JP2013211223A - Nonaqueous electrolytic solution and battery using the same - Google Patents

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JP2013211223A JP2012082134A JP2012082134A JP2013211223A JP 2013211223 A JP2013211223 A JP 2013211223A JP 2012082134 A JP2012082134 A JP 2012082134A JP 2012082134 A JP2012082134 A JP 2012082134A JP 2013211223 A JP2013211223 A JP 2013211223A
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洋一 大橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery, which improves cycle characteristics even when exposed to a high-temperature storage condition in a charged state, and to provide a secondary battery using the nonaqueous electrolytic solution.SOLUTION: The nonaqueous electrolytic solution which contains an electrolyte and a nonaqueous solvent is characterized by containing a compound represented by a general formula (1). (In the formula, L represents an aliphatic Z-valent linking group having a ring structure, Z is an integer of 2 or more, each of Z number of Rs represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an aryl group, and Rs may have halogen atoms.)

Description

本発明は、非水系電解液、それを用いた電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a battery using the same.

電子機器の急速な進歩に伴い、二次電池に対する高容量化への要求が高くなっており、ニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池に比べてエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池が広く使用され、また活発に研究されている。
非水系電解液電池に用いる電解液は、通常、主として電解質と非水溶媒とから構成されている。リチウムイオン二次電池の電解液としては、LiPF6、LiBF4、LiN(CF3SO22等の電解質を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチ
ロラクトン等の高誘電率溶媒と、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の低粘度溶媒との混合溶媒に溶解させた非水系電解液が用いられている。
With the rapid progress of electronic devices, the demand for higher capacity for secondary batteries is increasing, and lithium ion secondary batteries with higher energy density compared to nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries are widely used. Also actively researched.
The electrolyte used for a non-aqueous electrolyte battery is usually composed mainly of an electrolyte and a non-aqueous solvent. As an electrolytic solution of the lithium ion secondary battery, an electrolyte such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , a high dielectric constant solvent such as ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, A non-aqueous electrolyte solution dissolved in a mixed solvent with a low-viscosity solvent such as diethyl carbonate or ethyl methyl carbonate is used.

このようなリチウムイオン二次電池は、高温条件に晒されると、電解液が電極上で分解されたり、電池を構成する材料の劣化などが起き、電池の特性が低下し、場合によっては電池の膨れや発火、爆発など安全性が低下する可能性もある。
これまでに、リチウムイオン二次電池の電池特性を改善する方法として、ジスルホン酸エステル化合物を含有する非水系電解液が提案されている(特許文献1参照)。特許文献1では、ジスルホン酸エステル化合物を含有する電解液を用いることで、サイクル特性に優れる電池を作成することがなされている。しかしながら、特許文献1の技術では電池を高温条件に晒したときの特性低下を抑制することは困難であった。
When such a lithium ion secondary battery is exposed to a high temperature condition, the electrolyte is decomposed on the electrode, the material constituting the battery is deteriorated, and the characteristics of the battery are deteriorated. There is also a possibility that safety may be lowered such as blistering, ignition or explosion.
So far, as a method for improving the battery characteristics of a lithium ion secondary battery, a nonaqueous electrolytic solution containing a disulfonic acid ester compound has been proposed (see Patent Document 1). In patent document 1, the battery which is excellent in cycling characteristics is made | formed by using the electrolyte solution containing a disulfonic acid ester compound. However, with the technique of Patent Document 1, it has been difficult to suppress deterioration in characteristics when the battery is exposed to high temperature conditions.

特開2000−133304号公報JP 2000-133304 A

本発明は、非水系電解液二次電池において、充電状態での高温保存時に晒した場合でもサイクル特性を向上させる二次電池用非水系電解液と、この非水系電解液を用いた二次電池を提供することを課題とする。   The present invention relates to a nonaqueous electrolyte secondary battery, a nonaqueous electrolyte solution for a secondary battery that improves cycle characteristics even when exposed to high temperature storage in a charged state, and a secondary battery using this nonaqueous electrolyte solution It is an issue to provide.

Figure 2013211223
Figure 2013211223

(式中、Lは、脂肪族であり環構造を有するZ価の連結基を表し、Zは2以上の整数であり、Z個のRはそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基を示す。また、Rはハロゲン原子を有していてもよい。) (In the formula, L represents an aliphatic and Z-valent linking group having a ring structure, Z is an integer of 2 or more, and Z Rs are each independently an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or Represents an aryl group, and R may have a halogen atom.)

本発明者らは、上記課題を解決するために種々の検討を重ねた結果、一般式(1)で表される化合物を電解液中に含有することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明の要旨は、
(a)金属イオンを吸蔵・放出しうる正極活物質を有する正極と、金属イオンを吸蔵・放出しうる負極活物質を有する負極とを備える非水系電解液二次電池に用いられる非水系電解液であって、
下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする非水系電解液にある(請
求項1)。
As a result of repeating various studies in order to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by including the compound represented by the general formula (1) in the electrolytic solution. The invention has been completed.
That is, the gist of the present invention is as follows.
(A) A non-aqueous electrolyte used in a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material capable of occluding and releasing metal ions and a negative electrode having a negative electrode active material capable of occluding and releasing metal ions Because
A non-aqueous electrolyte containing a compound represented by the following general formula (1) (Claim 1).

Figure 2013211223
Figure 2013211223

(式中、Lは、脂肪族であり環構造を有するZ価の連結基を表し、Zは2以上の整数であり、Z個のRはそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基を示す。また、Rはハロゲン原子を有していてもよい。)
(b)前記一般式(1)中、連結基Lが環構造としてシクロペンタン環またはシクロヘキサン環を有することを特徴とする(a)に記載の非水系電解液。
(c)前記一般式(1)式(1)中の連結基Lが以下のいずれかであることを特徴とする(a)または(b)に記載の非水系電解液。
(In the formula, L represents an aliphatic and Z-valent linking group having a ring structure, Z is an integer of 2 or more, and Z Rs are each independently an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or Represents an aryl group, and R may have a halogen atom.)
(B) In the general formula (1), the linking group L has a cyclopentane ring or a cyclohexane ring as a ring structure.
(C) The non-aqueous electrolyte according to (a) or (b), wherein the linking group L in the general formula (1) and the formula (1) is any of the following:

Figure 2013211223
Figure 2013211223

(d)金属イオンを吸蔵・放出しうる正極活物質を有する正極と、金属イオンを吸蔵・放出しうる負極活物質を有する負極とを備える非水系電解液二次電池であって、(a)〜(c)に記載の非水系電解液を用いることを特徴とする非水系電解液二次電池。 (D) A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material capable of occluding and releasing metal ions and a negative electrode having a negative electrode active material capable of occluding and releasing metal ions, A non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte described in (c).

本発明の電解液は、これを電池の電解液として用いることで、電池の充電状態での高温状態に晒してもサイクル特性に優れた電池を得ることができる。   By using the electrolytic solution of the present invention as a battery electrolytic solution, a battery having excellent cycle characteristics can be obtained even when exposed to a high temperature state in a charged state of the battery.

以下に、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。ただし、以下に記載する説明は本発明の実施形態の一例(代表例)であり、本発明は請求項に記載の要旨を超えない限り、これらの内容に特定されるものではない。
〔1.非水系電解液〕
本発明の非水系電解液は、一般的な非水系電解液と同様に、電解質及びこれを溶解する非水溶媒を含有し、更に前記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. However, the description described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these contents unless it exceeds the gist of the claims.
[1. Non-aqueous electrolyte)
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains an electrolyte and a non-aqueous solvent that dissolves the electrolyte, as well as a general non-aqueous electrolyte solution, and further contains a compound represented by the general formula (1). Features.

〔1−1.電解質〕
本発明の非水系電解液に用いる電解質に制限は無く、目的とする非水系電解液二次電池に電解質として用いられるものであれば公知のものを任意に採用することができる。本発明の非水系電解液をリチウム二次電池に用いる場合には、通常は、電解質としてリチウム塩を用いる。
[1-1. Electrolytes〕
There is no restriction | limiting in the electrolyte used for the non-aqueous electrolyte of this invention, A well-known thing can be arbitrarily employ | adopted if it is used as an electrolyte for the target non-aqueous electrolyte secondary battery. When the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is used for a lithium secondary battery, a lithium salt is usually used as an electrolyte.

電解質の具体例としては、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、LiBF4、LiSbF6、LiSO3F、LiN(FSO22等の無機リチウム塩; LiCF3SO3、LiN(FSO)(CF3SO2)、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、リチウ
ム環状1,3−ヘキサフルオロプロパンジスルホニルイミド、リチウム環状1,2−テトラフルオロエタンジスルホニルイミド、LiN(CF3SO2)(C49SO2)、LiC
(CF3SO23、LiPF4(CF32、LiPF4(C252、LiPF4(CF3SO2
2、LiPF4(C25SO22、LiBF2(CF32、LiBF2(C252、Li
BF2(CF3SO22、LiBF2(C25SO22等の含フッ素有機リチウム塩; リ
チウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、リチウムテトラフルオロ(オキサラト)フォスフェート等の含ジカルボン酸錯体リチウム塩などが挙げられる。
Specific examples of the electrolyte include inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiSO 3 F, LiN (FSO 2 ) 2 ; LiCF 3 SO 3 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,3-hexafluoropropane disulfonylimide, lithium cyclic 1,2-tetrafluoroethane disulfonylimide , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC
(CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , LiPF 4 (CF 3 SO 2
) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 , Li
Fluorine-containing organic lithium salts such as BF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 and LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ; lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tris (oxalato) phosphate, Examples include lithium salts of dicarboxylic acid complexes such as lithium difluorobis (oxalato) phosphate and lithium tetrafluoro (oxalato) phosphate.

これらのうち、非水溶媒への溶解性・解離度、電気伝導度および得られる電池特性の点からLiPF6、LiBF4、LiSO3F、LiN(FSO22、LiN(FSO)(
CF3SO2)、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、リ
チウム環状1,3−ヘキサフルオロプロパンジスルホニルイミド、リチウム環状1,2−テトラフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、リチウムテトラフルオロ(オキサラト)フォスフェートが好ましく、特にLiPF6、LiBF4が好ましい。
Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSO 3 F, LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (in terms of solubility in a non-aqueous solvent, degree of dissociation, electrical conductivity, and obtained battery characteristics)
CF 3 SO 2 ), LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,3-hexafluoropropanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,2- Tetrafluoroethanedisulfonylimide, lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tris (oxalato) phosphate, lithium difluorobis (oxalato) phosphate, lithium tetrafluoro (oxalato) phosphate are preferred, especially LiPF 6 and LiBF 4 are preferred.

また、電解質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。中でも、特定の無機リチウム塩の2種を併用したり、無機リチウム塩と含フッ素有機リチウム塩とを併用したりすると、トリクル充電時のガス発生が抑制されたり、高温保存後の劣化が抑制されるので好ましい。特に、LiPF6とLiBF4との併用や、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22等の含フッ素有機リチウム塩とを併用することが好ましい
Moreover, electrolyte may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. In particular, when two types of specific inorganic lithium salts are used in combination, or when inorganic lithium salts and fluorine-containing organic lithium salts are used in combination, gas generation during trickle charging is suppressed, and deterioration after high-temperature storage is suppressed. Therefore, it is preferable. In particular, the combination and the LiPF 6 and LiBF 4, and an inorganic lithium salt such as LiPF 6, LiBF 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, etc. It is preferable to use in combination with a fluorine-containing organic lithium salt.

更に、LiPF6とLiBF4とを併用する場合、電解質全体に対してLiBF4が通常
0.01質量%以上、50質量%以下の比率で含有されていることが好ましい。上記比率は、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、一方、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下、最も好ましくは3質量%以下である。比率が上記範囲にあることにより、所望の効果を得やすくなり、また、LiBF4の低い解離度により、電解液の抵抗を高くすることを抑
制する。
Furthermore, when LiPF 6 and LiBF 4 are used in combination, it is preferable that LiBF 4 is usually contained at a ratio of 0.01% by mass or more and 50% by mass or less with respect to the entire electrolyte. The ratio is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, while preferably 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, particularly preferably 5% by mass or less, Most preferably, it is 3 mass% or less. When the ratio is in the above range, a desired effect can be easily obtained, and the low dissociation degree of LiBF 4 suppresses increase in resistance of the electrolytic solution.

一方、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiSO3F、LiN(FSO22等の無機リチウム塩や、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、リチウム環状1,3−ヘキサフルオロプロパンジスルホニルイミド、リチウム環状1,2−テトラフルオロエタンジスルホニルイミド、LiN(CF3SO2)(C49SO2)、LiC(CF3SO23、LiPF4(CF32、LiPF4(C252、LiPF4
(CF3SO22、LiPF4(C25SO22、LiBF2(CF32、LiBF2(C2
52、LiBF2(CF3SO22、LiBF2(C25SO22等の含フッ素有機や、
リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムトリス(オキサラト)フォスフェート、リチウムジフルオロオキサラトボレート、リチウムトリ(オキサラト)フォスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)フォスフェート、リチウムテトラフルオロ(オキサラト)フォスフェート等の含ジカルボン酸錯体リチウム塩などとを併用する場合、電解質全体に占める無機リチウム塩の割合は、通常70質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは85質量%以上、また、通常99質量%以下、好ましくは95質量%以下である。
On the other hand, inorganic lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 and inorganic lithium salts such as LiSO 3 F and LiN (FSO 2 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,3-hexafluoropropane disulfonylimide, lithium cyclic 1,2-tetrafluoroethane disulfonylimide, LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC ( CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , LiPF 4
(CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2
F 5) 2, LiBF 2 ( CF 3 SO 2) 2, LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2) and fluorine-containing organic 2 or the like,
Dicarboxylic acids such as lithium bis (oxalato) borate, lithium tris (oxalato) phosphate, lithium difluorooxalatoborate, lithium tri (oxalato) phosphate, lithium difluorobis (oxalato) phosphate, lithium tetrafluoro (oxalato) phosphate When an acid complex lithium salt or the like is used in combination, the proportion of the inorganic lithium salt in the entire electrolyte is usually 70% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and usually 99% by mass or less. Preferably, it is 95 mass% or less.

本発明の非水系電解液中におけるリチウム塩の濃度は、本発明の要旨を損なわない限り任意であるが、通常0.5mol/L以上、好ましくは0.6mol/L以上、より好ましくは0.8mol/L以上である。また、通常3mol/L以下、好ましくは2mol/L以下、より好ましくは1.8mol/L以下、更に好ましくは1.6mol/L以下の範囲である。リチウム塩の濃度が上記範囲にあることにより、非水系電解液の電気伝導率が十分となり、また、粘度上昇による電気伝導率が低下、本発明の非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池の性能の低下を抑制する。   The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte of the present invention is arbitrary as long as the gist of the present invention is not impaired, but is usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.6 mol / L or more, more preferably 0.8. 8 mol / L or more. Moreover, it is 3 mol / L or less normally, Preferably it is 2 mol / L or less, More preferably, it is 1.8 mol / L or less, More preferably, it is the range of 1.6 mol / L or less. When the concentration of the lithium salt is in the above range, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte is sufficient, and the electrical conductivity is decreased due to an increase in viscosity, and the non-aqueous electrolyte using the non-aqueous electrolyte of the present invention is reduced. It suppresses the deterioration of the performance of the secondary battery.

〔1−2.非水溶媒〕
本発明の非水系電解液が含有する非水溶媒としては、従来から非水系電解液の溶媒として公知のものの中から適宜選択して用いることができる。なお、非水溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
通常使用される非水溶媒の例としては、環状カーボネート、鎖状カーボネート、鎖状及び環状カルボン酸エステル、鎖状及び環状エーテル類、含リン有機溶媒、含硫黄有機溶媒、芳香族含フッ素溶媒等が挙げられる。
[1-2. Nonaqueous solvent)
The non-aqueous solvent contained in the non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be appropriately selected from conventionally known solvents as non-aqueous electrolyte solutions. In addition, a non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Examples of commonly used non-aqueous solvents include cyclic carbonates, chain carbonates, chain and cyclic carboxylic acid esters, chain and cyclic ethers, phosphorus-containing organic solvents, sulfur-containing organic solvents, aromatic fluorine-containing solvents, etc. Is mentioned.

