JP2013098034A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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JP2013098034A JP2011240241A JP2011240241A JP2013098034A JP 2013098034 A JP2013098034 A JP 2013098034A JP 2011240241 A JP2011240241 A JP 2011240241A JP 2011240241 A JP2011240241 A JP 2011240241A JP 2013098034 A JP2013098034 A JP 2013098034A
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Takahiro Oishi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery offering excellent cycle stability.SOLUTION: The nonaqueous electrolyte secondary battery includes a negative electrode composed of lithium titanate; a nonaqueous electrolyte that contains a phosphate with a substituent, which is typically an alkyl group such as a 2H-hexafluoroisopropyl group or a 2,2,2-trifluoroethyl group; and a positive electrode that contains Li1+xMyMn2-x-yO4, where 0≤x≤0.2, 0<y≤0.6, and M represents an element that belongs to one of groups 2-13, and period 3 or 4.

Description

本発明は、非水電解質二次電池、およびそれを用いた組電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery and an assembled battery using the same.

近年、携帯機器、ハイブリッド自動車、電気自動車、家庭用蓄電用途に非水電解質二次電池の研究開発が盛んに行われている。これらの分野に用いられる非水電解質二次電池は、長期間充放電サイクルを繰り返す必要がある。しかしながら、従来の非水電解質二次電池では、充放電サイクルを繰り返すとリチウムの挿入・脱離に伴う体積変化により、カーボン系材料から成る負極が劣化し、電池の容量が低下する問題がある。この問題点を解決するために、非特許文献1のような、負極材料としてリチウムの挿入・脱離による体積変化のほとんどない堅牢な材料であるスピネル構造を有するチタン酸リチウムを用いた非水電解質二次電池が提案されている。しかしながら、チタン酸リチウムは充放電を繰り返すと電解液との反応によりガス発生を起こしサイクル安定性が低下することが問題となる場合がある。   In recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries have been actively researched and developed for portable devices, hybrid vehicles, electric vehicles, and household power storage applications. Nonaqueous electrolyte secondary batteries used in these fields need to be repeatedly charged and discharged for a long time. However, the conventional non-aqueous electrolyte secondary battery has a problem that when the charge / discharge cycle is repeated, the negative electrode made of the carbon-based material deteriorates due to the volume change accompanying the insertion / extraction of lithium, and the capacity of the battery decreases. In order to solve this problem, a non-aqueous electrolyte using a lithium titanate having a spinel structure, which is a robust material with almost no volume change due to insertion / extraction of lithium as a negative electrode material, as in Non-Patent Document 1. Secondary batteries have been proposed. However, when lithium titanate is repeatedly charged and discharged, gas may be generated due to reaction with the electrolytic solution and cycle stability may be deteriorated.

Chemistry Letters, 35, 848(2006)Chemistry Letters, 35, 848 (2006)

本発明の課題は、優れたサイクル安定性を発現する非水電解質二次電池を提供することである。   An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte secondary battery that exhibits excellent cycle stability.

上記事情に鑑み、本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、非水電解質にリン酸エステル化合物を含有させることによって、サイクル安定性に優れる非水電解質二次電池を得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   In view of the above circumstances, as a result of repeated studies by the present inventors, it has been found that a nonaqueous electrolyte secondary battery excellent in cycle stability can be obtained by including a phosphate ester compound in a nonaqueous electrolyte. The invention has been completed.

すなわち、本発明はチタン酸リチウムからなる負極、正極、セパレータ、および非水電解質を備える非水電解質二次電池であって、非水電解質が下記一般式(1);   That is, the present invention is a nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode made of lithium titanate, a positive electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, wherein the nonaqueous electrolyte is represented by the following general formula (1);

Figure 2013098034
Figure 2013098034

(式中、各R、RおよびRは、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C2〜C20のアルキニル基、C6〜C20のアリール基、C4〜C20のヘテロアリール基、C7〜C20のアラルキル基、C4〜C20のヘテロアラルキル基を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アラルキル基およびヘテロアラルキル基は置換基を有していてもよい。)で表されるリン酸エステル化合物を含有する、非水電解質二次電池に関する。 Wherein each R 1 , R 2 and R 3 is a C1-C20 alkyl group, a C2-C20 alkenyl group, a C2-C20 alkynyl group, a C6-C20 aryl group, a C4-C20 heteroaryl group. Represents a C7 to C20 aralkyl group and a C4 to C20 heteroaralkyl group, which may be the same as or different from each other.Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aralkyl group and hetero The aralkyl group may have a substituent.) The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery containing a phosphate ester compound represented by:

本発明の非水電解質二次電池は、チタン酸リチウムがスピネル構造を有することが好ましい。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is preferable that lithium titanate has a spinel structure.

本発明の非水電解質二次電池は、正極が活物質としてリチウムマンガン化合物を含むことが好ましい。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the positive electrode preferably contains a lithium manganese compound as an active material.

本発明の非水電解質二次電池においては、上記一般式(1)におけるR、RおよびRの少なくとも1つが、C1〜C20のアルキル基(置換基を有していてもよい。)であることが好ましい。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, at least one of R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (1) is a C1-C20 alkyl group (which may have a substituent). It is preferable that

本発明の非水電解質二次電池においては、上記一般式(1)におけるR、RおよびRのいずれもが2H−ヘキサフルオロイソプロピル基または2,2,2−トリフルオロエチル基であることがより好ましい。 In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (1) are all 2H-hexafluoroisopropyl groups or 2,2,2-trifluoroethyl groups. It is more preferable.

本発明の非水電解質二次電池においては、上記リチウムマンガン化合物がLi1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族かつ第3〜4周期に属する元素)で表される化合物であることが好ましい。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the lithium manganese compound is Li 1 + x M y Mn 2-xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is 2 to 2). It is preferably a compound represented by a group 13 and an element belonging to the third to fourth periods.

本発明の非水電解質二次電池においては、Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族かつ第3〜4周期に属する元素)に含まれるMが、Al、Mg、Zn、Ni、Co、Fe、およびCrからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。 In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is a group of 2 to 13 and the third group. It is preferable that M contained in ˜4 period elements is at least one selected from the group consisting of Al, Mg, Zn, Ni, Co, Fe, and Cr.

本発明の組電池は、本発明の非水電解質二次電池を複数個接続してなる。   The assembled battery of the present invention is formed by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries of the present invention.

本発明の非水電解質二次電池は、サイクル安定性に優れる。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is excellent in cycle stability.

本発明の一実施形態について説明すれば以下の通りである。なお、本発明は以下の説明に限定されるものではない。   An embodiment of the present invention will be described as follows. The present invention is not limited to the following description.

本発明の非水電解質二次電池は、負極活物質としてチタン酸リチウムを含む負極を有する。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention has a negative electrode containing lithium titanate as a negative electrode active material.

チタン酸リチウムとしては、分子式としてLiTi12で表されるものが好ましい。スピネル構造の場合、リチウムイオンの挿入・脱離の反応における活物質の膨張収縮が小さく、特に好ましい。チタン酸リチウムには、たとえばNbなどのリチウム、チタン以外の元素が微量含まれていてもよい。 Examples of the lithium titanate, those represented with Li 4 Ti 5 O 12 as the molecular formula is preferred. In the case of a spinel structure, the expansion and contraction of the active material in the reaction of insertion / extraction of lithium ions is small, which is particularly preferable. Lithium titanate may contain a small amount of elements other than lithium such as Nb and titanium, for example.

チタン酸リチウムは、CuKαによる粉末X線回折の(400)面の半値幅が0.5°以下であることが好ましい。0.5°より大きいと、チタン酸リチウムの結晶性が低いため、電極の安定性が低下する場合がある。   Lithium titanate preferably has a half width of (400) plane of powder X-ray diffraction by CuKα of 0.5 ° or less. If it is larger than 0.5 °, the crystallinity of lithium titanate is low, and the stability of the electrode may be lowered.

チタン酸リチウムは、X線回折によるリートベルト解析法による8aサイトに占めるリチウム含有率が90%以上であることが好ましい。90%未満であると、チタン酸リチウムの結晶中の欠陥が多いため、電極の安定性が低下する場合がある。   The lithium titanate preferably has a lithium content of 90% or more in the 8a site according to the Rietveld analysis by X-ray diffraction. If it is less than 90%, since there are many defects in the crystal of lithium titanate, the stability of the electrode may be lowered.

チタン酸リチウムは、リチウム化合物、チタン化合物を500℃以上1500℃以下で加熱処理することによって得ることができる。500℃未満、または1500℃より高いと、所望の構造をしたチタン酸リチウムを得ることができにくい傾向がある。チタン酸リチウムの結晶性を向上させるため、加熱処理後、再び500℃以上1500℃以下で再加熱処理してもよい。再加熱処理の温度は、最初におこなった温度と同じでもよいし、違っていてもよい。加熱処理は、空気存在下でもよいし、窒素あるいはアルゴンなどの不活性ガスの存在下でおこなってもよい。加熱処理には、特に限定されないが、例えば、箱型炉、管状炉、トンネル炉、ロータリーキルン等を用いることができる。   Lithium titanate can be obtained by heat-treating a lithium compound and a titanium compound at 500 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. When the temperature is lower than 500 ° C. or higher than 1500 ° C., lithium titanate having a desired structure tends to be difficult to obtain. In order to improve the crystallinity of lithium titanate, after the heat treatment, the heat treatment may be performed again at a temperature of 500 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. The temperature of the reheating treatment may be the same as or different from the initial temperature. The heat treatment may be performed in the presence of air or in the presence of an inert gas such as nitrogen or argon. Although it does not specifically limit in heat processing, For example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln etc. can be used.

