JP2013149461A - Electrolytic solution - Google Patents

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欣司 山田
Toshimitsu Kikuchi
利充 菊池
Keisuke Tsukimawashi
恵介 突廻
Toshio Ono
壽男 小野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic solution that shows excellent charge/discharge characteristics and provides a power storage device causing no temporary deterioration in spite of charging and discharging.SOLUTION: An electrolytic solution comprises an electrolyte, a solvent, and a solid electrolyte interface film. The solvent contains no water and the solid electrolyte interface film contains a specific sultone compound having a carbon-carbon double bond at one cyclic place.

Description

本発明は電解液に関する。さらに詳しくは、蓄電デバイス、特にリチウム二次電池、リチウムイオンキャパシタなどへの適用に好適な電解液であって、蓄電デバイスの充電過程において固体電解質界面膜を効率的に形成することのできる固体電解質界面膜形成剤を含有する非水系の電解液に関する。   The present invention relates to an electrolytic solution. More specifically, the electrolyte is suitable for application to an electricity storage device, particularly a lithium secondary battery, a lithium ion capacitor, etc., and can form a solid electrolyte interface film efficiently during the charging process of the electricity storage device. The present invention relates to a nonaqueous electrolytic solution containing an interface film forming agent.

近年、電気自動車、電子機器などの駆動用電源として好適な蓄電デバイスが要求されている。特にリチウムイオン二次電池およびリチウムイオンキャパシタは、高電圧且つ高エネルギー密度を有する蓄電デバイスとして期待されている。
蓄電デバイスは、電解質および溶媒を含有する電解液(電解質溶液)が正極と負極との間隙に挟持された構造を有する。上記リチウムイオン二次電池およびリチウムイオンキャパシタにおける電解液としては、実質的に水を含有しない非水系の電解液が用いられる。この場合、電解質としては例えばLiPF、LiClOなどのリチウム塩が一般的に用いられ;
溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、ジメチルカーボネートなどの有機溶媒が使用される。これらの有機溶媒は、蓄電デバイスの充放電の過程において、電極(特にフルセルにおける負極)の表面で分解されてCOなどのガスが発生して電池反応を損なう場合があり、あるいは電極活物質(特にフルセルにおける負極極活物質)と不可逆的に反応して活物質が変質する場合があり、これらの溶媒を用いた蓄電デバイスは、その耐久性に問題があった。
In recent years, there has been a demand for an electricity storage device suitable as a driving power source for electric vehicles, electronic devices, and the like. In particular, lithium ion secondary batteries and lithium ion capacitors are expected as power storage devices having high voltage and high energy density.
An electricity storage device has a structure in which an electrolyte solution (electrolyte solution) containing an electrolyte and a solvent is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode. As the electrolytic solution in the lithium ion secondary battery and the lithium ion capacitor, a non-aqueous electrolytic solution containing substantially no water is used. In this case, lithium salt such as LiPF 6 or LiClO 4 is generally used as the electrolyte;
As the solvent, for example, an organic solvent such as propylene carbonate or dimethyl carbonate is used. These organic solvents may be decomposed on the surface of the electrode (particularly, the negative electrode in the full cell) during the charge / discharge process of the electricity storage device to generate gas such as CO 2 and impair the battery reaction, or the electrode active material ( In particular, the active material may be irreversibly reacted with the negative electrode active material in a full cell), and the electricity storage device using these solvents has a problem in durability.

このような蓄電デバイスの経時的劣化を抑制するために、蓄電デバイスの初期充電時に電解質溶媒の還元によって電極の表面に固体電解質界面膜(solid electrolyte interface Film、当業界において「SEI膜」と通称されている。)を形成する方法が種々提案されている。
例えば特許文献1および2では、電極活物質の表面上にSEI膜を形成するための添加剤(SEI膜形成剤)としてカーボネート系化合物を添加する方法が提案されている。特許文献3〜6では、SEI膜形成剤としてスルトン系化合物を使用する方法が提案されている。しかしながら、これらのSEI膜形成剤によると、緻密性に欠けるとともに厚さが十分ではないとともに電極活物質表面の一部しか被覆しない、質的にも量的にも不十分なSEI膜しか形成することができず、上記の電解液溶媒の分解および電極活物質の変質といった問題の抑制効果は全く不足している。また、これらのSEI膜形成剤によって形成されるSEI膜は、Liイオンの移動抵抗が大きいため、蓄電デバイスの充放電時の電極抵抗(インピーダンス)が増大するとの問題もある。さらに、公知SEI膜形成剤を用いて上記問題の抑制効果を向上しようとして、これらSEI膜形成剤の添加量を多くすると、SEI膜の形成に関与せずに電解液中に残存する剤の量が多くなり、これが充放電に伴って経時的に劣化して電池特性を損なうという問題も発生する。
In order to suppress such deterioration of the electricity storage device over time, a solid electrolyte interface film (SOI film) is commonly called on the surface of the electrode by reducing the electrolyte solvent during the initial charge of the electricity storage device. Various methods for forming the above have been proposed.
For example, Patent Documents 1 and 2 propose a method of adding a carbonate compound as an additive (SEI film forming agent) for forming an SEI film on the surface of an electrode active material. Patent Documents 3 to 6 propose a method of using a sultone-based compound as the SEI film forming agent. However, according to these SEI film forming agents, only a SEI film that is insufficient in quality and quantity is formed which is not dense and is not thick enough and covers only a part of the surface of the electrode active material. Therefore, the effect of suppressing the problems such as the decomposition of the electrolyte solvent and the alteration of the electrode active material is completely lacking. In addition, since the SEI film formed by these SEI film forming agents has a large Li ion migration resistance, there is a problem that the electrode resistance (impedance) at the time of charging and discharging of the electricity storage device increases. Furthermore, when the amount of addition of these SEI film forming agents is increased in an attempt to improve the effect of suppressing the above-described problems using known SEI film forming agents, the amount of the agent remaining in the electrolyte without involving in the formation of the SEI film. There is also a problem that this deteriorates with time due to charging and discharging and impairs battery characteristics.

特開平08−45545号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-45545 特開2001−006729号公報JP 2001-006729 A 特開昭62−100948号公報JP-A-62-100948 特開2000−235866号公報JP 2000-235866 A 特開2002−329528号公報JP 2002-329528 A 特表2011−519133号公報Special table 2011-519133 gazette

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、良好な充放電特性を示し、充放電に伴う経時的劣化を来たすことのない蓄電デバイスを与える電解液を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrolytic solution that exhibits good charge / discharge characteristics and provides an electricity storage device that does not deteriorate over time due to charge / discharge. It is in.

