JP2013227578A - Novel polymer and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same - Google Patents

Novel polymer and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode additive for secondary battery which is never deteriorated, in a nonaqueous electrolyte secondary battery using an easy-to-elute metal such as manganese as an active material, even during high-temperature storage and even in charge and discharge cycles, and a nonaqueous electrolyte secondary battery containing the electrode additive for secondary battery.SOLUTION: A polymer including a structural unit expressed by general formula (A) or (C) and a structural unit expressed by general formula (B) is used as an electrode additive. (In the formulae, R, R, Rand Reach independently represent any of hydrogen atom, methyl or methoxy, Rrepresents any of 1-6C alkyl, 1-6C alkoxy, hydroxy or hydrogen atom, Rrepresents 2-6C alkylene, and Mrepresents any of hydrogen, lithium, sodium or potassium).

Description

本発明は、電極添加剤として好適な新規重合体及び該重合体を用いた非水電解液二次電池に関する。   The present invention relates to a novel polymer suitable as an electrode additive and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the polymer.

近年の携帯用パソコン、ハンディビデオカメラ等の携帯電子機器の普及に伴い、高電圧、高エネルギー密度を有する非水電解液二次電池が電源として広く用いられるようになった。また、環境問題の観点から、電池自動車や電力を動力の一部に利用したハイブリッド車の実用化が行われている。   With the spread of portable electronic devices such as portable personal computers and handy video cameras in recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries having high voltage and high energy density have been widely used as power sources. Also, from the viewpoint of environmental problems, battery cars and hybrid cars using electric power as a part of power have been put into practical use.

非水電解液二次電池の正極活物質としては、リチウムと遷移金属元素を含む複合酸化物が使用されることが多く、近年コバルト等希少金属の価格の急騰により、安価なマンガンを含有する複合酸化物が使用されることが多くなってきている。
マンガンを含有する複合酸化物は、優れた経済性と過充電時の高い安全性を示すが、非水電解液に対するマンガンの耐溶解性が必ずしも十分ではないことが問題となっている。即ち、高温保存時若しくは充放電時に正極からマンガンイオンが溶出して、そのマンガンが負極の黒鉛の端面に析出することによって、負極の黒鉛へのリチウムイオンの挿入と脱離が阻害されることが明らかにされている。
マンガンを含有する複合酸化物からのマンガンの溶出を抑える方法として異種元素を複合酸化物に添加する方法が提案されている。特許文献1にはホウ素を複合酸化物に添加する方法等が提案されており、特許文献2にはクロムやコバルトやニッケルや鉄を複合酸化物に添加する方法等が提案されており、特許文献3にはアルミニウムやマグネシウムを複合酸化物に添加する方法等が提案されており、それによってマンガンの溶出はある程度抑えられるようになったが、その効果はまだ十分なものではなかった。
溶出したマンガンが黒鉛の端面に析出するのを防ぐために非水電解液に添加剤を含有させる方法が知られており、特許文献4には環状スルホン酸エステルを含有する電解液が提案されており、特許文献5にはジスルホン酸エステルを含有する非水電解液が提案されている。これらの添加剤は、負極の表面にマンガンの侵入を阻む厚い被膜を形成するものであり、その被膜によってマンガンの進入を阻む効果はあるが、電池の内部抵抗が高くなり、電池の出力特性を犠牲にするものであった。
A composite oxide containing lithium and a transition metal element is often used as a positive electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery. Due to the rapid rise in the price of rare metals such as cobalt in recent years, a composite containing inexpensive manganese. Oxides are increasingly being used.
A complex oxide containing manganese exhibits excellent economic efficiency and high safety during overcharge, but has a problem in that manganese does not necessarily have sufficient resistance to dissolution in a non-aqueous electrolyte. That is, manganese ions are eluted from the positive electrode during high-temperature storage or charge / discharge, and the manganese precipitates on the end face of the graphite of the negative electrode, thereby inhibiting lithium ion insertion and desorption from the negative electrode graphite. It has been revealed.
As a method for suppressing elution of manganese from a complex oxide containing manganese, a method of adding a different element to the complex oxide has been proposed. Patent Document 1 proposes a method of adding boron to the composite oxide, and Patent Document 2 proposes a method of adding chromium, cobalt, nickel, and iron to the composite oxide. In No. 3, a method of adding aluminum or magnesium to the composite oxide has been proposed, and as a result, elution of manganese was suppressed to some extent, but the effect was not yet sufficient.
In order to prevent the eluted manganese from precipitating on the end face of the graphite, a method of adding an additive to the non-aqueous electrolyte is known. Patent Document 4 proposes an electrolyte containing a cyclic sulfonate ester. Patent Document 5 proposes a nonaqueous electrolytic solution containing a disulfonic acid ester. These additives form a thick film that prevents the entry of manganese on the surface of the negative electrode. Although this film has the effect of preventing the entry of manganese by the film, the internal resistance of the battery increases and the output characteristics of the battery are reduced. It was a sacrifice.