環状カーボネートとしては、 エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類が挙げられ、環状カーボネート類の炭素数は、通常3以上6以下である。これらの中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートは、誘電率が高いため電解質が溶解し易く、非水系電解液二次電池にしたときにサイクル特性が良いという点で好ましく、特にエチレンカーボネートが好ましい。また、これらの化合物の水素の一部をフッ素で置換していてもよい。フッ素で置換した環状カーボネート類としては、フルオロエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロエチレンカーボネート、1,1−ジフルオロエチレンカーボネート、1,1,2−トリフルオロエチレンカーボネート、テトラフルオロエチレンカーボネート、1−フルオロ−2−メチルエチレンカーボネート、1−フルオロ−1−メチルエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロ−1−メチルエチレンカーボネート、1,1,2−トリフルオロ−2−メチルエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート等のフッ素で置換した炭素数3〜5の環状カーボネート類が挙げられ、これらの中でもフルオロエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネートが好ましい。   Examples of the cyclic carbonate include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and the carbon number of the cyclic carbonate is usually 3 or more and 6 or less. Among these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable in that the electrolyte is easily dissolved because of a high dielectric constant, and cycle characteristics are good when a non-aqueous electrolyte secondary battery is used, and ethylene carbonate is particularly preferable. Further, a part of hydrogen of these compounds may be substituted with fluorine. Examples of cyclic carbonates substituted with fluorine include fluoroethylene carbonate, 1,2-difluoroethylene carbonate, 1,1-difluoroethylene carbonate, 1,1,2-trifluoroethylene carbonate, tetrafluoroethylene carbonate, 1-fluoro- Such as 2-methylethylene carbonate, 1-fluoro-1-methylethylene carbonate, 1,2-difluoro-1-methylethylene carbonate, 1,1,2-trifluoro-2-methylethylene carbonate, trifluoromethylethylene carbonate, etc. Examples thereof include C3-C5 cyclic carbonates substituted with fluorine, and among these, fluoroethylene carbonate, 1,2-difluoroethylene carbonate, and trifluoromethylethylene carbonate are preferred. Arbitrariness.

鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート等の鎖状カーボネート類が挙げられ、構成するアルキル基の炭素数は、夫々1以上5以下が好ましく、特に好ましくは1以上4以下である。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが電池特性向上の点から好ましい。   Examples of the chain carbonate include chain carbonates such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, di-n-propyl carbonate, and the like. The number of carbon atoms is preferably 1 or more and 5 or less, particularly preferably 1 or more and 4 or less. Among these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable from the viewpoint of improving battery characteristics.

また、アルキル基の水素の一部がフッ素で置換されていてもよい。フッ素で置換した鎖
状カーボネート類としては、ビス(フルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロメチル)カーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート、ビス(2−フルオロエチル)カーボネート、ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、2−フルオロエチルメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート等が挙げられる。
Moreover, a part of hydrogen of the alkyl group may be substituted with fluorine. Examples of chain carbonates substituted with fluorine include bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoromethyl) carbonate, bis (trifluoromethyl) carbonate, bis (2-fluoroethyl) carbonate, and bis (2,2-difluoroethyl). ) Carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, 2-fluoroethyl methyl carbonate, 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl methyl carbonate, and the like.

鎖状カルボン酸エステル類としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸t−ブチル、プロピ
オン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、吉草酸メチル、吉草酸エチル等及びこれらの化合物の水素の一部をフッ素で置換した化合物等が挙げられる。このフッ素で置換した化合物として、トリフルオロ酢酸メチル、トリフルオロ酢酸エチル、トリフルオロ酢酸プロピル、トリフルオロ酢酸ブチル、トリフルオロ酢酸2,2,2−トリフルオロエチル等が挙げられる。この中でも、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酪酸メチル、酪酸エチル、吉草酸メチルが電池特性向上の点から好ましい。
Examples of chain carboxylates include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, sec-butyl acetate, isobutyl acetate, t-butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, propion Examples include isopropyl acid, methyl butyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, methyl valerate, ethyl valerate and the like, and compounds in which part of hydrogen of these compounds is substituted with fluorine. Examples of the compound substituted with fluorine include methyl trifluoroacetate, ethyl trifluoroacetate, propyl trifluoroacetate, butyl trifluoroacetate, 2,2,2-trifluoroethyl trifluoroacetate and the like. Among these, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, and methyl valerate are preferable from the viewpoint of improving battery characteristics.

環状カルボン酸エステル類としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等及びこれらの化合物の水素の一部をフッ素で置換した化合物が挙げられる。これらの中でも、γ−ブチロラクトンがより好ましい。
更に、鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン、1,1−ジメトキシエタン、1,2−ジメトキシエタン、ジエトキシメタン、1,1−ジエトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、エトキシメトキシメタン、1,1−エトキシメトキシエタン、1,2−エトキシメトキシエタン等及びこれらの化合物の水素の一部をフッ素で置換した化合物等が挙げられる。これらの化合物の水素の一部をフッ素で置換した化合物として、ビス(トリフル
オロエトキシ)エタン、エトキシトリフルオロエトキシエタン、メトキシトリフルオロエ
トキシエタン、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5−デカフルオロ―3―メトキシ―4―トリフルオロメチル−ペンタン、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5−デカフルオロ―3―エトキシ―4―トリフルオロメチル−ペンタン、1,1,1,2,2,3,4,5,5,5−デカフルオロ―3―プロポキシ―4―トリフルオロメチル−ペンタン、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル、2,2−ジフルオロエチル−2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタンがより好ましい。
Examples of the cyclic carboxylic acid esters include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and the like, and compounds obtained by substituting a part of hydrogen of these compounds with fluorine. Among these, γ-butyrolactone is more preferable.
Further, the chain ether includes dimethoxymethane, 1,1-dimethoxyethane, 1,2-dimethoxyethane, diethoxymethane, 1,1-diethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, ethoxymethoxymethane, , 1-ethoxymethoxyethane, 1,2-ethoxymethoxyethane and the like, and compounds obtained by substituting a part of hydrogen of these compounds with fluorine. As compounds in which part of hydrogen of these compounds is substituted with fluorine, bis (trifluoroethoxy) ethane, ethoxytrifluoroethoxyethane, methoxytrifluoroethoxyethane, 1,1,1,2,2,3,4, 5,5,5-decafluoro-3-methoxy-4-trifluoromethyl-pentane, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-decafluoro-3-ethoxy-4- Trifluoromethyl-pentane, 1,1,1,2,2,3,4,5,5,5-decafluoro-3-propoxy-4-trifluoromethyl-pentane, 1,1,2,2-tetra Examples include fluoroethyl-2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether and 2,2-difluoroethyl-2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether. Among these, 1,2-dimethoxyethane and 1,2-diethoxyethane are more preferable.

環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等及びこれらの化合物の水素の一部をフッ素で置換した化合物等が挙げられる。
更に、含リン有機溶媒としては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸ジメチルエチル、リン酸メチルジエチル、リン酸エチレンメチル、リン酸エチレンエチル、リン酸トリフェニル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリフェニル、トリメチルホスフィンオキシド、トリエチルホスフィンオキシド、トリフェニルホスフィンオキシド等及びこれらの化合物の水素の一部をフッ素で置換した化合物が挙げられる。これらの化合物の水素の一部をフッ素で置換した化合物として、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル)などが挙げられる。
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and the like, and compounds obtained by substituting a part of hydrogen of these compounds with fluorine.
Further, phosphorus-containing organic solvents include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, dimethyl ethyl phosphate, methyl diethyl phosphate, ethylene methyl phosphate, ethylene ethyl phosphate, triphenyl phosphate, trimethyl phosphite, phosphorous acid. Examples include triethyl, triphenyl phosphite, trimethylphosphine oxide, triethylphosphine oxide, triphenylphosphine oxide and the like, and compounds obtained by substituting a part of hydrogen of these compounds with fluorine. As compounds in which part of hydrogen of these compounds is substituted with fluorine, tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), tris phosphate (2,2,3,3,3-pentafluoropropyl), etc. Is mentioned.

更に、含硫黄有機溶媒としては、スルホラン、2−メチルスルホラン、3−メチルスルホラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、エチルメチルスルホン、メチルプロピルスルホン、ジメチルスルホキシド、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、
エタンスルホン酸メチル、エタンスルホン酸エチル、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、硫酸ジブチル等及びこれらの化合物の水素の一部をフッ素で置換した化合物が挙げられる。
Furthermore, as the sulfur-containing organic solvent, sulfolane, 2-methylsulfolane, 3-methylsulfolane, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, methylpropyl sulfone, dimethyl sulfoxide, methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate,
Examples thereof include methyl ethanesulfonate, ethyl ethanesulfonate, dimethyl sulfate, diethyl sulfate, dibutyl sulfate and the like, and compounds in which part of hydrogen of these compounds is substituted with fluorine.

更に、芳香族含フッ素溶媒としては、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、トリフルオロベンゼン、テトラフルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド等が挙げられる。
上記の非水溶媒の中でも、環状カーボネートであるエチレンカーボネート及び/又はプロピレンカーボネートを用いることが好ましく、更にこれらと鎖状カーボネートとを併用することが電解液の高い電導度と低い粘度を両立できる点から好ましい。
Furthermore, examples of the aromatic fluorine-containing solvent include fluorobenzene, difluorobenzene, trifluorobenzene, tetrafluorobenzene, pentafluorobenzene, hexafluorobenzene, and benzotrifluoride.
Among the above non-aqueous solvents, it is preferable to use cyclic carbonates such as ethylene carbonate and / or propylene carbonate, and the combined use of these with chain carbonate can achieve both high conductivity and low viscosity of the electrolyte. To preferred.

このように環状カーボネートと鎖状カーボネートとを非水溶媒として併用する場合、本発明の非水系電解液中の非水溶媒中に占める鎖状カーボネートの好適な含有量は、通常20体積%以上、好ましくは40体積%以上、また、通常95体積%以下、好ましくは90
体積%以下である。一方、本発明の非水系電解液中の非水溶媒中に占める環状カーボネートの好適な含有量は、通常5体積%以上、好ましくは10体積%以上、また、通常80体積%以下、好ましくは70体積%以下である。鎖状カーボネートの割合が上記範囲にあることにより、本発明の非水系電解液の粘度上昇を抑制し、また、電解質であるリチウム塩の解離度の低下による本発明の非水系電解液の電気伝導率低下を抑制する。ただし、フルオロエチレンカーボネートは溶媒として用いても添加剤として用いてもよく、その場合は上記の含有量に限定されない。
なお、本明細書において、非水溶媒の容量は25℃での測定値であるが、エチレンカーボネートのように25℃で固体のものは融点での測定値を用いる。
本発明の非水系電解液は、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする。
Thus, when using a cyclic carbonate and a chain carbonate together as a non-aqueous solvent, the preferred content of the chain carbonate in the non-aqueous solvent in the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is usually 20% by volume or more, Preferably it is 40 volume% or more, and usually 95 volume% or less, preferably 90
% By volume or less. On the other hand, the suitable content of the cyclic carbonate in the nonaqueous solvent in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is usually 5% by volume or more, preferably 10% by volume or more, and usually 80% by volume or less, preferably 70%. % By volume or less. When the proportion of the chain carbonate is in the above range, the viscosity increase of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is suppressed, and the electrical conduction of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention due to the decrease in the dissociation degree of the lithium salt that is the electrolyte. Suppress rate decline. However, fluoroethylene carbonate may be used as a solvent or an additive, and in that case, the content is not limited to the above.
In the present specification, the capacity of the non-aqueous solvent is a measured value at 25 ° C., but a measured value at the melting point is used for a solid at 25 ° C. such as ethylene carbonate.
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains a compound represented by the following general formula (1).

Figure 2013211223
Figure 2013211223

(式中、Lは、脂肪族であり環構造を有するZ価の連結基を表し、Zは2以上の整数であり、Z個のRはそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基を示す。また、Rはハロゲン原子を有していてもよい。)
一般式(1)のLで表される脂肪族であり環構造を有するZ価の連結基の例としては、
以下の構造が挙げられる。
(In the formula, L represents an aliphatic and Z-valent linking group having a ring structure, Z is an integer of 2 or more, and Z Rs are each independently an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or Represents an aryl group, and R may have a halogen atom.)
As an example of a Z-valent linking group which is an aliphatic group represented by L in the general formula (1) and has a ring structure,
The following structures are mentioned.

Figure 2013211223
Figure 2013211223

これらのなかで、好ましい例としては、(1-7)、(1-8)、(1-9)、(1-10)、(1-11)、(1-12)、(1-13)、(1-14)、(1-15)、(1-16)、(1-17)、(1-18)、が挙げられ、より好ましくは(1-7)、(1-8)、(1-11)、(1-12)、(1-13)、(1-14)、(1-15)、(1-16)、更に好ましくは(1-11)
、(1-12)、最も好ましくは(1-11)である。これらの連結基を有する化合物(1)は製造が容易であり、化合物の反応性から電池特性が良好になる。
Among these, preferred examples include (1-7), (1-8), (1-9), (1-10), (1-11), (1-12), (1-13 ), (1-14), (1-15), (1-16), (1-17), (1-18), more preferably (1-7), (1-8) , (1-11), (1-12), (1-13), (1-14), (1-15), (1-16), more preferably (1-11)
(1-12), most preferably (1-11). The compound (1) having these linking groups is easy to produce, and the battery characteristics are improved due to the reactivity of the compound.

Zは2以上の整数であり、通常6以下、好ましくは4以下、より好ましくは3以下の整数である。Z個のRはそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基を示す。また、Rはハロゲン原子を有していてもよい。
Rの具体例としては、以下のものが挙げられる。
アルキル基としては、炭素数が通常1以上、また、通常8以下、好ましくは6以下、より好ましくは4以下のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基などが挙げられる。アルケニル基としては、炭素数が通常1以上、また、通常8以下、好ましくは6以下、より好ましくは4以下のアルケニル基が挙げられ、具体的にはビニル基、アリル基、1−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、1−フルオロビニル基、トリフルオロビニル基などが挙げられる。
Z is an integer of 2 or more, and is generally an integer of 6 or less, preferably 4 or less, more preferably 3 or less. Z R each independently represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group or an aryl group. R may have a halogen atom.
Specific examples of R include the following.
Examples of the alkyl group include alkyl groups having usually 1 or more, usually 8 or less, preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and specifically include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group. Group, isopropyl group, s-butyl group, t-butyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group and the like. Examples of the alkenyl group include alkenyl groups having 1 or more carbon atoms and usually 8 or less, preferably 6 or less, more preferably 4 or less, specifically vinyl groups, allyl groups, 1-propenyl groups, Examples include 1-butenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 1-fluorovinyl group, trifluorovinyl group and the like.

アルキニル基としては、炭素数が通常1以上、また、通常8以下、好ましくは6以下、より好ましくは4以下のアルキニル基が挙げられ、具体的には、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、フルオロエチニル基、トリフルオロー1−プロピニル基などが挙げられる。
アリール基としては、炭素数が通常6以上、また、通常12以下、好ましくは10以下、より好ましくは7以下のアリール基が挙げられ、具体的には、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基、4−トリル基、ナフチル基、4−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基、パーフルオロ−4−トリル基などが挙げられる。
Examples of the alkynyl group include alkynyl groups having 1 or more carbon atoms, usually 8 or less, preferably 6 or less, more preferably 4 or less, and specifically include ethynyl group, 1-propynyl group, 2- Examples include propynyl group, 1-butynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, fluoroethynyl group, trifluoro-1-propynyl group and the like.
Examples of the aryl group include aryl groups having usually 6 or more carbon atoms, usually 12 or less, preferably 10 or less, and more preferably 7 or less. Specifically, a phenyl group, a benzyl group, a phenethyl group, 4 -Tolyl group, naphthyl group, 4-fluorophenyl group, pentafluorophenyl group, perfluoro-4-tolyl group and the like can be mentioned.

これらの中で好ましい例としては、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、ビニル基、アリル基、エチニル基、フェニル基、4−トリル基、4−フルオロフェニル基、ペンタフルオロフェニル基が挙げられ、より好ましくは、メチル基、トリフルオロメチル基、ビニル基、フェニル基、ペンタフルオロフェニル基が挙げられ、更に好ましくはメチル基、トリフルオロメチル基が挙げられる。これらを選択することで、電池特性を向上効果
が大きく、化合物としての製造も容易になる。
Among these, preferable examples include methyl group, ethyl group, trifluoromethyl group, vinyl group, allyl group, ethynyl group, phenyl group, 4-tolyl group, 4-fluorophenyl group, and pentafluorophenyl group. More preferably, a methyl group, a trifluoromethyl group, a vinyl group, a phenyl group, and a pentafluorophenyl group can be mentioned, and a methyl group and a trifluoromethyl group are still more preferable. By selecting these, the effect of improving the battery characteristics is great, and the production as a compound is facilitated.

本発明の非水系電解液は、一般式(1)で表される化合物を含有することで、充電状態での高温状態に晒してもサイクル特性に優れた電池を得ることができる。その、詳細な理由は未だ判っていないが、(1)は環構造を有する連結基を有しているため、電極界面に形成される保護皮膜の強度が増したと推測している。   By containing the compound represented by the general formula (1), the nonaqueous electrolytic solution of the present invention can provide a battery having excellent cycle characteristics even when exposed to a high temperature state in a charged state. Although the detailed reason is not yet known, it is assumed that (1) has a linking group having a ring structure, so that the strength of the protective film formed at the electrode interface is increased.