本発明の上記目的および利点は、
電解質、溶媒および固体電解質界面膜形成剤からなる電解液であって、
前記溶媒が水を含有せず、そして前記固体電解質界面膜形成剤が下記一般式(1)
The above objects and advantages of the present invention are as follows:
An electrolyte solution comprising an electrolyte, a solvent, and a solid electrolyte interface film forming agent,
The solvent does not contain water, and the solid electrolyte interface film forming agent has the following general formula (1)

Figure 2013149461
Figure 2013149461

(式(1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、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または炭素数6〜18のアリール基であり、nは1〜3の整数であり、mは0〜3の整数であり、ただし、R、R、RまたはRが複数存在するとき、該複数のR、R、RまたはRは同一であっても相違していてもよい。)
で表される化合物を含有することを特徴とする、前記電解液によって達成される。
(In formula (1), R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. , N is an integer of 1 to 3, m is an integer of 0 to 3, provided that when a plurality of R 1 , R 2 , R 5 or R 6 are present, the plurality of R 1 , R 2 , R 5 or R 6 may be the same or different.)
It achieves by the said electrolyte solution characterized by including the compound represented by these.

本発明の電解液によると、良好な充放電特性を示し、充放電に伴う経時的劣化を来たすことのない蓄電デバイスを与える電解液が提供される。
本発明の電解液は、SEI膜の形成効率の高いSEI膜形成剤を含有するから、該剤の添加量が少量の場合であっても良質のSEI膜が効率的に形成され、このことにより、従来技術における電解液溶媒の分解および電極活物質の変質の問題が抑制される。さらに、本発明の電解液から形成されるSEI膜は、Liイオンの移動抵抗が小さいから、電極抵抗の小さい蓄電デバイスを得ることができる。
According to the electrolytic solution of the present invention, there is provided an electrolytic solution that exhibits good charge / discharge characteristics and provides an electricity storage device that does not deteriorate with time due to charge / discharge.
Since the electrolytic solution of the present invention contains a SEI film forming agent having high SEI film formation efficiency, a good quality SEI film is efficiently formed even when the amount of the agent added is small. Thus, the problems of decomposition of the electrolyte solvent and alteration of the electrode active material in the prior art are suppressed. Furthermore, since the SEI film formed from the electrolytic solution of the present invention has a low Li ion migration resistance, an electricity storage device having a low electrode resistance can be obtained.

以下、本発明にかかる好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、下記に記載された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変型例も含むものとして理解されるべきである。
1.電解液
上記のとおり、本発明の電解液は、電解質、溶媒および固体電解質界面膜形成剤(以下、「SEI膜形成剤」という。)からなる。
Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail. It should be understood that the present invention is not limited only to the embodiments described below, and includes various modified examples that are implemented without departing from the scope of the present invention.
1. Electrolytic Solution As described above, the electrolytic solution of the present invention includes an electrolyte, a solvent, and a solid electrolyte interface film forming agent (hereinafter referred to as “SEI film forming agent”).

1−1.電解質
本発明における電解質としては、特に制限されるものではないが、蓄電デバイスがリチウムイオン二次電池またはリチウムイオンキャパシタである場合、
公知のリチウム塩を好適に使用することができる。
本発明における電解質の好ましい例としては、例えば炭素数2〜30のカルボン酸のリチウム塩、LiClO、LiBF、LiPF、LiCFCO、LiAsF、LiSbF、LiB10Cl10、LiAlCl、LiCl、LiBr、LiB(C、LiCFSO、LiCHSO、LiCSO、Li(CFSONなどを挙げることができ、これらから選択される少なくとも1種を使用することができる。
上記カルボン酸のリチウム塩における炭素数は、カルボキシ基の炭素をも含めた数である。炭素数2〜30のカルボン酸のリチウム塩としては、例えば酢酸リチウム、プロピオン酸リチウム、酪酸リチウム、吉草酸リチウム、カプロン酸リチウム、カプリル酸リチウム、コハク酸リチウム、グルタリル酸リチウム、アジピン酸リチウム、マロン酸リチウム、アクリル酸リチウム、メタクリル酸リチウム、マレイン酸リチウム、フマル酸リチウム、フタル酸リチウム、安息香酸リチウム、ベンゼンテトラカルボン酸リチウム、ナフタレンカルボン酸リチウム、エチレンジアミン4酢酸リチウム、エチレンジアミン三酢酸リチウムなどを挙げることができる。
本発明における電解質としては、LiBFおよびLiPFから選択される少なくとも1種を使用することが特に好ましい。
1-1. Electrolyte As the electrolyte in the present invention, although not particularly limited, when the electricity storage device is a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor,
A known lithium salt can be preferably used.
Preferred examples of the electrolyte in the present invention, for example, lithium salt of a carboxylic acid having 2 to 30 carbon atoms, LiClO 4, LiBF 4, LiPF 6, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiB 10 Cl 10, LiAlCl 4 , LiCl, LiBr, LiB (C 2 H 5 ) 4 , LiCF 3 SO 3 , LiCH 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , Li (CF 3 SO 2 ) 2 N and the like can be selected. At least one of the above can be used.
The carbon number in the lithium salt of the carboxylic acid is a number including the carbon of the carboxy group. Examples of the lithium salt of a carboxylic acid having 2 to 30 carbon atoms include lithium acetate, lithium propionate, lithium butyrate, lithium valerate, lithium caproate, lithium caprylate, lithium succinate, lithium glutarate, lithium adipate, and malon. Examples include lithium acid, lithium acrylate, lithium methacrylate, lithium maleate, lithium fumarate, lithium phthalate, lithium benzoate, lithium benzenetetracarboxylate, lithium naphthalenecarboxylate, lithium ethylenediaminetetraacetate, lithium ethylenediaminetriacetate, etc. be able to.
As the electrolyte in the present invention, it is particularly preferable to use at least one selected from LiBF 4 and LiPF 6 .

