2−エチルシクロペンチル基、
4−フルオロ−2−エチルシクロペンチル基、
5−フルオロ−2−エチルシクロペンチル基、
2−(2,2,2−トリフルオロエチル)−シクロペンチル基、
2−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロペンチル基、
3,4,5−トリフルオロ−2−エチルシクロペンチル基、
3,4,5−トリフルオロ−2−(2,2,2−トリフルオロエチル)−シクロペンチル基、
3,4,5−トリフルオロ−2−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロペンチル基、
1,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−2−エチルシクロペンチル基、
1,2,3,3,4,4,5,5−2−(2,2,2−トリフルオロエチル)−シクロペンチル基、
1,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−2−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロペンチル基、
1−フルオロ−3−エチルシクロペンチル基、
2−フルオロ−3−エチルシクロペンチル基、
3−フルオロ−3−エチルシクロペンチル基、
4−フルオロ−3−エチルシクロペンチル基、
5−フルオロ−3−エチルシクロペンチル基、
3−(2,2,2−トリフルオロエチル)シクロペンチル基、
3−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロペンチル基、
2,4,5−トリフルオロ−3−エチルシクロペンチル基、
2,4,5−トリフルオロ−3−(2,2,2−トリフルオロエチル)シクロペンチル基、
2,4,5−トリフルオロ−3−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロペンチル基、
1,2,2,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−3−エチルシクロペンチル基、
1,2,2,3,4,4,5,5−3−(2,2,2−トリフルオロエチル)シクロペンチル基、
1,2,2,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−3−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロペンチル基。
Specific examples of the halogenated cycloalkyl group include the following.
1-fluorocyclopentyl group,
2-fluorocyclopentyl group,
3-fluorocyclopentyl group,
2,3,4,5-tetrafluorocyclopentyl group,
1,2,2,3,3,4,4,5,5-nonafluorocyclopentyl group,
1-fluoro-2-methylcyclopentyl group,
2-fluoro-2-methylcyclopentyl group,
3-fluoro-2-methylcyclopentyl group,
4-fluoro-2-methylcyclopentyl group,
5-fluoro-2-methylcyclopentyl group,
2-trifluoromethylcyclopentyl group,
3,4,5-trifluoro-2-methylcyclopentyl group,
3,4,5-trifluoro-2-trifluoromethylcyclopentyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-2-methylcyclopentyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-2-trifluoromethylcyclopentyl group,
1-fluoro-3-methylcyclopentyl group,
2-fluoro-3-methylcyclopentyl group,
3-fluoro-3-methylcyclopentyl group,
4-fluoro-3-methylcyclopentyl group,
5-fluoro-3-methylcyclopentyl group,
3-trifluoromethylcyclopentyl group,
2,4,5-trifluoro-3-methylcyclopentyl group,
2,4,5-trifluoro-3-trifluoromethylcyclopentyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5-octafluoro-3-methylcyclopentyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5-octafluoro-3-trifluoromethylcyclopentyl group,
1-fluoro-2,2-dimethylcyclopentyl group,
3-fluoro-2,2-dimethylcyclopentyl group,
4-fluoro-2,2-dimethylcyclopentyl group,
5-fluoro-2,2-dimethylcyclopentyl group,
2-methyl-2-trifluoromethylcyclopentyl group,
2,2-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
3,4,5-trifluoro-2,2-dimethylcyclopentyl group,
3,4,5-trifluoro-2-methyl-2-trifluoromethylcyclopentyl group,
3,4,5-trifluoro-2,2-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
1,3,3,4,4,5,5-heptafluoro-2-methyl-2-trifluoromethylcyclopentyl group,
1,3,3,4,4,5,5-heptafluoro-2,2-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
1-fluoro-2,3-dimethylcyclopentyl group,
2-fluoro-2,3-dimethylcyclopentyl group,
3-fluoro-2,3-dimethylcyclopentyl group,
4-fluoro-2,3-dimethylcyclopentyl group,
5-fluoro-2,3-dimethylcyclopentyl group,
2-methyl-3-trifluoromethylcyclopentyl group,
2-trifluoromethyl-3-methylcyclopentyl group,
2,3-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
4,5-difluoro-2,3-dimethylcyclopentyl group,
4,5-difluoro-2-methyl-3-trifluoromethylcyclopentyl group,
4,5-difluoro-2-trifluoromethyl-3-methylcyclopentyl group,
4,5-difluoro-2,3-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
1,2,3,4,4,5,5-heptafluoro-2,3-dimethylcyclopentyl group,
1,2,3,4,4,5,5-heptafluoro-2-trifluoromethyl-3-methylcyclopentyl group,
1,2,3,4,4,5,5-heptafluoro-2-methyl-3-trifluoromethylcyclopentyl group,
1,2,3,4,4,5,5-heptafluoro-2,3-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
1-fluoro-2,4-dimethylcyclopentyl group,
2-fluoro-2,4-dimethylcyclopentyl group,
3-fluoro-2,4-dimethylcyclopentyl group,
4-fluoro-2,4-dimethylcyclopentyl group,
5-fluoro-2,4-dimethylcyclopentyl group,
2-trifluoromethyl-4-methyl-cyclopentyl group,
2-methyl-4-trifluoromethyl-cyclopentyl group,
2,4-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
3,5-difluoro-2,4-dimethylcyclopentyl group,
3,5-difluoro-2-methyl-4-trifluoromethylcyclopentyl group,
3,5-difluoro-2-trifluoromethyl-4-methylcyclopentyl group,
3,5-difluoro-2,4-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
1,2,3,3,4,5,5-heptafluoro-2,4-dimethylcyclopentyl group,
1,2,3,3,4,5,5-heptafluoro-2-trifluoromethyl-4-methylcyclopentyl group,
1,2,3,3,4,5,5-heptafluoro-2-methyl-4-trifluoromethylcyclopentyl group,
1,2,3,3,4,5,5-heptafluoro-2,4-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
1-fluoro-2,5-dimethylcyclopentyl group,
2-fluoro-2,5-dimethylcyclopentyl group,
3-fluoro-2,5-dimethylcyclopentyl group,
2-trifluoromethyl-5-methyl-cyclopentyl group,
2,5-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
3,4-difluoro-2,5-dimethylcyclopentyl group,
3,4-difluoro-2-trifluoromethyl-5-methyl-cyclopentyl group,
3,4-difluoro-2,5-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
1,2,3,3,4,4,5-heptafluoro-2,5-dimethylcyclopentyl group,
1,2,3,3,4,4,5-heptafluoro-2-trifluoromethyl-5-methylcyclopentyl group,
1,2,3,3,4,4,5-heptafluoro-2,5-bis (trifluoromethyl) cyclopentyl group,
1-fluoro-2-ethylcyclopentyl group,
2-fluoro-2-ethylcyclopentyl group,
3-fluoro-2-ethylcyclopentyl group,
4-fluoro-2-ethylcyclopentyl group,
5-fluoro-2-ethylcyclopentyl group,
2- (2,2,2-trifluoroethyl) -cyclopentyl group,
2- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclopentyl group,
3,4,5-trifluoro-2-ethylcyclopentyl group,
3,4,5-trifluoro-2- (2,2,2-trifluoroethyl) -cyclopentyl group,
3,4,5-trifluoro-2- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclopentyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-2-ethylcyclopentyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5-2 (2,2,2-trifluoroethyl) -cyclopentyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5-octafluoro-2- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclopentyl group,
1-fluoro-3-ethylcyclopentyl group,
2-fluoro-3-ethylcyclopentyl group,
3-fluoro-3-ethylcyclopentyl group,
4-fluoro-3-ethylcyclopentyl group,
5-fluoro-3-ethylcyclopentyl group,
3- (2,2,2-trifluoroethyl) cyclopentyl group,
3- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclopentyl group,
2,4,5-trifluoro-3-ethylcyclopentyl group,
2,4,5-trifluoro-3- (2,2,2-trifluoroethyl) cyclopentyl group,
2,4,5-trifluoro-3- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclopentyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5-octafluoro-3-ethylcyclopentyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5--3- (2,2,2-trifluoroethyl) cyclopentyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5-octafluoro-3- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclopentyl group.
1−フルオロシクロヘキシル基、
2−フルオロシクロヘキシル基、
3−フルオロシクロヘキシル基、
4−フルオロシクロヘキシル基、
2,3,4,5,6−ペンタフルオロシクロヘキシル基、
1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−ウンデカフルオロシクロヘキシル基、
1−フルオロ−2−メチルシクロヘキシル基、
2−フルオロ−2−メチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−2−メチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−2−メチルシクロヘキシル基、
5−フルオロ−2−メチルシクロヘキシル基、
6−フルオロ−2−メチルシクロヘキシル基、
2−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2−メチルシクロヘキシル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−2−メチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−2−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1−フルオロ−3−メチルシクロヘキシル基、
2−フルオロ−3−メチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−3−メチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−3−メチルシクロヘキシル基、
5−フルオロ−3−メチルシクロヘキシル基、
6−フルオロ−3−メチルシクロヘキシル基、
3−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
2,4,5,6−テトラフルオロ−3−メチルシクロヘキシル基、
2,4,5,6−テトラフルオロ−3−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−3−メチルシクロヘキシル基、
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−3−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1−フルオロ−4−メチルシクロヘキシル基、
2−フルオロ−4−メチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−4−メチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−4−メチルシクロヘキシル基、
4−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
2,3,5,6−テトラフルオロ−4−メチルシクロヘキシル基、
2,3,5,6−テトラフルオロ−4−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1,2,2,3,3,4,5,5,6,6−デカフルオロ−4−メチルシクロヘキシル基、
1,2,2,3,3,4,5,5,6,6−デカフルオロ−4−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1−フルオロ−2,2−ジメチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−2,2−ジメチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−2,2−ジメチルシクロヘキシル基、
5−フルオロ−2,2−ジメチルシクロヘキシル基、
6−フルオロ−2,2−ジメチルシクロヘキシル基、
2−メチル−2−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
2,2−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2,2−ジメチルシクロヘキシル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2−メチル−2−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1,3,3,4,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2,2−ジメチルシクロヘキシル基、
1,3,3,4,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2−メチル−2−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1,3,3,4,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2,2−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1−フルオロ−2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
2−フルオロ−2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
5−フルオロ−2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
6−フルオロ−2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
2−メチル−3−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
2−トリフルオロメチル−3−メチルシクロヘキシル基、
2,3−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
4,5,6−トリフルオロ−2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
4,5,6−トリフルオロ−2−メチル−3−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
4,5,6−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−3−メチルシクロヘキシル基、
4,5,6−トリフルオロ−2,3−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1,2,3,4,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2,3−ジメチルシクロヘキシル基、
1,2,3,4,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2−メチル−3−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1,2,3,4,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2−トリフルオロメチル−3−メチルシクロヘキシル基、
1,2,3,4,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2,3−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1−フルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
2−フルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
5−フルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
6−フルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
2−メチル−4−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
2−トリフルオロメチル−4−メチルシクロヘキシル基、
2,4−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
3,5,6−トリフルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
3,5,6−トリフルオロ−2−メチル−4−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
3,5,6−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−4−メチルシクロヘキシル基、
3,5,6−トリフルオロ−2,4−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2−メチル−4−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2−トリフルオロメチル−4−メチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,5,5,6,6−ノナフルオロ−2,4−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1−フルオロ−2,5−ジメチルシクロヘキシル基、
2−フルオロ−2,5−ジメチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−2,5−ジメチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−2,5−ジメチルシクロヘキシル基、
5−フルオロ−2,5−ジメチルシクロヘキシル基、
6−フルオロ−2,5−ジメチルシクロヘキシル基、
2−メチル−5−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
2−トリフルオロメチル−4−メチルシクロヘキシル基、
2,5−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
3,5,6−トリフルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
3,5,6−トリフルオロ−2−メチル−5−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
3,5,6−トリフルオロ−2−トリフルオロメチル−5−メチルシクロヘキシル基、
3,5,6−トリフルオロ−2,5−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,6,6−ノナフルオロ−2,4−ジメチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,6,6−ノナフルオロ−2−メチル−5−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,6,6−ノナフルオロ−2−トリフルオロメチル−5−メチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,6,6−ノナフルオロ−2,5−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1−フルオロ−2,6−ジメチルシクロヘキシル基、
2−フルオロ−2,6−ジメチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−2,6−ジメチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−2,6−ジメチルシクロヘキシル基、
2−メチル−6−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
2,6−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
3,4,5−トリフルオロ−2,6−ジメチルシクロヘキシル基、
3,4,5−トリフルオロ−2−メチル−6−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
3,4,5−トリフルオロ−2,6−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,5,6−ノナフルオロ−2,6−ジメチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,5,6−ノナフルオロ−2−メチル−6−トリフルオロメチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,5,6−ノナフルオロ−2,6−ビス(トリフルオロメチル)シクロヘキシル基、
1−フルオロ−2−エチルシクロヘキシル基、
2−フルオロ−2−エチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−2−エチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−2−エチルシクロヘキシル基、
5−フルオロ−2−エチルシクロヘキシル基、
6−フルオロ−2−エチルシクロヘキシル基、
2−(2,2,2−トリフルオロエチル)シクロヘキシル基、
2−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロヘキシル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2−エチルシクロヘキシル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2−(2,2,2−トリフルオロエチル)シクロヘキシル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2−(1,1,2,2,2−トペンタフルオロエチル)シクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−2−エチルシクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−2−(2,2,2−トリフルオロエチル)シクロヘキシル基、
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−2−(1,1,2,2,2−ペンタタフルオロエチル)シクロヘキシル基、
1−フルオロ−3−エチルシクロヘキシル基、
2−フルオロ−3−エチルシクロヘキシル基、
3−フルオロ−3−エチルシクロヘキシル基、
4−フルオロ−3−エチルシクロヘキシル基、
5−フルオロ−3−エチルシクロヘキシル基、
6−フルオロ−3−エチルシクロヘキシル基、
3−(2,2,2−トリフルオロエチル)シクロヘキシル基、
3−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロヘキシル基、
2,4,5,6−テトラフルオロ−3−エチルシクロヘキシル基、
2,4,5,6−テトラフルオロ−3−(2,2,2−トリフルオロエチル)シクロヘキシル基、
2,4,5,6−テトラフルオロ−3−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロヘキシル基、
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−3−エチルシクロヘキシル基、
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−3−(2,2,2−トリフルオロエチル)シクロヘキシル基、
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6−デカフルオロ−3−(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シクロヘキシル基。
1-fluorocyclohexyl group,
2-fluorocyclohexyl group,
3-fluorocyclohexyl group,
4-fluorocyclohexyl group,
2,3,4,5,6-pentafluorocyclohexyl group,
1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-undecafluorocyclohexyl group,
1-fluoro-2-methylcyclohexyl group,
2-fluoro-2-methylcyclohexyl group,
3-fluoro-2-methylcyclohexyl group,
4-fluoro-2-methylcyclohexyl group,
5-fluoro-2-methylcyclohexyl group,
6-fluoro-2-methylcyclohexyl group,
2-trifluoromethylcyclohexyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2-methylcyclohexyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2-trifluoromethylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-2-methylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-2-trifluoromethylcyclohexyl group,
1-fluoro-3-methylcyclohexyl group,
2-fluoro-3-methylcyclohexyl group,
3-fluoro-3-methylcyclohexyl group,
4-fluoro-3-methylcyclohexyl group,
5-fluoro-3-methylcyclohexyl group,
6-fluoro-3-methylcyclohexyl group,
3-trifluoromethylcyclohexyl group,
2,4,5,6-tetrafluoro-3-methylcyclohexyl group,
2,4,5,6-tetrafluoro-3-trifluoromethylcyclohexyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-3-methylcyclohexyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-3-trifluoromethylcyclohexyl group,
1-fluoro-4-methylcyclohexyl group,
2-fluoro-4-methylcyclohexyl group,
3-fluoro-4-methylcyclohexyl group,
4-fluoro-4-methylcyclohexyl group,
4-trifluoromethylcyclohexyl group,
2,3,5,6-tetrafluoro-4-methylcyclohexyl group,
2,3,5,6-tetrafluoro-4-trifluoromethylcyclohexyl group,
1,2,2,3,3,4,5,5,6,6-decafluoro-4-methylcyclohexyl group,
1,2,2,3,3,4,5,5,6,6-decafluoro-4-trifluoromethylcyclohexyl group,
1-fluoro-2,2-dimethylcyclohexyl group,
3-fluoro-2,2-dimethylcyclohexyl group,
4-fluoro-2,2-dimethylcyclohexyl group,
5-fluoro-2,2-dimethylcyclohexyl group,
6-fluoro-2,2-dimethylcyclohexyl group,
2-methyl-2-trifluoromethylcyclohexyl group,
2,2-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2,2-dimethylcyclohexyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2-methyl-2-trifluoromethylcyclohexyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2,2-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1,3,3,4,4,5,5,6,6-nonafluoro-2,2-dimethylcyclohexyl group,
1,3,3,4,4,5,5,6,6-nonafluoro-2-methyl-2-trifluoromethylcyclohexyl group,
1,3,3,4,4,5,5,6,6-nonafluoro-2,2-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1-fluoro-2,3-dimethylcyclohexyl group,
2-fluoro-2,3-dimethylcyclohexyl group,
3-fluoro-2,3-dimethylcyclohexyl group,
4-fluoro-2,3-dimethylcyclohexyl group,
5-fluoro-2,3-dimethylcyclohexyl group,
6-fluoro-2,3-dimethylcyclohexyl group,
2-methyl-3-trifluoromethylcyclohexyl group,
2-trifluoromethyl-3-methylcyclohexyl group,
2,3-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
4,5,6-trifluoro-2,3-dimethylcyclohexyl group,
4,5,6-trifluoro-2-methyl-3-trifluoromethylcyclohexyl group,
4,5,6-trifluoro-2-trifluoromethyl-3-methylcyclohexyl group,
4,5,6-trifluoro-2,3-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1,2,3,4,4,5,5,6,6-nonafluoro-2,3-dimethylcyclohexyl group,
1,2,3,4,4,5,5,6,6-nonafluoro-2-methyl-3-trifluoromethylcyclohexyl group,
1,2,3,4,4,5,5,6,6-nonafluoro-2-trifluoromethyl-3-methylcyclohexyl group,
1,2,3,4,4,5,5,6,6-nonafluoro-2,3-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1-fluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
2-fluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
3-fluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
4-fluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
5-fluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
6-fluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
2-methyl-4-trifluoromethylcyclohexyl group,
2-trifluoromethyl-4-methylcyclohexyl group,
2,4-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
3,5,6-trifluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
3,5,6-trifluoro-2-methyl-4-trifluoromethylcyclohexyl group,
3,5,6-trifluoro-2-trifluoromethyl-4-methylcyclohexyl group,
3,5,6-trifluoro-2,4-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1,2,3,3,4,5,5,6,6-nonafluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,5,5,6,6-nonafluoro-2-methyl-4-trifluoromethylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,5,5,6,6-nonafluoro-2-trifluoromethyl-4-methylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,5,5,6,6-nonafluoro-2,4-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1-fluoro-2,5-dimethylcyclohexyl group,
2-fluoro-2,5-dimethylcyclohexyl group,
3-fluoro-2,5-dimethylcyclohexyl group,
4-fluoro-2,5-dimethylcyclohexyl group,
5-fluoro-2,5-dimethylcyclohexyl group,
6-fluoro-2,5-dimethylcyclohexyl group,
2-methyl-5-trifluoromethylcyclohexyl group,
2-trifluoromethyl-4-methylcyclohexyl group,
2,5-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
3,5,6-trifluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
3,5,6-trifluoro-2-methyl-5-trifluoromethylcyclohexyl group,
3,5,6-trifluoro-2-trifluoromethyl-5-methylcyclohexyl group,
3,5,6-trifluoro-2,5-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,6,6-nonafluoro-2,4-dimethylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,6,6-nonafluoro-2-methyl-5-trifluoromethylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,6,6-nonafluoro-2-trifluoromethyl-5-methylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,6,6-nonafluoro-2,5-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1-fluoro-2,6-dimethylcyclohexyl group,
2-fluoro-2,6-dimethylcyclohexyl group,
3-fluoro-2,6-dimethylcyclohexyl group,
4-fluoro-2,6-dimethylcyclohexyl group,
2-methyl-6-trifluoromethylcyclohexyl group,
2,6-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
3,4,5-trifluoro-2,6-dimethylcyclohexyl group,
3,4,5-trifluoro-2-methyl-6-trifluoromethylcyclohexyl group,
3,4,5-trifluoro-2,6-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5,6-nonafluoro-2,6-dimethylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5,6-nonafluoro-2-methyl-6-trifluoromethylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5,6-nonafluoro-2,6-bis (trifluoromethyl) cyclohexyl group,
1-fluoro-2-ethylcyclohexyl group,
2-fluoro-2-ethylcyclohexyl group,
3-fluoro-2-ethylcyclohexyl group,
4-fluoro-2-ethylcyclohexyl group,
5-fluoro-2-ethylcyclohexyl group,
6-fluoro-2-ethylcyclohexyl group,
2- (2,2,2-trifluoroethyl) cyclohexyl group,
2- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclohexyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2-ethylcyclohexyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2- (2,2,2-trifluoroethyl) cyclohexyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2- (1,1,2,2,2-topentafluoroethyl) cyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-2-ethylcyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-2- (2,2,2-trifluoroethyl) cyclohexyl group,
1,2,3,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-2- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclohexyl group,
1-fluoro-3-ethylcyclohexyl group,
2-fluoro-3-ethylcyclohexyl group,
3-fluoro-3-ethylcyclohexyl group,
4-fluoro-3-ethylcyclohexyl group,
5-fluoro-3-ethylcyclohexyl group,
6-fluoro-3-ethylcyclohexyl group,
3- (2,2,2-trifluoroethyl) cyclohexyl group,
3- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclohexyl group,
2,4,5,6-tetrafluoro-3-ethylcyclohexyl group,
2,4,5,6-tetrafluoro-3- (2,2,2-trifluoroethyl) cyclohexyl group,
2,4,5,6-tetrafluoro-3- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclohexyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-3-ethylcyclohexyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-3- (2,2,2-trifluoroethyl) cyclohexyl group,
1,2,2,3,4,4,5,5,6,6-decafluoro-3- (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) cyclohexyl group.
中でも、ペンタフルオロシクロペンチル基、ヘキサフルオロシクロヘキシル基、1,2,2,3,3,4,4,5,5−ノナフルオロシクロペンチル基、1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−ウンデカフルオロシクロヘキシル基が好ましい。 Among them, pentafluorocyclopentyl group, hexafluorocyclohexyl group, 1,2,2,3,3,4,4,5,5-nonafluorocyclopentyl group, 1,2,2,3,3,4,4,5 , 5,6,6-Undecafluorocyclohexyl group is preferred.
また、不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、
ビニル基、
1−プロペン−1−イル基、
1−プロペン−2−イル基、
アリル基、
クロチル基、
エチニル基、
プロパルギル基、
フェニル基、
2−メチルフェニル基、
3−メチルフェニル基、
4−メチルフェニル基、
2,3−ジメチルフェニル基、
キシリル基、
フェニルメチル基、
1−フェニルエチル基、
2−フェニルエチル基、
ジフェニルメチル基、
トリフェニルメチル基、
シンナミル基
等が挙げられる。
Moreover, as a specific example of an unsaturated hydrocarbon group, for example,
Vinyl group,
1-propen-1-yl group,
1-propen-2-yl group,
Allyl group,
Crotyl group,
An ethynyl group,
Propargyl group,
Phenyl group,
2-methylphenyl group,
3-methylphenyl group,
4-methylphenyl group,
2,3-dimethylphenyl group,
Xylyl group,
Phenylmethyl group,
1-phenylethyl group,
2-phenylethyl group,
Diphenylmethyl group,
Triphenylmethyl group,
Cinnamyl group and the like can be mentioned.
中でも、ビニル基、アリル基、フェニル基、フェニルメチル基又は2−フェニルエチル基が好ましい。 Among these, a vinyl group, an allyl group, a phenyl group, a phenylmethyl group, or a 2-phenylethyl group is preferable.
また、上記不飽和炭化水素基の一部又は全ての水素原子がハロゲン原子によって置換されたハロゲン化不飽和炭化水素基であってもよく、水素原子を置換するハロゲン原子としてはフッ素原子又は塩素原子が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。 The unsaturated hydrocarbon group may be a halogenated unsaturated hydrocarbon group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, and the halogen atom replacing the hydrogen atom is a fluorine atom or a chlorine atom. Are preferable, and a fluorine atom is particularly preferable.
ハロゲン化不飽和炭化水素基の具体例としては、例えば、
3−トリフルオロ−1−プロペン−1−イル基、
3−トリフルオロ−2−プロペン−2−イル基、
パーフルオロビニル基、
パーフルオロアリル基、
2−フルオロフェニル基、
3−フルオロフェニル基、
4−フルオロフェニル基、
2,4,6−トリフルオロフェニル基、
3,5−ジフルオロフェニル基、
2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル基、
2−トリフルオロメチルフェニル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2−メチルフェニル基、
3,4,5,6−テトラフルオロ−2−トリフルオロメチルフェニル基、
3−トリフルオロメチルフェニル基、
2,4,5,6−テトラフルオロ−3−メチルフェニル基、
2,4,5,6−テトラフルオロ−3−トリフルオロメチルフェニル基、
4−トリフルオロメチルフェニル基、
2,3,5,6−テトラフルオロ−4−メチルフェニル基、
2,3,4,5−テトラフルオロ−4−トリフルオロメチルフェニル基、
パーフルオロキシリル基、
2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニルメチル基、
1−(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)エチル基、
2−(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)エチル基、
ビス((2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)メチル基、
トリス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)メチル基、
等が挙げられる。
Specific examples of the halogenated unsaturated hydrocarbon group include, for example,
3-trifluoro-1-propen-1-yl group,
3-trifluoro-2-propen-2-yl group,
Perfluorovinyl group,
Perfluoroallyl group,
2-fluorophenyl group,
3-fluorophenyl group,
4-fluorophenyl group,
2,4,6-trifluorophenyl group,
3,5-difluorophenyl group,
2,3,4,5,6-pentafluorophenyl group,
2-trifluoromethylphenyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2-methylphenyl group,
3,4,5,6-tetrafluoro-2-trifluoromethylphenyl group,
3-trifluoromethylphenyl group,
2,4,5,6-tetrafluoro-3-methylphenyl group,
2,4,5,6-tetrafluoro-3-trifluoromethylphenyl group,
4-trifluoromethylphenyl group,
2,3,5,6-tetrafluoro-4-methylphenyl group,
2,3,4,5-tetrafluoro-4-trifluoromethylphenyl group,
Perfluoroxylyl group,
2,3,4,5,6-pentafluorophenylmethyl group,
1- (2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) ethyl group,
2- (2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) ethyl group,
Bis ((2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) methyl group,
Tris (2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) methyl group,
Etc.
中でも、パーフルオロビニル基、パーフルオロアリル基、2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル基、2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニルメチル基が好ましい。 Of these, a perfluorovinyl group, a perfluoroallyl group, a 2,3,4,5,6-pentafluorophenyl group, and a 2,3,4,5,6-pentafluorophenylmethyl group are preferable.
以上のことから、本発明における化合物Aの置換基(1)の好適例としては、例えば、
メチル基、
トリフルオロメチル基、
tert−ブチル基、
エチル基、
2,2,2−トリフルオロエチル基、
1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル基、
1,1−ビス(トリフルオロメチル)−2,2,2−トリフルオロエチル基、
トリシクロペンチルメチル基、
トリス(2,3,4,5−テトラフルオロシクロペンチル)メチル基、
トリシクロヘキシルメチル基、
トリス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロシクロヘキシル)メチル基、
トリフェニルメチル基、
トリス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)メチル基、
1,1−ビス(フェニルメチル)−2−フェニルエチル基、
1,1−ビス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニルメチル)−2−(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)エチル基、
シリル基、
トリメチルシリル基、
トリス(トリフルオロメチル)シリル基、
トリエチルシリル基、
トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)シリル基、
トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シリル基、
トリシクロペンチルシリル基、
トリス(2,3,4,5−テトラフルオロシクロペンチル)シリル基、
トリシクロヘキシルシリル基、
トリス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロシクロヘキシル)シリル基、
トリフェニルシリル基、
トリス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)シリル基、
トリ(フェニルメチル)シリル基、
トリス(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニルメチル)シリル基、
等が挙げられる。
From the above, suitable examples of the substituent (1) of the compound A in the present invention include, for example,
Methyl group,
A trifluoromethyl group,
tert-butyl group,
Ethyl group,
2,2,2-trifluoroethyl group,
1,1,2,2,2-pentafluoroethyl group,
1,1-bis (trifluoromethyl) -2,2,2-trifluoroethyl group,
A tricyclopentylmethyl group,
Tris (2,3,4,5-tetrafluorocyclopentyl) methyl group,
A tricyclohexylmethyl group,
Tris (2,3,4,5,6-pentafluorocyclohexyl) methyl group,
Triphenylmethyl group,
Tris (2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) methyl group,
1,1-bis (phenylmethyl) -2-phenylethyl group,
1,1-bis (2,3,4,5,6-pentafluorophenylmethyl) -2- (2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) ethyl group,
Silyl group,
A trimethylsilyl group,
Tris (trifluoromethyl) silyl group,
Triethylsilyl group,
Tris (2,2,2-trifluoroethyl) silyl group,
Tris (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) silyl group,
Tricyclopentylsilyl group,
Tris (2,3,4,5-tetrafluorocyclopentyl) silyl group,
A tricyclohexylsilyl group,
Tris (2,3,4,5,6-pentafluorocyclohexyl) silyl group,
Triphenylsilyl group,
Tris (2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) silyl group,
Tri (phenylmethyl) silyl group,
Tris (2,3,4,5,6-pentafluorophenylmethyl) silyl group,
Etc.
中でも、メチル基、トリフルオロメチル基、tert−ブチル基、エチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル基、シリル基、トリメチルシリル基、トリス(トリフルオロメチル)シリル基、トリエチルシリル基、トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)シリル基、トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)シリル基が好ましく、2,2,2−トリフルオロエチル基、トリメチルシリル基が特に好ましい。 Among them, methyl group, trifluoromethyl group, tert-butyl group, ethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 1,1,2,2,2-pentafluoroethyl group, silyl group, trimethylsilyl group, Tris (trifluoromethyl) silyl group, triethylsilyl group, tris (2,2,2-trifluoroethyl) silyl group, and tris (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) silyl group are preferable. , 2,2-trifluoroethyl group and trimethylsilyl group are particularly preferable.
特に、置換基(1)において、MがSi原子の場合、R1〜R3の少なくとも一つ、好ましくは3つが、炭素数1〜10、好ましくは1〜2の鎖状炭化水素基で、他のものが水素原子であることが好ましく、置換基(1)がメチルシリル基、ジメチルシリル基、トリメチルシリル基、エチルシリル基、エチルメチルシリル基、ジエチルシリル基、ジエチルメチルシリル基、又はトリエチルシリル基であることが好ましい。 In particular, in the substituent (1), when M is a Si atom, at least one of R 1 to R 3 , preferably 3 is a chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 2 carbon atoms, The other is preferably a hydrogen atom, and the substituent (1) is a methylsilyl group, a dimethylsilyl group, a trimethylsilyl group, an ethylsilyl group, an ethylmethylsilyl group, a diethylsilyl group, a diethylmethylsilyl group, or a triethylsilyl group. Preferably there is.
また、Mが炭素原子の場合、R1〜R3の少なくとも一つ、好ましくは3つが、ハロゲン原子を有していても良い炭素数1〜10、好ましくは1〜2の鎖状炭化水素基であることが好ましく、置換基(1)は、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1,1−ジフルオロエチル基、1,2−ジフルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、1,1,2−トリフルオロエチル基、1,2,2−トリフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロエチル基、1,2,2,2−テトラフルオロエチル基、又はペンタフルオロエチル基であることが好ましい。 Further, when M is a carbon atom, at least one of R 1 to R 3 , preferably three, may have a halogen atom, and the chain hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 2 carbon atoms. The substituent (1) is preferably a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 1-fluoroethyl group, a 2-fluoroethyl group, a 1,1-difluoroethyl group, 1,2- Difluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 1,1,2-trifluoroethyl group, 1,2,2-trifluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 1,1,2 , 2-tetrafluoroethyl group, 1,2,2,2-tetrafluoroethyl group, or pentafluoroethyl group is preferable.
特に、本発明で用いる化合物Aは、下記一般式(2)で表されるリン酸、亜リン酸、ホウ酸、硫酸、ジカルボン酸のエステル化合物であることが好ましい。 In particular, the compound A used in the present invention is preferably an ester compound of phosphoric acid, phosphorous acid, boric acid, sulfuric acid, and dicarboxylic acid represented by the following general formula (2).
(一般式(2)中、YはP原子、B原子、S原子、又は−CO−Ra−CO−基を表し、R4〜R6は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子を有していても良い炭素数1〜10の炭化水素基、又は前記一般式(1)で表される基を表し、R4〜R6のうち少なくとも一つは、該一般式(1)で表される基であり、Raはヘテロ原子又はハロゲン原子を有していても良い炭素数1〜3の炭化水素基であり、nは0≦n≦2の整数であり、mは0又は1である。ただし、YがP原子のときはnは0又は1且つm=1であり、YがB原子のときはn=0且つm=1であり、YがS原子のときはn=2且つm=0であり、Yが−CO−Ra−CO−基のときはn=0且つm=0である。) (In General Formula (2), Y represents a P atom, a B atom, an S atom, or a —CO—Ra—CO— group, and R 4 to R 6 each independently have a hydrogen atom or a halogen atom. Represents a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms or a group represented by the general formula (1), and at least one of R 4 to R 6 is represented by the general formula (1). Ra is a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms which may have a hetero atom or a halogen atom, n is an integer of 0 ≦ n ≦ 2, and m is 0 or 1. However, when Y is a P atom, n is 0 or 1, and m = 1. When Y is a B atom, n = 0 and m = 1. When Y is an S atom, n = 2 and m. = 0, and when Y is a —CO—Ra—CO— group, n = 0 and m = 0.)