リチウム化合物としては、例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、ハロゲン化リチウムなどを用いることができる。これらリチウム化合物は、1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。   As the lithium compound, for example, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium acetate, lithium oxalate, lithium halide and the like can be used. These lithium compounds may be used alone or in combination of two or more.

チタン化合物としては、特に限定されないが、例えば、二酸化チタン、一酸化チタンなどのチタン酸化物を用いることができる。   Although it does not specifically limit as a titanium compound, For example, titanium oxides, such as titanium dioxide and a titanium monoxide, can be used.

リチウム化合物、およびチタン化合物の配合比は、原料の性状や加熱条件によってリチウム、およびチタンの原子比、Ti/Li=1.25前後で多少の幅をもたせてもよい。   The compounding ratio of the lithium compound and the titanium compound may be slightly widened depending on the properties of the raw materials and the heating conditions, and the atomic ratio of lithium and titanium, and Ti / Li = 1.25.

チタン酸リチウムの粒子径は、0.5μm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上30μm以下であることは取り扱いの観点からさらに好ましい。前記粒子径はSEM、TEM像から各粒子の大きさを測定し、平均粒子径を算出した値である。   The particle diameter of lithium titanate is preferably 0.5 μm or more and 50 μm or less, and more preferably 1 μm or more and 30 μm or less from the viewpoint of handling. The particle diameter is a value obtained by measuring the size of each particle from SEM and TEM images and calculating the average particle diameter.

チタン酸リチウムの比表面積は、0.1m/g以上50m/g以下であることは所望の出力密度を得やすいことから好ましい。前記比表面積は、水銀ポロシメータ、BET法での測定により算出するのがよい。 The specific surface area of lithium titanate is preferably 0.1 m 2 / g or more and 50 m 2 / g or less because a desired output density is easily obtained. The specific surface area may be calculated by measurement using a mercury porosimeter or BET method.

チタン酸リチウムの嵩密度は、0.2g/cm以上1.5g/cm以下であることが好ましい。0.2g/cm未満の場合では後述のスラリー作製時に多量の溶媒が必要となるため経済的に不利となる傾向があり、1.5g/cmより大きいと後述の導電助材、バインダーとの混合が困難となる傾向がある。 The bulk density of lithium titanate is preferably 0.2 g / cm 3 or more and 1.5 g / cm 3 or less. 0.2 g / cm in the case of less than 3 tend to be economically disadvantageous because it requires a large amount of solvent in the step of preparing the slurry described below, 1.5 g / cm 3 greater than the later of conductive agent, and a binder Tend to be difficult to mix.

本発明の非水電解質二次電池は、正極は特に限定されるものではないが、正極活物質としてリチウムマンガン化合物を含むものが好ましい。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the positive electrode is not particularly limited, but preferably includes a lithium manganese compound as the positive electrode active material.

リチウムマンガン化合物としては、例えば、LiMnO、LiMn1−b(0<a≦2、0≦b≦0.5、1≦c≦2、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素、Nは14〜16族でかつ第3周期に属する元素)、Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)で表されるリチウムマンガン化合物が挙げられる。ここでのMは、2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素から選ばれる少なくとも1種であるが、安定性向上の効果が大きい点から、Al、Mg、Zn、Ni、Co、FeおよびCrが好ましく、Al、Mg、Zn、NiおよびCrがより好ましく、Al、Mg、ZnおよびNiがさらに好ましい。また、ここでのNは安定性向上の効果が大きい点から、Si、PおよびSが好ましい。 The lithium manganese compound, for example, Li 2 MnO 3, Li a M b Mn 1-b N c O 4 (0 <a ≦ 2,0 ≦ b ≦ 0.5,1 ≦ c ≦ 2, M is 2 elements belonging to group 13 in and a 3-4 period, N is the element belonging to 14 to 16 group is and the third period), Li 1 + x M y Mn 2-x-y O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, and M is at least one selected from the group consisting of elements belonging to Group 2 to 13 and belonging to the third to fourth periods. Here, M is at least one selected from elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods, but Al, Mg, Zn, Ni, Co, Fe and Cr are preferred, Al, Mg, Zn, Ni and Cr are more preferred, and Al, Mg, Zn and Ni are even more preferred. Further, N here is preferably Si, P, or S because the effect of improving the stability is large.

中でも、正極活物質の安定性が高いことから、Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)で表されるリチウムマンガン化合物であることが特に好ましい。x<0の場合は、正極活物質の容量が減少する傾向がある。また、x>0.2の場合は炭酸リチウムなどの不純物が多く含まれるようになる傾向がある。y=0の場合は、正極活物質の安定性が低くなる傾向がある。また、y>0.6の場合はMの酸化物などの不純物が多く含まれるようになる傾向がある。 Especially, since the stability of the positive electrode active material is high, Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is a group 2 to 13 and A lithium manganese compound represented by at least one selected from the group consisting of elements belonging to the third to fourth periods is particularly preferable. When x <0, the capacity of the positive electrode active material tends to decrease. Further, when x> 0.2, there is a tendency that many impurities such as lithium carbonate are included. When y = 0, the stability of the positive electrode active material tends to be low. Further, when y> 0.6, a large amount of impurities such as M oxide tends to be contained.

Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)は、スピネル構造であることが好ましい。スピネル構造の場合、リチウムイオンの挿入・脱離の反応における活物質の膨張収縮が小さいので好ましい。 Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is selected from the group consisting of elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods. It is preferable that at least one of them has a spinel structure. The spinel structure is preferable because the expansion and contraction of the active material in the lithium ion insertion / extraction reaction is small.

Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)は、CuKαによる粉末X線回折の(400)面の半値幅が0.5°以下であることが好ましい。0.5°より大きいと、正極活物質の結晶性が低いため、電極の安定性が低下する場合がある。 Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is selected from the group consisting of elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods. At least one kind) preferably has a half width of (400) plane of powder X-ray diffraction by CuKα of 0.5 ° or less. When it is larger than 0.5 °, the crystallinity of the positive electrode active material is low, and thus the stability of the electrode may be lowered.

Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)は、X線回折によるリートベルト解析法による8aサイトに占めるリチウム含有率は、90%以上であることが好ましい。90%未満であると、正極活物質の結晶中の欠陥が多いため、電極の安定性が低下する場合がある。 Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is selected from the group consisting of elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods. At least one kind) preferably has a lithium content of 90% or more in the 8a site according to the Rietveld analysis by X-ray diffraction. If it is less than 90%, there are many defects in the crystal of the positive electrode active material, and the stability of the electrode may be lowered.

Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)の粒子径は、0.5μm以上50μm以下であることが好ましく、1μm以上30μm以下であることは取り扱いの観点からさらに好ましい。ここでの粒子径はSEM、TEM像から各粒子の大きさを測定し、平均粒子径を算出した値である。 Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is selected from the group consisting of elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods. The particle size of at least one kind is preferably from 0.5 μm to 50 μm, and more preferably from 1 μm to 30 μm from the viewpoint of handling. The particle diameter here is a value obtained by measuring the size of each particle from the SEM and TEM images and calculating the average particle diameter.

Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)の比表面積は、0.1m/g以上50m/g以下であることは所望の出力密度を得やすいことから好ましい。比表面積はBET法での測定により算出できる。 Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is selected from the group consisting of elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods. The specific surface area of at least one selected from the range of 0.1 m 2 / g or more and 50 m 2 / g or less is preferable because a desired output density is easily obtained. The specific surface area can be calculated by measurement by the BET method.

Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)の嵩密度は、0.2g/cm以上2.0g/cm以下であることが好ましい。0.2g/cm未満の場合では後述のスラリー作製時に多量の溶媒が必要となるため経済的に不利となり、2.0g/cmより大きい場合では後述の導電助材、バインダーとの混合が困難となる傾向がある。 Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is selected from the group consisting of elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods. The bulk density of at least one selected from the above is preferably 0.2 g / cm 3 or more and 2.0 g / cm 3 or less. When the amount is less than 0.2 g / cm 3 , a large amount of solvent is required when preparing a slurry described later, which is economically disadvantageous. When the amount is greater than 2.0 g / cm 3 , mixing with a conductive additive and a binder described later is not possible. It tends to be difficult.

Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族でかつ第3〜4周期に属する元素からなる群から選ばれる少なくとも1種)は、リチウム化合物、マンガン化合物、Mの化合物を500℃以上、1500℃以下で加熱処理することによって得ることができる。500℃未満、または1500℃より高いと、所望の構造をした正極活物質を得ることができない場合がある。加熱処理は、リチウム化合物、マンガン化合物、およびMの化合物を混合して加熱処理もよいし、マンガン化合物とMの化合物とを加熱処理した後に、リチウム化合物と加熱処理してもよい。正極活物質の結晶性を向上させるため、加熱処理後、再び500℃以上、1500℃以下で再加熱処理してもよい。再加熱処理の温度は、最初におこなった温度と同じでもよいし、違っていてもよい。加熱処理は、空気存在下でもよいし、窒素あるいはアルゴンなどの不活性ガスの存在下でおこなってもよい。加熱処理には、特に限定されないが、例えば、箱型炉、管状炉、トンネル炉、ロータリーキルン等を用いることができる。 Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is selected from the group consisting of elements belonging to Groups 2 to 13 and belonging to the 3rd to 4th periods. Can be obtained by heat-treating a lithium compound, a manganese compound, and a compound of M at 500 ° C. or higher and 1500 ° C. or lower. When the temperature is lower than 500 ° C. or higher than 1500 ° C., a positive electrode active material having a desired structure may not be obtained. The heat treatment may be performed by mixing a lithium compound, a manganese compound, and a compound of M, or may be heat-treated with a lithium compound after heat-treating the manganese compound and the M compound. In order to improve the crystallinity of the positive electrode active material, after the heat treatment, the heat treatment may be performed again at 500 ° C. or more and 1500 ° C. or less. The temperature of the reheating treatment may be the same as or different from the initial temperature. The heat treatment may be performed in the presence of air or in the presence of an inert gas such as nitrogen or argon. Although it does not specifically limit in heat processing, For example, a box furnace, a tubular furnace, a tunnel furnace, a rotary kiln etc. can be used.

リチウム化合物としては、例えば、水酸化リチウム、炭酸リチウム、硝酸リチウム、酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、ハロゲン化リチウムなどを用いることができる。これらリチウム化合物は、1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。   As the lithium compound, for example, lithium hydroxide, lithium carbonate, lithium nitrate, lithium acetate, lithium oxalate, lithium halide and the like can be used. These lithium compounds may be used alone or in combination of two or more.

マンガン化合物としては、例えば、二酸化マンガン等のマンガン酸化物、炭酸マンガン、硝酸マンガン、マンガン水酸化物などを用いることができる。これらマンガン化合物は、1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。   As the manganese compound, for example, manganese oxide such as manganese dioxide, manganese carbonate, manganese nitrate, manganese hydroxide and the like can be used. These manganese compounds may be used alone or in combination of two or more.

Mの化合物としては、例えば、炭酸化物、酸化物、硝酸化物、水酸化物、硫酸化物などを用いることができる。Li1+xMn2―x―yに含まれるMの量は、加熱処理時におけるMの化合物の量で制御することができる。Mの化合物は、1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。 As the compound of M, for example, carbonate, oxide, nitrate, hydroxide, sulfate and the like can be used. The amount of M contained in Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 can be controlled by the amount of the M compound during the heat treatment. One type of M compound may be used, or two or more types may be used.

リチウム化合物、マンガン化合物およびMの化合物の配合比は、リチウム、マンガンおよびMの原子比をそれぞれ1+x(リチウム)、2−x−y(マンガン)、およびy(M)、但し、0≦x≦0.2、0<y≦0.6を満たす範囲で選択される。例えば、Mn/Liの原子比1.5の正極活物質を作製する場合、原料の性状や加熱条件によって前記配合比1.5前後で多少の幅をもたせてもよい。   The compounding ratio of the lithium compound, the manganese compound and the compound of M is such that the atomic ratio of lithium, manganese and M is 1 + x (lithium), 2-xy (manganese), and y (M), respectively, where 0 ≦ x ≦ It is selected in a range satisfying 0.2, 0 <y ≦ 0.6. For example, when a positive electrode active material having an atomic ratio of 1.5 of Mn / Li is produced, a slight width may be provided around the blending ratio of 1.5 depending on the properties of the raw materials and heating conditions.

本発明の負極活物質および/または正極活物質(以下、単に「活物質」と称することがある。)の表面には、導電性向上、あるいは安定性向上のため、炭素材料、金属酸化物、あるいは高分子等で覆われてもよい。   On the surface of the negative electrode active material and / or the positive electrode active material of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as “active material”), a carbon material, a metal oxide, Alternatively, it may be covered with a polymer or the like.

本発明の負極および/または正極(以下、単に「電極」と称することがある。)に使用できる導電助材としては、特に限定されないが、炭素材料が好ましい。例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、気相成長炭素繊維、カーボンナノチューブ、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、およびファーネスブラックなどが挙げられる。これら炭素材料は1種類でもよいし、2種類以上用いてもよい。   The conductive aid that can be used in the negative electrode and / or positive electrode (hereinafter sometimes simply referred to as “electrode”) of the present invention is not particularly limited, but a carbon material is preferred. Examples thereof include natural graphite, artificial graphite, vapor grown carbon fiber, carbon nanotube, acetylene black, ketjen black, and furnace black. These carbon materials may be used alone or in combination of two or more.

本発明において、各電極に含まれる導電助材の量は、活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。上記範囲であれば、電極の導電性が確保される。また、後述のバインダーとの接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。   In the present invention, the amount of the conductive additive contained in each electrode is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the active material. If it is the said range, the electroconductivity of an electrode will be ensured. Moreover, adhesiveness with the below-mentioned binder is maintained, and adhesiveness with a collector can fully be obtained.

本発明の電極に使用できるバインダーとしては、特に限定されないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレン−ブタジエンゴム、ポリイミドおよびそれらの誘導体からなる群からえらばれる少なくとも1種を用いることができる。バインダーは電極の作製しやすさから、非水溶媒または水に、溶解または分散されていることが好ましい。非水溶媒は、特に限定されないが、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、およびテトラヒドロフランなどを挙げることができる。これらに分散剤、増粘剤を加えてもよい。   The binder that can be used in the electrode of the present invention is not particularly limited, but for example, at least selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene (PTFE), styrene-butadiene rubber, polyimide, and derivatives thereof. One type can be used. The binder is preferably dissolved or dispersed in a non-aqueous solvent or water from the viewpoint of ease of production of the electrode. The non-aqueous solvent is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, and tetrahydrofuran. You may add a dispersing agent and a thickener to these.

本発明において、各電極に含まれるバインダーの量は、活物質100重量部に対して、好ましくは1重量部以上30重量部以下、より好ましくは2重量部以上15重量部以下である。上記範囲であれば、活物質と導電助材との接着性が維持され、集電体との接着性が十分に得ることができる。   In the present invention, the amount of the binder contained in each electrode is preferably 1 part by weight or more and 30 parts by weight or less, more preferably 2 parts by weight or more and 15 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the active material. If it is the said range, the adhesiveness of an active material and a conductive support material will be maintained, and adhesiveness with a collector can fully be acquired.

本発明の電極は、活物質、導電助材およびバインダーの混合物を集電体上に塗工することによって作製されるが、作製方法の容易さから、上記混合物および溶媒でスラリーを作製し、得られたスラリーを集電体上に塗工した後に、溶媒を除去することによって電極を作製する方法が好ましい。   The electrode of the present invention is produced by applying a mixture of an active material, a conductive additive and a binder onto a current collector. From the ease of the production method, a slurry is produced by using the above mixture and solvent. A method is preferred in which the electrode is prepared by removing the solvent after coating the resulting slurry on the current collector.

本発明の電極に用いることのできる集電体は、0.3V(vs.Li/Li)以上2.0V(vs.Li/Li)以下で安定な金属材料、例えば、銅、SUS、ニッケル、チタン、アルミニウムおよびそれらの合金が好ましく、安定性が高いことからアルミニウムであることが特に好ましい。アルミニウムは、正極および負極の電極反応雰囲気下で安定であることから、特に限定されないが、JIS規格1030、1050、1085、1N90、1N99等に代表される高純度アルミニウムであることが好ましい。 A current collector that can be used for the electrode of the present invention is a metal material that is stable at 0.3 V (vs. Li + / Li) or more and 2.0 V (vs. Li + / Li) or less, such as copper, SUS, Nickel, titanium, aluminum, and alloys thereof are preferable, and aluminum is particularly preferable because of high stability. Aluminum is not particularly limited since it is stable in the positive electrode and negative electrode reaction atmospheres, but is preferably high-purity aluminum represented by JIS standards 1030, 1050, 1085, 1N90, 1N99 and the like.

集電体は、アルミニウム以外の金属材料(銅、SUS、ニッケル、チタン、およびそれらの合金)の表面にアルミニウムを被覆したものも用いることもできる。   As the current collector, a metal material other than aluminum (copper, SUS, nickel, titanium, and alloys thereof) coated with aluminum can also be used.

集電体の表面粗度Raは、0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましい。0.05μm未満であると、電極との接着性が低下する場合があり、0.5μmより大きいと、電極を均一に形成することが困難となる場合がある。なお、表面粗度Raは、光波干渉式表面粗さ測定器を用いて測定できる。   The surface roughness Ra of the current collector is preferably 0.05 μm or more and 0.5 μm or less. If it is less than 0.05 μm, the adhesion to the electrode may be reduced, and if it is more than 0.5 μm, it may be difficult to form the electrode uniformly. The surface roughness Ra can be measured using a light wave interference type surface roughness measuring instrument.

