JP2013069682A - Method for manufacturing electrochemical device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing an electrochemical device typified by a lithium ion secondary battery including a gel electrolyte, which does not deteriorate device performance and is simplified.SOLUTION: In an electrochemical device, a phase transition type gel which is gelatinous at 25°C and transformed into a sol state when heated is used as an electrolyte. A method for manufacturing the electrochemical device includes a pressure changing step of changing pressure in an electrochemical device structure in which the electrolyte has been injected.

Description

本発明は、電気化学デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an electrochemical device.

近年の電子技術の発展や環境技術への関心の高まりに伴い、様々な電気化学デバイスが用いられている。特に、省エネルギー化への要請が多くあり、それに貢献できるものへの期待はますます高くなっている。例えば、発電デバイスとして太陽電池が挙げられ、蓄電デバイスとして、二次電池、キャパシタ及びコンデンサなどが挙げられる。
ところで、これらの電気化学デバイスは数年から数十年の長期間にわたって使用されるものであり、高効率及び低コストに加え、長寿命(高耐久)及び高安全性も求められている。
With the recent development of electronic technology and increasing interest in environmental technology, various electrochemical devices are used. In particular, there are many requests for energy saving, and expectations for what can contribute to it are increasing. For example, a solar cell is mentioned as a power generation device, and a secondary battery, a capacitor, a capacitor, etc. are mentioned as an electrical storage device.
By the way, these electrochemical devices are used over a long period of several to several tens of years, and in addition to high efficiency and low cost, long life (high durability) and high safety are also required.

蓄電デバイスとして代表的なリチウムイオン二次電池は、一般に、リチウムを吸蔵及び放出可能な活物質を主体として構成された正極と負極とがセパレータを介して配された構成を有する。リチウムイオン二次電池において、正極は、正極活物質としてのLiCoO2、LiNiO2、LiMn24等と、導電剤としてのカーボンブラック、黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン、ラテックス、ゴム等とが混合された正極合剤が、アルミニウム等からなる正極集電体上に被覆されて形成される。負極は、負極活物質としてのコークス、黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン、ラテックス、ゴム等とが混合された負極合剤が、銅等からなる負極集電体上に被覆されて形成される。セパレータは、多孔性ポリオレフィン等にて形成され、その厚みは数μmから数百μmと非常に薄い。正極、負極及びセパレータは、電池内で電解液に含浸されている。電解液としては、例えば、LiPF6、LiBF4のようなリチウム塩を、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートのような非プロトン性溶媒、又はポリエチレンオキシドのようなポリマーに溶解させた電解液が挙げられる。 A typical lithium ion secondary battery as an electricity storage device generally has a configuration in which a positive electrode and a negative electrode mainly composed of an active material capable of inserting and extracting lithium are arranged via a separator. In a lithium ion secondary battery, the positive electrode is LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 or the like as a positive electrode active material, carbon black, graphite, or the like as a conductive agent, polyvinylidene fluoride as a binder, latex, rubber, or the like Is mixed with a positive electrode current collector made of aluminum or the like. The negative electrode is formed by coating a negative electrode mixture made of copper or the like with a negative electrode mixture in which coke, graphite or the like as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride, latex, rubber or the like as a binder are mixed. The The separator is made of porous polyolefin or the like, and its thickness is very thin, from several μm to several hundred μm. The positive electrode, the negative electrode, and the separator are impregnated with an electrolytic solution in the battery. Examples of the electrolytic solution include an electrolytic solution in which a lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 is dissolved in an aprotic solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate, or a polymer such as polyethylene oxide.

ところで、現在、リチウムイオン二次電池は、携帯機器の充電池として主に用いられており(例えば特許文献1参照)、また、最近では、ハイブリッド自動車及び電気自動車用の充電池としての使用も広まっている。ここで、リチウムイオン二次電池が自動車用に用いられる場合、携帯機器用と比較して高い安全性、長期耐久性が求められる。それらの性能に加え、様々なセル形状やモジュール形状に対応できる点などからも、最近ではイオン二次電池用の電解液としてポリマー電解質及びゲル電解質が着目されている(例えば特許文献2、特許文献3参照)。   By the way, at present, lithium ion secondary batteries are mainly used as rechargeable batteries for portable devices (see, for example, Patent Document 1), and recently, their use as rechargeable batteries for hybrid vehicles and electric vehicles has also become widespread. ing. Here, when a lithium ion secondary battery is used for automobiles, higher safety and long-term durability are required as compared with those for portable devices. Recently, polymer electrolytes and gel electrolytes have attracted attention as electrolyte solutions for ion secondary batteries because they can be used in various cell shapes and module shapes in addition to their performance (for example, Patent Document 2 and Patent Documents). 3).

特開2009−087648号公報JP 2009-087648 A 特開2008−159496号公報JP 2008-159596 A 国際公開2007/083843号International Publication No. 2007/083843

しかしながら、従来のポリマー電解質やゲル電解質は、室温で固体状であることから、液状の電解液を用いた場合と同様の方法により、これらの電解質を用いて性能の安定した電池を作製するのは困難である。そこで、性能の安定した電池を得るべく、これらの電解質を電池内に収容する様々な方法が検討されている。例えば、ポリマー又はゲルの前駆体を電池構造体内に注液し、その中でin−situで重合してポリマー又はゲルにする方法、予めポリマー又はゲルの膜を作製し、それと他の電池部材とを重ねることで電池を作製する方法、ポリマー電解質又はゲル電解質の溶液又は分散液をセパレータや電極に塗工した後に乾燥する方法などが挙げられる。しかしながら、例えばin−situ法を用いる場合、電池構造体内の前駆体を均一に重合させる必要があり、さらには、重合時に電池性能に悪影響を与える副生物が発生したり、重合原料が残ったり、大きな体積変化が起こったりしないようにする必要がある。また、予め膜を作製する方法では、膜と他の部材とを十分に接着させる必要がある。また、塗工する方法では、電池の製造工程が大幅に増加することになる。さらにこれらの方法では、優れた電池特性を得るような電解質を採用するというよりも、電池内に収容する条件に見合ったポリマー電解質やゲル電解質を採用する必要があるため、高い電池特性と簡易な電池作製法とを両立させることが困難である。特に、電池容量又は電池サイズが大きな電池になるほど、電池内でポリマーやゲル化剤、電解質が局在化したり、その濃度ムラが生じやすくなったりして、それらを抑制するように電池を作製するには非常に手間を要する。   However, since conventional polymer electrolytes and gel electrolytes are solid at room temperature, it is possible to produce batteries with stable performance using these electrolytes in the same manner as when liquid electrolytes are used. Have difficulty. Therefore, various methods for accommodating these electrolytes in the battery have been studied in order to obtain a battery with stable performance. For example, a method of injecting a polymer or gel precursor into a battery structure and polymerizing the polymer or gel in-situ therein to form a polymer or gel, previously preparing a polymer or gel film, and other battery members And a method of producing a battery by stacking, and a method of drying a polymer electrolyte or gel electrolyte solution after applying it to a separator or an electrode. However, when using, for example, an in-situ method, it is necessary to uniformly polymerize the precursor in the battery structure, and further, by-products that adversely affect battery performance during polymerization are generated, polymerization raw materials remain, It is necessary to prevent a large volume change from occurring. Moreover, in the method of producing a film | membrane previously, it is necessary to fully adhere | attach a film | membrane and another member. In addition, the method of coating greatly increases the battery manufacturing process. Furthermore, in these methods, it is necessary to employ a polymer electrolyte or gel electrolyte suitable for the conditions accommodated in the battery rather than adopting an electrolyte that obtains excellent battery characteristics. It is difficult to achieve both battery fabrication methods. In particular, the larger the battery capacity or battery size, the more the polymer, gelling agent, and electrolyte are localized in the battery, and the unevenness of the concentration is likely to occur. Is very laborious.

そこで、本発明は上記事情にかんがみてなされたものであり、ゲル電解質を用いたリチウムイオン二次電池に代表される電気化学デバイスにおいて、デバイス性能を低下させず、かつ、簡易である、電気化学デバイスの製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and in an electrochemical device typified by a lithium ion secondary battery using a gel electrolyte, the device performance is not degraded and the electrochemical device is simple. An object of the present invention is to provide a device manufacturing method.

本発明者らは上記目的を達成すべく、様々なゲル電解質を用いて様々な電気化学デバイス作製プロセスを検討した結果、相転移型のゲルを電解液として用い、電解液を電気化学デバイスの内部へ含浸させるために圧力を変化させる工程を用いることで、デバイス特性に優れる電気化学デバイスを形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。   In order to achieve the above-mentioned object, the present inventors have studied various electrochemical device fabrication processes using various gel electrolytes. As a result, the phase transition type gel was used as an electrolytic solution, and the electrolytic solution was used as an internal part of the electrochemical device. It has been found that an electrochemical device having excellent device characteristics can be formed by using a step of changing the pressure for impregnation into the solution, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は下記のとおりである。
[1]25℃でゲル状であり、加熱するとゾルになる相転移型のゲルを電解液として用いた電気化学デバイスの製造方法であって、前記電解液が注入された電気化学デバイス構造体内の圧力を変化させる圧力変化工程を含む、電気化学デバイスの製造方法。
[2]前記圧力変化工程が、前記電解液が注入された前記電気化学デバイス構造体内を減圧する工程を含む、[1]に記載の電気化学デバイスの製造方法。
[3]前記圧力変化工程が、前記電解液が注入された前記電気化学デバイス構造体内を加圧する工程を含む、[1]又は[2]に記載の電気化学デバイスの製造方法。
[4]前記圧力変化工程よりも前に、前記電気化学デバイス構造体内に前記電解液を注入する注入工程を含む、[1]〜[3]のいずれか1つに記載の電気化学デバイスの製造方法。
[5]前記注入工程において注入する前記電解液はゾル状態である、[4]に記載の電気化学デバイスの製造方法。
[6]前記注入工程において注入する前記電解液はゲル状態である、[4]に記載の電気化学デバイスの製造方法。
[7]前記相転移型のゲルはゲル化剤を含み、前記ゲル化剤は低分子量型のゲル化剤である、[1]〜[6]のいずれか1つに記載の電気化学デバイスの製造方法。
[8]前記相転移型のゲルは、不飽和結合(ただし、C=Oにおける不飽和結合を除く。)及び/又はフッ素原子を有する化合物を含有する、[1]〜[7]のいずれか1つに記載の電気化学デバイスの製造方法。
[9]前記電気化学デバイスの外装がアルミニウムラミネート材で構成されている、[1]〜[8]のいずれか1つに記載の電気化学デバイスの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A method of manufacturing an electrochemical device using a phase transition type gel that is gelled at 25 ° C. and becomes a sol when heated as an electrolytic solution, in the electrochemical device structure into which the electrolytic solution is injected The manufacturing method of an electrochemical device including the pressure change process which changes a pressure.
[2] The method for manufacturing an electrochemical device according to [1], wherein the pressure changing step includes a step of decompressing the inside of the electrochemical device structure into which the electrolytic solution has been injected.
[3] The method for manufacturing an electrochemical device according to [1] or [2], wherein the pressure changing step includes a step of pressurizing the electrochemical device structure into which the electrolytic solution is injected.
[4] The manufacturing of the electrochemical device according to any one of [1] to [3], including an injection step of injecting the electrolytic solution into the electrochemical device structure before the pressure change step. Method.
[5] The method for manufacturing an electrochemical device according to [4], wherein the electrolyte to be injected in the injection step is in a sol state.
[6] The method for manufacturing an electrochemical device according to [4], wherein the electrolytic solution to be injected in the injection step is in a gel state.
[7] The electrochemical device according to any one of [1] to [6], wherein the phase transition type gel includes a gelling agent, and the gelling agent is a low molecular weight type gelling agent. Production method.
[8] Any one of [1] to [7], wherein the phase transition type gel contains a compound having an unsaturated bond (excluding an unsaturated bond in C = O) and / or a fluorine atom. The manufacturing method of the electrochemical device as described in one.
[9] The method for producing an electrochemical device according to any one of [1] to [8], wherein an exterior of the electrochemical device is made of an aluminum laminate material.

本発明によると、ゲル電解質を用いたリチウムイオン二次電池に代表される電気化学デバイスにおいて、デバイス性能を低下させず、かつ、簡易である、電気化学デバイスの製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in the electrochemical device represented by the lithium ion secondary battery using a gel electrolyte, the manufacturing method of the electrochemical device which does not reduce device performance and is simple can be provided.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味する。
本実施形態の電気化学デバイスの製造方法は、相転移型のゲルを電解液として用いた電気化学デバイスの製造方法であって、電解液が注入された電気化学デバイス構造体内の圧力を変化させる圧力変化工程を含むものである。圧力変化工程では、電気化学デバイス構造体内を減圧してもよく、加圧してもよく、その両方を順に行ってもよい。また、2回以上減圧したり加圧したりしてもよく、減圧と加圧とを交互に2回以上のサイクルで行ってもよい。ここで、「電気化学デバイス構造体」は、電気化学デバイスの各部材を収容するための電気化学デバイスの外装を備えていれば、その外装の内部は特に限定されない。例えば、電気化学デバイス構造体は、外装内に電気化学デバイスの電極を備えていてもよい。また、「構造体内」とは、電気化学デバイスの外装内の空間を指す。
Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. In the present specification, “(meth) acryl” means “acryl” and “methacryl” corresponding thereto.
The method for manufacturing an electrochemical device according to the present embodiment is a method for manufacturing an electrochemical device using a phase transition type gel as an electrolyte, and is a pressure that changes the pressure in the electrochemical device structure into which the electrolyte is injected. It includes a change process. In the pressure changing step, the electrochemical device structure may be depressurized, pressurized, or both may be sequentially performed. Further, the pressure may be reduced or increased twice or more, and the reduced pressure and the increased pressure may be alternately performed in two or more cycles. Here, as long as the “electrochemical device structure” includes an electrochemical device exterior for housing each member of the electrochemical device, the interior of the exterior is not particularly limited. For example, the electrochemical device structure may include an electrode of the electrochemical device in the exterior. The “structure” refers to a space in the exterior of the electrochemical device.

<相転移型のゲル>
本実施形態に係る相転移型のゲルは、温度変化によりゾル及びゲル間で相転移するようなゲルであって、より具体的には、25℃でゲル状であり、加熱するとゾルになるものであれば特に限定されない。本発明の課題をより有効かつ確実に解決する観点から、相転移型のゲルは、好ましくは、(I)非水溶媒と、(II)電解質と、(III)ゲル化剤とを含有する。
(I)非水溶媒としては、特に限定されず様々なものを用いることができるが、室温で液体である非水溶媒を用いるのが一般的である。
そのような非水溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール及びオクタノールなどのアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル及びγ−ブチロラクトン、γ―バレロラクトン、ε―カプロラクトンなどの酸エステル類、ジメチルケトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、3−ペンタノン及びアセトンなどのケトン類、ペンタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、フルオロベンゼン及びヘキサフルオロベンゼンなどの炭化水素類、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、クラウンエーテル類、グライム類、テトラヒドロフラン及びフルオロアルキルエーテルなどのエーテル類、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、エチレンジアミン及びピリジンなどのアミド類、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどのカーボネート類、アセトニトリル、プロピオニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリルなどのニトリル類、N−メチルピロリドン(NMP)などのラクタム類、スルホランなどのスルホン類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、シリコンオイル及び石油などの工業オイル類、食用油が挙げられる。
<Phase transition type gel>
The phase transition type gel according to this embodiment is a gel that undergoes a phase transition between sol and gel due to temperature change, and more specifically, is a gel at 25 ° C. and becomes a sol when heated. If it is, it will not specifically limit. From the viewpoint of more effectively and reliably solving the problems of the present invention, the phase transition type gel preferably contains (I) a nonaqueous solvent, (II) an electrolyte, and (III) a gelling agent.
(I) The non-aqueous solvent is not particularly limited and various solvents can be used, but a non-aqueous solvent that is liquid at room temperature is generally used.
Examples of such non-aqueous solvents include alcohols such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol and octanol, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate and γ-butyrolactone, γ-valerolactone, ε-caprolactone and the like. Acid esters, dimethyl ketone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, ketones such as 3-pentanone and acetone, hydrocarbons such as pentane, hexane, octane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, fluorobenzene and hexafluorobenzene, diethyl Ethers, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dioxane, crown ethers, glymes, ethers such as tetrahydrofuran and fluoroalkyl ether, N, N-dimethylacetoa Amides such as N, N-dimethylformamide, ethylenediamine and pyridine, carbonates such as propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, fluoroethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, acetonitrile, propionitrile, adiponitrile, methoxy Nitriles such as acetonitrile, lactams such as N-methylpyrrolidone (NMP), sulfones such as sulfolane, sulfoxides such as dimethyl sulfoxide, industrial oils such as silicon oil and petroleum, and edible oils.

また、非水溶媒としてイオン液体を用いることもできる。イオン液体とは、有機カチオンとアニオンとを組み合わせたイオンからなる常温溶融塩である。イオン液体は、難燃性であり、爆発性が低く、蒸気圧がほとんどないこと、熱やイオンの伝導性が高いこと、及び、イオン種の選択によって物性制御デザインが可能であること、などが特徴である。
有機カチオンとしては、例えば、ジアルキルイミダゾリウムカチオン、トリアルキルイミダゾリウムカチオン等のイミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン、ジアルキルピペリジニウムイオンが挙げられる。
これらの有機カチオンのカウンターとなるアニオンとしては、例えば、PF6アニオン、PF3(C253アニオン、PF3(CF33アニオン、BF4アニオン、BF2(CF32アニオン、BF3(CF3)アニオン、ビスオキサラトホウ酸アニオン、Tf(トリフルオロメタンスルフォニル)アニオン、Nf(ノナフルオロブタンスルホニル)アニオン、ビス(フルオロスルフォニル)イミドアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルフォニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルフォニル)イミドアニオン、ジシアノアミンアニオン、ハロゲン化物アニオンが挙げられる。
Moreover, an ionic liquid can also be used as a non-aqueous solvent. An ionic liquid is a room temperature molten salt composed of ions obtained by combining an organic cation and an anion. Ionic liquids are flame retardant, have low explosive properties, have almost no vapor pressure, have high heat and ion conductivity, and can be designed to control physical properties by selecting ionic species. It is a feature.
Examples of the organic cation include imidazolium ions such as a dialkylimidazolium cation and a trialkylimidazolium cation, a tetraalkylammonium ion, an alkylpyridinium ion, a dialkylpyrrolidinium ion, and a dialkylpiperidinium ion.
Examples of the anion serving as a counter for these organic cations include PF 6 anion, PF 3 (C 2 F 5 ) 3 anion, PF 3 (CF 3 ) 3 anion, BF 4 anion, and BF 2 (CF 3 ) 2 anion. BF 3 (CF 3 ) anion, bisoxalatoborate anion, Tf (trifluoromethanesulfonyl) anion, Nf (nonafluorobutanesulfonyl) anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (Pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, dicyanoamine anion, halide anion.

これらの非水溶媒は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   These non-aqueous solvents are used alone or in combination of two or more.

電気化学デバイスがリチウムイオン二次電池又はリチウムイオンキャパシタである場合、非水溶媒として、例えば非プロトン性溶媒が挙げられ、リチウムイオン二次電池の電解液としては、非プロトン性極性溶媒が好ましい。その具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロエチレンカーボネートに代表される環状カーボネート;γ−ブチロラクトン及びγ−バレロラクトンに代表されるラクトン;スルホランに代表される環状スルホン;テトラヒドロフラン及びジオキサンに代表される環状エーテル;メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート及びメチルトリフルオロエチルカーボネートに代表される鎖状カーボネート;アセトニトリルに代表されるニトリル;ジメチルエーテルに代表される鎖状エーテル;プロピオン酸メチルに代表される鎖状カルボン酸エステル;ジメトキシエタンに代表される鎖状エーテルカーボネート化合物が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   In the case where the electrochemical device is a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor, examples of the non-aqueous solvent include an aprotic solvent, and the electrolyte solution of the lithium ion secondary battery is preferably an aprotic polar solvent. Specific examples thereof include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, and trans-2,3. -Cyclic carbonates typified by pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, trifluoromethylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate; typified by γ-butyrolactone and γ-valerolactone Lactone; cyclic sulfone represented by sulfolane; cyclic ether represented by tetrahydrofuran and dioxane; methyl ethyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate Bonates, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl propyl carbonate and chain carbonate represented by methyl trifluoroethyl carbonate; nitrile represented by acetonitrile; chain ether represented by dimethyl ether; Examples thereof include a chain carboxylic acid ester represented by methyl propionate; a chain ether carbonate compound represented by dimethoxyethane. These are used singly or in combination of two or more.