下記一般式(2)で表される化合物の好適例としては、例えば、
リン酸トリメチル、
リン酸トリス(トリフルオロメチル)、
リン酸トリス(tert−ブチル)、
リン酸トリエチル、
リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、
リン酸トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)、
リン酸トリシリル、
リン酸トリス(トリメチルシリル)、
リン酸トリス(トリシクロペンチルシリル)、
リン酸トリス(トリシクロヘキシルシリル)、
リン酸トリス(トリフェニルシリル)、
亜リン酸トリメチル、
亜リン酸トリス(トリフルオロメチル)、
亜リン酸トリス(tert−ブチル)、
亜リン酸トリエチル、
亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、
亜リン酸トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)、
亜リン酸トリシリル、
亜リン酸トリス(トリメチルシリル)、
亜リン酸トリス(トリシクロペンチルシリル)、
亜リン酸トリス(トリシクロヘキシルシリル)、
亜リン酸トリス(トリフェニルシリル)
ホウ酸トリシリル、
ホウ酸トリス(トリメチルシリル)、
ホウ酸トリス(トリエチルシリル)、
ホウ酸トリス(トリフェニルシリル)、
硫酸ジシリル、
硫酸ビス(トリメチルシリル)、
硫酸ビス(トリエチルシリル)、
硫酸ビス(トリフェニルシリル)
マロン酸ジシリル、
マロン酸ビス(トリメチルシリル)、
マロン酸ビス(トリエチルシリル)、
マロン酸ビス(トリフェニルシリル)、
コハク酸ジシリル、
コハク酸ビス(トリメチルシリル)、
コハク酸ビス(トリエチルシリル)、
コハク酸ビス(トリフェニルシリル)、
等が挙げられる。
As a suitable example of a compound represented by the following general formula (2), for example,
Trimethyl phosphate,
Tris phosphate (trifluoromethyl),
Tris phosphate (tert-butyl),
Triethyl phosphate,
Tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl),
Tris phosphate (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl),
Trisilyl phosphate,
Tris phosphate (trimethylsilyl),
Tris phosphate (tricyclopentylsilyl),
Tris phosphate (tricyclohexylsilyl),
Tris phosphate (triphenylsilyl),
Trimethyl phosphite,
Tris phosphite (trifluoromethyl),
Tris phosphite (tert-butyl),
Triethyl phosphite,
Tris phosphite (2,2,2-trifluoroethyl),
Tris phosphite (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl),
Trisilyl phosphite,
Tris phosphite (trimethylsilyl),
Tris phosphite (tricyclopentylsilyl),
Tris phosphite (tricyclohexylsilyl),
Tris phosphite (triphenylsilyl)
Trisilyl borate,
Tris (trimethylsilyl) borate,
Tris borate (triethylsilyl),
Tris borate (triphenylsilyl),
Disilyl sulfate,
Bis (trimethylsilyl) sulfate,
Bis (triethylsilyl) sulfate,
Bis (triphenylsilyl) sulfate
Disilyl malonate,
Bis (trimethylsilyl) malonate,
Bis (triethylsilyl) malonate,
Bis (triphenylsilyl) malonate,
Disilyl succinate,
Bis (trimethylsilyl) succinate,
Bis (triethylsilyl) succinate,
Bis (triphenylsilyl) succinate,
Etc.
中でも、リン酸トリメチル、リン酸トリス(トリフルオロメチル)、リン酸トリエチル、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)、リン酸トリシリル、リン酸トリス(トリメチルシリル)、、リン酸トリス(トリエチルシリル)、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリス(トリフルオロメチル)、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、亜リン酸トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)、亜リン酸トリシリル、亜リン酸トリス(トリメチルシリル)、亜リン酸トリス(トリエチルシリル)、ホウ酸トリス(トリメチルシリル)、ホウ酸トリス(トリエチルシリル)、ホウ酸トリス(トリフェニルシリル)、硫酸ビス(トリメチルシリル)、硫酸ビス(トリエチルシリル)、硫酸ビス(トリフェニルシリル)、マロン酸ビス(トリメチルシリル)、マロン酸ビス(トリエチルシリル)、マロン酸ビス(トリフェニルシリル)、コハク酸ビス(トリメチルシリル)、コハク酸ビス(トリエチルシリル)、及びコハク酸ビス(トリフェニルシリル)が好ましく、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)、リン酸(トリストリメチルシリル)、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、亜リン酸トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)、亜リン酸(トリストリメチルシリル)、ホウ酸トリス(トリメチルシリル)、ホウ酸トリス(トリエチルシリル)、ホウ酸トリス(トリフェニルシリル)、硫酸ビス(トリメチルシリル)、硫酸ビス(トリエチルシリル)、硫酸ビス(トリフェニルシリル)、マロン酸ビス(トリメチルシリル)、マロン酸ビス(トリエチルシリル)、マロン酸ビス(トリフェニルシリル)、コハク酸ビス(トリメチルシリル)、コハク酸ビス(トリエチルシリル)、及びコハク酸ビス(トリフェニルシリル)が好ましく、リン酸トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)、亜リン酸トリス(1,1,2,2,2−ペンタフルオロエチル)、リン酸トリス(トリメチルシリル)、亜リン酸トリス(トリメチルシリル)、ホウ酸トリス(トリメチルシリル)、硫酸ビス(トリメチルシリル)、及びマロン酸ビス(トリメチルシリル)が特に好ましい。 Among them, trimethyl phosphate, tris phosphate (trifluoromethyl), triethyl phosphate, tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), tris phosphate (1,1,2,2,2-pentafluoro) Ethyl), trisilyl phosphate, tris phosphate (trimethylsilyl), tris phosphate (triethylsilyl), trimethyl phosphite, tris phosphite (trifluoromethyl), triethyl phosphite, tris phosphite (2, 2,2-trifluoroethyl), tris phosphite (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl), trisilyl phosphite, tris phosphite (trimethylsilyl), tris phosphite (triethylsilyl) , Boric acid tris (trimethylsilyl), boric acid tris (triethylsilyl), boric acid tris (triphenylsilyl), bis sulfate Trimethylsilyl), bis (triethylsilyl) sulfate, bis (triphenylsilyl) sulfate, bis (trimethylsilyl) malonate, bis (triethylsilyl) malonate, bis (triphenylsilyl) malonate, bis (trimethylsilyl) succinate, succinate Bis (triethylsilyl) acid and bis (triphenylsilyl) succinate are preferred, Tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), Tris phosphate (1,1,2,2,2-pentafluoro) Ethyl), phosphoric acid (tristrimethylsilyl), phosphorous acid tris (2,2,2-trifluoroethyl), phosphorous acid tris (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl), phosphorous acid ( Tris trimethylsilyl), tris borate (trimethylsilyl), tris borate (triethylsilyl), boric acid Lis (triphenylsilyl), bis (trimethylsilyl) sulfate, bis (triethylsilyl) sulfate, bis (triphenylsilyl) sulfate, bis (triphenylsilyl) malonate, bis (triethylsilyl) malonate, bis (triphenylsilyl) malonate ), Bis (trimethylsilyl) succinate, bis (triethylsilyl) succinate, and bis (triphenylsilyl) succinate, tris (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl) phosphate, phosphorous acid Acid tris (1,1,2,2,2-pentafluoroethyl), tris (trimethylsilyl) phosphate, tris (trimethylsilyl) phosphite, tris (trimethylsilyl) borate, bis (trimethylsilyl) sulfate, and bismalonate (Trimethylsilyl) is particularly preferred.
<1−3−3.含有量、検出(含有の由来)、技術範囲等>
本発明の非水系電解液においては、上述の化合物Aの1種のみを用いても良く、2種類以上の化合物Aを任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
<1-3-3. Content, detection (origin of content), technical scope, etc.>
In the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, only one kind of the above-mentioned compound A may be used, or two or more kinds of compounds A may be used in any combination and ratio.
また、化合物Aの製造方法にも特に制限はなく、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the manufacturing method of compound A, It is possible to select and manufacture a well-known method arbitrarily.
非水系電解液中の、化合物Aの割合は、非水系電解液全体に対して、それらの合計で、電池特性の観点からは、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、特に好ましくは0.3重量%以上、一方上限は、好ましくは15重量%以下、より好ましくは12重量%以下、特に好ましくは10重量%以下である。非水系電解液中の化合物Aの含有量が少なすぎる場合は、前述の「モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩」の有する「出力」や「サイクル後出力」における優れた効果を助長できない場合がある。 The proportion of Compound A in the non-aqueous electrolyte is the total of the total amount of the non-aqueous electrolyte, and is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight from the viewpoint of battery characteristics. %, Particularly preferably 0.3% by weight or more, while the upper limit is preferably 15% by weight or less, more preferably 12% by weight or less, and particularly preferably 10% by weight or less. If the content of Compound A in the non-aqueous electrolyte is too small, the above-mentioned “monofluorophosphate and / or difluorophosphate” has an excellent effect on “output” and “post-cycle output”. There are cases where it is impossible.
化合物Aは、非水系電解液として実際に非水系電解液二次電池作製に供すると、その電池を解体して再び非水系電解液を抜き出しても、その中の含有量が著しく低下している場合が多い。従って、電池から抜き出した非水系電解液から、少なくとも1種の化合物Aが少量でも検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。また、化合物Aは、非水系電解液として実際に非水系電解液二次電池作製に供すると、その電池を解体して再び抜き出した非水系電解液には化合物Aが含有されていなかった場合であっても、非水系電解液二次電池の他の構成部材である正極、負極若しくはセパレータ上で検出される場合も多い。従って、正極、負極、セパレータの少なくとも一構成部材から、少なくとも1種の化合物Aが検出された場合も本発明に含まれるとみなされる。 When the compound A is actually used as a non-aqueous electrolyte solution for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery, even if the battery is disassembled and the non-aqueous electrolyte solution is taken out again, the content thereof is significantly reduced. There are many cases. Accordingly, it is considered that the present invention includes those in which at least one compound A can be detected even in a small amount from the non-aqueous electrolyte extracted from the battery. Further, when the compound A is actually used as a non-aqueous electrolyte solution for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte solution disassembled and extracted again does not contain the compound A. Even if it exists, it is often detected on the positive electrode, the negative electrode, or the separator, which is another component of the non-aqueous electrolyte secondary battery. Therefore, the case where at least one compound A is detected from at least one constituent member of the positive electrode, the negative electrode, and the separator is also considered to be included in the present invention.
また、化合物Aを非水系電解液に含ませると共に、正極、負極、セパレータの少なくとも一構成部材に含ませて用いた場合も本発明に含まれるとみなされる。 Further, the case where the compound A is included in the non-aqueous electrolyte and included in at least one constituent member of the positive electrode, the negative electrode, and the separator is also considered to be included in the present invention.
一方、化合物Aは、作成される非水系電解液二次電池の正極内、又は正極の表面に予め含有させていても良い。この場合、予め含有させた化合物Aの一部若しくは全てが非水系電解液中に溶解し、機能を発現することが期待され、その場合も本発明に含まれるものとみなされる。 On the other hand, the compound A may be previously contained in the positive electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery to be produced or on the surface of the positive electrode. In this case, it is expected that a part or all of the compound A contained in advance is dissolved in the non-aqueous electrolyte and expresses the function, and that case is also considered to be included in the present invention.
予め正極内又は正極の表面に含有させる手段に関しては、特に限定されないが、具体的な例としては、後述する正極作成時に調合するスラリーに化合物Aを溶解させておく、あるいは既に作成した正極に対し、化合物Aを任意の非水系溶媒に予め溶解させて作成した溶液を塗布或いは含浸させた後、用いた溶媒を乾燥、除去することで含有させる、等の方法が挙げられる。 There is no particular limitation on the means to be included in the positive electrode or on the surface of the positive electrode in advance. As a specific example, the compound A is dissolved in a slurry prepared at the time of preparing the positive electrode described later, or the positive electrode already prepared And a method in which a solution prepared by dissolving Compound A in an arbitrary non-aqueous solvent in advance is applied or impregnated, and then the solvent used is dried and removed to contain the solution.
また、実際に非水系電解液二次電池を作成した時に、少なくとも1種の化合物Aを含む非水系電解液から正極内又は正極表面に含ませても良い。非水系電解液二次電池を作成する場合、非水系電解液は正極に含浸させるため、化合物Aを含む非水系電解液を用いた場合、化合物Aが正極内あるいは正極表面に含まれるようになる場合が多い。その為、電池を解体した時に回収される正極から、少なくとも化合物Aが検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。 Further, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is actually produced, it may be contained in the positive electrode or on the surface of the positive electrode from a non-aqueous electrolyte containing at least one compound A. When producing a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte solution is impregnated in the positive electrode. Therefore, when a non-aqueous electrolyte solution containing Compound A is used, Compound A is contained in the positive electrode or on the positive electrode surface. There are many cases. Therefore, what can detect at least the compound A from the positive electrode collect | recovered when a battery is disassembled is considered to be included in the present invention.
また、化合物Aは、作成される非水系電解液二次電池の負極内又は負極の表面に予め含有させていても良い。この場合、予め含有させた化合物Aの一部若しくは全てが非水系電解液中に溶解し、機能を発現することが期待され、本発明に含まれるものとみなされる。予め負極内、又は負極の表面に含有させる手段に関しては、特に限定されないが、具体的な例としては、後述する負極作成時に調合するスラリーに化合物Aを溶解させておく、あるいは既に作成した負極に対し、化合物Aを任意の非水系溶媒に予め溶解させて作成した溶液を塗布或いは含浸させた後、用いた溶媒を乾燥、除去することで含有させる等の方法が挙げられる。 Moreover, the compound A may be previously contained in the negative electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery to be produced or on the surface of the negative electrode. In this case, it is expected that a part or all of the compound A contained in advance is dissolved in the non-aqueous electrolyte and expresses the function, and is considered to be included in the present invention. There are no particular restrictions on the means for inclusion in the negative electrode or on the surface of the negative electrode in advance, but as a specific example, compound A is dissolved in a slurry prepared at the time of preparing the negative electrode, which will be described later, or the negative electrode already prepared On the other hand, after applying or impregnating a solution prepared by dissolving Compound A in an arbitrary non-aqueous solvent in advance, the solvent used is dried and removed to contain the solution.
また、実際に非水系電解液二次電池を作成した時に、少なくとも1種の化合物Aを含む非水系電解液から負極内又は負極表面に含ませても良い。非水系電解液二次電池を作成する場合、非水系電解液は負極に含浸させるため、化合物Aを含む非水系電解液を用いた場合、化合物Aが負極内あるいは負極表面に含まれるようになる場合が多い。その為、電池を解体した時に回収される負極から、少なくとも化合物Aが検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。 Further, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is actually produced, it may be contained in the negative electrode or on the surface of the negative electrode from a non-aqueous electrolyte containing at least one compound A. When producing a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte is impregnated into the negative electrode. Therefore, when a non-aqueous electrolyte containing compound A is used, compound A is contained in the negative electrode or on the negative electrode surface. There are many cases. Therefore, what can detect at least the compound A from the negative electrode collect | recovered when a battery is disassembled is considered to be included in the present invention.
更に、化合物Aは、作成される非水系電解液二次電池のセパレータ内又はセパレータの表面に予め含有させていても良い。この場合、予め含有させた化合物Aの一部若しくは全てが非水系電解液中に溶解し、機能を発現することが期待され、本発明に含まれるものとみなされる。予めセパレータ内又はセパレータの表面に含有させる手段に関しては、特に限定されないが、具体的な例としては、セパレータ作成時に化合物Aを混合させておく、あるいは非水系電解液二次電池を作成する前のセパレータに、化合物Aを任意の非水系溶媒に予め溶解させて作成した溶液を塗布或いは含浸させた後、用いた溶媒を乾燥、除去することで含有させる等の方法が挙げられる。 Furthermore, the compound A may be previously contained in the separator of the nonaqueous electrolyte secondary battery to be produced or on the surface of the separator. In this case, it is expected that a part or all of the compound A contained in advance is dissolved in the non-aqueous electrolyte and expresses the function, and is considered to be included in the present invention. The means to be contained in the separator or on the surface of the separator in advance is not particularly limited, but as a specific example, the compound A is mixed at the time of making the separator, or before the non-aqueous electrolyte secondary battery is made. For example, the separator may be coated with or impregnated with a solution prepared by dissolving Compound A in an arbitrary non-aqueous solvent in advance, and then used by drying and removing the solvent.
また、実際に非水系電解液二次電池を作成した時に、化合物Aを含む非水系電解液からセパレータ内又はセパレータ表面に含ませても良い。非水系電解液二次電池を作成する場合、非水系電解液はセパレータに含浸させるため、化合物Aを含む非水系電解液を用いた場合、化合物Aがセパレータ内あるいはセパレータ表面に含まれるようになる場合が多い。その為、電池を解体した時に回収されるセパレータから、少なくとも化合物Aが検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。 Further, when a non-aqueous electrolyte secondary battery is actually produced, the non-aqueous electrolyte solution containing Compound A may be contained in the separator or on the separator surface. When producing a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte is impregnated in the separator. Therefore, when a non-aqueous electrolyte containing compound A is used, compound A is contained in the separator or on the separator surface. There are many cases. Therefore, what can detect at least the compound A from the separator collect | recovered when a battery is disassembled is considered to be included in the present invention.
<1−5.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ても良い。添加剤は、従来公知のものを任意に用いることができる。添加剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
<1-5. Additives>
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention may contain various additives as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. A conventionally well-known thing can be arbitrarily used for an additive. An additive may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
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等が挙げられる。これらの中でも、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、不飽和結合及びハロゲン原子のうち少なくとも一方を有するカーボネート(以下、「特定カーボネート」と略記する場合がある)、好ましくは環状カーボネートを加えることが好ましい。以下、特定カーボネートとその他添加剤に分けて説明する。 Examples of the additive include an overcharge inhibitor and an auxiliary agent for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage. Among these, carbonates having at least one of an unsaturated bond and a halogen atom as an aid for improving capacity retention characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage (hereinafter sometimes abbreviated as “specific carbonate”) It is preferable to add a cyclic carbonate. Hereinafter, the specific carbonate and other additives will be described separately.
<1−5−1.特定カーボネート>
特定カーボネートは、不飽和結合及びハロゲン原子のうち少なくとも一方を有するカーボネートであるが、特定カーボネートは、不飽和結合のみを有していても良く、ハロゲン原子のみを有していても良く、不飽和結合及びハロゲン原子の双方を有していても良い。
<1-5-1. Specific carbonate>
The specific carbonate is a carbonate having at least one of an unsaturated bond and a halogen atom. However, the specific carbonate may have only an unsaturated bond, may have only a halogen atom, and is unsaturated. You may have both a bond and a halogen atom.
特定カーボネートの分子量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、50以上、250以下であるものが好ましい。この範囲であると、非水系電解液に対する特定カーボネートの溶解性が良好で、添加の効果を十分に発現することができる。特定カーボネートの分子量は、好ましくは80以上、150以下である。 The molecular weight of the specific carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but those having a molecular weight of 50 or more and 250 or less are preferable. Within this range, the solubility of the specific carbonate in the non-aqueous electrolyte is good, and the effect of addition can be sufficiently exhibited. The molecular weight of the specific carbonate is preferably 80 or more and 150 or less.
また、特定カーボネートの製造方法にも特に制限は無く、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。 Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the manufacturing method of a specific carbonate, It is possible to select and manufacture a well-known method arbitrarily.
また、特定カーボネートは、本発明の非水系電解液中に、何れか1種を単独で含有させても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有させても良い。 In addition, the specific carbonate may be included alone in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, or two or more may be combined in any combination and ratio.
また、特定カーボネートを用いる場合、本発明の非水系電解液の特定カーボネートの配合量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液に対して、それぞれ独立して好ましくは0.01重量%以上、30重量%以下であり、合計で好ましくは0.01重量%以上、70重量%以下である。
特定カーボネートの配合量がこの下限以上であると、非水系電解液二次電池に、十分なサイクル特性向上効果をもたらすことができる。また、この上限以下であると、非水系電解液二次電池の高温保存特性及び連続充電特性の低下を避けることができ、ガス発生量が多くなったり、容量維持率が低下することも避けることができる。特定カーボネートの合計の配合量は、より好ましくは0.1重量%以上、特に好ましくは0.3重量%以上、また、より好ましくは50重量%以下、特に好ましくは40重量%以下である。
Moreover, when using a specific carbonate, the compounding quantity of the specific carbonate of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. On the other hand, it is preferably independently 0.01% by weight or more and 30% by weight or less, and preferably in total, 0.01% by weight or more and 70% by weight or less.
When the blending amount of the specific carbonate is not less than this lower limit, a sufficient cycle characteristic improving effect can be brought about in the non-aqueous electrolyte secondary battery. In addition, if it is below this upper limit, it is possible to avoid deterioration of the high-temperature storage characteristics and continuous charge characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, and also avoid an increase in the amount of gas generation and a decrease in capacity maintenance rate. Can do. The total amount of the specific carbonate is more preferably 0.1% by weight or more, particularly preferably 0.3% by weight or more, more preferably 50% by weight or less, and particularly preferably 40% by weight or less.
(1−5−1−1.不飽和カーボネート)
特定カーボネートのうち、不飽和結合を有するカーボネート(以下、「不飽和カーボネート」と略記する場合がある)としては、炭素−炭素二重結合や炭素−炭素三重結合等の炭素−炭素不飽和結合を有するカーボネートであれば、特に限定されず、任意の不飽和カーボネートを用いることができる。なお、芳香環を有するカーボネートも、不飽和結合を有するカーボネートに含まれるものとする。
(1-5-1-1. Unsaturated carbonate)
Among the specific carbonates, carbonates having an unsaturated bond (hereinafter sometimes abbreviated as “unsaturated carbonates”) include carbon-carbon unsaturated bonds such as carbon-carbon double bonds and carbon-carbon triple bonds. If it is the carbonate which has, it will not specifically limit, Arbitrary unsaturated carbonates can be used. In addition, the carbonate which has an aromatic ring shall also be contained in the carbonate which has an unsaturated bond.
不飽和カーボネートの例としては、ビニレンカーボネート類、芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類、フェニルカーボネート類、ビニルカーボネート類、アリルカーボネート類等が挙げられる。 Examples of the unsaturated carbonate include vinylene carbonates, ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond, phenyl carbonates, vinyl carbonates, allyl carbonates, and the like.
ビニレンカーボネート類の具体例としては、
ビニレンカーボネート、
メチルビニレンカーボネート、
4,5−ジメチルビニレンカーボネート、
フェニルビニレンカーボネート、
4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、
カテコールカーボネート
等が挙げられる。
As specific examples of vinylene carbonates,
Vinylene carbonate,
Methyl vinylene carbonate,
4,5-dimethyl vinylene carbonate,
Phenyl vinylene carbonate,
4,5-diphenyl vinylene carbonate,
Catechol carbonate etc. are mentioned.
芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類の具体例としては、
ビニルエチレンカーボネート、
4,5−ジビニルエチレンカーボネート、
フェニルエチレンカーボネート、
4,5−ジフェニルエチレンカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond include:
Vinyl ethylene carbonate,
4,5-divinylethylene carbonate,
Phenylethylene carbonate,
Examples include 4,5-diphenylethylene carbonate.
フェニルカーボネート類の具体例としては、
ジフェニルカーボネート、
エチルフェニルカーボネート、
メチルフェニルカーボネート、
t−ブチルフェニルカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of phenyl carbonates include
Diphenyl carbonate,
Ethyl phenyl carbonate,
Methyl phenyl carbonate,
Examples thereof include t-butylphenyl carbonate.
ビニルカーボネート類の具体例としては、
ジビニルカーボネート、
メチルビニルカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of vinyl carbonates include
Divinyl carbonate,
Examples thereof include methyl vinyl carbonate.
アリルカーボネート類の具体例としては、
ジアリルカーボネート、
アリルメチルカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of allyl carbonates include
Diallyl carbonate,
Examples include allyl methyl carbonate.
なかでも、ビニレンカーボネート類、芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類が好ましく、特に、ビニレンカーボネート、4,5−ジフェニルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートは、安定な界面保護被膜を形成することができ、より好適に用いられる。 Among these, vinylene carbonates, ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond are preferable, and in particular, vinylene carbonate, 4,5-diphenyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate. Vinyl ethylene carbonate can form a stable interface protective film and is more preferably used.
(1−5−1−2.ハロゲン化カーボネート)
特定カーボネートのうち、ハロゲン原子を有するカーボネート(以下、「ハロゲン化カーボネート」と略記する場合がある)としては、ハロゲン原子を有するものであれば、特に限定されず、任意のハロゲン化カーボネートを用いることができる。
(1-5-1-2. Halogenated carbonate)
Among the specific carbonates, a carbonate having a halogen atom (hereinafter sometimes abbreviated as “halogenated carbonate”) is not particularly limited as long as it has a halogen atom, and any halogenated carbonate is used. Can do.
ハロゲン化カーボネートに含まれるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、なかでも、好ましくはフッ素原子又は塩素原子であり、フッ素原子が特に好ましい。又はロゲン化カーボネートが有するハロゲン原子の数も、1個以上であれば特に限定されず、好ましくは6個以下であり、より好ましくは4個以下である。ハロゲン化カーボネートが複数のハロゲン原子を有する場合、それらは互いに同一でも良く、異なっていても良い。 Examples of the halogen atom contained in the halogenated carbonate include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom. Among them, a fluorine atom or a chlorine atom is preferable, and a fluorine atom is particularly preferable. Alternatively, the number of halogen atoms contained in the rogenated carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, preferably 6 or less, more preferably 4 or less. When the halogenated carbonate has a plurality of halogen atoms, they may be the same as or different from each other.
ハロゲン化カーボネートの例としては、エチレンカーボネート誘導体類、ジメチルカーボネート誘導体類、エチルメチルカーボネート誘導体類、ジエチルカーボネート誘導体類等が挙げられる。 Examples of halogenated carbonates include ethylene carbonate derivatives, dimethyl carbonate derivatives, ethyl methyl carbonate derivatives, diethyl carbonate derivatives and the like.
エチレンカーボネート誘導体類の具体例としては、
フルオロエチレンカーボネート、
クロロエチレンカーボネート、
4,4−ジ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、
4,4−ジクロロエチレンカーボネート、
4,5−ジクロロエチレンカーボネート、
4−フルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、
4−クロロ−4−メチルエチレンカーボネート、
4,5−ジフルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、
4,5−ジクロロ−4−メチルエチレンカーボネート、
4−フルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、
4−クロロ−5−メチルエチレンカーボネート、
4,4−ジフルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、
4,4−ジクロロ−5−メチルエチレンカーボネート、
4−(フルオロメチル)−エチレンカーボネート、
4−(クロロメチル)−エチレンカーボネート、
4−(ジフルオロメチル)−エチレンカーボネート、
4−(ジクロロメチル)−エチレンカーボネート、
4−(トリフルオロメチル)−エチレンカーボネート、
4−(トリクロロメチル)−エチレンカーボネート、
4−(フルオロメチル)−4−フルオロエチレンカーボネート、
4−(クロロメチル)−4−クロロエチレンカーボネート、
4−(フルオロメチル)−5−フルオロエチレンカーボネート、
4−(クロロメチル)−5−クロロエチレンカーボネート、
4−フルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、
4−クロロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、
4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、
4,5−ジクロロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、
4,4−ジフルオロ−5,5−ジメチルエチレンカーボネート、
4,4−ジクロロ−5,5−ジメチルエチレンカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of ethylene carbonate derivatives include
Fluoroethylene carbonate,
Chloroethylene carbonate,
4,4-difluoroethylene carbonate,
4,5-difluoroethylene carbonate,
4,4-dichloroethylene carbonate,
4,5-dichloroethylene carbonate,
4-fluoro-4-methylethylene carbonate,
4-chloro-4-methylethylene carbonate,
4,5-difluoro-4-methylethylene carbonate,
4,5-dichloro-4-methylethylene carbonate,
4-fluoro-5-methylethylene carbonate,
4-chloro-5-methylethylene carbonate,
4,4-difluoro-5-methylethylene carbonate,
4,4-dichloro-5-methylethylene carbonate,
4- (fluoromethyl) -ethylene carbonate,
4- (chloromethyl) -ethylene carbonate,
4- (difluoromethyl) -ethylene carbonate,
4- (dichloromethyl) -ethylene carbonate,
4- (trifluoromethyl) -ethylene carbonate,
4- (trichloromethyl) -ethylene carbonate,
4- (fluoromethyl) -4-fluoroethylene carbonate,
4- (chloromethyl) -4-chloroethylene carbonate,
4- (fluoromethyl) -5-fluoroethylene carbonate,
4- (chloromethyl) -5-chloroethylene carbonate,
4-fluoro-4,5-dimethylethylene carbonate,
4-chloro-4,5-dimethylethylene carbonate,
4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate,
4,5-dichloro-4,5-dimethylethylene carbonate,
4,4-difluoro-5,5-dimethylethylene carbonate,
Examples include 4,4-dichloro-5,5-dimethylethylene carbonate.
ジメチルカーボネート誘導体類の具体例としては、
フルオロメチルメチルカーボネート、
ジフルオロメチルメチルカーボネート、
トリフルオロメチルメチルカーボネート、
ビス(フルオロメチル)カーボネート、
ビス(ジフルオロ)メチルカーボネート、
ビス(トリフルオロ)メチルカーボネート、
クロロメチルメチルカーボネート、
ジクロロメチルメチルカーボネート、
トリクロロメチルメチルカーボネート、
ビス(クロロメチル)カーボネート、
ビス(ジクロロ)メチルカーボネート、
ビス(トリクロロ)メチルカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of dimethyl carbonate derivatives include
Fluoromethyl methyl carbonate,
Difluoromethyl methyl carbonate,
Trifluoromethyl methyl carbonate,
Bis (fluoromethyl) carbonate,
Bis (difluoro) methyl carbonate,
Bis (trifluoro) methyl carbonate,
Chloromethyl methyl carbonate,
Dichloromethyl methyl carbonate,
Trichloromethyl methyl carbonate,
Bis (chloromethyl) carbonate,
Bis (dichloro) methyl carbonate,
Examples thereof include bis (trichloro) methyl carbonate.
エチルメチルカーボネート誘導体類の具体例としては、
2−フルオロエチルメチルカーボネート、
エチルフルオロメチルカーボネート、
2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、
2−フルオロエチルフルオロメチルカーボネート、
エチルジフルオロメチルカーボネート、
2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、
2,2−ジフルオロエチルフルオロメチルカーボネート、
2−フルオロエチルジフルオロメチルカーボネート、
エチルトリフルオロメチルカーボネート、
2−クロロエチルメチルカーボネート、
エチルクロロメチルカーボネート、
2,2−ジクロロエチルメチルカーボネート、
2−クロロエチルクロロメチルカーボネート、
エチルジクロロメチルカーボネート、
2,2,2−トリクロロエチルメチルカーボネート、
2,2−ジクロロエチルクロロメチルカーボネート、
2−クロロエチルジクロロメチルカーボネート、
エチルトリクロロメチルカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of ethyl methyl carbonate derivatives include
2-fluoroethyl methyl carbonate,
Ethyl fluoromethyl carbonate,
2,2-difluoroethyl methyl carbonate,
2-fluoroethyl fluoromethyl carbonate,
Ethyl difluoromethyl carbonate,
2,2,2-trifluoroethyl methyl carbonate,
2,2-difluoroethyl fluoromethyl carbonate,
2-fluoroethyl difluoromethyl carbonate,
Ethyl trifluoromethyl carbonate,
2-chloroethyl methyl carbonate,
Ethyl chloromethyl carbonate,
2,2-dichloroethyl methyl carbonate,
2-chloroethyl chloromethyl carbonate,
Ethyl dichloromethyl carbonate,
2,2,2-trichloroethyl methyl carbonate,
2,2-dichloroethyl chloromethyl carbonate,
2-chloroethyl dichloromethyl carbonate,
Examples include ethyl trichloromethyl carbonate.
ジエチルカーボネート誘導体類の具体例としては、
エチル−(2−フルオロエチル)カーボネート、
エチル−(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、
ビス(2−フルオロエチル)カーボネート、
エチル−(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、
2,2−ジフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、
ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、
2,2,2−トリフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、
2,2,2−トリフルオロエチル−2’,2’−ジフルオロエチルカーボネート、
ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、
エチル−(2−クロロエチル)カーボネート、
エチル−(2,2−ジクロロエチル)カーボネート、
ビス(2−クロロエチル)カーボネート、
エチル−(2,2,2−トリクロロエチル)カーボネート、
2,2−ジクロロエチル−2’−クロロエチルカーボネート、
ビス(2,2−ジクロロエチル)カーボネート、
2,2,2−トリクロロエチル−2’−クロロエチルカーボネート、
2,2,2−トリクロロエチル−2’,2’−ジクロロエチルカーボネート、
ビス(2,2,2−トリクロロエチル)カーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of diethyl carbonate derivatives include
Ethyl- (2-fluoroethyl) carbonate,
Ethyl- (2,2-difluoroethyl) carbonate,
Bis (2-fluoroethyl) carbonate,
Ethyl- (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate,
2,2-difluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate,
Bis (2,2-difluoroethyl) carbonate,
2,2,2-trifluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate,
2,2,2-trifluoroethyl-2 ′, 2′-difluoroethyl carbonate,
Bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate,
Ethyl- (2-chloroethyl) carbonate,
Ethyl- (2,2-dichloroethyl) carbonate,
Bis (2-chloroethyl) carbonate,
Ethyl- (2,2,2-trichloroethyl) carbonate,
2,2-dichloroethyl-2'-chloroethyl carbonate,
Bis (2,2-dichloroethyl) carbonate,
2,2,2-trichloroethyl-2′-chloroethyl carbonate,
2,2,2-trichloroethyl-2 ′, 2′-dichloroethyl carbonate,
Examples thereof include bis (2,2,2-trichloroethyl) carbonate.