集電体の電気抵抗は、5μΩ・cm以下であることが好ましい。5μΩ・cmより高い場合は、電池の性能が低下する恐れがある。電気抵抗は、四端子法で測定することができる。   The electrical resistance of the current collector is preferably 5 μΩ · cm or less. If it is higher than 5 μΩ · cm, the battery performance may be reduced. Electrical resistance can be measured by the four probe method.

集電体の厚みは、特に限定されないが、10μm以上100μm以下であることが好ましい。10μm未満では作製の観点から取り扱いが困難となる場合があり、100μmより厚い場合は経済的観点から不利になる場合がある。   The thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. If it is less than 10 μm, it may be difficult to handle from the viewpoint of production, and if it is thicker than 100 μm, it may be disadvantageous from an economic viewpoint.

スラリーの作製は、特に限定されないが、活物質、導電助材、バインダーおよび溶媒を均一に混合できることから、ボールミル、プラネタリミキサ、ジェットミル、薄膜旋回型ミキサーを用いることが好ましい。スラリーの作製は、特に限定されないが、活物質、導電助材、およびバインダーを混合した後に溶媒を加えて作製してもよいし、活物質、導電助材、バインダー、および溶媒を一緒に混合して作製してもよい。   The production of the slurry is not particularly limited, but it is preferable to use a ball mill, a planetary mixer, a jet mill, or a thin-film swirl mixer because the active material, the conductive additive, the binder, and the solvent can be uniformly mixed. Although the preparation of the slurry is not particularly limited, the slurry may be prepared by mixing the active material, the conductive additive, and the binder and then adding the solvent, or the active material, the conductive additive, the binder, and the solvent may be mixed together. May be produced.

スラリーの固形分濃度は、30wt%以上80wt%以下であることが好ましい。30wt%未満の場合、スラリーの粘度が低すぎる傾向があり、一方、80wt%より高い場合は、スラリーの粘度が高すぎる傾向があるため、後述の電極の形成が困難となる場合がある。   The solid content concentration of the slurry is preferably 30 wt% or more and 80 wt% or less. If it is less than 30 wt%, the viscosity of the slurry tends to be too low, whereas if it is higher than 80 wt%, the viscosity of the slurry tends to be too high, and it may be difficult to form an electrode described later.

スラリーに用いる溶媒は、非水溶媒、あるいは水であることが好ましい。非水溶媒は、特に限定されないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチル、およびテトラヒドロフランなどを挙げることができる。また、これらに分散剤、増粘剤を加えてもよい。   The solvent used for the slurry is preferably a non-aqueous solvent or water. The non-aqueous solvent is not particularly limited, and examples thereof include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, and tetrahydrofuran. Moreover, you may add a dispersing agent and a thickener to these.

集電体上への電極の形成は、特に限定されないが、例えば上記スラリーをドクターブレード、ダイコータ、コンマコータ等により塗布した後に、溶剤を除去する方法、あるいはスプレーにより塗布した後に溶剤を除去する方法が好ましい。溶媒を除去する方法は、オーブンや真空オーブンを用いた乾燥が簡単であり好ましい。溶媒を除去する雰囲気としては室温、あるいは高温とした空気、不活性ガス、真空状態などが挙げられる。溶媒を除去する温度は、特に限定されないが、60℃以上250℃以下であることが好ましい。60℃未満では溶媒の除去に時間を要する場合があり、250℃より高いと、バインダーが劣化する場合がある。電極作製後、ロールプレス機などを用いて電極を圧縮させてもよい。   The formation of the electrode on the current collector is not particularly limited. For example, there is a method of removing the solvent after applying the slurry by a doctor blade, a die coater, a comma coater or the like, or a method of removing the solvent after applying by spraying. preferable. The method for removing the solvent is preferable because it is easy to dry using an oven or a vacuum oven. Examples of the atmosphere for removing the solvent include room temperature or high temperature air, an inert gas, and a vacuum state. Although the temperature which removes a solvent is not specifically limited, It is preferable that they are 60 degreeC or more and 250 degrees C or less. When the temperature is lower than 60 ° C., it may take time to remove the solvent. When the temperature is higher than 250 ° C., the binder may be deteriorated. After producing the electrode, the electrode may be compressed using a roll press or the like.

本発明において、電極の厚みは、10μm以上200μm以下であることが好ましい。10μm未満では、所望の容量を得ることが難しい場合があり、200μmより厚い場合は、所望の出力密度を得ることが難しい場合がある。   In the present invention, the thickness of the electrode is preferably 10 μm or more and 200 μm or less. If it is less than 10 μm, it may be difficult to obtain a desired capacity, and if it is thicker than 200 μm, it may be difficult to obtain a desired output density.

本発明において、電極の密度は、1.0g/cm以上4.0g/cm以下であることが好ましい。1.0g/cm未満であれば、活物質、導電助材との接触が不十分となり電子伝導性が低下する場合がある。4.0g/cmより大きい場合は、後述の電解液が電極内に浸透しにくくなり、リチウム伝導性が低下する場合がある。電極は、所望の厚み、密度まで圧縮させてもよい。圧縮は、特に限定されないが、例えば、ロールプレス、油圧プレス等を用いておこなうことができる。 In the present invention, the density of the electrode is preferably 1.0 g / cm 3 or more and 4.0 g / cm 3 or less. If it is less than 1.0 g / cm 3 , the contact with the active material and the conductive additive becomes insufficient, and the electronic conductivity may be lowered. When it is larger than 4.0 g / cm 3 , an electrolyte solution described later hardly penetrates into the electrode, and lithium conductivity may be lowered. The electrode may be compressed to a desired thickness and density. Although compression is not specifically limited, For example, it can carry out using a roll press, a hydraulic press, etc.

本発明において、負極の1cmあたりの電気容量は、0.5mAh以上3.6mAh以下であることが好ましい。0.5mAh未満である場合は所望する容量の電池の大きさが大きくなる場合があり、一方、3.6mAhより多い場合は所望の出力密度を得ることが難しい場合がある。 In the present invention, the electric capacity per 1 cm 2 of the negative electrode is preferably 0.5 mAh or more and 3.6 mAh or less. If it is less than 0.5 mAh, the size of the battery having a desired capacity may be increased. On the other hand, if it is more than 3.6 mAh, it may be difficult to obtain a desired output density.

本発明において、正極の1cmあたりの電気容量が0.5mAh以上3.0mAh以下であることが好ましい。0.5mAh未満である場合は所望する容量の電池の大きさが大きくなる傾向があり、一方、3.0mAhより多い場合は所望の出力密度を得ることが難しくなる傾向がある。 In this invention, it is preferable that the electrical capacitance per 1 cm < 2 > of a positive electrode is 0.5 mAh or more and 3.0 mAh or less. When it is less than 0.5 mAh, the size of a battery having a desired capacity tends to increase, whereas when it exceeds 3.0 mAh, it tends to be difficult to obtain a desired output density.

負極および正極の各1cmあたりの電気容量の算出は、各電極作製後、リチウム金属を対極とした半電池を作製した後に、充放電特性を測定することによって算出できる。 The calculation of the electric capacity per 1 cm 2 of each of the negative electrode and the positive electrode can be performed by measuring charge / discharge characteristics after preparing each electrode and then preparing a half battery using lithium metal as a counter electrode.

電極1cmあたりの電気容量は、特に限定されないが、集電体単位面積あたりに形成させる電極の重量で制御する方法、例えば、前述の電極塗工時の塗工厚みで制御することができる。 The electric capacity per 1 cm 2 of the electrode is not particularly limited, but can be controlled by a method of controlling by the weight of the electrode formed per current collector unit area, for example, the coating thickness at the time of electrode coating described above.

本発明の非水電解質二次電池に用いるセパレータは、前述の正極と負極との間に設置され、電子伝導性がなくかつリチウムイオン伝導性を有する物質であればよく、例えば、ナイロン、セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミド、およびそれらを2種類以上複合したものの織布、不織布、微多孔膜などが挙げられる。セパレータには、各種可塑剤、酸化防止剤、難燃剤が含まれてもよいし、金属酸化物等が被覆されていてもよい。   The separator used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be any material that is installed between the positive electrode and the negative electrode and has no electronic conductivity and lithium ion conductivity. For example, nylon, cellulose, Examples include polysulfone, polyethylene, polypropylene, polybutene, polyacrylonitrile, polyimide, polyamide, and woven fabrics, nonwoven fabrics, microporous membranes, etc., which are a combination of two or more thereof. The separator may include various plasticizers, antioxidants, flame retardants, and may be coated with a metal oxide or the like.

セパレータの厚みは、10μm以上100μm以下であることが好ましい。10μm未満であると正極と負極との接触する場合があり、100μmより厚いと電池の抵抗が高くなる場合がある。経済性および取り扱いの観点から、15μm以上50μm以下であることがより好ましい。   The thickness of the separator is preferably 10 μm or more and 100 μm or less. When the thickness is less than 10 μm, the positive electrode and the negative electrode may be in contact with each other, and when the thickness is more than 100 μm, the battery resistance may be increased. From the viewpoint of economy and handling, it is more preferably 15 μm or more and 50 μm or less.