電解液がリチウムイオン二次電池又はリチウムイオンキャパシタに使用される場合、その充放電に寄与する電解質であるリチウム塩の電離度を高めるために、非水溶媒は、環状の非プロトン性極性溶媒を1種類以上含むことが好ましい。同様の観点から、非水溶媒は、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートに代表される環状カーボネートを1種類以上含むことがより好ましい。環状の化合物は誘電率が高く、リチウム塩の電離を助けると共にゲル化能を高める。   When the electrolytic solution is used in a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor, in order to increase the ionization degree of the lithium salt that is an electrolyte that contributes to the charge / discharge, the nonaqueous solvent is a cyclic aprotic polar solvent. It is preferable to include one or more types. From the same viewpoint, the non-aqueous solvent more preferably contains one or more cyclic carbonates typified by ethylene carbonate and propylene carbonate. The cyclic compound has a high dielectric constant, helps ionization of the lithium salt, and enhances the gelation ability.

(II)電解質は、電解液において、通常の非水電解質として用いられているものであれば特に限定されず、いずれのものであってもよい。電解液がリチウムイオン二次電池及びリチウムイオンキャパシタに用いられる場合、電解質としてリチウム塩が使用される。リチウム塩の具体例としては、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li2SiF6、LiOSO2k2k+1〔kは1〜8の整数〕、LiN(SO2k2k+12〔kは1〜8の整数〕、LiPFn(Ck2k+16-n〔nは1〜5の整数、kは1〜8の整数〕、LiBFn((Ck2k+14-n〔nは1〜3の整数、kは1〜8の整数〕、LiB(C242で表されるリチウムビス(オキサレート)ボレート、LiBF2(C22)で表されるリチウムジフルオロオキサリルボレート、LiPF3(C22)で表されるリチウムトリフルオロオキサリルフォスフェート、LiPO22、L2PO3Fが挙げられる。 (II) The electrolyte is not particularly limited as long as it is used as a normal nonaqueous electrolyte in the electrolytic solution, and any electrolyte may be used. When the electrolytic solution is used in a lithium ion secondary battery and a lithium ion capacitor, a lithium salt is used as an electrolyte. Specific examples of the lithium salt include, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiOSO 2 C k F 2k + 1 [k is an integer of 1 to 8], LiN (SO 2 C k F 2k + 1 ) 2 [k is an integer of 1-8], LiPF n (C k F 2k + 1 ) 6-n [n is an integer of 1-5, k is an integer of 1-8], LiBF n ((C k F 2k + 1 ) 4-n [n is an integer of 1 to 3, k is an integer of 1 to 8], lithium bis (oxalate) borate represented by LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 lithium difluoro oxalyl borate represented by (C 2 O 2), LiPF 3 lithium trifluoromethane oxalyl phosphate represented by (C 2 O 2), it includes LiPO 2 F 2, L 2 PO 3 F.

また、下記一般式(3a)、(3b)又は(3c)で表されるリチウム塩を電解質として用いることもできる。
LiC(SO211)(SO212)(SO213) (3a)
LiN(SO2OR14)(SO2OR15) (3b)
LiN(SO216)(SO2OR17) (3c)
ここで、式中、R11、R12、R13、R14、R15、R16及びR17は、互いに同一であっても異なっていてもよく、炭素数1〜8のパーフルオロアルキル基を示す。
Moreover, the lithium salt represented by the following general formula (3a), (3b) or (3c) can also be used as an electrolyte.
LiC (SO 2 R 11 ) (SO 2 R 12 ) (SO 2 R 13 ) (3a)
LiN (SO 2 OR 14 ) (SO 2 OR 15 ) (3b)
LiN (SO 2 R 16 ) (SO 2 OR 17 ) (3c)
Here, in the formula, R 11 , R 12 , R 13 , R 14 , R 15 , R 16 and R 17 may be the same or different from each other, and are a C 1-8 perfluoroalkyl group. Indicates.

これらの電解質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。リチウムイオン二次電池用途では、これらの電解質のうち、電池特性や安定性に加え、ゲル化能を高める観点から、LiPF6、LiBF4及びLiN(SO2k2k+12〔kは1〜8の整数〕を含むことが好ましい。 These electrolytes are used singly or in combination of two or more. In lithium ion secondary battery applications, among these electrolytes, LiPF 6 , LiBF 4, and LiN (SO 2 C k F 2k + 1 ) 2 [k] from the viewpoint of improving gelation ability in addition to battery characteristics and stability. Is preferably an integer of 1 to 8.

電解質の濃度は任意であり特に限定されないが、電解質は、電解液中に好ましくは0.1〜3モル/リットル、より好ましくは0.5〜2モル/リットルの濃度で含有される。   The concentration of the electrolyte is arbitrary and is not particularly limited, but the electrolyte is preferably contained in the electrolytic solution at a concentration of 0.1 to 3 mol / liter, more preferably 0.5 to 2 mol / liter.

(III)ゲル化剤は、相転移型ゲル化剤である。ここで、相転移型ゲル化剤とは、可逆的な物理相互作用によりゾル−ゲルの転移が可能なゲルを形成することができるゲル化剤のことである。物理相互作用としては、例えば、熱(温度変化)、光の照射、圧力の印加が挙げられる。したがって、相転移型ゲル化剤は、例えば、常温で非水溶媒をゲル化し、加温時はゾルにする化合物であってもよい。かかるゲル化剤は、高分子型のゲル化剤であってもよく、非ポリマー型である低分子量型のゲル化剤であってもよい。高分子量型のゲル化剤としては、例えば、ポリビニリデンジフルオライド(PVdF)、及び、PVdFを含む共重合体(例えば、PVdFとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体)、並びに、ポリアクリロニトリル(PAN)、及び、PAN部位を含む共重合体(例えば、アクリロニトリルと(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体)が挙げられる。低分子量型のゲル化剤としては、例えば、「Chem.Rev.第97巻、p3133〜p3159、1997年発行」に記載されている化合物、特開平10−175901号公報に記載されている化合物、国際公開2006/82768号に記載されている化合物、特開2007−506833号公報に記載されている化合物、特開2009−155592号公報に記載されている化合物が挙げられる。   (III) The gelling agent is a phase transition type gelling agent. Here, the phase transition type gelling agent is a gelling agent capable of forming a gel capable of sol-gel transition by reversible physical interaction. Examples of the physical interaction include heat (temperature change), light irradiation, and pressure application. Therefore, the phase transition type gelling agent may be, for example, a compound that gels a non-aqueous solvent at room temperature and forms a sol when heated. Such a gelling agent may be a polymer gelling agent or a non-polymeric low molecular weight gelling agent. Examples of the high molecular weight type gelling agent include polyvinylidene difluoride (PVdF), a copolymer containing PVdF (for example, a copolymer of PVdF and hexafluoropropylene), and polyacrylonitrile (PAN). ) And a copolymer containing a PAN site (for example, a copolymer of acrylonitrile and (meth) acrylic acid ester). Examples of the low molecular weight type gelling agent include compounds described in “Chem. Rev. Vol. 97, p3133-p3159, issued in 1997”, compounds described in JP-A-10-175901, The compound described in the international publication 2006/82768, the compound described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-506833, and the compound described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2009-155592 are mentioned.

相転移型ゲル化剤は、それを含有する電解液において、ゲルとゾルとの間の相転移温度が40℃以上200℃以下となるような化合物であると好ましい。その相転移温度が当該範囲内にあることにより、電解液のハンドリング性及び電池特性を、より高いレベルで両立することができる。   The phase transition type gelling agent is preferably a compound whose phase transition temperature between the gel and the sol is 40 ° C. or higher and 200 ° C. or lower in the electrolytic solution containing it. When the phase transition temperature is within the range, the handling properties and battery characteristics of the electrolyte can be compatible at a higher level.

相転移型ゲル化剤は、目的の性能を発現させるために複数のゲル化剤の混合物であってもよい。   The phase transition type gelling agent may be a mixture of a plurality of gelling agents in order to develop the desired performance.

相転移型ゲル化剤としては低分子量型のゲル化剤が好適に使用される。低分子量型のゲル化剤はより少ない添加量で電解液をゲル化でき、また、高温時は電解液をより低粘度化させることができる。その中でも、化学的安定性及び酸化還元に対する安定性を有する化合物が好適に使用され、そのような化合物としては、以下に説明する化合物が例示される。
本実施形態に係る低分子量型のゲル化剤としては、電気化学的安定性と電解液に対するゲル化能との観点から、下記一般式(1)、(2)及び(3)で表される化合物からなる群より選択される1種以上の化合物を含むことが更に好ましい。
Rf1−R1−X1−L1−R2 (1)
Rf1−R1−X1−L1−R3―L2―X2―R4―Rf2 (2)
5−O−Cy−X3−Cm (3)
As the phase transition type gelling agent, a low molecular weight type gelling agent is preferably used. The low molecular weight type gelling agent can gel the electrolytic solution with a smaller addition amount, and can lower the viscosity of the electrolytic solution at high temperatures. Among them, compounds having chemical stability and oxidation-reduction stability are preferably used, and examples of such compounds include the compounds described below.
The low molecular weight type gelling agent according to the present embodiment is represented by the following general formulas (1), (2), and (3) from the viewpoint of electrochemical stability and gelling ability with respect to the electrolytic solution. More preferably, it includes one or more compounds selected from the group consisting of compounds.
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 2 (1)
Rf 1 -R 1 -X 1 -L 1 -R 3 -L 2 -X 2 -R 4 -Rf 2 (2)
R 5 -O-Cy-X 3 -Cm (3)

上記一般式(1)及び(2)において、Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基を示す。当該炭素数が2〜20であることにより、原料の入手とその化合物の合成とが容易となる。上記一般式(1)及び(2)で表される化合物(以下、「パーフルオロ化合物」とも記す。)の電解液への混合性、電解液の電気化学的特性、及びゲル化能の観点から、上記炭素数は2〜12であると好ましい。パーフルオロアルキル基としては、例えば、パーフルオロエチル基、パーフルオロn−プロピル基、パーフルオロイソプロピル基、パーフルオロn−ブチル基、パーフルオロt−ブチル基、パーフルオロn−ヘキシル基、パーフルオロn−オクチル基、パーフルオロn−デシル基及びパーフルオロn−ドデシル基が挙げられる。 In the general formulas (1) and (2), Rf 1 and Rf 2 each independently represents a C 2-20 perfluoroalkyl group. When the number of carbon atoms is 2 to 20, it is easy to obtain raw materials and synthesize the compounds. From the viewpoints of the compatibility of the compounds represented by the above general formulas (1) and (2) (hereinafter also referred to as “perfluoro compounds”) into the electrolytic solution, the electrochemical characteristics of the electrolytic solution, and the gelling ability. The carbon number is preferably 2-12. Examples of the perfluoroalkyl group include perfluoroethyl group, perfluoro n-propyl group, perfluoroisopropyl group, perfluoro n-butyl group, perfluoro t-butyl group, perfluoro n-hexyl group, perfluoro n. -An octyl group, a perfluoro n-decyl group, and a perfluoro n-dodecyl group are mentioned.

上記一般式(1)及び(2)において、R1及びR4はそれぞれ独立に、単結合又は炭素数1〜6の2価の飽和炭化水素基を示し、当該炭素数は2〜5であると好ましい。上記2価の飽和炭化水素基の炭素数が3以上である場合、分岐があってもなくてもよい。このような2価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチリデン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基及びn−ブテン基が挙げられる。 In the general formulas (1) and (2), R 1 and R 4 each independently represent a single bond or a divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and the carbon number is 2 to 5. And preferred. When the divalent saturated hydrocarbon group has 3 or more carbon atoms, it may or may not be branched. Examples of such a divalent saturated hydrocarbon group include a methylidene group, an ethylene group, an n-propylene group, an isopropylene group, and an n-butene group.

また、X1及びX2はそれぞれ独立に、下記式(1a)、(1b)、(1c)、(1d)、(1e)、(1f)及び(1g)で表される基からなる群より選ばれる2価の基を示す。これらの中では、電気化学的見地より、下記式(1a)、(1b)及び(1d)で表される基からなる群より選ばれる2価の基が好ましく、下記式(1a)又は下記式(1d)で表される2価の基であるとより好ましく、下記式(1d)で表される2価の基であると更に好ましい。

Figure 2013069682
X 1 and X 2 are each independently selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (1a), (1b), (1c), (1d), (1e), (1f) and (1g). The divalent group selected is shown. Among these, from an electrochemical standpoint, a divalent group selected from the group consisting of groups represented by the following formulas (1a), (1b) and (1d) is preferable, and the following formula (1a) or the following formula: The divalent group represented by (1d) is more preferable, and the divalent group represented by the following formula (1d) is more preferable.
Figure 2013069682

1及びL2はそれぞれ独立に、単結合、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい(すなわち置換されていなくてもよい)オキシアルキレン基、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい(すなわち置換されていなくてもよい)オキシシクロアルキレン基、又は、アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい(すなわち置換されていなくてもよい)2価のオキシ芳香族基(−OAr−;Arは2価の芳香族基を示す。)を示す。オキシアルキレン基としては、例えば、炭素数2〜10のオキシアルキレン基、より具体的には、オキシエチレン基(−C24O−)及びオキシプロピレン基(−C36O−)が挙げられる。オキシシクロアルキレン基としては、例えば、炭素数5〜12のオキシシクロアルキレン基、より具体的には、オキシシクロペンチレン基、オキシシクロヘキシレン基、オキシジシクロヘキシレン基が挙げられる。 L 1 and L 2 may each independently be substituted with a single bond, an alkyl group or a halogen atom (that is, may be unsubstituted) an oxyalkylene group, an alkyl group or a halogen atom. A good (ie, unsubstituted) oxycycloalkylene group, or a divalent oxyaromatic group (—OAr) optionally substituted (ie, optionally substituted) with an alkyl group or a halogen atom -; Ar represents a divalent aromatic group. Examples of the oxyalkylene group include an oxyalkylene group having 2 to 10 carbon atoms, more specifically, an oxyethylene group (—C 2 H 4 O—) and an oxypropylene group (—C 3 H 6 O—). Can be mentioned. Examples of the oxycycloalkylene group include an oxycycloalkylene group having 5 to 12 carbon atoms, and more specifically, an oxycyclopentylene group, an oxycyclohexylene group, and an oxydicyclohexylene group.

これらの中でも、ゲル化能及び電解液の安全性向上の観点から、2価のオキシ芳香族基が好ましい。アルキル基若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい2価のオキシ芳香族基における2価の芳香族基は、いわゆる「芳香族性」を示す環式の2価の基である。この2価の芳香族基は、単素環式の基であっても複素環式の基であってもよい。単素環式の基は、その核原子数が6〜30であり、上述のとおりアルキル基若しくはハロゲン原子により置換されていてもよく、置換されていなくてもよい。その具体例としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基、アントラニレン基、フェナンスリレン基、ピレニレン基、クリセニレン基、フルオランテニレン基に代表される核を有する2価の基が挙げられる。   Among these, a divalent oxyaromatic group is preferable from the viewpoint of gelling ability and improving the safety of the electrolytic solution. The divalent aromatic group in the divalent oxyaromatic group which may be substituted with an alkyl group or a halogen atom is a cyclic divalent group exhibiting so-called “aromaticity”. This divalent aromatic group may be a monocyclic group or a heterocyclic group. The monocyclic group has 6 to 30 nuclear atoms, and may be substituted with an alkyl group or a halogen atom as described above, or may not be substituted. Specific examples thereof include a divalent group having a nucleus represented by a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a naphthylene group, an anthranylene group, a phenanthrylene group, a pyrenylene group, a chrysenylene group, and a fluoranthenylene group. It is done.

複素環式の基は、その核原子数が5〜30であり、例えば、ピローレン基、フラニレン基、チオフェニレン基、トリアゾーレン基、オキサジアゾーレン基、ピリジレン基及びピリミジレン基に代表される核を有する2価の基が挙げられる。これらの中でも、2価の芳香族基として、フェニレン基、ビフェニレン基又はナフチレン基が好ましい。また、置換基である上記アルキル基としては、例えばメチル基及びエチル基が挙げられ、ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子及び臭素原子が挙げられる。
オキシシクロアルキレン基及びオキシ芳香族基には複数の環が接続されたものも含まれ、このような基として、例えば、オキシビフェニレン基、オキシターフェニレン基及びオキシシクロアルキルフェニレン基が挙げられる。
The heterocyclic group has 5 to 30 nuclear atoms, and includes, for example, a nucleus represented by a pyrrolene group, a furylene group, a thiophenylene group, a triazolen group, an oxadiazolene group, a pyridylene group, and a pyrimidylene group. And a divalent group. Among these, as the divalent aromatic group, a phenylene group, a biphenylene group, or a naphthylene group is preferable. Examples of the alkyl group that is a substituent include a methyl group and an ethyl group, and examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom.
The oxycycloalkylene group and the oxyaromatic group include those in which a plurality of rings are connected, and examples of such a group include an oxybiphenylene group, an oxyterphenylene group, and an oxycycloalkylphenylene group.

上記一般式(1)中のR2は、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよい炭素数1〜20のアルキル基、アルキル基若しくはハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていてもよいフルオロアルキル基、アリール基若しくはフルオロアリール基、又は、これらの基のうちの1種以上とこれらの基に対応する2価の基(例えば、アルキル基に対応するアルキレン基、アリール基に対応するアリーレン基)のうちの1種以上とが結合した1価の基(例えば、アルキレン基とアリール基とが結合したアラルキル基)を示す。R2として、より具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基及びn−デシル基に代表される炭素数1〜12のアルキル基が挙げられる。このアルキル基は、更にアルキル基又はハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていても、置換されていなくてもよい。 R 2 in the general formula (1) is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkyl group, or a halogen atom (provided that it may be substituted with an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom)). A fluoroalkyl group, an aryl group or a fluoroaryl group optionally substituted with a fluorine atom, or one or more of these groups and a divalent group corresponding to these groups (for example, alkyl A monovalent group (for example, an aralkyl group in which an alkylene group and an aryl group are bonded) bonded to one or more of an alkylene group corresponding to a group and an arylene group corresponding to an aryl group. More specifically, as R 2 , methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group and n-decyl group And an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms represented by This alkyl group may or may not be further substituted with an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom).

フルオロアルキル基としては、炭素数1〜12のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)若しくは炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基が好ましい。炭素数1〜12のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)及び炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基として、具体的には、トリフルオロメチル基、1,1,1,2,2−ペンタフルオロエチル基、1,1,2,2−テトラフルオロエチル基、1,1,1,2,2,3,3−ヘプタフルオロn−ブチル基、1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−ドデカフルオロn―ヘキシル基及び1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−トリデカフルオロn−デシル基が挙げられる。フルオロアルキル基は、更にアルキル基又はハロゲン原子(ただし、フッ素原子を除く。)で置換されていても、置換されていなくてもよい。   As a fluoroalkyl group, a C1-C12 fluoroalkyl group (however, except a perfluoroalkyl group) or a C1-C12 perfluoroalkyl group is preferable. Specific examples of the fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms (excluding the perfluoroalkyl group) and the perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms include a trifluoromethyl group, 1,1,1,2 , 2-pentafluoroethyl group, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl group, 1,1,1,2,2,3,3-heptafluoron-butyl group, 1,1,2,2, 3,3,4,4,5,5,6,6-dodecafluoro n-hexyl group and 1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-tri A decafluoro n-decyl group is mentioned. The fluoroalkyl group may be further substituted with an alkyl group or a halogen atom (excluding a fluorine atom), or may not be substituted.

アリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基に代表される核原子数が6〜12のアリール基、フルオロアリール基としては、例えば、モノフルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、テトラフルオロフェニル基に代表される核原子数が6〜12のフルオロアリール基が挙げられる。
また、R2は、上述のアルキル基、フルオロアルキル基、アリール基及びフルオロアリール基のうちの1種以上と、それらの基に対応する2価の基、すなわち、アルキレン基、フルオロアルキレン基、アリーレン基及びフルオロアリーレン基、のうちの1種以上とが結合した1価の基であってもよい。そのような基としては、例えば、アルキレン基とパーフルオロアルキル基とが結合した基(ただし、この基はフルオロアルキル基の1種でもある。)、アルキレン基とアリール基とが結合した基(アラルキル基)、フルオロアルキル基とフルオロアリーレン基とが結合した基が挙げられる。
As an aryl group, for example, an aryl group having 6 to 12 nuclear atoms represented by a phenyl group, a biphenyl group, and a naphthyl group, and a fluoroaryl group, for example, a monofluorophenyl group, a difluorophenyl group, a tetrafluorophenyl Examples thereof include a fluoroaryl group having 6 to 12 nuclear atoms represented by the group.
R 2 represents one or more of the aforementioned alkyl group, fluoroalkyl group, aryl group and fluoroaryl group, and a divalent group corresponding to these groups, that is, an alkylene group, a fluoroalkylene group, an arylene group. A monovalent group in which one or more of a group and a fluoroarylene group are bonded may be used. Examples of such a group include a group in which an alkylene group and a perfluoroalkyl group are bonded (however, this group is also a kind of fluoroalkyl group), a group in which an alkylene group and an aryl group are bonded (aralkyl). Group), a group in which a fluoroalkyl group and a fluoroarylene group are bonded to each other.

2は、本実施形態における効果をより有効且つ確実に奏する観点から、アルキル基又はフルオロアルキル基であると好ましく、炭素数1〜12のアルキル基、炭素数1〜12のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)又は炭素数1〜12のパーフルオロアルキル基であるとより好ましく、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数2〜10のフルオロアルキル基(ただし、パーフルオロアルキル基を除く。)であると更に好ましい。 R 2 is preferably an alkyl group or a fluoroalkyl group from the viewpoint of more effectively and reliably achieving the effects of the present embodiment, and is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms (provided that Or a perfluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or a fluoroalkyl group having 2 to 10 carbon atoms (provided that the perfluoroalkyl group is a perfluoroalkyl group). It is more preferable that the group is excluded.

上記一般式(2)中のR3は、主鎖に酸素及び/又は硫黄原子を1つ以上有しても有しなくてもよく、かつ、アルキル基で置換されていてもいなくてもよい炭素数1〜18の2価の飽和炭化水素基を示す。当該炭素数は、1〜16であると好ましく、2〜14であるとより好ましい。R3の炭素数によってもゲル化能を制御することができる。また、合成及び原料入手の観点から、当該範囲の炭素数が好ましい。 R 3 in the general formula (2) may or may not have one or more oxygen and / or sulfur atoms in the main chain, and may or may not be substituted with an alkyl group. A divalent saturated hydrocarbon group having 1 to 18 carbon atoms is shown. The said carbon number is preferable in it being 1-16, and more preferable in it being 2-14. The gelling ability can also be controlled by the number of carbon atoms in R 3 . Moreover, the carbon number of the said range is preferable from a viewpoint of a synthesis | combination and raw material acquisition.

上記一般式(1)又は(2)で表される、パーフルオロアルキル基を有するゲル化剤としては、例えば、Rf1−R1−O−R2、Rf1−R1−S−R2、Rf1−R1−SO2−R2、Rf1−R1−OCO−R2、Rf1−R1−O−Ar−O−R2(ここで、Arは2価の芳香族基を示す。以下同様。)、Rf1−R1−SO2−Ar−O−R2、Rf1−R1−SO2−Ar−O−Rf4、Rf1−R1−SO2−Ar−O−Rf3−Rf4(ここで、Rf3はフルオロアルキレン基、Rf4はフルオロアルキル基を示す。)、Rf1−R1−SO−Ar−O−R2、Rf1−R1−S−Ar−O−R2、Rf1−R1−O−R5−O−R2(ここで、R5は、アルキレン基を示す。)、Rf1−R1−CONH−R2、Rf1−R1―SO2―Ar1−O−R3−O−Ar2−SO2−R4−Rf2(ここで、Ar1及びAr2はそれぞれ独立に、2価の芳香族基を示す。以下同様。)、Rf1−R1−O−Ar1−O−R3−O−Ar2―O―R4―Rf2、Rf1−R1−SO2−Ar1−O−R6−O−R7−O−Ar2−O−R4−Rf2(ここで、R6及びR7はそれぞれ独立に、アルキレン基を示す。以下同様。)の一般式で表される化合物が挙げられる。より具体的には、Rf1及びRf2がそれぞれ独立に、炭素数2〜10のパーフルオロアルキル基、R1が炭素数2〜4のアルキレン基、Arが(又はAr1及びAr2がそれぞれ独立に)p−フェニレン基又はp−ビフェニレン基、R2が炭素数4〜8のアルキル基である上記各一般式で表される化合物、並びに、その二量体構造、例えば、Rf1−R1−O−Ar−O−R2、Rf1−R1−SO2−Ar−O−R2、Rf1−R1−O−Ar1−O−R3−O−Ar2―O―R4―Rf2、Rf1−R1−SO2−Ar1−O−R6−O−R7−O−Ar2−O−R4−Rf2の一般式で表される化合物が挙げられる。 Examples of the gelling agent having a perfluoroalkyl group represented by the general formula (1) or (2) include Rf 1 -R 1 —O—R 2 and Rf 1 —R 1 —S—R 2. Rf 1 -R 1 -SO 2 -R 2 , Rf 1 -R 1 -OCO-R 2 , Rf 1 -R 1 -O-Ar-O-R 2 (where Ar is a divalent aromatic group) are shown. Similarly.), Rf 1 -R 1 -SO 2 -Ar-O-R 2, Rf 1 -R 1 -SO 2 -Ar-O-Rf 4, Rf 1 -R 1 -SO 2 -Ar —O—Rf 3 —Rf 4 (where Rf 3 represents a fluoroalkylene group and Rf 4 represents a fluoroalkyl group), Rf 1 —R 1 —SO—Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —S—Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —O—R 5 —O—R 2 (wherein R 5 represents an alkylene group), Rf 1 —R 1 —CONH—R 2 , Rf 1 -R 1— SO 2 —Ar 1 —O—R 3 —O—Ar 2 —SO 2 —R 4 —Rf 2 (wherein Ar 1 and Ar 2 each independently represent a divalent aromatic group. . Similarly), Rf 1 -R 1 -O- Ar 1 -O-R 3 -O-Ar 2 -O-R 4 -Rf 2, Rf 1 -R 1 -SO 2 -Ar 1 -O-R 6 - Examples include compounds represented by the general formula: O—R 7 —O—Ar 2 —O—R 4 —Rf 2 (wherein R 6 and R 7 each independently represents an alkylene group; the same shall apply hereinafter). It is done. More specifically, Rf 1 and Rf 2 are each independently a perfluoroalkyl group having 2 to 10 carbon atoms, R 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, Ar is (or Ar 1 and Ar 2 are each Independently, a p-phenylene group or a p-biphenylene group, a compound represented by each of the above general formulas wherein R 2 is an alkyl group having 4 to 8 carbon atoms, and a dimer structure thereof, for example, Rf 1 -R 1- O—Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar—O—R 2 , Rf 1 —R 1 —O—Ar 1 —O—R 3 —O—Ar 2 —O— R 4 —Rf 2 , Rf 1 —R 1 —SO 2 —Ar 1 —O—R 6 —O—R 7 —O—Ar 2 —O—R 4 —Rf 2 are exemplified. It is done.

上記一般式(3)において、Cyは置換又は無置換の核原子数5〜30の2価の芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を示す。2価の芳香族炭化水素基は、いわゆる「芳香族性」を示す環式の2価の基である。この2価の芳香族炭化水素基は、単素環式の基であっても複素環式の基であってもよい。これらの2価の芳香族炭化水素基は、置換基により置換されていてもよく、置換されていない無置換のものであってもよい。2価の芳香族炭化水素基の置換基は、合成、あるいは原料入手の容易性という観点から選ぶこともできる。あるいは、2価の芳香族炭化水素基の置換基は、ゲル化剤の溶解温度及びゲル化能の観点から選ぶこともできる。   In the general formula (3), Cy represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group or alicyclic hydrocarbon group having 5 to 30 nuclear atoms. The divalent aromatic hydrocarbon group is a cyclic divalent group exhibiting so-called “aromaticity”. The divalent aromatic hydrocarbon group may be a monocyclic group or a heterocyclic group. These divalent aromatic hydrocarbon groups may be substituted with a substituent or may be an unsubstituted one that is not substituted. A substituent of the divalent aromatic hydrocarbon group can be selected from the viewpoint of synthesis or availability of raw materials. Alternatively, the substituent of the divalent aromatic hydrocarbon group can be selected from the viewpoint of the melting temperature and gelling ability of the gelling agent.

単素環式の基は、その核原子数が6〜30であり、置換基により置換されていてもよく、置換されていない無置換のものであってもよい。その具体例としては、例えば、フェニレン基、ビフェニレン基、ターフェニレン基、ナフチレン基、アントラニレン基、フェナンスリレン基、ピレニレン基、クリセニレン基及びフルオランテニレン基に代表される核を有する2価の基が挙げられる。
複素環式の基は、その核原子数が5〜30であり、例えば、ピローレン基、フラニレン基、チオフェニレン基、トリアゾーレン基、オキサジアゾーレン基、ピリジレン基及びピリミジレン基に代表される核を有する2価の基が挙げられる。
芳香族炭化水素基は、原料入手容易性及び合成容易性の観点並びに電解液におけるゲル化能の観点から、置換又は無置換の核原子数6〜20の2価の芳香族炭化水素基であると好ましく、フェニレン基、ビフェニレン基、ナフチレン基、ターフェニレン基及びアントラニレン基からなる群より選ばれる基であるとより好ましい。
また、上記置換基としては、メチル基及びエチル基に代表されるアルキル基、並びにハロゲン原子が挙げられる。
The monocyclic group has 6-30 nuclear atoms, may be substituted with a substituent, or may be unsubstituted or unsubstituted. Specific examples thereof include divalent groups having a nucleus represented by a phenylene group, a biphenylene group, a terphenylene group, a naphthylene group, an anthranylene group, a phenanthrylene group, a pyrenylene group, a chrysenylene group, and a fluoranthenylene group. It is done.
The heterocyclic group has 5 to 30 nuclear atoms, and includes, for example, a nucleus represented by a pyrrolene group, a furylene group, a thiophenylene group, a triazolen group, an oxadiazolene group, a pyridylene group, and a pyrimidylene group. And a divalent group.
The aromatic hydrocarbon group is a substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 nuclear atoms from the viewpoints of availability of raw materials and ease of synthesis and gelation ability in the electrolytic solution. And more preferably a group selected from the group consisting of a phenylene group, a biphenylene group, a naphthylene group, a terphenylene group and an anthranylene group.
Moreover, as said substituent, the alkyl group represented by the methyl group and the ethyl group, and a halogen atom are mentioned.

脂環式炭化水素基は、その核原子数が5〜30であり、例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基及びシクロオクチル基が挙げられる。   The alicyclic hydrocarbon group has 5 to 30 nuclear atoms, and examples thereof include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a cyclooctyl group.

芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基は、その核原子数が当該範囲内であれば複数の基が連結したり、単素環と複素環との両者を有したり、芳香族基と脂環式基との両者を有したりしてもよい。   An aromatic hydrocarbon group or an alicyclic hydrocarbon group is a group in which a plurality of groups are connected if the number of nuclear atoms is within the range, or both a simple ring and a heterocyclic ring are included, or an aromatic group And an alicyclic group.

上記一般式(3)において、R5は主鎖の炭素数1〜20の置換若しくは無置換の1価の炭化水素基を示し、飽和であっても不飽和であってもよい。R5は脂肪族炭化水素基であってもよく、更に芳香族炭化水素基を有していてもよい。その脂肪族炭化水素基及び芳香族炭化水素基における炭化水素基の一部又は全部がハロゲン原子で置換されていてもよい。1価の炭化水素基が1価の脂肪族炭化水素基である場合、分岐していてもよく分岐していなくてもよく、分岐鎖の一部又は全部がハロゲン原子で置換されていてもよい。また、この炭化水素基は、その鎖中に酸素原子及び/又は硫黄原子を有していてもよい。さらに、1価の炭化水素基が芳香族炭化水素基を有する場合、この芳香族炭化水素基が更に置換基を有していてもよく有していなくてもよい。ただし、この1価の炭化水素基は、上記一般式(3)で表される化合物(以下「化合物(3)」とも表記する。)が非水溶媒に溶解して、その非水溶媒を含む電解液をゲル化させるために、ベンジル基に代表されるアラルキル基等の、化合物(3)を非水溶媒に容易に溶解可能にする炭化水素基であると好ましい。また、その1価の炭化水素基の炭素数が21以上であると、原料の入手が困難となる傾向にある。R5で示される1価の炭化水素基は、本実施形態における上記効果をより有効かつ確実に奏する観点から、炭素数4〜18のアルキル基であると好ましく、炭素数4〜14のアルキル基であると更に好ましい。また、R5は、ゲル化能とハンドリング性との観点から、直鎖のアルキル基であると好ましい。 In the general formula (3), R 5 represents a substituted or unsubstituted monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in the main chain, and may be saturated or unsaturated. R 5 may be an aliphatic hydrocarbon group and may further have an aromatic hydrocarbon group. A part or all of the hydrocarbon groups in the aliphatic hydrocarbon group and aromatic hydrocarbon group may be substituted with a halogen atom. When the monovalent hydrocarbon group is a monovalent aliphatic hydrocarbon group, it may be branched or unbranched, and a part or all of the branched chain may be substituted with a halogen atom. . Moreover, this hydrocarbon group may have an oxygen atom and / or a sulfur atom in its chain. Furthermore, when the monovalent hydrocarbon group has an aromatic hydrocarbon group, this aromatic hydrocarbon group may or may not further have a substituent. However, the monovalent hydrocarbon group includes the nonaqueous solvent in which the compound represented by the general formula (3) (hereinafter also referred to as “compound (3)”) is dissolved in the nonaqueous solvent. In order to make the electrolytic solution gel, it is preferably a hydrocarbon group such as an aralkyl group typified by a benzyl group that allows the compound (3) to be easily dissolved in a non-aqueous solvent. Moreover, when the carbon number of the monovalent hydrocarbon group is 21 or more, it tends to be difficult to obtain raw materials. The monovalent hydrocarbon group represented by R 5 is preferably an alkyl group having 4 to 18 carbon atoms, and an alkyl group having 4 to 14 carbon atoms from the viewpoint of more effectively and reliably achieving the above effects in the present embodiment. Is more preferable. R 5 is preferably a linear alkyl group from the viewpoint of gelling ability and handling properties.

上記一般式(3)において、X3は下記式(3a)、(3b)、(3c)、(3d)、(3e)、(3f)及び(3g)(以下、(3a)〜(3g)と表記する。)で表される基からなる群より選ばれる2価の基、又は、下記式(3a)〜(3g)で表される基のうち2種以上が結合した2価の基を示す。これらのうち、下記式(3a)、(3e)及び(3g)で表される基のいずれかの2価の基であると好ましい。

Figure 2013069682
上記一般式(3)において、X3は化合物(3)をリチウムイオン二次電池に用いた際に、長期にわたって安定である点とゲル化能とから選択すると好ましい。X3が上記式(3a)で表される基である場合、そのゲル化剤を含む組成物は、非常に安定性が高いゲルとなる傾向にある。また、X3が上記式(3e)で表される基である場合、そのゲル化剤を含む組成物は、ゲル−ゾルの転移を温度調整だけではなく、光照射によっても誘起できる点で用途拡大に繋がる。 In the general formula (3), X 3 represents the following formulas (3a), (3b), (3c), (3d), (3e), (3f) and (3g) (hereinafter, (3a) to (3g) Or a divalent group in which two or more of the groups represented by the following formulas (3a) to (3g) are bonded to each other. Show. Among these, a divalent group of any one of the groups represented by the following formulas (3a), (3e) and (3g) is preferable.
Figure 2013069682
In the above general formula (3), X 3 is preferably selected from the point of being stable over a long period of time and the gelling ability when the compound (3) is used in a lithium ion secondary battery. When X 3 is a group represented by the above formula (3a), the composition containing the gelling agent tends to be a very stable gel. When X 3 is a group represented by the above formula (3e), the composition containing the gelling agent can be used in that the gel-sol transition can be induced not only by temperature adjustment but also by light irradiation. It leads to expansion.

上記一般式(3)において、Cmは下記一般式(3z)で表される1価の基(クマリン部位)を示し、下記式(3z)中、複数のRaは、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アルコキシ基又はハロゲン原子を示す。Raがアルキル基である場合、その炭素数は1〜6であると好ましく、アルコキシ基である場合、その炭素数は1〜8であると好ましい。

Figure 2013069682
In the general formula (3), Cm represents a monovalent group (coumarin moiety) represented by the following general formula (3z). In the following formula (3z), a plurality of R a are each independently a hydrogen atom. Represents an alkyl group, an alkoxy group or a halogen atom. When R a is an alkyl group, the carbon number is preferably 1 to 6, and when it is an alkoxy group, the carbon number is preferably 1 to 8.
Figure 2013069682

低分子量型のゲル化剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A low molecular weight type gelling agent is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

本実施形態に係る低分子量型のゲル化剤は、常法により合成されてもよく、市販品を入手してもよい。このゲル化剤のうち、パーフルオロアルキル基を有するゲル化剤は、例えば、国際公開第2007/083843号、特開2007−191626号公報、特開2007−191627号公報、特開2007−191661号公報及び国際公開第2009/78268号に記載の方法を参照して製造することができる。   The low molecular weight type gelling agent according to this embodiment may be synthesized by a conventional method, or a commercially available product may be obtained. Among these gelling agents, those having a perfluoroalkyl group include, for example, International Publication No. 2007/083843, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-191626, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-191627, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-191661. It can manufacture with reference to the method of gazette and international publication 2009/78268.

本実施形態に用いるパーフルオロアルキル基を有するゲル化剤は、例えば、次のスキームによって合成することができる。まず、下記一般式(11a)で表されるチオール化合物を、乾燥THFなどの溶媒中、トリエチルアミンなどの塩基の存在下、下記一般式(11b)で表される化合物でスルフィド化して、下記一般式(11c)で表される化合物を得る。
HS−Ar−OH (11a)
m2m+1p2p1 (11b)
m2m+1p2p−S−Ar−OH (11c)
The gelling agent having a perfluoroalkyl group used in the present embodiment can be synthesized by the following scheme, for example. First, a thiol compound represented by the following general formula (11a) is sulfided with a compound represented by the following general formula (11b) in the presence of a base such as triethylamine in a solvent such as dry THF. The compound represented by (11c) is obtained.
HS-Ar-OH (11a)
C m F 2m + 1 C p H 2p X 1 (11b)
C m F 2m + 1 C p H 2p -S-Ar-OH (11c)

次いで、上記一般式(11c)で表される化合物を3−ペンタノンなどの溶媒中、K2CO3などのアルカリ金属化合物の存在下、下記一般式(11d)で表される化合物でエーテル化して、下記一般式(11e)で表される化合物を得る。
12 (11d)
m2m+1p2p−S−Ar−O−R1 (11e)
Next, the compound represented by the general formula (11c) is etherified with a compound represented by the following general formula (11d) in the presence of an alkali metal compound such as K 2 CO 3 in a solvent such as 3-pentanone. To obtain a compound represented by the following general formula (11e).
R 1 X 2 (11d)
C m F 2m + 1 C p H 2p -S-Ar-O-R 1 (11e)

そして、上記一般式(11e)で表される化合物を、酢酸などの触媒の存在下で、過酸化水素などの酸化剤により酸化することで、下記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物が得られる。
m2m+1p2p−SO2−Ar−O−R1 (11j)
ここで、上記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物の製造スキームにおける限り、Arは置換又は無置換の核原子数8〜30の2価の芳香族基を示し、R1は飽和又は不飽和の炭素数1〜20の1価の炭化水素基を示し、mは2〜16の自然数を示し、pは0〜6の整数を示し、X1は、例えばヨウ素原子などのハロゲン原子を示し、X2は、例えば臭素原子などのハロゲン原子を示す。
Then, the perfluoro compound represented by the following general formula (11j) is obtained by oxidizing the compound represented by the general formula (11e) with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide in the presence of a catalyst such as acetic acid. Is obtained.
C m F 2m + 1 C p H 2p -SO 2 -Ar-O-R 1 (11j)
Here, as long as in the production scheme of the perfluoro compound represented by the general formula (11j), Ar represents a substituted or unsubstituted divalent aromatic group having 8 to 30 nuclear atoms, and R 1 is saturated or Represents an unsaturated monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, m represents a natural number of 2 to 16, p represents an integer of 0 to 6, and X 1 represents a halogen atom such as an iodine atom, for example. X 2 represents a halogen atom such as a bromine atom.