特開平05−283077号公報JP 05-283077 A 特開平11−71115号公報JP-A-11-71115 特開2000−327332号公報JP 2000-327332 A 特開2005−149750号公報JP 2005-149750 A 特許2005−203342号公報Japanese Patent No. 2005-203342

本発明の目的は、マンガン等の溶出しやすい金属を電極活物質に使用した非水電解液二次電池において、高温保存時及び充放電によるサイクルを繰り返し行った後においても高い容量と高い出力を維持することを可能にする高性能な二次電池用電極添加剤及び該二次電池用電極添加剤を含有する非水電解液二次電池を提供することにある。   The object of the present invention is to provide a high capacity and high output even in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a metal such as manganese, which is easily eluted, as an electrode active material, during high temperature storage and after repeated cycles of charge and discharge. An object of the present invention is to provide a high-performance secondary battery electrode additive that can be maintained and a non-aqueous electrolyte secondary battery containing the secondary battery electrode additive.

本発明者らは、鋭意検討を行なった結果、特定の化学構造部位が結合した重合体が本発明の目的に合致する二次電池用電極添加剤になり得ることを知見した。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that a polymer having a specific chemical structure site bonded can be an electrode additive for a secondary battery that meets the object of the present invention.

本発明は、上記知見に基づきなされたもので、
下記一般式(A)

Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はメトキシ基の何れかを示し、R5は炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、水酸基、水素原子の何れかを示し、M1は水素、リチウム、ナトリウム又はカリウムの何れかを示す。)
で表される構成単位と、
下記一般式(B)
Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3、R4及びM1は、上記一般式(A)と同義である。)
で表わされる構成単位とを含むことを特徴とする重合体(以下、第一の重合体とも言う)を提供するものである。 The present invention has been made based on the above findings,
The following general formula (A)
Figure 2013227578
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents any one of a hydrogen atom, a methyl group or a methoxy group, R 5 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and 1 carbon atom) -6 represents an alkoxy group, a hydroxyl group, or a hydrogen atom, and M 1 represents hydrogen, lithium, sodium, or potassium.)
A structural unit represented by
The following general formula (B)
Figure 2013227578
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and M 1 have the same meaning as in the general formula (A).)
And a structural unit represented by the formula (hereinafter also referred to as a first polymer).

また本発明は、下記一般式(C)

Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3、R4及びM1は、上記一般式(A)と同義であり、R6は炭素数2〜6のアルキレン基を示す。)
で表される構成単位と、
下記一般式(B)
Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3、R4及びM1は、上記一般式(A)と同義である。)
で表わされる構成単位とを含むことを特徴とする重合体(以下、第二の重合体とも言う)を提供するものである。 Further, the present invention provides the following general formula (C)
Figure 2013227578
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and M 1 have the same meaning as in the general formula (A), and R 6 represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms.)
A structural unit represented by
The following general formula (B)
Figure 2013227578
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and M 1 have the same meaning as in the general formula (A).)
And a structural unit represented by the formula (hereinafter also referred to as a second polymer).