本発明の非水電解質二次電池に用いる非水電解質は、特に限定されないが、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液、非水溶媒に溶質を溶解させた電解液を高分子に含浸させたゲル電解質を用いることができる。   The non-aqueous electrolyte used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, but a polymer is impregnated with an electrolytic solution in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent, or an electrolytic solution in which a solute is dissolved in a non-aqueous solvent. A gel electrolyte can be used.

非水溶媒としては、環状の非プロトン性溶媒及び/又は鎖状の非プロトン性溶媒を含むことが好ましい。環状の非プロトン性溶媒としては、環状カーボネート、環状エステル、環状スルホン及び環状エーテルなどが例示される。鎖状の非プロトン性溶媒としては、鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル及び鎖状エーテルなどが例示される。また、上記に加えアセトニトリルなどの一般的に非水電解質の溶媒として用いられる溶媒を用いても良い。より具体的には、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチルラクトン、1,2−ジメトキシエタン、スルホラン、ジオキソラン、プロピオン酸メチルなどを用いることができる。これら溶媒は1種類で用いてもよいし、2種類以上混合しても用いてもよいが、後述の溶質を溶解させやすさ、リチウムイオンの伝導性の高さから、2種類以上混合した溶媒を用いることが好ましい。例えばジメチルカーボネートとエチレンカーボネートが、好ましい組み合わせとして例示される。また、高分子に電解液をしみこませたゲル状電解質も用いることができる。   The non-aqueous solvent preferably includes a cyclic aprotic solvent and / or a chain aprotic solvent. Examples of the cyclic aprotic solvent include cyclic carbonates, cyclic esters, cyclic sulfones and cyclic ethers. Examples of the chain aprotic solvent include chain carbonates, chain carboxylic acid esters and chain ethers. In addition to the above, a solvent generally used as a solvent for nonaqueous electrolytes such as acetonitrile may be used. More specifically, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, dimethyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, γ-butyl lactone, 1,2-dimethoxyethane, sulfolane, dioxolane, propion For example, methyl acid can be used. These solvents may be used alone or as a mixture of two or more. However, in view of the ease of dissolving the solute described below and the high conductivity of lithium ions, a mixture of two or more of these solvents. Is preferably used. For example, dimethyl carbonate and ethylene carbonate are exemplified as a preferred combination. A gel electrolyte in which an electrolyte is impregnated in a polymer can also be used.

溶質は、特に限定されないが、例えば、LiClO、LiBF、LiPF、LiAsF、LiCFSO、LiBOB(Lithium Bis (Oxalato) Borate)、LiN(SOCFなどは溶媒に溶解しやすいことから好ましい。電解液に含まれる溶質の濃度は、0.5mol/L以上2.0mol/L以下であることが好ましい。0.5mol/L未満では所望のリチウムイオン伝導性が発現しない場合があり、一方、2.0mol/Lより高いと、溶質がそれ以上溶解しない場合がある。非水電解質には、難燃剤、安定化剤などの添加剤が微量含まれてもよい。 The solute is not particularly limited. For example, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiBOB (Lithium Bis (Oxalato) Borate), LiN (SO 2 CF 3 ) 2, etc. are dissolved in the solvent. It is preferable because it is easy to do. The concentration of the solute contained in the electrolytic solution is preferably 0.5 mol / L or more and 2.0 mol / L or less. If it is less than 0.5 mol / L, the desired lithium ion conductivity may not be exhibited. On the other hand, if it is higher than 2.0 mol / L, the solute may not be dissolved any more. The non-aqueous electrolyte may contain a trace amount of additives such as a flame retardant and a stabilizer.

本発明の非水電解質二次電池の非水電解質には、下記一般式(1)で表されるリン酸エステル化合物が含有される。   The nonaqueous electrolyte of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention contains a phosphate compound represented by the following general formula (1).

Figure 2013098034
Figure 2013098034

一般式(1)中の各R、RおよびRは、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C2〜C20のアルキニル基、C6〜C20のアリール基、C4〜C20のヘテロアリール基、C7〜C20のアラルキル基、C4〜C20のヘテロアラルキル基を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。ここでのアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アラルキル基およびヘテロアラルキル基は置換基を有していてもよい。なお、本発明において「置換基を有していてもよい」とは、水素原子が他の原子あるいは置換基によって置換されていてもよいことを示す。「置換基」とは、反応に悪影響を与えない限り特に限定されるものではなく、具体的には、水酸基、アルキル基、アルコキシル基、アルキルチオ基、ニトロ基、ニトロキシ基、アミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ハロゲン原子、酸素原子、窒素原子などが挙げられる。 R 1 , R 2 and R 3 in the general formula (1) are each a C1-C20 alkyl group, a C2-C20 alkenyl group, a C2-C20 alkynyl group, a C6-C20 aryl group, a C4-C20 A heteroaryl group, a C7 to C20 aralkyl group, or a C4 to C20 heteroaralkyl group may be the same or different. The alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aralkyl group and heteroaralkyl group herein may have a substituent. In the present invention, “may have a substituent” means that the hydrogen atom may be substituted with another atom or substituent. The “substituent” is not particularly limited as long as it does not adversely affect the reaction, and specifically, a hydroxyl group, an alkyl group, an alkoxyl group, an alkylthio group, a nitro group, a nitroxy group, an amino group, a cyano group, A carboxyl group, a halogen atom, an oxygen atom, a nitrogen atom, etc. are mentioned.

C1〜C20のアルキル基としては、特に限定されるものではないが、例えばメチル基、ヒドロキシメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、シクロブチル基、n−ペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、シクロヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、2,2−トリフルオロエチル基、1H,1H−ヘプタフルオロブチル基、2H−ヘキサフルオロイソプロピル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ−t−ブチル基などが挙げられる。   The C1-C20 alkyl group is not particularly limited, but for example, methyl group, hydroxymethyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, cyclopropyl group, n-butyl group, sec-butyl group. Tert-butyl group, cyclobutyl group, n-pentyl group, cyclopentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, cyclohexyl group, n-octyl group, n-decyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, Examples include 2,2-trifluoroethyl group, 1H, 1H-heptafluorobutyl group, 2H-hexafluoroisopropyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, perfluoro-t-butyl group.

C2〜C20のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、プロペニル基、スチリル基、イソプロペニル基、シクロプロペニル基、ブテニル基、シクロブテニル基、シクロペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基などが挙げられる。   Examples of the C2-C20 alkenyl group include a vinyl group, a propenyl group, a styryl group, an isopropenyl group, a cyclopropenyl group, a butenyl group, a cyclobutenyl group, a cyclopentenyl group, a hexenyl group, and a cyclohexenyl group.

C2〜C20のアルキニル基としては、例えば、エチニル基、プロピニル基、フェニルエチニル基、シクロプロピルエチニル基、ブチニル基、ペンチニル基、シクロブチルエチニル基、ヘキシニル基などが挙げられる。   Examples of the C2-C20 alkynyl group include ethynyl group, propynyl group, phenylethynyl group, cyclopropylethynyl group, butynyl group, pentynyl group, cyclobutylethynyl group, hexynyl group and the like.

C6〜C20のアリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、テルフェニル基、3,4,5−トリフルオロフェニル基などが挙げられる。   Examples of the C6-C20 aryl group include a phenyl group, a naphthyl group, an anthryl group, a phenanthryl group, a terphenyl group, and a 3,4,5-trifluorophenyl group.

C4〜C20のヘテロアリール基としては、例えば、ピロリニル基、ピリジル基、キノリル基、イミダゾリル基、フリル基、インドリル基、チエニル基、オキサゾリル基、チアゾリル基、2−フェニルチアゾリル、2−アニシルチアゾリル基などが挙げられる。   Examples of the C4-C20 heteroaryl group include pyrrolinyl, pyridyl, quinolyl, imidazolyl, furyl, indolyl, thienyl, oxazolyl, thiazolyl, 2-phenylthiazolyl, 2-anisylthia Examples include a zolyl group.

C7〜C20のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、クロロベンジル基、ブロモベンジル基、サリチル基、α−ヒドロキシベンジル基、フェネチル基、α−ヒドロキシフェネチル基、ナフチルメチル基、アントラセニルメチル基、3,5−ジフルオロベンジル基、トリチル基などが挙げられる。   Examples of the C7 to C20 aralkyl group include benzyl group, chlorobenzyl group, bromobenzyl group, salicyl group, α-hydroxybenzyl group, phenethyl group, α-hydroxyphenethyl group, naphthylmethyl group, anthracenylmethyl group, A 3,5-difluorobenzyl group, a trityl group, etc. are mentioned.

C4〜C20のヘテロアラルキル基としては、ピリジルメチル基、ジフルオロピリジルメチル基、キノリルメチル基、インドリルメチル基、フルフリル基、チエニルメチル基などが挙げられる。あるいはR、RおよびRのうち2つが一緒になって環を形成していてもよく、シクロヘキシル基、フェニル基などが例示される。 Examples of the C4 to C20 heteroaralkyl group include a pyridylmethyl group, a difluoropyridylmethyl group, a quinolylmethyl group, an indolylmethyl group, a furfuryl group, and a thienylmethyl group. Alternatively, two of R 1 , R 2 and R 3 may be combined to form a ring, and examples thereof include a cyclohexyl group and a phenyl group.