かかる合成法としては、例えば、国際公開第2009/78268号に記載の合成法を参照することができる。   As such a synthesis method, for example, the synthesis method described in International Publication No. 2009/78268 can be referred to.

また、Arがビフェニレン基やターフェニレン基などの複数の芳香環を単結合により結合した基である場合は、例えば下記合成法により、上記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物を得ることができる。まず、下記一般式(11f)で表されるチオール化合物を、乾燥THFなどの溶媒中、トリエチルアミンなどの塩基の存在下、上記一般式(11b)で表される化合物でスルフィド化して、下記一般式(11g)で表される化合物を得る。ここで、式(11f)及び(11g)中、m及びpは式(11j)におけるものと同義であり、X3は、例えば臭素原子などのハロゲン原子を示し、Ar2は、上記式(11j)におけるArを構成する2価の芳香族炭化水素基の一部を示す。
HS−Ar2−X3 (11f)
m2m+1p2p−S−Ar2−X3 (11g)
Further, when Ar is a group in which a plurality of aromatic rings such as a biphenylene group or a terphenylene group are bonded by a single bond, a perfluoro compound represented by the above general formula (11j) is obtained by the following synthesis method, for example. Can do. First, a thiol compound represented by the following general formula (11f) is sulfided with a compound represented by the above general formula (11b) in the presence of a base such as triethylamine in a solvent such as dry THF. A compound represented by (11 g) is obtained. Here, in the formulas (11f) and (11g), m and p are as defined in the formula (11j), X 3 represents a halogen atom such as a bromine atom, and Ar 2 represents the above formula (11j). ) Represents a part of the divalent aromatic hydrocarbon group constituting Ar.
HS-Ar 2 -X 3 (11f )
C m F 2m + 1 C p H 2p -S-Ar 2 -X 3 (11g)

次いで、上記一般式(11g)で表される化合物を、酢酸などの触媒の存在下で、過酸化水素などの酸化剤により酸化することで、下記化合物(11h)が得られる。ここで、式(11h)中、Ar2、X3、m及びpは、式(11g)におけるものと同義である。
m2m+1p2p−SO2−Ar2−X3 (11h)
Next, the following compound (11h) is obtained by oxidizing the compound represented by the general formula (11g) with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide in the presence of a catalyst such as acetic acid. Here, in the formula (11h), Ar 2 , X 3 , m and p are as defined in the formula (11g).
C m F 2m + 1 C p H 2p -SO 2 -Ar 2 -X 3 (11h)

そして、上記一般式(11h)で表される化合物と下記一般式(11i)で表される化合物とから、K2CO3などの塩基水溶液中、パラジウム触媒の存在下で、鈴木・宮浦カップリングにより、上記一般式(11j)で表されるパーフルオロ化合物を得る。ここで、式(11i)中、R1は、上記式(11j)におけるものと同義であり、Ar3は、上記式(11j)におけるArを構成する2価の芳香族炭化水素基のAr2とは別の一部を示し、Ar2とAr3が単結合により結合したものがArとなる。
1−O−Ar3−B(OH)2 (11i)
Then, from the compound represented by the above general formula (11h) and the compound represented by the following general formula (11i), in the presence of a palladium catalyst in a basic aqueous solution such as K 2 CO 3 , Suzuki-Miyaura coupling To obtain the perfluoro compound represented by the general formula (11j). Here, in the formula (11i), R 1 has the same meaning as in the formula (11j), Ar 3 is Ar 2 a divalent aromatic hydrocarbon group constituting Ar in the formula (11j) A part different from is shown, and Ar 2 and Ar 3 bonded by a single bond is Ar.
R 1 —O—Ar 3 —B (OH) 2 (11i)

また、本実施形態に用いるパーフルオロアルキル基を有するゲル化剤は、例えば、次のスキームによって合成することができる。すなわち、下記一般式(Ia)で表される化合物と下記一般式(IIa)で表される化合物とから、光延反応などの脱水縮合により、パーフルオロアルキル基を有するゲル化剤の一種である下記一般式(IIIa)で表される化合物を合成することができる。ここで、式中、Y1及びY2はそれぞれ独立に、硫黄原子又は酸素原子である。
Rf1−R1−Y1−Z−Y2H (Ia)
Rf22OH (IIa)
Rf1−R1−Y1−Z−Y2−R2−Rf2 (IIIa)
Moreover, the gelling agent which has the perfluoroalkyl group used for this embodiment is compoundable with the following scheme, for example. That is, from the compound represented by the following general formula (Ia) and the compound represented by the following general formula (IIa), dehydration condensation such as Mitsunobu reaction is a kind of gelling agent having a perfluoroalkyl group. A compound represented by the general formula (IIIa) can be synthesized. Here, in the formula, Y 1 and Y 2 are each independently a sulfur atom or an oxygen atom.
Rf 1 -R 1 -Y 1 -Z- Y 2 H (Ia)
Rf 2 R 2 OH (IIa)
Rf 1 -R 1 -Y 1 -Z- Y 2 -R 2 -Rf 2 (IIIa)

また、上記一般式(IIIa)で表される化合物において、Y1及び/又はY2が硫黄原子である場合に、その硫黄原子を更にスルホニル化又はスルホキシド化することにより、パーフルオロアルキル基を有するゲル化剤の別の一種である下記一般式(IVa)で表される化合物を合成することができる。ここで、Y3及びY4の少なくとも一方は、SO基又はSO2基であり、Y3及びY4の一方がSO基又はSO2基である場合の他方は硫黄原子又は酸素原子である。
Rf1−R1−Y3−Z−Y4−R2−Rf2 (IVa)
Further, in the compound represented by the above general formula (IIIa), when Y 1 and / or Y 2 is a sulfur atom, the sulfur atom is further sulfonylated or sulfoxidized to have a perfluoroalkyl group. A compound represented by the following general formula (IVa), which is another kind of gelling agent, can be synthesized. Here, at least one of Y 3 and Y 4 is an SO group or SO 2 group, and when one of Y 3 and Y 4 is an SO group or SO 2 group, the other is a sulfur atom or an oxygen atom.
Rf 1 -R 1 -Y 3 -Z- Y 4 -R 2 -Rf 2 (IVa)

上記一般式(Ia)で表される化合物は、例えば、下記式(Va)で表される化合物の活性水素(チオール基又は水酸基の水素原子)を、アルカリ条件下で、パーフルオロアルカンハロゲン化物(例えばヨウ化物)のパーフルオロアルキル基で置換することにより合成することができる。
HY1−Z−Y2H (Va)
The compound represented by the general formula (Ia) is, for example, a perfluoroalkane halide (thiol group or a hydrogen atom of a hydroxyl group) of a compound represented by the following formula (Va) under alkaline conditions ( For example, it can be synthesized by substitution with a perfluoroalkyl group of iodide.
HY 1 -ZY 2 H (Va)

また、上記式(IIa)で表される化合物は、パーフルオロアルカンハロゲン化物(例えばヨウ化物)のアルケノールへの付加反応により得られるアルカノールのハロゲン化物を、更に還元することにより合成することができる。   The compound represented by the above formula (IIa) can be synthesized by further reducing the halide of alkanol obtained by the addition reaction of perfluoroalkane halide (for example, iodide) to alkenol.

ここで、上記一般式(IIIa)又は(IVa)で表されるパーフルオロ化合物(ゲル化剤)の製造スキームにおける限り、Rf1及びRf2はそれぞれ独立に、主鎖の炭素数2〜18の置換又は無置換のパーフルオロアルキル基を示し、R1及びR2はそれぞれ独立に、単結合又は主鎖の炭素数1〜8の置換若しくは無置換の2価の炭化水素基を示し、Zは置換又は無置換の核原子数5〜30の2価の芳香族炭化水素基又は脂環式炭化水素基を示す。 Here, as long as in the production scheme of the perfluoro compound (gelator) represented by the above general formula (IIIa) or (IVa), Rf 1 and Rf 2 are each independently of 2 to 18 carbon atoms in the main chain. A substituted or unsubstituted perfluoroalkyl group, R 1 and R 2 each independently represents a single bond or a substituted or unsubstituted divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms in the main chain; A substituted or unsubstituted divalent aromatic hydrocarbon group or alicyclic hydrocarbon group having 5 to 30 nuclear atoms is shown.

ただし、本実施形態に用いるパーフルオロアルキル基を有するゲル化剤の合成方法は上記の方法に限定されない。   However, the synthesis method of the gelling agent having a perfluoroalkyl group used in the present embodiment is not limited to the above method.

また、本実施形態に係る化合物(3)はクマリン型のゲル化剤であり、化合物(3)として、例えば、液晶討論会講演予稿集p44(2007)に記載の化合物を用いることができる。   In addition, the compound (3) according to this embodiment is a coumarin-type gelling agent, and for example, the compound described in the liquid crystal discussion conference proceedings collection p44 (2007) can be used as the compound (3).

また、アゾ基を有する化合物(3)、すなわちX3が上記式(3e)で表される化合物(3)は、例えば、下記のような反応経路で合成することができる。

Figure 2013069682
The compound (3) having an azo group, that is, the compound (3) in which X 3 is represented by the above formula (3e) can be synthesized, for example, by the following reaction pathway.
Figure 2013069682

このように合成されるアゾ基を有する化合物(3)としては、例えば、下記式(3I)で表される化合物(以下、「化合物(3I)」とも表記する。)及び下記式(3II)で表される化合物(以下、「化合物(3II)」とも表記する。)が挙げられる。

Figure 2013069682
Examples of the compound (3) having an azo group synthesized in this way include a compound represented by the following formula (3I) (hereinafter also referred to as “compound (3I)”) and the following formula (3II). And a compound represented by the following (hereinafter also referred to as “compound (3II)”).
Figure 2013069682

以下、化合物(3I)及び(3II)の合成方法について詳細に説明する。
〔化合物(3I)の合成方法〕
(工程1:化合物(a)の合成)

Figure 2013069682
ナスフラスコに濃硝酸及び濃硫酸の混合溶液を加える。当該ナスフラスコを氷浴で冷却しながら、クマリンを、混合溶液の温度が20℃を超えないように徐々に加える。クマリンを全量加え終えたら氷浴を外し、室温で1時間攪拌して反応させる。当該反応液を水中に注ぎ、析出した固体を濾取する。濾取した固体を、トルエンで再結晶を行い、淡黄色の固体の化合物(a)を得る。 Hereinafter, a method for synthesizing the compounds (3I) and (3II) will be described in detail.
[Method for Synthesizing Compound (3I)]
(Step 1: Synthesis of Compound (a))
Figure 2013069682
Add a mixed solution of concentrated nitric acid and concentrated sulfuric acid to the eggplant flask. While cooling the eggplant flask in an ice bath, coumarin is gradually added so that the temperature of the mixed solution does not exceed 20 ° C. When all the coumarin has been added, remove the ice bath and stir at room temperature for 1 hour to react. The reaction solution is poured into water, and the precipitated solid is collected by filtration. The solid collected by filtration is recrystallized from toluene to obtain a light yellow solid compound (a).

(工程2:化合物(b)の合成)

Figure 2013069682
ナスフラスコにおいて、化合物(a)をエタノール及びトルエンの混合溶液に溶かして、Pd/Cの存在下、水素添加反応を行う。水素添加反応後、Pd/Cを濾取し、濾液をエバポレーターで濃縮する。析出した固体をトルエンで再結晶を行い、黄色固体の化合物(b)を得る。 (Step 2: Synthesis of Compound (b))
Figure 2013069682
In an eggplant flask, the compound (a) is dissolved in a mixed solution of ethanol and toluene, and a hydrogenation reaction is performed in the presence of Pd / C. After the hydrogenation reaction, Pd / C is collected by filtration, and the filtrate is concentrated by an evaporator. The precipitated solid is recrystallized from toluene to obtain a yellow solid compound (b).

(工程3:化合物(c)の合成)

Figure 2013069682
ナスフラスコにおいて、5℃の氷冷下、12Nの塩酸水溶液を調製する。当該水溶液中に、化合物(b)及び亜硝酸ナトリウム(NaNO2)を加えて、20分間攪拌する。さらに、フェノール、水酸化ナトリウム及び水の混合溶液を加えて攪拌する。析出した固体をトルエンで再結晶を行い、化合物(c)を得る。 (Step 3: Synthesis of Compound (c))
Figure 2013069682
In an eggplant flask, a 12N aqueous hydrochloric acid solution is prepared under ice cooling at 5 ° C. Compound (b) and sodium nitrite (NaNO 2 ) are added to the aqueous solution and stirred for 20 minutes. Further, a mixed solution of phenol, sodium hydroxide and water is added and stirred. The precipitated solid is recrystallized from toluene to obtain compound (c).

(工程4:化合物(3I)の合成)

Figure 2013069682
ナスフラスコにおいて、化合物(c)を3−ペンタノンに溶解する。得られた溶液中に、1−ブロモオクタン及び炭酸カリウムを加えて15時間還流を行う。得られた固体をトルエンで再結晶させ、カラムクロマトグラフィーで精製して化合物(4I)を得る。なお、上記カラムクロマトグラフィーにおいて、充填剤としてシリカゲルを用い、展開溶媒としてクロロホルムを用いる。 (Step 4: Synthesis of Compound (3I))
Figure 2013069682
In an eggplant flask, compound (c) is dissolved in 3-pentanone. 1-Bromooctane and potassium carbonate are added to the obtained solution and refluxed for 15 hours. The obtained solid is recrystallized from toluene and purified by column chromatography to obtain compound (4I). In the column chromatography, silica gel is used as a filler and chloroform is used as a developing solvent.

〔化合物(3II)の合成方法〕

Figure 2013069682
ナスフラスコにおいて、化合物(c)を3−ペンタノンに溶解する。得られた溶液中に、1−ブロモヘキサン及び炭酸カリウムを加えて15時間還流を行う。得られた固体をトルエンで再結晶を行い、カラムクロマトグラフィーで精製して化合物(3II)を得る。なお、上記カラムクロマトグラフィーにおいて、充填剤としてシリカゲルを用い、展開溶媒としてクロロホルムを用いる。 [Method for Synthesizing Compound (3II)]
Figure 2013069682
In an eggplant flask, compound (c) is dissolved in 3-pentanone. 1-Bromohexane and potassium carbonate are added to the obtained solution and refluxed for 15 hours. The obtained solid is recrystallized from toluene and purified by column chromatography to obtain compound (3II). In the column chromatography, silica gel is used as a filler and chloroform is used as a developing solvent.

ただし、化合物(3)の製造方法は、上記方法に限定されるものではない。   However, the manufacturing method of a compound (3) is not limited to the said method.

本実施形態に係るゲル化剤の相転移型のゲルにおける含有量は、電解液をゲル化できるような量であれば特に限定されない。ただし、ハンドリング性、電気化学デバイスとしての特性、及び低コストをバランスよく向上させる観点から、その含有量は、非水溶媒と電解質との総量100質量部に対して、0.01〜20質量部であると好ましく、0.1〜10質量部であるとより好ましい。   The content of the gelling agent according to this embodiment in the phase transition type gel is not particularly limited as long as it is an amount capable of gelling the electrolytic solution. However, from the viewpoint of improving handling properties, characteristics as an electrochemical device, and low cost in a well-balanced manner, the content is 0.01 to 20 parts by mass relative to 100 parts by mass of the total amount of the nonaqueous solvent and the electrolyte. And preferably 0.1 to 10 parts by mass.

本実施形態に係る相転移型のゲルには、必要に応じて更に添加剤を含有させることができる。添加剤としては、例えば、熱安定剤、難燃剤、熱暴走抑制剤、過充電抑制添加剤、増粘剤、乳化剤、強化剤、湿潤剤、電極保護用の添加剤、水や酸を除去する添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、固体(塊状)、粉末状であってもよいし、液体状であってもよいし、電解液に溶解するものであっても、溶解しないものであってもよい。
添加剤の添加量は、本発明の目的の達成を阻害せず、かつ、添加剤の使用目的を達成できる範囲において選択されるものであるが、良好な電池特性と添加剤による効果との両立を図るためには、添加剤の含有量は非水溶媒と電解質との総量100質量部に対して0.01質量部〜20質量部が好ましく、0.5質量部〜15質量部がより好ましく、1質量部〜10質量部が更に好ましい。
本実施形態に係る相転移型のゲルをリチウムイオン二次電池の電解液として用いる場合、電池調製時及び充放電時の気体発生を低減したり、長期間にわたって安定した充放電を実施したりするために、電極保護用の添加剤として、不飽和結合(ただし、C=Oにおける不飽和結合を除く。)及び/又はフッ素原子を有する化合物を用いることが有効である。C=Oにおけるものを除く不飽和結合は、重合性を有するものであれば特に限定されない。不飽和結合(ただし、C=Oにおける不飽和結合を除く。)及び/又はフッ素原子を有する化合物としては、例えば、電解液の溶媒によく用いられるカーボネート化合物の一部をアルケンにしたもの、カーボネート化合物中の一部の水素原子をフッ素原子に置換したもの、チオフェン部位を有する化合物、フラン部位を有する化合物、ニトリル部位を有する化合物、サルファイト部位を有する化合物、スルホン部位を有する化合物が挙げられる。より具体的には、不飽和結合(ただし、C=Oにおける不飽和結合を除く。)及び/又はフッ素原子を有する化合物としては、例えば、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ジアリルカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、スクシノニトリル、アジポニトリル、マロノニトリルが挙げられる。皮膜形成用の添加剤は非水溶媒と電解質との総量100質量部に対して、0.01質量部〜20質量部含まれると好ましく、0.5質量部〜15質量部含まれるとより好ましく、1質量部〜10質量部含まれると更に好ましい。添加剤は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられ、例えば、電極保護を補助する添加剤を更に添加することもできる。
The phase transition type gel according to this embodiment may further contain an additive as necessary. Examples of additives include a heat stabilizer, a flame retardant, a thermal runaway inhibitor, an overcharge suppression additive, a thickener, an emulsifier, a strengthening agent, a wetting agent, an electrode protection additive, and water and acid are removed. An additive is mentioned. These additives may be solid (bulk) or powder, may be liquid, may be dissolved in the electrolytic solution, or may not be dissolved.
The addition amount of the additive is selected in a range that does not hinder the achievement of the object of the present invention and can achieve the purpose of use of the additive, but achieves both good battery characteristics and the effect of the additive. Therefore, the content of the additive is preferably 0.01 parts by mass to 20 parts by mass, more preferably 0.5 parts by mass to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the nonaqueous solvent and the electrolyte. 1 mass part-10 mass parts are still more preferable.
When the phase transition type gel according to this embodiment is used as an electrolyte for a lithium ion secondary battery, gas generation during battery preparation and charge / discharge is reduced, or stable charge / discharge is performed over a long period of time. Therefore, it is effective to use a compound having an unsaturated bond (excluding an unsaturated bond in C = O) and / or a fluorine atom as an additive for electrode protection. The unsaturated bonds other than those at C = O are not particularly limited as long as they have polymerizability. Examples of the compound having an unsaturated bond (excluding an unsaturated bond in C = O) and / or a fluorine atom include, for example, an alkene that is a part of a carbonate compound often used in a solvent of an electrolytic solution, carbonate Examples include compounds in which some hydrogen atoms in a compound are substituted with fluorine atoms, compounds having a thiophene moiety, compounds having a furan moiety, compounds having a nitrile moiety, compounds having a sulfite moiety, and compounds having a sulfone moiety. More specifically, examples of the compound having an unsaturated bond (excluding an unsaturated bond in C═O) and / or a fluorine atom include vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, diallyl carbonate, fluoroethylene carbonate, Examples thereof include ethylene sulfite, propylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, succinonitrile, adiponitrile, and malononitrile. The additive for forming a film is preferably contained in an amount of 0.01 to 20 parts by mass, more preferably 0.5 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total amount of the nonaqueous solvent and the electrolyte. More preferably, 1 part by mass to 10 parts by mass are included. An additive is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types, For example, the additive which assists electrode protection can also be added further.

相転移型のゲルのゲルからゾルへの相転移温度は、40℃から200℃の間にあると好ましく、50℃から150℃の間にあると更に好ましい。相転移温度が当該範囲にあることにより、ゲル電解質の持つ特徴(安全性、接着性、形態の自由度)と電池作製の簡便性とをより有効に両立することができる。   The phase transition temperature from the gel to the sol of the phase transition type gel is preferably between 40 ° C. and 200 ° C., more preferably between 50 ° C. and 150 ° C. When the phase transition temperature is in this range, the characteristics (safety, adhesiveness, freedom of form) of the gel electrolyte and the ease of battery fabrication can be more effectively achieved.