Figure 2013211223
Figure 2013211223

前記式(1)で表される化合物の含有量は特に限定されるものではないが、非水電解液に対し、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。前記式(1)で表される化合物の含有量が上記範囲にあることにより、本発明の効果が発現しやすくなり、電池特性が悪化することを抑制する。尚、前記式(1)で化合物は、1種であっても、複数種を併用してもよいが、複数種を併用する場合、上記含有量は、複数種の合計量を表す。   The content of the compound represented by the formula (1) is not particularly limited, but is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably with respect to the non-aqueous electrolyte. It is 0.1 mass% or more, and is usually 10 mass% or less, preferably 5 mass% or less, more preferably 3 mass% or less. When the content of the compound represented by the formula (1) is in the above range, the effects of the present invention are easily exhibited and battery characteristics are prevented from deteriorating. In the formula (1), the compound may be one kind or a plurality of kinds may be used in combination, but when a plurality of kinds are used in combination, the content represents a total amount of the plurality of kinds.

〔1−4.一般式(1)で表される化合物と併用することが好適な化合物群〕
本発明では、前記式(1)で表される化合物に加えて、特定の化合物を電解液中に含有させることによって、更に効果を向上させることが出来る。本発明に係る非水系電解液は、本発明の効果を損ねない範囲で、不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する環状カーボネート、酸無水物、イソシアネート、ニトリル、ジフルオロリン酸塩、モノフルオロリン酸塩、リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレートからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物などの種々の他の化合物を助剤として含有していてもよい。
[1-4. Compound group suitable for use in combination with compound represented by general formula (1)]
In the present invention, in addition to the compound represented by the formula (1), the effect can be further improved by containing a specific compound in the electrolytic solution. The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention includes a cyclic carbonate having an unsaturated bond, a cyclic carbonate having a fluorine atom, an acid anhydride, an isocyanate, a nitrile, a difluorophosphate, and a monofluoro as long as the effects of the present invention are not impaired. Various other compounds such as at least one compound selected from the group consisting of phosphate, lithium bisoxalatoborate and lithium difluorooxalatoborate may be contained as an auxiliary agent.

(不飽和結合を有する環状カーボネート化合物)
不飽和結合を有する環状カーボネート化合物としては、例えば、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、1,2−ジメチルビニレンカーボネート、1,2−ジエチルビニレンカーボネート、フルオロビニレンカーボネート、トリフルオロメチルビニレンカーボネート等のビニレンカーボネート化合物;ビニル
エチレンカーボネート、1−メチル−2−ビニルエチレンカーボネート、1−エチル−2−ビニルエチレンカーボネート、1−n−プロピル−2−ビニルエチレンカーボネート、1−メチル−2−ビニルエチレンカーボネート、1,1−ジビニルエチレンカーボネート、1,2−ジビニルエチレンカーボネート等のビニルエチレンカーボネート化合物;1,1−ジメチル−2−メチレンエチレンカーボネート、1,1−ジエチル−2−メチレンエチレンカーボネート等のメチレンエチレンカーボネート化合物等が挙げられる。これらのうち、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、1,2−ジビニルエチレンカーボネートがサイクル特性や高温保存後の容量維持特性向上の点から好ましく、中でもビニレンカーボネート又はビニルエチレンカーボネートがより好ましく、特にビニレンカーボネートが好ましい。これらは単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(Cyclic carbonate compound having an unsaturated bond)
Examples of the cyclic carbonate compound having an unsaturated bond include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, 1,2-dimethyl vinylene carbonate, 1,2-diethyl vinylene carbonate, fluoro vinylene carbonate, trifluoromethyl vinylene carbonate, and the like. Vinylene carbonate compound: vinyl ethylene carbonate, 1-methyl-2-vinylethylene carbonate, 1-ethyl-2-vinylethylene carbonate, 1-n-propyl-2-vinylethylene carbonate, 1-methyl-2-vinylethylene carbonate 1,1-divinylethylene carbonate, 1,2-divinylethylene carbonate and other vinyl ethylene carbonate compounds; 1,1-dimethyl-2-methylene ester Ren carbonate, methylene ethylene carbonate compounds such as 1,1-diethyl-2-methylene-ethylene carbonate. Among these, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and 1,2-divinyl ethylene carbonate are preferable from the viewpoint of improving cycle characteristics and capacity maintenance characteristics after high-temperature storage, among which vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate is more preferable, and vinylene carbonate is particularly preferable. preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

2種類以上を併用する場合は、ビニレンカーボネートとビニルエチレンカーボネートとを併用するのが好ましい。
不飽和結合を有する環状カーボネート化合物を含有する場合、非水系電解液中におけるその割合は、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは8質量%以下、より好ましくは6質量%以下である。炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネート化合物の含有量が上記範囲にあることにより、電池のサイクル特性や高温保存後の容量維持特性を向上させるという効果を十分に発揮し、また、高温保存時のガス発生量の増大を抑制する。
When using 2 or more types together, it is preferable to use together vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate.
When the cyclic carbonate compound having an unsaturated bond is contained, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, Moreover, it is 10 mass% or less normally, Preferably it is 8 mass% or less, More preferably, it is 6 mass% or less. When the content of the cyclic carbonate compound having a carbon-carbon unsaturated bond is in the above range, the effect of improving the cycle characteristics of the battery and the capacity maintenance characteristics after high-temperature storage is sufficiently exhibited. The increase in the amount of gas generated is suppressed.

(フッ素原子を有する環状カーボネート化合物)
フッ素原子を有する環状カーボネート化合物としては、例えば、フルオロエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロエチレンカーボネート、1,1−ジフルオロエチレンカーボネート、1,1,2−トリフルオロエチレンカーボネート、テトラフルオロエチレンカーボネート、1−フルオロ−2−メチルエチレンカーボネート、1−フルオロ−1−メチルエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロ−1−メチルエチレンカーボネート、1,1,2−トリフルオロ−2−メチルエチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。これらのうち、フルオロエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロエチレンカーボネート、1−フルオロ−2−メチルエチレンカーボネートがサイクル特性向上や高温保存特性向上の点から好ましい。これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
(Cyclic carbonate compound having a fluorine atom)
Examples of the cyclic carbonate compound having a fluorine atom include fluoroethylene carbonate, 1,2-difluoroethylene carbonate, 1,1-difluoroethylene carbonate, 1,1,2-trifluoroethylene carbonate, tetrafluoroethylene carbonate, 1- Fluoro-2-methylethylene carbonate, 1-fluoro-1-methylethylene carbonate, 1,2-difluoro-1-methylethylene carbonate, 1,1,2-trifluoro-2-methylethylene carbonate, trifluoromethylethylene carbonate Etc. Of these, fluoroethylene carbonate, 1,2-difluoroethylene carbonate, and 1-fluoro-2-methylethylene carbonate are preferable from the viewpoint of improving cycle characteristics and high-temperature storage characteristics. These may be used alone or in combination of two or more.

非水系電解液がフッ素原子を有する環状カーボネート化合物を含有する場合、非水系電解液中におけるその割合は、通常、0.001質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上であり、通常、10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。ただし、フルオロエチレンカーボネートは〔1−2.非水溶媒〕の項で説明したように、溶媒として用いてもよく、その場合は上記の含有量に限定されない。   When the non-aqueous electrolytic solution contains a cyclic carbonate compound having a fluorine atom, the proportion in the non-aqueous electrolytic solution is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.8%. It is 3 mass% or more, More preferably, it is 0.5 mass% or more, Usually, 10 mass% or less, Preferably it is 5 mass% or less, More preferably, it is 4 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less. However, fluoroethylene carbonate is [1-2. As described in the section “Nonaqueous solvent”, it may be used as a solvent, and in that case, the content is not limited to the above.

(酸無水物)
酸無水物としては、例えば、無水コハク酸、メチル無水コハク酸、4,4−ジメチル無水コハク酸、4,5−ジメチル無水コハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、ジメチル無水マレイン酸、フェニル無水マレイン酸、ジフェニル無水マレイン酸、無水フタル酸、シクロヘキサン1,2−ジカルボン酸無水物、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、無水クロトン酸などが挙げられる。これらのうち、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、無水クロトン酸がサイクル特性向上や高温保存特性向上の点から好ましい。これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
(Acid anhydride)
Examples of the acid anhydride include succinic anhydride, methyl succinic anhydride, 4,4-dimethyl succinic anhydride, 4,5-dimethyl succinic anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, dimethyl maleic anhydride, and phenyl anhydride. Examples thereof include maleic acid, diphenylmaleic anhydride, phthalic anhydride, cyclohexane 1,2-dicarboxylic anhydride, acetic anhydride, propionic anhydride, acrylic anhydride, methacrylic anhydride, and crotonic anhydride. Of these, succinic anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, acrylic acid anhydride, methacrylic acid anhydride, and crotonic acid anhydride are preferable from the viewpoint of improving cycle characteristics and high temperature storage characteristics. These may be used alone or in combination of two or more.

非水系電解液が酸無水物を含有する場合、非水系電解液中におけるその割合は、通常、0.001質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上であり、通常、10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。酸無水物の含有量が上記範囲にあることにより、電池のサイクル特性や高温保存後の容量維持特性を向上させるという効果を十分に発揮し、また、内部抵抗の増大を抑制する。   When the non-aqueous electrolyte contains an acid anhydride, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more. More preferably, it is 0.3% by mass or more, usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less. When the content of the acid anhydride is within the above range, the effect of improving the cycle characteristics of the battery and the capacity maintenance characteristics after high-temperature storage is sufficiently exhibited, and an increase in internal resistance is suppressed.

(イソシアネート)
イソシアネートとしては、例えば、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート、エチレンジイソシアネート、プロピレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、アリルイソシアネート、などが挙げられる。これらのうち、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンがサイクル特性向上や高温保存特性向上の点から好ましい。これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
(Isocyanate)
Examples of the isocyanate include ethyl isocyanate, propyl isocyanate, ethylene diisocyanate, propylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,2-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane 1,3-bis (isocyanatomethyl). ) Cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, allyl isocyanate, and the like. Of these, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 1,2-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane Is preferable from the viewpoint of improving cycle characteristics and high-temperature storage characteristics. These may be used alone or in combination of two or more.

非水系電解液がイソシアネートを含有する場合、非水系電解液中におけるその割合は、通常、0.001質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、更に好ましくは0.3質量%以上であり、通常、10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。イソシアネートの含有量が上記範囲にあることにより、電池のサイクル特性や高温保存後の容量維持特性を向上させるという効果を十分に発揮し、また、内部抵抗の増大を抑制する。   When the non-aqueous electrolyte contains isocyanate, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and further Preferably it is 0.3 mass% or more, Usually, 10 mass% or less, Preferably it is 5 mass% or less, More preferably, it is 4 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less. When the isocyanate content is within the above range, the effect of improving the cycle characteristics of the battery and the capacity maintenance characteristics after high-temperature storage is sufficiently exhibited, and an increase in internal resistance is suppressed.

(ニトリル化合物)
ニトリル化合物としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ヘキサンニトリル、ヘプタンニトリル、オクタンニトリル、ノナンニトリル、デカンニトリル、ドデカンニトリル(ラウロニトリル)、トリデカンニトリル、テトラデカンニトリル(ミリストニトリル)、ヘキサデカンニトリル、ペンタデカンニトリル、ヘプタデカンニトリル、オクタデカンニトリル(ステアノニトリル)、ノナデカンニトリル、イコサンニトリル等のモノニトリル;マロノニトリル、 スクシノニトリル、 グルタロニトリル、アジポニトリル、 ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セ
バコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、 メチルマロノニトリル、
エチルマロノニトリル、イソプロピルマロノニトリル、tert−ブチルマロノニトリル、メチルスクシノニトリル、2,2−ジメチルスクシノニトリル、 2,3−ジメチルスクシ
ノニトリル、トリメチルスクシノニトリル、 テトラメチルスクシノニトリル 、3,3'
−オキシジプロピオニトリル、3,3'−チオジプロピオニトリル、 3,3'−(エチレ
ンジオキシ)ジプロピオニトリル、3,3'−(エチレンジチオ)ジプロピオニトリル、
1,2,3−プロパントリカルボニトリル、1,3,5−ペンタントリカルボニトリル、1,2,3−トリス(2−シアノエトキシ)プロパン、トリス(2−シアノエチル)アミ
ン等 のジニトリルが挙げられ、これらの中でも、ラウロニトリル、スクシノニトリル、
グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリルが好ましい。
(Nitrile compound)
Examples of nitrile compounds include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, hexanenitrile, heptanenitrile, octanenitrile, nonanenitrile, decanenitrile, dodecanenitrile (lauronitrile), tridecanenitrile, tetradecanenitrile (myristonitrile), Mononitriles such as hexadecane nitrile, pentadecane nitrile, heptadecane nitrile, octadecane nitrile (steanonitrile), nonadecane nitrile, icosaninitrile; Undecanedinitrile, dodecanedinitrile, methylmalononitrile,
Ethylmalononitrile, isopropylmalononitrile, tert-butylmalononitrile, methylsuccinonitrile, 2,2-dimethylsuccinonitrile, 2,3-dimethylsuccinonitrile, trimethylsuccinonitrile, tetramethylsuccinonitrile, 3, 3 '
-Oxydipropionitrile, 3,3'-thiodipropionitrile, 3,3 '-(ethylenedioxy) dipropionitrile, 3,3'-(ethylenedithio) dipropionitrile,
And dinitriles such as 1,2,3-propanetricarbonitrile, 1,3,5-pentanetricarbonitrile, 1,2,3-tris (2-cyanoethoxy) propane, tris (2-cyanoethyl) amine and the like. Among these, lauronitrile, succinonitrile,
Glutaronitrile, adiponitrile, pimelonitrile and suberonitrile are preferred.

これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
非水系電解液がニトリル化合物を含有する場合、非水系電解液中におけるその割合は、通常、0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上であり、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは2質量%以下、更に好ましくは1質量%以下、特に好ましく
は0.8質量%以下である。である。ニトリル化合物の含有量が上記範囲にあることにより、助剤の効果が発現し、ガス発生の抑制や、高温保存後の容量維持特性を向上させる点で好ましい。
These may be used alone or in combination of two or more.
When the non-aqueous electrolyte contains a nitrile compound, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, More preferably, it is 0.2% by mass or more, usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, still more preferably 1% by mass or less, and particularly preferably 0.8% by mass or less. It is. It is. When the content of the nitrile compound is within the above range, the effect of the auxiliary agent is manifested, which is preferable in terms of suppressing gas generation and improving capacity retention characteristics after high-temperature storage.

(モノフルオロリン酸塩およびジフルオロリン酸塩)
モノフルオロリン酸塩およびジフルオロリン酸塩のカウンターカチオンとしては特に限定はないが、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、及び、NR1R2R3R4(式中、R1〜R4は、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜12の有機基を表わす。)で表されるアンモニウム等が例示として挙げられる。
(Monofluorophosphate and difluorophosphate)
The counter cations of monofluorophosphate and difluorophosphate are not particularly limited, but lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium, and NR1R2R3R4 (wherein R1 to R4 are each independently a hydrogen atom or Examples thereof include ammonium represented by an organic group having 1 to 12 carbon atoms.

上記アンモニウムのR1〜R4で表わされる炭素数1〜12の有機基としては特に限定はないが、例えば、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいアリール基、置換基を有していてもよい窒素原子含有複素環基等が挙げられる。中でもR1〜R4として、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は窒素原子含有複素環基等が好ましい。   Although it does not specifically limit as a C1-C12 organic group represented by R1-R4 of the said ammonium, For example, it may be substituted by the alkyl group which may be substituted by the halogen atom, the halogen atom, or the alkyl group Examples thereof include a good cycloalkyl group, an aryl group which may be substituted with a halogen atom or an alkyl group, and a nitrogen atom-containing heterocyclic group which may have a substituent. Among these, as R1 to R4, a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, or a nitrogen atom-containing heterocyclic group is preferable.

モノフルオロリン酸塩およびジフルオロリン酸塩の具体例としては、モノフルオロリン酸リチウム、モノフルオロリン酸ナトリウム、モノフルオロリン酸カリウム、モノフルオロリン酸テトラメチルアンモニウム、モノフルオロリン酸テトラエチルアンモニウム、ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸ナトリウム、ジフルオロリン酸カリウム、ジフルオロリン酸テトラメチルアンモニウム、ジフルオロリン酸テトラエチルアンモニウム等が挙げられ、モノフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸リチウムが好ましく、ジフルオロリン酸リチウムがより好ましい。これらは単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。   Specific examples of monofluorophosphate and difluorophosphate include lithium monofluorophosphate, sodium monofluorophosphate, potassium monofluorophosphate, tetramethylammonium monofluorophosphate, tetraethylammonium monofluorophosphate, difluoro Examples include lithium phosphate, sodium difluorophosphate, potassium difluorophosphate, tetramethylammonium difluorophosphate, tetraethylammonium difluorophosphate, etc., preferably lithium monofluorophosphate and lithium difluorophosphate, more preferably lithium difluorophosphate. preferable. These may be used alone or in combination of two or more.