1−2.溶媒
本発明の電解液における溶媒は、実質的に水を含有しない。ここで「実質的に水を含有しない」とは、蓄電デバイスの製造において通常払われる注意によって水の浸入を防いだ結果の低含水量であることを意味し、化学的に厳密な意味においてHO分子が溶媒中に全く存在しないことまでを要求するものではない。
本発明における溶媒中の水の含有割合は、1質量%以下であることが好ましく、0.5質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましい。
本発明の電解液における溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどのカーボネート化合物;
γ−ブチルラクトンなどのラクトン化合物;
酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、などのエステル化合物;
トリメトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、2−エトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、エトキシメトキシエタンなどのエーテル化合物;
ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド化合物などを挙げることができ、これらのうちから選択される少なくとも1種を使用することができる。
1-2. Solvent The solvent in the electrolytic solution of the present invention contains substantially no water. Here, “substantially free of water” means a low water content as a result of preventing water intrusion by the caution usually taken in the manufacture of electricity storage devices, and in a chemically strict sense H It does not require that no 2 O molecule is present in the solvent.
The content of water in the solvent in the present invention is preferably 1% by mass or less, more preferably 0.5% by mass or less, and further preferably 0.1% by mass or less.
Examples of the solvent in the electrolytic solution of the present invention include carbonate compounds such as propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate;
Lactone compounds such as γ-butyl lactone;
Ester compounds such as methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate;
Ether compounds such as trimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, diethyl ether, 2-ethoxyethane, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, ethoxymethoxyethane;
Examples thereof include sulfoxide compounds such as dimethyl sulfoxide, and at least one selected from these compounds can be used.

1−3.SEI膜形成剤
1−3−1.上記一般式(1)で表される化合物
本発明におけるSEI膜形成剤は、上記一般式(1)で表される化合物(以下、「化合物(1)」という。)を含有する。上記式(1)において、m=0である場合は、環を構成する酸素原子が基Rを有するsp炭素と直結する態様である。
化合物(1)は、環状構造内に炭素=炭素不飽和結合を有するスルトン化合物である。この炭素=炭素不飽和結合は硫黄原子と隣接していないから、反応性に富むと考えられる。このため、電解液に化合物(1)を少量添加することにより、これが初期充電過程において活物質表面で迅速に電解重合し、活物質表面の全面上に緻密なSEI膜を形成すると考えられる。化合物(1)から形成されたSEI膜は緻密且つ堅固であるから蓄電デバイスの充放電が繰り返されても崩壊し難く、さらに後述の好ましい使用割合にて化合物(1)を添加すると、形成されるSEI膜が活物質表面の全部を被覆するから、蓄電デバイスの寿命が向上し、充放電容量の経時的な減少が抑制される。
一方で、上記SEI膜は、緻密且つ堅固でありながらリチウムイオンの拡散抵抗は低いため、蓄電デバイスの電極抵抗を低い値に維持することができる。
上記一般式(1)におけるR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、メチル基、トリフルオロメチル基またはフェニル基であることが好ましい。nおよびmは、それぞれ、1であることが好ましい。
1-3. SEI film forming agent 1-3-1. Compound Represented by General Formula (1) The SEI film forming agent in the present invention contains a compound represented by the general formula (1) (hereinafter referred to as “compound (1)”). In the above formula (1), when m = 0, the oxygen atom constituting the ring is directly connected to the sp 2 carbon having the group R 4 .
Compound (1) is a sultone compound having a carbon = carbon unsaturated bond in the cyclic structure. Since this carbon = carbon unsaturated bond is not adjacent to the sulfur atom, it is considered to be highly reactive. For this reason, it is considered that by adding a small amount of the compound (1) to the electrolytic solution, this rapidly undergoes electropolymerization on the active material surface during the initial charging process, thereby forming a dense SEI film on the entire surface of the active material. Since the SEI film formed from the compound (1) is dense and firm, it does not easily collapse even when charging / discharging of the electricity storage device is repeated, and is further formed when the compound (1) is added at a preferable usage rate described later. Since the SEI film covers the entire surface of the active material, the life of the electricity storage device is improved, and a decrease in charge / discharge capacity with time is suppressed.
On the other hand, since the SEI film is dense and firm and has low diffusion resistance of lithium ions, the electrode resistance of the electricity storage device can be maintained at a low value.
R 1 to R 6 in the general formula (1) are each independently preferably a hydrogen atom, a fluorine atom, a methyl group, a trifluoromethyl group, or a phenyl group. n and m are each preferably 1.

化合物(1)の好ましい具体例として、ブタジエン−δ−スルトン、イソプレン−δ−スルトン、2,3−ジメチルブタジエン−δ−スルトン、ピペリレン−δ−スルトン、2−クロルブタジエン−δ−スルトン、2−フェニルブタジエン−δ−スルトン、2,3−ジフェニルブタジエン−δ−スルトン、ヘキサフルオロブタジエン−δ−スルトン、トリフルオロメチル−2,−ブタジエン−δ−スルトン、ジトリフルオロメチル−2,3−ブタジエン−δ−スルトンなどを挙げることができ、これらのうちから選択される少なくとも1種を使用することができる。化合物(1)として、より好ましくはブタジエン−δ−スルトン、イソプレン−δ−スルトン、2,3−ジメチルブタジエン−δ−スルトンおよびピペリレン−δ−スルトンよりなる群から選択される少なくとも1種であり、特に好ましくはイソプレン−δ−スルトンおよび2,3−ジメチルブタジエン−δ−スルトンよりなる群から選択される少なくとも1種である。
このような好ましい化合物(1)は、例えば下記式(2)
Preferred specific examples of the compound (1) include butadiene-δ-sultone, isoprene-δ-sultone, 2,3-dimethylbutadiene-δ-sultone, piperylene-δ-sultone, 2-chlorobutadiene-δ-sultone, 2- Phenylbutadiene-δ-sultone, 2,3-diphenylbutadiene-δ-sultone, hexafluorobutadiene-δ-sultone, trifluoromethyl-2, -butadiene-δ-sultone, ditrifluoromethyl-2,3-butadiene-δ -Sultone etc. can be mentioned, At least 1 sort (s) selected from these can be used. The compound (1) is more preferably at least one selected from the group consisting of butadiene-δ-sultone, isoprene-δ-sultone, 2,3-dimethylbutadiene-δ-sultone, and piperylene-δ-sultone, Particularly preferred is at least one selected from the group consisting of isoprene-δ-sultone and 2,3-dimethylbutadiene-δ-sultone.
Such preferable compound (1) is, for example, the following formula (2):