本発明における電極構成の電池においては、より優れたサイクル安定性を得るためには、R、RおよびRの少なくとも1つが、C1〜C20のアルキル基(置換基を有していてもよい)であることが好ましく、C1〜C20のフルオロアルキル基がより好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、シアノエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、1H,1H−ヘプタフルオロブチル基、2H−ヘキサフルオロイソプロピル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、パーフルオロ−t−ブチル基などを例示することができる。なかでも好ましくは、2,2,2−トリフルオロエチル基、2H−ヘキサフルオロイソプロピル基である。 In the battery having the electrode configuration according to the present invention, in order to obtain better cycle stability, at least one of R 1 , R 2 and R 3 is a C1-C20 alkyl group (even if it has a substituent). Preferably a C1-C20 fluoroalkyl group. Specifically, methyl group, ethyl group, cyanoethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 1H, 1H-heptafluorobutyl group, 2H-hexafluoroisopropyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group And a perfluoro-t-butyl group. Of these, 2,2,2-trifluoroethyl group and 2H-hexafluoroisopropyl group are preferable.

前記(1)式で表されるリン酸エステル化合物の濃度としては、電池特性に悪影響を与えない範囲であれば特に限定されるものではない。リン酸エステル化合物が前記溶質を溶解できる場合には、リン酸エステル化合物自体を非水溶媒として用いてもよい。すなわち、前記の溶質をリン酸エステル化合物自体に溶解したものを非水電解質として用いることができる。前記の非水溶媒とリン酸エステル化合物を混合したものに前記の溶質を溶解させて非水電解質とする場合には、前記の非水溶媒とリン酸エステル化合物の重量比は、非水溶媒:リン酸エステル化合物=1:0.005〜1:3の範囲であることが好ましく、より安定な電池特性を得るためには非水溶媒:リン酸エステル化合物=1:0.005〜1:2の範囲であることが特に好ましい。   The concentration of the phosphate ester compound represented by the formula (1) is not particularly limited as long as it does not adversely affect the battery characteristics. When the phosphate ester compound can dissolve the solute, the phosphate ester compound itself may be used as a non-aqueous solvent. That is, what melt | dissolved the said solute in the phosphate ester compound itself can be used as a non-aqueous electrolyte. When the solute is dissolved in a mixture of the non-aqueous solvent and the phosphoric ester compound to obtain a non-aqueous electrolyte, the weight ratio of the non-aqueous solvent to the phosphoric ester compound is as follows: Phosphate ester compound is preferably in the range of 1: 0.005 to 1: 3, and in order to obtain more stable battery characteristics, non-aqueous solvent: phosphate ester compound = 1: 0.005 to 1: 2. It is particularly preferable that the range is

リン酸エステル化合物は前記の如くあらかじめ非水溶媒と混合させておき、得られた混合液に前記の溶質を溶解させて非水電解質とし、非水電解質二次電池を作製することが好ましいが、特に非水電解質の方法については限定されるものではない。また、用いるリン酸エステル化合物は1種類でもよいし、2種類以上混合してもよい。   The phosphate ester compound is preferably mixed with a non-aqueous solvent in advance as described above, and the solute is dissolved in the obtained mixed solution to form a non-aqueous electrolyte, thereby producing a non-aqueous electrolyte secondary battery. In particular, the method of the nonaqueous electrolyte is not limited. Moreover, the phosphoric acid ester compound to be used may be one type, and may mix 2 or more types.

本発明の非水電解質二次電池の正極および負極は、集電体の両面に同じ電極を形成させた形態であってもよく、集電体の片面に正極、一方の面に負極を形成させた形態、すなわち、バイポーラ電極であってもよい。例えば、バイポーラ電極である場合は、隣り合うバイポーラ電極の正極側と負極側との間にセパレータを配置し、各正極側と負極側とが対向した層内は、液絡を防止するため正極および負極の周辺部に絶縁材料が配置されている。   The positive electrode and the negative electrode of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may have a form in which the same electrode is formed on both surfaces of the current collector, and the positive electrode is formed on one surface of the current collector and the negative electrode is formed on one surface. Alternatively, it may be a bipolar electrode. For example, in the case of a bipolar electrode, a separator is disposed between the positive electrode side and the negative electrode side of the adjacent bipolar electrode, and in the layer where each positive electrode side and the negative electrode side are opposed, An insulating material is disposed around the negative electrode.

本発明の非水電解質二次電池は、正極側と負極側との間にセパレータを配置したものを倦回したものであってもよいし、積層したものであってもよい。正極、負極、およびセパレータには、リチウムイオン伝導を担う非水電解質が含まれている。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be one obtained by winding or laminating a separator disposed between the positive electrode side and the negative electrode side. The positive electrode, the negative electrode, and the separator contain a nonaqueous electrolyte that is responsible for lithium ion conduction.

本発明の非水電解質二次電池における正極の電気容量と負極の電気容量との比は、下記式(1)を満たすことが好ましい。
1≦B/A≦1.2 (1)
但し、上記式(1)中、Aは正極1cmあたりの電気容量を示し、Bは負極1cmあたりの電気容量を示す。
The ratio of the electric capacity of the positive electrode and the electric capacity of the negative electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention preferably satisfies the following formula (1).
1 ≦ B / A ≦ 1.2 (1)
In the above formula (1), A represents the electric capacity per 1 cm 2 of the positive electrode, and B represents the electric capacity per 1 cm 2 of the negative electrode.

B/Aが1未満である場合は、過充電時に負極の電位がリチウムの析出電位になる場合があり、一方、B/Aが1.2より大きい場合は電池反応に関与しない負極活物質が多いために副反応が起こる場合がある。   When B / A is less than 1, the potential of the negative electrode may become the deposition potential of lithium during overcharge. On the other hand, when B / A is greater than 1.2, a negative electrode active material that does not participate in the battery reaction is present. Side reactions may occur due to the large amount.

本発明の非水電解質二次電池における正極と負極との面積比は、特に限定されないが、下記式(2)を満たすことが好ましい。
1≦D/C≦1.2 (2)
(但し、Cは正極の面積、Dは負極の面積を示す。)
D/Cが1未満である場合は、例えば先述のB/A=1の場合、負極の容量が正極よりも小さくなるため、過充電時に負極の電位がリチウムの析出電位になる恐れがある。一方、D/Cが1.2より大きい場合は、正極と接していない部分の負極が大きいため、電池反応に関与しない負極活物質が副反応を起こす場合がある。正極および負極の面積の制御は特に限定されないが、例えば、スラリー塗工の際、塗工幅を制御することによって行うことができる。
Although the area ratio of the positive electrode to the negative electrode in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, it is preferable to satisfy the following formula (2).
1 ≦ D / C ≦ 1.2 (2)
(However, C represents the area of the positive electrode, and D represents the area of the negative electrode.)
When D / C is less than 1, for example, when B / A = 1 as described above, the capacity of the negative electrode is smaller than that of the positive electrode, so that the potential of the negative electrode may become a lithium deposition potential during overcharge. On the other hand, if D / C is greater than 1.2, the negative electrode active material not involved in the battery reaction may cause a side reaction because the portion of the negative electrode that is not in contact with the positive electrode is large. Although control of the area of a positive electrode and a negative electrode is not specifically limited, For example, in the case of slurry coating, it can carry out by controlling the coating width.

本発明の非水電解質二次電池に用いるセパレータと負極との面積比は特に限定されないが、下記式(3)を満たすことが好ましい。
1≦F/E≦1.5 (3)
(但し、Eは負極の面積、Fはセパレータの面積を示す。)
F/Eが1未満である場合は、正極と負極とが接触し、1.5より大きい場合は外装に要する体積が大きくなり、電池の出力密度が低下する場合がある。
The area ratio between the separator and the negative electrode used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, but preferably satisfies the following formula (3).
1 ≦ F / E ≦ 1.5 (3)
(However, E represents the area of the negative electrode, and F represents the area of the separator.)
When F / E is less than 1, the positive electrode and the negative electrode are in contact with each other, and when F / E is greater than 1.5, the volume required for the exterior increases, and the output density of the battery may decrease.

本発明の非水電解質二次電池に用いる非水電解質の量は、特に限定されないが、電池容量1Ahあたり、0.1mL以上であることが好ましい。0.1mL未満の場合、電極反応に伴うリチウムイオンの伝導が追いつかず、所望の電池性能が発現しない場合がある。   The amount of the nonaqueous electrolyte used in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.1 mL or more per 1 Ah of battery capacity. If it is less than 0.1 mL, the conduction of lithium ions accompanying the electrode reaction may not catch up, and the desired battery performance may not be exhibited.

非水電解質は、あらかじめ正極、負極およびセパレータに含ませてもよいし、正極側と負極側との間にセパレータを配置したものを倦回、あるいは積層した後に添加してもよい。   The nonaqueous electrolyte may be added to the positive electrode, the negative electrode and the separator in advance, or may be added after winding or laminating a separator disposed between the positive electrode side and the negative electrode side.