非水系電解液がモノフルオロリン酸塩および/またはジフルオロリン酸塩を含有する場合、非水系電解液中におけるその割合は、通常、0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上であり、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下である。   When the non-aqueous electrolyte contains a monofluorophosphate and / or difluorophosphate, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, More preferably, it is 0.1 mass% or more, More preferably, it is 0.2 mass% or more, Usually, 5 mass% or less, Preferably it is 3 mass% or less, More preferably, it is 2 mass% or less.

なお、モノフルオロリン酸塩及びジフルオロリン酸塩は、非水系電解液として実際に二次電池作製に供すると、その電池を解体して再び非水系電解液を抜き出しても、その中の含有量が著しく低下している場合が多い。従って、電池から抜き出した非水系電解液から、少なくとも1種のモノフルオロリン酸塩及び/又はジフルオロリン酸塩が検出できるものは、非水系電解液中にこれらを本発明で規定する所定割合で含む非水系電解液であるとみなされる。   In addition, when the monofluorophosphate and difluorophosphate are actually used for producing a secondary battery as a non-aqueous electrolyte, the content of the non-aqueous electrolyte even if the battery is disassembled and the non-aqueous electrolyte is extracted again. Is often significantly reduced. Therefore, those in which at least one monofluorophosphate and / or difluorophosphate can be detected from the non-aqueous electrolyte extracted from the battery are detected in the non-aqueous electrolyte at a predetermined ratio defined in the present invention. It is considered to be a non-aqueous electrolyte solution.

〔1−5.その他の添加剤〕
本発明の非水系電解液は、本発明の効果を著しく損なわない範囲において、各種の添加剤を含有していても良い。添加剤としては、従来公知のものを任意に用いることができる。尚、添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
添加剤の例としては、過充電防止剤や、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤などが挙げられる。
[1-5. Other additives]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention may contain various additives as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. A conventionally well-known thing can be arbitrarily used as an additive. In addition, an additive may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Examples of the additive include an overcharge inhibitor and an auxiliary agent for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage.

過充電防止剤の具体例としては、ビフェニル、2−メチルビフェニル、2−エチルビ
フェニル等のアルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロペンチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、シス−1−プロピル−4−フェニルシクロ
ヘキサン、トランス−1−プロピル−4−フェニルシクロヘキサン、シス−1−ブチル−4−フェニルシクロヘキサン、トランス−1−ブチル−4−フェニルシクロヘキサン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ジフェニルカーボネート、トリフェニルホスフェート、トリス(2−t−ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(3−t−
ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(4−t−ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(2−t−アミルフェニル)ホスフェート、トリス(3−t−アミルフェニル)ホスフェート
、トリス(4−t−アミルフェニル)ホスフェート、トリス(2−シクロヘキシルフェニル)ホスフェート、トリス(3−シクロヘキシルフェニル)ホスフェート、トリス(4−シクロ
ヘキシルフェニル)ホスフェート等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、3−フル
オロビフェニル、4−フルオロビフェニル、4,4’−ジフルオロビフェニル、2,4−ジフルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフル
オロベンゼン等の上記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物等が挙げられる。
Specific examples of the overcharge inhibitor include alkylbiphenyls such as biphenyl, 2-methylbiphenyl, 2-ethylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclopentylbenzene, cyclohexylbenzene, cis-1-propyl-4 -Phenylcyclohexane, trans-1-propyl-4-phenylcyclohexane, cis-1-butyl-4-phenylcyclohexane, trans-1-butyl-4-phenylcyclohexane, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran , Methylphenyl carbonate, ethylphenyl carbonate, diphenyl carbonate, triphenyl phosphate, tris (2-t-butylphenyl) phosphate, tris (3-t-
Butylphenyl) phosphate, tris (4-t-butylphenyl) phosphate, tris (2-t-amylphenyl) phosphate, tris (3-t-amylphenyl) phosphate, tris (4-t-amylphenyl) phosphate, tris Aromatic compounds such as (2-cyclohexylphenyl) phosphate, tris (3-cyclohexylphenyl) phosphate, tris (4-cyclohexylphenyl) phosphate; 2-fluorobiphenyl, 3-fluorobiphenyl, 4-fluorobiphenyl, 4,4 ′ -Partially fluorinated products of the above aromatic compounds such as difluorobiphenyl, 2,4-difluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene; 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6 Difluoroanisole, fluorinated anisole compound such as 3,5-difluoro anisole, and the like.

これらの中でもビフェニル、2−メチルビフェニル等のアルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロペンチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、シス−1−プロピル−4−フェニルシクロヘキサン、トランス−1−プロピル−4−フェニルシクロヘキサン、シス−1−ブチル−4−フェニルシクロヘキサン、トランス−1−ブチル−4−フェニルシクロヘキサン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン、メチルフェニルカーボネート、ジフェニルカーボネート、トリフェニルホスフェート、トリス(4−t−ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(4−シクロヘキシルフェニル)ホスフェート等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、3−フルオロビフェニル、4−フルオロビフェニル、4,4’−ジフルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の上
記芳香族化合物の部分フッ素化物が好ましく、ターフェニルの部分水素化体、シクロペンチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、シス−1−プロピル−4−フェニルシクロヘキサン、トランス−1−プロピル−4−フェニルシクロヘキサン、シス−1−ブチル−4−フェニルシクロヘキサン、トランス−1−ブチル−4−フェニルシクロヘキサン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、メチルフェニルカーボネート、ジフェニルカーボネート、トリフェニルホスフェート、トリス(4−t−ブチルフェニル)ホスフェート、トリス(4−シクロヘキシルフェニル)ホスフェート、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼンがより好ましく、ターフェニルの部分水素化体及び
シクロヘキシルベンゼンが特に好ましい。
Among these, alkylbiphenyl such as biphenyl and 2-methylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclopentylbenzene, cyclohexylbenzene, cis-1-propyl-4-phenylcyclohexane, trans-1-propyl-4- Phenylcyclohexane, cis-1-butyl-4-phenylcyclohexane, trans-1-butyl-4-phenylcyclohexane, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran, methylphenyl carbonate, diphenyl carbonate, triphenyl phosphate, Aromatic compounds such as tris (4-t-butylphenyl) phosphate and tris (4-cyclohexylphenyl) phosphate; 2-fluorobiphenyl, 3-fluorobiphenyl, 4 -Partially fluorinated products of the above aromatic compounds such as -fluorobiphenyl, 4,4'-difluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene, etc. are preferred. Partially hydrogenated terphenyl, cyclopentylbenzene, cyclohexylbenzene, Cis-1-propyl-4-phenylcyclohexane, trans-1-propyl-4-phenylcyclohexane, cis-1-butyl-4-phenylcyclohexane, trans-1-butyl-4-phenylcyclohexane, t-butylbenzene, t -Amylbenzene, methylphenyl carbonate, diphenyl carbonate, triphenyl phosphate, tris (4-tert-butylphenyl) phosphate, tris (4-cyclohexylphenyl) phosphate, o-cyclohexyl Fluorobenzene, more preferably p- cyclohexyl fluorobenzene, partially hydrogenated member and cyclohexylbenzene terphenyl is particularly preferred.

これらは2種以上併用して用いてもよい。2種以上併用する場合は、特に、ターフェニルの部分水素化体やシクロヘキシルベンゼンとt−ブチルベンゼンやt−アミルベンゼンとの組み合わせや、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン等の酸素を含有しない芳香族化合物から選ばれるものと、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の含酸素芳香族化合物から選ばれるものとを併用するのが過充電防止特性と高温保存特性のバランスの点から好ましい。   Two or more of these may be used in combination. When two or more types are used in combination, in particular, a partially hydrogenated terphenyl, a combination of cyclohexylbenzene and t-butylbenzene or t-amylbenzene, or a partially hydrogenated biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl or terphenyl. It is overcharged to use together those selected from oxygen-free aromatic compounds such as cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene and those selected from oxygen-containing aromatic compounds such as diphenyl ether and dibenzofuran. This is preferable from the viewpoint of the balance between prevention characteristics and high-temperature storage characteristics.

非水系電解液中におけるこれらの過充電防止剤の含有割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上、また、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下である。濃度が上記範囲にあることにより、所望する過充電防止剤の効果が発現しやすくなり、また、高温保存特性等の電池の特性の低下を抑制する。非水系電解液に過充電防止剤を含有させることによって、過充電による非水系電解液二次電池の破裂・発火を
抑制することができ、非水系電解液二次電池の安全性が向上するので好ましい。
The content ratio of these overcharge inhibitors in the non-aqueous electrolyte is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, and further preferably 0.5%. It is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. When the concentration is in the above range, the desired effect of the overcharge inhibitor is easily exhibited, and a decrease in battery characteristics such as high-temperature storage characteristics is suppressed. By including an overcharge inhibitor in the non-aqueous electrolyte, it is possible to suppress the rupture / ignition of the non-aqueous electrolyte secondary battery due to overcharging, and the safety of the non-aqueous electrolyte secondary battery is improved. preferable.

他の助剤としては、エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−ジメチレンカーボネート、メトキシエチル−メチルカーボネート、メトキシエチル−エチルカーボネート、エトキシエチル−メチルカーボネート、エトキシエチル−エチルカーボネート等のカーボネート化合物;コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチル、コハク酸ジアリル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジアリル、マレイン酸ジプロピル、マレイン酸ジブチル、マレイン酸ビス(トリフルオロメチル)、マレイン酸ビス(ペンタフルオロエチル)、マレイン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)等のジカルボン酸ジエステル化合物;2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン、3,9−ジビニル−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等のスピロ化合物;エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブテンスルトン、メチルメタンスルホネート、エチルメタンスルホネート、メチル−メトキシメタンスルホネート、メチル−2−メトキシエタンスルホネート、ブスルファン、ジエチレングリコールジメタンスルホネート、1,2−エタンジオールビス(2,2,2−トリフルオロエタンスルホネート)、1,4−ブタンジオールビス(2,2,2−トリフルオロエタンスルホネート)、スルホラン、3−スルホレン、2−スルホレン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジビニルスルホン、ジフェニルスルホン、ビス(メチルスルホニル)メタン、ビス(メチルスルホニル)エタン、ビス(エチルスルホニル)メタン、ビス(エチルスルホニル)エタン、ビス(ビニルスルホニル)メタン、ビス(ビニルスルホニル)エタン、等の含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン及びN−メチルスクシイミド等の含窒素化合物;ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、プロピルシクロヘキサン、n−ブチルシクロヘキサン、t−ブチルシクロヘキサン、ジシクロヘキシル等の炭化水素化合物;フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ペンタフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン等のフッ化ベンゼン;2−フルオロトルエン、3−フルオロトルエン、4−フルオロトルエン、ベンゾトリフルオライド等のフッ化トルエン;メチルジメチルホスフィネート、エチルジメチルホスフィネート、エチルジエチルホスフィネート、トリメチルホスホノフォルメート、トリエチルホスホノフォルメート、トリメチルホスホノアセテート、トリエチルホスホノアセテート、トリメチル−3−ホスホノプロピオネート、トリエチル−3−ホスホノプロピオネート等の含リン化合物等が挙げられる。これらの中で、高温保存後の電池特性向上の点から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、1,3−プロペンスルトン、1,4−ブテンスルトン、ブスルファン、1,4−ブタンジオールビス(2,2,2−トリフルオロエタンスルホネート)等の含硫黄化合物が好ましい。   Other auxiliaries include carbonate compounds such as erythritan carbonate, spiro-bis-dimethylene carbonate, methoxyethyl-methyl carbonate, methoxyethyl-ethyl carbonate, ethoxyethyl-methyl carbonate, ethoxyethyl-ethyl carbonate; dimethyl succinate Diethyl succinate, diallyl succinate, dimethyl maleate, diethyl maleate, diallyl maleate, dipropyl maleate, dibutyl maleate, bis (trifluoromethyl) maleate, bis (pentafluoroethyl) maleate, bis maleate Dicarboxylic acid diester compounds such as (2,2,2-trifluoroethyl); 2,4,8,10-tetraoxaspiro [5.5] undecane, 3,9-divinyl-2,4,8,10- Tetraoxaspir [5.5] Spiro compounds such as undecane; ethylene sulfite, propylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 1,4-butene sultone, methyl methanesulfonate, ethyl Methanesulfonate, methyl-methoxymethanesulfonate, methyl-2-methoxyethanesulfonate, busulfan, diethylene glycol dimethanesulfonate, 1,2-ethanediol bis (2,2,2-trifluoroethanesulfonate), 1,4-butanediol Bis (2,2,2-trifluoroethanesulfonate), sulfolane, 3-sulfolene, 2-sulfolene, dimethylsulfone, diethylsulfone, divinylsulfone, diphenylsulfone, bis (methylsulfonyl) methane Sulfur-containing compounds such as bis (methylsulfonyl) ethane, bis (ethylsulfonyl) methane, bis (ethylsulfonyl) ethane, bis (vinylsulfonyl) methane, bis (vinylsulfonyl) ethane; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1 -Nitrogen-containing compounds such as methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone and N-methylsuccinimide; heptane, octane, nonane, decane, cycloheptane, Hydrocarbon compounds such as methylcyclohexane, ethylcyclohexane, propylcyclohexane, n-butylcyclohexane, t-butylcyclohexane, dicyclohexyl; fluorinated benzenes such as fluorobenzene, difluorobenzene, pentafluorobenzene, hexafluorobenzene; 2 Fluorinated toluene such as fluorotoluene, 3-fluorotoluene, 4-fluorotoluene, benzotrifluoride; methyl dimethyl phosphinate, ethyl dimethyl phosphinate, ethyl diethyl phosphinate, trimethyl phosphonoformate, triethyl phosphonoformate, Examples thereof include phosphorus-containing compounds such as trimethylphosphonoacetate, triethylphosphonoacetate, trimethyl-3-phosphonopropionate, and triethyl-3-phosphonopropionate. Among these, ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 1,4-butene sultone, busulfan, 1,4 in terms of improving battery characteristics after high-temperature storage Sulfur-containing compounds such as butanediol bis (2,2,2-trifluoroethanesulfonate) are preferred.

これらは2種以上併用して用いてもよい。
非水系電解液中におけるこれらの助剤の含有割合は、特に制限はないが、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、また、通常8質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、更に好ましくは1質量%以下である。これらの助剤を添加することは、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させる点で好ましい。この濃度が上記範囲にあることにより、助剤の効果が発現しやすくなり、また、高負荷放電特性等の電池の特性の低下を抑制する。
Two or more of these may be used in combination.
The content ratio of these auxiliaries in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, Usually, it is 8 mass% or less, Preferably it is 5 mass% or less, More preferably, it is 3 mass% or less, More preferably, it is 1 mass% or less. The addition of these auxiliaries is preferable in terms of improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage. When this concentration is in the above range, the effect of the auxiliary agent is easily exhibited, and the deterioration of battery characteristics such as high load discharge characteristics is suppressed.

〔1−6.ゲル化剤〕
非水系電解液は、本発明のリチウム二次電池に用いる際、通常は液体状態で存在するが、例えば、これを高分子によってゲル化して、半固体状電解質にしてもよい。ゲル化に用いる高分子は任意であるが、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリレート、ポリ
メタクリレートなどが挙げられる。なお、ゲル化に用いる高分子は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[1-6. Gelling agent]
When used in the lithium secondary battery of the present invention, the nonaqueous electrolytic solution is usually present in a liquid state. For example, the nonaqueous electrolytic solution may be gelled with a polymer to form a semi-solid electrolyte. The polymer used for the gelation is arbitrary, and examples thereof include polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and hexafluoropropylene, polyethylene oxide, polyacrylate, and polymethacrylate. In addition, the polymer | macromolecule used for gelatinization may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

また、非水系電解液を半固体状電解質として用いる場合、半固体状電解質に占める非水系電解液の比率は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意である。好適な範囲としては、半固体状電解質の総量に対する非水系電解液の比率が、通常30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは75質量%以上であり、また、通常99.95質量%以下、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下である。非水系電解液の比率が大きすぎると、電解液の保持が困難となり液漏れが生じやすくなる虞があり、逆に少なすぎると充放電効率や容量の点で不十分となることがある。   Moreover, when using a non-aqueous electrolyte as a semi-solid electrolyte, the ratio of the non-aqueous electrolyte in the semi-solid electrolyte is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. As a suitable range, the ratio of the non-aqueous electrolyte to the total amount of the semisolid electrolyte is usually 30% by mass or more, preferably 50% by mass or more, more preferably 75% by mass or more, and usually 99.95. It is at most mass%, preferably at most 99 mass%, more preferably at most 98 mass%. If the ratio of the non-aqueous electrolyte is too large, it may be difficult to hold the electrolyte and the liquid may easily leak. Conversely, if it is too small, the charge / discharge efficiency and the capacity may be insufficient.