Figure 2013149461
Figure 2013149461

(式(2)中、R〜Rは、それぞれ、上記一般式(1)におけるのと同じ意味である。)
で表される共役ジエン(以下、「化合物(2)」という。)とスルホン化剤とを、好ましくは適当な溶媒中で反応させることにより、容易に得ることができる。
化合物(2)は、所望の化合物(1)の構造に応じて選択され、例えばブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン、ピペリレン、2−クロルブタジエン、2−フェニルブタジエン、2,3−ジフェニルブタジエン、ヘキサフルオロブタジエン、トリフルオロメチル−2,−ブタジエンおよびジトリフルオロメチル−2,3−ブタジエンよりなる群から適宜に選択して使用することができる。
上記スルホン化剤としては、例えば無水硫酸、無水硫酸と電子供与性化合物との錯体(モル比で1:1)を挙げることができる。この電子供与性化合物としては、例えばN,N−ジメチルホルムアミド、ジオキサン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物;
ピリジン、ピペラジン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどのアミン化合物;
ジメチルスルフィド、ジエチルスルフィドなどのスルフィド;アセトニトリル、エチルニトリル、プロピルニトリルなどのニトリル化合物などを挙げることができるが、このうち、N,N−ジメチルホルムアミドおよびジオキサンよりなるものから選択される少なくとも1種を使用することが好ましい。
(In formula (2), R 1 to R 6 each have the same meaning as in general formula (1) above.)
It can be easily obtained by reacting a conjugated diene represented by the following (hereinafter referred to as “compound (2)”) with a sulfonating agent, preferably in an appropriate solvent.
The compound (2) is selected according to the structure of the desired compound (1). For example, butadiene, isoprene, 2,3-dimethylbutadiene, piperylene, 2-chlorobutadiene, 2-phenylbutadiene, 2,3-diphenylbutadiene , Hexafluorobutadiene, trifluoromethyl-2, -butadiene and ditrifluoromethyl-2,3-butadiene can be appropriately selected and used.
Examples of the sulfonating agent include sulfuric anhydride and a complex of sulfuric anhydride and an electron donating compound (1: 1 in molar ratio). Examples of the electron donating compound include ether compounds such as N, N-dimethylformamide, dioxane, dibutyl ether, tetrahydrofuran and diethyl ether;
Amine compounds such as pyridine, piperazine, trimethylamine, triethylamine, tributylamine;
Examples thereof include sulfides such as dimethyl sulfide and diethyl sulfide; and nitrile compounds such as acetonitrile, ethyl nitrile and propyl nitrile. Among these, at least one selected from N, N-dimethylformamide and dioxane is used. It is preferable to use it.

スルホン化剤の使用割合は、化合物(2)の1モルに対する無水硫酸換算の使用割合として、好ましくは0.5〜2モルであり、より好ましくは0.7〜1.5モルであり、さらに好ましくは、0.9〜1.1である。この値を0.5モル未満とすると反応収率が低くなり、一方、2モルを超えると未反応のスルホン化剤の割合が多くなり、反応によって得られた化合物(1)が経時的に変質する場合があり、いずれも好ましくない。
化合物(2)とスルホン化剤との反応に際して好ましく使用される溶媒としては、例えばジオキサン、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテルなどのエーテル化合物;
クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、テトラクロロエチレン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素;
ニトロメタン、ニトロベンゼンなどのニトロ化合物;
液体二酸化イオウ;
プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素などを挙げることができ、これらのうちから選択される少なくとも1種を使用することができる。
溶媒の使用割合は、化合物(2)およびスルホン化剤の合計100質量部に対して、好ましくは100〜2,000質量部であり、より好ましくは300〜1,000質量部である。
反応温度は、−20〜100℃とすることが好ましく、0〜50℃とすることがより好ましく、さらに10〜30℃とすることが好ましい。反応時間は、1〜5時間とすることが好ましく、1.5〜3時間とすることがより好ましい。
以上のようにして、化合物(1)を容易に得ることができる。
The use ratio of the sulfonating agent is preferably 0.5 to 2 moles, more preferably 0.7 to 1.5 moles as the use ratio in terms of anhydrous sulfuric acid with respect to 1 mole of the compound (2). Preferably, it is 0.9-1.1. When this value is less than 0.5 mol, the reaction yield decreases, while when it exceeds 2 mol, the proportion of the unreacted sulfonating agent increases, and the compound (1) obtained by the reaction changes in quality over time. Both are not preferred.
Examples of the solvent preferably used in the reaction of the compound (2) with the sulfonating agent include ether compounds such as dioxane, dibutyl ether, tetrahydrofuran, and diethyl ether;
Halogenated hydrocarbons such as chloroform, dichloroethane, tetrachloroethane, tetrachloroethylene, dichloromethane;
Nitro compounds such as nitromethane and nitrobenzene;
Liquid sulfur dioxide;
Aliphatic hydrocarbons such as propane, butane, pentane, hexane, and cyclohexane can be exemplified, and at least one selected from these can be used.
The use ratio of the solvent is preferably 100 to 2,000 parts by mass, and more preferably 300 to 1,000 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the compound (2) and the sulfonating agent.
The reaction temperature is preferably -20 to 100 ° C, more preferably 0 to 50 ° C, and further preferably 10 to 30 ° C. The reaction time is preferably 1 to 5 hours, and more preferably 1.5 to 3 hours.
As described above, the compound (1) can be easily obtained.

1−3−2.その他のSEI膜形成剤
本発明の電解液においては、本発明の効果を損なわない範囲において、上記のような化合物(1)とともにその他のSEI膜形成剤を併用することができる。
ここで使用することのできるその他のSEI膜形成剤としては、従来技術においてSEI膜の形成効果が高いと標榜している公知の剤を使用することができ、例えばエチレンサルファイト、1.3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、γ−スルトン、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネートなどを挙げることができ、これらのうちから選択される少なくとも1種を使用することができる。
1-3-2. Other SEI film forming agents In the electrolyte solution of the present invention, other SEI film forming agents can be used in combination with the compound (1) as long as the effects of the present invention are not impaired.
As other SEI film forming agents that can be used here, known agents that are known to have a high SEI film forming effect in the prior art can be used, such as ethylene sulfite, 1.3- Examples thereof include propane sultone, 1,4-butane sultone, γ-sultone, vinylene carbonate, and fluoroethylene carbonate, and at least one selected from these can be used.

1−4.その他の添加剤
本発明の電解液においては、本発明の効果を損なわない範囲において、上記のような化合物(1)とともにその他の添加剤を併用することができる。
ここで使用することのできるその他の添加剤としては、例えば難燃化剤、過充電防止剤、漏洩防止剤などを挙げることができる。これらの例としては、上記難燃化剤として、例えばリン化合物、フォスファゼン化合物などを;
上記過充電防止剤として、例えば芳香族化合物(例えばビフェニル化合物、ターフェニル化合物など)、レドックスシャトル剤などを;
上記漏洩防止剤として、例えばゲル化剤など、それぞれ挙げることができ、これらのうちから選択される少なくとも1種を使用することができる。
1-4. Other Additives In the electrolytic solution of the present invention, other additives can be used in combination with the compound (1) as long as the effects of the present invention are not impaired.
Examples of other additives that can be used here include flame retardants, overcharge inhibitors, and leakage inhibitors. Examples of these include, as the flame retardant, for example, phosphorus compounds, phosphazene compounds and the like;
Examples of the overcharge preventing agent include aromatic compounds (such as biphenyl compounds and terphenyl compounds), redox shuttle agents, and the like;
Examples of the leakage preventing agent include a gelling agent, and at least one selected from these can be used.