本発明の非水電解質二次電池は、上記積層体を倦回、あるいは複数積層した後にラミネートフィルムで外装してもよいし、角形、楕円形、円筒形、コイン形、ボタン形、シート形の金属缶で外装してもよい。外装には発生したガスを放出するための機構が備わっていてもよい。積層体の積層数は、所望の電圧値、電池容量を発現するまで積層させることができる。   The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention may be wound or laminated with a laminate film after the laminate is wound, or may be rectangular, elliptical, cylindrical, coin-shaped, button-shaped, or sheet-shaped. It may be packaged with a metal can. The exterior may be provided with a mechanism for releasing the generated gas. The number of stacked layers can be stacked until a desired voltage value and battery capacity are exhibited.

本発明の非水電解質二次電池は、複数接続することによって組電池とすることができる。本発明の組電池は、所望の大きさ、容量、電圧によって適宜直列、並列に接続することによって作製することができる。また、各電池の充電状態の確認、安全性向上のため、前記組電池に制御回路が付属されていることが好ましい。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention can be formed into an assembled battery by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries. The assembled battery of the present invention can be produced by appropriately connecting in series or in parallel according to a desired size, capacity, and voltage. Moreover, it is preferable that a control circuit is attached to the assembled battery in order to confirm the state of charge of each battery and improve safety.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更可能である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited at all by these Examples, In the range which does not change the summary, it can change suitably.

(正極の製造)
正極活物質のLi1.1Al0.1Mn1.8は、文献(Electrochemical and Solid−State Letters,9(12),A557(2006))に記載されている方法で作製した。
(Manufacture of positive electrode)
The positive electrode active material Li 1.1 Al 0.1 Mn 1.8 O 4 was produced by the method described in the literature (Electrochemical and Solid-State Letters, 9 (12), A557 (2006)).

すなわち、二酸化マンガン、炭酸リチウム、水酸化アルミニウム、およびホウ酸の水分散液を調製し、スプレードライ法で混合粉末を作製した。このとき、二酸化マンガン、炭酸リチウムおよび水酸化アルミニウムの量は、リチウム、アルミニウムおよびマンガンのモル比が1.1:0.1:1.8となるように調製した。次に、この混合粉末を空気雰囲気下900℃で12時間加熱した後、再度650℃で24時間加熱した。最後に、この粉末を95℃の水で洗浄後、乾燥させることによって正極活物質を作製した。   That is, an aqueous dispersion of manganese dioxide, lithium carbonate, aluminum hydroxide, and boric acid was prepared, and a mixed powder was prepared by a spray drying method. At this time, the amounts of manganese dioxide, lithium carbonate and aluminum hydroxide were adjusted so that the molar ratio of lithium, aluminum and manganese was 1.1: 0.1: 1.8. Next, the mixed powder was heated at 900 ° C. for 12 hours in an air atmosphere, and then again heated at 650 ° C. for 24 hours. Finally, the powder was washed with water at 95 ° C. and dried to prepare a positive electrode active material.

作製された正極活物質を100重量部、導電助材(アセチレンブラック)を6.8重量部、およびバインダーとしてPVdF(固形分濃度12wt%、NMP溶液)を6.8重量部混合してスラリーを作製した。このスラリーをアルミニウム箔(20μm)に塗工した後に、150℃で真空乾燥することによって正極(50cm)を作製した。 100 parts by weight of the prepared positive electrode active material, 6.8 parts by weight of conductive additive (acetylene black), and 6.8 parts by weight of PVdF (solid content concentration 12 wt%, NMP solution) as a binder were mixed to prepare a slurry. Produced. After applying this slurry to an aluminum foil (20 μm), a positive electrode (50 cm 2 ) was produced by vacuum drying at 150 ° C.

正極の容量は次の充放電試験で測定した。   The capacity of the positive electrode was measured by the following charge / discharge test.

前述と同様にアルミニウム箔の片面に塗工した正極を16mmΦに打ち抜き動作極、Li金属を16mmΦに打ち抜き対極とした。これらの電極を用いて、動作極(片面塗工)/セパレータ/Li金属の順に試験セル(HSセル、宝泉社製)内に積層し、非水電解質(エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート=3/7vol%、LiPF 1mol/L)を0.15mL入れ、半電池を作製した。この半電池を25℃で一日放置した後、充放電試験装置(HJ1005SD8、北斗電工社製)に接続した。この半電池を25℃、0.4mAで定電流充電(終止電圧:4.5V)および定電流放電(終止電圧:3.5V)を5回繰り返し、5回目の結果を正極の容量とした。その結果、正極の容量は、1.0mAh/cmであった。 As described above, a positive electrode coated on one surface of an aluminum foil was punched into a working electrode of 16 mmΦ, and a Li metal was punched out of 16 mmΦ as a counter electrode. Using these electrodes, a working electrode (single-sided coating) / separator / Li metal was laminated in this order in a test cell (HS cell, manufactured by Hosen Co., Ltd.), and a non-aqueous electrolyte (ethylene carbonate / dimethyl carbonate = 3/7 vol). %, LiPF 6 1 mol / L) was added to prepare a half cell. The half-cell was allowed to stand at 25 ° C. for one day, and then connected to a charge / discharge test apparatus (HJ1005SD8, manufactured by Hokuto Denko). This half-cell was subjected to constant current charging (end voltage: 4.5 V) and constant current discharge (end voltage: 3.5 V) at 25 ° C. and 0.4 mA five times, and the fifth result was taken as the positive electrode capacity. As a result, the capacity of the positive electrode was 1.0 mAh / cm 2 .

(負極の製造)
負極活物質のLiTi12は、文献(Journal of Electrochemical Sosiety,142,1431(1995))に記載されている方法で作製した。
(Manufacture of negative electrode)
The negative electrode active material Li 4 Ti 5 O 12 was prepared by the method described in the literature (Journal of Electrochemical Society, 142, 1431 (1995)).

すなわち、まず二酸化チタンと水酸化リチウムを、チタンとリチウムとのモル比を5:4となるように混合し、次にこの混合物を窒素雰囲気下800℃で12時間加熱することによって負極活物質を作製した。   That is, first, titanium dioxide and lithium hydroxide are mixed so that the molar ratio of titanium and lithium is 5: 4, and then this mixture is heated at 800 ° C. for 12 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a negative electrode active material. Produced.

作製された負極活物質を100重量部、導電助材(アセチレンブラック)を6.8重量部、およびバインダーとしてPVdF(固形分濃度12wt%、NMP溶液)を固形分6.8重量部混合してスラリーを作製した。このスラリーをアルミニウム箔(20μm)に塗工した後に、150℃で真空乾燥することによって負極(50cm)を作製した。 100 parts by weight of the prepared negative electrode active material, 6.8 parts by weight of conductive additive (acetylene black), and 6.8 parts by weight of PVdF (solid content concentration 12 wt%, NMP solution) as a binder were mixed. A slurry was prepared. This slurry was applied to an aluminum foil (20 μm), and then vacuum dried at 150 ° C. to prepare a negative electrode (50 cm 2 ).

負極の容量は次の充放電試験で測定した。   The capacity of the negative electrode was measured by the following charge / discharge test.

前述と同様の条件でアルミニウム箔の片面に負極を塗工し、16mmΦに打ち抜き動作極を作製した。Li金属を16mmΦに打ち抜き対極とした。これらの電極を用いて、動作極(片面塗工)/セパレータ/Li金属の順に試験セル(HSセル、宝泉社製)内に積層し、非水電解質(エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート=3/7vol%、LiPF 1mol/L)を0.15mL入れ、半電池を作製した。この半電池を25℃で一日放置した後、充放電試験装置(HJ1005SD8、北斗電工社製)に接続した。この半電池を25℃、0.4mAで定電流放電(終止電圧:1.0V)および定電流充電(終止電圧:2.0V)を5回繰り返し、5回目の結果を負極の容量とした。その結果、負極の容量は、1.2mAh/cmであった。 A negative electrode was coated on one side of the aluminum foil under the same conditions as described above, and a working electrode was punched out to 16 mmΦ. Li metal was punched out to 16 mmΦ as a counter electrode. Using these electrodes, a working electrode (single-sided coating) / separator / Li metal was laminated in this order in a test cell (HS cell, manufactured by Hosen Co., Ltd.), and a non-aqueous electrolyte (ethylene carbonate / dimethyl carbonate = 3/7 vol). %, LiPF 6 1 mol / L) was added to prepare a half cell. The half-cell was allowed to stand at 25 ° C. for one day, and then connected to a charge / discharge test apparatus (HJ1005SD8, manufactured by Hokuto Denko). This half-cell was subjected to constant current discharge (end voltage: 1.0 V) and constant current charge (end voltage: 2.0 V) at 25 ° C. and 0.4 mA five times, and the fifth result was taken as the negative electrode capacity. As a result, the capacity of the negative electrode was 1.2 mAh / cm 2 .

(リン酸エステル化合物の製造)
本発明におけるホウ酸エステル化合物は、文献(Journal of TheElectrochemical Sosiety,158(3),A337(2011))に記載されている方法で、塩化ホスホリルと相当するアルコールの脱水縮合させる反応により合成した。
(Production of phosphate ester compounds)
The boric acid ester compound in the present invention was synthesized by a dehydration condensation reaction of phosphoryl chloride and an alcohol corresponding to the method described in the literature (Journal of The Electrochemical Society, 158 (3), A337 (2011)).