これらのハロゲン化カーボネートの中でも、フッ素原子を有するカーボネートが好ましく、フッ素原子を有するエチレンカーボネート誘導体類がより好ましく、特にフルオロエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−エチレンカーボネート、4,4−ジ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は、安定な界面保護皮膜を形成することができ、より好適に用いられる。 Among these halogenated carbonates, carbonates having fluorine atoms are preferable, ethylene carbonate derivatives having fluorine atoms are more preferable, and in particular, fluoroethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -ethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate. 4,5-difluoroethylene carbonate can form a stable interface protective film and is more preferably used.
(1−5−1−3.ハロゲン化不飽和カーボネート)
更に、特定カーボネートとしては、不飽和結合とハロゲン原子とを共に有するカーボネート(これを適宜「ハロゲン化不飽和カーボネート」と略記する場合がある。)を用いることもできる。ハロゲン化不飽和カーボネートとしては、特に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意のハロゲン化不飽和カーボネートを用いることができる。
(1-5-1-3. Halogenated unsaturated carbonate)
Furthermore, as the specific carbonate, a carbonate having both an unsaturated bond and a halogen atom (this may be abbreviated as “halogenated unsaturated carbonate” as appropriate) may be used. There is no restriction | limiting in particular as a halogenated unsaturated carbonate, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, arbitrary halogenated unsaturated carbonates can be used.
ハロゲン化不飽和カーボネートの例としては、ビニレンカーボネート誘導体類、芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート誘導体類、フェニルカーボネート誘導体類、ビニルカーボネート誘導体類、アリルカーボネート誘導体類等が挙げられる。 Examples of halogenated unsaturated carbonates include vinylene carbonate derivatives, ethylene carbonate derivatives substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond, phenyl carbonate derivatives, vinyl carbonate derivatives, allyl carbonate derivatives And the like.
ビニレンカーボネート誘導体類の具体例としては、
フルオロビニレンカーボネート、
4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、
4−フルオロ−5−フェニルビニレンカーボネート、
4−(トリフルオロメチル)ビニレンカーボネート
クロロビニレンカーボネート、
4−クロロ−5−メチルビニレンカーボネート、
4−クロロ−5−フェニルビニレンカーボネート、
4−(トリクロロメチル)ビニレンカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of vinylene carbonate derivatives include
Fluorovinylene carbonate,
4-fluoro-5-methylvinylene carbonate,
4-fluoro-5-phenyl vinylene carbonate,
4- (trifluoromethyl) vinylene carbonate chlorovinylene carbonate,
4-chloro-5-methylvinylene carbonate,
4-chloro-5-phenyl vinylene carbonate,
4- (trichloromethyl) vinylene carbonate etc. are mentioned.
芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート誘導体類の具体例としては、
4−フルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、
4−フルオロ−5−ビニルエチレンカーボネート、
4,4−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、
4,5−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、
4−クロロ−5−ビニルエチレンカーボネート、
4,4−ジクロロ−4−ビニルエチレンカーボネート、
4,5−ジクロロ−4−ビニルエチレンカーボネート、
4−フルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、
4,5−ジフルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、
4−クロロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、
4,5−ジクロロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、
4−フルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート、
4−フルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、
4,4−ジフルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、
4,5−ジフルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート、
4−クロロ−4−フェニルエチレンカーボネート、
4−クロロ−5−フェニルエチレンカーボネート、
4,4−ジクロロ−5−フェニルエチレンカーボネート、
4,5−ジクロロ−4−フェニルエチレンカーボネート、
4,5−ジフルオロ−4,5−ジフェニルエチレンカーボネート、
4,5−ジクロロ−4,5−ジフェニルエチレンカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of ethylene carbonate derivatives substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon unsaturated bond include:
4-fluoro-4-vinylethylene carbonate,
4-fluoro-5-vinylethylene carbonate,
4,4-difluoro-4-vinylethylene carbonate,
4,5-difluoro-4-vinylethylene carbonate,
4-chloro-5-vinylethylene carbonate,
4,4-dichloro-4-vinylethylene carbonate,
4,5-dichloro-4-vinylethylene carbonate,
4-fluoro-4,5-divinylethylene carbonate,
4,5-difluoro-4,5-divinylethylene carbonate,
4-chloro-4,5-divinylethylene carbonate,
4,5-dichloro-4,5-divinylethylene carbonate,
4-fluoro-4-phenylethylene carbonate,
4-fluoro-5-phenylethylene carbonate,
4,4-difluoro-5-phenylethylene carbonate,
4,5-difluoro-4-phenylethylene carbonate,
4-chloro-4-phenylethylene carbonate,
4-chloro-5-phenylethylene carbonate,
4,4-dichloro-5-phenylethylene carbonate,
4,5-dichloro-4-phenylethylene carbonate,
4,5-difluoro-4,5-diphenylethylene carbonate,
Examples include 4,5-dichloro-4,5-diphenylethylene carbonate.
フェニルカーボネート誘導体類の具体例としては、
フルオロメチルフェニルカーボネート、
2−フルオロエチルフェニルカーボネート、
2,2−ジフルオロエチルフェニルカーボネート、
2,2,2−トリフルオロエチルフェニルカーボネート、
クロロメチルフェニルカーボネート、
2−クロロエチルフェニルカーボネート、
2,2−ジクロロエチルフェニルカーボネート、
2,2,2−トリクロロエチルフェニルカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of phenyl carbonate derivatives include
Fluoromethylphenyl carbonate,
2-fluoroethyl phenyl carbonate,
2,2-difluoroethyl phenyl carbonate,
2,2,2-trifluoroethyl phenyl carbonate,
Chloromethylphenyl carbonate,
2-chloroethyl phenyl carbonate,
2,2-dichloroethyl phenyl carbonate,
Examples include 2,2,2-trichloroethyl phenyl carbonate.
ビニルカーボネート誘導体類の具体例としては、
フルオロメチルビニルカーボネート、
2−フルオロエチルビニルカーボネート、
2,2−ジフルオロエチルビニルカーボネート、
2,2,2−トリフルオロエチルビニルカーボネート、
クロロメチルビニルカーボネート、
2−クロロエチルビニルカーボネート、
2,2−ジクロロエチルビニルカーボネート、
2,2,2−トリクロロエチルビニルカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of vinyl carbonate derivatives include
Fluoromethyl vinyl carbonate,
2-fluoroethyl vinyl carbonate,
2,2-difluoroethyl vinyl carbonate,
2,2,2-trifluoroethyl vinyl carbonate,
Chloromethyl vinyl carbonate,
2-chloroethyl vinyl carbonate,
2,2-dichloroethyl vinyl carbonate,
Examples include 2,2,2-trichloroethyl vinyl carbonate.
アリルカーボネート誘導体類の具体例としては、
フルオロメチルアリルカーボネート、
2−フルオロエチルアリルカーボネート、
2,2−ジフルオロエチルアリルカーボネート、
2,2,2−トリフルオロエチルアリルカーボネート、
クロロメチルアリルカーボネート、
2−クロロエチルアリルカーボネート、
2,2−ジクロロエチルアリルカーボネート、
2,2,2−トリクロロエチルアリルカーボネート
等が挙げられる。
Specific examples of allyl carbonate derivatives include
Fluoromethylallyl carbonate,
2-fluoroethyl allyl carbonate,
2,2-difluoroethyl allyl carbonate,
2,2,2-trifluoroethyl allyl carbonate,
Chloromethylallyl carbonate,
2-chloroethyl allyl carbonate,
2,2-dichloroethyl allyl carbonate,
Examples include 2,2,2-trichloroethyl allyl carbonate.
上述の特定カーボネートの中でも、単独で用いた場合に効果が高い、ビニレンカーボネート、ビニ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及び4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、あるいはこれらの2種以上の併用が特に好ましい。 Among the above-mentioned specific carbonates, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate, or a combination of two or more thereof, which are highly effective when used alone, are particularly preferable.
<1−5−2.その他添加剤>
特定カーボネート以外の添加剤としては、過充電防止剤、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等が挙げられる。
<1-5-2. Other additives>
Examples of additives other than the specific carbonate include overcharge inhibitors, auxiliary agents for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage, and the like.
<1−5−2−1.過充電防止剤>
過充電防止剤の具体例としては、
トルエン、キシレン等のトルエン誘導体;
ビフェニル、2−メチルビフェニル、3−メチルビフェニル、4−メチルビフェニル等の無置換又はアルキル基で置換されたビフェニル誘導体;
o−ターフェニル、m−ターフェニル、p−ターフェニル等の無置換又はアルキル基で置換されたターフェニル誘導体;
無置換又はアルキル基で置換されたターフェニル誘導体の部分水素化物;
シクロペンチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン等のシクロアルキルベンゼン誘導体;
クメン、1,3−ジイソプロピルベンゼン、1,4−ジイソプロピルベンゼン等のベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、t−ヘキシルベンゼン等のベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の酸素原子を有する芳香族化合物;
等の芳香族化合物が挙げられる。
<1-5-2-1. Overcharge prevention agent>
As a specific example of the overcharge inhibitor,
Toluene derivatives such as toluene and xylene;
Biphenyl derivatives unsubstituted or substituted with an alkyl group, such as biphenyl, 2-methylbiphenyl, 3-methylbiphenyl, 4-methylbiphenyl;
o-terphenyl, m-terphenyl, p-terphenyl and the like terphenyl derivatives unsubstituted or substituted with an alkyl group;
Partial hydrides of terphenyl derivatives unsubstituted or substituted with alkyl groups;
Cycloalkylbenzene derivatives such as cyclopentylbenzene and cyclohexylbenzene;
Alkylbenzene derivatives having a tertiary carbon directly bonded to a benzene ring such as cumene, 1,3-diisopropylbenzene, 1,4-diisopropylbenzene;
alkylbenzene derivatives having a quaternary carbon directly bonded to a benzene ring, such as t-butylbenzene, t-amylbenzene, t-hexylbenzene;
Aromatic compounds having an oxygen atom such as diphenyl ether and dibenzofuran;
Aromatic compounds such as
更に、他の過充電防止剤の具体例としては
フルオロベンゼン、フルオロトルエン、ベンゾトリフルオリド、2−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;
2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、1,6−ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物;
等も挙げられる。
Furthermore, specific examples of other overcharge inhibitors include partially fluorinated products of the above aromatic compounds such as fluorobenzene, fluorotoluene, benzotrifluoride, 2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene;
Fluorine-containing anisole compounds such as 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 1,6-difluoroanisole;
And so on.
なお、これらの過充電防止剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせで併用しても良い。また、任意の組合せで併用する場合にも上記に例示し同一の分類の化合物で併用しても良く、異なる分類の化合物で併用しても良い。 In addition, these overcharge inhibitors may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations. Moreover, when using together by arbitrary combinations, it may use together by the compound of the same classification illustrated above and may be used together by a compound of a different classification | category.
異なる分類の化合物を併用する場合の具体的な組み合わせ例としては、次のようなものが挙げられる。
トルエン誘導体とビフェニル誘導体;
トルエン誘導体とターフェニル誘導体;
トルエン誘導体とターフェニル誘導体の部分水素化物;
トルエン誘導体とシクロアルキルベンゼン誘導体;
トルエン誘導体とベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
トルエン誘導体とベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
トルエン誘導体と酸素原子を有する芳香族化合物;
トルエン誘導体と芳香族化合物の部分フッ素化物;
トルエン誘導体と含フッ素アニソール化合物;
Specific examples of combinations in the case where compounds of different classes are used in combination include the following.
Toluene derivatives and biphenyl derivatives;
Toluene derivatives and terphenyl derivatives;
Partial hydrides of toluene derivatives and terphenyl derivatives;
Toluene derivatives and cycloalkylbenzene derivatives;
An alkylbenzene derivative having a tertiary carbon bonded directly to a toluene derivative and a benzene ring;
An alkylbenzene derivative having a quaternary carbon directly bonded to a toluene derivative and a benzene ring;
An aromatic compound having a toluene derivative and an oxygen atom;
Partially fluorinated products of toluene derivatives and aromatic compounds;
A toluene derivative and a fluorine-containing anisole compound;
ビフェニル誘導体とターフェニル誘導体;
ビフェニル誘導体とターフェニル誘導体の部分水素化物;
ビフェニル誘導体とシクロアルキルベンゼン誘導体;
ビフェニル誘導体とベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
ビフェニル誘導体とベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
ビフェニル誘導体と酸素原子を有する芳香族化合物;
ビフェニル誘導体と芳香族化合物の部分フッ素化物;
ビフェニル誘導体と含フッ素アニソール化合物;
Biphenyl derivatives and terphenyl derivatives;
Partial hydrides of biphenyl and terphenyl derivatives;
Biphenyl derivatives and cycloalkylbenzene derivatives;
An alkylbenzene derivative having a tertiary carbon bonded directly to the benzene ring and the biphenyl derivative;
An alkylbenzene derivative having a quaternary carbon bonded directly to the biphenyl derivative and the benzene ring;
An aromatic compound having a biphenyl derivative and an oxygen atom;
Partially fluorinated products of biphenyl derivatives and aromatic compounds;
Biphenyl derivatives and fluorine-containing anisole compounds;
ターフェニル誘導体とターフェニル誘導体の部分水素化物;
ターフェニル誘導体とシクロアルキルベンゼン誘導体;
ターフェニル誘導体とベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
ターフェニル誘導体とベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
ターフェニル誘導体と酸素原子を有する芳香族化合物;
ターフェニル誘導体と芳香族化合物の部分フッ素化物;
ターフェニル誘導体と含フッ素アニソール化合物;
ターフェニル誘導体の部分水素化物とシクロアルキルベンゼン誘導体;
ターフェニル誘導体の部分水素化物とベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
ターフェニル誘導体の部分水素化物とベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
ターフェニル誘導体の部分水素化物と酸素原子を有する芳香族化合物;
ターフェニル誘導体の部分水素化物と芳香族化合物の部分フッ素化物;
ターフェニル誘導体の部分水素化物と含フッ素アニソール化合物;
Terphenyl derivatives and partially hydrides of terphenyl derivatives;
Terphenyl derivatives and cycloalkylbenzene derivatives;
An alkylbenzene derivative having a tertiary carbon directly bonded to the terphenyl derivative and the benzene ring;
Alkylbenzene derivatives having a terphenyl derivative and a quaternary carbon bonded directly to the benzene ring;
A terphenyl derivative and an aromatic compound having an oxygen atom;
Partially fluorinated products of terphenyl derivatives and aromatic compounds;
Terphenyl derivatives and fluorine-containing anisole compounds;
Partial hydrides of terphenyl derivatives and cycloalkylbenzene derivatives;
Alkylbenzene derivatives having a tertiary hydride directly bonded to a hydride of a terphenyl derivative and a benzene ring;
An alkylbenzene derivative having a quaternary carbon directly bonded to the hydride of the terphenyl derivative and the benzene ring;
A partial hydride of a terphenyl derivative and an aromatic compound having an oxygen atom;
Partially hydrides of terphenyl derivatives and partially fluorinated aromatic compounds;
Partial hydrides of terphenyl derivatives and fluorine-containing anisole compounds;
シクロアルキルベンゼン誘導体とベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
シクロアルキルベンゼン誘導体とベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
シクロアルキルベンゼン誘導体と酸素原子を有する芳香族化合物;
シクロアルキルベンゼン誘導体と芳香族化合物の部分フッ素化物;
シクロアルキルベンゼン誘導体と含フッ素アニソール化合物;
An alkylbenzene derivative having a tertiary carbon bonded directly to the benzene ring and a cycloalkylbenzene derivative;
An alkylbenzene derivative having a cycloalkylbenzene and a quaternary carbon directly bonded to the benzene ring;
A cycloalkylbenzene derivative and an aromatic compound having an oxygen atom;
Partially fluorinated products of cycloalkylbenzene derivatives and aromatic compounds;
A cycloalkylbenzene derivative and a fluorine-containing anisole compound;
ベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体とベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;
ベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体と酸素原子を有する芳香族化合物;
ベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体と芳香族化合物の部分フッ素化物;
ベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体と含フッ素アニソール化合物;
ベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体と酸素原子を有する芳香族化合物;
ベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体と芳香族化合物の部分フッ素化物;
ベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体と含フッ素アニソール化合物;
An alkylbenzene derivative having a tertiary carbon directly bonded to the benzene ring and an alkylbenzene derivative having a quaternary carbon directly bonded to the benzene ring;
An alkylbenzene derivative having a tertiary carbon directly bonded to a benzene ring and an aromatic compound having an oxygen atom;
A partially fluorinated product of an aromatic compound and an alkylbenzene derivative having a tertiary carbon directly bonded to the benzene ring;
An alkylbenzene derivative having a tertiary carbon directly bonded to a benzene ring and a fluorine-containing anisole compound;
An alkylbenzene derivative having a quaternary carbon directly bonded to a benzene ring and an aromatic compound having an oxygen atom;
A partially fluorinated product of an aromatic compound and an alkylbenzene derivative having a quaternary carbon directly bonded to the benzene ring;
An alkylbenzene derivative having a quaternary carbon directly bonded to a benzene ring and a fluorine-containing anisole compound;
酸素原子を有する芳香族化合物と芳香族化合物の部分フッ素化物;
酸素原子を有する芳香族化合物と含フッ素アニソール化合物;
An aromatic compound having an oxygen atom and a partially fluorinated product of the aromatic compound;
An aromatic compound having an oxygen atom and a fluorine-containing anisole compound;
芳香族化合物の部分フッ素化物と含フッ素アニソール化合物: Partially fluorinated aromatic compounds and fluorine-containing anisole compounds:
これらの具体的な併用例としては、次のようなものが挙げられる。
ビフェニルとo−ターフェニルとの組合せ、
ビフェニルとm−ターフェニルとの組合せ、
ビフェニルとターフェニル誘導体の部分水素化物との組合せ、
ビフェニルとクメンとの組合せ、
ビフェニルとシクロペンチルベンゼンとの組合せ、
ビフェニルとシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ビフェニルとt−ブチルベンゼンとの組合せ、
ビフェニルとt−アミルベンゼンとの組合せ、
ビフェニルとジフェニルエーテルとの組合せ、
ビフェニルとジベンゾフランとの組合せ、
ビフェニルとフルオロベンゼンとの組合せ、
ビフェニルとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
ビフェニルと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
ビフェニルとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ビフェニルとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ビフェニルと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
Specific examples of these combinations are as follows.
A combination of biphenyl and o-terphenyl,
A combination of biphenyl and m-terphenyl,
A combination of biphenyl and a partial hydride of a terphenyl derivative,
A combination of biphenyl and cumene,
A combination of biphenyl and cyclopentylbenzene,
A combination of biphenyl and cyclohexylbenzene,
A combination of biphenyl and t-butylbenzene,
A combination of biphenyl and t-amylbenzene,
A combination of biphenyl and diphenyl ether,
A combination of biphenyl and dibenzofuran,
A combination of biphenyl and fluorobenzene,
A combination of biphenyl and benzotrifluoride,
A combination of biphenyl and 2-fluorobiphenyl,
A combination of biphenyl and o-fluorocyclohexylbenzene,
A combination of biphenyl and p-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of biphenyl and 2,4-difluoroanisole,
o−ターフェニルとターフェニル誘導体の部分水素化物との組合せ、
o−ターフェニルとクメンとの組合せ、
o−ターフェニルとシクロペンチルベンゼンとの組合せ、
o−ターフェニルとシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
o−ターフェニルとt−ブチルベンゼンとの組合せ、
o−ターフェニルとt−アミルベンゼンとの組合せ、
o−ターフェニルとジフェニルエーテルとの組合せ、
o−ターフェニルとジベンゾフランとの組合せ、
o−ターフェニルとフルオロベンゼンとの組合せ、
o−ターフェニルとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
o−ターフェニルと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
o−ターフェニルとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
o−ターフェニルとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
o−ターフェニルと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
a combination of o-terphenyl and a partial hydride of a terphenyl derivative;
a combination of o-terphenyl and cumene,
a combination of o-terphenyl and cyclopentylbenzene;
a combination of o-terphenyl and cyclohexylbenzene;
a combination of o-terphenyl and t-butylbenzene;
a combination of o-terphenyl and t-amylbenzene;
a combination of o-terphenyl and diphenyl ether;
a combination of o-terphenyl and dibenzofuran,
a combination of o-terphenyl and fluorobenzene,
a combination of o-terphenyl and benzotrifluoride,
a combination of o-terphenyl and 2-fluorobiphenyl;
a combination of o-terphenyl and o-fluorocyclohexylbenzene;
a combination of o-terphenyl and p-fluorocyclohexylbenzene;
a combination of o-terphenyl and 2,4-difluoroanisole,
m−ターフェニルとターフェニル誘導体の部分水素化物との組合せ、
m−ターフェニルとクメンとの組合せ、
m−ターフェニルとシクロペンチルベンゼンとの組合せ、
m−ターフェニルとシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
m−ターフェニルとt−ブチルベンゼンとの組合せ、
m−ターフェニルとt−アミルベンゼンとの組合せ、
m−ターフェニルとジフェニルエーテルとの組合せ、
m−ターフェニルとジベンゾフランとの組合せ、
m−ターフェニルとフルオロベンゼンとの組合せ、
m−ターフェニルとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
m−ターフェニルと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
m−ターフェニルとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
m−ターフェニルとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
m−ターフェニルと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
a combination of m-terphenyl and a partial hydride of a terphenyl derivative;
a combination of m-terphenyl and cumene,
a combination of m-terphenyl and cyclopentylbenzene;
a combination of m-terphenyl and cyclohexylbenzene;
a combination of m-terphenyl and t-butylbenzene;
a combination of m-terphenyl and t-amylbenzene;
a combination of m-terphenyl and diphenyl ether;
a combination of m-terphenyl and dibenzofuran,
a combination of m-terphenyl and fluorobenzene,
a combination of m-terphenyl and benzotrifluoride,
a combination of m-terphenyl and 2-fluorobiphenyl;
a combination of m-terphenyl and o-fluorocyclohexylbenzene;
a combination of m-terphenyl and p-fluorocyclohexylbenzene;
a combination of m-terphenyl and 2,4-difluoroanisole,
ターフェニル誘導体の部分水素化物とクメンとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とシクロペンチルベンゼンとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とt−ブチルベンゼンとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とt−アミルベンゼンとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とジフェニルエーテルとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とジベンゾフランとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とフルオロベンゼンとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とベンゾトリフルオリドとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物と2−フルオロビフェニルとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物とp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ターフェニル誘導体の部分水素化物と2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
A combination of partial hydrides of terphenyl derivatives and cumene,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and cyclopentylbenzene,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and cyclohexylbenzene,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and t-butylbenzene,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and t-amylbenzene,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and diphenyl ether,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and dibenzofuran,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and fluorobenzene,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and benzotrifluoride,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and 2-fluorobiphenyl,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and o-fluorocyclohexylbenzene,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and p-fluorocyclohexylbenzene,
A combination of a partial hydride of a terphenyl derivative and 2,4-difluoroanisole,
クメンとシクロペンチルベンゼンとの組合せ、
クメンとシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
クメンとt−ブチルベンゼンとの組合せ、
クメンとt−アミルベンゼンとの組合せ、
クメンとジフェニルエーテルとの組合せ、
クメンとジベンゾフランとの組合せ、
クメンとフルオロベンゼンとの組合せ、
クメンとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
クメンと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
クメンとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
クメンとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
クメンと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
A combination of cumene and cyclopentylbenzene,
A combination of cumene and cyclohexylbenzene,
A combination of cumene and t-butylbenzene,
A combination of cumene and t-amylbenzene,
A combination of cumene and diphenyl ether,
A combination of cumene and dibenzofuran,
A combination of cumene and fluorobenzene,
A combination of cumene and benzotrifluoride,
A combination of cumene and 2-fluorobiphenyl,
A combination of cumene and o-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of cumene and p-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of cumene and 2,4-difluoroanisole,
シクロヘキシルベンゼンとt−ブチルベンゼンとの組合せ、
シクロヘキシルベンゼンとt−アミルベンゼンとの組合せ、
シクロヘキシルベンゼンとジフェニルエーテルとの組合せ、
シクロヘキシルベンゼンとジベンゾフランとの組合せ、
シクロヘキシルベンゼンとフルオロベンゼンとの組合せ、
シクロヘキシルベンゼンとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
シクロヘキシルベンゼンと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
シクロヘキシルベンゼンとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
シクロヘキシルベンゼンとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
シクロヘキシルベンゼンと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
A combination of cyclohexylbenzene and t-butylbenzene,
A combination of cyclohexylbenzene and t-amylbenzene;
A combination of cyclohexylbenzene and diphenyl ether,
A combination of cyclohexylbenzene and dibenzofuran,
A combination of cyclohexylbenzene and fluorobenzene,
A combination of cyclohexylbenzene and benzotrifluoride,
A combination of cyclohexylbenzene and 2-fluorobiphenyl,
A combination of cyclohexylbenzene and o-fluorocyclohexylbenzene,
A combination of cyclohexylbenzene and p-fluorocyclohexylbenzene,
A combination of cyclohexylbenzene and 2,4-difluoroanisole,
t−ブチルベンゼンとt−アミルベンゼンとの組合せ、
t−ブチルベンゼンとジフェニルエーテルとの組合せ、
t−ブチルベンゼンとジベンゾフランとの組合せ、
t−ブチルベンゼンとフルオロベンゼンとの組合せ、
t−ブチルベンゼンとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
t−ブチルベンゼンと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
t−ブチルベンゼンとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
t−ブチルベンゼンとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
t−ブチルベンゼンと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
a combination of t-butylbenzene and t-amylbenzene;
a combination of t-butylbenzene and diphenyl ether;
a combination of t-butylbenzene and dibenzofuran,
a combination of t-butylbenzene and fluorobenzene,
a combination of t-butylbenzene and benzotrifluoride,
a combination of t-butylbenzene and 2-fluorobiphenyl;
a combination of t-butylbenzene and o-fluorocyclohexylbenzene;
a combination of t-butylbenzene and p-fluorocyclohexylbenzene;
a combination of t-butylbenzene and 2,4-difluoroanisole,
t−アミルベンゼンとジフェニルエーテルとの組合せ、
t−アミルベンゼンとジベンゾフランとの組合せ、
t−アミルベンゼンとフルオロベンゼンとの組合せ、
t−アミルベンゼンとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
t−アミルベンゼンと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
t−アミルベンゼンとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
t−アミルベンゼンとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
t−アミルベンゼンと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
a combination of t-amylbenzene and diphenyl ether;
a combination of t-amylbenzene and dibenzofuran;
a combination of t-amylbenzene and fluorobenzene,
a combination of t-amylbenzene and benzotrifluoride,
a combination of t-amylbenzene and 2-fluorobiphenyl;
a combination of t-amylbenzene and o-fluorocyclohexylbenzene;
a combination of t-amylbenzene and p-fluorocyclohexylbenzene;
a combination of t-amylbenzene and 2,4-difluoroanisole,
ジフェニルエーテルとジベンゾフランとの組合せ、
ジフェニルエーテルとフルオロベンゼンとの組合せ、
ジフェニルエーテルとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
ジフェニルエーテルと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
ジフェニルエーテルとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ジフェニルエーテルとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ジフェニルエーテルと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
A combination of diphenyl ether and dibenzofuran,
A combination of diphenyl ether and fluorobenzene,
A combination of diphenyl ether and benzotrifluoride,
A combination of diphenyl ether and 2-fluorobiphenyl,
A combination of diphenyl ether and o-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of diphenyl ether and p-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of diphenyl ether and 2,4-difluoroanisole,
ジベンゾフランとフルオロベンゼンとの組合せ、
ジベンゾフランとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
ジベンゾフランと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
ジベンゾフランとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ジベンゾフランとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ジベンゾフランと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
A combination of dibenzofuran and fluorobenzene,
A combination of dibenzofuran and benzotrifluoride,
A combination of dibenzofuran and 2-fluorobiphenyl,
A combination of dibenzofuran and o-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of dibenzofuran and p-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of dibenzofuran and 2,4-difluoroanisole,
フルオロベンゼンとベンゾトリフルオリドとの組合せ、
フルオロベンゼンと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
フルオロベンゼンとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
フルオロベンゼンとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
フルオロベンゼンと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
A combination of fluorobenzene and benzotrifluoride,
A combination of fluorobenzene and 2-fluorobiphenyl,
A combination of fluorobenzene and o-fluorocyclohexylbenzene,
A combination of fluorobenzene and p-fluorocyclohexylbenzene,
A combination of fluorobenzene and 2,4-difluoroanisole,
ベンゾトリフルオリドと2−フルオロビフェニルとの組合せ、
ベンゾトリフルオリドとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ベンゾトリフルオリドとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
ベンゾトリフルオリドと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
A combination of benzotrifluoride and 2-fluorobiphenyl,
A combination of benzotrifluoride and o-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of benzotrifluoride and p-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of benzotrifluoride and 2,4-difluoroanisole,
2−フルオロビフェニルとo−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
2−フルオロビフェニルとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
2−フルオロビフェニルと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
A combination of 2-fluorobiphenyl and o-fluorocyclohexylbenzene,
A combination of 2-fluorobiphenyl and p-fluorocyclohexylbenzene;
A combination of 2-fluorobiphenyl and 2,4-difluoroanisole,
o−フルオロシクロヘキシルベンゼンとp−フルオロシクロヘキシルベンゼンとの組合せ、
o−フルオロシクロヘキシルベンゼンと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ、
p−フルオロシクロヘキシルベンゼンと2,4−ジフルオロアニソールとの組合せ
a combination of o-fluorocyclohexylbenzene and p-fluorocyclohexylbenzene;
a combination of o-fluorocyclohexylbenzene and 2,4-difluoroanisole,
Combination of p-fluorocyclohexylbenzene and 2,4-difluoroanisole
過充電防止剤を配合する場合、過充電防止剤の配合量は、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、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは10重量%以下の範囲である。 When blending the overcharge inhibitor, the amount of the overcharge inhibitor is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but preferably 0.1% by weight or more based on the total amount of the non-aqueous electrolyte. More preferably, it is the range of 10 weight% or less.
本発明の非水系電解液に過充電防止剤を、本発明の効果を著しく損なわない範囲で含有させることは、万が一、誤った使用法や充電装置の異常等の過充電保護回路が正常に動作しない状況になり過充電されたとしても、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。 If the non-aqueous electrolyte of the present invention contains an overcharge inhibitor within a range that does not significantly impair the effects of the present invention, the overcharge protection circuit such as an incorrect usage or an abnormality of the charging device should operate normally. Even if the battery is overcharged due to the situation, it is preferable because the safety of the non-aqueous electrolyte secondary battery is improved.
<1−5−2−2.助剤>
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の具体例としては、次のようなものが挙げられる。
コハク酸、マレイン酸、フタル酸等のジカルボン酸の無水物;
エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−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;
エチレンサルファイト等の環状サルファイト;
1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブテンスルトン等の環状スルホン酸エステル;
メタンスルホン酸メチル、ブスルファン等の鎖状スルホン酸エステル;
スルホラン、スルホレン等の環状スルホン;
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等の鎖状スルホン;
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ィド等のスルフィド類;
N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等のスルホンアミド類等の含硫黄化合物;
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、マロノニトリル、スクシノニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、ドデカンジニトリル、ラウロニトリル等の含窒素化合物;
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
等が挙げられる。
<1-5-2-2. Auxiliary>
On the other hand, specific examples of the auxiliary for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage include the following.
Dicarboxylic acid anhydrides such as succinic acid, maleic acid and phthalic acid;
Carbonate compounds other than those corresponding to specific carbonates such as erythritan carbonate and spiro-bis-dimethylene carbonate;
Cyclic sulfites such as ethylene sulfite;
Cyclic sulfonate esters such as 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 1,4-butene sultone;
Chain sulfonate esters such as methyl methanesulfonate and busulfan;
Cyclic sulfones such as sulfolane and sulfolene;
Chain sulfones such as dimethyl sulfone, diphenyl sulfone, methylphenyl sulfone;
Sulfides such as dibutyl disulfide, dicyclohexyl disulfide, tetramethylthiuram monosulfide;
Sulfur-containing compounds such as sulfonamides such as N, N-dimethylmethanesulfonamide and N, N-diethylmethanesulfonamide;
1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-methylsuccinimide, malononitrile, succinonitrile, adiponitrile , Nitrogen-containing compounds such as pimelonitrile, dodecanedinitrile, lauronitrile;
Hydrocarbon compounds such as heptane, octane, cycloheptane;
Examples thereof include fluorine-containing aromatic compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, and benzotrifluoride.
なお、これらの助剤は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 In addition, these adjuvants may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
本発明の非水系電解液がこれらの助剤を含有する場合、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、好ましくは0.1重量%以上、より好ましくは10重量%以下の範囲である。 When the non-aqueous electrolyte of the present invention contains these auxiliaries, it is optional as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but preferably 0.1% by weight or more based on the whole non-aqueous electrolyte. Preferably it is the range of 10 weight% or less.
<1−6.非水系電解液の製造方法>
本発明の非水系電解液は、前述の非水系溶媒に、電解質と、本発明における化合物Aと、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩と、必要に応じて前述の添加剤とを溶解することにより調製することができる。
<1-6. Method for producing non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention comprises an electrolyte, the compound A in the present invention, a monofluorophosphate and / or a difluorophosphate, and, if necessary, the above-mentioned additive in the above-mentioned non-aqueous solvent. It can be prepared by dissolving.