1−5.電解液
本発明の電解液は、上記のような電解質、溶媒、必要に応じてその他添加剤およびSEI膜形成剤を含有する。
本発明の電解液における電解質の含有割合(濃度)は、好ましくは0.5〜3モル/リットルであり、より好ましくは0.7〜2モル/リットルである。
本発明における化合物(1)の含有割合は、電解液に対して、好ましくは0.001〜1モル/リットルであり、より好ましくは0.005〜0.8モル/リットルであり、さらに好ましくは0.01〜0.5モル/リットルである。この範囲で化合物(1)を含有することにより、本発明の電解液は、初期充電時に良好なSEI膜を形成することができるとともに、膜形成後に電解液中に未反応のまま残留する化合物(1)の割合を可及的に低減することができることとなる。その結果、充放電を繰り返しても充放電特性が劣化せず、経時的耐久性に優れる蓄電デバイスを製造することができる。
本発明の電解液におけるSEI膜形成剤が化合物(1)とともにその他のSEI膜形成剤を含有するものである場合、該その他のSEI膜形成剤の使用割合は、電解液に対して、好ましくは2モル/リットル以下であり、より好ましくは0.5モル/リットル以下である。
1-5. Electrolytic Solution The electrolytic solution of the present invention contains the above-described electrolyte, solvent, and other additives and an SEI film forming agent as necessary.
The content (concentration) of the electrolyte in the electrolytic solution of the present invention is preferably 0.5 to 3 mol / liter, more preferably 0.7 to 2 mol / liter.
The content ratio of the compound (1) in the present invention is preferably 0.001 to 1 mol / liter, more preferably 0.005 to 0.8 mol / liter, and still more preferably with respect to the electrolytic solution. 0.01 to 0.5 mol / liter. By containing the compound (1) within this range, the electrolytic solution of the present invention can form a good SEI film at the time of initial charge, and the compound (unreacted in the electrolytic solution after film formation) The ratio of 1) can be reduced as much as possible. As a result, even if charge / discharge is repeated, the charge / discharge characteristics are not deteriorated, and an electricity storage device having excellent temporal durability can be manufactured.
When the SEI film forming agent in the electrolytic solution of the present invention contains the other SEI film forming agent together with the compound (1), the use ratio of the other SEI film forming agent is preferably relative to the electrolytic solution. It is 2 mol / liter or less, more preferably 0.5 mol / liter or less.

2.蓄電デバイス
本発明における蓄電デバイスは、上記のような本発明の電解液を備えるものである。
本発明における蓄電デバイスは、上記のような本発明の電解液とともに、公知の電極、セパレータなどの部品を用いて、常法に従って製造することができる。例えば、負極と正極とをセパレータを介して重ね合わせ、これを所望の電池形状に応じて巻く、折るなどしたうえで電池容器に収納し、該電池容器に電解液を注入して封口する方法などを挙げることができる。
電池の形状は、コイン型、円筒型、角形、ラミネート型などの適宜の形状であることができる。
2. Electric storage device The electric storage device in the present invention comprises the above-described electrolytic solution of the present invention.
The electricity storage device in the present invention can be produced according to a conventional method using components such as known electrodes and separators together with the above-described electrolytic solution of the present invention. For example, a method in which a negative electrode and a positive electrode are overlapped with a separator, wound and folded in accordance with a desired battery shape, and stored in a battery container, and an electrolytic solution is injected into the battery container and sealed. Can be mentioned.
The shape of the battery can be an appropriate shape such as a coin shape, a cylindrical shape, a square shape, or a laminate shape.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例および比較例中の「部」は、特に断らない限り質量基準である。
蓄電デバイスの評価においては、正極にリチウム箔を用いた「ハーフセル」を製造して充放電特性を評価した。「ハーフセル」による充放電特性の評価は、当業界において実験室的に行われる一般的な評価手法である。
ハーフセルによる評価は、現実の製品であるフルセルの挙動を直接に再現するものではない。しかしながら、ハーフセル評価によってSEI膜が効率的に形成されるかどうかを簡易的に判断することができるから、同じ技術をフルセルに適用した場合の挙動を予測することができる。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples. “Parts” in Examples and Comparative Examples are based on mass unless otherwise specified.
In the evaluation of the electricity storage device, a “half cell” using a lithium foil for the positive electrode was produced and the charge / discharge characteristics were evaluated. Evaluation of charge / discharge characteristics by “half-cell” is a general evaluation method performed in the industry in a laboratory.
The evaluation by the half cell does not directly reproduce the behavior of the full cell which is an actual product. However, since it is possible to easily determine whether the SEI film is efficiently formed by half cell evaluation, it is possible to predict the behavior when the same technique is applied to a full cell.

<SEI膜形成剤の合成>
合成例1
500mLのセパラブルフラスコを窒素で置換した後、ここに脱水したジオキサン160gを仕込み、液温を15℃に設定した。液温が15〜20℃に維持されるように冷却しながら、無水硫酸20gを注射器を用いて少しずつ滴下した。無水硫酸の全量を滴下後、10分間攪拌して無水硫酸−ジオキサン錯体を含有する溶液を得た。その後、反応系を冷却しながらイソプレン17gを添加した。イソプレン添加の際、液温は一時的に40℃程度まで上がったが、概ね20℃付近に維持した。イソプレン添加後、2時間、攪拌を継続した。
次いで、フラスコに50℃に設定したバスを装着し、ロータリーエバポレータを用いて減圧下で、使用したジオキサンの約8割を除去して濃縮液を得た。
この濃縮液の全量および1,2−ジクロロエタン100gを分液ロートに入れて分液抽出を行い、目的物質が抽出されたジクロロエタン層(下層)を取り出した。このジクロロエタン層から減圧下でジクロロエタンを除去することにより、目的とするイソプレン−δ−スルトンを得た。
合成例2
上記合成例1において、イソプレンの代わりに2,3−ジメチルブタジエン20.5gを使用した以外は合成例1と同様に実施することにより、2,3−ジメチルブタジエン−δ−スルトンを得た。
<Synthesis of SEI film forming agent>
Synthesis example 1
After replacing the 500 mL separable flask with nitrogen, 160 g of dehydrated dioxane was charged therein, and the liquid temperature was set to 15 ° C. While cooling so that the liquid temperature was maintained at 15 to 20 ° C., 20 g of sulfuric anhydride was added dropwise little by little using a syringe. After dripping the whole quantity of anhydrous sulfuric acid, it stirred for 10 minutes and obtained the solution containing an anhydrous sulfuric acid-dioxane complex. Thereafter, 17 g of isoprene was added while cooling the reaction system. During the isoprene addition, the liquid temperature temporarily increased to about 40 ° C., but was maintained at about 20 ° C. in general. Stirring was continued for 2 hours after the addition of isoprene.
Next, a bath set at 50 ° C. was attached to the flask, and about 80% of the dioxane used was removed under reduced pressure using a rotary evaporator to obtain a concentrated solution.
The total amount of the concentrated liquid and 100 g of 1,2-dichloroethane were put into a separatory funnel and subjected to liquid separation extraction, and the dichloroethane layer (lower layer) from which the target substance was extracted was taken out. Dichloroethane was removed from the dichloroethane layer under reduced pressure to obtain the desired isoprene-δ-sultone.
Synthesis example 2
In Synthesis Example 1, 2,3-dimethylbutadiene-δ-sultone was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 20.5 g of 2,3-dimethylbutadiene was used instead of isoprene.