(非水電解質二次電池の製造)
非水電解質二次電池を次のとおりに作製した。
(Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary batteries)
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced as follows.

最初に、前記作製した正極(片面塗工)、負極(片面塗工)、およびセパレータを、正極(片面塗工)/セパレータ/負極(片面塗工)の順に積層した。セパレータには、セルロース不織布(25μm、55cm)を用いた。 First, the prepared positive electrode (single-sided coating), negative electrode (single-sided coating), and separator were laminated in the order of positive electrode (single-sided coating) / separator / negative electrode (single-sided coating). A cellulose nonwoven fabric (25 μm, 55 cm 2 ) was used for the separator.

次に、両端の正極および負極にアルミニウムタブを振動溶着させた後に、袋状のアルミラミネートシートに入れた。非水電解質はエチレンカーボネート/ジメチルカーボネート=3:7(vol比)の混合非水溶媒とリン酸トリ(2H−ヘキサフルオロイソプロピル)を、重量比が1:0.01となるように混合したものに、LiPF を1mol/Lの濃度で溶解させて調製した。得られた非水電解質を2mL入れた後に、減圧しながら封止することによって非水電解質二次電池を作製した。 Next, aluminum tabs were vibration welded to the positive and negative electrodes at both ends, and then placed in a bag-like aluminum laminate sheet. Nonaqueous electrolyte is a mixture of ethylene carbonate / dimethyl carbonate = 3: 7 (vol ratio) mixed with nonaqueous solvent and tri (2H-hexafluoroisopropyl) phosphate so that the weight ratio is 1: 0.01. And LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1 mol / L. After 2 mL of the obtained nonaqueous electrolyte was added, the nonaqueous electrolyte secondary battery was produced by sealing while reducing the pressure.

リン酸エステル化合物としてリン酸トリ(2,2,2−トリフルオロエチル)を用いたこと以外は実施例1と同様に非水電解質二次電池を作製した。   A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that tri (2,2,2-trifluoroethyl phosphate) was used as the phosphoric ester compound.

非水電解質に、エチレンカーボネート/ジメチルカーボネート=3:7(vol比)の混合非水溶媒とリン酸トリ(2H−ヘキサフルオロイソプロピル)とを重量比が1:0.2となるように混合したものに、LiPF を1mol/Lの濃度で溶解させて調製したものを用いたこと以外は、実施例1と同様に非水電解質二次電池を作製した。 A mixed nonaqueous solvent of ethylene carbonate / dimethyl carbonate = 3: 7 (vol ratio) and tri (2H-hexafluoroisopropyl) phosphate were mixed with the nonaqueous electrolyte so that the weight ratio was 1: 0.2. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that a material prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L was used.

正極活物質として、LiNi0.5Mn1.5を文献(Journal of PowerSources,81−82,90(1999))に記載されている方法で作製した。すなわち、まず水酸化リチウム、酸化水酸化マンガン、および水酸化ニッケルをリチウム、マンガンおよびニッケルのモル比が1:1.5:0.5となるように混合した。次に、この混合物を空気雰囲気下550℃で加熱した後に、再度750℃で加熱することによってLiNi0.5Mn1.5を作製した。 As a positive electrode active material, LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 was produced by the method described in the literature (Journal of PowerSources, 81-82, 90 (1999)). That is, lithium hydroxide, manganese oxide hydroxide, and nickel hydroxide were first mixed so that the molar ratio of lithium, manganese, and nickel was 1: 1.5: 0.5. Next, this mixture was heated at 550 ° C. in an air atmosphere, and then heated again at 750 ° C. to prepare LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 .

作製されたLiNi0.5Mn1.5を正極活物質に用いたこと以外は、実施例1と同様に非水電解質二次電池を作製した。 A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the produced LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 was used as the positive electrode active material.

(比較例1)
非水電解質にリン酸トリ(2H−ヘキサフルオロイソプロピル)を添加しないこと以外は、実施例1と同様に非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that tri (2H-hexafluoroisopropyl) phosphate was not added to the nonaqueous electrolyte.

(比較例2)
非水電解質にリン酸トリ(2H−ヘキサフルオロイソプロピル)を添加しないこと以外は、実施例4と同様に非水電解質二次電池を作製した。
(Comparative Example 2)
A nonaqueous electrolyte secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 4 except that tri (2H-hexafluoroisopropyl) phosphate was not added to the nonaqueous electrolyte.

(サイクル特性の測定)
実施例及び比較例で作製された非水電解質二次電池を、充放電装置(HJ1005SD8、北斗電工社製)に接続し、55℃、50mA定電流充電、50mA定電流放電を100回繰り返した。このときの実施例1〜3と比較例1の充電終止電圧および放電終止電圧は、それぞれ3Vおよび2Vとし、実施例4と比較例2との充電終止電圧および放電終止電圧は、それぞれ3.5Vおよび2.5Vとした。1回目の放電容量を100としたときの、100回目の放電容量を表1に示す。
(Measurement of cycle characteristics)
The nonaqueous electrolyte secondary batteries produced in the examples and comparative examples were connected to a charge / discharge device (HJ1005SD8, manufactured by Hokuto Denko), and 55 ° C., 50 mA constant current charge, and 50 mA constant current discharge were repeated 100 times. The charge end voltage and discharge end voltage of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 at this time are 3 V and 2 V, respectively, and the charge end voltage and discharge end voltage of Example 4 and Comparative Example 2 are 3.5 V, respectively. And 2.5V. Table 1 shows the 100th discharge capacity when the first discharge capacity is 100.

Figure 2013098034
Figure 2013098034

表1から明らかな通り、本発明の実施例1〜4の非水電解質二次電池は、比較例1、比較例2の非水電解質二次電池よりもサイクル安定性が向上する。   As is apparent from Table 1, the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 4 of the present invention have improved cycle stability as compared with the nonaqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2.

Claims (8)

チタン酸リチウムからなる負極、正極、セパレータ、および非水電解質を備える非水電解質二次電池であって、非水電解質が下記一般式(1);
Figure 2013098034
(式中、各R、RおよびRは、C1〜C20のアルキル基、C2〜C20のアルケニル基、C2〜C20のアルキニル基、C6〜C20のアリール基、C4〜C20のヘテロアリール基、C7〜C20のアラルキル基、C4〜C20のヘテロアラルキル基を表し、互いに同じであっても異なっていてもよい。アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アラルキル基およびヘテロアラルキル基は置換基を有していてもよい。)で表されるリン酸エステル化合物を含有する、非水電解質二次電池。
A nonaqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode made of lithium titanate, a positive electrode, a separator, and a nonaqueous electrolyte, wherein the nonaqueous electrolyte is represented by the following general formula (1);
Figure 2013098034
Wherein each R 1 , R 2 and R 3 is a C1-C20 alkyl group, a C2-C20 alkenyl group, a C2-C20 alkynyl group, a C6-C20 aryl group, a C4-C20 heteroaryl group. Represents a C7 to C20 aralkyl group and a C4 to C20 heteroaralkyl group, which may be the same as or different from each other.Alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heteroaryl group, aralkyl group and hetero The aralkyl group may have a substituent.) A nonaqueous electrolyte secondary battery containing a phosphate ester compound represented by:
チタン酸リチウムが、スピネル構造を有するものである、請求項1に記載の非水電解質二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the lithium titanate has a spinel structure. 正極は、活物質としてリチウムマンガン化合物を含む、請求項1又は2に記載の非水電解質二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode contains a lithium manganese compound as an active material. 前記一般式(1)におけるR、RおよびRの少なくとも1つが、C1〜C20のアルキル基(置換基を有していてもよい。)である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。 Formula (1) R 1, at least one of R 2 and R 3 in an alkyl group C1 to C20 (which may have a substituent.), One of the claims 1 to 3 one The nonaqueous electrolyte secondary battery according to item. 前記一般式(1)におけるR、RおよびRのいずれもが2H−ヘキサフルオロイソプロピル基または2,2,2−トリフルオロエチル基である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。 Both the general formula in (1) of R 1, R 2 and R 3 are 2H- hexafluoroisopropyl group or 2,2,2-trifluoroethyl group, to any one of claims 1-4 The nonaqueous electrolyte secondary battery as described. リチウムマンガン化合物がLi1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族かつ第3〜4周期に属する元素)で表される化合物である、請求項3〜5のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。 Lithium manganese compound is Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is an element belonging to Group 2-13 and 3rd to 4th periods) The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 3 to 5, which is a compound represented. Li1+xMn2―x―y(0≦x≦0.2、0<y≦0.6、Mは2〜13族かつ第3〜4周期に属する元素)に含まれるMが、Al、Mg、Zn、Ni、Co、Fe、およびCrからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項6記載の非水電解質二次電池。 M contained in Li 1 + x M y Mn 2−xy O 4 (0 ≦ x ≦ 0.2, 0 <y ≦ 0.6, M is an element belonging to Group 2-13 and the third to fourth periods) The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 6, which is at least one selected from the group consisting of Al, Mg, Zn, Ni, Co, Fe, and Cr. 請求項1〜7のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池を複数個接続してなる組電池。   An assembled battery formed by connecting a plurality of the nonaqueous electrolyte secondary batteries according to any one of claims 1 to 7.
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