〔1−7.非水系電解液の製造方法〕
本発明の非水系電解液は、上述した非水溶媒に、上述した電解質と、本発明の前記一般式(1)で表される化合物と、必要に応じて用いられるその他の助剤などを溶解させることにより、調製することができる。
尚、非水系電解液中に水が存在すると、水の電気分解、水とリチウム金属との反応、リチウム塩の加水分解などが起こる可能性があり、好ましくない。従って、非水系電解液の調製に際して、非水溶媒などの各成分は、予め脱水しておくのが好ましい。具体的には、その水分含有率が通常50ppm以下、中でも20ppm以下の値となるまで脱水しておくことが好ましい。脱水の手法は任意に選択することが可能であるが、例えば減圧下で加熱したり、モレキュラーシーブを通過させたりする等の手法が挙げられる。
[1-7. Nonaqueous electrolyte production method]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention dissolves the above-described electrolyte, the compound represented by the general formula (1) of the present invention, and other auxiliary agents used as necessary in the above-described non-aqueous solvent. Can be prepared.
If water is present in the non-aqueous electrolyte, electrolysis of water, reaction between water and lithium metal, hydrolysis of lithium salt, and the like may occur, which is not preferable. Therefore, when preparing the non-aqueous electrolyte solution, it is preferable to dehydrate each component such as a non-aqueous solvent in advance. Specifically, it is preferable to dehydrate until the water content is usually 50 ppm or less, particularly 20 ppm or less. The method of dehydration can be arbitrarily selected, and examples thereof include a method of heating under reduced pressure or passing through a molecular sieve.

〔2.非水系電解液二次電池〕
本発明の非水系電解液二次電池は、非水系電解液以外の構成については、従来公知の非水系電解液二次電池と同様であり、通常は、本発明の非水系電解液が含浸されている多孔膜(セパレータ)を介して正極と負極とが積層され、これらがケース(外装体)に収納された形態を有する。本発明の非水系電解液二次電池の形状は特に制限されるものではなく、円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであってもよい。
[2. Nonaqueous electrolyte secondary battery)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is the same as the conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery except for the non-aqueous electrolyte, and is usually impregnated with the non-aqueous electrolyte of the present invention. The positive electrode and the negative electrode are laminated via a porous film (separator), and these are housed in a case (exterior body). The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.

〔2−1.非水系電解液〕
非水系電解液としては、上述の本発明の非水系電解液を用いる。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、本発明の非水系電解液に対し、その他の非水系電解液を混合して用いることも可能である。
〔2−2.負極〕
以下に負極に使用される負極活物質について述べる。負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はない。具体例としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意に組み合わせて併用してもよい。
[2-1. Non-aqueous electrolyte)
As the non-aqueous electrolyte, the above-described non-aqueous electrolyte of the present invention is used. In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is also possible to mix and use other nonaqueous electrolyte solution with respect to the nonaqueous electrolyte solution of this invention.
[2-2. Negative electrode)
The negative electrode active material used for the negative electrode is described below. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release lithium ions. Specific examples include carbonaceous materials, alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like. These may be used individually by 1 type, and may be used together combining 2 or more types arbitrarily.

<負極活物質>
負極活物質としては、炭素質材料、合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられる。
炭素質材料としては、(1)天然黒鉛、(2)人造黒鉛、(3)非晶質炭素、(4)炭素被覆黒鉛、(5)黒鉛被覆黒鉛、(6)樹脂被覆黒鉛等が挙げられる。
(1)天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛及び/又はこれらの黒鉛を原料に球形化や緻密化等の処理を施した黒鉛粒子等が挙げられる。これらの中でも、粒子の充填性や充放電レート特性の観点から、球形化処理を施した球状もしくは楕円体状の黒鉛が特に好ましい。
<Negative electrode active material>
Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials, alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like.
Examples of the carbonaceous material include (1) natural graphite, (2) artificial graphite, (3) amorphous carbon, (4) carbon-coated graphite, (5) graphite-coated graphite, and (6) resin-coated graphite. .
(1) Examples of natural graphite include scaly graphite, scaly graphite, soil graphite, and / or graphite particles obtained by subjecting these graphites to spheroidization or densification. Among these, spherical or ellipsoidal graphite subjected to spheroidizing treatment is particularly preferable from the viewpoints of particle filling properties and charge / discharge rate characteristics.

球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧
縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された炭素材に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、球形化処理を行なう装置が好ましい。また、炭素材を循環させることによって機械的作用を繰り返して与える機構を有するものであるのが好ましい。
例えば前述の装置を用いて球形化処理する場合は、回転するローターの周速度を30〜100m/秒にするのが好ましく、40〜100m/秒にするのがより好ましく、50〜100m/秒にするのが更に好ましい。また、処理は、単に炭素質物を通過させるだけでも可能であるが、30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理するのがより好ましい。
As an apparatus used for the spheroidization treatment, for example, an apparatus that repeatedly gives mechanical action such as compression, friction, shearing force, etc. including the interaction of particles mainly with impact force to the particles can be used. Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and mechanical action such as impact compression, friction, shearing force, etc. on the carbon material introduced inside the rotor by rotating at high speed. And a device for performing the spheroidizing treatment is preferable. Moreover, it is preferable to have a mechanism that repeatedly gives mechanical action by circulating the carbon material.
For example, when the spheroidizing treatment is performed using the above-described apparatus, the peripheral speed of the rotating rotor is preferably 30 to 100 m / second, more preferably 40 to 100 m / second, and 50 to 100 m / second. More preferably. The treatment can be performed by simply passing a carbonaceous material, but it is preferable to circulate or stay in the apparatus for 30 seconds or longer, and it is preferable to circulate or stay in the apparatus for 1 minute or longer. More preferred.

(2)人造黒鉛としては、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサイルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂などの有機化合物を、通常2500℃以上、通常3200℃以下の範囲の温度で黒鉛化し、必要に応じて粉砕及び/又は分級して製造されたものが挙げられる。この際、珪素含有化合物やホウ素含有化合物などを黒鉛化触媒として用いることもできる。また、ピッチの熱処理過程で分離したメソカーボンマイクロビーズを黒鉛化して得た人造黒鉛が挙げられる。更に一次粒子からなる造粒粒子の人造黒鉛も挙げられる。例えば、メソカーボンマイクロビーズや、コークス等の黒鉛化可能な炭素質材料粉体とタール、ピッチ等の黒鉛化可能なバインダと黒鉛化触媒を混合し、黒鉛化し、必要に応じて粉砕することで得られる、扁平状の粒子を複数、配向面が非平行となるように集合又は結合した黒鉛粒子が挙げられる。   (2) Artificial graphite includes coal tar pitch, coal heavy oil, atmospheric residue, petroleum heavy oil, aromatic hydrocarbon, nitrogen-containing cyclic compound, sulfur-containing cyclic compound, polyphenylene, polyvinyl chloride, Organic compounds such as polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymer, polyphenylene sulfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, imide resin are usually in the range of 2500 ° C. or higher and usually 3200 ° C. or lower. Examples thereof include those produced by graphitization at a temperature and, if necessary, pulverized and / or classified. At this time, a silicon-containing compound or a boron-containing compound can also be used as a graphitization catalyst. In addition, artificial graphite obtained by graphitizing mesocarbon microbeads separated in the heat treatment process of pitch can be mentioned. Furthermore, the artificial graphite of the granulated particle which consists of primary particles is also mentioned. For example, by mixing mesocarbon microbeads and graphitizable carbonaceous material powders such as coke, graphitizable binders such as tar and pitch, and graphitization catalyst, graphitizing, and pulverizing as necessary Examples of the resulting graphite particles include a plurality of flat particles and aggregated or bonded so that the orientation planes are non-parallel.

(3)非晶質炭素としては、タール、ピッチ等の易黒鉛化性炭素前駆体を原料に用い、黒鉛化しない温度領域(400〜2200℃の範囲)で1回以上熱処理した非晶質炭素粒子や、樹脂などの難黒鉛化性炭素前駆体を原料に用いて熱処理した非晶質炭素粒子が挙げられる。
(4)炭素被覆黒鉛としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、タール、ピッチや樹脂等の有機化合物である炭素前駆体を混合し、400〜2300℃の範囲で1回以上熱処理し得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、非晶質炭素が核黒鉛を被覆している炭素黒鉛複合体が挙げられる。複合の形態は、表面全体または一部を被覆しても、複数の一次粒子を前記炭素前駆体起源の炭素をバインダーとして複合させたものであってもよい。また、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛にベンゼン、トルエン、メタン、プロパン、芳香族系の揮発分等の炭化水素系ガス等を高温で反応させ、黒鉛表面に炭素を堆積(CVD)さ
せることでも炭素黒鉛複合体を得ることもできる。
(3) As amorphous carbon, amorphous carbon that has been heat-treated at least once in a temperature range (400 to 2200 ° C.) in which no graphitizable carbon precursor such as tar or pitch is used as a raw material. Examples thereof include amorphous carbon particles that are heat-treated using particles or a non-graphitizable carbon precursor such as a resin as a raw material.
(4) Carbon-coated graphite can be obtained by mixing natural graphite and / or artificial graphite with a carbon precursor that is an organic compound such as tar, pitch, or resin, and heat-treating it at least once in the range of 400 to 2300 ° C. Examples thereof include a carbon graphite composite in which natural graphite and / or artificial graphite is used as nuclear graphite, and amorphous carbon coats the nuclear graphite. The composite form may cover the entire surface or a part thereof, or may be a composite of a plurality of primary particles using carbon originating from the carbon precursor as a binder. Carbon can also be deposited (CVD) by reacting natural graphite and / or artificial graphite with hydrocarbon gases such as benzene, toluene, methane, propane, and aromatic volatiles at a high temperature to deposit carbon on the graphite surface. A graphite composite can also be obtained.

(5)黒鉛被覆黒鉛としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、タール、ピッチや樹脂等の易黒鉛化性の有機化合物の炭素前駆体を混合し、2400〜3200℃程度の範囲で1回以上熱処理し得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、黒鉛化物が核黒鉛の表面全体または一部を被覆している黒鉛被覆黒鉛が挙げられる。
(6)樹脂被覆黒鉛としては、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、樹脂等を混合、400℃未満の温度で乾燥し得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、樹脂等が核黒鉛を被覆している樹脂被覆黒鉛が挙げられる。
また、(1)〜(6)の炭素質材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(5) As graphite-coated graphite, natural graphite and / or artificial graphite and a carbon precursor of an easily graphitizable organic compound such as tar, pitch or resin are mixed and once in a range of about 2400 to 3200 ° C. Examples thereof include graphite-coated graphite in which natural graphite and / or artificial graphite obtained by heat treatment is used as nuclear graphite, and graphitized material covers the whole or part of the surface of nuclear graphite.
(6) As the resin-coated graphite, natural graphite and / or artificial graphite obtained by mixing natural graphite and / or artificial graphite with a resin and drying at a temperature of less than 400 ° C. is used as nuclear graphite, and the resin is nuclear graphite. And resin-coated graphite covering the surface.
Moreover, the carbonaceous material of (1)-(6) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

上記(2)〜(5)に用いられるタール、ピッチや樹脂等の有機化合物としては、石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物
、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機化合物などが挙げられる。また、原料有機化合物は混合時の粘度を調整するため、低分子有機溶媒に溶解させて用いても良い。
Examples of organic compounds such as tar, pitch and resin used in the above (2) to (5) include coal-based heavy oil, direct-current heavy oil, cracked heavy petroleum oil, aromatic hydrocarbon, N-ring compound. , S ring compound, polyphenylene, organic synthetic polymer, natural polymer, thermoplastic resin and carbonizable organic compound selected from the group consisting of thermosetting resins. The raw material organic compound may be used after being dissolved in a low molecular organic solvent in order to adjust the viscosity at the time of mixing.

また、核黒鉛の原料となる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛としては、球形化処理を施した天然黒鉛が好ましい。
負極活物質として用いられる合金系材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、リチウム単体、リチウム合金を形成する単体金属及び合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の化合物のいずれであってもよく、特に制限されない。リチウム合金を形成する単体金属及び合金としては、13族及び14族の金属・半金属元素(即ち炭素を除く)を含む材料であることが好ましく、より好ましくはアルミニウム、ケイ素及びスズの単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物である。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Moreover, as natural graphite and / or artificial graphite used as a raw material of nuclear graphite, natural graphite subjected to spheroidization treatment is preferable.
As an alloy material used as the negative electrode active material, as long as lithium can be occluded / released, lithium alone, simple metals and alloys forming lithium alloys, or oxides, carbides, nitrides, silicides, sulfides thereof Any of compounds such as products or phosphides may be used and is not particularly limited. The single metal and alloy forming the lithium alloy are preferably materials containing group 13 and group 14 metal / metalloid elements (that is, excluding carbon), more preferably aluminum, silicon and tin single metals and An alloy or compound containing these atoms. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

<炭素質材料の物性>
負極活物質として炭素質材料を用いる場合、以下の物性を有するものであることが望ましい。
(X線パラメータ)
炭素質材料の学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、通常0.335nm以上であり、また、通常0.360nm以下であり、0.350nm以下が好ましく、0.345nm以下がさらに好ましい。また、学振法によるX線回折で求めた炭素質材料の結晶子サイズ(Lc)は、1.0nm以上であることが好ましく、中でも1.5nm以上であることがさらに好ましい。
<Physical properties of carbonaceous materials>
When using a carbonaceous material as a negative electrode active material, it is desirable to have the following physical properties.
(X-ray parameters)
The d-value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method of carbonaceous materials is usually 0.335 nm or more, usually 0.360 nm or less, and 0.350 nm. The following is preferable, and 0.345 nm or less is more preferable. Further, the crystallite size (Lc) of the carbonaceous material obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.0 nm or more, and more preferably 1.5 nm or more.

(体積基準平均粒径)
炭素質材料の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)であり、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上がさらに好ましく、7μm以上が特に好ましく、また、通常100μm以下であり、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましく、25μm以下が特に好ましい。
(Volume-based average particle size)
The volume-based average particle diameter of the carbonaceous material is a volume-based average particle diameter (median diameter) obtained by a laser diffraction / scattering method, and is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and 7 μm. The above is particularly preferable, and is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, further preferably 30 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less.

体積基準平均粒径が上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くことになる場合がある。また、上記範囲を上回ると、塗布により電極を作製する際に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
体積基準平均粒径の測定は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約10mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA−700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径を、本発明の炭素質材料の体積基準平均粒径と定義する。
If the volume-based average particle size is below the above range, the irreversible capacity may increase, leading to loss of initial battery capacity. On the other hand, when the above range is exceeded, when an electrode is produced by coating, an uneven coating surface tends to be formed, which may be undesirable in the battery production process.
The volume-based average particle size is measured by dispersing carbon powder in a 0.2% by weight aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and laser diffraction / scattering particle size distribution. This is performed using a meter (for example, LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.). The median diameter determined by the measurement is defined as the volume-based average particle diameter of the carbonaceous material of the present invention.

(ラマンR値)
炭素質材料のラマンR値は、レーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値であり、通常0.01以上であり、0.03以上が好ましく、0.1以上がさらに好ましく、また、通常1.5以下であり、1.2以下が好ましく、1以下がさらに好ましく、0.5以下が特に好ましい。
(Raman R value)
The Raman R value of the carbonaceous material is a value measured using a laser Raman spectrum method, and is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.1 or more, and usually 1. 5 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1 or less, and particularly preferably 0.5 or less.

ラマンR値が上記範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。
一方、上記範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
When the Raman R value is lower than the above range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and there are cases where the sites where Li enters the interlayer are reduced along with charge / discharge. That is, charge acceptance may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by applying it to the current collector and then pressing it, the crystals are likely to be oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics.
On the other hand, if it exceeds the above range, the crystallinity of the particle surface is lowered, the reactivity with the non-aqueous electrolyte is increased, and the efficiency may be lowered and the gas generation may be increased.

ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(例えば、日本分光社製ラマン分光器)を用いて、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光(若しくは半導体レーザー光)を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られるラマンスペクトルについて、1580cm−1付近のピークPの強度Iと、1360cm−1付近のピークPの強度Iとを測定し、その強度比R(R=I/I)を算出する。該測定で算出されるラマンR値を、本発明の炭素質材料のラマンR値と定義する。 The Raman spectrum is measured using a Raman spectrometer (for example, a Raman spectrometer manufactured by JASCO Corporation), and the sample is naturally dropped into the measurement cell and filled, and an argon ion laser beam (or semiconductor) is applied to the sample surface in the cell. While irradiating a laser beam, the cell is rotated in a plane perpendicular to the laser beam. The resulting Raman spectrum, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and measuring the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity ratio R (R = I B / I A) Is calculated. The Raman R value calculated by the measurement is defined as the Raman R value of the carbonaceous material of the present invention.