<ハーフセルの製造および評価>
実施例1〜5および比較例1〜3
(1)正極(リチウム極)の製造
厚さ200μmのリチウム箔(本城金属(株)製)をリチウム金属打ち抜き器を用いて直径15.95mmの円形に打ち抜くことにより、正極を製造した。
(2)負極の製造
二軸型プラネタリーミキサー(プライミクス(株)製、商品名「TKハイビスミックス 2P−03」)に、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)4部(固形分換算)、負極活物質としての人造黒鉛100部(固形分換算)およびN−メチルピロリドン(NMP)80部を投入し、60rpmで1時間撹拌を行った。その後、さらにNMP20部を追加投入した後、撹拌脱泡機((株)シンキー製、製品名「あわとり練太郎」)を使用して、200rpmで2分間、次いで1,800rpmで5分間、さらに真空下において1,800rpmで1.5分間撹拌・混合することにより、負極用スラリーを調製した。
次いで、厚さ18μmの銅箔からなる集電体の表面に、上記で調製した負極用スラリーをドクターブレード法によって均一に塗布し、120℃で20分間加熱して負極活物質層を形成し、負極シートを得た。この負極シートを直径16.16mmの円盤状に打ち抜くことにより、負極を製造した。
<Manufacture and evaluation of half cells>
Examples 1-5 and Comparative Examples 1-3
(1) Production of positive electrode (lithium electrode) A positive electrode was produced by punching out a lithium foil (made by Honjo Metal Co., Ltd.) having a thickness of 200 μm into a circle having a diameter of 15.95 mm using a lithium metal punch.
(2) Production of negative electrode Biaxial planetary mixer (product name "TK Hibismix 2P-03" manufactured by PRIMIX Corporation), 4 parts of polyvinylidene fluoride (PVDF) (solid content conversion), as a negative electrode active material 100 parts (in terms of solid content) and 80 parts of N-methylpyrrolidone (NMP) were added and stirred at 60 rpm for 1 hour. Then, after further adding 20 parts of NMP, using a stirring defoamer (product name “Awatori Nertaro” manufactured by Shinky Co., Ltd.) for 2 minutes at 200 rpm, then for 5 minutes at 1,800 rpm, A negative electrode slurry was prepared by stirring and mixing at 1,800 rpm for 1.5 minutes under vacuum.
Next, the negative electrode slurry prepared above was uniformly applied by a doctor blade method to the surface of a current collector made of copper foil having a thickness of 18 μm, and heated at 120 ° C. for 20 minutes to form a negative electrode active material layer. A negative electrode sheet was obtained. The negative electrode sheet was punched into a disk shape having a diameter of 16.16 mm to produce a negative electrode.

(3)電解液の調製
LiPFのプロピレンカーボネート溶液(濃度1.0モル/リットル)中に、表1に記載した種類のSEI膜形成剤を、電解液中の濃度が表1に記載した値になるように添加して混合することにより、電解液を調製した。
なお、比較例1においては、SEI膜形成剤を使用しなかった。
(4)蓄電デバイス(ハーフセル)の製造
露点が−80℃以下となるようにアルゴン置換されたグローブボックス内で、上記「(2)負極の製造」において製造した負極を、2極式コインセル(宝泉(株)製、商品名「HSフラットセル」)上に載置した。次いで、直径24mmに打ち抜いたポリプロピレン製多孔膜からなるセパレータ(セルガード(株)製、商品名「セルガード#2400」)を載置し、さらに、空気が入らないように上記「(3)電解液の調製」において調製した電解液の500μLを注入した後、上記「(1)正極(リチウム極)の製造」において製造した正極を載置し、2極式コインセルの外装ボディーをネジで閉めて封止することにより、リチウムイオン電池のハーフセル(蓄電デバイス)を製造した。
(3) Preparation of electrolyte solution The SEI film forming agent of the type described in Table 1 in a propylene carbonate solution of LiPF 6 (concentration of 1.0 mol / liter), the concentration in the electrolyte solution being the value described in Table 1. The electrolyte solution was prepared by adding and mixing so that.
In Comparative Example 1, no SEI film forming agent was used.
(4) Manufacture of electricity storage device (half cell) In the glove box substituted with argon so that the dew point is -80 ° C. or less, the negative electrode manufactured in the above “(2) Manufacturing of negative electrode” is a bipolar coin cell (treasure). The product was placed on Izumi Co., Ltd. (trade name “HS Flat Cell”). Next, a separator made of a polypropylene porous membrane punched to a diameter of 24 mm (product name “Celguard # 2400” manufactured by Celgard Co., Ltd.) is placed, and further, the above “(3) electrolyte solution is used to prevent air from entering. After injecting 500 μL of the electrolytic solution prepared in “Preparation”, the positive electrode manufactured in “(1) Manufacturing of positive electrode (lithium electrode)” is placed, and the outer body of the bipolar coin cell is closed with a screw and sealed. By doing this, the half cell (electric storage device) of the lithium ion battery was manufactured.