非水系電解液を調製するに際しては、非水系電解液の各原料、即ち、リチウム塩等の電解質、本発明におけるモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩、化合物A、非水系溶媒、及び他の添加剤は、予め脱水しておくことが好ましい。脱水の程度としては、通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下となるまで脱水することが望ましい。 In preparing the non-aqueous electrolyte, each raw material of the non-aqueous electrolyte, that is, an electrolyte such as a lithium salt, the monofluorophosphate and / or difluorophosphate in the present invention, compound A, a non-aqueous solvent, and Other additives are preferably dehydrated in advance. The degree of dehydration is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less.
非水系電解液中に水が存在すると、水の電気分解、水とリチウム金属との反応、リチウム塩の加水分解等が起こる可能性があり、好ましくない。脱水の手段としては特に制限はないが、例えば、脱水する対象が非水系溶媒等の液体の場合は、モレキュラーシーブ等の乾燥剤を用いれば良い。また脱水する対象が電解質等の固体の場合は、分解が起きる温度未満で加熱して乾燥させれば良い。 If water is present in the non-aqueous electrolyte, electrolysis of water, reaction between water and lithium metal, hydrolysis of lithium salt, and the like may occur, which is not preferable. The dehydration means is not particularly limited. For example, when the object to be dehydrated is a liquid such as a non-aqueous solvent, a desiccant such as molecular sieve may be used. When the object to be dehydrated is a solid such as an electrolyte, it may be heated and dried below the temperature at which decomposition occurs.
[2.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、金属イオンを吸蔵及び放出し得る負極及び正極と前記の本発明の非水系電解液とを備えるものである。
[2. Non-aqueous electrolyte secondary battery]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises a negative electrode and a positive electrode that can occlude and release metal ions, and the non-aqueous electrolyte of the present invention.
<2−1.電池構成>
本発明の非水系電解液二次電池は、非水系電解液以外の構成については、従来公知の非水系電解液二次電池と同様であり、通常は、本発明の非水系電解液が含浸されている多孔膜(セパレータ)を介して正極と負極とが積層され、これらがケース(外装体)に収納された形態を有する。従って、本発明の非水系電解液二次電池の形状は特に制限されるものではなく、円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであっても良い。
<2-1. Battery configuration>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is the same as the conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery except for the non-aqueous electrolyte, and is usually impregnated with the non-aqueous electrolyte of the present invention. The positive electrode and the negative electrode are laminated via a porous film (separator), and these are housed in a case (exterior body). Therefore, the shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of 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.
<2−2.非水系電解液>
非水系電解液としては、上述の本発明の非水系電解液を用いる。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、本発明の非水系電解液に対し、その他の非水系電解液を混合して用いることも可能である。
<2-2. Non-aqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, the above-described non-aqueous electrolyte of the present invention is used. It should be noted that other non-aqueous electrolytes can be mixed with the non-aqueous electrolyte of the present invention without departing from the spirit of the present invention.
<2−3.負極>
以下に負極に使用される負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はない。その具体例としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられる。
<2-3. Negative electrode>
The negative electrode active material used for the negative electrode is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Specific examples thereof include carbonaceous materials, alloy-based materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like.
<2−3−1.炭素質材料>
負極活物質として用いられる炭素質材料としては、特に限定されないが、下記(1)〜(4)から選ばれるものが、初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスが良く好ましい。
(1)天然黒鉛
(2)人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を400から3200℃の範囲で1回以上
熱処理した炭素質材料
(3)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる結晶性を有する炭素質から成り立
ちかつ/又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料
(4)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる配向性を有する炭素質から成り立
ちかつ/又はその異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料
(1)〜(4)の炭素質材料は1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
<2-3-1. Carbonaceous material>
Although it does not specifically limit as a carbonaceous material used as a negative electrode active material, The thing chosen from following (1)-(4) is preferable with the good balance of initial irreversible capacity | capacitance and a high current density charge / discharge characteristic.
(1) Natural graphite (2) Carbonaceous material obtained by heat-treating artificial carbonaceous material and artificial graphite material at least once in the range of 400 to 3200 ° C. (3) The negative electrode active material layer has at least two types of different crystallinity. (4) The negative electrode active material layer is made of carbonaceous materials having at least two or more different orientations. A carbonaceous material having an interface where the carbonaceous materials of standing and / or different orientations are in contact may be used alone or in combination of two or more. These combinations and ratios may be used together.
上記(2)の人造炭素質物質又は人造黒鉛質物質の具体例としては、天然黒鉛、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ及びこれらピッチを酸化処理したもの、ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物、炭化可能な有機物及びこれらの炭化物、並びに炭化可能な有機物をベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n−へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液の炭化物等が挙げられる。 Specific examples of the artificial carbonaceous material or artificial graphite material of (2) above include natural graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, petroleum-based pitch and those pitch-oxidized, needle coke, Pitch coke and carbon materials partially graphitized thereof, furnace black, acetylene black, pyrolysis products of organic substances such as pitch-based carbon fibers, carbonizable organic substances and their carbides, and carbonizable organic substances as benzene, toluene, Examples thereof include a carbide of a solution dissolved in a low molecular organic solvent such as xylene, quinoline, and n-hexane.
なお、上記の炭化可能な有機物の具体例としては、軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ、乾留液化油等の石炭系重質油、常圧残油、減圧残油の直流系重質油、原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等分解系石油重質油、更にアセナフチレン、デカシクレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素、フェナジンやアクリジン等の窒素原子含有複素環式化合物、チオフェン、ビチオフェン等の硫黄原子含有複素環式化合物、ビフェニル、テルフェニル等のポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、これらのものの不溶化処理品、含窒素性のポリアクニロニトリル、ポリピロール等の有機高分子、含硫黄性のポリチオフェン、ポリスチレン等の有機高分子、セルロース、リグニン、マンナン、ポリガラクトウロン酸、キトサン、サッカロースに代表される多糖類等の天然高分子、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド等の熱可塑性樹脂、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。 Specific examples of the above carbonizable organic substances include coal-based heavy oil such as coal tar pitch from soft pitch to hard pitch, dry distillation liquefied oil, etc., normal pressure residual oil, and DC heavy oil such as vacuum residual oil. , Heavy petroleum oils such as ethylene tar by-produced during thermal decomposition of crude oil, naphtha, etc., aromatic hydrocarbons such as acenaphthylene, decacyclene, anthracene, phenanthrene, nitrogen atom-containing heterocyclic compounds such as phenazine and acridine, Sulfur atom-containing heterocyclic compounds such as thiophene and bithiophene, polyphenylenes such as biphenyl and terphenyl, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, insolubilized products of these, nitrogen-containing polyacrylonitrile, polypyrrole, etc. Organic polymer, sulfur-containing polythiophene, organic polymer such as polystyrene, cellulosic Natural polymers such as polysaccharides typified by lignin, mannan, polygalacturonic acid, chitosan, saccharose, thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin, etc. And thermosetting resin.
<2−3−2.炭素質負極の構成、物性、調製方法>
炭素質材料についての性質や炭素質材料を含有する負極電極及び電極化手法、集電体、非水系電解液二次電池については、次に示す(1)〜(21)の何れか1項目又は複数の項目を同時に満たしていることが望ましい。
<2-3-2. Configuration, physical properties, preparation method of carbonaceous negative electrode>
About the property about a carbonaceous material, the negative electrode containing a carbonaceous material, an electrode-forming method, a current collector, and a non-aqueous electrolyte secondary battery, any one of the following items (1) to (21) or It is desirable to satisfy several items at the same time.
(1)X線パラメータ
炭素質材料の学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、0.335nm以上であることが好ましく、また、好ましくは0.360nm以下であり、0.350nm以下がより好ましく、0.345nm以下が更に好ましい。また、学振法によるX線回折で求めた結晶子サイズ(Lc)は、好ましくは1.0nm以上であり、より好ましくは1.5nm以上、更に好ましくは2nm以上である。
(1) X-ray parameters The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method of carbonaceous materials is preferably 0.335 nm or more, and preferably 0. 360 nm or less, more preferably 0.350 nm or less, and still more preferably 0.345 nm or less. The crystallite size (Lc) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.0 nm or more, more preferably 1.5 nm or more, and further preferably 2 nm or more.
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質量比で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 mass ratio is 99: 1 to 80:20. When this is used, a negative electrode having a high capacity and hardly reacting with the electrolytic solution can be produced.
(2)灰分
炭素質材料中に含まれる灰分は、炭素質材料の全質量に対して、好ましくは1重量%以下であり、より好ましくは0.5重量%以下、特に好ましくは0.1重量%以下であり、また、好ましくは1ppm以上である。灰分の質量割合が、上記範囲を上回ると、充放電時の非水系電解液との反応による電池性能の劣化が無視できなくなる場合がある。また、上記範囲を下回ると、製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要とし、コストが上昇する場合がある。
(2) Ash content The ash content in the carbonaceous material is preferably 1% by weight or less, more preferably 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight with respect to the total mass of the carbonaceous material. % Or less, and preferably 1 ppm or more. If the mass ratio of ash exceeds the above range, deterioration of battery performance due to reaction with the non-aqueous electrolyte during charge / discharge may not be negligible. On the other hand, if it falls below the above range, the production requires a lot of time, energy and equipment for preventing contamination, which may increase the cost.
(3)体積基準平均粒径
炭素質材料の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)が、通常1μm以上であり、3μm以上がより好ましく、5μm以上が更に好ましく、7μm以上が特に好ましく、また、好ましくは100μm以下であり、50μm以下がより好ましく、40μm以下が更に好ましく、30μm以下が特に好ましく、25μm以下がとりわけ好ましい。体積基準平均粒径が上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くことになる場合がある。また、上記範囲を上回ると、塗布により電極を作製する際に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
(3) Volume-based average particle diameter The volume-based average particle diameter of the carbonaceous material is usually 1 μm or more, and more preferably 3 μm or more, based on the volume-based average particle diameter (median diameter) determined by the laser diffraction / scattering method. It is more preferably 5 μm or more, particularly preferably 7 μm or more, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, further preferably 40 μm or less, particularly preferably 30 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less. If the volume-based average particle size is below the above range, the irreversible capacity may increase, leading to loss of initial battery capacity. On the other hand, when the above range is exceeded, when an electrode is produced by coating, an uneven coating surface tends to be formed, which may be undesirable in the battery production process.
体積基準平均粒径を測定するには、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2重量%水溶液(約10mL)に炭素質材料粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(堀場製作所社製LA−700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径を、炭素質材料の体積基準平均粒径と定義する。 To measure the volume-based average particle size, a carbonaceous material powder is dispersed in a 0.2% by weight aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant. A scattering type particle size distribution meter (LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.) is used. The median diameter determined by the measurement is defined as the volume-based average particle diameter of the carbonaceous material.
(4)ラマンR値、ラマン半値幅
炭素質材料のラマンR値は、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値が、好ましくは0.01以上であり、0.03以上がより好ましく、0.1以上が更に好ましく、また、好ましくは1.5以下であり、1.2以下がより好ましく、1以下が更に好ましく、0.5以下が特に好ましい。
(4) Raman R value, Raman half value width The Raman R value of the carbonaceous material is preferably 0.01 or more, more preferably 0.03 or more, as measured using an argon ion laser Raman spectrum method. It is more preferably 0.1 or more, preferably 1.5 or less, more preferably 1.2 or less, still more preferably 1 or less, and particularly preferably 0.5 or less.
ラマンR値が上記範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなり、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、上記範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。 When the Raman R value is less than the above range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are few sites where Li enters between layers due to charge / discharge, and charge acceptability may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if it exceeds the above range, the crystallinity of the particle surface is lowered, the reactivity with the non-aqueous electrolyte is increased, and the efficiency may be lowered and the gas generation may be increased.
また、炭素質材料の1580cm−1付近のラマン半値幅は、特に限定されないが、10cm−1以上であり、15cm−1以上が好ましく、また、通常100cm−1以下であり、80cm−1以下が好ましく、60cm−1以下がより好ましく、40cm−1以下が特に好ましい。 Moreover, the Raman half-width in the vicinity of 1580 cm −1 of the carbonaceous material is not particularly limited, but is 10 cm −1 or more, preferably 15 cm −1 or more, and is usually 100 cm −1 or less, and 80 cm −1 or less. Preferably, 60 cm −1 or less is more preferable, and 40 cm −1 or less is particularly preferable.
ラマン半値幅が上記範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなり、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、上記範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。 When the Raman half width is less than the above range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and the number of sites where Li enters between layers decreases with charge / discharge, and the charge acceptability may decrease. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if it exceeds the above range, the crystallinity of the particle surface is lowered, the reactivity with the non-aqueous electrolyte is increased, and the efficiency may be lowered and the gas generation may be increased.
ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(日本分光社製ラマン分光器)を用いて、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られるラマンスペクトルについて、1580cm−1付近のピークPAの強度IAと、1360cm−1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出する。該測定で算出されるラマンR値を、本発明における炭素質材料のラマンR値と定義する。また、得られるラマンスペクトルの1580cm−1付近のピークPAの半値幅を測定し、これを本発明における炭素質材料のラマン半値幅と定義する。 The measurement of the Raman spectrum, using a Raman spectrometer (manufactured by JASCO Corporation Raman spectrometer), the sample is naturally dropped into the measurement cell and filled, and while irradiating the sample surface in the cell with argon ion laser light, This is done by rotating the cell in a plane perpendicular to the laser beam. The resulting Raman spectrum, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and measuring the intensity I B of a peak PB around 1360 cm -1, the intensity ratio R of the (R = I B / I A) calculate. The Raman R value calculated by the measurement is defined as the Raman R value of the carbonaceous material in the present invention. Further, the half width of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1 of the resulting Raman spectrum was measured, which is defined as the Raman half-value width of the carbonaceous material in the present invention.
また、上記のラマン測定条件は、次の通りである。
・アルゴンイオンレーザー波長 :514.5nm
・試料上のレーザーパワー :15〜25mW
・分解能 :10〜20cm−1
・測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
・ラマンR値、ラマン半値幅解析:バックグラウンド処理
・スムージング処理 :単純平均、コンボリューション5ポイント
Moreover, said Raman measurement conditions are as follows.
Argon ion laser wavelength: 514.5nm
・ Laser power on the sample: 15-25mW
・ Resolution: 10-20cm -1
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
・ Raman R value, Raman half width analysis: Background processing ・ Smoothing processing: Simple average, 5 points of convolution
(5)BET比表面積
炭素質材料のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値が、好ましくは0.1m2・g−1以上であり、0.7m2・g−1以上がより好ましく、1.0m2・g−1以上が更に好ましく、1.5m2・g−1以上が特に好ましく、また、好ましくは100m2・g−1以下であり、25m2・g−1以下がより好ましく、15m2・g−1以下が更に好ましく、10m2・g−1以下が特に好ましい。
(5) BET specific surface area As for the BET specific surface area of the carbonaceous material, the specific surface area value measured using the BET method is preferably 0.1 m 2 · g −1 or more, and 0.7 m 2 · g −1. The above is more preferable, 1.0 m 2 · g −1 or more is further preferable, 1.5 m 2 · g −1 or more is particularly preferable, and preferably 100 m 2 · g −1 or less, and 25 m 2 · g −. 1 or less is more preferable, 15 m 2 · g −1 or less is more preferable, and 10 m 2 · g −1 or less is particularly preferable.
BET比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウム等のカチオンの受け入れ性が悪くなりやすく、リチウム等が電極表面で析出しやすくなり、安定性が低下する可能性がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に非水系電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい場合がある。 If the value of the BET specific surface area is less than this range, the acceptability of cations such as lithium is likely to deteriorate during charging when used as a negative electrode material, and lithium and the like are likely to precipitate on the electrode surface, which may reduce stability. There is sex. On the other hand, if it exceeds this range, when used as a negative electrode material, the reactivity with the non-aqueous electrolyte increases, gas generation tends to increase, and a preferable battery may be difficult to obtain.
BET法による比表面積の測定は、表面積計(大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。該測定で求められる比表面積を、本発明における炭素質材料のBET比表面積と定義する。 The specific surface area was measured by the BET method using a surface area meter (a fully automated surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample at 350 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow, Using a nitrogen helium mixed gas accurately adjusted so that the value of the relative pressure becomes 0.3, the nitrogen adsorption BET one-point method by the gas flow method is used. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the carbonaceous material in the present invention.
(6)細孔径分布
炭素質材料の細孔径分布は、水銀圧入量の測定することによって算出される。水銀ポロシメトリー(水銀圧入法)を用いることで、炭素質材料の粒子内の空隙、粒子表面のステップによる凹凸、及び粒子間の接触面等による細孔が、直径0.01〜1μmの細孔に相当すると測定される炭素質材料は、好ましくは0.01cm3・g−1以上、より好ましくは0.05cm3・g−1以上、更に好ましくは0.1cm3・g−1以上、また、好ましくは0.6cm3・g−1以下、より好ましくは0.4cm3・g−1以下、更に好ましくは0 .3cm3・g−1以下の細孔径分布を有する。
(6) Pore size distribution The pore size distribution of the carbonaceous material is calculated by measuring the mercury intrusion amount. By using mercury porosimetry (mercury intrusion method), pores with a diameter of 0.01 to 1 μm are formed by voids in the particles of the carbonaceous material, irregularities due to steps on the particle surface, and contact surfaces between the particles. carbonaceous material to be measured and the corresponding preferably 0.01 cm 3 · g -1 or more, more preferably 0.05 cm 3 · g -1 or more, more preferably 0.1 cm 3 · g -1 or more, , Preferably 0.6 cm 3 · g −1 or less, more preferably 0.4 cm 3 · g −1 or less, still more preferably 0. It has a pore size distribution of 3 cm 3 · g −1 or less.
細孔径分布が上記範囲を上回ると、極板化時にバインダーを多量に必要となる場合がある。また、上記範囲を下回ると、高電流密度充放電特性が低下し、かつ充放電時の電極の膨張収縮の緩和効果が得られない場合がある。 If the pore size distribution exceeds the above range, a large amount of binder may be required when forming an electrode plate. On the other hand, if it falls below the above range, the high current density charge / discharge characteristics may be deteriorated, and the effect of relaxing the expansion and contraction of the electrode during charge / discharge may not be obtained.
また、水銀ポロシメトリー(水銀圧入法)により求められる、直径が0.01〜100μm以下の細孔に相当する、全細孔容積は、好ましくは0.1cm3・g−1以上であり、0.25cm3・g−1以上がより好ましく、0.4cm3・g−1以上が更に好ましく、また、好ましくは10cm3・g−1以下であり、5cm3・g−1以下がより好ましく、2cm3・g−1以下が更に好ましい。全細孔容積が上記範囲を上回ると、極板化時にバインダーを多量に必要となる場合がある。また、上記範囲を下回ると、極板化時に増粘剤やバインダーの分散効果が得られない場合がある。 Further, the total pore volume, which is obtained by mercury porosimetry (mercury intrusion method) and corresponds to pores having a diameter of 0.01 to 100 μm or less, is preferably 0.1 cm 3 · g −1 or more, and 0 more preferably .25cm 3 · g -1 or more, more preferably 0.4 cm 3 · g -1 or higher, and preferably at 10 cm 3 · g -1 or less, more preferably 5 cm 3 · g -1 or less, 2 cm 3 · g −1 or less is more preferable. If the total pore volume exceeds the above range, a large amount of binder may be required when forming an electrode plate. On the other hand, if it falls below the above range, the effect of dispersing the thickener or the binder may not be obtained when forming an electrode plate.
また、平均細孔径は、好ましくは0.05μm以上であり、0.1μm以上がより好ましく、0.5μm以上が更に好ましく、また、好ましくは50μm以下であり、20μm以下がより好ましく、10μm以下が更に好ましい。平均細孔径が上記範囲を上回ると、バインダーを多量に必要となる場合がある。また、上記範囲を下回ると、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。 The average pore diameter is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, further preferably 0.5 μm or more, and preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less, and more preferably 10 μm or less. Further preferred. If the average pore diameter exceeds the above range, a large amount of binder may be required. Moreover, when it is less than the above range, the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate.
水銀圧入量の測定は、水銀ポロシメトリー用の装置として、水銀ポロシメータ(オートポア9520:マイクロメリテックス社製)を用いて行う。前処理として、試料約0.2gを、パウダー用セルに封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間脱気する。引き続き、4psia(約28kPa)に減圧し水銀を導入し、4psia(約28kPa)から40000psia(約280MPa)までステップ状に昇圧させた後、25psia(約170kPa)まで降圧させる。昇圧時のステップ数は80点以上とし、各ステップでは10秒の平衡時間の後、水銀圧入量を測定する。 The mercury intrusion is measured using a mercury porosimeter (Autopore 9520: manufactured by Micromeritex Corporation) as an apparatus for mercury porosimetry. As a pretreatment, about 0.2 g of a sample is sealed in a powder cell and deaerated for 10 minutes at room temperature under vacuum (50 μmHg or less). Subsequently, the pressure is reduced to 4 psia (about 28 kPa), mercury is introduced, the pressure is increased stepwise from 4 psia (about 28 kPa) to 40000 psia (about 280 MPa), and then the pressure is reduced to 25 psia (about 170 kPa). The number of steps at the time of pressure increase is 80 points or more, and the mercury intrusion amount is measured after an equilibration time of 10 seconds in each step.
このようにして得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔径分布を算出する。なお、水銀の表面張力(γ)は485dyne・cm−1(1dyne=10μN)、接触角(ψ)は140°とする。平均細孔径には累積細孔体積が50%となるときの細孔径を用いる。 The pore size distribution is calculated from the mercury intrusion curve thus obtained using the Washburn equation. Note that the surface tension (γ) of mercury is 485 dyne · cm −1 ( 1 dyne = 10 μN), and the contact angle (ψ) is 140 °. As the average pore diameter, the pore diameter when the cumulative pore volume is 50% is used.
(7)円形度
炭素質材料の球形の程度として円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
(7) Circularity When the circularity is measured as a spherical degree of the carbonaceous material, it is preferably within the following range. The circularity is defined as “circularity = (peripheral length of an equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual perimeter of the particle projection shape)”, and is theoretical when the circularity is 1. Become a true sphere.
炭素質材料の粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度は1に近いほど望ましい。好ましくは0.1以上であり、0.5以上がより好ましく、0.8以上が更に好ましく、0.85以上が特に好ましく、0.9以上がとりわけ好ましい。 It is desirable that the circularity of particles having a carbonaceous material particle size in the range of 3 to 40 μm is closer to 1. Preferably it is 0.1 or more, 0.5 or more is more preferable, 0.8 or more is further more preferable, 0.85 or more is especially preferable, and 0.9 or more is especially preferable.
高電流密度充放電特性は、一般に円形度が大きいほど向上する。従って、円形度が上記範囲を下回ると、負極活物質の充填性が低下し、粒子間の抵抗が増大して、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。 High current density charge / discharge characteristics generally improve as the circularity increases. Therefore, when the circularity is less than the above range, the filling property of the negative electrode active material is lowered, the resistance between particles is increased, and the high current density charge / discharge characteristics may be lowered for a short time.
炭素質材料の円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製FPIA)を用いて行う。具体的には試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2重量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定する。該測定で求められる円形度を、本発明における炭素質材料の円形度と定義する。 The circularity of the carbonaceous material is measured using a flow particle image analyzer (FPIA manufactured by Sysmex Corporation). Specifically, about 0.2 g of a sample is dispersed in a 0.2 wt% aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and an ultrasonic wave of 28 kHz is output at 60 W for 1 After irradiating for minutes, the detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size is measured for particles in the range of 3 to 40 μm. The circularity obtained by the measurement is defined as the circularity of the carbonaceous material in the present invention.
円形度を向上させる方法は、特に限定されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダー若しくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。 The method for improving the degree of circularity is not particularly limited, but a spheroidized sphere is preferable because the shape of the interparticle void when the electrode body is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approximating a sphere by applying a shearing force and a compressive force, a mechanical / physical processing method of granulating a plurality of fine particles by an adhesive force possessed by a binder or particles, etc. Is mentioned.
(8)真密度
炭素質材料の真密度は、好ましくは1.4g・cm−3以上であり、1.6g・cm−3以上がより好ましく、1.8g・cm−3以上が更に好ましく、2.0g・cm−3以上が特に好ましく、また、好ましくは2.26g・cm−3以下である。真密度が、上記範囲を下回ると炭素の結晶性が低すぎて初期不可逆容量が増大する場合がある。なお、上記範囲の上限は、黒鉛の真密度の理論上限値である。
True density of (8) True Density carbonaceous material is preferably not 1.4 g · cm -3 or more, 1.6 g · cm -3 or more, and more preferably 1.8 g · cm -3 or more, 2.0 g · cm -3 or more are particularly preferred, also preferably not more than 2.26 g · cm -3. When the true density is below the above range, the crystallinity of carbon is too low, and the initial irreversible capacity may increase. The upper limit of the above range is the theoretical upper limit of the true density of graphite.
炭素質材料の真密度は、ブタノールを使用した液相置換法(ピクノメータ法)によって測定する。該測定で求められる値を、本発明における炭素質材料の真密度と定義する。 The true density of the carbonaceous material is measured by a liquid phase substitution method (pycnometer method) using butanol. The value obtained by the measurement is defined as the true density of the carbonaceous material in the present invention.
(9)タップ密度
炭素質材料のタップ密度は、好ましくは0.1g・cm−3以上であり、0.5g・cm−3以上がより好ましく、0.7g・cm−3以上が更に好ましく、1g・cm−3以上が特に好ましく、また、2g・cm−3以下が好ましく、1.8g・cm−3以下がより好ましく、1.6g・cm−3以下が特に好ましい。
(9) Tap Density Tap density carbonaceous material, preferably at 0.1 g · cm -3 or more, 0.5 g · cm -3 or more, and more preferably 0.7 g · cm -3 or more, 1 g · cm −3 or more is particularly preferred, 2 g · cm −3 or less is preferred, 1.8 g · cm −3 or less is more preferred, and 1.6 g · cm −3 or less is particularly preferred.
タップ密度が、上記範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得ることができない場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。 When the tap density is below the above range, the packing density is difficult to increase when used as a negative electrode, and a high-capacity battery may not be obtained. On the other hand, when the above range is exceeded, there are too few voids between particles in the electrode, it is difficult to ensure conductivity between the particles, and it may be difficult to obtain preferable battery characteristics.
タップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量からタップ密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明における炭素質材料のタップ密度として定義する。 The tap density is measured by passing through a sieve having an opening of 300 μm, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell and filling the sample to the upper end surface of the cell, and then measuring a powder density measuring device (for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Using a tap denser, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the tap density is calculated from the volume at that time and the mass of the sample. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the carbonaceous material in the present invention.
(10)配向比
炭素質材料の配向比は、好ましくは0.005以上であり、0.01以上がより好ましく、0.015以上が更に好ましく、また、好ましくは0.67以下である。配向比が、上記範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
(10) Orientation ratio The orientation ratio of the carbonaceous material is preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, still more preferably 0.015 or more, and preferably 0.67 or less. When the orientation ratio is below the above range, the high-density charge / discharge characteristics may deteriorate. The upper limit of the above range is the theoretical upper limit value of the orientation ratio of the carbonaceous material.
炭素質材料の配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定することにより求める。具体的には、試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し、58.8MN・m−2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素質材料の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表される比を算出する。該測定で算出される配向比を、本発明における炭素質材料の配向比と定義する。 The orientation ratio of the carbonaceous material is obtained by measuring by X-ray diffraction after pressure-molding the sample. Specifically, a molded body obtained by filling 0.47 g of a sample into a molding machine having a diameter of 17 mm and compressing with a 58.8 MN · m −2 is flush with the surface of the measurement sample holder using clay. Then, the X-ray diffraction is measured. From the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbonaceous material, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated. The orientation ratio calculated by the measurement is defined as the orientation ratio of the carbonaceous material in the present invention.
このときのX線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
発散スリット=0.5度
受光スリット=0.15mm
散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
The X-ray diffraction measurement conditions at this time are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
・ Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・ Slit:
Divergence slit = 0.5 degree Light receiving slit = 0.15 mm
Scattering slit = 0.5 degrees Measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 75 degrees ≦ 2θ ≦ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ≦ 2θ ≦ 57 degrees 1 degree / 60 seconds
(11)アスペクト比(粉)
炭素質材料のアスペクト比は、好ましくは1以上であり、また、好ましくは10以下であり、8以下がより好ましく、5以下が更に好ましい。アスペクト比が、上記範囲を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の下限は、炭素質材料のアスペクト比の理論下限値である。
(11) Aspect ratio (powder)
The aspect ratio of the carbonaceous material is preferably 1 or more, preferably 10 or less, more preferably 8 or less, and still more preferably 5 or less. If the aspect ratio exceeds the above range, streaking or a uniform coated surface cannot be obtained when forming an electrode plate, and the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate. The lower limit of the above range is the theoretical lower limit value of the aspect ratio of the carbonaceous material.
炭素質材料のアスペクト比の測定は、炭素質材料の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行う。具体的には厚さ50ミクロン以下の金属の端面に固定した任意の50個の炭素質材料粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の炭素質材料粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bを測定し、A/Bの平均値を求める。該測定で求められるアスペクト比(A/B)を、本発明における炭素質材料のアスペクト比と定義する。 The aspect ratio of the carbonaceous material is measured by magnifying and observing the carbonaceous material particles with a scanning electron microscope. Specifically, arbitrary 50 carbonaceous material particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 microns or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted, and observed three-dimensionally. Then, the longest diameter A of the carbonaceous material particles and the shortest diameter B orthogonal thereto are measured, and the average value of A / B is obtained. The aspect ratio (A / B) obtained by the measurement is defined as the aspect ratio of the carbonaceous material in the present invention.
(12)副材混合
副材混合とは、負極電極中及び/又は負極活物質中に性質の異なる炭素質材料が2種以上含有していることである。ここでいう性質とは、X線回折パラメータ、メジアン径、アスペクト比、BET比表面積、配向比、ラマンR値、タップ密度、真密度、細孔分布、円形度、及び灰分量の群から選ばれる1つ以上の特性を示す。
(12) Secondary material mixing The secondary material mixing means that two or more carbonaceous materials having different properties are contained in the negative electrode and / or the negative electrode active material. The property here is selected from the group of X-ray diffraction parameters, median diameter, aspect ratio, BET specific surface area, orientation ratio, Raman R value, tap density, true density, pore distribution, circularity, and ash content. It exhibits one or more characteristics.
これらの副材混合の、特に好ましい例としては、体積基準粒度分布がメジアン径を中心としたときに左右対称とならないこと、ラマンR値が異なる炭素質材料を2種以上含有していること、及びX線パラメータが異なること等が挙げられる。 As a particularly preferred example of mixing these secondary materials, the volume-based particle size distribution is not symmetrical when centered on the median diameter, containing two or more carbonaceous materials having different Raman R values, And X-ray parameters are different.
副材混合の効果の1例として、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素質材料が導電材として含有されることにより、電気抵抗を低減させることが挙げられる。 As an example of the effect of the auxiliary material mixing, carbonaceous materials such as graphite (natural graphite, artificial graphite and the like), carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke are contained as a conductive material. Reducing electrical resistance.
副材混合として導電材を混合する場合には、1種を単独で混合しても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合しても良い。また、導電材の炭素質材料に対する混合比率は、0.1重量%以上が好ましく、0.5重量%以上がより好ましく、0.6重量%以上が更に好ましく、また、通常45重量%以下が好ましく、40重量%以下が好ましい。混合比率が、上記範囲を下回ると導電性向上の効果が得にくい場合がある。また、上記範囲を上回ると初期不可逆容量の増大を招く場合がある。 When mixing a conductive material as a secondary material mixture, one type may be mixed alone, or two or more types may be mixed in any combination and ratio. The mixing ratio of the conductive material to the carbonaceous material is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, still more preferably 0.6% by weight or more, and usually 45% by weight or less. Preferably, it is 40% by weight or less. If the mixing ratio is less than the above range, it may be difficult to obtain the effect of improving conductivity. On the other hand, exceeding the above range may increase the initial irreversible capacity.
(13)負極作製
負極の製造は、本発明の効果を著しく制限しない限り、公知の何れの方法を用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、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。
(13) Production of negative electrode Any known method can be used for production of the negative electrode as long as the effects of the present invention are not significantly limited. For example, it is formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and then pressed. Can do.
非水系電解液二次電池の製造において、非水系電解液注液工程直前の段階での、集電体の片面あたりの負極活物質層の厚さは、15μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましく、30μm以上が更に好ましく、また、150μm以下が好ましく、120μm以下がより好ましく、100μm以下が更に好ましい。負極活物質の厚さが、この範囲を上回ると、非水系電解液が集電体界面付近まで浸透しにくく、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。また、この範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。
なお、負極活物質をロール成形してシート電極としても良く、圧縮成形によりペレット電極としても良い。
In the production of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the thickness of the negative electrode active material layer per side of the current collector at the stage immediately before the non-aqueous electrolyte injection step is preferably 15 μm or more, more preferably 20 μm or more. 30 μm or more is more preferable, 150 μm or less is preferable, 120 μm or less is more preferable, and 100 μm or less is more preferable. When the thickness of the negative electrode active material exceeds this range, the non-aqueous electrolyte solution hardly penetrates to the vicinity of the current collector interface, and the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate. On the other hand, below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the battery capacity may decrease.
Note that the negative electrode active material may be roll-molded to form a sheet electrode, or may be formed into a pellet electrode by compression molding.
(14)集電体
負極活物質を保持させる集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、例えば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられるが、加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
(14) Current collector As the current collector for holding the negative electrode active material, a known material can be arbitrarily used. Examples of the current collector for the negative electrode include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.
また、集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも、好ましくは金属薄膜、より好ましくは銅箔であり、更に好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。 In addition, the shape of the current collector may be, for example, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, or the like when the current collector is a metal material. Among them, a metal thin film is preferable, and a copper foil is more preferable, and a rolled copper foil by a rolling method and an electrolytic copper foil by an electrolytic method are more preferable, and both can be used as a current collector.