また、上記のラマン測定条件は、次の通りである。
・レーザー波長 :Arイオンレーザー514.5nm(半導体レーザー532nm)
・測定範囲 :1100cm−1〜1730cm−1
・ラマンR値 :バックグラウンド処理、
・スムージング処理 :単純平均、コンボリューション5ポイント
Moreover, said Raman measurement conditions are as follows.
・ Laser wavelength: Ar ion laser 514.5 nm (semiconductor laser 532 nm)
Measurement range: 1100 cm −1 to 1730 cm −1
-Raman R value: background processing,
-Smoothing processing: Simple average, 5 points of convolution

(BET比表面積)
炭素質材料のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値であり、通常0.1m・g−1以上であり、0.7m・g−1以上が好ましく、1.0m・g−1以上がさらに好ましく、1.5m・g−1以上が特に好ましく、また、通常100m・g−1以下であり、25m・g−1以下が好ましく、15m・g−1以下がさらに好ましく、10m・g−1以下が特に好ましい。
(BET specific surface area)
BET specific surface area of the carbonaceous material is a value of the measured specific surface area using the BET method is usually 0.1 m 2 · g -1 or more, 0.7 m 2 · g -1 or more, 1. 0 m 2 · g -1 or more, and particularly preferably 1.5 m 2 · g -1 or more, generally not more than 100 m 2 · g -1, preferably 25 m 2 · g -1 or less, 15 m 2 · g -1 more preferably less, 10 m 2 · g -1 or less are especially preferred.

BET比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなりやすく、リチウムが電極表面で析出しやすくなり、安定性が低下する可能性がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に非水系電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい場合がある。
BET法による比表面積の測定は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。
When the value of the BET specific surface area is less than this range, the acceptability of lithium is likely to deteriorate during charging when used as a negative electrode material, lithium is likely to precipitate on the electrode surface, and stability may be reduced. On the other hand, if it exceeds this range, when used as a negative electrode material, the reactivity with the non-aqueous electrolyte increases, gas generation tends to increase, and a preferable battery may be difficult to obtain.
The specific surface area is measured by the BET method using a surface area meter (for example, a fully automated surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample at 350 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow, Using a nitrogen helium mixed gas that is accurately adjusted so that the relative pressure value of nitrogen is 0.3, the nitrogen adsorption BET one-point method is performed by a gas flow method.

(円形度)
炭素質材料の球形の程度として円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
炭素質材料の粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度は1に近いほど望ましく、また、0.1以上が好ましく、中でも0.5以上が好ましく、0.8以上がより好ましく、0.85以上がさらに好ましく、0.9以上が特に好ましい。高電流密度充放電特性は、円形度が大きいほど向上する。従って、円形度が上記範囲を下回ると、負極活物質の充填性が低下し、粒子間の抵抗が増大して、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
(Roundness)
When the circularity is measured as the degree of the sphere of the carbonaceous material, it is preferably within the following range. The circularity is defined as “circularity = (peripheral length of an equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual perimeter of the particle projection shape)”, and is theoretical when the circularity is 1. Become a true sphere.
The circularity of the particles having a particle size of 3 to 40 μm in the range of the carbonaceous material is desirably closer to 1, and is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, and more preferably 0.8 or more, 0.85 or more is more preferable, and 0.9 or more is particularly preferable. High current density charge / discharge characteristics improve as the degree of circularity increases. Therefore, when the circularity is less than the above range, the filling property of the negative electrode active material is lowered, the resistance between particles is increased, and the high current density charge / discharge characteristics may be lowered for a short time.

円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックス社製FPIA)を用いて行う。試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定する。   The circularity is measured using a flow type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Corporation). About 0.2 g of a sample was dispersed in a 0.2% by mass aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant, and irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute. The detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size is measured in the range of 3 to 40 μm.

円形度を向上させる方法は、特に制限されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダーもしくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。   The method for improving the circularity is not particularly limited, but a sphere-shaped sphere is preferable because the shape of the interparticle void when the electrode body is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approaching a sphere by applying a shearing force and a compressive force, a mechanical / physical processing method of granulating a plurality of fine particles by the binder or the adhesive force of the particles themselves, etc. Is mentioned.

(タップ密度)
炭素質材料のタップ密度は、通常0.1g・cm−3以上であり、0.5g・cm−3以上が好ましく、0.7g・cm−3以上がさらに好ましく、1g・cm−3以上が特に好ましく、また、2g・cm−3以下が好ましく、1.8g・cm−3以下がさらに好ましく、1.6g・cm−3以下が特に好ましい。タップ密度が、上記範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得ることができない場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。
タップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cmのタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量からタップ密度を算出する。
(Tap density)
The tap density of the carbonaceous material is usually 0.1 g · cm −3 or more, preferably 0.5 g · cm −3 or more, more preferably 0.7 g · cm −3 or more, and 1 g · cm −3 or more. Particularly preferable, 2 g · cm −3 or less is preferable, 1.8 g · cm −3 or less is more preferable, and 1.6 g · cm −3 or less is particularly preferable. When the tap density is below the above range, the packing density is difficult to increase when used as a negative electrode, and a high-capacity battery may not be obtained. On the other hand, when the above range is exceeded, there are too few voids between the particles in the electrode, it is difficult to ensure conductivity between the particles, and it may be difficult to obtain preferable battery characteristics.
The tap density is measured by passing through a sieve having an opening of 300 μm, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell and filling the sample to the upper end surface of the cell, and then measuring a powder density measuring device (for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Using a tap denser, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the tap density is calculated from the volume at that time and the mass of the sample.

(配向比)
炭素質材料の配向比は、通常0.005以上であり、0.01以上が好ましく、0.015以上がさらに好ましく、また、通常0.67以下である。配向比が、上記範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定する。試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し58.8MN・m−2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出する。
(Orientation ratio)
The orientation ratio of the carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and usually 0.67 or less. When the orientation ratio is below the above range, the high-density charge / discharge characteristics may deteriorate. The upper limit of the above range is the theoretical upper limit value of the orientation ratio of the carbonaceous material.
The orientation ratio is measured by X-ray diffraction after pressure-molding the sample. Set the molding obtained by filling 0.47 g of the sample into a molding machine with a diameter of 17 mm and compressing it with 58.8 MN · m -2 so that it is flush with the surface of the sample holder for measurement. X-ray diffraction is measured. From the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbon, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated.

X線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
発散スリット=0.5度
受光スリット=0.15mm
散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
The X-ray diffraction measurement conditions are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
・ Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・ Slit:
Divergence slit = 0.5 degree Light receiving slit = 0.15 mm
Scattering slit = 0.5 degree / measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 75 degrees ≦ 2θ ≦ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ≦ 2θ ≦ 57 degrees 1 degree / 60 seconds

(アスペクト比(粉))
炭素質材料のアスペクト比は、通常1以上、また、通常10以下であり、8以下が好ましく、5以下がさらに好ましい。アスペクト比が、上記範囲を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の下限は、炭素質材料のアスペクト比の理論下限値である。
アスペクト比の測定は、炭素質材料の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行う。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の炭素質材料粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bを測定し、A/Bの平均値
を求める。
(Aspect ratio (powder))
The aspect ratio of the carbonaceous material is usually 1 or more and usually 10 or less, preferably 8 or less, and more preferably 5 or less. If the aspect ratio exceeds the above range, streaking or a uniform coated surface cannot be obtained when forming an electrode plate, and the high current density charge / discharge characteristics may deteriorate. The lower limit of the above range is the theoretical lower limit value of the aspect ratio of the carbonaceous material.
The aspect ratio is measured by magnifying and observing the carbonaceous material particles with a scanning electron microscope. Carbonaceous material particles when three-dimensional observation is performed by selecting arbitrary 50 graphite particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 μm or less and rotating and tilting the stage on which the sample is fixed. The longest diameter A and the shortest diameter B orthogonal thereto are measured, and the average value of A / B is obtained.

<負極の構成と作製法>
電極の製造は、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のいずれの方法を用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって形成することができる。
また、合金系材料を用いる場合には、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等の手法により、上述の負極活物質を含有する薄膜層(負極活物質層)を形成する方法も用いられる。
(電極密度)
<Configuration and production method of negative electrode>
Any known method can be used for producing the electrode as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. For example, it is formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and then pressed. Can do.
In the case of using an alloy-based material, a method of forming a thin film layer (negative electrode active material layer) containing the above-described negative electrode active material by a technique such as vapor deposition, sputtering, or plating is also used.
(Electrode density)

負極活物質を電極化した際の電極構造は特に制限されないが、集電体上に存在している負極活物質の密度は、1g・cm−3以上が好ましく、1.2g・cm−3以上がさらに好ましく、1.3g・cm−3以上が特に好ましく、また、2.2g・cm−3以下が好ましく、2.1g・cm−3以下がより好ましく、2.0g・cm−3以下がさらに好ましく、1.9g・cm−3以下が特に好ましい。集電体上に存在している負極活物質の密度が、上記範囲を上回ると、負極活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する場合がある。 The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material present on the current collector is preferably 1 g · cm −3 or more, and 1.2 g · cm −3 or more. but more preferably, particularly preferably 1.3 g · cm -3 or more, preferably 2.2 g · cm -3 or less, more preferably 2.1 g · cm -3 or less, 2.0 g · cm -3 or less Further preferred is 1.9 g · cm −3 or less. When the density of the negative electrode active material existing on the current collector exceeds the above range, the negative electrode active material particles are destroyed, and the initial irreversible capacity increases or non-aqueous system near the current collector / negative electrode active material interface. There is a case where high current density charge / discharge characteristics are deteriorated due to a decrease in permeability of the electrolytic solution. On the other hand, if the amount is less than the above range, the conductivity between the negative electrode active materials decreases, the battery resistance increases, and the capacity per unit volume may decrease.

〔2−3.正極〕
<正極活物質>
以下に正極に使用される正極活物質(リチウム遷移金属系化合物)について述べる。
〈リチウム遷移金属系化合物〉
リチウム遷移金属系化合物とは、Liイオンを脱離、挿入することが可能な構造を有する化合物であり、例えば、硫化物やリン酸塩化合物、リチウム遷移金属複合酸化物などが挙げられる。硫化物としては、TiSやMoSなどの二次元層状構造をもつ化合物や、一般式MeMo(MeはPb,Ag,Cuをはじめとする各種遷移金属)で表される強固な三次元骨格構造を有するシュブレル化合物などが挙げられる。リン酸塩化合物としては、オリビン構造に属するものが挙げられ、一般的にはLiMePO(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)で表され、具体的にはLiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPOなどが挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物としては、三次元的拡散が可能なスピネル構造や、リチウムイオンの二次元的拡散を可能にする層状構造に属するものが挙げられる。スピネル構造を有するものは、一般的にLiMe(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表され、具体的にはLiMn、LiCoMnO、LiNi0.5Mn1.5、LiCoVOなどが挙げられる。層状構造を有するものは、一般的にLiMeO(Meは少なくとも1種以上の遷移金属)と表される。具体的にはLiCoO、LiNiO、LiNi1−xCo、LiNi1−x−yCoMn、LiNi0.5Mn0.5、Li1.2Cr0.4Mn0.4、Li1.2Cr0.4Ti0.4、LiMnOなどが挙げられる。
[2-3. (Positive electrode)
<Positive electrode active material>
The positive electrode active material (lithium transition metal compound) used for the positive electrode is described below.
<Lithium transition metal compound>
A lithium transition metal compound is a compound having a structure capable of desorbing and inserting Li ions, and examples thereof include sulfides, phosphate compounds, and lithium transition metal composite oxides. Examples of sulfides include compounds having a two-dimensional layered structure such as TiS 2 and MoS 2 , and strong compounds represented by the general formula Me x Mo 6 S 8 (Me is various transition metals including Pb, Ag, and Cu). Examples thereof include a sugar compound having a three-dimensional skeleton structure. Examples of the phosphate compound include those belonging to the olivine structure, and are generally represented by LiMePO 4 (Me is at least one or more transition metals), specifically LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , Examples include LiMnPO 4 . Examples of the lithium transition metal composite oxide include spinel structures capable of three-dimensional diffusion and those belonging to a layered structure capable of two-dimensional diffusion of lithium ions. Those having a spinel structure are generally expressed as LiMe 2 O 4 (Me is at least one transition metal), specifically, LiMn 2 O 4 , LiCoMnO 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O. 4 , LiCoVO 4 and the like. Those having a layered structure are generally expressed as LiMeO 2 (Me is at least one transition metal). LiCoO 2 Specifically, LiNiO 2, LiNi 1-x Co x O 2, LiNi 1-x-y Co x Mn y O 2, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2, Li 1.2 Cr 0. 4 Mn 0.4 O 2, Li 1.2 Cr 0.4 Ti 0.4 O 2, such as LiMnO 2 and the like.

〈組成〉
また、リチウム含有遷移金属化合物は、例えば、下記組成式(A)または(B)で示されるリチウム遷移金属系化合物であることが挙げられる。
1)下記組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物である場合
Li1+xMO …(A)
ただし、xは通常0以上、0.5以下である。Mは、Ni及びMn、或いは、Ni、Mn及びCoから構成される元素であり、Mn/Niモル比は通常0.1以上、5以下であ
る。Ni/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。Co/Mモル比は通常0以上、0.5以下である。なお、xで表されるLiのリッチ分は、遷移金属サイトMに置換している場合もある。
<composition>
The lithium-containing transition metal compound is, for example, a lithium transition metal compound represented by the following composition formula (A) or (B).
1) In the case of a lithium transition metal compound represented by the following composition formula (A)
Li 1 + x MO 2 (A)
However, x is usually 0 or more and 0.5 or less. M is an element composed of Ni and Mn or Ni, Mn and Co, and the Mn / Ni molar ratio is usually 0.1 or more and 5 or less. The Ni / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. The Co / M molar ratio is usually 0 or more and 0.5 or less. In addition, the rich portion of Li represented by x may be replaced with the transition metal site M.

なお、上記組成式(A)においては、酸素量の原子比は便宜上2と記載しているが、多少の不定比性があってもよい。また、上記組成式中のxは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のLi量は欠損している場合がある。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のxが−0.65以上、1以下に測定されることがある。   In the composition formula (A), the atomic ratio of the oxygen amount is described as 2 for convenience, but there may be some non-stoichiometry. Moreover, x in the said compositional formula is the preparation composition in the manufacture stage of a lithium transition metal type compound. Usually, batteries on the market are aged after the batteries are assembled. For this reason, the Li amount of the positive electrode may be deficient with charge / discharge. In this case, x may be measured to be −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis.

また、リチウム遷移金属系化合物は、正極活物質の結晶性を高めるために酸素含有ガス雰囲気下で高温焼成を行って焼成されたものが電池特性に優れる。
さらに、組成式(A)で示されるリチウム遷移金属系化合物は、以下一般式(A’)のとおり、213層と呼ばれるLiMOとの固溶体であってもよい。
αLiMO・(1−α)LiM’O・・・(A’)
一般式中、αは、0<α<1を満たす数である。
A lithium transition metal-based compound is excellent in battery characteristics when fired at a high temperature in an oxygen-containing gas atmosphere in order to enhance the crystallinity of the positive electrode active material.
Further, the lithium transition metal-based compound represented by the composition formula (A) may be a solid solution with Li 2 MO 3 called a 213 layer, as shown in the general formula (A ′) below.
αLi 2 MO 3 · (1-α) LiM′O 2 (A ′)
In the general formula, α is a number satisfying 0 <α <1.

Mは、平均酸化数が4である少なくとも一種の金属元素であり、具体的には、Mn、Zr、Ti、Ru、Re及びPtからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。
M’は、平均酸化数が3である少なくとも一種の金属元素であり、好ましくは、V、Mn、Fe、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素であり、より好ましくは、Mn、Co及びNiからなる群より選択される少なくとも一種の金属元素である。
M is at least one metallic element average oxidation number of 4 +, specifically, at least one metal element Mn, Zr, Ti, Ru, selected from the group consisting of Re and Pt.
M 'is at least one metallic element average oxidation number of 3 +, preferably, V, Mn, Fe, at least one metallic element selected from the group consisting of Co and Ni, more preferably , At least one metal element selected from the group consisting of Mn, Co and Ni.

2)下記一般式(B)で表されるリチウム遷移金属系化合物である場合。
Li[LiaMn2−b−a]O4+δ・・・(B)
ただし、Mは、Ni、Cr、Fe、Co、Cu、Zr、AlおよびMgから選ばれる遷移金属のうちの少なくとも1種から構成される元素である。
bの値は通常0.4以上、0.6以下である。
bの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位重量当たりのエネルギー密度が高い。
2) A lithium transition metal compound represented by the following general formula (B).
Li [Li a M b Mn 2 -b-a] O 4 + δ ··· (B)
However, M is an element comprised from at least 1 sort (s) of the transition metals chosen from Ni, Cr, Fe, Co, Cu, Zr, Al, and Mg.
The value of b is usually 0.4 or more and 0.6 or less.
When the value of b is within this range, the energy density per unit weight in the lithium transition metal compound is high.