(5)充放電特性の評価
上記で製造したハーフセルを25℃の恒温槽に静置した状態で、該ハーフセルに定電流(0.1C)にて充電を開始し、電圧が0Vになった時点を充電完了(カットオフ)とした。
この充電過程において、電圧が0Vになるまで充電することが可能な場合、充電特性が「良好」であると評価することができる。一方、電圧が0Vになるまで充電することができない場合、充電特性が「不良」であると評価される。
電圧が0Vになるまでの充電が完了した電池セルについては、さらに定電流(0.1C)にて放電を開始し、電圧が3Vになった時点を放電完了と判断し、その時点までの放電容量を算出した。放電容量が350mAh/g以上であれば、放電容量は十分に高いと判断することができる。
(6)電極抵抗の評価
上記「(5)充放電特性の評価」において0.1Cにて充放電を行った後のハーフセルについて、0.1Cの電流量でカットオフ電圧を0Vとして再度充電を行った。この再充電後のセルにつき、Bio−Logic Scientic Instruments社製、モジュール型ポテンショガルバノスタット(製品名:VMP3)を用いてEIS測定(“Electrochemical Impedance Spectroscopy”、「電気化学インピーダンス測定」)を行った。測定は、周波数100KHz〜0.1Hz、電圧振幅3mV、測定温度25℃において行い、ナイキストプロットを得た。このナイキストプロットの円弧の−Im(Z)が0ΩとなったときのRe(Z)の値から電極抵抗(インピーダンス)の値を算出した。このインピーダンスの値が300Ω以下である場合、電極抵抗特性は良好であると判断できる。
(5) Evaluation of charge / discharge characteristics When the half cell produced above was left in a constant temperature bath at 25 ° C., the half cell was charged with a constant current (0.1 C), and the voltage became 0V. Was charged (cut off).
In this charging process, when it is possible to charge until the voltage becomes 0 V, it can be evaluated that the charging characteristic is “good”. On the other hand, when charging cannot be performed until the voltage reaches 0 V, the charging characteristics are evaluated as “bad”.
For battery cells that have been charged until the voltage reaches 0V, discharge is further started at a constant current (0.1C), and when the voltage reaches 3V, it is determined that the discharge is complete, and the discharge up to that point The volume was calculated. If the discharge capacity is 350 mAh / g or more, it can be determined that the discharge capacity is sufficiently high.
(6) Evaluation of electrode resistance The half cell after charging / discharging at 0.1 C in the above “(5) Evaluation of charging / discharging characteristics” is charged again with a cut-off voltage of 0 V at a current amount of 0.1 C. went. The recharged cell was subjected to EIS measurement (“Electrochemical Impedance Spectroscopy”, “Electrochemical Impedance Measurement”) using a module type potentiogalvanostat (product name: VMP3) manufactured by Bio-Logic Scientific Instruments. The measurement was performed at a frequency of 100 KHz to 0.1 Hz, a voltage amplitude of 3 mV, and a measurement temperature of 25 ° C. to obtain a Nyquist plot. The value of electrode resistance (impedance) was calculated from the value of Re (Z) when −Im (Z) of the arc of this Nyquist plot was 0Ω. When the impedance value is 300Ω or less, it can be determined that the electrode resistance characteristics are good.

Figure 2013149461
Figure 2013149461

表1におけるSEI膜形成剤の略称は、それぞれ以下の意味である。
IS:上記合成例1で合成したイソプレン−δ−スルトン
DMBS:上記合成例2で合成した2,3−ジメチルブタジエン−δ−スルトン
ES:エチレンサルファイト(キシダ化学(株)製)
Abbreviations of SEI film forming agents in Table 1 have the following meanings, respectively.
IS: isoprene-δ-sultone synthesized in Synthesis Example 1 DMBS: 2,3-dimethylbutadiene-δ-sultone synthesized in Synthesis Example 2 ES: ethylene sulfite (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.)

SEI膜形成剤を含有しない電解液を用いた比較例1は充電特性が「不良」であるのに対して、本発明所定のSEI膜形成剤を含有する電解液を用いた実施例1〜5はいずれも充電特性が「良好」であり、しかも大きな放電容量を示す。
この点、公知のSEI膜形成剤であるエチレンサルファイトは、濃度0.02モル/リットル程度の低濃度ではその効果が発現しない(比較例2)。この濃度を0.05モル/リットルとすると、充電特性は可能となるものの放電容量は低い(比較例3)。これに対して、本発明所定のSEI膜形成剤は、低濃度でもその効果を発現することができ、驚くべきことに放電容量も高い(実施例1および5)。さらに、使用割合を多くしても電池特性を損なうことがない(実施例2〜4)。
公知のSEI膜形成剤と本発明所定のSEI膜形成剤との上記のような効果の差は、充電過程におけるSEI膜の形成効率の違いに基づくものと推察される。すなわち、比較例1および2において充電特性が不良である原因は、充電過程において負極(黒鉛)の表面上にSEI膜の形成がなされず(比較例1)、あるいは不十分である(比較例2)ため、リチウムイオンがプロピレンカーボネートに溶媒和されたまま負極活物質層に侵入し、負極活物質(黒鉛)の層状構造が破壊されることによるものと考えられる。
Comparative Example 1 using an electrolytic solution containing no SEI film forming agent has “bad” charging characteristics, whereas Examples 1 to 5 using an electrolytic solution containing a predetermined SEI film forming agent of the present invention are used. All have good charge characteristics and a large discharge capacity.
In this regard, ethylene sulfite, which is a known SEI film forming agent, does not exhibit its effect at a low concentration of about 0.02 mol / liter (Comparative Example 2). When this concentration is 0.05 mol / liter, the charge characteristics are possible, but the discharge capacity is low (Comparative Example 3). In contrast, the predetermined SEI film forming agent of the present invention can exhibit its effect even at a low concentration, and surprisingly has a high discharge capacity (Examples 1 and 5). Furthermore, even if the usage ratio is increased, the battery characteristics are not impaired (Examples 2 to 4).
The difference in the effects described above between the known SEI film forming agent and the SEI film forming agent of the present invention is presumed to be based on the difference in the formation efficiency of the SEI film in the charging process. That is, the reason for the poor charging characteristics in Comparative Examples 1 and 2 is that the SEI film is not formed on the surface of the negative electrode (graphite) during the charging process (Comparative Example 1) or is insufficient (Comparative Example 2). Therefore, it is considered that lithium ions penetrate into the negative electrode active material layer while being solvated with propylene carbonate, and the layered structure of the negative electrode active material (graphite) is destroyed.