非水溶媒と電解質とゲル化剤との混合比は目的に応じて選択できるが、電解質の濃度、ゲル化剤の含有量の全てが上述の好ましい範囲、さらにはより好ましい範囲にあると望ましい。このような組成で電解液を作製することで、電池特性、取扱い性及び安全性の全てを更に良好なものとすることができる。   The mixing ratio of the non-aqueous solvent, the electrolyte, and the gelling agent can be selected according to the purpose, but it is desirable that all of the electrolyte concentration and the gelling agent content are within the above-mentioned preferable range, and more preferable range. By preparing the electrolytic solution with such a composition, all of battery characteristics, handleability and safety can be further improved.

本実施形態に係る電解液の調製方法は、そこに含まれる各成分を混合する方法であれば特に限定されず、それぞれの成分を混合する順は問わない。例えば、電解液が、非水溶媒と電解質とゲル化剤とを含む場合、電解質と非水溶媒とゲル化剤との混合順は問わない。より具体的には、所定量の電解質と非水溶媒とを混合して予備電解液を調製した後、ゲル化剤をその予備電解液に混合して本実施形態の電解液を得ることができる。あるいは、全ての成分を所定量で同時に混合して本実施形態の電解液を得ることも可能である。なお、電解液の調製方法は、ゲル化剤を含む混合物を一度加熱して、混合物中の各成分が均一になった状態で室温に冷却すると、電解液全体に亘ってより均一なゲルを得ることができる観点から好ましい。そのような観点から、混合物の加熱温度は、生成する相転移型のゲルのゲルからゾルへの転移温度以上であると好ましい。
本実施形態の電解液は、上記から明らかなとおり、相転移型のゲル電解質であり、リチウムイオン二次電池で好適に使用される。
The method for preparing the electrolytic solution according to the present embodiment is not particularly limited as long as the components contained therein are mixed, and the order of mixing the components is not limited. For example, when the electrolytic solution includes a nonaqueous solvent, an electrolyte, and a gelling agent, the order of mixing the electrolyte, the nonaqueous solvent, and the gelling agent is not limited. More specifically, after preparing a preliminary electrolyte by mixing a predetermined amount of electrolyte and a non-aqueous solvent, a gelling agent can be mixed in the preliminary electrolyte to obtain the electrolyte of the present embodiment. . Alternatively, it is possible to obtain the electrolytic solution of the present embodiment by mixing all the components in a predetermined amount at the same time. In addition, the preparation method of electrolyte solution will obtain a more uniform gel over the whole electrolyte solution, if a mixture containing a gelatinizer is heated once and it cools to room temperature in the state in which each component in a mixture became uniform. From the viewpoint of being able to do so. From such a viewpoint, the heating temperature of the mixture is preferably equal to or higher than the transition temperature from the gel to the sol of the generated phase transition type gel.
As is apparent from the above, the electrolytic solution of the present embodiment is a phase transition type gel electrolyte and is preferably used in a lithium ion secondary battery.

本実施形態の電気化学デバイスの製造方法は、圧力変化工程よりも前に、予め作製しておいた電気化学デバイス構造体内に上記電解液を注入する工程を有してもよいし、予め減圧状態にした電気化学デバイス構造体内に上記電解液を注入する工程を有してもよいし、電解液を注入する工程と圧力を変化させる工程とを交互に複数回繰り返して段階的に電解液を注入してもよい。   The electrochemical device manufacturing method of the present embodiment may include a step of injecting the electrolyte solution into the electrochemical device structure prepared in advance before the pressure changing step, or a reduced pressure state in advance. There may be a step of injecting the electrolyte solution into the electrochemical device structure, and the step of injecting the electrolyte solution and the step of changing the pressure are alternately repeated a plurality of times to inject the electrolyte solution step by step. May be.

例えば、本実施形態の電気化学デバイスがリチウムイオン二次電池又はリチウムイオンキャパシタである場合、電気化学デバイス構造体は、電気化学デバイスの外装のみを備えるものであればよく、その外装内に、正極、負極及びセパレータからなる群から選ばれる1種以上の部材を更に備えていてもよく、更に電解液の一部を備えていてもよい。以下、電気化学デバイスがリチウムイオン二次電池である場合について説明するが、電気化学デバイスはこれに限定されない。正極、負極及びセパレータは、例えば下記に説明するものである。   For example, when the electrochemical device of the present embodiment is a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor, the electrochemical device structure only needs to have an electrochemical device exterior, and the positive electrode is included in the exterior. One or more members selected from the group consisting of a negative electrode and a separator may be further provided, and a part of the electrolytic solution may be further provided. Hereinafter, although the case where an electrochemical device is a lithium ion secondary battery is demonstrated, an electrochemical device is not limited to this. A positive electrode, a negative electrode, and a separator are demonstrated below, for example.

<正極>
正極は、リチウムイオン二次電池の正極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものであってもよい。正極は、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。そのような材料としては、例えば、下記一般式(6a)及び(6b)で表される複合酸化物、トンネル構造及び層状構造の金属カルコゲン化物及び金属酸化物、オリビン型リン酸化合物が挙げられる。
LixMO2 (6a)
Liy24 (6b)
ここで、式中、Mは遷移金属から選ばれる1種以上の金属を示し、xは0〜1の数、yは0〜2の数を示す。
<Positive electrode>
A positive electrode will not be specifically limited if it acts as a positive electrode of a lithium ion secondary battery, A well-known thing may be used. The positive electrode preferably contains one or more materials selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions as the positive electrode active material. Examples of such materials include composite oxides represented by the following general formulas (6a) and (6b), metal chalcogenides and metal oxides having a tunnel structure and a layered structure, and olivine-type phosphate compounds.
Li x MO 2 (6a)
Li y M 2 O 4 (6b)
Here, in the formula, M represents one or more metals selected from transition metals, x represents a number from 0 to 1, and y represents a number from 0 to 2.

より具体的には、例えば、LiCoO2に代表されるリチウムコバルト酸化物;LiMnO2、LiMn24、Li2Mn24に代表されるリチウムマンガン酸化物;LiNiO2に代表されるリチウムニッケル酸化物;LizMO2(MはNi、Mn、Co、Al及びMgからなる群より選ばれる2種以上の元素を示し、zは0.9超1.2未満の数を示す)で表されるリチウム含有複合金属酸化物;LiFePO4で表されるリン酸鉄オリビンが挙げられる。また、正極活物質として、例えば、S、MnO2、FeO2、FeS2、V25、V613、TiO2、TiS2、MoS2及びNbSe2に代表されるリチウム以外の金属の酸化物も例示される。さらには、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリピロールに代表される導電性高分子も正極活物質として例示される。 More specifically, for example, lithium cobalt oxide typified by LiCoO 2 ; lithium manganese oxide typified by LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 Mn 2 O 4 ; lithium nickel typified by LiNiO 2 Oxide; represented by Li z MO 2 (M represents two or more elements selected from the group consisting of Ni, Mn, Co, Al, and Mg, and z represents a number greater than 0.9 and less than 1.2). And lithium-containing composite metal oxide; and iron phosphate olivine represented by LiFePO 4 . Further, as the positive electrode active material, for example, a metal other than lithium represented by S, MnO 2 , FeO 2 , FeS 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , TiS 2 , MoS 2 and NbSe 2 is used. Oxides are also exemplified. Furthermore, conductive polymers represented by polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole are also exemplified as the positive electrode active material.

また、正極活物質としてリチウム含有化合物を用いると、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができる傾向にあるので好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、リチウムを含有するものであればよく、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物及びリチウムと遷移金属元素とを含むケイ酸金属化合物(例えばLituSiO4、Mは上記式(6a)と同義であり、tは0〜1の数、uは0〜2の数を示す。)が挙げられる。より高い電圧を得る観点から、特に、リチウムと、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)、バナジウム(V)及びチタン(Ti)からなる群より選ばれる1種以上の遷移金属元素とを含む複合酸化物並びにリン酸化合物が好ましい。 Further, it is preferable to use a lithium-containing compound as the positive electrode active material because a high voltage and a high energy density tend to be obtained. As such a lithium-containing compound, any compound containing lithium may be used. For example, a composite oxide containing lithium and a transition metal element, a phosphate compound containing lithium and a transition metal element, and lithium and a transition metal element (For example, Li t Mu SiO 4 , where M is as defined in the above formula (6a), t is a number from 0 to 1, and u is a number from 0 to 2). . From the viewpoint of obtaining a higher voltage, lithium, cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), chromium (Cr), vanadium ( V) and composite oxides containing at least one transition metal element selected from the group consisting of titanium (Ti) and phosphate compounds are preferred.

より具体的には、かかるリチウム含有化合物としてリチウムを有する金属酸化物、リチウムを有する金属カルコゲン化物及びリチウムを有するリン酸金属化合物が好ましく、例えば、それぞれ下記一般式(7a)、(7b)で表される化合物が挙げられる。
LivI2 (7a)
LiwIIPO4 (7b)
ここで、式中、MI及びMIIはそれぞれ1種以上の遷移金属元素を示し、v及びwの値は電池の充放電状態によって異なるが、通常vは0.05〜1.10、wは0.05〜1.10の数を示す。
More specifically, the lithium-containing compound is preferably a metal oxide having lithium, a metal chalcogenide having lithium, and a metal phosphate compound having lithium. For example, the lithium-containing compounds are represented by the following general formulas (7a) and (7b), respectively. The compound which is made is mentioned.
Li v M I O 2 (7a )
Li w M II PO 4 (7b)
Here, in the formula, M I and M II each represent one or more transition metal elements, and the values of v and w vary depending on the charge / discharge state of the battery, but usually v is 0.05 to 1.10, w Indicates a number from 0.05 to 1.10.

上記一般式(7a)で表される化合物は一般に層状構造を有し、上記一般式(7b)で表される化合物は一般にオリビン構造を有する。これらの化合物において、構造を安定化させる等の目的から、遷移金属元素の一部をAl、Mg、その他の遷移金属元素で置換したり結晶粒界に含ませたりしたもの、酸素原子の一部をフッ素原子等で置換したものも挙げられる。更に、正極活物質表面の少なくとも一部に他の正極活物質を被覆したものも挙げられる。   The compound represented by the general formula (7a) generally has a layered structure, and the compound represented by the general formula (7b) generally has an olivine structure. In these compounds, for the purpose of stabilizing the structure, a part of the transition metal element is substituted with Al, Mg, other transition metal elements or included in the crystal grain boundary, a part of the oxygen atom And those substituted with a fluorine atom or the like. Furthermore, what coat | covered the other positive electrode active material to at least one part of the positive electrode active material surface is mentioned.

正極活物質は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A positive electrode active material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

正極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.05μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。正極活物質の数平均粒子径は湿式の粒子径測定装置(例えば、レーザー回折/散乱式粒度分布計、動的光散乱式粒度分布計)により測定することができる。あるいは、透過型電子顕微鏡にて観察した粒子100個をランダムに抽出し、画像解析ソフト(例えば、旭化成エンジニアリング株式会社製の画像解析ソフト、商品名「A像くん」)で解析し、その相加平均を算出することでも得られる。この場合、同じ試料に対して、測定方法間で数平均粒子径が異なる場合は、標準試料を対象として作成した検量線を用いてもよい。   The number average particle diameter (primary particle diameter) of the positive electrode active material is preferably 0.05 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. The number average particle size of the positive electrode active material can be measured by a wet particle size measuring device (for example, a laser diffraction / scattering particle size distribution meter, a dynamic light scattering particle size distribution meter). Alternatively, 100 particles observed with a transmission electron microscope are randomly extracted and analyzed with image analysis software (for example, image analysis software manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd., trade name “A Image-kun”). It can also be obtained by calculating an average. In this case, when the number average particle diameter differs between measurement methods for the same sample, a calibration curve created for the standard sample may be used.

正極は、例えば、下記のようにして得られる。すなわち、まず、上記正極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤やバインダー等を加えて混合した正極合剤を溶剤に分散させて正極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この正極合剤含有ペーストを正極集電体に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し厚みを調整することによって、正極が作製される。
ここで、正極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。
正極集電体は、例えば、アルミニウム箔、又はステンレス箔などの金属箔により構成される。
The positive electrode is obtained, for example, as follows. That is, first, a positive electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a positive electrode mixture obtained by adding a conductive additive, a binder, or the like to the positive electrode active material as necessary. Next, this positive electrode mixture-containing paste is applied to a positive electrode current collector and dried to form a positive electrode mixture layer, which is pressurized as necessary to adjust the thickness, thereby producing a positive electrode.
Here, the solid content concentration in the positive electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass.
The positive electrode current collector is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil or a stainless steel foil.

<負極>
負極は、リチウムイオン二次電池の負極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものであってもよい。負極は、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。すなわち、負極は、負極活物質として、金属リチウム、炭素材料、リチウムと合金形成が可能な元素を含む材料、及び、リチウム含有化合物からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有すると好ましい。そのような材料としては、金属リチウムの他、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、グラファイト、炭素コロイド、カーボンブラックに代表される炭素材料が挙げられる。これらのうち、コークスとしては、例えば、ピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークスが挙げられる。また、有機高分子化合物の焼成体は、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものである。なお、本発明においては、負極活物質に金属リチウムを採用した電池もリチウムイオン二次電池に含めるものとする。
<Negative electrode>
A negative electrode will not be specifically limited if it acts as a negative electrode of a lithium ion secondary battery, A well-known thing may be used. The negative electrode preferably contains at least one material selected from the group consisting of a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material and metallic lithium. That is, the negative electrode preferably contains, as the negative electrode active material, one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium, a carbon material, a material containing an element capable of forming an alloy with lithium, and a lithium-containing compound. Examples of such materials include lithium metal, hard carbon, soft carbon, artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, organic polymer compound fired body, mesocarbon microbeads. Carbon materials represented by carbon fiber, activated carbon, graphite, carbon colloid, and carbon black. Among these, examples of the coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. Further, the fired body of the organic polymer compound is obtained by firing and polymerizing a polymer material such as a phenol resin or a furan resin at an appropriate temperature. In the present invention, a battery employing metallic lithium as the negative electrode active material is also included in the lithium ion secondary battery.

更に、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料としては、リチウムと合金を形成可能な元素を含む材料も挙げられる。この材料は金属又は半金属の単体であっても合金であっても化合物であってもよく、またこれらの1種又は2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものであってもよい。   Further, examples of the material capable of inserting and extracting lithium ions include a material containing an element capable of forming an alloy with lithium. This material may be a single metal or semi-metal, an alloy or a compound, and may have at least a part of one or more of these phases. .

なお、本明細書において、「合金」には、2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを有するものも含める。また、合金が、その全体として金属の性質を有するものであれば非金属元素を有していてもよい。その合金の組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物又はこれらのうちの2種以上が共存する。   In the present specification, the “alloy” includes an alloy having one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. In addition, the alloy may have a nonmetallic element as long as the alloy has metallic properties as a whole. In the alloy structure, a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of these coexist.

このような金属元素及び半金属元素としては、例えば、チタン(Ti)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム、インジウム(In)、ケイ素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)及びイットリウム(Y)が挙げられる。   Examples of such metal elements and metalloid elements include titanium (Ti), tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), and antimony (Sb). Bismuth (Bi), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr) and yttrium (Y).

これらの中でも、長周期型周期表における4族又は14族の金属元素及び半金属元素が好ましく、特に好ましいのはチタン、ケイ素及びスズである。   Among these, metal elements and metalloid elements of Group 4 or 14 in the long-period periodic table are preferable, and titanium, silicon, and tin are particularly preferable.

スズの合金としては、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、ケイ素、マグネシウム(Mg)、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン(Ti)、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロム(Cr)からなる群より選ばれる1種以上の元素を有するものが挙げられる。   As an alloy of tin, for example, as a second constituent element other than tin, silicon, magnesium (Mg), nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium (Ti), germanium, bismuth, Examples thereof include those having one or more elements selected from the group consisting of antimony and chromium (Cr).

ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第2の構成元素として、スズ、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロムからなる群より選ばれる1種以上の元素を有するものが挙げられる。   Examples of the silicon alloy include, as the second constituent element other than silicon, tin, magnesium, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony, and chromium. Those having one or more elements selected from the above are listed.

チタンの化合物、スズの化合物及びケイ素の化合物としては、例えば酸素(O)又は炭素(C)を有するものが挙げられ、チタン、スズ又はケイ素に加えて、上述の第2の構成元素を有していてもよい。
また、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料としてリチウム含有化合物も挙げられる。リチウム含有化合物としては、正極材料として例示したものと同じものを用いることができる。
Examples of the titanium compound, the tin compound, and the silicon compound include those having oxygen (O) or carbon (C), and in addition to titanium, tin, or silicon, the second constituent element described above is included. It may be.
Moreover, a lithium containing compound is also mentioned as a material which can occlude and release lithium ions. As the lithium-containing compound, the same compounds as those exemplified as the positive electrode material can be used.

負極活物質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A negative electrode active material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

負極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。負極活物質の数平均粒子径は、正極活物質の数平均粒子径と同様にして測定される。   The number average particle diameter (primary particle diameter) of the negative electrode active material is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. The number average particle size of the negative electrode active material is measured in the same manner as the number average particle size of the positive electrode active material.

負極は、例えば、下記のようにして得られる。すなわち、まず、上記負極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤やバインダー等を加えて混合した負極合剤を溶剤に分散させて負極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この負極合剤含有ペーストを負極集電体に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し厚みを調整することによって、負極が作製される。
ここで、負極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。
負極集電体は、例えば、銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。
A negative electrode is obtained as follows, for example. That is, first, a negative electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a negative electrode mixture prepared by adding a conductive additive or a binder to the negative electrode active material, if necessary. Next, the negative electrode mixture-containing paste is applied to a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer, which is pressurized as necessary to adjust the thickness, thereby producing a negative electrode.
Here, the solid content concentration in the negative electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass.
The negative electrode current collector is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

正極及び負極の作製にあたって、必要に応じて用いられる導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。導電助剤の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmであり、正極活物質の数平均粒子径と同様にして測定される。また、バインダーとしては、例えば、PVDF、PTFE、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム及びフッ素ゴムが挙げられる。   Examples of the conductive aid used as necessary in the production of the positive electrode and the negative electrode include graphite, carbon black typified by acetylene black and ketjen black, and carbon fiber. The number average particle size (primary particle size) of the conductive assistant is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm, and is measured in the same manner as the number average particle size of the positive electrode active material. Examples of the binder include PVDF, PTFE, polyacrylic acid, styrene butadiene rubber, and fluorine rubber.