また、aの値は通常0以上、0.3以下である。また、上記組成式中のaは、リチウム遷移金属系化合物の製造段階での仕込み組成である。通常、市場に出回る電池は、電池を組み立てた後に、エージングを行っている。そのため、充放電に伴い、正極のLi量は欠損している場合がある。その場合、組成分析上、3Vまで放電した場合のaが−0.65以上、1以下に測定されることがある。
aの値がこの範囲であれば、リチウム遷移金属系化合物における単位重量当たりのエネルギー密度を大きく損なわず、かつ、良好な負荷特性が得られる。
さらに、δの値は通常±0.5の範囲である。
δの値がこの範囲であれば、結晶構造としての安定性が高く、このリチウム遷移金属系化合物を用いて作製した電極を有する電池のサイクル特性や高温保存が良好である。
The value of a is usually 0 or more and 0.3 or less. Moreover, a in the above composition formula is a charged composition in the production stage of the lithium transition metal compound. Usually, batteries on the market are aged after the batteries are assembled. For this reason, the Li amount of the positive electrode may be deficient with charge / discharge. In this case, a may be measured to be −0.65 or more and 1 or less when discharged to 3 V in composition analysis.
When the value of a is within this range, the energy density per unit weight in the lithium transition metal compound is not significantly impaired, and good load characteristics can be obtained.
Furthermore, the value of δ is usually in the range of ± 0.5.
If the value of δ is within this range, the stability as a crystal structure is high, and the cycle characteristics and high-temperature storage of a battery having an electrode produced using this lithium transition metal compound are good.

ここでリチウム遷移金属系化合物の組成であるリチウムニッケルマンガン系複合酸化物におけるリチウム組成の化学的な意味について、以下により詳細に説明する。
上記リチウム遷移金属系化合物の組成式のa,bを求めるには、各遷移金属とリチウムを誘導結合プラズマ発光分光分析装置(ICP−AES)で分析して、Li/Ni/Mnの比を求める事で計算される。
Here, the chemical meaning of the lithium composition in the lithium nickel manganese composite oxide, which is the composition of the lithium transition metal compound, will be described in more detail below.
In order to obtain a and b in the composition formula of the lithium transition metal compound, each transition metal and lithium are analyzed with an inductively coupled plasma emission spectrometer (ICP-AES) to obtain a ratio of Li / Ni / Mn. It is calculated by the thing.

構造的視点では、aに係るリチウムは、同じ遷移金属サイトに置換されて入っていると考えられる。ここで、aに係るリチウムによって、電荷中性の原理によりMとマンガンの平均価数が3.5価より大きくなる。
また、上記リチウム遷移金属系化合物は、フッ素置換されていてもよく、LiMn4‐x2xと表記される。
From a structural point of view, it is considered that lithium related to a is substituted for the same transition metal site. Here, due to the lithium according to a, the average valence of M and manganese becomes larger than 3.5 due to the principle of charge neutrality.
Further, the lithium transition metal based compound may be substituted with fluorine, it is expressed as LiMn 2 O 4-x F 2x .

〈ブレンド〉
上記の組成のリチウム遷移金属系化合物の具体例としては、例えば、Li1+xNi0.5Mn0.5、Li1+xNi0.85Co0.10Al0.05、Li1+x
Ni0.33Mn0.33Co0.33、Li1+xNi0.45Mn0.45Co0.1、Li1+xMn1.8Al0.2、Li1+xMn1.5Ni0.5等が挙げられる。これらのリチウム遷移金属系化合物は、一種を単独で用いてもよく、二種以上をブレンドして用いても良い。
<blend>
Specific examples of the lithium transition metal compound having the above composition include, for example, Li 1 + x Ni 0.5 Mn 0.5 O 2 , Li 1 + x Ni 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , Li 1 + x
Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 , Li 1 + x Ni 0.45 Mn 0.45 Co 0.1 O 2, Li 1 + x Mn 1.8 Al 0.2 O 4, Li 1 + x Mn 1. 5 Ni 0.5 O 4 or the like. These lithium transition metal compounds may be used alone or in a blend of two or more.

〈異元素導入〉
また、リチウム遷移金属系化合物は、異元素が導入されてもよい。異元素としては、B,Na,Mg,Al,K,Ca,Ti,V,Cr,Fe,Cu,Zn,Sr,Y,Zr,Nb,Ru,Rh,Pd,Ag,In,Sb,Te,Ba,Ta,Mo,W,Re,Os,Ir,Pt,Au,Pb,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Bi,N,F,S,Cl,Br,I,As,Ge,P,Pb,Sb,SiおよびSnの何れか1種以上の中から選択される。これらの異元素は、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれていてもよく、あるいは、リチウム遷移金属系化合物の結晶構造内に取り込まれず、その粒子表面や結晶粒界などに単体もしくは化合物として偏在していてもよい。
<Introduction of foreign elements>
Moreover, a different element may be introduce | transduced into a lithium transition metal type compound. As the different elements, B, Na, Mg, Al, K, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Sr, Y, Zr, Nb, Ru, Rh, Pd, Ag, In, Sb, Te , Ba, Ta, Mo, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Bi , N, F, S, Cl, Br, I, As, Ge, P, Pb, Sb, Si, and Sn. These foreign elements may be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal compound, or may not be incorporated into the crystal structure of the lithium transition metal compound, and may be a single element or compound on the particle surface or grain boundary. May be unevenly distributed.

[リチウム二次電池用正極]
リチウム二次電池用正極は、上述のリチウム二次電池正極材料用リチウム遷移金属系化合物粉体及び結着剤を含有する正極活物質層を集電体上に形成してなるものである。
正極活物質層は、通常、正極材料と結着剤と更に必要に応じて用いられる導電材及び増粘剤等を、乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、或いはこれらの材料を液体媒体中に溶解又は分散させてスラリー状にして、正極集電体に塗布、乾燥することにより作成される。
[Positive electrode for lithium secondary battery]
The positive electrode for a lithium secondary battery is formed by forming a positive electrode active material layer containing the above-described lithium transition metal compound powder for a lithium secondary battery positive electrode material and a binder on a current collector.
The positive electrode active material layer is usually formed by mixing a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener, which are used if necessary, in a dry form into a sheet shape, and then pressing the positive electrode current collector on the positive electrode current collector. Alternatively, these materials are dissolved or dispersed in a liquid medium to form a slurry, which is applied to the positive electrode current collector and dried.

正極集電体の材質としては、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。また、形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が、炭素材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。
正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、100mm以下の範囲が好適である。上記範囲よりも薄いと、集電体として必要な強度が不足する可能性がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる可能性がある。
As the material for the positive electrode current collector, metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are usually used. As for the shape, in the case of a metal material, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, etc., and in the case of a carbon material, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder Etc. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.
When a thin film is used as the positive electrode current collector, its thickness is arbitrary, but a range of usually 1 μm or more and 100 mm or less is suitable. If it is thinner than the above range, the strength required for the current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.

正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して安定な材料であれば良いが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子、SBR(スチレン・ブ
タジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレンスチレンブロック共重合体及びその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子、アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of a coating method, any material that is stable with respect to the liquid medium used during electrode production may be used. Specific examples include polyethylene, Resin polymers such as polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene・ Rubber polymers such as propylene rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymers and hydrogenated products thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymers), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers, Styrene / isoprene styrene bromide Copolymer and its hydrogenated thermoplastic elastomeric polymer, syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer, etc. Fluorine polymers such as soft resinous polymers, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers, ion conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions) And a polymer composition having the same. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1質量%以上、80質量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう可能性がある一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる可能性がある。
正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。その種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素材料などを挙げることができる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01質量%以上、50質量%以下である。導電材の割合が低すぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高すぎると電池容量が低下することがある。
The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more and 80% by mass or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. Battery capacity and conductivity may be reduced.
The positive electrode active material layer usually contains a conductive material in order to increase conductivity. There are no particular restrictions on the type, but specific examples include metal materials such as copper and nickel, graphite such as natural graphite and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, and amorphous carbon such as needle coke. And carbon materials. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by mass or more and 50% by mass or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and conversely if it is too high, the battery capacity may be reduced.

スラリーを形成するための液体媒体としては、正極材料であるリチウム遷移金属系化合物粉体、結着剤、並びに必要に応じて使用される導電材及び増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルホキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等を挙げることができる。特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   As a liquid medium for forming a slurry, it is possible to dissolve or disperse a lithium transition metal compound powder as a positive electrode material, a binder, and a conductive material and a thickener used as necessary. If it is a solvent, there is no restriction | limiting in particular in the kind, You may use either an aqueous solvent or an organic solvent. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. be able to. In particular, when an aqueous solvent is used, a dispersant is added together with the thickener, and a slurry such as SBR is slurried. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の正極材料としてのリチウム遷移金属系化合物粉体の含有割合は、通常10質量%以上、99.9質量%以下である。正極活物質層中のリチウム遷移金属系化合物粉体の割合が多すぎると正極の強度が不足する傾向にあり、少なすぎると容量の面で不十分となることがある。
また、正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。
The content ratio of the lithium transition metal-based compound powder as the positive electrode material in the positive electrode active material layer is usually 10% by mass or more and 99.9% by mass or less. If the proportion of the lithium transition metal compound powder in the positive electrode active material layer is too large, the strength of the positive electrode tends to be insufficient, and if it is too small, the capacity may be insufficient.
The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm.

正極のプレス後の電極密度としては、通常、2.2g/cm以上、4.2g/cm以下である。
なお、塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。
かくして、リチウム二次電池用正極が調製できる。
The electrode density after pressing the positive electrode is usually 2.2 g / cm 3 or more and 4.2 g / cm 3 or less.
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.
Thus, a positive electrode for a lithium secondary battery can be prepared.

〔2−4.セパレータ〕
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、本発明の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
セパレータの材料や形状については特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、本発明の非水系電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。
[2-4. (Separator)
Usually, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is usually used by impregnating the separator.
The material and shape of the separator are not particularly limited, and known ones can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among them, a resin, glass fiber, inorganic material, etc. formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is used, and a porous sheet or a nonwoven fabric-like material having excellent liquid retention is used. Is preferred.

樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、さらに好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As materials for the resin and glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aromatic polyamides, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters and the like can be used. Of these, glass filters and polyolefins are preferred, and polyolefins are more preferred. These materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、10μm以上がさらに好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下がさらに好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、非水系電解液二次電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。   The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. If the separator is too thin than the above range, the insulating properties and mechanical strength may decrease. On the other hand, if it is thicker than the above range, not only the battery performance such as the rate characteristic may be lowered, but also the energy density of the whole non-aqueous electrolyte secondary battery may be lowered.

さらに、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、通常20%以上であり、35%以上が好ましく、45%以上がさらに好ましく、また、通常90%以下であり、85%以下が好ましく、75%以下がさらに好ましい。空孔率が、上記範囲より小さ過ぎると、膜抵抗が大きくなってレート特性が悪化する傾向がある。また、上記範囲より大き過ぎると、セパレータの機械的強度が低下し、絶縁性が低下する傾向にある。   Furthermore, when using a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric as the separator, the porosity of the separator is arbitrary, but is usually 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, Further, it is usually 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 75% or less. If the porosity is too smaller than the above range, the membrane resistance tends to increase and the rate characteristics tend to deteriorate. Moreover, when larger than the said range, it exists in the tendency for the mechanical strength of a separator to fall and for insulation to fall.

また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下であり、0.2μm以下が好ましく、また、通常0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。また、上記範囲を下回ると、膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する場合がある。
一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。
Moreover, although the average pore diameter of a separator is also arbitrary, it is 0.5 micrometer or less normally, 0.2 micrometer or less is preferable, and it is 0.05 micrometer or more normally. If the average pore diameter exceeds the above range, a short circuit tends to occur. On the other hand, below the above range, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.
On the other hand, as inorganic materials, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. Used.

形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。上記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着材を用いて上記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂を結着材として多孔層を形成させることが挙げられる。   As the form, a thin film shape such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm are preferably used. In addition to the above-described independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, a porous layer may be formed by using alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm on both surfaces of the positive electrode and using a fluororesin as a binder.

セパレータの非電解液二次電池における特性を、ガーレ値で把握することができる。ガーレ値とは、フィルム厚さ方向の空気の通り抜け難さを示し、100mlの空気が該フィルムを通過するのに必要な秒数で表されるため、数値が小さい方が通り抜け易く、数値が大きい方が通り抜け難いことを意味する。すなわち、その数値が小さい方がフィルムの厚さ方向の連通性が良いことを意味し、その数値が大きい方がフィルムの厚さ方向の連通性
が悪いことを意味する。連通性とは、フィルム厚さ方向の孔のつながり度合いである。本発明のセパレータのガーレ値が低ければ、様々な用途に使用することが出来る。例えば非水系リチウム二次電池のセパレータとして使用した場合、ガーレ値が低いということは、リチウムイオンの移動が容易であることを意味し、電池性能に優れるため好ましい。セパレータのガーレ値は、任意ではあるが、好ましくは10〜1000秒/100mlであり、より好ましくは15〜800秒/100mlであり、更に好ましくは20〜500秒/100mlである。ガーレ値が1000秒/100ml以下であれば、実質的には電気抵抗が低く、セパレータとしては好ましい。
The characteristics of the separator in the non-electrolyte secondary battery can be grasped by the Gurley value. The Gurley value indicates the difficulty of air passage in the film thickness direction, and is expressed as the number of seconds required for 100 ml of air to pass through the film. It means that it is harder to go through. That is, a smaller value means better communication in the thickness direction of the film, and a larger value means lower communication in the thickness direction of the film. Communication is the degree of connection of holes in the film thickness direction. If the Gurley value of the separator of the present invention is low, it can be used for various purposes. For example, when used as a separator for a non-aqueous lithium secondary battery, a low Gurley value means that lithium ions can be easily transferred and is preferable because of excellent battery performance. Although the Gurley value of a separator is arbitrary, Preferably it is 10-1000 second / 100ml, More preferably, it is 15-800 second / 100ml, More preferably, it is 20-500 second / 100ml. If the Gurley value is 1000 seconds / 100 ml or less, the electrical resistance is substantially low, which is preferable as a separator.

[電池設計]
<電極群>
電極群は、上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び上記の正極板と負極板とを上記のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のもののいずれでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、通常40%以上であり、50%以上が好ましく、また、通常90%以下であり、80%以下が好ましい。
[Battery design]
<Electrode group>
The electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are interposed through the separator, and a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound in a spiral shape through the separator. Either is acceptable. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupation ratio) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, preferably 80% or less. .

電極群占有率が、上記範囲を下回ると、電池容量が小さくなる。また、上記範囲を上回ると空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、さらには、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。   When the electrode group occupancy is below the above range, the battery capacity decreases. Also, if the above range is exceeded, the void space is small, the battery expands, and the member expands or the vapor pressure of the electrolyte liquid component increases and the internal pressure rises. In some cases, the gas release valve that lowers various characteristics such as storage at high temperature and the like, or releases the internal pressure to the outside is activated.

<外装ケース>
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に制限されない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
<Exterior case>
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel plate, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, a metal such as a magnesium alloy, or a laminated film (laminate film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.

金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。   In an exterior case using metals, the metal is welded together by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed sealed structure, or a caulking structure using the above metals via a resin gasket. Things. Examples of the outer case using the laminate film include a case where a resin-sealed structure is formed by heat-sealing resin layers. In order to improve sealing performance, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when a resin layer is heat-sealed through a current collecting terminal to form a sealed structure, a metal and a resin are joined, so that a resin having a polar group or a modified group having a polar group introduced as an intervening resin is used. Resins are preferably used.

<保護素子>
保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスター、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等を使用することができる。上記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
<Protective element>
Protection elements such as PTC (Positive Temperature Coefficient), thermal fuse, thermistor, which increases resistance when abnormal heat is generated or excessive current flows, shuts off current flowing through the circuit due to sudden increase in battery internal pressure or internal temperature during abnormal heat generation A valve (current cutoff valve) or the like can be used. It is preferable to select a protective element that does not operate under normal use at a high current, and it is more preferable that the protective element is designed so as not to cause abnormal heat generation or thermal runaway even without the protective element.