一方、本発明所定のSEI膜形成剤を用いると、低濃度の場合であっても充電過程におけるSEI膜の形成が効率的に行われるため、該SEI膜表面において溶媒和したリチウムイオンからの脱溶媒が進行し、負極構造が破壊されることなく正常な充電が行われると考えられる。
ハーフセル実験における以上のことから、本発明所定のSEI膜形成剤をフルセルに適用した場合、SEI膜が効率的に形成されるものと期待することができる。従って、本発明所定のSEI膜形成剤の使用によって、公知のSEI膜形成剤を用いた場合の、活物質表面における溶媒の分解に起因するガスの発生、溶媒との反応による活物質の不可逆的な破壊などの諸問題が解決されることが予測される。
また、本発明所定のSEI膜形成剤を用いた実施例1〜5は、いずれもインピーダンスが低く、電極抵抗特性が極めて良好である。従って、本発明所定のSEI膜形成剤をフルセルに適用した場合にも電極抵抗の極めて低い蓄電デバイスが得られることが、高度の蓋然性をもって予測される。
On the other hand, when the SEI film forming agent according to the present invention is used, the SEI film is efficiently formed in the charging process even at a low concentration. Therefore, desorption from lithium ions solvated on the surface of the SEI film is achieved. It is considered that normal charging is performed without the progress of the solvent and destruction of the negative electrode structure.
From the above in the half cell experiment, it can be expected that when the predetermined SEI film forming agent of the present invention is applied to a full cell, the SEI film is efficiently formed. Therefore, by using the predetermined SEI film forming agent of the present invention, when a known SEI film forming agent is used, generation of gas due to decomposition of the solvent on the surface of the active material, irreversible of the active material due to reaction with the solvent It is predicted that problems such as serious destruction will be solved.
Further, Examples 1 to 5 using the SEI film forming agent of the present invention all have low impedance and very good electrode resistance characteristics. Accordingly, it is predicted with a high degree of probability that an electricity storage device having extremely low electrode resistance can be obtained even when the SEI film forming agent of the present invention is applied to a full cell.

Claims (5)

電解質、溶媒および固体電解質界面膜形成剤からなる電解液であって、
前記溶媒が水を含有せず、そして前記固体電解質界面膜形成剤が下記一般式(1)
Figure 2013149461
(式(1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、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または炭素数6〜18のアリール基であり、nは1〜3の整数であり、mは0〜3の整数であり、ただし、R、R、RまたはRが複数存在するとき、該複数のR、R、RまたはRは同一であっても相違していてもよい。)
で表される化合物を含有することを特徴とする、前記電解液。
An electrolyte solution comprising an electrolyte, a solvent, and a solid electrolyte interface film forming agent,
The solvent does not contain water, and the solid electrolyte interface film forming agent has the following general formula (1)
Figure 2013149461
(In formula (1), R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. , N is an integer of 1 to 3, m is an integer of 0 to 3, provided that when a plurality of R 1 , R 2 , R 5 or R 6 are present, the plurality of R 1 , R 2 , R 5 or R 6 may be the same or different.)
The said electrolyte solution characterized by including the compound represented by these.
前記電解液における上記一般式(1)で表される化合物の含有割合が0.001〜1モル/リットルである、請求項1に記載の電解液。   2. The electrolytic solution according to claim 1, wherein a content ratio of the compound represented by the general formula (1) in the electrolytic solution is 0.001 to 1 mol / liter. 前記電解質が、炭素数2〜30のカルボン酸のリチウム塩、LiClO、LiBF、LiPF、LiCFCO、LiAsF、LiSbF、LiB10Cl10、LiAlCl、LiCl、LiBr、LiB(C、LiCFSO、LiCHSO、LiCSOおよびLi(CFSONよりなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の電解液。 Wherein the electrolyte is a lithium salt of a carboxylic acid having 2 to 30 carbon atoms, LiClO 4, LiBF 4, LiPF 6, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiB 10 Cl 10, LiAlCl 4, LiCl, LiBr, LiB ( C 2 H 5) 4, an LiCF 3 SO 3, LiCH 3 SO 3, LiC 4 F 9 SO 3 and Li (CF 3 SO 2) at least one member selected from the group consisting of 2 N, in claim 1 Electrolyte of description. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の電解液を備えた蓄電デバイス。   The electrical storage device provided with the electrolyte solution as described in any one of Claims 1-3. 下記一般式(1)
Figure 2013149461

(式(1)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、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または炭素数6〜18のアリール基であり、nは1〜3の整数であり、mは0〜3の整数であり、ただし、R、R、RまたはRが複数存在するとき、該複数のR、R、RまたはRは同一であっても相違していてもよい。)
で表される化合物からなる固体電解質界面膜形成剤。
The following general formula (1)
Figure 2013149461

(In formula (1), R 1 to R 6 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, a fluoroalkyl group having 1 to 12 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 18 carbon atoms. , N is an integer of 1 to 3, m is an integer of 0 to 3, provided that when a plurality of R 1 , R 2 , R 5 or R 6 are present, the plurality of R 1 , R 2 , R 5 or R 6 may be the same or different.)
A solid electrolyte interface film-forming agent comprising a compound represented by the formula:
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016006632A1 (en) * 2014-07-09 2016-01-14 旭化成株式会社 Nonaqueous lithium-type power storage element

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007207723A (en) * 2006-02-06 2007-08-16 Gs Yuasa Corporation:Kk Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009032575A (en) * 2007-07-27 2009-02-12 Gs Yuasa Corporation:Kk Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2011086391A (en) * 2009-10-13 2011-04-28 Asahi Kasei Chemicals Corp Nonaqueous electrolyte solution
JP2011096643A (en) * 2009-09-29 2011-05-12 Mitsubishi Chemicals Corp Nonaqueous electrolyte battery
JP2011187440A (en) * 2010-02-12 2011-09-22 Mitsubishi Chemicals Corp Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007207723A (en) * 2006-02-06 2007-08-16 Gs Yuasa Corporation:Kk Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2009032575A (en) * 2007-07-27 2009-02-12 Gs Yuasa Corporation:Kk Nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2011096643A (en) * 2009-09-29 2011-05-12 Mitsubishi Chemicals Corp Nonaqueous electrolyte battery
JP2011086391A (en) * 2009-10-13 2011-04-28 Asahi Kasei Chemicals Corp Nonaqueous electrolyte solution
JP2011187440A (en) * 2010-02-12 2011-09-22 Mitsubishi Chemicals Corp Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016006632A1 (en) * 2014-07-09 2016-01-14 旭化成株式会社 Nonaqueous lithium-type power storage element
JPWO2016006632A1 (en) * 2014-07-09 2017-04-27 旭化成株式会社 Non-aqueous lithium storage element
US10446847B2 (en) 2014-07-09 2019-10-15 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Nonaqueous lithium-type power storage element

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