<セパレータ>
本実施形態に係るセパレータは、正負極の短絡防止、シャットダウン等の安全性付与の観点から、正極と負極との間に備えられると好ましい。イオン透過性が大きく、機械的強度に優れる絶縁性の薄膜が好ましい。
本実施形態に用いるセパレータの材質は、例えば、セラミック、ガラス、樹脂及びセルロースが挙げられる。樹脂としては、合成樹脂であっても天然樹脂(天然高分子)であってもよく、また、有機樹脂であっても無機樹脂であってもよいが、セパレータとしての性能に優れている観点から、有機樹脂であると好ましい。有機樹脂としては、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、並びに、液晶ポリエステル及びアラミドなどの耐熱樹脂が挙げられる。セパレータの相転移型ゲル化剤以外の材質は、高い耐熱性の観点から、セラミック及びガラスが好ましく、ハンドリング性及び耐熱性の観点から、ポリエステル、ポリアミド、液晶ポリエステル、アラミド、及びセルロースが好ましい。また、セパレータの相転移型ゲル化剤以外の材質は、コスト及び加工性の観点から、ポリオレフィンが好ましい。これらの材質のうち、樹脂を採用する場合、単独重合体である樹脂を用いてもよく、共重合樹脂を用いてもよく、また、複数種の樹脂の混合体及びアロイを用いてもよい。また、セパレータは、複数の材質の膜を積層した積層体であってもよい。セパレータが積層体の場合、各層の材質が互いに同じものであっても異なるものであってもよい。積層体のセパレータを作製する場合、ある層を別の層上に形成することを繰り返すことで順に積層して、すなわち逐次多層化して作製してもよく、それぞれ別に作製した複数の膜を張り合わせることで積層体を作製してもよい。
本実施形態に用いるセパレータの形態は、例えば、合成樹脂を製膜して製造した合成樹脂性微多孔膜、合成樹脂又は天然高分子を紡糸した繊維、ガラス繊維又はセラミック繊維を加工した織布、不織布、編布、抄紙、並びに、合成樹脂、セラミック粒子及びガラスの微粒子を配列して作製した膜が挙げられる。
セパレータは、複数の製法で作製した複数の膜を重ねることで得られてもよく、複数の製法で逐次多層化することで得られてもよい。
本実施形態のセパレータは、膜の補強、充放電の補助、耐熱性向上などの観点から、上記以外の成分、例えば、有機フィラー、無機フィラー、有機粒子、無機粒子をセパレータの表面及び/又は内部に含んでもよい。
<Separator>
The separator according to this embodiment is preferably provided between the positive electrode and the negative electrode from the viewpoint of providing safety such as prevention of short circuit between the positive and negative electrodes and shutdown. An insulating thin film having high ion permeability and excellent mechanical strength is preferred.
Examples of the material of the separator used in this embodiment include ceramic, glass, resin, and cellulose. The resin may be a synthetic resin or a natural resin (natural polymer), and may be an organic resin or an inorganic resin, but from the viewpoint of excellent performance as a separator. An organic resin is preferable. Examples of the organic resin include polyolefin, polyester, polyamide, and heat resistant resins such as liquid crystal polyester and aramid. The material other than the phase transition gelling agent of the separator is preferably ceramic and glass from the viewpoint of high heat resistance, and polyester, polyamide, liquid crystal polyester, aramid, and cellulose are preferable from the viewpoint of handling properties and heat resistance. The material other than the phase transition type gelling agent for the separator is preferably polyolefin from the viewpoint of cost and processability. Among these materials, when a resin is employed, a resin that is a homopolymer may be used, a copolymer resin may be used, or a mixture of a plurality of types of resins and an alloy may be used. Further, the separator may be a laminated body in which films made of a plurality of materials are laminated. When the separator is a laminate, the material of each layer may be the same or different. In the case of manufacturing a separator of a laminated body, it may be formed by sequentially forming a layer on another layer, that is, by sequentially multilayering, and a plurality of films prepared separately may be bonded together. Thus, a laminate may be produced.
The form of the separator used in this embodiment is, for example, a synthetic resin microporous film produced by forming a synthetic resin, a fiber spun from a synthetic resin or a natural polymer, a woven fabric processed from glass fiber or ceramic fiber, Nonwoven fabrics, knitted fabrics, papermaking, and films prepared by arranging synthetic resin, ceramic particles, and glass fine particles are listed.
The separator may be obtained by stacking a plurality of films produced by a plurality of production methods, or may be obtained by sequentially multilayering a plurality of production methods.
The separator according to the present embodiment has components other than those described above, for example, organic filler, inorganic filler, organic particles, and inorganic particles, on the surface and / or inside of the separator from the viewpoints of membrane reinforcement, charge / discharge assist, heat resistance improvement, and the like. May be included.

<電池構造体及びその作製方法>
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池用の電気化学デバイス構造体(電池構造体)は、電池ケース(外装)を備えていればよく、その電池ケース内に正極、負極及びセパレータからなる群から選ばれる1種以上の部材を更に備えていてもよく、電解液の一部を更に備えていてもよい。例えば、電池構造体は、正極、負極、セパレータ、電池ケース(外装)及び必要に応じてその他の部材を用いて作製した電池形状を有するものである。それは公知の方法で作製できる。例えば、まず、正極と負極とを、その間にセパレータを介在させた積層状態で巻回して円筒構造の積層体に成形したり、それらを折り曲げて角筒構造に成形したり、正極とセパレータと負極とを含む積層体を単層で又は複数層積層することで、交互に積層した複数の正極と負極との間にセパレータが介在する積層体に成形したりする。次いで、電池ケース(外装)内にその積層体を収容して、本実施形態のリチウムイオン二次電池の電池構造体を作製することができる。
<Battery structure and manufacturing method thereof>
The electrochemical device structure (battery structure) for a lithium ion secondary battery according to the present embodiment only needs to include a battery case (exterior), and the battery case includes a positive electrode, a negative electrode, and a separator. One or more selected members may be further provided, or a part of the electrolytic solution may be further provided. For example, the battery structure has a battery shape produced using a positive electrode, a negative electrode, a separator, a battery case (exterior), and other members as necessary. It can be made by known methods. For example, first, a positive electrode and a negative electrode are wound in a laminated state with a separator interposed therebetween to be formed into a cylindrical structure, or they are bent into a rectangular tube structure, or the positive electrode, the separator, and the negative electrode Are laminated in a single layer or a plurality of layers to form a laminate in which separators are interposed between a plurality of alternately stacked positive and negative electrodes. Subsequently, the laminated body is accommodated in a battery case (exterior), and the battery structure of the lithium ion secondary battery of this embodiment can be produced.

<リチウムイオン二次電池の製造方法>
本実施形態の電池の製造方法は、電解液である相転移型のゲルが注入された電池構造体内の圧力を変化させる圧力変化工程を含むものである。
本実施形態の電池の製造方法は、上記圧力変化工程に先立って、電池構造体にゲル又はゾルの状態で電解液の一部又は全部を注入する工程を含んでもよい。この電解液の注入方法は、公知の方法であればよい。
本実施形態の電池の製造方法は、ゲルを電池構造体へ注入した後に、ゲルを収容したその電池構造体を加温する工程を含むと好ましい。加温することにより、ゲルを電池構造体内へより十分に含浸させることができる。なお、加温する温度は相転移型ゲルの相転移温度を10℃下回る温度以上であると好ましい。当該温度範囲において、ゲルは流動性を示しやすくなり、電池構造体への含浸性が更に向上する。同様の観点から、加温する温度は、相転移型ゲルの相転移温度を5℃下回る温度以上であるとより好ましい。また、加温する温度は、ハンドリング性の観点から、上記相転移温度を20℃上回る温度以下であると好ましい。特に、加温する温度は、上記相転移温度を5℃下回る温度以上であって、かつ、その相転移温度を10℃上回る温度以下であると好ましい。当該温度範囲で加温すると、ゲルの含浸性とハンドリング性とのバランスがより良好になる。
<Method for producing lithium ion secondary battery>
The battery manufacturing method of the present embodiment includes a pressure changing step of changing the pressure in the battery structure into which the phase transition type gel, which is an electrolytic solution, is injected.
The battery manufacturing method of the present embodiment may include a step of injecting a part or all of the electrolytic solution in a gel or sol state into the battery structure prior to the pressure changing step. The injection method of the electrolytic solution may be a known method.
The battery manufacturing method of the present embodiment preferably includes a step of heating the battery structure containing the gel after injecting the gel into the battery structure. By heating, the gel structure can be more sufficiently impregnated into the battery structure. In addition, it is preferable that the temperature to heat is more than the temperature which is 10 degreeC lower than the phase transition temperature of a phase transition type gel. In the said temperature range, a gel becomes easy to show fluidity | liquidity and the impregnation property to a battery structure further improves. From the same viewpoint, the heating temperature is more preferably 5 ° C. or more below the phase transition temperature of the phase transition gel. Moreover, it is preferable that the temperature to heat is below the said phase transition temperature 20 degreeC or less from a viewpoint of handling property. In particular, the temperature to be heated is preferably not less than 5 ° C. below the phase transition temperature and not more than 10 ° C. below the phase transition temperature. When the heating is performed within the temperature range, the balance between the gel impregnation property and the handling property becomes better.

加温時間は30秒以上25時間以内が好ましく、より好ましくは1分以上10時間以内である。加温時間をこの範囲内にすることにより、簡易な工程であっても、ゲルを電池構造体内へより十分に含浸することができる。なお、加温の際に必要に応じて温度を上下させることも可能である。加温を終了した電池構造体は、常温まで冷却される。なお、冷却の際の冷却速度は任意に選択できる。
加温の方法としては、公知の様々な方法を選択することができる。具体的には、電池構造体をオーブン、乾燥機、真空乾燥機、不活性ガス雰囲気フロー乾燥機、恒温槽などに収容し、加熱気体環境下で加熱する方法、電池構造体をオイルバス、ウォーターバスなどに浸漬し、加熱液体環境下で加熱する方法、加熱板や加熱ブロックに電池構造体を接触させて加熱する方法などが挙げられる。
加温する工程は圧力変化工程よりも先に行ってもよく、圧力変化工程と同時に行ってもよく、加温する工程と圧力変化工程とを交互に繰り返し複数回ずつ行ってもよい。
The heating time is preferably from 30 seconds to 25 hours, more preferably from 1 minute to 10 hours. By setting the heating time within this range, the gel can be more sufficiently impregnated into the battery structure even in a simple process. It is also possible to raise or lower the temperature as necessary during heating. The battery structure that has finished heating is cooled to room temperature. In addition, the cooling rate at the time of cooling can be selected arbitrarily.
Various known methods can be selected as the heating method. Specifically, the battery structure is housed in an oven, dryer, vacuum dryer, inert gas atmosphere flow dryer, thermostat, etc., and heated in a heated gas environment. The battery structure is oil bath, water Examples thereof include a method of immersing in a bath or the like and heating in a heated liquid environment, a method of heating the battery structure in contact with a heating plate or a heating block, and the like.
The step of heating may be performed prior to the pressure changing step, may be performed simultaneously with the pressure changing step, or the step of heating and the pressure changing step may be alternately repeated a plurality of times.

本実施形態の電池の製造方法において、電池構造体内に相転移型のゲルを注入する際、予めゲルを加温してゾル状態にしてから注入することもできる。このようにして注入すると、通常の液状の電解液と類似の操作で注入できるため、注入操作が更に容易になる。また、注入直後から電池構造体への含浸が始まることから、短時間で含浸できる可能性がある点でも、このような注入方法は有用である。特に、相転移温度が比較的低い相転移型のゲルを用いる場合、揮発性の低い電解液溶媒、耐熱性の高い電解質とその他の電池部材を用いる場合に、ゾル状態にしてから注入することは有効である。   In the battery manufacturing method of the present embodiment, when injecting the phase transition type gel into the battery structure, the gel can be preliminarily heated to be in a sol state before injection. By injecting in this manner, the injection operation can be further facilitated because the injection can be performed in the same manner as a normal liquid electrolyte. In addition, since the impregnation of the battery structure starts immediately after the injection, such an injection method is useful in that it can be impregnated in a short time. In particular, when using a phase transition type gel with a relatively low phase transition temperature, when using a low-volatility electrolyte solution solvent, a heat-resistant electrolyte and other battery members, It is valid.

本実施形態の電池の製造方法において、電池構造体内に相転移型のゲルを注入する際、ゲルの状態で注入することもできる。ゲルの状態で注入する方法としては、例えば、まず、電池構造体内のデッドスペース、又は、予め電池構造体外側(例えば、電池構造体直上)に設置した所定の容器にゲルを収容し、その後、そのゲルを電池構造体内全体に含浸させる方法である。電池構造体外側に設置した所定の容器にゲルを収容する場合、その後、容器内を加圧したり、電池構造体内を減圧したりしてその容器からゲルを電池構造体内に入れる。これらの方法によって電池構造体内に収容したゲルは電池構造体と共に加温され、これにより、ゲルを電池構造体内全体へ均一に含浸させることができる。このようにして注入すると、常温又は低い加温で電解液の注入までを行うことができ、加温時間を短くしたり、簡易な設備で電池構造体内への電解液の含浸が可能となったりする点で有用である。また、このような方法は、比較的相転移温度が高い相転移型のゲルを用いる場合に有効である。さらに、加温すると揮発しやすい電解液中の溶媒、加温すると劣化しやすい電解質や電池の部材を用いる場合にも有用である。   In the battery manufacturing method of the present embodiment, when a phase transition type gel is injected into the battery structure, it can also be injected in a gel state. As a method of injecting in a gel state, for example, first, the gel is accommodated in a dead space in the battery structure, or a predetermined container previously installed outside the battery structure (for example, directly above the battery structure), and then This is a method of impregnating the entire battery structure with the gel. When the gel is accommodated in a predetermined container installed outside the battery structure, the gel is then put into the battery structure from the container by pressurizing the container or depressurizing the battery structure. The gel accommodated in the battery structure by these methods is heated together with the battery structure, so that the gel can be uniformly impregnated in the entire battery structure. By injecting in this way, the electrolyte solution can be injected at room temperature or with low heating, and the heating time can be shortened or the battery structure can be impregnated with simple equipment. It is useful in that. Such a method is effective when a phase transition type gel having a relatively high phase transition temperature is used. Furthermore, it is also useful when using a solvent in an electrolytic solution that easily volatilizes when heated, or an electrolyte or battery member that easily deteriorates when heated.

本実施形態の電池の製造方法は、電池構造体に電解液を注入した後に、電池構造体内の圧力を変化させる圧力変化工程を有する。この工程では、電池構造体内を減圧してもよく(この場合を「減圧工程」という。)、加圧してもよい(この場合を「加圧工程」という)。
電池構造体内を減圧する場合、減圧により、減圧前との圧力差を利用して、短時間で電池構造体へ電解液を十分に含浸させることができる。また、本実施形態の電池の製造方法は、減圧後に電池構造体内を常圧に戻す工程を更に有してもよく、その圧力差を利用して、短時間で電池構造体へ電解液を更に十分に含浸させることができる。また、電池構造体内の気体と電解液との置換が短時間で可能となる点、ラミネート型の電池では電池の厚みや形状を整えやすくなる点からも、減圧工程を経ることが有効である。なお、電池構造体内を減圧して、常圧に戻す操作を複数回繰り返してもよい。また、減圧工程及び常圧に戻す工程は、上記加温する工程と重複してもよい。すなわち、加温を開始してから加温終了前に減圧を開始しても、減圧を開始してから減圧終了前に加温を開始しても、加温と減圧を同時に開始してもよく、減圧開始後に加温を終了してから減圧を終了(常圧に戻すのを開始)しても、加温開始後に減圧を終了(常圧に戻すのを開始)してから加温を終了しても、加温と減圧を同時に終了してもよい。また、減圧工程及び常圧に戻す工程は、上記加温する工程と異なるタイミングであってもよい。ただし、減圧工程を加温する工程と重複させると、電解液を一層効率的に含浸できる。減圧工程における減圧度は、用いる電解液に含まれる溶媒や塩、その他の電池を構成する部材の特性によって任意に設定でき、例えば圧力を1〜700mmHgにすることができ、この範囲であると好ましく、更に好ましくは1〜400mmHgである。さらには、減圧速度、及び、目的の圧力に達した後にその圧力に保持する時間も、本発明の目的を達成できる範囲であれば特に限定されないが、前者は、溶媒揮発及び生産性の観点から選択すると好ましく、後者は、電解液含浸性及び生産性の観点から選択すればよく、1分〜20時間であると好ましい。
電池構造体内を減圧する手段としては特に限定されず、例えば、真空乾燥機又は減圧炉を用いて減圧する手段、ベルジャー、真空デシケータ、真空容器、オートクレーブなどを用いて減圧する手段が挙げられる。
The battery manufacturing method of the present embodiment includes a pressure changing step of changing the pressure in the battery structure after injecting the electrolyte into the battery structure. In this step, the inside of the battery structure may be depressurized (this case is referred to as a “depressurization step”) or pressurized (this case is referred to as a “pressurization step”).
When the pressure inside the battery structure is reduced, the battery structure can be sufficiently impregnated with the electrolyte in a short time by using the pressure difference from before the pressure reduction. In addition, the battery manufacturing method of the present embodiment may further include a step of returning the battery structure to normal pressure after decompression, and using the pressure difference, the electrolyte is further applied to the battery structure in a short time. It can be sufficiently impregnated. In addition, it is effective to go through a decompression step in that the gas in the battery structure can be replaced with the electrolyte solution in a short time, and in the case of a laminated battery, the thickness and shape of the battery can be easily adjusted. Note that the operation of depressurizing the battery structure and returning it to normal pressure may be repeated a plurality of times. Moreover, the pressure reduction step and the step of returning to normal pressure may overlap with the step of heating. In other words, the pressure reduction may be started before the end of heating after the start of heating, the heating may be started before the end of the pressure reduction after starting the pressure reduction, or the heating and the pressure reduction may be started simultaneously. Even if the heating is finished after the start of decompression, the decompression is finished (starting to return to normal pressure), but the decompression is finished (starting to return to normal pressure) after the start of heating, and then the heating is finished. Alternatively, heating and decompression may be terminated at the same time. Further, the pressure reducing step and the step of returning to the normal pressure may be at a timing different from the step of heating. However, if the decompression step is overlapped with the heating step, the electrolytic solution can be more efficiently impregnated. The degree of decompression in the decompression step can be arbitrarily set according to the characteristics of the solvent and salt contained in the electrolytic solution to be used and other members constituting the battery. For example, the pressure can be set to 1 to 700 mmHg. More preferably, it is 1 to 400 mmHg. Furthermore, the pressure reduction rate and the time for maintaining the pressure after reaching the target pressure are not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, but the former is from the viewpoint of solvent volatilization and productivity. The latter is preferably selected, and the latter may be selected from the viewpoint of electrolytic solution impregnation and productivity, and is preferably 1 minute to 20 hours.
The means for reducing the pressure inside the battery structure is not particularly limited, and examples thereof include a means for reducing the pressure using a vacuum dryer or a vacuum furnace, a means for reducing the pressure using a bell jar, a vacuum desiccator, a vacuum container, an autoclave, and the like.

圧力変化工程において、電池構造体内を加圧する場合、加圧前との圧力差によって、短時間で均一に電池構造体へ電解液を含浸させることができる。加圧時の圧力は1.1気圧以上10気圧以下が好ましく、1.1気圧以上5気圧以下がより好ましい。当該圧力範囲にすることにより、電池構造体への電解液の含浸性、装置の簡略化及び操作の簡易性のいずれを一層優れたものとすることができる。また、加圧によって電解液を電池構造体内に含浸すると、電解液に含まれる溶媒の揮発も低減できるため、減圧すると溶媒が揮発するような系でも有効である。さらに、本実施形態の電池の製造方法は、加圧後に電池構造体内を常圧に戻す工程を更に有してもよく、電池構造体内を加圧して、常圧に戻す操作を複数回繰り返してもよい。また、加圧工程及び常圧に戻す工程は、上記加温工程と重複してもよい。すなわち、加温を開始してから加温終了前に加圧を開始しても、加圧を開始してから加圧終了前に加温を開始しても、加温と加圧を同時に開始してもよく、加圧開始後に加温を終了してから加圧を終了(常圧に戻すのを開始)しても、加温開始後に加圧を終了(常圧に戻すのを開始)してから加温を終了しても、加温と加圧を同時に終了してもよい。また、加圧工程及び常圧に戻す工程は、上記加温工程と異なるタイミングであってもよい。ただし、加圧工程を加温工程と重複させると、より効率的に電解液を含浸することができるので好ましい。さらには、加圧速度、及び、目的の圧力に達した後にその圧力に保持する時間も、本発明の目的を達成できる範囲で特に限定されないが、前者は、生産性の観点から選択すると好ましく、後者は、電解液含浸性、電池構造体の性能及び生産性の観点から選択すればよく、1分〜30時間であると好ましい。
電池構造体内を加圧する手段としては特に限定されず、例えば、加圧機能を有するオーブン又はオートクレーブを用いて加圧する手段が挙げられる。
In the pressure changing step, when the inside of the battery structure is pressurized, the battery structure can be uniformly impregnated with the electrolytic solution in a short time due to the pressure difference from before the pressurization. The pressure at the time of pressurization is preferably 1.1 atm or more and 10 atm or less, and more preferably 1.1 atm or more and 5 atm or less. By making the pressure range, any of the impregnation property of the electrolytic solution into the battery structure, simplification of the apparatus, and ease of operation can be further improved. In addition, when the electrolytic solution is impregnated in the battery structure by pressurization, the volatilization of the solvent contained in the electrolytic solution can be reduced. Furthermore, the battery manufacturing method of the present embodiment may further include a step of returning the battery structure to normal pressure after pressurization, and repeating the operation of pressurizing the battery structure and returning to normal pressure a plurality of times. Also good. Further, the pressurizing step and the step of returning to normal pressure may overlap with the heating step. In other words, even if pressurization is started before the end of warming after the start of warming, even if the start of pressurization is started before the end of pressurization, the warming and pressurization are started simultaneously It is possible to end the pressurization after starting the pressurization, and then end the pressurization after starting the warming (start to return to the normal pressure). Then, even if heating is finished, heating and pressurization may be finished simultaneously. Further, the pressurization step and the step of returning to the normal pressure may be at a timing different from the heating step. However, it is preferable to overlap the pressurizing step with the heating step because the electrolytic solution can be more efficiently impregnated. Furthermore, the pressurization speed and the time for maintaining the pressure after reaching the target pressure are not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved, but the former is preferably selected from the viewpoint of productivity, The latter may be selected from the viewpoints of electrolyte impregnation property, battery structure performance and productivity, and is preferably 1 minute to 30 hours.
The means for pressurizing the inside of the battery structure is not particularly limited, and examples thereof include a means for pressurizing using an oven or an autoclave having a pressurizing function.