また、銅箔の厚さが25μmよりも薄い場合、純銅よりも強度の高い銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu−Cr−Zr合金等)を用いることができる。 In addition, when the thickness of the copper foil is less than 25 μm, a copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu—Cr—Zr alloy, etc.) having higher strength than pure copper can be used.
圧延法により作製した銅箔からなる集電体は、銅結晶が圧延方向に並んでいるため、負極を密に丸めても、鋭角に丸めても割れにくく、小型の円筒状電池に好適に用いることができる。 A current collector made of a copper foil produced by a rolling method is suitable for use in a small cylindrical battery because the copper crystals are arranged in the rolling direction so that the negative electrode is hard to crack even if it is rounded sharply or rounded at an acute angle. be able to.
電解銅箔は、例えば、銅イオンが溶解された非水系電解液中に金属製のドラムを浸漬し、これを回転させながら電流を流すことにより、ドラムの表面に銅を析出させ、これを剥離して得られるものである。上記の圧延銅箔の表面に、電解法により銅を析出させていても良い。銅箔の片面又は両面には、粗面化処理や表面処理(例えば、厚さが数nm〜1μm程度までのクロメート処理、Ti等の下地処理等)がなされていても良い。 Electrolytic copper foil, for example, immerses a metal drum in a non-aqueous electrolyte solution in which copper ions are dissolved, and causes the copper to precipitate on the surface of the drum by flowing current while rotating it. Is obtained. Copper may be deposited on the surface of the rolled copper foil by an electrolytic method. One side or both sides of the copper foil may be subjected to a roughening treatment or a surface treatment (for example, a chromate treatment having a thickness of about several nm to 1 μm, a base treatment such as Ti).
集電体基板には、更に次のような物性が望まれる。 The following physical properties are desired for the current collector substrate.
(14−1)平均表面粗さ(Ra)
JISB0601−1994に記載の方法で規定される集電体基板の負極活物質薄膜形成面の平均表面粗さ(Ra)は、特に限定されないが、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.15μm以上が更に好ましく、また、1.5μm以下が好ましく、1.3μm以下がより好ましく、1.0μm以下が更に好ましい。集電体基板の平均表面粗さ(Ra)が、上記の範囲内であると、良好な充放電サイクル特性が期待できる。また、負極活物質薄膜との界面の面積が大きくなり、負極活物質薄膜との密着性が向上する。なお、平均表面粗さ(Ra)の上限値は特に制限されるものではないが、平均表面粗さ(Ra)が1.5μmを超えるものは電池として実用的な厚みの箔としては一般に入手しにくいため、1.5μm以下のものが通常用いられる。
(14-1) Average surface roughness (Ra)
The average surface roughness (Ra) of the negative electrode active material thin film forming surface of the current collector substrate defined by the method described in JIS B0601-1994 is not particularly limited, but is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more. Preferably, 0.15 μm or more is more preferable, 1.5 μm or less is preferable, 1.3 μm or less is more preferable, and 1.0 μm or less is further preferable. When the average surface roughness (Ra) of the current collector substrate is within the above range, good charge / discharge cycle characteristics can be expected. Further, the area of the interface with the negative electrode active material thin film is increased, and the adhesion with the negative electrode active material thin film is improved. The upper limit value of the average surface roughness (Ra) is not particularly limited, but those having an average surface roughness (Ra) exceeding 1.5 μm are generally available as foils having a practical thickness as a battery. Since it is difficult, those of 1.5 μm or less are usually used.
(14−2)引張強度
引張強度とは、試験片が破断に至るまでに要した最大引張力を、試験片の断面積で割ったものである。本発明における引張強度は、JISZ2241(金属材料引張試験方法)に記載と同様な装置及び方法で測定される。
(14-2) Tensile strength The tensile strength is obtained by dividing the maximum tensile force required until the test piece breaks by the cross-sectional area of the test piece. The tensile strength in the present invention is measured by the same apparatus and method as described in JISZ2241 (metal material tensile test method).
集電体基板の引張強度は、特に限定されないが、100N・mm−2以上が好ましく、250N・mm−2以上がより好ましく、400N・mm−2以上が更に好ましく、500N・mm−2以上が特に好ましい。引張強度は、値が高いほど好ましいが、工業的入手可能性の観点から、通常1000N・mm−2以下である。引張強度が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う負極活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の亀裂を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができる。 The tensile strength of the current collector substrate is not particularly limited, but is preferably 100 N · mm −2 or more, more preferably 250 N · mm −2 or more, further preferably 400 N · mm −2 or more, and 500 N · mm −2 or more. Particularly preferred. The tensile strength is preferably as high as possible, but is usually 1000 N · mm −2 or less from the viewpoint of industrial availability. If the current collector substrate has a high tensile strength, cracking of the current collector substrate due to expansion / contraction of the negative electrode active material thin film accompanying charging / discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained.
(14−3)0.2%耐力
0.2%耐力とは、0.2%の塑性(永久)歪みを与えるに必要な負荷の大きさであり、この大きさの負荷を加えた後に除荷しても0.2%変形していることを意味している。0.2%耐力は、引張り強度と同様な装置及び方法で測定される。
(14-3) 0.2% proof stress 0.2% proof stress is the magnitude of a load required to give a plastic (permanent) strain of 0.2%. It means that 0.2% deformation has occurred even when loaded. The 0.2% yield strength is measured with the same equipment and method as the tensile strength.
集電体基板の0.2%耐力は、特に限定されないが、30N・mm−2以上が好ましく、より好ましくは150N・mm−2以上、特に好ましくは300N・mm−2以上である。0.2%耐値は値が高いほど好ましいが、工業的入手可能性の観点から、通常900N・mm−2以下である。0.2%耐力が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う負極活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の塑性変形を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができる。 0.2% proof stress of the current collector substrate is not particularly limited, but is preferably 30 N · mm -2 or more, more preferably 150 N · mm -2 or more, and particularly preferably 300N · mm -2 or more. The 0.2% resistance value is preferably as high as possible, but is usually 900 N · mm −2 or less from the viewpoint of industrial availability. If the current collector substrate has a high 0.2% proof stress, plastic deformation of the current collector substrate due to expansion / contraction of the negative electrode active material thin film accompanying charging / discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained. Can do.
(14−4)集電体の厚さ
集電体の厚さは任意であるが、1μm以上が好ましく、3μm以上がより好ましく、5μm以上が更に好ましく、また、1mm以下が好ましく、100μm以下がより好ましく、30μm以下が更に好ましい。集電体の厚さが、1μmより薄くなると、強度が低下するため塗布が困難となる場合がある。また、100μmより厚くなると、捲回等の電極の形を変形させる場合がある。なお、集電体は、メッシュ状でも良い。
(14-4) Thickness of current collector The thickness of the current collector is arbitrary, but is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, further preferably 5 μm or more, and preferably 1 mm or less, preferably 100 μm or less. More preferably, it is 30 μm or less. When the thickness of the current collector is thinner than 1 μm, the strength may be reduced, which may make application difficult. Moreover, when it becomes thicker than 100 micrometers, the shape of electrodes, such as winding, may be changed. The current collector may be mesh.
(15)集電体と負極活物質層の厚さの比
集電体と負極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、「(非水系電解液の注液工程の直前の片面の負極活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)」の値が、150以下が好ましく、20以下がより好ましく、10以下が特に好ましく、また、0.1以上が好ましく、0.4以上がより好ましく、1以上が特に好ましい。
(15) Ratio of thickness of current collector and negative electrode active material layer The ratio of thickness of current collector and negative electrode active material layer is not particularly limited, but “(one side just before the non-aqueous electrolyte injection step) Negative electrode active material layer thickness) / (current collector thickness) "is preferably 150 or less, more preferably 20 or less, particularly preferably 10 or less, and more preferably 0.1 or more. 4 or more is more preferable, and 1 or more is particularly preferable.
集電体と負極活物質層の厚さの比が、上記範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。 When the ratio of the thickness of the current collector to the negative electrode active material layer exceeds the above range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. On the other hand, below the above range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the battery capacity may decrease.
(16)電極密度
負極活物質を電極化した際の電極構造は、特には限定されず、集電体上に存在している負極活物質の密度は、1g・cm−3以上が好ましく、1.2g・cm−3以上がより好ましく、1.3g・cm−3以上が更に好ましく、また、2g・cm−3以下が好ましく、1.9g・cm−3以下がより好ましく、1.8g・cm−3以下が更に好ましく、1.7g・cm−3以下が特に好ましい。集電体上に存在している負極活物質の密度が、上記範囲を上回ると、負極活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する場合がある。
(16) Electrode density The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, and the density of the negative electrode active material present on the current collector is preferably 1 g · cm −3 or more. .2g · cm -3 or more preferably, 1.3 g · cm -3 or more, and also preferably 2 g · cm -3 or less, more preferably 1.9 g · cm -3 or less, 1.8 g · cm −3 or less is more preferable, and 1.7 g · cm −3 or less is particularly preferable. When the density of the negative electrode active material existing on the current collector exceeds the above range, the negative electrode active material particles are destroyed, and the initial irreversible capacity increases or non-aqueous system near the current collector / negative electrode active material interface. There is a case where high current density charge / discharge characteristics are deteriorated due to a decrease in permeability of the electrolytic solution. On the other hand, if the amount is less than the above range, the conductivity between the negative electrode active materials decreases, the battery resistance increases, and the capacity per unit volume may decrease.
(17)バインダー・溶媒等
負極活物質層を形成するためのスラリーは、通常、負極活物質に対して、バインダー(結着剤)、増粘剤等を溶媒に加えて調製される。
(17) Binder, solvent, etc. The slurry for forming the negative electrode active material layer is usually prepared by adding a binder (binder), a thickener, and the like to the negative electrode active material.
負極活物質を結着するバインダーとしては、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。 The binder for binding the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution and the solvent used in manufacturing the electrode.
具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(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、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Specific examples include resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene / butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, NBR ( Acrylonitrile / butadiene rubber), rubbery polymers such as ethylene / propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / Thermoplastic elastomeric polymer such as butadiene / styrene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene Soft resinous polymers such as vinyl acetate copolymer and propylene / α-olefin copolymer; Fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer Polymers: Polymer compositions having ionic conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions), and the like. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電材を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。 The solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the negative electrode active material, the binder, and the thickener and conductive material used as necessary. Alternatively, either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
水系溶媒の例としては水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。 Examples of the aqueous solvent include water, alcohol and the like, and examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. .
特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤等を含有させ、SBR等のラテックスを用いてスラリー化することが好ましい。
なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to add a dispersant or the like in addition to the thickener and make a slurry using a latex such as SBR.
In addition, these solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
負極活物質に対するバインダーの割合は、0.1重量%以上が好ましく、0.5重量%以上がより好ましく、0.6重量%以上が更に好ましく、また、20重量%以下が好ましく、15重量%以下がより好ましく、10重量%以下が更に好ましく、8重量%以下が特に好ましい。負極活物質に対するバインダーの割合が、上記範囲を上回ると、バインダー量が電池容量に寄与しないバインダー割合が増加して、電池容量の低下を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極電極の強度低下を招く場合がある。 The ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, still more preferably 0.6% by weight or more, and preferably 20% by weight or less, 15% by weight. The following is more preferable, 10% by weight or less is further preferable, and 8% by weight or less is particularly preferable. When the ratio of the binder with respect to a negative electrode active material exceeds the said range, the binder ratio from which the amount of binders does not contribute to battery capacity may increase, and the fall of battery capacity may be caused. On the other hand, below the above range, the strength of the negative electrode may be reduced.
特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、負極活物質に対するバインダーの割合は、0.1重量%以上が好ましく、0.5重量%以上がより好ましく、0.6重量%以上が更に好ましく、また、5重量%以下が好ましく、3重量%以下がより好ましく、2重量%以下が更に好ましい。 In particular, when the main component contains a rubbery polymer typified by SBR, the ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and 0% .6% by weight or more is more preferable, 5% by weight or less is preferable, 3% by weight or less is more preferable, and 2% by weight or less is more preferable.
また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合には、負極活物質に対するバインダーの割合は、1重量%以上が好ましく、2重量%以上がより好ましく、3重量%以上が更に好ましく、また、15重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましく、8重量%以下が更に好ましい。 When the main component contains a fluorine-based polymer typified by polyvinylidene fluoride, the ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 1% by weight or more, more preferably 2% by weight or more, and 3% by weight. The above is more preferable, 15% by weight or less is preferable, 10% by weight or less is more preferable, and 8% by weight or less is still more preferable.
増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調整するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、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、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
増粘剤を用いる場合、負極活物質に対する増粘剤の割合は、0.1重量%以上が好ましく、0.5重量%以上がより好ましく、0.6重量%以上が更に好ましく、また、5重量%以下が好ましく、3重量%以下がより好ましく、2重量%以下が更に好ましい。負極活物質に対する増粘剤の割合が、上記範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。また、上記範囲を上回ると、負極活物質層に占める負極活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する場合がある。 When using a thickener, the ratio of the thickener to the negative electrode active material is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, still more preferably 0.6% by weight or more, and 5% % By weight or less is preferred, 3% by weight or less is more preferred, and 2% by weight or less is even more preferred. When the ratio of the thickener to the negative electrode active material is less than the above range, applicability may be significantly reduced. Moreover, when it exceeds the said range, the ratio of the negative electrode active material which occupies for a negative electrode active material layer will fall, and the problem that the capacity | capacitance of a battery falls and the resistance between negative electrode active materials may increase.
(18)極板配向比
極板配向比は、0.001以上が好ましく、0.005以上がより好ましく、0.01以上が更に好ましく、また、0.67以下が好ましい。極板配向比が、上記範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の上限は、炭素質材料の極板配向比の理論上限値である。
(18) Electrode orientation ratio The electrode orientation ratio is preferably 0.001 or more, more preferably 0.005 or more, still more preferably 0.01 or more, and preferably 0.67 or less. When the electrode plate orientation ratio is below the above range, the high-density charge / discharge characteristics may be deteriorated. The upper limit of the above range is the theoretical upper limit of the electrode plate orientation ratio of the carbonaceous material.
極板配向比の測定は、目的密度にプレス後の負極について、X線回折により負極の負極活物質配向比を測定することによって行なう。具体的手法は特に制限されないが、標準的な方法としては、X線回折により炭素質材料の(110)回折と(004)回折のピークを、プロファイル関数として非対称ピアソンVIIを用いてフィッティングすることによりピーク分離を行ない、(110)回折と(004)回折のピークの積分強度を各々算出する。得られた積分強度から、(110)回折積分強度/(004)回折積分強度で表される比を算出する。該測定で算出される負極の負極活物質配向比を、本発明における炭素質材料による負極の極板配向比と定義する。 The electrode plate orientation ratio is measured by measuring the negative electrode active material orientation ratio of the negative electrode by X-ray diffraction with respect to the negative electrode after pressing to the target density. The specific method is not particularly limited, but as a standard method, by fitting the (110) and (004) diffraction peaks of the carbonaceous material by X-ray diffraction using asymmetric Pearson VII as a profile function. Peak separation is performed, and integrated intensities of peaks of (110) diffraction and (004) diffraction are calculated. From the obtained integrated intensity, a ratio represented by (110) diffraction integrated intensity / (004) diffraction integrated intensity is calculated. The negative electrode active material orientation ratio of the negative electrode calculated by this measurement is defined as the negative electrode plate orientation ratio of the carbonaceous material in the present invention.
X線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :発散スリット=1度、受光スリット=0.1mm、散乱スリット=1度
・測定範囲、及び、ステップ角度/計測時間:
(110)面:76.5度≦2θ≦78.5度 0.01度/3秒
(004)面:53.5度≦2θ≦56.0度 0.01度/3秒
・試料調製 :硝子板に0.1mm厚さの両面テープで電極を固定
The X-ray diffraction measurement conditions are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
-Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator-Slit: Divergence slit = 1 degree, Receiving slit = 0.1 mm, Scattering slit = 1 degree-Measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 76.5 degrees ≦ 2θ ≦ 78.5 degrees 0.01 degrees / 3 seconds (004) plane: 53.5 degrees ≦ 2θ ≦ 56.0 degrees 0.01 degrees / 3 seconds Sample preparation: Fix the electrode to the glass plate with double-sided tape with a thickness of 0.1 mm
(19)インピーダンス
放電状態から公称容量の60%まで充電した時の負極の抵抗は、100Ω以下が好ましく、50Ω以下がより好ましく、20Ω以下が更に好ましく、及び/又は二重層容量が1×10−6F以上が好ましく、1×10−5F以上がより好ましく、1×10−4Fが更に好ましい。上記範囲の負極電極を用いると出力特性が良く好ましいためである。
(19) Impedance The resistance of the negative electrode when charged from the discharged state to 60% of the nominal capacity is preferably 100Ω or less, more preferably 50Ω or less, still more preferably 20Ω or less, and / or the double layer capacity is 1 × 10 −. 6 F or more is preferable, 1 × 10 −5 F or more is more preferable, and 1 × 10 −4 F is more preferable. This is because the use of a negative electrode in the above range provides good output characteristics.
負極の抵抗及び二重層容量の測定には、測定する非水系電解液二次電池を、公称容量を5時間で充電できる電流値にて充電した後に、20分間充放電をしない状態を維持し、次に公称容量を1時間で放電できる電流値にて放電したときの容量が、公称容量の80%以上あるものを用いる。 To measure the resistance and double layer capacity of the negative electrode, after charging the non-aqueous electrolyte secondary battery to be measured at a current value at which the nominal capacity can be charged in 5 hours, the state of not charging / discharging for 20 minutes is maintained, Next, a capacitor having a capacity of 80% or more of the nominal capacity when discharged at a current value capable of discharging the nominal capacity in one hour is used.
上記の放電状態の非水系電解液二次電池について、公称容量を5時間で充電できる電流値にて公称容量の60%まで充電し、直ちに非水系電解液二次電池をアルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内に移す。ここで、非水系電解液二次電池を、負極が放電又はショートしない状態ですばやく解体して取り出し、両面塗布電極であれば、片面の負極活物質を他面の負極活物質を傷つけずに剥離し、負極電極を12.5mmφに2枚打ち抜き、セパレータを介して負極活物質面がずれないよう対向させる。電池に使用されていた非水系電解液60μLをセパレータと両負極間に滴下して密着し、外気と触れない状態を保持して、両負極の集電体に導電をとり、交流インピーダンス法を実施する。 About the non-aqueous electrolyte secondary battery in the above discharge state, the nominal capacity is charged to 60% of the nominal capacity at a current value that can be charged in 5 hours, and the non-aqueous electrolyte secondary battery is immediately put into a globe under an argon gas atmosphere. Move into the box. Here, the non-aqueous electrolyte secondary battery is quickly disassembled and taken out in a state where the negative electrode does not discharge or short-circuit, and if it is a double-sided coated electrode, the negative electrode active material on one side is peeled off without damaging the negative electrode active material on the other side Then, two negative electrodes are punched out to 12.5 mmφ, and are opposed to each other so that the surface of the negative electrode active material does not shift through the separator. 60μL of non-aqueous electrolyte used in the battery was dropped between the separator and both negative electrodes, and kept in close contact with the outside air, and the current collector of both negative electrodes was made conductive and the AC impedance method was carried out. To do.
測定は温度25℃で、10−2〜105Hzの周波数帯で複素インピーダンス測定を行ない、求められたナイキスト・プロットの負極抵抗成分の円弧を半円で近似して表面抵抗(R)と、二重層容量(Cdl)を求める。 The measurement is performed at a temperature of 25 ° C., and a complex impedance measurement is performed in a frequency band of 10 −2 to 10 5 Hz. The surface resistance (R) is obtained by approximating the arc of the negative resistance component of the obtained Nyquist plot with a semicircle. The double layer capacity (Cdl) is determined.
(20)負極板の面積
負極板の面積は、特に限定されないが、対向する正極板よりもわずかに大きくして、正極板が負極板から外にはみ出すことがないように設計することが好ましい。また、充放電を繰り返したサイクルの寿命や高温保存による劣化を抑制する観点から、できる限り正極に等しい面積に近づけることが、より均一かつ有効に働く電極割合を高めて特性が向上するので好ましい。特に、大電流で使用される場合には、この負極板の面積の設計が重要である。
(20) Area of negative electrode plate The area of the negative electrode plate is not particularly limited, but is preferably designed to be slightly larger than the opposing positive electrode plate so that the positive electrode plate does not protrude from the negative electrode plate. Further, from the viewpoint of suppressing the life of a cycle in which charge and discharge are repeated and deterioration due to high temperature storage, it is preferable that the area be as close to the positive electrode as possible, because the ratio of electrodes that work more uniformly and effectively is increased and characteristics are improved. In particular, when used with a large current, the design of the area of the negative electrode plate is important.
<2−3−3.金属化合物系材料、及び金属化合物系材料を用いた負極の構成、物性、調製方法>
負極活物質として用いられる金属化合物系材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、特に限定されず、リチウム合金を形成する単体金属若しくは合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硫化物、リン化物等の化合物が挙げられる。このような金属化合物としては、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn等の金属を含有する化合物が挙げられる。なかでも、リチウム合金を形成する単体金属若しくは合金であることが好ましく、周期表13族又は14族の金属・半金属元素(即ち炭素を除く)を含む材料あることがより好ましく、更には、ケイ素(Si)、スズ(Sn)又は鉛(Pb)(以下、これら3種の元素を「SSP金属元素」という場合がある)の単体金属若しくはこれら原子を含む合金、又は、それらの金属(SSP金属元素)の化合物であることが好ましい。これらは、1種を単独で用いても良く、また2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
<2-3-3. Structure, physical properties, preparation method of negative electrode using metal compound material and metal compound material>
The metal compound-based material used as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, and is a single metal or alloy that forms a lithium alloy, or oxides, carbides, nitrides, silicides thereof. Compounds such as oxides, sulfides and phosphides. Examples of such metal compounds include compounds containing metals such as Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, and Zn. Among these, a single metal or an alloy forming a lithium alloy is preferable, and a material containing a metal / metalloid element (that is, excluding carbon) of Group 13 or Group 14 of the periodic table is more preferable. (Si), tin (Sn), or lead (Pb) (hereinafter, these three elements may be referred to as “SSP metal elements”), simple metals, alloys containing these atoms, or their metals (SSP metals) Element). These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
SSP金属元素から選ばれる少なくとも1種の原子を有する負極活物質の例としては、何れか1種のSSP金属元素の金属単体、2種以上のSSP金属元素からなる合金、1種又は2種以上のSSP金属元素とその他の1種又は2種以上の金属元素とからなる合金、並びに、1種又は2種以上のSSP金属元素を含有する化合物、又は、その化合物の酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硫化物、リン化物等の複合化合物が挙げられる。負極活物質としてこれらの金属単体、合金又は金属化合物を用いることで、電池の高容量化が可能である。 Examples of the negative electrode active material having at least one kind of atom selected from SSP metal elements include a single metal of any one SSP metal element, an alloy composed of two or more SSP metal elements, one kind or two or more kinds. Alloys composed of SSP metal elements and other one or more metal elements, and compounds containing one or more SSP metal elements, or oxides, carbides, and nitrides of the compounds , Compound compounds such as silicides, sulfides and phosphides. By using these simple metals, alloys or metal compounds as the negative electrode active material, the capacity of the battery can be increased.
また、これらの複合化合物が、金属単体、合金、又は非金属元素等の数種の元素と複雑に結合した化合物も例として挙げることができる。より具体的には、例えばケイ素やスズでは、これらの元素と負極として動作しない金属との合金を用いることができる。また例えばスズでは、スズとケイ素以外で負極として作用する金属と、更に負極として動作しない金属と、非金属元素との組み合わせで5〜6種の元素を含むような複雑な化合物も用いることができる。 Moreover, the compound which these complex compounds combined with several elements, such as a metal simple substance, an alloy, or a nonmetallic element, can also be mentioned as an example. More specifically, for example, in silicon and tin, an alloy of these elements and a metal that does not operate as a negative electrode can be used. In addition, for example, in the case of tin, a complex compound containing 5 to 6 kinds of elements in combination with a metal that acts as a negative electrode other than tin and silicon, a metal that does not operate as a negative electrode, and a nonmetallic element can also be used. .
これらの負極活物質の中でも、電池にしたときに単位重量当りの容量が大きいことから、何れか1種のSSP金属元素の金属単体、2種以上のSSP金属元素の合金、SSP金属元素の酸化物や炭化物、窒化物等が好ましく、特に、ケイ素及び/又はスズの金属単体、合金、酸化物や炭化物、窒化物等が、単位重量当りの容量及び環境負荷の観点から好ましい。 Among these negative electrode active materials, since the capacity per unit weight is large when a battery is formed, any one element of an SSP metal element, an alloy of two or more SSP metal elements, oxidation of an SSP metal element In particular, silicon and / or tin metal simple substance, alloy, oxide, carbide, nitride and the like are preferable from the viewpoint of capacity per unit weight and environmental load.
また、金属単体又は合金を用いるよりは単位重量当りの容量には劣るものの、サイクル特性に優れることから、ケイ素及び/又はスズを含有する以下の化合物も好ましい。
・ケイ素及び/又はスズと酸素との元素比が通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下の「ケイ素及び/又はスズの酸化物」。
・ケイ素及び/又はスズと窒素との元素比が通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下の「ケイ素及び/又はスズの窒化物」。
・ケイ素及び/又はスズと炭素との元素比が通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下の「ケイ素及び/又はスズの炭化物」。
In addition, although the capacity per unit weight is inferior to that of a single metal or an alloy, the following compounds containing silicon and / or tin are also preferable because of excellent cycle characteristics.
The element ratio of silicon and / or tin to oxygen is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. “Silicon and / or tin oxide” of 3 or less, more preferably 1.1 or less.
-Element ratio of silicon and / or tin and nitrogen is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. “Silicon and / or tin nitride” of 3 or less, more preferably 1.1 or less.
The elemental ratio of silicon and / or tin to carbon is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. “Carbide of silicon and / or tin” of 3 or less, more preferably 1.1 or less.
なお、上述の負極活物質は、何れか1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 In addition, any one of the above-described negative electrode active materials may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
本発明の非水系電解液二次電池における負極は、公知の何れの方法を用いて製造することが可能である。具体的に、負極の製造方法としては、例えば、上述の負極活物質にバインダーや導電材等を加えたものをそのままロール成型してシート電極とする方法や、圧縮成形してペレット電極とする方法も挙げられるが、通常は負極用の集電体(以下「負極集電体」という場合がある。)上に塗布法、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等の手法により、好ましくは塗布法により、上述の負極活物質を含有する薄膜層(負極活物質層)を形成する方法が用いられる。この場合、上述の負極活物質にバインダー、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー状とし、これを負極集電体に塗布、乾燥した後にプレスして高密度化することにより、負極集電体上に負極活物質層を形成する。 The negative electrode in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be manufactured using any known method. Specifically, as a method for producing a negative electrode, for example, a method in which a material obtained by adding a binder or a conductive material to the negative electrode active material described above is roll-molded as it is to form a sheet electrode, or a method in which compression molding is performed to obtain a pellet electrode In general, a coating method, a vapor deposition method, a sputtering method, a plating method, or the like on a current collector for a negative electrode (hereinafter sometimes referred to as “negative electrode current collector”), preferably by a coating method. A method of forming a thin film layer (negative electrode active material layer) containing the negative electrode active material described above is used. In this case, a binder, a thickener, a conductive material, a solvent, and the like are added to the above-described negative electrode active material to form a slurry, which is applied to the negative electrode current collector, dried and then pressed to increase the density. A negative electrode active material layer is formed on the current collector.
負極集電体の材質としては、鋼、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス等が挙げられる。これらのうち、薄膜に加工し易いという点及びコストの点から、銅箔が好ましい。 Examples of the material of the negative electrode current collector include steel, copper alloy, nickel, nickel alloy, and stainless steel. Of these, copper foil is preferred from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost.
負極活物質として金属化合物系材料を用いる場合、負極集電体の厚さは、1μm以上が好ましく、より好ましくは5μm以上であり、また、100μm以下が好ましく、より好ましくは50μm以下である。負極集電体の厚さが厚過ぎると、電池全体の容量が低下し過ぎることがあり、逆に薄過ぎると取り扱いが困難になることがある。 When a metal compound-based material is used as the negative electrode active material, the thickness of the negative electrode current collector is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, and preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the thickness of the negative electrode current collector is too thick, the capacity of the entire battery may be too low, and conversely, if it is too thin, handling may be difficult.
なお、表面に形成される負極活物質層との結着効果を向上させるため、これら負極集電体の表面は、予め粗面化処理しておくことが好ましい。表面の粗面化方法としては、ブラスト処理、粗面ロールによる圧延、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線等を備えたワイヤーブラシ等で集電体表面を研磨する機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法等が挙げられる。 In addition, in order to improve the binding effect with the negative electrode active material layer formed on the surface, the surface of these negative electrode current collectors is preferably subjected to a roughening treatment in advance. Surface roughening methods include blasting, rolling with a rough surface roll, polishing cloth with a fixed abrasive particle, grinding wheel, emery buff, machine that polishes the current collector surface with a wire brush equipped with steel wire, etc. Examples thereof include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method.
また、負極集電体の重量を低減させて電池の重量当たりのエネルギー密度を向上させるために、エキスパンドメタルやパンチングメタルのような穴あきタイプの負極集電体を使用することもできる。このタイプの負極集電体は、その開口率を変更することで、重量も自在に変更可能である。また、このタイプの負極集電体の両面に負極活物質層を形成させた場合、この穴を通してのリベット効果により、負極活物質層の剥離が更に起こり難くなる。しかし、開口率があまりに高くなった場合には、負極活物質層と負極集電体との接触面積が小さくなるため、かえって接着強度は低くなることがある。 Further, in order to reduce the weight of the negative electrode current collector and improve the energy density per weight of the battery, a perforated negative electrode current collector such as an expanded metal or a punching metal can be used. This type of negative electrode current collector can be freely changed in weight by changing its aperture ratio. Further, when a negative electrode active material layer is formed on both surfaces of this type of negative electrode current collector, the negative electrode active material layer is further less likely to peel due to the rivet effect through the hole. However, when the aperture ratio becomes too high, the contact area between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector becomes small, and thus the adhesive strength may be lowered.
負極活物質層を形成するためのスラリーは、負極活物質と導電材に対して、バインダー、増粘剤等を加えて作製される。 The slurry for forming the negative electrode active material layer is prepared by adding a binder, a thickener, and the like to the negative electrode active material and the conductive material.
負極活物質と導電材の合計中の負極活物質の含有量は、70重量%以上が好ましく、より好ましくは75重量%以上であり、また、97重量%以下が好ましく、より好ましくは95重量%以下である。負極活物質の含有量が少な過ぎると、非水系電解液二次電池の容量が不足する傾向があり、多過ぎると相対的にバインダー等の含有量が不足することにより、得られる負極の強度が不足する傾向にある。なお、2種以上の負極活物質を併用する場合には、負極活物質の合計量が上記範囲を満たすようにすれば良い。 The content of the negative electrode active material in the total of the negative electrode active material and the conductive material is preferably 70% by weight or more, more preferably 75% by weight or more, and preferably 97% by weight or less, more preferably 95% by weight. It is as follows. If the content of the negative electrode active material is too small, the capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to be insufficient, and if it is too large, the content of the binder or the like is relatively insufficient, resulting in the strength of the obtained negative electrode. It tends to run short. In addition, when using 2 or more types of negative electrode active materials together, what is necessary is just to make it the total amount of a negative electrode active material satisfy | fill the said range.
導電材としては、銅やニッケル等の金属材料;黒鉛、カーボンブラック等の炭素材料等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。特に、導電材として炭素材料を用いると、炭素材料が活物質としても作用するため好ましい。負極活物質と導電材の合計中の導電材の含有量は、3重量%以上が好ましく、より好ましくは5重量%以上であり、また、30重量%以下が好ましく、より好ましくは25重量%以下である。導電材の含有量が少な過ぎると導電性が不足する傾向があり、多過ぎると相対的に負極活物質等の含有量が不足することにより、電池容量や強度が低下する傾向となるためである。なお、2種以上の導電材を併用する場合には、導電材の合計量が上記範囲を満たすようにすれば良い。 Examples of the conductive material include metal materials such as copper and nickel; carbon materials such as graphite and carbon black. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. In particular, it is preferable to use a carbon material as the conductive material because the carbon material acts as an active material. The content of the conductive material in the total of the negative electrode active material and the conductive material is preferably 3% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and preferably 30% by weight or less, more preferably 25% by weight or less. It is. When the content of the conductive material is too small, the conductivity tends to be insufficient. When the content is too large, the content of the negative electrode active material or the like is relatively insufficient, which tends to decrease the battery capacity and strength. . In addition, when using 2 or more types of electrically conductive materials together, what is necessary is just to make it the total amount of an electrically conductive material satisfy | fill the said range.
バインダーは、前記した負極活物質として炭素質材料を用いる場合と同じ基準で選択できる。また、バインダーの具体例、負極活物質に対する割合も炭素質材料の場合と同じである。 The binder can be selected based on the same criteria as when a carbonaceous material is used as the negative electrode active material. Moreover, the specific example of a binder and the ratio with respect to a negative electrode active material are the same as the case of a carbonaceous material.
増粘剤についても、使用目的、化合物例、負極活物質に対する割合は、負極活物質として炭素質材料を用いる場合と同様である。 Also for the thickener, the purpose of use, the compound examples, and the ratio to the negative electrode active material are the same as in the case of using a carbonaceous material as the negative electrode active material.