<外装体>
本発明の非水系電解液二次電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体内に収納して構成される。この外装体は、特に制限されず、本発明の効果を
著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。具体的に、外装体の材質は任意であるが、通常は、例えばニッケルメッキを施した鉄、ステンレス、アルミウム又はその合金、ニッケル、チタン等が用いられる。
また、外装体の形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。
<Exterior body>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is usually configured by housing the non-aqueous electrolyte, the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the like in an exterior body. This exterior body is not particularly limited, and any known one can be arbitrarily adopted as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Specifically, the material of the exterior body is arbitrary, but usually, for example, nickel-plated iron, stainless steel, aluminum or an alloy thereof, nickel, titanium, or the like is used.
The shape of the exterior body is also arbitrary, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
<非水系電解液の調製>
[実施例1〜3、比較例1〜4]
乾燥アルゴン雰囲気下、環状カーボネートとしてエチレンカーボネート(以降、ECとする)と、ジエチルカーボネート(以降、DECとする)と、エチルメチルカーボネート(以降、EMCとする)の混合物(容量比2:5:3)に、十分に乾燥したLiPF6
1mol/Lとなるように加え、そこにビニレンカーボネートを非水電解液全体に対して2wt%加えた。この元となる電解液に対し、以下の化合物を表に記載の量だけ加えて電解液を作成した。ただし、比較例については元となる電解液を使用した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded.
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
[Examples 1 to 3, Comparative Examples 1 to 4]
A mixture of ethylene carbonate (hereinafter referred to as EC), diethyl carbonate (hereinafter referred to as DEC), and ethyl methyl carbonate (hereinafter referred to as EMC) as a cyclic carbonate (volume ratio 2: 5: 3) in a dry argon atmosphere. ) LiPF 6 that was sufficiently dried was added to 1 mol / L, and vinylene carbonate was added thereto at 2 wt% with respect to the entire non-aqueous electrolyte. An electrolyte solution was prepared by adding the following compounds in the amounts shown in the table to the original electrolyte solution. However, the original electrolyte solution was used for the comparative example.

Figure 2013211223
Figure 2013211223

<正極の作製>
正極活物質としてのNi含有リチウム遷移金属酸化物95質量%と、導電材としてのアセチレンブラック2.5質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)2.5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーをアルミ箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ60μmに圧延したものを、活物質が幅30mm、長さ40mmとなるように切り出して正極とした。作成した正極は摂氏80度において12時間減圧乾燥をして用いた。
<Preparation of positive electrode>
95% by mass of Ni-containing lithium transition metal oxide as a positive electrode active material, 2.5% by mass of acetylene black as a conductive material, and 2.5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, -Mixed in a methylpyrrolidone solvent and slurried. The obtained slurry was applied to both sides of an aluminum foil, dried, and rolled to a thickness of 60 μm with a press machine, and cut into an active material having a width of 30 mm and a length of 40 mm to form a positive electrode. The prepared positive electrode was used after being dried under reduced pressure at 80 degrees Celsius for 12 hours.

<炭素負極の作製>
負極活物質として黒鉛粉末98質量部に、増粘剤、バインダーとしてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロース
ナトリウムの濃度1質量%)1質量部、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)1質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを銅箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ75μmに圧延した。これを、活物質が幅30mm、長さ40mmとなるように切り出して負極とした。作成した負極は摂氏60度で12時間減圧乾燥して用いた。
<Production of carbon anode>
98 parts by mass of graphite powder as the negative electrode active material, 1 part by mass of aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of 1% by mass of sodium carboxymethylcellulose) as the thickener and binder, respectively, and aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber 1 part by mass (concentration of styrene-butadiene rubber 50% by mass) was added and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was applied to both sides of the copper foil, dried, and rolled to a thickness of 75 μm with a press. This was cut out so that the active material had a width of 30 mm and a length of 40 mm to form a negative electrode. The prepared negative electrode was dried under reduced pressure at 60 degrees Celsius for 12 hours.

<二次電池の作製>
上記の正極、負極、及びポリエチレン製のセパレータを、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極の順に積層して電池要素を作製した。この電池要素をアルミニウム(厚さ40μm)の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルムからなる袋内に正・負極の端子を突設させながら挿入した後、非水系電解液を袋内に0.4mL注入し、真空封止を行ない、シート状電池を作製した。更に、電極間の密着性を高めるために、ガラス板でシート状電池を挟んで加圧した。
<Production of secondary battery>
The positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were laminated in the order of the positive electrode, the separator, the negative electrode, the separator, and the positive electrode to produce a battery element. This battery element was inserted into a bag made of a laminate film in which both surfaces of aluminum (thickness: 40 μm) were coated with a resin layer while projecting positive and negative terminals, and then 0.4 mL of non-aqueous electrolyte was put into the bag. This was injected and vacuum sealed to produce a sheet battery. Furthermore, in order to improve the adhesion between the electrodes, the sheet-like battery was sandwiched between glass plates and pressurized.

<電池の評価>
1.充電状態で高温条件に晒した後のサイクル特性1(表-1)
上記シート状の電池を、25℃において0.2Cに相当する定電流で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧2.5Vで充放電を数サイクル行って安定させた。その後、4.2Vに充電した状態で、電池を80℃の恒温槽内に3日間放置した。さらに、この電池を用いてサイクル試験を行った。サイクル試験は0.5Cで4.2Vまで充電し、0.5Cで2.
5Vまで放電することを45℃において繰り返した。サイクル試験の100サイクル後の
電池容量をサイクル試験前の容量に対する割合(%)で表した値(サイクル維持率)を表-1に示す。
<Battery evaluation>
1. Cycle characteristics after exposure to high temperature conditions in the charged state 1 (Table-1)
The sheet-like battery was stabilized by charging and discharging several cycles at a constant current corresponding to 0.2 C at 25 ° C. with a charge end voltage of 4.2 V and a discharge end voltage of 2.5 V. Thereafter, the battery was left in a constant temperature bath at 80 ° C. for 3 days while being charged to 4.2V. Furthermore, a cycle test was performed using this battery. In the cycle test, the battery was charged to 4.2 V at 0.5 C, and 2.
Discharging to 5V was repeated at 45 ° C. Table 1 shows values (cycle maintenance ratios) of the battery capacity after 100 cycles of the cycle test expressed as a ratio (%) to the capacity before the cycle test.

Figure 2013211223
Figure 2013211223

比較例1に対し、本発明の電解液を使用した実施例1および2では、高温条件に晒した後でもサイクル維持率が良好であることが分かる。一方、従来技術の化合物Cまたは化合物Dを使用した比較例2または比較例3では、比較例1に比べると効果は認められるものの、本発明の電解液を使用した実施例1、実施例2に比べると、効果が小さいことが分かる。
2.充電状態で高温条件に晒した後のサイクル特性2(表-2)
上記シート状の電池を、25℃において0.2Cに相当する定電流で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧2.5Vで充放電を数サイクル行って安定させた。その後、4.1Vに充電した状態で、電池を60℃の恒温槽内に3日間放置した。さらに、この電池を用いてサイクル試験を行った。サイクル試験は0.5Cで4.2Vまで充電し、0.5Cで2.5Vまで放電することを45℃において繰り返した。サイクル試験の100サイクル後の電池容量をサイクル試験前の容量に対する割合(%)で表した値(サイクル維持率)を表-2
に示す。
In contrast to Comparative Example 1, in Examples 1 and 2 using the electrolytic solution of the present invention, it can be seen that the cycle retention rate is good even after exposure to high temperature conditions. On the other hand, in Comparative Example 2 or Comparative Example 3 using Compound C or Compound D of the prior art, the effect is recognized as compared with Comparative Example 1, but in Examples 1 and 2 using the electrolytic solution of the present invention, It can be seen that the effect is small when compared.
2. Cycle characteristics after exposure to high temperature conditions in the charged state 2 (Table-2)
The sheet-like battery was stabilized by charging and discharging several cycles at a constant current corresponding to 0.2 C at 25 ° C. with a charge end voltage of 4.2 V and a discharge end voltage of 2.5 V. Thereafter, the battery was left in a constant temperature bath at 60 ° C. for 3 days while being charged at 4.1 V. Furthermore, a cycle test was performed using this battery. In the cycle test, charging at 0.5C to 4.2V and discharging at 0.5C to 2.5V were repeated at 45 ° C. Table 2 shows the values (cycle maintenance ratio) of the battery capacity after 100 cycles of the cycle test expressed as a percentage (%) of the capacity before the cycle test.
Shown in

Figure 2013211223
Figure 2013211223

表―2の実験例では表―1の実験例に比べて、高温条件に晒すときの電圧と温度が異なる。そのため、電極表面の皮膜状態が異なることが予想され、比較例1と比較例4のサイクル維持率が異なっている。そのような状況下でも、本発明の電解液を使用した実施例3では比較例4に対し、高温条件に晒した後でもサイクル維持率が良好であることが分かる。また、化合物Bは式(1)中のLと酸素原子が直接結合していない化合物であることから、Lは酸素原子と直接結合していても、していなくても効果があることがわかる。
<非水系電解液の調製>
[実施例4〜5、比較例5]
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(以降、ECとする)と、ジエチルカーボネート(以降、DECとする)と、プロピレンカーボネート(以降、PCとする)の混合物(容量比1:4:5)に、十分に乾燥したLiPF6を1.2mol/Lとなるよう
に加え、そこにビニレンカーボネートを非水電解液全体に対して1.5wt%、ジフルオロリン酸リチウムを非水電解液全体に対して0.5wt%加えた。この元となる電解液に対し、以下の化合物を表に記載の量だけ加えて電解液を作成した。ただし、比較例については元となる電解液を使用した。
The experimental example in Table-2 differs in voltage and temperature when exposed to high temperature conditions compared to the experimental example in Table-1. Therefore, it is expected that the coating state on the electrode surface is different, and the cycle maintenance rates of Comparative Example 1 and Comparative Example 4 are different. Even in such a situation, it can be seen that in Example 3 using the electrolytic solution of the present invention, the cycle retention rate is good even after exposure to high temperature conditions as compared with Comparative Example 4. Further, since compound B is a compound in which L in formula (1) is not directly bonded to an oxygen atom, it can be seen that L is effective whether or not it is directly bonded to an oxygen atom. .
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
[Examples 4 to 5, Comparative Example 5]
In a dry argon atmosphere, sufficient for a mixture (volume ratio 1: 4: 5) of ethylene carbonate (hereinafter referred to as EC), diethyl carbonate (hereinafter referred to as DEC), and propylene carbonate (hereinafter referred to as PC) The dried LiPF 6 was added to 1.2 mol / L, vinylene carbonate was added at 1.5 wt% with respect to the entire non-aqueous electrolyte, and lithium difluorophosphate was added to the non-aqueous electrolyte at a concentration of 0.1 wt / L. 5 wt% was added. An electrolyte solution was prepared by adding the following compounds in the amounts shown in the table to the original electrolyte solution. However, the original electrolyte solution was used for the comparative example.

Figure 2013211223
Figure 2013211223

<二次電池の作製>
二次電池の作成は実施例1と同様に行った。
<電池の評価>
1.充電状態で高温条件に晒した後のサイクル特性1(表-1)
上記シート状の電池を、25℃において0.2Cに相当する定電流で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧2.5Vで充放電を数サイクル行って安定させた。その後、4.2Vに充電した状態で、電池を80℃の恒温槽内に3日間放置した。さらに、この電池を用いてサイクル試験を行った。サイクル試験は0.5Cで4.2Vまで充電し、0.5Cで2.
5Vまで放電することを45℃において繰り返した。サイクル試験の100サイクル後の
電池容量をサイクル試験前の容量に対する割合(%)で表した値(サイクル維持率)を表-3に示す。
<Production of secondary battery>
The secondary battery was made in the same manner as in Example 1.
<Battery evaluation>
1. Cycle characteristics after exposure to high temperature conditions in the charged state 1 (Table-1)
The sheet-like battery was stabilized by charging and discharging several cycles at a constant current corresponding to 0.2 C at 25 ° C. with a charge end voltage of 4.2 V and a discharge end voltage of 2.5 V. Thereafter, the battery was left in a constant temperature bath at 80 ° C. for 3 days while being charged to 4.2V. Furthermore, a cycle test was performed using this battery. In the cycle test, the battery was charged to 4.2 V at 0.5 C, and 2.
Discharging to 5V was repeated at 45 ° C. Table 3 shows the values (cycle maintenance ratio) of the battery capacity after 100 cycles of the cycle test expressed as a percentage (%) to the capacity before the cycle test.

Figure 2013211223
Figure 2013211223

比較例5に対し、本発明の電解液を使用した実施例4および5では、高温条件に晒した後でもサイクル維持率が良好であることが分かる。比較例5に対し、本発明の電解液を使用した実施例4および5では、高温条件に晒した後でもサイクル維持率が良好であることが分かる。また、化合物Eは式(1)中のRが不飽和結合を含む基であることから、Rは不飽和結合を含んでも含まなくても効果があることがわかる。
これらの実験結果より、本発明の電解液を用いることで、高温条件に晒した後でも電池特性に優れる電池が得られるといえる。
In contrast to Comparative Example 5, in Examples 4 and 5 using the electrolytic solution of the present invention, it can be seen that the cycle retention rate is good even after exposure to high temperature conditions. In contrast to Comparative Example 5, in Examples 4 and 5 using the electrolytic solution of the present invention, it can be seen that the cycle retention rate is good even after exposure to high temperature conditions. Further, since compound E is a group in which R in formula (1) contains an unsaturated bond, it can be seen that R is effective whether or not it contains an unsaturated bond.
From these experimental results, it can be said that by using the electrolytic solution of the present invention, a battery having excellent battery characteristics can be obtained even after being exposed to high temperature conditions.

本発明の非水系電解液によれば、非水系電解液二次電池の電解液の分解を抑制し、電池を高温環境下で使用した際にガス発生及び電池の劣化を抑制すると共に高エネルギー密度の非水系電解液二次電池を製造することができる。従って、非水系電解液二次電池が用いられる電子機器等の各種の分野において好適に利用できる。
本発明の二次電池用非水系電解液や非水系電解液二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ、家庭用大型蓄電池等を挙げることができる。
According to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, the decomposition of the electrolyte solution of the non-aqueous electrolyte secondary battery is suppressed, and when the battery is used in a high temperature environment, gas generation and deterioration of the battery are suppressed and a high energy density. The non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured. Therefore, it can be suitably used in various fields such as an electronic device in which a non-aqueous electrolyte secondary battery is used.
The use of the non-aqueous electrolyte for secondary batteries and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known applications. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. , Electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, motor, automobile, motorcycle, motorbike, bicycle, lighting equipment, toy, game equipment, clock, electric tool, strobe, camera, home-use large A storage battery etc. can be mentioned.

Claims (5)

金属イオンを吸蔵・放出しうる正極活物質を有する正極と、金属イオンを吸蔵・放出しうる負極活物質を有する負極とを備える非水系電解液二次電池に用いられる非水系電解液であって、下記一般式(1)で表される化合物を含有することを特徴とする非水系電液。
Figure 2013211223
(式中、Lは、脂肪族であり環構造を有するZ価の連結基を表し、Zは2以上の整数であり、Z個のRはそれぞれ独立に、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基またはアリール基を示す。また、Rはハロゲン原子を有していてもよい。)
A non-aqueous electrolyte used in a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material capable of occluding and releasing metal ions and a negative electrode having a negative electrode active material capable of occluding and releasing metal ions. A non-aqueous electrolyte containing a compound represented by the following general formula (1):
Figure 2013211223
(In the formula, L represents an aliphatic and Z-valent linking group having a ring structure, Z is an integer of 2 or more, and Z Rs are each independently an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or Represents an aryl group, and R may have a halogen atom.)
式(1)中の連結基Lが環構造としてシクロペンタン環またはシクロヘキサン環を有することを特徴とする請求項1に記載の非水系電解液。   The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the linking group L in the formula (1) has a cyclopentane ring or a cyclohexane ring as a ring structure. 式(1)中の連結基Lが以下のいずれかであることを特徴とする請求項1または2に記載の非水系電解液。
Figure 2013211223
The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1 or 2, wherein the linking group L in the formula (1) is any of the following.
Figure 2013211223
非水電解液中に不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する環状カーボネート、酸無水物、イソシアネート、ニトリル、ジフルオロリン酸塩、モノフルオロリン酸塩、リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレートの少なくともいずれか1種を含有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の非水系電解液。   Cyclic carbonate having unsaturated bond in non-aqueous electrolyte, cyclic carbonate having fluorine atom, acid anhydride, isocyanate, nitrile, difluorophosphate, monofluorophosphate, lithium bisoxalatoborate, lithium difluorooxalato The non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 3, comprising at least one of borates. 金属イオンを吸蔵・放出しうる正極活物質を有する正極と、金属イオンを吸蔵・放出しうる負極活物質を有する負極とを備える非水系電解液二次電池であって、請求項1ないし4のいずれか1項に記載の非水系電解液を用いることを特徴とする非水系電解液二次電池。   A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a positive electrode having a positive electrode active material capable of occluding and releasing metal ions and a negative electrode having a negative electrode active material capable of occluding and releasing metal ions, A non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution according to any one of the above.
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