また、上記減圧工程と加圧工程とは併用することもできる。すなわち、電池構造体内を減圧した後に常圧に戻して、更に加圧することもでき、電池構造体内を加圧した後に常圧に戻して、更に減圧することも可能であり、これらを任意に組み合わせてもよい。これにより、更に大きな圧力差を設けることができるので、電解液の電池構造体内への含浸性が一層向上し、より短時間で十分に含浸することができる。また、2回以上減圧したり加圧したりしてもよく、さらには減圧と加圧とを交互に2回以上のサイクルで行ってもよい。
こうして、電池構造体内に電解液を含浸した後、必要に応じて、電池構造体に残りの部材を組み込んだり、電池ケース(外装)が完全に密閉(シール)されていない場合、又は、上記減圧、加圧、加温等の工程中に密閉度が低下した場合には密閉したりして、リチウムイオン二次電池を得ることができる。
また、必要に応じ、上述の各工程を経た後に、電池構造体の余剰部を除去するなど形状を整えたり、電池の再締め付けや再シールを行ったりしてもよい。
Moreover, the said pressure reduction process and a pressurization process can also be used together. That is, after the battery structure is depressurized, it can be returned to normal pressure and further pressurized, and after the battery structure is pressurized, it can be returned to normal pressure and further depressurized. May be. Thereby, since a larger pressure difference can be provided, the impregnation property of the electrolytic solution into the battery structure can be further improved, and the impregnation can be sufficiently performed in a shorter time. In addition, the pressure may be reduced or increased twice or more, and the reduced pressure and the increased pressure may be alternately performed in two or more cycles.
In this way, after impregnating the electrolyte in the battery structure, if necessary, the remaining members are incorporated into the battery structure, or the battery case (exterior) is not completely sealed (sealed), or the above decompression When the sealing degree is lowered during the process such as pressurization and heating, the lithium ion secondary battery can be obtained by sealing.
Further, if necessary, after passing through the above-described steps, the shape may be adjusted, for example, by removing an excess portion of the battery structure, or the battery may be retightened or resealed.

本実施形態のリチウムイオン二次電池の形状は、特に限定されず、例えば、円筒形、楕円形、角筒型、ボタン形、コイン形、扁平形及びラミネート形が好適に採用される。その中でも、コイン型、円筒型、角筒型、扁平型及びラミネート型が更に好適に採用され、コイン型及びラミネート型が特に好適に採用される。このような形状の電池は、電解液と電池構造体との親和性をより高めることができ、ゲル電解質が有する様々な性能を一層高く発現し、また、本実施形態の電池の製造方法に特に簡易に適用できる。また、電池の大きさも限定されず、複数個の電池を重ねたり並べたりする構造も多数種の電池を併用することも可能である。また、ラミネート型の電池の中でも、軽量性、耐久性、取扱い性及びコストなどの観点から、電池ケース(外装)が、アルミニウムラミネート材のようにアルミニウムフィルムと樹脂とを積層して構成されるものが更に好ましい。   The shape of the lithium ion secondary battery of the present embodiment is not particularly limited, and for example, a cylindrical shape, an elliptical shape, a rectangular tube shape, a button shape, a coin shape, a flat shape, and a laminate shape are suitably employed. Among them, a coin type, a cylindrical type, a rectangular tube type, a flat type and a laminate type are more preferably used, and a coin type and a laminate type are particularly preferably used. The battery having such a shape can further increase the affinity between the electrolytic solution and the battery structure, expresses various performances of the gel electrolyte, and is particularly suitable for the battery manufacturing method of the present embodiment. It can be applied easily. Further, the size of the battery is not limited, and a structure in which a plurality of batteries are stacked or arranged can be used in combination with many kinds of batteries. Also, among laminated batteries, the battery case (exterior) is constructed by laminating an aluminum film and a resin like an aluminum laminate material from the viewpoint of lightness, durability, handleability, and cost. Is more preferable.

以上、本実施形態の電気化学デバイスの製造方法を、リチウムイオン二次電池を製造する場合において詳細に説明したが、電気化学デバイスは、リチウムイオン二次電池に限定されず、例えば、太陽電池、二次電池、キャパシタ及びコンデンサの製造にも、本実施形態の電気化学デバイスの製造方法を適用することができる。   As mentioned above, although the manufacturing method of the electrochemical device of this embodiment was explained in detail in the case of manufacturing a lithium ion secondary battery, an electrochemical device is not limited to a lithium ion secondary battery, for example, a solar cell, The method for producing an electrochemical device of the present embodiment can also be applied to the production of secondary batteries, capacitors, and capacitors.

本実施形態の電気化学デバイスの製造方法では、安全性などの諸特性に優れる電解液であるゲル電解質を用いて、簡易にリチウムイオン二次電池に代表される電気化学デバイスを製造することができる。また、本実施形態によると、電解液を、通常は含浸し難い電気化学デバイス構造体内の微細な空間にも十分に含浸させることができるため、所望のデバイス特性を得ることが可能となる。   In the electrochemical device manufacturing method of the present embodiment, an electrochemical device typified by a lithium ion secondary battery can be easily manufactured using a gel electrolyte which is an electrolytic solution excellent in various characteristics such as safety. . In addition, according to the present embodiment, the electrolyte solution can be sufficiently impregnated into a minute space in an electrochemical device structure that is normally difficult to impregnate, and thus desired device characteristics can be obtained.

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、リチウムイオン二次電池の各種特性は下記のようにして測定、評価された。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. Various characteristics of the lithium ion secondary battery were measured and evaluated as follows.

(i)電解液のゾル−ゲル転移温度の評価
25℃から昇温して電解液の加温を開始し、温度が5℃上がる毎に10分間昇温を停止した。昇温停止中に電解液が完全にゾル化する温度をゾル−ゲル転移温度として測定した。
(I) Evaluation of Sol-Gel Transition Temperature of Electrolytic Solution The temperature of the electrolytic solution was raised from 25 ° C., and heating of the electrolytic solution was started. Every time the temperature rose by 5 ° C., the temperature raising was stopped for 10 minutes. The temperature at which the electrolyte was completely solated while the temperature increase was stopped was measured as the sol-gel transition temperature.

(ii)リチウムイオン二次電池の充放電試験
測定用のリチウムイオン二次電池として、1C=45.0mAとなる単層ラミネート型電池を作製して用いた。測定は、アスカ電子(株)製充放電装置ACD−01(商品名)及び二葉科学社製恒温槽PLM−63S(商品名)を用いて行った。9.0mAの定電流で充電し、4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で、合計8時間充電を行った。その後、9.0mAの定電流で2.75Vまで放電したときの充放電容量を測定し、充放電効率を計算した。
(Ii) Charge / Discharge Test of Lithium Ion Secondary Battery As a lithium ion secondary battery for measurement, a single layer laminate type battery with 1C = 45.0 mA was prepared and used. The measurement was performed using a charge / discharge device ACD-01 (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd. and a thermostat PLM-63S (trade name) manufactured by Futaba Kagaku Co., Ltd. After charging at a constant current of 9.0 mA and reaching 4.2 V, charging was performed at a constant voltage of 4.2 V for a total of 8 hours. Then, the charge / discharge capacity when discharging to 2.75 V with a constant current of 9.0 mA was measured, and the charge / discharge efficiency was calculated.

(調製例1)
(1)電解液の調製
エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを体積比で1:2になるように混合し、その混合液に、LiPF6を1モル/Lになるよう添加してゲル化されていない電解液(X)を作製した(以下、ゲル化剤添加前の電解液を「母電解液」という。)。その母電解液(X)に対して、ゲル化剤として下記式(A)で表される化合物を母電解液(X)100質量部に対して3質量部添加し、90℃に加熱して均一に混合した。得られた混合液を25℃に降温して電解液(a)を得、上記「(i)電解液のゾル−ゲル転移温度の評価」に記載の評価を行った。結果を表1に示す。

Figure 2013069682
(Preparation Example 1)
(1) Preparation of electrolytic solution Ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate are mixed so that the volume ratio is 1: 2, and LiPF 6 is added to the mixed solution so as to be 1 mol / L and gelled. A non-electrolytic solution (X) was prepared (hereinafter, the electrolytic solution before adding the gelling agent is referred to as “mother electrolytic solution”). 3 parts by mass of a compound represented by the following formula (A) as a gelling agent is added to 100 parts by mass of the mother electrolyte (X) and heated to 90 ° C. Mix evenly. The obtained mixed liquid was cooled to 25 ° C. to obtain an electrolytic solution (a), and the evaluation described in “(i) Evaluation of sol-gel transition temperature of electrolytic solution” was performed. The results are shown in Table 1.
Figure 2013069682

(調製例2)
ゲル化剤として上記式(A)で表される化合物を母電解液(X)に対して5質量部添加した以外は調製例1と同様にして、電解液(b)を得た。その電解液について、上記「(i)電解液のゾル−ゲル転移温度の評価」に記載の評価を行った。結果を表1に示す。
(Preparation Example 2)
An electrolyte solution (b) was obtained in the same manner as in Preparation Example 1, except that 5 parts by mass of the compound represented by the above formula (A) as a gelling agent was added to the mother electrolyte solution (X). The electrolyte solution was evaluated as described in “(i) Evaluation of sol-gel transition temperature of electrolyte solution” above. The results are shown in Table 1.

(調製例3〜5)
ゲル化剤として、上記式(A)で表される化合物に代えて、下記式(B)、下記式(C)及び下記式(D)で表される化合物のいずれかを用いた以外は調製例1と同様にして、電解液(c)、(d)、(e)を得た。それらの電解液について、上記「(i)電解液のゾル−ゲル転移温度の評価」に記載の評価を行った。結果を表1に示す。

Figure 2013069682
(Preparation Examples 3 to 5)
As a gelling agent, instead of the compound represented by the above formula (A), any one of the compounds represented by the following formula (B), the following formula (C) and the following formula (D) was used. In the same manner as in Example 1, electrolytic solutions (c), (d), and (e) were obtained. The electrolyte solution was evaluated as described in “(i) Evaluation of Sol-Gel Transition Temperature of Electrolyte Solution” above. The results are shown in Table 1.
Figure 2013069682

(調製例6及び7)
エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとジメチルカーボネートとを体積比で3:3:4になるように混合し、その混合液に、LiPF6を1モル/Lになるよう添加してゲル化されていない電解液(Y)を作製した。その母電解液(Y)に対して、ゲル化剤として上記式(B)又は上記式(C)で表される化合物を母電解液(Y)100質量部に対して3質量部添加し、90℃に加熱して均一に混合した。得られた混合液を25℃に降温して電解液(f)、(g)を得、上記「(i)電解液のゾル−ゲル転移温度の評価」に記載の評価を行った。結果を表1に示す。
(Preparation Examples 6 and 7)
Electrolysis that is not gelled by mixing ethylene carbonate, methyl ethyl carbonate, and dimethyl carbonate in a volume ratio of 3: 3: 4, and adding LiPF 6 to the mixture at 1 mol / L. A liquid (Y) was prepared. 3 parts by mass of the compound represented by the above formula (B) or the above formula (C) as a gelling agent is added to 100 parts by mass of the mother electrolyte (Y) with respect to the mother electrolyte (Y), Heat to 90 ° C. to mix uniformly. The obtained mixed solution was cooled to 25 ° C. to obtain electrolytic solutions (f) and (g), and the evaluation described in “(i) Evaluation of sol-gel transition temperature of electrolytic solution” was performed. The results are shown in Table 1.

(調製例8)
母電解液(X)に対して、ゲル化剤として上記式(A)で表される化合物を母電解液(X)100質量部に対して3質量部、並びに、フルオロエチレンカーボネート(FEC)を母電解液(X)100質量部に対して3質量部添加し、90℃に加熱して均一に混合した。得られた混合液を25℃に降温して電解液(h)を得、上記「(i)電解液のゾル−ゲル転移温度の評価」に記載の評価を行った。結果を表1に示す。
(Preparation Example 8)
For the mother electrolyte (X), 3 parts by mass of the compound represented by the above formula (A) as a gelling agent with respect to 100 parts by mass of the mother electrolyte (X), and fluoroethylene carbonate (FEC) 3 parts by mass was added to 100 parts by mass of the mother electrolyte (X), and the mixture was heated to 90 ° C. and uniformly mixed. The obtained mixed liquid was cooled to 25 ° C. to obtain an electrolytic solution (h), and the evaluation described in “(i) Evaluation of sol-gel transition temperature of electrolytic solution” was performed. The results are shown in Table 1.

(調製例9〜11)
母電解液、ゲル化剤及び添加剤の種類と量とを表1に示すように変更した以外は調製例8と同様にして、電解液(i)、(j)及び(k)を得、上記「(i)電解液のゾル−ゲル転移温度の評価」に記載の評価を行った。結果を表1に示す。
(Preparation Examples 9 to 11)
In the same manner as in Preparation Example 8 except that the types and amounts of the mother electrolyte, gelling agent and additive were changed as shown in Table 1, electrolytes (i), (j) and (k) were obtained, The evaluation described in “(i) Evaluation of Sol-Gel Transition Temperature of Electrolytic Solution” was performed. The results are shown in Table 1.

Figure 2013069682
Figure 2013069682

<正極の作製>
正極活物質としてリチウムコバルト酸(LiCoO2)と、導電助剤としてアセチレンブラック(数平均粒子径:42μm、以下同様。)と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、89.5:4.5:6.0の質量比で混合した。得られた混合物にN−メチル−2−ピロリドンを更に混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ20μm、幅200mmのアルミニウム箔に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延し、更に150℃で10時間真空乾燥を行い、50mm×30mmの矩形状に打ち抜いて正極(ε)を得た。なお、得られた電極における真空乾燥後の合材について、片面あたりの目付量が24.8g/cm2±3%、片面での厚さが82.6μm±3%、密度が3.0g/cm3±3%、塗工幅がアルミニウム箔の幅200mmに対して150mmになるように溶剤量を調整しながら、上記スラリー状の溶液を調製した。
<Preparation of positive electrode>
Lithium cobalt acid (LiCoO 2 ) as the positive electrode active material, acetylene black (number average particle size: 42 μm, the same applies hereinafter) as the conductive auxiliary agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder, 89.5: 4. The mixture was mixed at a mass ratio of 5: 6.0. N-methyl-2-pyrrolidone was further mixed with the obtained mixture to prepare a slurry solution. This slurry solution was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm and a width of 200 mm, and after removing the solvent by drying, it was rolled with a roll press and further vacuum-dried at 150 ° C. for 10 hours to form a rectangular shape of 50 mm × 30 mm. A positive electrode (ε) was obtained by punching. In addition, about the compound material after the vacuum drying in the obtained electrode, the amount per unit area is 24.8 g / cm 2 ± 3%, the thickness on one side is 82.6 μm ± 3%, and the density is 3.0 g / The slurry-like solution was prepared while adjusting the amount of the solvent so that cm 3 ± 3% and the coating width was 150 mm with respect to the width of 200 mm of the aluminum foil.

<負極の作製>
負極活物質としてグラファイト炭素粉末(商品名「MCMB25−28」、大阪ガスケミカル(株)製)と、導電助剤としてアセチレンブラックと、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF)とを、93.0:2.0:5.0の質量比で混合した。得られた混合物にN−メチル−2−ピロリドンを更に混合して、スラリー状の溶液を調製した。このスラリー状の溶液を厚さ14μm、幅200mmのアルミニウム箔に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延し、更に150℃で10時間真空乾燥を行い、52mm×32mmに打ち抜いて負極(ζ)を得た。なお、得られた電極における真空乾燥後の合材について、片面あたりの目付量が11.8g/cm2±3%、片面での厚さが84.6μm±3%、密度が1.4g/cm3±3%、塗工幅がアルミニウム箔の幅200mmに対して150mmになるように溶剤量を調整しながら、上記スラリー状の溶液を調製した。
<Production of negative electrode>
Graphite carbon powder (trade name “MCMB25-28”, manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) as the negative electrode active material, acetylene black as the conductive additive, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as the binder, 93.0: 2 Mixed at a mass ratio of 0.0: 5.0. N-methyl-2-pyrrolidone was further mixed with the obtained mixture to prepare a slurry solution. This slurry-like solution was applied to an aluminum foil having a thickness of 14 μm and a width of 200 mm, and the solvent was removed by drying, followed by rolling with a roll press, followed by vacuum drying at 150 ° C. for 10 hours, and punching out to 52 mm × 32 mm. (Ζ) was obtained. In addition, about the compound material after the vacuum drying in the obtained electrode, the amount per unit area is 11.8 g / cm 2 ± 3%, the thickness on one side is 84.6 μm ± 3%, and the density is 1.4 g / The slurry-like solution was prepared while adjusting the amount of the solvent so that cm 3 ± 3% and the coating width was 150 mm with respect to the width of 200 mm of the aluminum foil.

(実施例1)
調製例1で調製した電解液(a)を用い、下記のようにして、1C=45.0mAのラミネート電池を作製した。まず、アルミニウム層と樹脂層とを積層したラミネートフィルム(絞り加工なし、矩形、厚さ120μm、68mm×48mm)2枚を、アルミニウム層側を外側にして(すなわち樹脂層が互いに向き合うようにして)重ねて、三辺をシールしてラミネートセル外装(電池ケース)を作製した。続いて、セパレータとしてポリプロピレン製微多孔膜(膜厚25μm、透気度200秒)を用意し、上述のようにして作製した正極(ε)と負極(ζ)とをセパレータを介して交互に複数重ね合わせた積層体を、ラミネートセル外装内の所定位置に配置して電池構造体を得た。次いで、電池構造体のセル外装内に95℃に加熱してゾル状にした(以下、ここでの温度を「加熱温度」という。)電解液(a)を注入し、積層体を電解液に浸漬した。次に、セル外装の残りの一辺を仮シールした後に常圧のオーブンを用いて95℃で10分間加熱し、更に25℃まで冷却した。次に、セル外装の仮シール部を開封し、加圧機能を有するオーブンを用いて95℃まで加熱しながら、電池構造体内を3気圧まで加圧して、その温度及び圧力で2時間保持した(以下、ここでの温度を「保持温度」、圧力を「加圧圧力」、時間を「保持時間」という。)。その後、電解液を含む電気構造体を25℃まで冷却し、セル外装の不要部を切断除去した後、セル外装の上記一辺を本シールしてリチウムイオン二次電池(a1)を得た。得られたリチウムイオン二次電池(a1)について、上記「(ii)リチウムイオン二次電池の充放電試験」に記載の評価を実施した。結果を表2に示す。
Example 1
Using the electrolytic solution (a) prepared in Preparation Example 1, a laminated battery with 1C = 45.0 mA was produced as follows. First, two laminated films (non-drawn, rectangular, thickness 120 μm, 68 mm × 48 mm) laminated with an aluminum layer and a resin layer, with the aluminum layer side facing outward (that is, the resin layers facing each other) The laminate cell exterior (battery case) was produced by overlapping and sealing the three sides. Subsequently, a polypropylene microporous film (film thickness: 25 μm, air permeability: 200 seconds) was prepared as a separator, and a plurality of positive electrodes (ε) and negative electrodes (ζ) produced as described above were alternately provided via the separators. The stacked laminate was placed at a predetermined position in the laminate cell exterior to obtain a battery structure. Next, an electrolyte solution (a) was injected into the cell exterior of the battery structure to 95 ° C. to form a sol (hereinafter referred to as “heating temperature”), and the laminate was made into the electrolyte solution. Soaked. Next, after temporarily sealing the remaining one side of the cell exterior, it was heated at 95 ° C. for 10 minutes using a normal pressure oven, and further cooled to 25 ° C. Next, the temporary sealing part of the cell exterior was opened, and the battery structure was pressurized to 3 atm while being heated to 95 ° C. using an oven having a pressurizing function, and held at that temperature and pressure for 2 hours ( Hereinafter, the temperature is referred to as “holding temperature”, the pressure is referred to as “pressurizing pressure”, and the time is referred to as “holding time”). Thereafter, the electrical structure containing the electrolytic solution was cooled to 25 ° C., and unnecessary portions of the cell exterior were cut and removed, and then the one side of the cell exterior was sealed to obtain a lithium ion secondary battery (a1). About the obtained lithium ion secondary battery (a1), evaluation as described in said "(ii) Charging / discharging test of a lithium ion secondary battery" was implemented. The results are shown in Table 2.