負極活物質層を形成するためのスラリーは、上記負極活物質に、必要に応じて導電材やバインダー、増粘剤を混合し、水系溶媒又は有機溶媒を分散媒として用いて調製される。水系溶媒としては、通常は水が用いられるが、エタノール等のアルコール類やN−メチルピロリドン等の環状アミド類等の水以外の溶媒を、水に対して30重量%以下程度の割合で併用することもできる。また、有機溶媒としては、通常、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類、アニソール、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ブタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類が挙げられ、中でも、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類等が好ましい。なお、これらは何れか1種を単独で使用しても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 The slurry for forming the negative electrode active material layer is prepared by mixing the negative electrode active material with a conductive material, a binder, and a thickener as necessary, and using an aqueous solvent or an organic solvent as a dispersion medium. As the aqueous solvent, water is usually used, but a solvent other than water such as alcohols such as ethanol and cyclic amides such as N-methylpyrrolidone is used in combination at a ratio of about 30% by weight or less with respect to water. You can also. As the organic solvent, usually, cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, linear amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, and aromatic carbonization such as anisole, toluene and xylene Examples thereof include alcohols such as hydrogens, butanol and cyclohexanol, among which cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, linear amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide are preferable. . Any one of these may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.
スラリーの粘度は、集電体上に塗布することが可能な粘度であれば、特に制限されない。塗布が可能な粘度となるように、スラリーの調製時に溶媒の使用量等を変えて、適宜調製すれば良い。 The viscosity of the slurry is not particularly limited as long as it is a viscosity that can be applied onto the current collector. What is necessary is just to prepare suitably by changing the usage-amount of a solvent etc. at the time of preparation of a slurry so that it may become the viscosity which can be apply | coated.
得られたスラリーを上述の負極集電体上に塗布し、乾燥した後、プレスすることにより、負極活物質層が形成される。塗布の手法は特に制限されず、それ自体既知の方法を用いることができる。乾燥の手法も特に制限されず、自然乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥等の公知の手法を用いることができる。 The obtained slurry is applied onto the above-described negative electrode current collector, dried, and then pressed to form a negative electrode active material layer. The method of application is not particularly limited, and a method known per se can be used. The drying method is not particularly limited, and a known method such as natural drying, heat drying, or reduced pressure drying can be used.
上記手法により負極活物質を電極化した際の電極構造は特には限定されないが、集電体上に存在している活物質の密度は、1g・cm−3以上が好ましく、1.2g・cm−3以上が更に好ましく、1.3g・cm−3以上が特に好ましく、また、2g・cm−3以下が好ましく、1.9g・cm−3以下がより好ましく、1.8g・cm−3以下が更に好ましく、1.7g・cm−3以下が特に好ましい。 The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode by the above method is not particularly limited, but the density of the active material present on the current collector is preferably 1 g · cm −3 or more, and 1.2 g · cm −3 or more is more preferable, 1.3 g · cm −3 or more is particularly preferable, 2 g · cm −3 or less is preferable, 1.9 g · cm −3 or less is more preferable, and 1.8 g · cm −3 or less. Is more preferable, and 1.7 g · cm −3 or less is particularly preferable.
集電体上に存在している活物質の密度が、上記範囲を上回ると、活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する場合がある。 When the density of the active material existing on the current collector exceeds the above range, the active material particles are destroyed, the initial irreversible capacity increases, and the non-aqueous electrolyte solution near the current collector / active material interface There is a case where high current density charge / discharge characteristics are deteriorated due to a decrease in permeability. On the other hand, below the above range, the conductivity between the active materials may be reduced, the battery resistance may be increased, and the capacity per unit volume may be reduced.
<2−3−4.リチウム含有金属複合酸化物材料、及びリチウム含有金属複合酸化物材料を用いた負極の構成、物性、調製方法>
負極活物質として用いられるリチウム含有金属複合酸化物材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば特に限定はされないが、チタンを含むリチウム含有複合金属酸化物材料が好ましく、リチウムとチタンの複合酸化物(以下、「リチウムチタン複合酸化物」と略記する場合がある。)が特に好ましい。即ち、スピネル構造を有するリチウムチタン複合酸化物を、リチウムイオン二次電池用負極活物質に含有させて用いると、出力抵抗が大きく低減するので特に好ましい。
<2-3-4. Lithium-containing metal composite oxide material, and negative electrode configuration, physical properties, and preparation method using lithium-containing metal composite oxide material>
The lithium-containing metal composite oxide material used as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but lithium-containing composite metal oxide materials containing titanium are preferable, and lithium and titanium composite oxidation (Hereinafter sometimes abbreviated as “lithium titanium composite oxide”) is particularly preferable. That is, it is particularly preferable to use a lithium titanium composite oxide having a spinel structure in a negative electrode active material for a lithium ion secondary battery because the output resistance is greatly reduced.
また、リチウムチタン複合酸化物のリチウムやチタンが、他の金属元素、例えば、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素で置換されているものも好ましい。 In addition, lithium or titanium of the lithium titanium composite oxide is at least selected from the group consisting of other metal elements such as Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb. Those substituted with one element are also preferred.
負極活物質としての上記金属酸化物としては、下記一般式(5)で表されるリチウムチタン複合酸化物であり、一般式(5)中、0.7≦x≦1.5、1.5≦y≦2.3、0≦z≦1.6であることが、リチウムイオンのドープ・脱ドープの際の構造が安定であることから好ましい。 The metal oxide as the negative electrode active material is a lithium-titanium composite oxide represented by the following general formula (5). In the general formula (5), 0.7 ≦ x ≦ 1.5, 1.5 It is preferable that ≦ y ≦ 2.3 and 0 ≦ z ≦ 1.6 because the structure upon doping and dedoping of lithium ions is stable.
LixTiyMzO4 (5)
(一般式(5)中、Mは、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表す。)
Li x Ti y M z O 4 (5)
(In General Formula (5), M represents at least one element selected from the group consisting of Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb.)
上記の一般式(5)で表される組成の中でも、
(a)1.2≦x≦1.4、1.5≦y≦1.7、z=0
(b)0.9≦x≦1.1、1.9≦y≦2.1、z=0
(c)0.7≦x≦0.9、2.1≦y≦2.3、z=0
の構造が、電池性能のバランスが良好なため特に好ましい。
Among the compositions represented by the general formula (5),
(A) 1.2 ≦ x ≦ 1.4, 1.5 ≦ y ≦ 1.7, z = 0
(B) 0.9 ≦ x ≦ 1.1, 1.9 ≦ y ≦ 2.1, z = 0
(C) 0.7 ≦ x ≦ 0.9, 2.1 ≦ y ≦ 2.3, z = 0
This structure is particularly preferable because of a good balance of battery performance.
上記化合物の特に好ましい代表的な組成は、(a)ではLi4/3Ti5/3O4、(b)ではLi1Ti2O4、(c)ではLi4/5Ti11/5O4である。また、z≠0の構造については、例えば、Li4/3Ti4/3Al1/3O4が好ましいものとして挙げられる。 Particularly preferred representative compositions of the above compounds are Li 4/3 Ti 5/3 O 4 in (a), Li 1 Ti 2 O 4 in (b), and Li 4/5 Ti 11/5 O in (c). 4 . As for the structure of z ≠ 0, for example, Li 4/3 Ti 4/3 Al 1/3 O 4 is preferable.
本発明における負極活物質としてのリチウムチタン複合酸化物は、上記した要件に加えて、更に、下記の[1]〜[16]に示した物性及び形状等の特徴の内、少なくとも1項目を満たしていることが好ましく、複数の項目を同時に満たすことが特に好ましい。 In addition to the above requirements, the lithium titanium composite oxide as the negative electrode active material in the present invention further satisfies at least one of the characteristics such as physical properties and shapes shown in the following [1] to [16]. It is preferable to satisfy a plurality of items at the same time.
[1]BET比表面積
負極活物質として用いられるリチウムチタン複合酸化物のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値が、0.5m2・g−1以上が好ましく、0.7m2・g−1以上がより好ましく、1.0m2・g−1以上が更に好ましく、1.5m2・g−1以上が特に好ましく、また、200m2・g−1以下が好ましく、100m2・g−1以下がより好ましく、50m2・g−1以下が更に好ましく、25m2・g−1以下が特に好ましい。
[1] BET specific surface area The BET specific surface area of the lithium-titanium composite oxide used as the negative electrode active material is preferably 0.5 m 2 · g −1 or more as measured by the BET method. 7 m 2 · g −1 or more is more preferred, 1.0 m 2 · g −1 or more is more preferred, 1.5 m 2 · g −1 or more is particularly preferred, and 200 m 2 · g −1 or less is preferred, 100 m 2 · g −1 or less is more preferred, 50 m 2 · g −1 or less is more preferred, and 25 m 2 · g −1 or less is particularly preferred.
BET比表面積が、上記範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の非水系電解液と接する反応面積が減少し、出力抵抗が増加する場合がある。一方、上記範囲を上回ると、チタンを含有する金属酸化物の結晶の表面や端面の部分が増加し、また、これに起因して、結晶の歪も生じるため、不可逆容量が無視できなくなり、好ましい電池が得られにくい場合がある。 When the BET specific surface area is less than the above range, the reaction area in contact with the non-aqueous electrolyte when used as the negative electrode material may decrease, and the output resistance may increase. On the other hand, if it exceeds the above range, the surface of the metal oxide crystal containing titanium and the portion of the end face increase, and due to this, crystal distortion also occurs, irreversible capacity cannot be ignored, which is preferable It may be difficult to obtain a battery.
リチウムチタン複合酸化物のBET法による比表面積の測定は、表面積計(大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下、350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。該測定で求められる比表面積を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物のBET比表面積と定義する。 The specific surface area of the lithium-titanium composite oxide was preliminarily dried at 350 ° C. for 15 minutes under a nitrogen flow using a surface area meter (a fully automatic surface area measuring device manufactured by Rikura Okura) using a surface area meter. Thereafter, a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method is performed using a nitrogen helium mixed gas that is accurately adjusted so that the value of the relative pressure of nitrogen with respect to atmospheric pressure is 0.3. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the lithium titanium composite oxide in the present invention.
[2]体積基準平均粒径
リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒径(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)で定義される。
[2] Volume-based average particle size The volume-based average particle size of the lithium-titanium composite oxide (secondary particle size when primary particles are aggregated to form secondary particles) is determined by the laser diffraction / scattering method. It is defined by the obtained volume-based average particle diameter (median diameter).
リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒径は、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、0.7μm以上が更に好ましく、また、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下が更に好ましく、25μm以下が特に好ましい。 The volume-based average particle diameter of the lithium titanium composite oxide is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, further preferably 0.7 μm or more, more preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and 30 μm. The following is more preferable, and 25 μm or less is particularly preferable.
リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒径の測定は具体的には、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2重量%水溶液(10mL)にリチウムチタン複合酸化物粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(堀場製作所社製LA−700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径を、リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒径と定義する。 Specifically, the volume-based average particle diameter of the lithium titanium composite oxide is measured by adding a lithium titanium composite oxide to a 0.2 wt% aqueous solution (10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant. The powder is dispersed and the measurement is performed using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (LA-700, manufactured by Horiba, Ltd.). The median diameter determined by the measurement is defined as the volume-based average particle diameter of the lithium titanium composite oxide.
リチウムチタン複合酸化物の体積平均粒径が、上記範囲を下回ると、負極作製時に多量のバインダーが必要となり、結果的に電池容量が低下する場合がある。また、上記範囲を上回ると、負極極板化時に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。 When the volume average particle size of the lithium titanium composite oxide is below the above range, a large amount of binder is required at the time of producing the negative electrode, and as a result, the battery capacity may be reduced. On the other hand, if the above range is exceeded, a non-uniform coating surface tends to be formed when forming the negative electrode plate, which may be undesirable in the battery manufacturing process.
[3]平均一次粒子径
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合においては、リチウムチタン複合酸化物の平均一次粒子径は、0.01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上が更に好ましく、0.2μm以上が特に好ましく、また、2μm以下が好ましく、1.6μm以下がより好ましく、1.3μm以下が更に好ましく、1μm以下が特に好ましい。体積基準平均一次粒子径が、上記範囲を上回ると、球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下したりするために、出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。また、上記範囲を下回ると、通常、結晶が未発達になるために充放電の可逆性が劣る等、二次電池の性能を低下させる場合がある。
[3] Average primary particle diameter When primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle diameter of the lithium titanium composite oxide is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more. Preferably, 0.1 μm or more is more preferable, 0.2 μm or more is particularly preferable, 2 μm or less is preferable, 1.6 μm or less is more preferable, 1.3 μm or less is further preferable, and 1 μm or less is particularly preferable. If the volume-based average primary particle diameter exceeds the above range, it is difficult to form spherical secondary particles, which adversely affects the powder packing property and the specific surface area greatly decreases. There is a possibility that performance is likely to deteriorate. On the other hand, below the above range, there are cases where the performance of the secondary battery is lowered, for example, reversibility of charge / discharge is inferior because crystals are underdeveloped.
なお、リチウムチタン複合酸化物の一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、粒子が確認できる倍率、例えば10000〜100000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、平均値をとることにより求められる。 In addition, the primary particle diameter of lithium titanium complex oxide is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification at which particles can be confirmed, for example, a magnification of 10,000 to 100,000 times, the longest value of the intercept by the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is determined for any 50 primary particles. Obtained and obtained by taking an average value.
[4]形状
リチウムチタン複合酸化物の粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等のいずれでも良いが、中でも一次粒子が凝集して、二次粒子を形成して成り、その二次粒子の形状が球状ないし楕円球状であるものが好ましい。
[4] Shape The shape of the lithium-titanium composite oxide particles may be any of lump shape, polyhedron shape, spherical shape, elliptical spherical shape, plate shape, needle shape, columnar shape, etc. as used in the past. Thus, it is preferable to form secondary particles, and the shape of the secondary particles is spherical or elliptical.
通常、電気化学素子はその充放電に伴い、電極中の活物質が膨張収縮をするため、そのストレスによる活物質の破壊や導電パス切れ等の劣化がおきやすい。そのため一次粒子のみの単一粒子の活物質であるよりも、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成したものである方が膨張収縮のストレスを緩和して、劣化を防ぐことができる。 In general, an electrochemical element expands and contracts as the active material in the electrode expands and contracts as it is charged and discharged. Therefore, the active material is easily damaged due to the stress or the conductive path is broken. Therefore, it is possible to relieve the stress of expansion and contraction and prevent deterioration when the primary particles are aggregated to form secondary particles, rather than being a single particle active material consisting of only primary particles.
また、板状等軸配向性の粒子であるよりも、球状又は楕円球状の粒子の方が、電極の成形時の配向が少ないため、充放電時の電極の膨張収縮も少なく、また電極を作製する際の導電材との混合においても、均一に混合されやすいため好ましい。 In addition, spherical or oval spherical particles are less oriented during molding of the electrode than plate-like equiaxed particles, so there is less expansion and contraction of the electrode during charge and discharge, and an electrode is produced. The mixing with the conductive material is also preferable because it can be easily mixed uniformly.
[5]タップ密度
リチウムチタン複合酸化物のタップ密度は、0.05g・cm−3以上が好ましく、0.1g・cm−3以上がより好ましく、0.2g・cm−3以上が更に好ましく、0.4g・cm−3以上が特に好ましく、また、2.8g・cm−3以下が好ましく、2.4g・cm−3以下が更に好ましく、2g・cm−3以下が特に好ましい。リチウムチタン複合酸化物のタップ密度が、上記範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、また粒子間の接触面積が減少するため、粒子間の抵抗が増加し、出力抵抗が増加する場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、非水系電解液の流路が減少することで、出力抵抗が増加する場合がある。
[5] The tap density of the tap density lithium-titanium composite oxide is preferably from 0.05 g · cm -3 or more, 0.1 g · cm -3 or more, and more preferably 0.2 g · cm -3 or more, 0.4 g · cm −3 or more is particularly preferable, 2.8 g · cm −3 or less is preferable, 2.4 g · cm −3 or less is further preferable, and 2 g · cm −3 or less is particularly preferable. If the tap density of the lithium-titanium composite oxide is below the above range, the packing density is difficult to increase when used as a negative electrode, and the contact area between the particles decreases, so the resistance between the particles increases, and the output resistance decreases. May increase. On the other hand, if the above range is exceeded, the voids between the particles in the electrode may become too small, and the output resistance may increase due to a decrease in the flow path of the non-aqueous electrolyte solution.
リチウムチタン複合酸化物のタップ密度の測定には、目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物のタップ密度として定義する。 To measure the tap density of the lithium-titanium composite oxide, the sample is passed through a sieve having a mesh size of 300 μm, dropped into a 20 cm 3 tapping cell and filled up to the upper end surface of the cell, and then a powder density measuring device. Using, for example, a tap denser manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd., tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density is calculated from the volume at that time and the weight of the sample. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the lithium titanium composite oxide in the present invention.
[6]円形度
リチウムチタン複合酸化物の球形の程度として、円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
[6] Circularity When the circularity is measured as the spherical degree of the lithium titanium composite oxide, it is preferably within the following range. The circularity is defined as “circularity = (peripheral length of an equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual perimeter of the particle projection shape)”, and is theoretical when the circularity is 1. Become a true sphere.
リチウムチタン複合酸化物の円形度は、1に近いほど望ましい。好ましくは、0.10以上であり、0.80以上がより好ましく、0.85以上が更に好ましく、0.90以上が特に好ましい。高電流密度充放電特性は、一般に円形度が大きいほどが向上する。従って、円形度が上記範囲を下回ると、負極活物質の充填性が低下し、粒子間の抵抗が増大して、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。 The circularity of the lithium-titanium composite oxide is preferably closer to 1. Preferably, it is 0.10 or more, more preferably 0.80 or more, still more preferably 0.85 or more, and particularly preferably 0.90 or more. High current density charge / discharge characteristics generally improve as the circularity increases. Therefore, when the circularity is less than the above range, the filling property of the negative electrode active material is lowered, the resistance between particles is increased, and the high current density charge / discharge characteristics may be lowered for a short time.
リチウムチタン複合酸化物の円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製FPIA)を用いて行なう。具体的には試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2重量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定する。該測定で求められる円形度を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物の円形度と定義する。 The circularity of the lithium titanium composite oxide is measured using a flow type particle image analyzer (FPIA manufactured by Sysmex Corporation). Specifically, about 0.2 g of a sample is dispersed in a 0.2 wt% aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and an ultrasonic wave of 28 kHz is output at 60 W for 1 After irradiating for minutes, the detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size is measured for particles in the range of 3 to 40 μm. The circularity obtained by the measurement is defined as the circularity of the lithium titanium composite oxide in the present invention.
[7]アスペクト比
リチウムチタン複合酸化物のアスペクト比は、1以上が好ましく、また、5以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましく、2以下が特に好ましい。アスペクト比が、上記範囲を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の下限は、リチウムチタン複合酸化物のアスペクト比の理論下限値である。
[7] Aspect ratio The aspect ratio of the lithium titanium composite oxide is preferably 1 or more, preferably 5 or less, more preferably 4 or less, still more preferably 3 or less, and particularly preferably 2 or less. If the aspect ratio exceeds the above range, streaking or a uniform coated surface cannot be obtained when forming an electrode plate, and high current density charge / discharge characteristics may be deteriorated for a short time. The lower limit of the above range is the theoretical lower limit value of the aspect ratio of the lithium titanium composite oxide.
リチウムチタン複合酸化物のアスペクト比の測定は、リチウムチタン複合酸化物の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行なう。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個のリチウムチタン複合酸化物粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bを測定し、A/Bの平均値を求める。該測定で求められるアスペクト比(A/B)を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物のアスペクト比と定義する。 The aspect ratio of the lithium titanium composite oxide is measured by magnifying and observing the particles of the lithium titanium composite oxide with a scanning electron microscope. When 50 arbitrary lithium-titanium composite oxide particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 μm or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted, and three-dimensional observation is performed. The longest diameter A of the particles and the shortest diameter B orthogonal to the same are measured, and the average value of A / B is obtained. The aspect ratio (A / B) determined by the measurement is defined as the aspect ratio of the lithium titanium composite oxide in the present invention.
[8]リチウムチタン複合酸化物の製造法
リチウムチタン複合酸化物の製造法としては、本発明の要旨を超えない範囲で特には制限されないが、いくつかの方法が挙げられ、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。
[8] Method for producing lithium-titanium composite oxide The method for producing lithium-titanium composite oxide is not particularly limited as long as it does not exceed the gist of the present invention. A general method is used.
例えば、酸化チタン等のチタン原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質とLiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を均一に混合し、高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。 For example, a method of obtaining an active material by uniformly mixing a titanium source material such as titanium oxide and a source material of another element and a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , or LiNO 3 as necessary, and firing at a high temperature. Is mentioned.
特に球状又は楕円球状の活物質を作成するには種々の方法が考えられる。一例として、酸化チタン等のチタン原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作成回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。 In particular, various methods are conceivable for producing a spherical or elliptical active material. As an example, a titanium precursor material such as titanium oxide and, if necessary, a raw material material of another element are dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring to create a spherical precursor. There is a method in which the active material is obtained by recovering and drying it as necessary, and then adding a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , or LiNO 3 and baking at a high temperature.
また、別の例として、酸化チタン等のチタン原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これにLiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。 As another example, a titanium raw material such as titanium oxide and, if necessary, a raw material of another element are dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water. A method of obtaining an active material by adding a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 and the like to an elliptical spherical precursor and baking at a high temperature can be mentioned.
更に別の方法として、酸化チタン等のチタン原料物質と、LiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源と、必要に応じ他の元素の原料物質とを水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これを高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。 As yet another method, a titanium raw material such as titanium oxide, a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 and LiNO 3 and a raw material of another element as necessary are dissolved or pulverized in a solvent such as water. There is a method in which it is dispersed and dried by a spray dryer or the like to obtain a spherical or elliptical precursor, which is then fired at a high temperature to obtain an active material.
また、これらの工程中に、Ti以外の元素、例えば、Al、Mn、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、C、Si、Sn、Agを、チタンを含有する金属酸化物構造中及び/又はチタンを含有する酸化物に接する形で存在していることも可能である。これらの元素を含有することで、電池の作動電圧、容量を制御することが可能となる。 Also, during these steps, elements other than Ti, such as Al, Mn, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, C, Si, Sn , Ag may be present in the metal oxide structure containing titanium and / or in contact with the oxide containing titanium. By containing these elements, the operating voltage and capacity of the battery can be controlled.
[9]負極作製
負極の製造は、公知の何れの方法を用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、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。
[9] Production of negative electrode Any known method can be used for production of the negative electrode. For example, it is formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and then pressed. Can do.
非水系電解液二次電池の製造において、非水系電解液注液工程直前の段階での、集電体の片面あたりの負極活物質層の厚さは、15μm以上が好ましく、より好ましくは20μm以上、更に好ましくは30μm以上であり、また、150μm以下が好ましく、より好ましくは120μm以下、更に好ましくは100μm以下である。この範囲を上回ると、非水系電解液が集電体界面付近まで浸透しにくいため、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。またこの範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。また、負極活物質をロール成形してシート電極としても良く、圧縮成形によりペレット電極としても良い。 In the production of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the thickness of the negative electrode active material layer per side of the current collector at the stage immediately before the non-aqueous electrolyte injection step is preferably 15 μm or more, more preferably 20 μm or more. More preferably, it is 30 μm or more, preferably 150 μm or less, more preferably 120 μm or less, still more preferably 100 μm or less. If it exceeds this range, the non-aqueous electrolyte solution hardly penetrates to the vicinity of the current collector interface, and thus the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate. On the other hand, below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the battery capacity may decrease. Further, the negative electrode active material may be roll-formed to form a sheet electrode, or may be formed into a pellet electrode by compression molding.
[10]集電体
負極活物質を保持させる集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられ、中でも加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
[10] Current collector As the current collector for holding the negative electrode active material, a known material can be arbitrarily used. Examples of the current collector for the negative electrode include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Of these, copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.
また、集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも好ましくは銅(Cu)及び/又はアルミニウム(Al)を含有する金属箔膜であり、より好ましくは銅箔、アルミニウム箔であり、更に好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。 The shape of the current collector includes, for example, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, and a foam metal when the current collector is a metal material. Among them, a metal foil film containing copper (Cu) and / or aluminum (Al) is preferable, copper foil and aluminum foil are more preferable, rolled copper foil by a rolling method, and electrolytic copper by an electrolytic method are more preferable. There are foils, both of which can be used as current collectors.
また、銅箔の厚さが25μmよりも薄い場合、純銅よりも強度の高い銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu−Cr−Zr合金等)を用いることができる。またアルミニウム箔は、その比重が軽いことから、集電体として用いた場合に、電池の重量を減少させることが可能となり、好ましく用いることができる。 In addition, when the thickness of the copper foil is less than 25 μm, a copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu—Cr—Zr alloy, etc.) having higher strength than pure copper can be used. Moreover, since the specific gravity of aluminum foil is light, when it is used as a current collector, the weight of the battery can be reduced and can be preferably used.
圧延法により作製した銅箔からなる集電体は、銅結晶が圧延方向に並んでいるため、負極を密に丸めても、鋭角に丸めても割れにくく、小型の円筒状電池に好適に用いることができる。 A current collector made of a copper foil produced by a rolling method is suitable for use in a small cylindrical battery because the copper crystals are arranged in the rolling direction so that the negative electrode is hard to crack even if it is rounded sharply or rounded at an acute angle. be able to.
電解銅箔は、例えば、銅イオンが溶解された非水系電解液中に金属製のドラムを浸漬し、これを回転させながら電流を流すことにより、ドラムの表面に銅を析出させ、これを剥離して得られるものである。上記の圧延銅箔の表面に、電解法により銅を析出させていても良い。銅箔の片面又は両面には、粗面化処理や表面処理(例えば、厚さが数nm〜1μm程度までのクロメート処理、Ti等の下地処理等)がなされていても良い。 Electrolytic copper foil, for example, immerses a metal drum in a non-aqueous electrolyte solution in which copper ions are dissolved, and causes the copper to precipitate on the surface of the drum by flowing current while rotating it. Is obtained. Copper may be deposited on the surface of the rolled copper foil by an electrolytic method. One side or both sides of the copper foil may be subjected to a roughening treatment or a surface treatment (for example, a chromate treatment having a thickness of about several nm to 1 μm, a base treatment such as Ti).
また、集電体基板には、更に次のような物性が望まれる。 Further, the following physical properties are desired for the current collector substrate.
[10−1]集電体の平均表面粗さ(Ra)
JISB0601−1994に記載の方法で規定される集電体基板の活物質薄膜形成面の平均表面粗さ(Ra)は、特に限定されず、好ましくは0.01μm以上であり、0.03μm以上がより好ましく、また、好ましくは1.5μm以下であり、1.3μm以下がより好ましく、1.0μm以下が更に好ましい。
[10-1] Average surface roughness (Ra) of current collector
The average surface roughness (Ra) of the active material thin film forming surface of the current collector substrate defined by the method described in JIS B0601-1994 is not particularly limited, and is preferably 0.01 μm or more and 0.03 μm or more. More preferably, it is 1.5 μm or less, more preferably 1.3 μm or less, and further preferably 1.0 μm or less.
集電体基板の平均表面粗さ(Ra)が、上記の範囲内であると、良好な充放電サイクル特性が期待できるためである。また、活物質薄膜との界面の面積が大きくなり、負極活物質薄膜との密着性が向上する。なお、平均表面粗さ(Ra)の上限値は特に制限されるものではないが、平均表面粗さ(Ra)が1.5μmを超えるものは電池として実用的な厚みの箔としては一般に入手しにくいため、1.5μm以下のものが通常用いられる。 This is because when the average surface roughness (Ra) of the current collector substrate is within the above range, good charge / discharge cycle characteristics can be expected. Further, the area of the interface with the active material thin film is increased, and the adhesion with the negative electrode active material thin film is improved. The upper limit value of the average surface roughness (Ra) is not particularly limited, but those having an average surface roughness (Ra) exceeding 1.5 μm are generally available as foils having a practical thickness as a battery. Since it is difficult, those of 1.5 μm or less are usually used.
[10−2]集電体の引張強度
引張強度とは、試験片が破断に至るまでに要した最大引張力を、試験片の断面積で割ったものである。本発明における引張強度は、JISZ2241(金属材料引張試験方法)に記載と同様な装置及び方法で測定される。
[10-2] Tensile strength of current collector The tensile strength is obtained by dividing the maximum tensile force required until the test piece breaks by the cross-sectional area of the test piece. The tensile strength in the present invention is measured by the same apparatus and method as described in JISZ2241 (metal material tensile test method).
集電体基板の引張強度は、特に制限されず、好ましくは50N・mm−2以上であり、100N・mm−2以上がより好ましく、150N・mm−2以上が更に好ましい。引張強度は、値が高いほど好ましいが、工業的入手可能性の観点から、通常1000N・mm−2以下が望ましい。 The tensile strength of the current collector substrate is not particularly limited, preferably at 50 N · mm -2 or more, more preferably 100 N · mm -2 or more, more preferably 150 N · mm -2 or more. The tensile strength is preferably as high as possible, but usually 1000 N · mm −2 or less is desirable from the viewpoint of industrial availability.
引張強度が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の亀裂を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができる。 If the current collector substrate has a high tensile strength, cracking of the current collector substrate due to expansion / contraction of the active material thin film accompanying charging / discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained.
[10−3]0.2%耐力
0.2%耐力とは、0.2%の塑性(永久)歪みを与えるに必要な負荷の大きさであり、この大きさの負荷を加えた後に除荷しても0.2%変形していることを意味している。0.2%耐力は、引張強度と同様な装置及び方法で測定される。
[10-3] 0.2% proof stress 0.2% proof stress is the magnitude of a load necessary to give a plastic (permanent) strain of 0.2%. It means that 0.2% deformation has occurred even when loaded. The 0.2% yield strength is measured by the same apparatus and method as the tensile strength.
集電体基板の0.2%耐力は、特に限定されず、30N・mm−2以上が好ましく、より好ましくは100N・mm−2以上、更に好ましくは150N・mm−2以上である。0.2%耐力は、値が高いほど好ましいが、工業的入手可能性の観点から、通常900N・mm−2以下が望ましい。 0.2% proof stress of the current collector substrate is not particularly limited, but is preferably 30 N · mm -2 or more, more preferably 100 N · mm -2 or more, more preferably 150 N · mm -2 or more. The 0.2% proof stress is preferably as high as possible, but usually 900 N · mm −2 or less is desirable from the viewpoint of industrial availability.
0.2%耐力が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の塑性変形を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができるためである。 If the current collector substrate has a high 0.2% proof stress, plastic deformation of the current collector substrate due to expansion / contraction of the active material thin film accompanying charging / discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained. This is because it can.
[10−4]集電体の厚さ
集電体の厚さは任意であるが、好ましくは1μm以上であり、3μm以上がより好ましく、5μm以上が更に好ましく、また、好ましくは1mm以下であり、100μm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましい。集電体の厚さが、1μmより薄くなると、強度が低下するため前述の負極活物質層形成のためのスラリーの塗布が困難となる場合がある。また、100μmより厚くなると、捲回等の電極の形を変形させる場合がある。なお、集電体は、メッシュ状でも良い。
[10-4] Thickness of current collector The thickness of the current collector is arbitrary, but is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, further preferably 5 μm or more, and preferably 1 mm or less. 100 μm or less is more preferable, and 50 μm or less is still more preferable. When the thickness of the current collector is less than 1 μm, the strength decreases, and thus it may be difficult to apply the slurry for forming the negative electrode active material layer. Moreover, when it becomes thicker than 100 micrometers, the shape of electrodes, such as winding, may be changed. The current collector may be mesh.
[11]集電体と負極活物質層の厚さの比
集電体と活物質層の厚さの比は特には限定されないが、「(非水系電解液注液直前の片面の活物質層の厚さ)/(集電体の厚さ)」の値が、好ましくは150以下であり、20以下がより好ましく、10以下が更に好ましく、また、好ましくは0.1以上であり、0.4以上がより好ましく、1以上が更に好ましい。
[11] Thickness ratio of current collector and negative electrode active material layer The ratio of the thickness of the current collector to the active material layer is not particularly limited, but “(active material layer on one side immediately before non-aqueous electrolyte injection) ) / (Current collector thickness) ”is preferably 150 or less, more preferably 20 or less, still more preferably 10 or less, and preferably 0.1 or more. 4 or more is more preferable, and 1 or more is more preferable.
集電体と負極活性物質層の厚さの比が、上記範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。 When the ratio of the thickness of the current collector to the negative electrode active material layer exceeds the above range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. On the other hand, below the above range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the battery capacity may decrease.
[12]電極密度
負極活物質の電極化した際の電極構造は特には限定されないが、集電体上に存在している活物質の密度は、1g・cm−3以上が好ましく、1.2g・cm−3以上がより好ましく、1.3g・cm−3以上が更に好ましく、1.5g・cm−3以上が特に好ましく、また、3g・cm−3以下が好ましく、2.5g・cm−3以下がより好ましく、2.2g・cm−3以下が更に好ましく、2g・cm−3以下が特に好ましい。
[12] Electrode density The electrode structure when the negative electrode active material is converted into an electrode is not particularly limited, but the density of the active material present on the current collector is preferably 1 g · cm −3 or more, and 1.2 g More preferably, cm −3 or more, 1.3 g · cm −3 or more is further preferable, 1.5 g · cm −3 or more is particularly preferable, 3 g · cm −3 or less is preferable, and 2.5 g · cm −. 3 or less is more preferable, 2.2 g · cm −3 or less is more preferable, and 2 g · cm −3 or less is particularly preferable.
集電体上に存在している活物質の密度が、上記範囲を上回ると、集電体と負極活物質の結着が弱くなり、電極と活物質が乖離する場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大する場合がある。 When the density of the active material present on the current collector exceeds the above range, the binding between the current collector and the negative electrode active material becomes weak, and the electrode and the active material may be separated. On the other hand, below the above range, the conductivity between the negative electrode active materials may decrease, and the battery resistance may increase.
[13]バインダー・溶媒等
前述の如く、負極活物質層を形成するためのスラリーは、通常、負極活物質に対して、バインダー(結着剤)、増粘剤等を溶媒に加えて調製される。
負極活物質を結着するバインダーとしては、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。
[13] Binder, solvent, etc. As described above, the slurry for forming the negative electrode active material layer is usually prepared by adding a binder (binder), a thickener, etc. to the solvent to the negative electrode active material. The
The binder for binding the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution and the solvent used in manufacturing the electrode.
具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(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、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Specific examples include resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, Rubber polymers such as NBR (acrylonitrile / butadiene rubber) and ethylene / propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer and hydrogenated products thereof; EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / Thermoplastic elastomeric polymers such as ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate , Soft resinous polymers such as ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer, etc. And a polymer composition having ion conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions). These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、必要に応じて使用される増粘剤及び導電材を、溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。 The solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent that can dissolve or disperse the negative electrode active material, binder, thickener and conductive material used as necessary. Alternatively, either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
水系溶媒の例としては水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメリルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。 Examples of the aqueous solvent include water, alcohol and the like, and examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexameryl phosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane and the like.
特に水系溶媒を用いる場合、上述の増粘剤に併せて分散剤等を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。
なお、これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant or the like is added in addition to the above-described thickener, and a slurry is formed using a latex such as SBR.
In addition, these may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
負極活物質に対するバインダーの割合は、好ましくは0.1重量%以上であり、0.5重量%以上がより好ましく、0.6重量%以上が更に好ましく、また、好ましくは20重量%以下であり、15重量%以下がより好ましく、10重量%以下が更に好ましく、8重量%以下が特に好ましい。 The ratio of the binder to the negative electrode active material is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, still more preferably 0.6% by weight or more, and preferably 20% by weight or less. 15% by weight or less is more preferable, 10% by weight or less is more preferable, and 8% by weight or less is particularly preferable.
負極活物質に対するバインダーの割合が、上記範囲を上回ると、バインダー量が電池容量に寄与しないバインダー割合が増加して、電池容量が低下する場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極電極の強度低下を招き、電池作製工程上好ましくない場合がある。 When the ratio of the binder with respect to a negative electrode active material exceeds the said range, the binder ratio in which the amount of binders does not contribute to battery capacity may increase, and battery capacity may fall. On the other hand, if it is below the above range, the strength of the negative electrode is lowered, which may be undesirable in the battery production process.
特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合、活物質に対するバインダーの割合は、好ましくは0.1重量%以上であり、0.5重量%以上がより好ましく、0.6重量%以上が更に好ましく、また、好ましくは5重量%以下であり、3重量%以下がより好ましく、2重量%以下が更に好ましい。 In particular, when the main component contains a rubbery polymer typified by SBR, the ratio of the binder to the active material is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and It is more preferably 6% by weight or more, and preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, and still more preferably 2% by weight or less.
また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合、活物質に対する割合は、好ましくは1重量%以上であり、2重量%以上がより好ましく、3重量%以上が更に好ましく、また、好ましくは15重量%以下であり、10重量%以下がより好ましく、8重量%以下が更に好ましい。 When the main component contains a fluorine-based polymer typified by polyvinylidene fluoride, the ratio to the active material is preferably 1% by weight or more, more preferably 2% by weight or more, and further more preferably 3% by weight or more. It is preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, and still more preferably 8% by weight or less.
増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調整するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、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、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
増粘剤を用いる場合には、負極活物質に対する増粘剤の割合は、好ましくは0.1重量%以上であり、0.5重量%以上がより好ましく、0.6重量%以上が更に好ましく、また、好ましくは5重量%以下であり、3重量%以下がより好ましく、2重量%以下が更に好ましい。負極活物質に対する増粘剤の割合が、上記範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。また、上記範囲を上回ると、負極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する場合がある。 When using a thickener, the ratio of the thickener to the negative electrode active material is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and even more preferably 0.6% by weight or more. Moreover, it is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, and further preferably 2% by weight or less. When the ratio of the thickener to the negative electrode active material is less than the above range, applicability may be significantly reduced. Moreover, when it exceeds the said range, the ratio of the active material which occupies for a negative electrode active material layer will fall, the problem that the capacity | capacitance of a battery falls, and the resistance between negative electrode active materials may increase.
[14]インピーダンス
放電状態から公称容量の60%まで充電した時の負極の抵抗は、500Ω以下が好ましく、100Ω以下がより好ましく、50Ω以下が更に好ましく、及び/又は二重層容量が1×10−6F以上が好ましく、1×10−5F以上がより好ましく、3×10−5F以上が更に好ましい。上記範囲の負極電極を用いると出力特性が良く好ましい。
[14] Impedance The resistance of the negative electrode when charged from the discharged state to 60% of the nominal capacity is preferably 500Ω or less, more preferably 100Ω or less, still more preferably 50Ω or less, and / or the double layer capacity is 1 × 10 −. 6 F or more is preferable, 1 × 10 −5 F or more is more preferable, and 3 × 10 −5 F or more is more preferable. When the negative electrode in the above range is used, the output characteristics are good and preferable.
負極の抵抗及び二重層容量には、測定する非水系電解液二次電池を、公称容量を5時間で充電できる電流値にて充電した後に、20分間充放電をしない状態を維持し、次に公称容量を1時間で放電できる電流値で放電したときの容量が、公称容量の80%以上あるものを用いる。 For the negative electrode resistance and double layer capacity, after charging the non-aqueous electrolyte secondary battery to be measured at a current value that can charge the nominal capacity in 5 hours, maintain the state of not charging / discharging for 20 minutes, A capacitor having a capacity of 80% or more of the nominal capacity when discharged at a current value capable of discharging the nominal capacity in one hour is used.
前述の放電状態の非水系電解液二次電池について、公称容量を5時間で充電できる電流値にて公称容量の60%まで充電し、直ちに非水系電解液二次電池をアルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内に移す。ここで該非水系電解液二次電池を、負極が放電又はショートしない状態ですばやく解体して取り出し、両面塗布電極であれば、片面の電極活物質を他面の電極活物質を傷つけずに剥離し、負極電極を12.5mmφに2枚打ち抜き、セパレータを介して負極活物質面がずれないよう対向させる。電池に使用されていた非水系電解液60μLをセパレータと両負極間に滴下して密着し、外気と触れない状態を保持して、両負極の集電体に導電をとり、交流インピーダンス法を実施する。 About the non-aqueous electrolyte secondary battery in the above-mentioned discharge state, the nominal capacity is charged to 60% of the nominal capacity at a current value that can be charged in 5 hours, and the non-aqueous electrolyte secondary battery is immediately put into a globe under an argon gas atmosphere. Move into the box. Here, the non-aqueous electrolyte secondary battery is quickly disassembled and taken out without the negative electrode being discharged or short-circuited, and if it is a double-sided coated electrode, the electrode active material on one side is peeled off without damaging the electrode active material on the other side. The two negative electrodes are punched out to 12.5 mmφ, and are opposed to each other so that the negative electrode active material surface does not shift through the separator. 60μL of non-aqueous electrolyte used in the battery was dropped between the separator and both negative electrodes, and kept in close contact with the outside air, and the current collector of both negative electrodes was made conductive and the AC impedance method was carried out. To do.
測定は温度25℃で、10−2〜105Hzの周波数帯で複素インピーダンス測定を行ない、求められたナイキスト・プロットの負極抵抗成分の円弧を半円で近似して表面抵抗(インピーダンスRct)と、二重層容量(インピーダンスCdl)を求める。 The measurement is performed at a temperature of 25 ° C. and a complex impedance measurement is performed in a frequency band of 10 −2 to 10 5 Hz, and the arc of the negative resistance component of the obtained Nyquist plot is approximated by a semicircle to obtain a surface resistance (impedance Rct). The double layer capacitance (impedance Cdl) is obtained.
[15]負極板の面積
負極板の面積は特に限定されるものではないが、対向する正極板よりもわずかに大きくして、正極板が負極板から外にはみ出すことがないように設計することが好ましい。また、充放電を繰り返したサイクルの寿命や高温保存による劣化を抑制する観点から、できる限り正極に等しい面積に近づけることが、より均一かつ有効に働く電極割合を高めて特性が向上するので好ましい。特に、大電流で使用される場合には、この電極面積の設計が重要である。
[15] Area of negative electrode plate Although the area of the negative electrode plate is not particularly limited, it should be designed to be slightly larger than the opposing positive electrode plate so that the positive electrode plate does not protrude from the negative electrode plate. Is preferred. Further, from the viewpoint of suppressing the life of a cycle in which charge and discharge are repeated and deterioration due to high temperature storage, it is preferable that the area be as close to the positive electrode as possible, because the ratio of electrodes that work more uniformly and effectively is increased and characteristics are improved. In particular, when the electrode is used at a large current, the design of the electrode area is important.
[16]負極板の厚さ
負極板の厚さは用いられる正極板に合わせて設計されるものであり、特に限定されないが、集電体の厚さを差し引いた負極活物質層の厚さは、好ましくは15μm以上であり、より好ましくは20μm以上、更に好ましくは30μm以上であり、また、好ましくは150μm以下であり、より好ましくは120μm以下、更に好ましくは100μm以下である。
[16] Thickness of negative electrode plate The thickness of the negative electrode plate is designed according to the positive electrode plate used, and is not particularly limited, but the thickness of the negative electrode active material layer obtained by subtracting the thickness of the current collector is The thickness is preferably 15 μm or more, more preferably 20 μm or more, further preferably 30 μm or more, and preferably 150 μm or less, more preferably 120 μm or less, still more preferably 100 μm or less.
<2−4.正極>
以下に本発明の非水系電解液二次電池に使用される正極について説明する。
<2-4. Positive electrode>
The positive electrode used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described below.
<2−4−1.正極活物質>
以下に正極に使用される正極活物質について説明する。
<2-4-1. Cathode active material>
The positive electrode active material used for the positive electrode will be described below.
(1)組成
正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限はないが、例えば、リチウムと少なくとも1種の遷移金属を含有する物質が好ましい。具体例としては、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物が挙げられる。
(1) Composition The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. For example, a material containing lithium and at least one transition metal is preferable. Specific examples include lithium transition metal composite oxides and lithium-containing transition metal phosphate compounds.
リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属としてはV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、LiCoO2等のリチウム・コバルト複合酸化物、LiNiO2等のリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO2、LiMn2O4、Li2MnO4等のリチウム・マンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。 V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc. are preferable as the transition metal of the lithium transition metal composite oxide. Specific examples include lithium-cobalt composite oxides such as LiCoO 2 and LiNiO 2 . Lithium / nickel composite oxides, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 4 and other lithium / manganese composite oxides, Al, Ti , V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, and those substituted with other metals such as Si.
置換されたものの具体例としては、例えば、LiNi0.5Mn0.5O2、LiNi0.85Co0.10Al0.05O2、LiNi0.33Co0.33Mn0.33O2、LiMn1.8Al0.2O4、LiMn1.5Ni0.5O4等が挙げられる。 As specific examples of the substituted ones, for example, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and the like.
リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO4、Li3Fe2(PO4)3、LiFeP2O7等のリン酸鉄類、LiCoPO4等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。 As the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and the like are preferable, and specific examples include, for example, LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ). 3 , iron phosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn , Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb, Si and the like substituted with other metals.
(2)表面被覆
上記の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(以後、適宜「表面付着物質」という)が付着したものを用いることもできる。表面付着物質の例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。
(2) Surface coating The surface of the positive electrode active material may be a material having a composition different from the material constituting the main positive electrode active material (hereinafter referred to as “surface adhering material” as appropriate). . Examples of 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, Examples thereof include sulfates such as calcium sulfate and aluminum sulfate, and carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate.
これら表面付着物質は、例えば、溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加させた後に乾燥する方法、表面付着物質前駆体を溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加させた後に加熱等により反応させる方法、正極活物質前駆体に添加して同時に焼成する方法等により、正極活物質表面に付着させることができる。 These surface adhering substances are, for example, a method in which they are dissolved or suspended in a solvent and impregnated and added to the positive electrode active material and then dried, or a surface adhering substance precursor is dissolved or suspended in a solvent and impregnated and added to the positive electrode active material. Then, it can be made to adhere to the surface of the positive electrode active material by a method of reacting by heating or the like, a method of adding to the positive electrode active material precursor and firing simultaneously.
正極活物質の表面に付着している表面付着物質の質量は、正極活物質の質量に対して、好ましくは0.1ppm以上であり、1ppm以上がより好ましく、10ppm以上が更に好ましく、また、好ましくは20%以下であり、10%以下がより好ましく、5%以下が更に好ましい。 The mass of the surface adhering substance adhering to the surface of the positive electrode active material is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, still more preferably 10 ppm or more with respect to the mass of the positive electrode active material. Is 20% or less, more preferably 10% or less, still more preferably 5% or less.
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。しかし、付着量が上記範囲を下回ると、その効果は十分に発現せず、また上記範囲を上回ると、リチウムイオンの出入りを阻害するために抵抗が増加する場合があるため、上記範囲が好ましい。 The surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the non-aqueous electrolyte on the surface of the positive electrode active material, and can improve the battery life. However, when the adhesion amount is less than the above range, the effect is not sufficiently exhibited. When the adhesion amount is more than the above range, the resistance may increase in order to inhibit the entry / exit of lithium ions, so the above range is preferable.
(3)形状
正極活物質粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が用いられるが、中でも一次粒子が凝集して、二次粒子を形成して成り、その二次粒子の形状が球状又は楕円球状であるものが好ましい。
(3) Shape As the shape of the positive electrode active material particles, a lump shape, a polyhedron shape, a sphere shape, an oval sphere shape, a plate shape, a needle shape, a column shape, etc., which are conventionally used, are used. It is preferable to form secondary particles, and the shape of the secondary particles is spherical or elliptical.
通常、電気化学素子はその充放電に伴い、電極中の活物質が膨張収縮をするため、そのストレスによる活物質の破壊や導電パス切れ等の劣化がおきやすい。従って、一次粒子のみの単一粒子活物質であるよりも、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成したものである方が膨張収縮のストレスを緩和して、劣化を防ぐためである。 In general, an electrochemical element expands and contracts as the active material in the electrode expands and contracts as it is charged and discharged. Therefore, the active material is easily damaged due to the stress or the conductive path is broken. Therefore, the primary particles are aggregated to form secondary particles rather than a single particle active material having only primary particles, so that the stress of expansion and contraction is relieved and deterioration is prevented.
また、板状等軸配向性の粒子よりも、球状又は楕円球状の粒子の方が、電極の成形時の配向が少ないため、充放電時の電極の膨張収縮も少なく、また電極を作成する際の導電材との混合においても、均一に混合されやすいため好ましい。 In addition, spherical or oval spherical particles are less oriented at the time of forming the electrode than the plate-like equiaxially oriented particles, so there is less expansion and contraction of the electrode during charge and discharge, and when creating the electrode Also in the mixing with the conductive material, it is preferable because it is easily mixed uniformly.
(4)タップ密度
正極活物質のタップ密度は、好ましくは1.3g・cm−3以上であり、1.5g・cm−3以上がより好ましく、1.6g・cm−3以上が更に好ましく、1.7g・cm−3以上が特に好ましく、また、好ましくは2.5g・cm−3以下であり、2.4g・cm−3以下がより好ましい。
(4) Tap Density Tap density positive electrode active material, preferably at 1.3 g · cm -3 or more, 1.5 g · cm -3 or more, and more preferably 1.6 g · cm -3 or more, 1.7 g · cm −3 or more is particularly preferable, preferably 2.5 g · cm −3 or less, and more preferably 2.4 g · cm −3 or less.
タップ密度の高い金属複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。正極活物質のタップ密度が上記範囲を下回ると、正極活物質層形成時に必要な分散媒量が増加すると共に、導電材やバインダーの必要量が増加し、正極活物質層への正極活物質の充填率が制約され、電池容量が制約される場合がある。また、タップ密度は一般に大きいほど好ましく特に上限はないが、上記範囲を下回ると、正極活物質層内における非水系電解液を媒体としたリチウムイオンの拡散が律速となり、負荷特性が低下しやすくなる場合がある。 By using a metal composite oxide powder having a high tap density, a high-density positive electrode active material layer can be formed. When the tap density of the positive electrode active material is lower than the above range, the amount of the dispersion medium necessary for forming the positive electrode active material layer is increased, and the necessary amount of the conductive material and the binder is increased. There are cases where the filling rate is restricted and the battery capacity is restricted. In general, the tap density is preferably as large as possible, but there is no particular upper limit. However, if the tap density is less than the above range, diffusion of lithium ions in the positive electrode active material layer using the non-aqueous electrolyte solution as a medium becomes rate-determining, and load characteristics are likely to deteriorate. There is a case.
正極活物質のタップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセル容積を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明における正極活物質のタップ密度として定義する。 The tap density of the positive electrode active material is measured by passing a sieve having a mesh size of 300 μm, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell to fill the cell volume, and then measuring a powder density measuring device (for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Using a tap denser, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density is calculated from the volume at that time and the weight of the sample. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the positive electrode active material in the present invention.
(5)メジアン径d50
正極活物質の粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
(5) Median diameter d50
The median diameter d50 (secondary particle diameter when primary particles are aggregated to form secondary particles) of the positive electrode active material particles can be measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer. it can.
メジアン径d50は、好ましくは0.1μm以上であり、0.5μm以上がより好ましく、1μm以上が更に好ましく、3μm以上が特に好ましく、また、好ましくは20μm以下であり、18μm以下がより好ましく、16μm以下が更に好ましく、15μm以下が特に好ましい。メジアン径d50が、上記範囲を下回ると、高嵩密度品が得られなくなる場合があり、上記範囲を上回ると粒子内のリチウムの拡散に時間がかかるため、電池特性の低下や、電池の正極作成即ち活物質と導電材やバインダー等を溶媒でスラリー化し、薄膜状に塗布する際に、スジを引く等が生じる場合がある。 The median diameter d50 is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, further preferably 1 μm or more, particularly preferably 3 μm or more, preferably 20 μm or less, more preferably 18 μm or less, and more preferably 16 μm. The following is more preferable, and 15 μm or less is particularly preferable. If the median diameter d50 is below the above range, a high bulk density product may not be obtained. If the median diameter d50 is above the above range, it takes time to diffuse lithium in the particles. That is, when an active material, a conductive material, a binder, or the like is slurried with a solvent and applied in a thin film shape, streaks may occur.
なお、異なるメジアン径d50をもつ正極活物質を2種類以上、任意の比率で混合することで、正極作成時の充填性を更に向上させることもできる。 In addition, the filling property at the time of positive electrode preparation can be further improved by mixing two or more types of positive electrode active materials having different median diameters d50 at an arbitrary ratio.
正極活物質のメジアン径d50の測定は、0.1重量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を分散媒として用い、粒度分布計として堀場製作所社製LA−920用いて、正極活物質の分散液に対して5分間の超音波分散後に測定屈折率1.24に設定して測定する。 The median diameter d50 of the positive electrode active material was measured using a 0.1% by weight sodium hexametaphosphate aqueous solution as a dispersion medium and LA-920 manufactured by Horiba, Ltd. as a particle size distribution meter. Measured by setting the refractive index to 1.24 after ultrasonic dispersion for 1 minute.
(6)平均一次粒子径
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合、正極活物質の平均一次粒子径は、好ましくは0.01μm以上であり、0.05μm以上がより好ましく、0.08μm以上が更に好ましく、0.1μm以上が特に好ましく、また、好ましくは3μm以下であり、2μm以下がより好ましく、1μm以下が更に好ましく、0.6μm以下が特に好ましい。上記範囲を上回ると球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下するために、出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。また、上記範囲を下回ると、通常、結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等、二次電池の性能を低下させる場合がある。
(6) Average primary particle diameter When primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle diameter of the positive electrode active material is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, It is more preferably 0.08 μm or more, particularly preferably 0.1 μm or more, and preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less, still more preferably 1 μm or less, and particularly preferably 0.6 μm or less. If the above range is exceeded, it may be difficult to form spherical secondary particles, which may adversely affect the powder filling property, or the specific surface area will be greatly reduced, which may increase the possibility that the battery performance such as output characteristics will deteriorate. is there. On the other hand, below the above range, the performance of the secondary battery may be lowered, for example, the reversibility of charge / discharge is inferior because the crystals are not developed.
なお、正極活物質の平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、10000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、平均値をとることにより求められる。 The average primary particle size of the positive electrode active material is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification of 10000 times, the longest value of the intercept by the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is obtained for any 50 primary particles and obtained by taking the average value. It is done.
(7)BET比表面積
正極活物質のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値が、好ましくは0.2m2・g−1以上であり、0.3m2・g−1以上がより好ましく、0.4m2・g−1以上が更に好ましく、また、好ましくは4.0m2・g−1以下であり、2.5m2・g−1以下がより好ましく、1.5m2・g−1以下が更に好ましい。BET比表面積の値が、上記範囲を下回ると、電池性能が低下しやすくなる。また、上記範囲を上回ると、タップ密度が上がりにくくなり、正極活物質形成時の塗布性が低下する場合がある。
(7) BET specific surface area As for the BET specific surface area of the positive electrode active material, the value of the specific surface area measured using the BET method is preferably 0.2 m 2 · g −1 or more, and 0.3 m 2 · g −1. or more, and further preferably 0.4 m 2 · g -1 or higher, and preferably not more than 4.0m 2 · g -1, 2.5m more preferably 2 · g -1 or less, 1.5 m 2 · g −1 or less is more preferable. When the value of the BET specific surface area is below the above range, the battery performance tends to be lowered. Moreover, when it exceeds the said range, a tap density becomes difficult to raise and the applicability | paintability at the time of positive electrode active material formation may fall.
正極活物質のBET比表面積は、表面積計(大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて測定する。具体的には、試料に対して窒素流通下150℃で30分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定する。該測定で求められる比表面積を、本発明における正極活物質のBET比表面積と定義する。 The BET specific surface area of the positive electrode active material is measured using a surface area meter (a full automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken). Specifically, the sample was pre-dried for 30 minutes at 150 ° C. under a nitrogen flow, and then the nitrogen-helium mixed gas accurately adjusted so that the relative pressure of nitrogen to the atmospheric pressure was 0.3. Is measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the positive electrode active material in the present invention.
(8)正極活物質の製造法
正極活物質の製造法としては、本発明の要旨を超えない範囲で特には制限されないが、いくつかの方法が挙げられ、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。
(8) Method for Producing Positive Electrode Active Material The method for producing the positive electrode active material is not particularly limited as long as it does not exceed the gist of the present invention, but there are several methods, which are common as methods for producing inorganic compounds. The method is used.
特に球状ないし楕円球状の活物質を作製するには種々の方法が考えられるが、例えばその1例として、遷移金属硝酸塩、硫酸塩等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作製回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。 In particular, various methods are conceivable for producing a spherical or elliptical active material. For example, transition metal source materials such as transition metal nitrates and sulfates, and source materials of other elements as necessary. Is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring to produce and recover a spherical precursor, which is dried as necessary, and then LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO There is a method in which an active material is obtained by adding a Li source such as 3 and baking at a high temperature.
また、別の方法の例として、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これにLiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。 In addition, as an example of another method, transition metal raw materials such as transition metal nitrates, sulfates, hydroxides, oxides and the like, and if necessary, raw materials of other elements are dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water. Then, it is dry-molded with a spray dryer or the like to obtain a spherical or oval spherical precursor, and a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 is added to the precursor and calcined at a high temperature to obtain an active material Is mentioned.
更に別の方法の例として、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、LiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源と、必要に応じ他の元素の原料物質とを水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これを高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。 Examples of other methods include transition metal source materials such as transition metal nitrates, sulfates, hydroxides, oxides, Li sources such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 , and other elements as necessary. The raw material is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and is then dried by a spray dryer or the like to form a spherical or elliptical precursor, which is fired at a high temperature to obtain an active material. Can be mentioned.
<2−4−2.正極構造と作製法>
以下に、本発明に使用される正極の構成及びその作製法について説明する。
<2-4-2. Positive electrode structure and fabrication method>
Below, the structure of the positive electrode used for this invention and its preparation method are demonstrated.
(正極の作製法)
正極は、正極活物質粒子とバインダーとを含有する正極活物質層を、集電体上に形成して作製される。正極活物質を用いる正極の製造は、公知の何れの方法で作製することができる。例えば、正極活物質とバインダー、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成させることにより正極を得ることができる。
(Production method of positive electrode)
The positive electrode is produced by forming a positive electrode active material layer containing positive electrode active material particles and a binder on a current collector. The production of the positive electrode using the positive electrode active material can be produced by any known method. For example, a positive electrode active material and a binder, and if necessary, a conductive material and a thickener mixed in a dry form into a sheet form are pressure-bonded to the positive electrode current collector, or these materials are dissolved in a liquid medium Alternatively, a positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on the current collector by dispersing it as a slurry, applying it to the positive electrode current collector and drying it.
正極活物質の正極活物質層中の含有量は、好ましくは10重量%以上であり、30重量%以上がより好ましく、50重量%以上が更に好ましく、また、好ましくは99.9重量%以下であり、99重量%以下がより好ましい。正極活物質の含有量が、上記範囲を下回ると、電気容量が不十分となる場合があるためである。また、上記範囲を上回ると、正極の強度が不足する場合があるためである。なお、本発明における正極活物質粉体は、1種を単独で用いても良く、異なる組成又は異なる粉体物性の2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 10% by weight or more, more preferably 30% by weight or more, still more preferably 50% by weight or more, and preferably 99.9% by weight or less. Yes, 99 wt% or less is more preferable. This is because if the content of the positive electrode active material is below the above range, the electric capacity may be insufficient. Moreover, it is because the intensity | strength of a positive electrode may be insufficient when it exceeds the said range. In addition, the positive electrode active material powder in this invention may be used individually by 1 type, and may use together 2 or more types of a different composition or different powder physical properties by arbitrary combinations and ratios.
(導電材)
導電材としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラック;ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素質材料等が挙げられる。なお、これらは、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
(Conductive material)
A known conductive material can be arbitrarily used as the conductive material. Specific examples include metal materials such as copper and nickel; graphite such as natural graphite and artificial graphite (graphite); carbon black such as acetylene black; and carbonaceous materials such as amorphous carbon such as needle coke. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
正極活物質層中の導電材の含有量は、好ましくは0.01重量%以上であり、0.1重量%以上がより好ましく、1重量%以上が更に好ましく、また、好ましくは50重量%以下であり、30重量%以下がより好ましく、15重量%以下が更に好ましい。含有量が上記範囲よりも下回ると、導電性が不十分となる場合がある。また、上記範囲よりも上回ると、電池容量が低下する場合がある。 The content of the conductive material in the positive electrode active material layer is preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, still more preferably 1% by weight or more, and preferably 50% by weight or less. 30% by weight or less is more preferable, and 15% by weight or less is more preferable. If the content is lower than the above range, the conductivity may be insufficient. Moreover, when it exceeds the said range, battery capacity may fall.
(バインダー)
正極活物質層の製造に用いるバインダーは、非水系電解液や電極製造時用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に限定されない。
(binder)
The binder used for manufacturing the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution and the solvent used when manufacturing the electrode.
塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であれば特に限定されないが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 In the case of the coating method, it is not particularly limited as long as it is a material that is dissolved or dispersed in a liquid medium used at the time of electrode production. Specific examples include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, and cellulose. Resin polymers such as nitrocellulose; rubbery polymers such as SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluoro rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene propylene rubber; styrene butadiene Styrene block copolymer or hydrogenated product thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof etc Thermoplastic elastomeric polymers; soft resinous polymers such as syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride (PVdF) ), Fluorinated polymers such as polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer; polymer compositions having ionic conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions), etc. It is done. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
正極活物質層中のバインダーの含有量は、好ましくは0.1重量%以上であり、1重量%以上がより好ましく、3重量%以上が更に好ましく、また、好ましくは80重量%以下であり、60重量%以下がより好ましく、40重量%以下が更に好ましく、10重量%以下が特に好ましい。バインダーの割合が、上記範囲を下回ると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう場合がある。また、上記範囲を上回ると、電池容量や導電性の低下につながる場合がある。 The content of the binder in the positive electrode active material layer is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, further preferably 3% by weight or more, and preferably 80% by weight or less, It is more preferably 60% by weight or less, still more preferably 40% by weight or less, and particularly preferably 10% by weight or less. When the ratio of the binder is less than the above range, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained, the positive electrode has insufficient mechanical strength, and battery performance such as cycle characteristics may be deteriorated. Moreover, when it exceeds the said range, it may lead to a battery capacity or electroconductivity fall.
(液体媒体)
正極活物質層を形成するためのスラリーの調製に用いる液体媒体としては、正極活物質、導電材、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。
(Liquid medium)
The liquid medium used for preparing the slurry for forming the positive electrode active material layer is a solvent that can dissolve or disperse the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the thickener used as necessary. If it exists, there is no restriction | limiting in particular in the kind, You may use either an aqueous solvent or an organic solvent.
水系媒体の例としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系媒体の例としては、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。なお、これらは、1種を単独で用いても良く、また2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like. Examples of organic media include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone. Esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine and N, N-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) and dimethylformamide And amides such as dimethylacetamide; aprotic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethyl sulfoxide. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
(増粘剤)
スラリーを形成するための液体媒体として水系媒体を用いる場合、増粘剤と、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のラテックスを用いてスラリー化するのが好ましい。増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。
(Thickener)
When an aqueous medium is used as the liquid medium for forming the slurry, it is preferable to make a slurry using a thickener and a latex such as styrene butadiene rubber (SBR). A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry.
増粘剤としては、本発明の効果を著しく制限しない限り制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、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、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 The thickener is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly limited. Specifically, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof Etc. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
増粘剤を使用する場合には、正極活物質に対する増粘剤の割合は、好ましくは0.1重量%以上であり、0.5重量%以上がより好ましく、0.6重量%以上が更に好ましく、また、好ましくは5重量%以下であり、3重量%以下がより好ましく、2重量%以下が更に好ましい。上記範囲を下回ると著しく塗布性が低下する場合があり、また上記範囲を上回ると、正極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や正極活物質間の抵抗が増大する場合がある。 When a thickener is used, the ratio of the thickener to the positive electrode active material is preferably 0.1% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, and further 0.6% by weight or more. It is preferably 5% by weight or less, more preferably 3% by weight or less, still more preferably 2% by weight or less. If it falls below the above range, applicability may be remarkably reduced, and if it exceeds the above range, the ratio of the active material in the positive electrode active material layer is lowered, the battery capacity is reduced, and the resistance between the positive electrode active materials. May increase.
(圧密化)
集電体への上記スラリーの塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。正極活物質層の密度は、1g・cm−3以上が好ましく、1.5g・cm−3以上が更に好ましく、2g・cm−3以上が特に好ましく、また、4g・cm−3以下が好ましく、3.5g・cm−3以下が更に好ましく、3g・cm−3以下が特に好ましい。
(Consolidation)
The positive electrode active material layer obtained by applying the slurry to the current collector and drying is preferably consolidated by a hand press, a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material. The density of the positive electrode active material layer is preferably 1 g · cm −3 or more, more preferably 1.5 g · cm −3 or more, particularly preferably 2 g · cm −3 or more, and preferably 4 g · cm −3 or less. 3.5 g · cm −3 or less is more preferable, and 3 g · cm −3 or less is particularly preferable.
正極活物質層の密度が、上記範囲を上回ると集電体/活物質界面付近への非水系電解液の浸透性が低下し、特に高電流密度での充放電特性が低下する場合がある。また上記範囲を下回ると、活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大する場合がある。 If the density of the positive electrode active material layer exceeds the above range, the permeability of the non-aqueous electrolyte solution to the vicinity of the current collector / active material interface may decrease, and the charge / discharge characteristics at a high current density may decrease. Moreover, when less than the said range, the electroconductivity between active materials may fall and battery resistance may increase.
(集電体)
正極集電体の材質としては特に制限は無く、公知のものを任意に用いることができる。具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料が挙げられる。中でも金属材料、特にアルミニウムが好ましい。
(Current collector)
There is no restriction | limiting in particular as a material of a positive electrode electrical power collector, A well-known thing can be used arbitrarily. Specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum; and carbonaceous materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials, particularly aluminum, are preferred.
集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素質材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。 Examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, foam metal, etc. A carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Of these, metal thin films are preferred. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.
集電体の厚さは任意であるが、好ましくは1μm以上であり、3μm以上がより好ましく、5μm以上が更に好ましく、また、好ましくは1mm以下であり、100μm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましい。集電体の厚さが、上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する場合がある。また、集電体の厚さが上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる場合がある。 The thickness of the current collector is arbitrary, but is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, further preferably 5 μm or more, and preferably 1 mm or less, more preferably 100 μm or less, and further preferably 50 μm or less. preferable. If the thickness of the current collector is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. Moreover, when the thickness of the current collector is thicker than the above range, the handleability may be impaired.
集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(非水系電解液注液直前の片面の活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)が、好ましくは150以下であり、20以下がより好ましく、10以下が特に好ましく、また、好ましくは0.1以上であり、0.4以上がより好ましく、1以上が特に好ましい。 The thickness ratio between the current collector and the positive electrode active material layer is not particularly limited, but (active material layer thickness on one side immediately before non-aqueous electrolyte injection) / (current collector thickness) is preferably 150 or less, more preferably 20 or less, particularly preferably 10 or less, preferably 0.1 or more, more preferably 0.4 or more, and particularly preferably 1 or more.
集電体と正極活物質層の厚さの比が、上記範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。また、上記範囲を下回ると、正極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。 When the ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer exceeds the above range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge. On the other hand, below the above range, the volume ratio of the current collector to the positive electrode active material may increase, and the battery capacity may decrease.