(実施例2〜11、比較例1〜3)
電解液の種類、加熱温度、保持温度、加圧圧力及び保持時間を表2に示すように変更した以外は実施例1と同様にして、リチウムイオン二次電池(b1)、(c1)、(d1)、(e1)、(f1)、(g1)、(h1)、(i1)、(j1)、(k1)、(a2)、(b2)及び(a3)を得、それらの電池について、上記「(ii)リチウムイオン二次電池の充放電試験」に記載の評価を実施した。なお、比較例1においては、得られた電池構造体に電解液を注入した後の電池を、加圧することなく、そのまま電池(a2)として用いて評価した。結果を表2に示す。
(Examples 2-11, Comparative Examples 1-3)
Lithium ion secondary batteries (b1), (c1), (c1), (c1), (c1), (c1) and (c1), except that the electrolyte type, heating temperature, holding temperature, pressurization pressure and holding time were changed as shown in Table 2. d1), (e1), (f1), (g1), (h1), (i1), (j1), (k1), (a2), (b2) and (a3), and for those batteries, The evaluation described in “(ii) Charge / discharge test of lithium ion secondary battery” was performed. In Comparative Example 1, the battery after injecting the electrolyte into the obtained battery structure was evaluated as it was as the battery (a2) without applying pressure. The results are shown in Table 2.

Figure 2013069682
Figure 2013069682

(実施例12)
調製例1で調製した電解液(a)を用い、下記のようにして、1C=45.0mAのラミネート電池を作製した。まず、アルミニウム層と樹脂層とを積層したラミネートフィルム(絞り加工なし、矩形、厚さ120μm、68mm×48mm)2枚を、アルミニウム層側を外側にして(すなわち樹脂層が互いに向き合うようにして)重ねて、三辺をシールしてラミネートセル外装(電池ケース)を作製した。続いて、セパレータとしてポリプロピレン製微多孔膜(膜厚25μm、透気度200秒)を用意し、上述のようにして作製した正極(ε)と負極(ζ)とをセパレータを介して交互に複数重ね合わせた積層体を、ラミネートセル外装内の所定位置に配置して電池構造体を得た。次いで、電池構造体のセル外装内に95℃に加熱してゾル状にした(以下、ここでの温度を「加熱温度」という。)電解液(a)を注入し、積層体を電解液に浸漬した。次に、セル外装の残りの一辺を仮シールした後に常圧のオーブンを用いて95℃で10分間加熱した。その後、電解液を含む電池構造体を95℃に維持した状態で、加熱板に電池を挟みながら、真空デシケータを用いて電池構造体内を100mmHgまで減圧した(ここでの圧力を「減圧圧力」という)。減圧圧力まで達した後、真空デシケータ内に乾燥空気を導入することにより常圧に戻し、再び上記減圧する操作と常圧に戻す操作とを実施した。その後、更に電解液を含む電池構造体を減圧圧力まで減圧して、その状態で10分間静置した後、常圧に戻した。次に、電解液を含む電池構造体を25℃まで冷却し、セル外装の不要部を切断除去した後、セル外装の上記一辺を本シールして、95℃まで加熱してその温度で2.5時間保持し(以下、ここでの温度を「保持温度」、時間を「保持時間」という。)、更に25℃まで冷却してリチウムイオン二次電池(a4)を得た。得られたリチウムイオン二次電池(a4)について、上記「(ii)リチウムイオン二次電池の充放電試験」に記載の評価を実施した。結果を表3に示す。
(Example 12)
Using the electrolytic solution (a) prepared in Preparation Example 1, a laminated battery with 1C = 45.0 mA was produced as follows. First, two laminated films (non-drawn, rectangular, thickness 120 μm, 68 mm × 48 mm) laminated with an aluminum layer and a resin layer, with the aluminum layer side facing outward (that is, the resin layers facing each other) The laminate cell exterior (battery case) was produced by overlapping and sealing the three sides. Subsequently, a polypropylene microporous film (film thickness: 25 μm, air permeability: 200 seconds) was prepared as a separator, and a plurality of positive electrodes (ε) and negative electrodes (ζ) produced as described above were alternately provided via the separators. The stacked laminate was placed at a predetermined position in the laminate cell exterior to obtain a battery structure. Next, an electrolyte solution (a) was injected into the cell exterior of the battery structure to 95 ° C. to form a sol (hereinafter referred to as “heating temperature”), and the laminate was made into the electrolyte solution. Soaked. Next, the remaining one side of the cell exterior was temporarily sealed and then heated at 95 ° C. for 10 minutes using an oven at normal pressure. Thereafter, with the battery structure containing the electrolyte maintained at 95 ° C., the battery structure was depressurized to 100 mmHg using a vacuum desiccator while the battery was sandwiched between the heating plates (this pressure is referred to as “depressurized pressure”). ). After reaching the reduced pressure, the air was returned to normal pressure by introducing dry air into the vacuum desiccator, and the operation of reducing the pressure again and the operation of returning to the normal pressure were performed. Thereafter, the battery structure containing the electrolyte was further depressurized to a reduced pressure, allowed to stand for 10 minutes in that state, and then returned to normal pressure. Next, the battery structure containing the electrolytic solution is cooled to 25 ° C., and unnecessary portions of the cell exterior are cut and removed, then the one side of the cell exterior is sealed, heated to 95 ° C. and heated at that temperature. It was held for 5 hours (hereinafter, the temperature here is referred to as “holding temperature” and the time is referred to as “holding time”), and further cooled to 25 ° C. to obtain a lithium ion secondary battery (a4). About the obtained lithium ion secondary battery (a4), evaluation as described in said "(ii) Charging / discharging test of a lithium ion secondary battery" was implemented. The results are shown in Table 3.

(実施例13〜22、比較例4〜6)
電解液の種類、加熱温度、保持温度、減圧圧力及び保持時間を表3に示すように変更した以外は実施例12と同様にして電池(b3)、(c2)、(d2)、(e2)、(f2)、(g2)、(h2)、(i2)、(j2)、(k2)、(c3)、(d3)及び(f3)を得、それらの電池について、上記「(ii)リチウムイオン二次電池の充放電試験」に記載の評価を実施した。なお、比較例4及び5においては、得られた電池構造体を、減圧することなく、そのまま電池(c3)及び(d3)として用いて評価した。また、比較例6においては、得られた電池構造体に対して、減圧にする操作及び常圧に戻す操作を省略して、そのまま電池構造体を冷却する以降の操作を実施例12と同様に行って電池(f3)を得た。結果を表3に示す。
(Examples 13-22, Comparative Examples 4-6)
Batteries (b3), (c2), (d2), and (e2) in the same manner as in Example 12 except that the type of electrolytic solution, heating temperature, holding temperature, reduced pressure and holding time were changed as shown in Table 3. , (F2), (g2), (h2), (i2), (j2), (k2), (c3), (d3) and (f3). Evaluation described in “Charge / Discharge Test of Ion Secondary Battery” was performed. In Comparative Examples 4 and 5, the obtained battery structures were evaluated as batteries (c3) and (d3) as they were without reducing the pressure. Further, in Comparative Example 6, the operation for reducing the pressure and the operation for returning to the normal pressure were omitted for the obtained battery structure, and the subsequent operation for cooling the battery structure as it was was the same as in Example 12. To obtain a battery (f3). The results are shown in Table 3.

Figure 2013069682
Figure 2013069682

(実施例23)
調製例1で調製した電解液(a)を用い、下記のようにして、1C=45.0mAのラミネート電池を作製した。まず、アルミニウム層と樹脂層とを積層したラミネートフィルム(絞り加工なし、矩形、厚さ120μm、68mm×48mm)2枚を、アルミニウム層側を外側にして(すなわち樹脂層が互いに向き合うようにして)重ねて、三辺をシールしてラミネートセル外装(電池ケース)を作製した。続いて、セパレータとしてポリプロピレン製微多孔膜(膜厚25μm、透気度200秒)を用意し、上述のようにして作製した正極(ε)と負極(ζ)とをセパレータを介して交互に複数重ね合わせた積層体を、ラミネートセル外装内の所定位置に配置して電池構造体を得た。次いで、電池構造体のセル外装内に25℃のゲル状の電解液(a)を注入した。次に、セル外装の残りの一辺を仮シールした後に常圧のオーブンを用いて90℃で10分間加熱し、更に25℃まで冷却した。次に、セル外装の仮シール部を開封し加圧機能を有するオーブンを用いて90℃まで加熱しながら、電解液を含む電池構造体内を2気圧まで加圧して、その温度及び圧力で1時間保持した(以下、ここでの温度を「保持温度」、圧力を「加圧圧力」、時間を「保持時間」という。)。その後、電解液を含む電気構造体を25℃まで冷却し、セル外装の不要部を切断除去した後、セル外装の上記一辺を再びシールしてリチウムイオン二次電池(a5)を得た。得られたリチウムイオン二次電池(a5)について、上記「(ii)リチウムイオン二次電池の充放電試験」に記載の評価を実施した。結果を表4に示す。
(Example 23)
Using the electrolytic solution (a) prepared in Preparation Example 1, a laminated battery with 1C = 45.0 mA was produced as follows. First, two laminated films (non-drawn, rectangular, thickness 120 μm, 68 mm × 48 mm) laminated with an aluminum layer and a resin layer, with the aluminum layer side facing outward (that is, the resin layers facing each other) The laminate cell exterior (battery case) was produced by overlapping and sealing the three sides. Subsequently, a polypropylene microporous film (film thickness: 25 μm, air permeability: 200 seconds) was prepared as a separator, and a plurality of positive electrodes (ε) and negative electrodes (ζ) produced as described above were alternately provided via the separators. The stacked laminate was placed at a predetermined position in the laminate cell exterior to obtain a battery structure. Next, a gel electrolyte solution (a) at 25 ° C. was injected into the cell exterior of the battery structure. Next, after temporarily sealing the remaining one side of the cell exterior, it was heated at 90 ° C. for 10 minutes using a normal pressure oven, and further cooled to 25 ° C. Next, the battery structure containing the electrolytic solution is pressurized to 2 atmospheres while opening the temporary sealing portion of the cell exterior and heating to 90 ° C. using an oven having a pressurizing function, and the temperature and pressure are applied for 1 hour. (Hereinafter, temperature is referred to as “holding temperature”, pressure is referred to as “pressurizing pressure”, and time is referred to as “holding time”). Thereafter, the electrical structure containing the electrolytic solution was cooled to 25 ° C., and unnecessary portions of the cell exterior were cut and removed, and then the one side of the cell exterior was sealed again to obtain a lithium ion secondary battery (a5). About the obtained lithium ion secondary battery (a5), evaluation as described in said "(ii) Charging / discharging test of a lithium ion secondary battery" was implemented. The results are shown in Table 4.

(実施例24〜33、比較例7〜9)
電解液の種類、保持温度、加圧圧力及び保持時間を表4に示すように変更した以外は実施例23と同様にして、リチウムイオン二次電池(b4)、(c4)、(d4)、(e3)、(f4)、(g3)、(h3)、(i3)、(j3)、(k3)、(e4)、(g4)及び(h4)を得、それらの電池について、上記「(ii)リチウムイオン二次電池の充放電試験」に記載の評価を実施した。結果を表4に示す。
(Examples 24-33, Comparative Examples 7-9)
Lithium ion secondary batteries (b4), (c4), (d4), lithium ion secondary batteries (b4), (c4), (d4), except that the type of electrolytic solution, holding temperature, pressurizing pressure, and holding time were changed as shown in Table 4. (E3), (f4), (g3), (h3), (i3), (j3), (k3), (e4), (g4), and (h4) were obtained. The evaluation described in “ii) Charge / Discharge Test of Lithium Ion Secondary Battery” was performed. The results are shown in Table 4.

Figure 2013069682
Figure 2013069682

(実施例34)
調製例1で調製した電解液(a)を用い、下記のようにして、1C=45.0mAのラミネート電池を作製した。まず、アルミニウム層と樹脂層とを積層したラミネートフィルム(絞り加工なし、矩形、厚さ120μm、68mm×48mm)2枚を、アルミニウム層側を外側にして(すなわち樹脂層が互いに向き合うようにして)重ねて、三辺をシールしてラミネートセル外装(電池ケース)を作製した。続いて、セパレータとしてポリプロピレン製微多孔膜(膜厚25μm、透気度200秒)を用意し、上述のようにして作製した正極(ε)と負極(ζ)とをセパレータを介して交互に複数重ね合わせた積層体を、ラミネートセル外装内の所定位置に配置して電池構造体を得た。次いで、電池構造体のセル外装内に25℃でゲル状の電解液(a)を注入した。次に、セル外装の残りの一辺を仮シールした後に常圧のオーブンを用いて95℃で10分間加熱した。その後、電解液を含む電池構造体を95℃に維持した状態で、加熱板に電池を挟みながら、真空デシケータを用いて電池構造体内を100mmHgまで減圧した(以下、ここでの温度を「減圧時加熱温度」という。)。減圧圧力まで達した後、真空デシケータ内に乾燥空気を導入することにより常圧に戻し、再び上記減圧する操作と常圧に戻す操作とを実施した。次いで、90℃まで降温しながら、セル外装の仮シール部を開封し、加圧機能を有するオーブンを用いて電解液を含む電池構造体内を2気圧まで加圧し、その温度及び圧力で1時間保持した(以下、ここでの温度を「保持温度」、圧力を「加圧圧力」という。)。次に、電解液を含む電池構造体を25℃まで冷却し、セル外装の不要部を切断除去した後、セル外装の上記一辺を本シールして、リチウムイオン二次電池(a6)を得た、得られたリチウムイオン二次電池(a6)について、上記「(ii)リチウムイオン二次電池の充放電試験」に記載の評価を実施した。結果を表5に示す。
(Example 34)
Using the electrolytic solution (a) prepared in Preparation Example 1, a laminated battery with 1C = 45.0 mA was produced as follows. First, two laminated films (non-drawn, rectangular, thickness 120 μm, 68 mm × 48 mm) laminated with an aluminum layer and a resin layer, with the aluminum layer side facing outward (that is, the resin layers facing each other) The laminate cell exterior (battery case) was produced by overlapping and sealing the three sides. Subsequently, a polypropylene microporous film (film thickness: 25 μm, air permeability: 200 seconds) was prepared as a separator, and a plurality of positive electrodes (ε) and negative electrodes (ζ) produced as described above were alternately provided via the separators. The stacked laminate was placed at a predetermined position in the laminate cell exterior to obtain a battery structure. Next, a gel electrolyte solution (a) was injected at 25 ° C. into the cell exterior of the battery structure. Next, the remaining one side of the cell exterior was temporarily sealed and then heated at 95 ° C. for 10 minutes using an oven at normal pressure. Thereafter, the battery structure containing the electrolytic solution was maintained at 95 ° C., and the battery structure was depressurized to 100 mmHg using a vacuum desiccator while sandwiching the battery between the heating plates (hereinafter, the temperature here is referred to as “reduced pressure”). Called heating temperature). After reaching the reduced pressure, the air was returned to normal pressure by introducing dry air into the vacuum desiccator, and the operation of reducing the pressure again and the operation of returning to the normal pressure were performed. Next, while lowering the temperature to 90 ° C., the temporary seal part of the cell exterior is opened, the inside of the battery structure containing the electrolytic solution is pressurized to 2 atm using an oven having a pressurizing function, and the temperature and pressure are maintained for 1 hour. (Hereinafter, the temperature is referred to as “holding temperature” and the pressure is referred to as “pressurized pressure”). Next, the battery structure containing the electrolytic solution was cooled to 25 ° C., and unnecessary portions of the cell exterior were cut and removed, and then the one side of the cell exterior was sealed to obtain a lithium ion secondary battery (a6). And about the obtained lithium ion secondary battery (a6), evaluation as described in said "(ii) Charging / discharging test of a lithium ion secondary battery" was implemented. The results are shown in Table 5.

(実施例35〜実施例44、比較例10〜12)
電解液の種類、減圧時加熱温度、保持温度、加圧圧力及び保持時間を表5に示すように変更した以外は実施例34と同様にして、電池(b5)、(c5)、(d5)、(e5)、(f5)、(g5)、(h5)、(i4)、(j4)、(k4)、(a7)、(h6)及び(i5)を得、それらの電池について、上記「(ii)リチウムイオン二次電池の充放電試験」に記載の評価を実施した。なお、比較例10〜12においては、減圧及び加圧のいずれも行わなかった。結果を表5に示す。
(Examples 35 to 44, Comparative Examples 10 to 12)
Batteries (b5), (c5), (d5) in the same manner as in Example 34 except that the type of electrolytic solution, heating temperature at reduced pressure, holding temperature, pressurizing pressure, and holding time were changed as shown in Table 5. , (E5), (f5), (g5), (h5), (i4), (j4), (k4), (a7), (h6) and (i5). The evaluation described in “(ii) Charge / Discharge Test of Lithium Ion Secondary Battery” was performed. In Comparative Examples 10 to 12, neither decompression nor pressurization was performed. The results are shown in Table 5.

Figure 2013069682
Figure 2013069682

本実施形態の電気化学デバイスの製造方法は、太陽電池、二次電池、キャパシタ及びコンデンサなどの電気化学デバイスを製造する際に有用であり、好適には電池及びキャパシタ、特にはリチウムイオン二次電池の製造方法としての産業上利用可能性を有する。   The method for producing an electrochemical device of this embodiment is useful when producing electrochemical devices such as solar cells, secondary batteries, capacitors, and capacitors, and is preferably a battery and a capacitor, particularly a lithium ion secondary battery. Industrial applicability as a manufacturing method.

Claims (9)

25℃でゲル状であり、加熱するとゾルになる相転移型のゲルを電解液として用いた電気化学デバイスの製造方法であって、前記電解液が注入された電気化学デバイス構造体内の圧力を変化させる圧力変化工程を含む、電気化学デバイスの製造方法。   A method of manufacturing an electrochemical device using a phase transition type gel that is gelled at 25 ° C. and becomes a sol when heated as an electrolytic solution, and changes the pressure in the electrochemical device structure into which the electrolytic solution is injected The manufacturing method of an electrochemical device including the pressure change process to make. 前記圧力変化工程が、前記電解液が注入された前記電気化学デバイス構造体内を減圧する工程を含む、請求項1に記載の電気化学デバイスの製造方法。   The method for producing an electrochemical device according to claim 1, wherein the pressure changing step includes a step of depressurizing the inside of the electrochemical device structure into which the electrolytic solution is injected. 前記圧力変化工程が、前記電解液が注入された前記電気化学デバイス構造体内を加圧する工程を含む、請求項1又は2に記載の電気化学デバイスの製造方法。   The method for producing an electrochemical device according to claim 1, wherein the pressure changing step includes a step of pressurizing the electrochemical device structure into which the electrolytic solution has been injected. 前記圧力変化工程よりも前に、前記電気化学デバイス構造体内に前記電解液を注入する注入工程を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電気化学デバイスの製造方法。   The method for manufacturing an electrochemical device according to any one of claims 1 to 3, further comprising an injection step of injecting the electrolytic solution into the electrochemical device structure before the pressure change step. 前記注入工程において注入する前記電解液はゾル状態である、請求項4に記載の電気化学デバイスの製造方法。   The method for manufacturing an electrochemical device according to claim 4, wherein the electrolytic solution to be injected in the injection step is in a sol state. 前記注入工程において注入する前記電解液はゲル状態である、請求項4に記載の電気化学デバイスの製造方法。   The method for manufacturing an electrochemical device according to claim 4, wherein the electrolyte solution injected in the injection step is in a gel state. 前記相転移型のゲルはゲル化剤を含み、前記ゲル化剤は低分子量型のゲル化剤である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気化学デバイスの製造方法。   The method for producing an electrochemical device according to claim 1, wherein the phase transition type gel includes a gelling agent, and the gelling agent is a low molecular weight type gelling agent. 前記相転移型のゲルは、不飽和結合(ただし、C=Oにおける不飽和結合を除く。)及び/又はフッ素原子を有する化合物を含有する、請求項1〜7のいずれか1項に記載の電気化学デバイスの製造方法。   The said phase transition type gel contains the compound which has a unsaturated bond (however, the unsaturated bond in C = O is excluded) and / or a fluorine atom, The any one of Claims 1-7. Method for manufacturing an electrochemical device. 前記電気化学デバイスの外装がアルミニウムラミネート材で構成されている、請求項1〜8のいずれか1項に記載の電気化学デバイスの製造方法。   The method for manufacturing an electrochemical device according to claim 1, wherein an exterior of the electrochemical device is made of an aluminum laminate material.
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