(電極面積)
高出力かつ高温時の安定性を高める観点から、正極活物質層の面積は、電池外装ケースの外表面積に対して大きくすることが好ましい。具体的には、二次電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和を、面積比で20倍以上とすることが好ましく、更に40倍以上とすることがより好ましい。外装ケースの外表面積とは、有底角型形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分の縦と横と厚さの寸法から計算で求める総面積をいう。有底円筒形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分を円筒として近似する幾何表面積である。正極の電極面積の総和とは、負極活物質を含む合材層に対向する正極合材層の幾何表面積であり、集電体箔を介して両面に正極合材層を形成してなる構造では、それぞれの面を別々に算出する面積の総和をいう。
(Electrode area)
From the viewpoint of increasing the stability at high output and high temperature, the area of the positive electrode active material layer is preferably larger than the outer surface area of the battery outer case. Specifically, the sum of the electrode areas of the positive electrode with respect to the surface area of the exterior of the secondary battery is preferably 20 times or more, more preferably 40 times or more in terms of area ratio. The outer surface area of the outer case is the total area obtained by calculation from the vertical, horizontal, and thickness dimensions of the case part filled with the power generation element excluding the protruding part of the terminal in the case of a bottomed square shape. . In the case of a bottomed cylindrical shape, the geometric surface area approximates the case portion filled with the power generation element excluding the protruding portion of the terminal as a cylinder. The total electrode area of the positive electrode is the geometric surface area of the positive electrode mixture layer facing the mixture layer containing the negative electrode active material, and in the structure in which the positive electrode mixture layer is formed on both sides via the current collector foil. , The sum of the areas where each surface is calculated separately.
(放電容量)
本発明の非水系電解液を用いる場合、二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、3アンペアーアワー(Ah)以上であると、低温放電特性の向上効果が大きくなるため好ましい。そのため、正極板は、放電容量が満充電で、好ましくは3Ah(アンペアアワー)であり、より好ましくは4Ah以上、また、好ましくは20Ah以下であり、より好ましくは10Ah以下になるように設計する。
(Discharge capacity)
When the non-aqueous electrolyte of the present invention is used, the electric capacity (electric capacity when the battery is discharged from the fully charged state to the discharged state) of the battery element housed in one battery exterior of the secondary battery is 3 An ampere hour (Ah) or more is preferable because the effect of improving low-temperature discharge characteristics is increased. Therefore, the positive electrode plate is designed so that the discharge capacity is fully charged, preferably 3 Ah (ampere hour), more preferably 4 Ah or more, preferably 20 Ah or less, more preferably 10 Ah or less.
上記範囲を下回ると、大電流の取り出し時に電極反応抵抗による電圧低下が大きくなり電力効率が悪くなる場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極反応抵抗が小さくなり電力効率は良くなるが、パルス充放電時の電池内部発熱による温度分布が大きく、充放電繰り返しの耐久性が劣り、また、過充電や内部短絡等の異常時の急激な発熱に対して放熱効率も悪くなる場合がある。 If it falls below the above range, the voltage drop due to the electrode reaction resistance becomes large when taking out a large current, and the power efficiency may deteriorate. If the above range is exceeded, the electrode reaction resistance is reduced and the power efficiency is improved, but the temperature distribution due to the internal heat generation of the battery during pulse charge / discharge is large, the durability of repeated charge / discharge is inferior, and overcharge and internal In some cases, the heat radiation efficiency is also deteriorated with respect to sudden heat generation at the time of abnormality such as a short circuit.
(正極板の厚さ)
正極板の厚さは、特に限定されないが、高容量かつ高出力、高レート特性の観点から、集電体の厚さを差し引いた正極活物質層の厚さは、集電体の片面に対して、10μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましく、また、200μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。
(Thickness of positive plate)
The thickness of the positive electrode plate is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity, high output, and high rate characteristics, the thickness of the positive electrode active material layer minus the thickness of the current collector is relative to one side of the current collector. 10 μm or more is preferable, 20 μm or more is more preferable, 200 μm or less is preferable, and 100 μm or less is more preferable.
<2−5.セパレータ>
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、本発明の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
<2-5. Separator>
Usually, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is usually used by impregnating the separator.
セパレータの材料や形状については特に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、本発明の非水系電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。 There is no restriction | limiting in particular about the material and shape of a separator, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, a well-known thing can be employ | adopted arbitrarily. Among them, a resin, glass fiber, inorganic material, etc. formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is used, and a porous sheet or a nonwoven fabric-like material having excellent liquid retention properties is used. Is preferred.
樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、更に好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。 As materials for the resin and the glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters and the like can be used. Of these, glass filters and polyolefins are preferred, and polyolefins are more preferred. These materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
上記セパレータの厚さは任意であるが、好ましくは1μm以上であり、5μm以上がより好ましく、10μm以上が更に好ましく、また、好ましくは50μm以下であり、40μm以下がより好ましく、30μm以下が更に好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、非水系電解液二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。 The thickness of the separator is arbitrary, but is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, further preferably 10 μm or more, and preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and even more preferably 30 μm or less. . If the separator is too thin than the above range, the insulating properties and mechanical strength may decrease. On the other hand, if it is thicker than the above range, not only the battery performance such as the rate characteristic may be lowered, but also the energy density of the whole non-aqueous electrolyte secondary battery may be lowered.
更に、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、好ましくは20%以上であり、35%以上がより好ましく、45%以上が更に好ましく、また、好ましくは90%以下であり、85%以下がより好ましく、75%以下が更に好ましい。空孔率が、上記範囲より小さ過ぎると、膜抵抗が大きくなってレート特性が悪化する傾向がある。また、上記範囲より大き過ぎると、セパレータの機械的強度が低下し、絶縁性が低下する傾向にある。 Furthermore, when a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric is used as the separator, the porosity of the separator is arbitrary, but is preferably 20% or more, more preferably 35% or more, and further 45% or more. Preferably, it is 90% or less, more preferably 85% or less, and further preferably 75% or less. If the porosity is too smaller than the above range, the membrane resistance tends to increase and the rate characteristics tend to deteriorate. Moreover, when larger than the said range, it exists in the tendency for the mechanical strength of a separator to fall and for insulation to fall.
また、セパレータの平均孔径も任意であるが、好ましくは0.5μm以下であり、0.2μm以下がより好ましく、また、好ましくは0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。また、上記範囲を下回ると、膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する場合がある。 Moreover, although the average pore diameter of a separator is also arbitrary, Preferably it is 0.5 micrometer or less, 0.2 micrometer or less is more preferable, Preferably it is 0.05 micrometer or more. If the average pore diameter exceeds the above range, a short circuit tends to occur. On the other hand, below the above range, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.
一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物類、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類が用いられ、粒子形状若しくは繊維形状のものが用いられる。 On the other hand, as the inorganic material, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. Things are used.
セパレータの形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。前記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製のバインダーを用いて前記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂をバインダーとして多孔層を形成させることが挙げられる。 As a form of the separator, a thin film shape such as a nonwoven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm are preferably used. In addition to the independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, a porous layer may be formed by using alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm on both surfaces of the positive electrode and using a fluororesin as a binder.
<2−6.電池設計>
(電極群)
電極群は、前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のものの何れでも良い。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、好ましくは40%以上であり、50%以上がより好ましく、また、好ましくは90%以下であり、80%以下がより好ましい。電極群占有率が、上記範囲を下回ると、電池容量が小さくなる。また、上記範囲を上回ると空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、更には、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。
<2-6. Battery design>
(Electrode group)
The electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are interposed via the separator, and a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound in a spiral shape via the separator. Either is fine. The ratio of the volume of the electrode group to the volume in the battery (hereinafter referred to as electrode group occupancy) is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, and preferably 90% or less, 80% The following is more preferable. When the electrode group occupancy is below the above range, the battery capacity decreases. Also, if the above range is exceeded, the void space is small, the battery expands, and the member expands or the vapor pressure of the electrolyte liquid component increases and the internal pressure rises. In some cases, a gas release valve that lowers various characteristics such as storage at high temperature and the like, or releases the internal pressure to the outside is activated.
(集電構造)
集電構造は特に限定されるものではないが、本発明の非水系電解液による放電特性の向上をより効果的に実現するには、配線部分や接合部分の抵抗を低減する構造にすることが好ましい。この様に内部抵抗を低減させた場合、本発明の非水系電解液を使用した効果は特に良好に発揮される。
(Current collection structure)
The current collecting structure is not particularly limited, but in order to more effectively realize the improvement of the discharge characteristics by the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, it is necessary to make the structure to reduce the resistance of the wiring part and the joint part. preferable. Thus, when internal resistance is reduced, the effect of using the non-aqueous electrolyte solution of this invention is exhibited especially favorable.
電極群が前述の積層構造のものでは、各電極層の金属芯部分を束ねて端子に溶接して形成される構造が好適に用いられる。1枚の電極面積が大きくなる場合には、内部抵抗が大きくなるので、電極内に複数の端子を設けて抵抗を低減することも好適に用いられる。電極群が前述の捲回構造のものでは、正極及び負極にそれぞれ複数のリード構造を設け、端子に束ねることにより、内部抵抗を低くすることができる。 In the case where the electrode group has the laminated structure described above, a structure formed by bundling the metal core portions of the electrode layers and welding them to the terminals is preferably used. When the area of one electrode increases, the internal resistance increases. Therefore, it is also preferable to reduce the resistance by providing a plurality of terminals in the electrode. When the electrode group has the winding structure described above, the internal resistance can be lowered by providing a plurality of lead structures for the positive electrode and the negative electrode, respectively, and bundling the terminals.
上記の構造を最適化することにより、内部抵抗をできるだけ小さくすることができる。大電流で用いられる電池では、10kHz交流法で測定されるインピーダンス(以下、「直流抵抗成分」と略記する場合がある)を10mΩ(ミリオーム)以下にすることが好ましく、直流抵抗成分を5mΩ以下にすることがより好ましい。 By optimizing the above structure, the internal resistance can be made as small as possible. In a battery used at a large current, the impedance measured by the 10 kHz AC method (hereinafter sometimes abbreviated as “DC resistance component”) is preferably 10 mΩ (milliohm) or less, and the DC resistance component is 5 mΩ or less. More preferably.
直流抵抗成分を0.1mΩ以下にすると高出力特性が向上するが、用いられる集電構造材の占める比率が増え、電池容量が減少する場合がある。 When the direct current resistance component is 0.1 mΩ or less, the high output characteristics are improved, but the ratio of the current collecting structure used increases and the battery capacity may decrease.
本発明の非水系電解液は、電極活物質に対するリチウムの脱挿入に係わる反応抵抗の低減に効果があり、それが良好な低温放電特性を実現できる要因になっている。しかし、通常の直流抵抗が10mΩより大きな電池では、直流抵抗に阻害されて反応抵抗低減の効果を低温放電特性に100%反映できない場合がある。そこで、直流抵抗成分の小さな電池を用いることでこれを改善することができ、本発明の非水系電解液の効果を充分に発揮できるようになる。 The non-aqueous electrolyte of the present invention is effective in reducing reaction resistance related to lithium insertion / extraction with respect to the electrode active material, which is a factor that can realize good low-temperature discharge characteristics. However, in a battery having a normal DC resistance greater than 10 mΩ, the effect of reducing the reaction resistance may not be reflected 100% in the low-temperature discharge characteristics because of inhibition by the DC resistance. Therefore, this can be improved by using a battery having a small DC resistance component, and the effect of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be sufficiently exhibited.
また、非水系電解液の効果を引き出し、高い低温放電特性をもつ電池を作製するという観点からは、この要件と上記した二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、3アンペアーアワー(Ah)以上である、という要件を同時に満たすことが特に好ましい。 Moreover, from the viewpoint of drawing out the effect of the non-aqueous electrolyte and producing a battery having high low temperature discharge characteristics, this requirement and the electric capacity of the battery element housed in one battery exterior of the secondary battery described above. It is particularly preferable to satisfy the requirement that (the electric capacity when the battery is discharged from the fully charged state to the discharged state) is 3 ampere hours (Ah) or more at the same time.
(保護素子)
保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスター、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等が挙げられる。前記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、高出力の観点から、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
(Protective element)
Protection elements such as PTC (Positive Temperature Coefficient), thermal fuse, thermistor, which increases resistance when abnormal heat is generated or excessive current flows, shuts off current flowing through the circuit due to sudden increase in battery internal pressure or internal temperature during abnormal heat generation And the like (current cutoff valve). It is preferable to select a protective element that does not operate under normal use at a high current. From the viewpoint of high output, it is more preferable to design the protective element so as not to cause abnormal heat generation or thermal runaway even without the protective element.
(外装体)
本発明の非水系電解液二次電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体(外装ケース)内に収納して構成される。この外装体に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り公知のものを任意に採用することができる。
(Exterior body)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is usually configured by housing the non-aqueous electrolyte, the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the like in an exterior body (exterior case). There is no restriction | limiting in this exterior body, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, a well-known thing can be employ | adopted arbitrarily.
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に限定されるものではない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金、ニッケル、チタン等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。 The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel plate, stainless steel, aluminum or an aluminum alloy, a magnesium alloy, nickel, titanium, or a metal, or a laminated film (laminate film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.
上記金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、又は、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させても良い。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。 In the outer case using the above metals, the metal is welded to each other by laser welding, resistance welding, ultrasonic welding, or a sealed sealing structure, or a caulking structure using the above metals through a resin gasket To do. Examples of the outer case using the laminate film include a case where a resin-sealed structure is formed by heat-sealing resin layers. In order to improve sealing performance, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when a resin layer is heat-sealed through a current collecting terminal to form a sealed structure, a metal and a resin are joined, so that a resin having a polar group or a modified group having a polar group introduced as an intervening resin is used. Resins are preferably used.
また、外装ケースの形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであっても良い。 The shape of the outer case is also arbitrary, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded.
[実施例1]
<正極の作製>
正極活物質としてLiCoO2(日本化学工業社製「C5」)85重量部を用い、カーボンブラック6重量部とポリフッ化ビニリデン(呉羽化学社製、商品名「KF−1000」)9重量部を混合し、N−メチル−2−ピロリドンを加えてスラリー化し、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。
[Example 1]
<Preparation of positive electrode>
Using 85 parts by weight of LiCoO 2 (“C5” manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.) as the positive electrode active material, 6 parts by weight of carbon black and 9 parts by weight of polyvinylidene fluoride (trade name “KF-1000” manufactured by Kureha Chemical Co., Ltd.) are mixed. Then, N-methyl-2-pyrrolidone is added to form a slurry, which is uniformly coated on both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm and dried, so that the positive electrode active material layer has a density of 3.0 g / cm 3. To make a positive electrode.
<負極の作製>
人造黒鉛粉末KS−44(ティムカル社製、商品名)98重量部に、増粘剤、バインダーとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1重量%)100重量部、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50重量%)2重量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ12μmの銅箔の片面に均一に塗布して乾燥し、その後、負極活物質層の密度が1.5g/cm3になるようにプレスして負極とした。
<Production of negative electrode>
Artificial graphite powder KS-44 (manufactured by Timcal Co., Ltd., 98 parts by weight), 100 parts by weight of an aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of 1% by weight of carboxymethylcellulose sodium) as a thickener and binder, and 2 parts by weight of an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber 50% by weight) was added and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was uniformly applied to one side of a 12 μm thick copper foil and dried, and then pressed so that the density of the negative electrode active material layer was 1.5 g / cm 3 to obtain a negative electrode.
<非水系電解液の調製>
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)及びジメチルカーボネート(DMC)の混合物(体積比3:4:3)に、LiPF6を1mol/Lとなるように加えて溶解し、この混合溶液に、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)を0.1重量%及びジフルオロリン酸リチウムを0.5重量%となるように溶解させて非水系電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
Under a dry argon atmosphere, LiPF 6 was added to a mixture of ethylene carbonate (EC), ethyl methyl carbonate (EMC) and dimethyl carbonate (DMC) (volume ratio 3: 4: 3) so as to be 1 mol / L and dissolved. In this mixed solution, tris phosphite (2,2,2-trifluoroethyl) was dissolved at 0.1% by weight and lithium difluorophosphate at 0.5% by weight to obtain a non-aqueous electrolyte solution. Prepared.
<非水系電解液二次電池の製造>
上記の正極、負極、及びポリエチレン製のセパレータを、負極、セパレータ、正極、セパレータ、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、非水系電解液を袋内に0.5mL注入し、真空封止を行ない、シート状電池を作製した。
<Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary battery>
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 produce a battery element. This 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 0.5 mL of nonaqueous electrolyte solution was placed in the bag. This was injected and vacuum sealed to produce a sheet battery.
<電池の評価>
(容量測定)
充放電サイクルを経ていない新たな電池に対して、25℃で電圧範囲4.2V〜3.0V、電流値0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする。以下同様。)にて5サイクル初期充放電を行った。この時の5サイクル目0.2C放電容量を初期容量とした。
<Battery evaluation>
(Capacity measurement)
For a new battery that has not undergone a charge / discharge cycle, a voltage range of 4.2 V to 3.0 V at 25 ° C., a current value of 0.2 C (the current value that discharges the rated capacity with a discharge capacity of 1 hour rate in 1 hour) 1C. The same applies hereinafter.) 5 cycles of initial charge / discharge. The discharge capacity at the 5th cycle at this time was defined as the initial capacity.
(初期低温出力測定)
25℃環境下で、0.2Cの定電流により150分間充電を行ない、次いで、−30℃の環境下で各々0.3C、0.5C、1.0C、1.5C、2.0C、2.5Cで10秒間放電させ、その10秒目の電圧を測定した。電流−電圧直線と下限電圧(3V)とで囲まれる3角形の面積を出力(W)とした。比較例24の出力に対する比率を求め、表1に示す。
(Initial low temperature output measurement)
Charging is performed at a constant current of 0.2 C for 150 minutes in an environment of 25 ° C., then 0.3 C, 0.5 C, 1.0 C, 1.5 C, 2.0 C, 2 The battery was discharged at 5 C for 10 seconds, and the voltage at that 10 second was measured. The area of the triangle surrounded by the current-voltage line and the lower limit voltage (3 V) was defined as output (W). The ratio to the output of Comparative Example 24 was determined and is shown in Table 1.
(サイクル試験)
リチウム二次電池の実使用上限温度と目される60℃の高温環境下にてサイクル試験を行った。充電上限電圧4.2Vまで2Cの定電流定電圧法で充電した後、放電終止電圧3.0Vまで2Cの定電流で放電する充放電サイクルを1サイクルとし、このサイクルを500サイクルまで繰り返した。サイクル試験終了後の電池に対し、25℃環境下で3サイクルの充放電を行い、その3サイクル目の0.2C放電容量をサイクル後容量とした。このサイクル後容量の、初期容量に対する割合を容量維持率とした。比較例24の容量維持率に対する比率を求め、表1に示す。
(Cycle test)
The cycle test was performed in a high temperature environment of 60 ° C., which is regarded as the actual upper limit temperature of the lithium secondary battery. After charging with a constant current constant voltage method of 2C to a charge upper limit voltage of 4.2V, a charge / discharge cycle for discharging with a constant current of 2C to a discharge end voltage of 3.0V was defined as one cycle, and this cycle was repeated up to 500 cycles. The battery after the end of the cycle test was charged and discharged for 3 cycles under an environment of 25 ° C., and the 0.2 C discharge capacity of the third cycle was defined as the post-cycle capacity. The ratio of the capacity after the cycle to the initial capacity was defined as the capacity retention rate. The ratio with respect to the capacity retention rate of Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
(サイクル後低温出力測定)
サイクル試験終了後、25℃環境下で、0.2Cの定電流により150分間充電を行ない、次いで、−30℃の環境下で各々0.3C、0.5C、1.0C、1.5C、2.0C、2.5Cで10秒間放電させ、その10秒目の電圧を測定した。電流−電圧直線と下限電圧(3V)とで囲まれる3角形の面積を出力(W)とした。各結果の比較例24の出力に対する比率を求め、表1に示す。
(Measurement of low-temperature output after cycle)
After completion of the cycle test, the battery was charged at a constant current of 0.2 C for 150 minutes in a 25 ° C. environment, and then 0.3 C, 0.5 C, 1.0 C, 1.5 C, respectively at a −30 ° C. environment. The battery was discharged at 2.0 C and 2.5 C for 10 seconds, and the voltage at the 10 second was measured. The area of the triangle surrounded by the current-voltage line and the lower limit voltage (3 V) was defined as output (W). The ratio of each result to the output of Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例2]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)の添加量を0.5重量%とした以外は実施例1と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 2]
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of tris phosphite (2,2,2-trifluoroethyl) added was 0.5% by weight as the non-aqueous electrolyte, and the initial low-temperature output and cycle were Thereafter, the low-temperature output and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例3]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)の添加量を5.0重量%とした以外は実施例1と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 3]
A battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of trisphosphite (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite was 5.0% by weight as the non-aqueous electrolyte, and the initial low-temperature output, cycle Thereafter, the low-temperature output and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例4]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)の代わりに、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)を用いた以外は実施例2と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 4]
As in Example 2, except that tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) was used in place of tris phosphite (2,2,2-trifluoroethyl) as the non-aqueous electrolyte. A battery was prepared, and the initial low temperature output, the low temperature output after the cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例5]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)の代わりに、亜リン酸トリス(トリメチルシリル)を用いた以外は実施例2と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 5]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that tris phosphite (trimethylsilyl) was used instead of tris phosphite (2,2,2-trifluoroethyl) as the non-aqueous electrolyte. Output, post-cycle low temperature output, and capacity retention were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例6]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)の代わりに、リン酸トリス(トリメチルシリル)を用いた以外は実施例2と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 6]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that tris (trimethylsilyl) phosphate was used instead of tris phosphite (2,2,2-trifluoroethyl) as the non-aqueous electrolyte, and the initial low-temperature output was achieved. After the cycle, the low-temperature output and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例7]
非水系電解液として、ビニレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例2と同様に電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 7]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that 0.5% by weight of vinylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycling, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例8]
非水系電解液として、ビニレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例4と同様に電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 8]
A battery was prepared in the same manner as in Example 4 except that 0.5% by weight of vinylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例9]
非水系電解液として、ビニレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例5と同様に電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 9]
A battery was prepared in the same manner as in Example 5 except that 0.5% by weight of vinylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例10]
非水系電解液として、ビニレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例6と同様に電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 10]
A battery was prepared in the same manner as in Example 6 except that 0.5% by weight of vinylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例11]
非水系電解液として、フルオロエチレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例2と同様に電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 11]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that 0.5% by weight of fluoroethylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例12]
非水系電解液として、フルオロエチレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例4と同様に電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 12]
A battery was prepared in the same manner as in Example 4 except that 0.5% by weight of fluoroethylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low-temperature output, the low-temperature output after cycling, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例13]
非水系電解液として、フルオロエチレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例5と同様に電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 13]
A battery was prepared in the same manner as in Example 5 except that 0.5% by weight of fluoroethylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycling, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例14]
非水系電解液として、フルオロエチレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例6と同様に電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 14]
A battery was prepared in the same manner as in Example 6 except that 0.5% by weight of fluoroethylene carbonate was added as a non-aqueous electrolyte, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例15]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)の代わりに、ホウ酸トリス(トリメチルシリル)を用いた以外は実施例2と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 15]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that tris (trimethylsilyl) borate was used instead of tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite as the non-aqueous electrolyte. After the cycle, the low-temperature output and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例16]
非水系電解液として、ビニレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例15と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 16]
A battery was prepared in the same manner as in Example 15 except that 0.5% by weight of vinylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycling, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例17]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)の代わりに、硫酸ビス(トリメチルシリル)を用いた以外は実施例2と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 17]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that bis (trimethylsilyl) sulfate was used instead of tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite as the non-aqueous electrolyte, and the initial low-temperature output, After the cycle, the low temperature output and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例18]
非水系電解液として、ビニレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例17と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 18]
A battery was prepared in the same manner as in Example 17 except that 0.5% by weight of vinylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例19]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)の代わりに、マロン酸ビス(トリメチルシリル)を用いた以外は実施例2と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 19]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that bis (trimethylsilyl) malonate was used in place of trisphosphite (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite as the non-aqueous electrolyte, and the initial low-temperature output was achieved. After the cycle, the low-temperature output and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[実施例20]
非水系電解液として、ビニレンカーボネートを0.5重量%添加した以外は実施例19と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表1に示す。
[Example 20]
A battery was prepared in the same manner as in Example 19 except that 0.5% by weight of vinylene carbonate was added as a nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 1.
[比較例1]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例2と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 1]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that lithium difluorophosphate was not included as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例2]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例4と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 2]
A battery was prepared in the same manner as in Example 4 except that lithium difluorophosphate was not contained as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例3]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例5と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 3]
A battery was prepared in the same manner as in Example 5 except that lithium difluorophosphate was not included as the non-aqueous electrolyte, and the initial low-temperature output, the low-temperature output after cycling, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例4]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例6と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 4]
A battery was prepared in the same manner as in Example 6 except that lithium difluorophosphate was not included as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例5]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例7と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 5]
A battery was prepared in the same manner as in Example 7 except that lithium difluorophosphate was not contained as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例6]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例8と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 6]
A battery was prepared in the same manner as in Example 8 except that lithium difluorophosphate was not contained as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例7]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例9と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 7]
A battery was prepared in the same manner as in Example 9 except that lithium difluorophosphate was not included as the non-aqueous electrolyte, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例8]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例10と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 8]
A battery was prepared in the same manner as in Example 10 except that lithium difluorophosphate was not included as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例9]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例11と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 9]
A battery was prepared in the same manner as in Example 11 except that lithium difluorophosphate was not included as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例10]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例12と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 10]
A battery was prepared in the same manner as in Example 12 except that lithium difluorophosphate was not contained as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例11]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例13と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 11]
A battery was prepared in the same manner as in Example 13 except that lithium difluorophosphate was not included as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例12]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例14と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 12]
A battery was prepared in the same manner as in Example 14 except that lithium difluorophosphate was not contained as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low-temperature output, the low-temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例13]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例15と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 13]
A battery was prepared in the same manner as in Example 15 except that lithium difluorophosphate was not included as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycling, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例14]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例16と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 14]
A battery was prepared in the same manner as in Example 16 except that lithium difluorophosphate was not included as the non-aqueous electrolyte solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例15]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例17と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 15]
A battery was prepared in the same manner as in Example 17 except that lithium difluorophosphate was not included as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例16]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例18と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 16]
A battery was prepared in the same manner as in Example 18 except that lithium difluorophosphate was not contained as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例17]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例19と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 17]
A battery was prepared in the same manner as in Example 19 except that lithium difluorophosphate was not contained as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例18]
非水系電解液として、ジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例20と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 18]
A battery was prepared in the same manner as in Example 20 except that lithium difluorophosphate was not included as the nonaqueous electrolytic solution, and the initial low temperature output, the low temperature output after cycle, and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例19]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)を含有させなかった以外は実施例7と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 19]
A battery was prepared in the same manner as in Example 7 except that tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite was not included as the non-aqueous electrolyte, and the initial low-temperature output, low-temperature output after cycle, and The capacity retention rate was measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例20]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)を含有させなかった以外は実施例11と同様に電池を作製し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 20]
A battery was prepared in the same manner as in Example 11 except that tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite was not included as the non-aqueous electrolyte, and the initial low-temperature output, low-temperature output after cycling, and capacity The maintenance rate was measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例21]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)を含有させなかった以外は実施例2と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 21]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite was not included as the non-aqueous electrolyte, and the initial low temperature output, the low temperature output after the cycle, and The capacity retention rate was measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例22]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)とジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例7と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 22]
A battery was prepared in the same manner as in Example 7 except that tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite and lithium difluorophosphate were not included as the non-aqueous electrolyte solution. Thereafter, the low-temperature output and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例23]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)とジフルオロリン酸チリウムを含有させなかった以外は実施例11と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定した。各結果の比較例24に対する比率を求め、表2に示す。
[Comparative Example 23]
A battery was prepared in the same manner as in Example 11 except that tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite and thyllium difluorophosphate were not included as the non-aqueous electrolyte, and the initial low-temperature output, cycle Thereafter, the low-temperature output and the capacity retention rate were measured. The ratio of each result to Comparative Example 24 was determined and shown in Table 2.
[比較例24]
非水系電解液として、亜リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)とジフルオロリン酸リチウムを含有させなかった以外は実施例2と同様にして電池を作成し、初期低温出力、サイクル後低温出力、及び容量維持率を測定し、各結果を100として表2に示す。
[Comparative Example 24]
A battery was prepared in the same manner as in Example 2 except that tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphite and lithium difluorophosphate were not included as the non-aqueous electrolyte solution. The post-low temperature output and capacity retention rate were measured, and the results are shown in Table 2 as 100.
表1,2から明らかなように、非水電解液中に、本発明における「リン酸、亜リン酸、ホウ酸、硫酸、ジカルボン酸、の水素原子の少なくとも一つが一般式(1)で表される置換基で置換された化合物A」を含んでいると共に、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含有する本発明の非水系電解液を用いて作製した非水系電解液二次電池では、これらの化合物の一方を含有する、又は、これら化合物の両方を含有しない非水系電解液を用いて作製した非水系電解液二次電池と比較すると、初期低温出力、サイクル後低温出力共に改善されている。また、この効果は両者の単純な足し合わせではなく、両者の使用によって明らかに効果が増幅している。 As is clear from Tables 1 and 2, in the non-aqueous electrolyte, at least one hydrogen atom of “phosphoric acid, phosphorous acid, boric acid, sulfuric acid, dicarboxylic acid” in the present invention is represented by the general formula (1). A non-aqueous electrolyte secondary solution prepared using the non-aqueous electrolyte solution of the present invention containing a compound A substituted with a substituent selected from the present invention and containing monofluorophosphate and / or difluorophosphate In the battery, when compared with a non-aqueous electrolyte secondary battery prepared using a non-aqueous electrolyte containing one of these compounds or not containing both of these compounds, both the initial low-temperature output and the low-temperature output after cycling are both It has been improved. Moreover, this effect is not a simple addition of both, but the effect is clearly amplified by the use of both.
また、サイクル後容量維持率においても、本発明における「リン酸、亜リン酸、ホウ酸、硫酸、ジカルボン酸、の水素原子の少なくとも一つが一般式(1)で表される置換基で置換された化合物A」を含んでいると共に、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含有する本発明の非水系電解液を用いて作製した非水系電解液二次電池では、これらの化合物の一方を含有する、又は、これら化合物の両方を含有しない非水系電解液を用いて作製した非水系電解液二次電池と比較すると、同程度以上の容量を維持している。 Further, also in the capacity retention after cycle, in the present invention, “at least one hydrogen atom of phosphoric acid, phosphorous acid, boric acid, sulfuric acid, dicarboxylic acid is substituted with the substituent represented by the general formula (1). In the non-aqueous electrolyte secondary battery produced using the non-aqueous electrolyte solution of the present invention containing the compound A ”and containing monofluorophosphate and / or difluorophosphate, Compared with a non-aqueous electrolyte secondary battery containing one of them or using a non-aqueous electrolyte solution that does not contain both of these compounds, the same or higher capacity is maintained.
これらに加えて、本発明における「リン酸、亜リン酸、ホウ酸、硫酸、ジカルボン酸、の水素原子の少なくとも一つが一般式(1)で表される置換基で置換された化合物A」を含んでいると共に、モノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩を含有する本発明の非水系電解液に、「その他の添加剤」として、例えばビニレンカーボネートやフルオロエチレンカーボネートを含有させた非水系電解液においても、本発明の効果は「その他の添加剤」の存在によって阻害されるものではなく、むしろ「その他の添加剤」の効果を維持しつつ、本発明の効果を発現させることが可能である。
従って、本発明の非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池において、サイクルによる容量低下を抑制、あるいはサイクル特性を向上させると同時に、低温出力の改善を達成できることが分かる。
In addition to these, “compound A in which at least one hydrogen atom of phosphoric acid, phosphorous acid, boric acid, sulfuric acid, dicarboxylic acid is substituted with a substituent represented by the general formula (1)” A non-aqueous electrolyte containing, for example, vinylene carbonate or fluoroethylene carbonate as the "other additive" in the non-aqueous electrolyte solution of the present invention containing monofluorophosphate and / or difluorophosphate Even in an electrolytic solution, the effect of the present invention is not hindered by the presence of “other additives”, but rather the effects of the present invention can be exhibited while maintaining the effects of “other additives”. It is.
Therefore, it can be seen that in the non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte of the present invention, it is possible to suppress the decrease in capacity due to the cycle or improve the cycle characteristics and at the same time improve the low-temperature output.
本発明の非水系電解液によれば、低温出力特性、大電流放電特性、サイクル特性、及び高温保存特性に優れた非水系電解液二次電池を製造することができるので、非水系電解液二次電池が用いられる電子機器等のあらゆる分野において好適に利用できる。 According to the non-aqueous electrolyte of the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent low-temperature output characteristics, large current discharge characteristics, cycle characteristics, and high-temperature storage characteristics can be produced. It can be suitably used in all fields such as electronic devices in which secondary batteries are used.
本発明の非水系電解液によれば、低温出力特性に優れ、高温保存特性やサイクル特性にも優れた非水系電解液二次電池を製造することができるので、非水系電解液二次電池が用いられる電子機器等のあらゆる分野において好適に利用できる。 According to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, a non-aqueous electrolyte secondary battery having excellent low-temperature output characteristics and excellent high-temperature storage characteristics and cycle characteristics can be produced. It can be suitably used in all fields such as electronic devices used.
本発明の非水系電解液及び非水系電解液二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。その用途の具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ等を挙げることができる。 The application of the non-aqueous electrolyte solution and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known applications. Specific examples of uses include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, mini Discs, walkie-talkies, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, automobiles, motorbikes, motorbikes, bicycles, lighting equipment, toys, game equipment, watches, electric tools, strobes, cameras, etc. Can be mentioned.
Claims (22)
ただし、YがP原子のときはnは0又は1且つm=1であり、YがB原子のときはn=0且つm=1であり、YがS原子のときはn=2且つm=0であり、Yが−CO−Ra−CO−基のときはn=0且つm=0である。) The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the compound A is represented by the following general formula (2).
However, when Y is a P atom, n is 0 or 1, and m = 1. When Y is a B atom, n = 0 and m = 1. When Y is an S atom, n = 2 and m. = 0, and when Y is a -CO-Ra-CO- group, n = 0 and m = 0. )
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