また本発明は、上記重合体を電極内に含有する非水電解液二次電池を提供するものである。   Moreover, this invention provides the nonaqueous electrolyte secondary battery which contains the said polymer in an electrode.

本発明の新規重合体は、特定の化学構造部位が結合した重合体である。この重合体を用いて電極材料を作製すると、重合体は、電極材料の塗工用の水又は有機溶媒からなるスラリー内で電極活物質と十分に分散した状態となり、塗布及び乾燥後にも電極層において高度に分散した状態を維持することができる。特に、正極にマンガンを含む化合物、負極に黒鉛を用いた非水電解液二次電池において、本発明の重合体を電極添加剤として電極内に含有させた非水電解液二次電池は、マンガンが正極から溶出し、負極内部に侵入しても、電極添加剤として電極内に含有されている重合体が有している特定の化学構造部位によって、溶出したマンガンがトラップされるので、それによって黒鉛の端面にまで達するマンガンはほとんどなくなる。その効果により、溶出したマンガンを原因とした非水電解液二次電池のサイクル容量劣化は抑えられることになる。   The novel polymer of the present invention is a polymer in which specific chemical structural sites are bonded. When an electrode material is produced using this polymer, the polymer is sufficiently dispersed with the electrode active material in a slurry made of water or an organic solvent for coating the electrode material, and the electrode layer is also applied after coating and drying. Can maintain a highly dispersed state. In particular, in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a compound containing manganese in the positive electrode and graphite in the negative electrode, the non-aqueous electrolyte secondary battery containing the polymer of the present invention as an electrode additive in the electrode is manganese. Even if it elutes from the positive electrode and penetrates into the negative electrode, the eluted manganese is trapped by the specific chemical structure part of the polymer contained in the electrode as an electrode additive. There is almost no manganese reaching the end face of graphite. Due to the effect, deterioration of the cycle capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery due to eluted manganese is suppressed.

図1は、本発明の非水電解液二次電池のコイン型電池の構造の一例を概略的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the structure of a coin-type battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. 図2は、本発明の非水電解液二次電池の円筒型電池の基本構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration of a cylindrical battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. 図3は、本発明の非水電解液二次電池の円筒型電池の内部構造を断面として示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the cylindrical battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention as a cross section.

以下に、本発明の特定の化学構造部位が結合した新規重合体及び該重合体を用いた非水電解液二次電池について詳述する。   Below, the novel polymer which the specific chemical structure site | part of this invention couple | bonded and the nonaqueous electrolyte secondary battery using this polymer are explained in full detail.

先ず、第一の重合体について説明する。
第一の重合体は、下記一般式(A)

Figure 2013227578
で表される構成単位と、
下記一般式(B)
Figure 2013227578
で表わされる構成単位とを含む。 First, the first polymer will be described.
The first polymer has the following general formula (A)
Figure 2013227578
A structural unit represented by
The following general formula (B)
Figure 2013227578
And a structural unit represented by

上記一般式(A)又は(B)において、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、水素、メチル基、メトキシ基の何れかを示し、R5は炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、水酸基、水素原子の何れかを示し、M1は水素、リチウム、ナトリウム、カリウムの何れかを示す。R5で示される炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec−ブチル、t−ブチル、ペンチル、イソペンチル、sec−ペンチル、t−ペンチル、ヘキシル、sec−ヘキシル等の直鎖又は分岐のアルキル基が挙げられ、R5で示される炭素数1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、イソブトキシ、sec−ブトキシ、t−ブトキシ、ペンチルオキシ、イソペンチルオキシ、sec−ペンチルオキシ、t−ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、sec−ヘキシルオキシ等の直鎖又は分岐のアルコキシ基が挙げられる。 In the above general formula (A) or (B), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represent any of hydrogen, methyl group and methoxy group, and R 5 has 1 to 6 carbon atoms. Or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxyl group, or a hydrogen atom, and M 1 represents any one of hydrogen, lithium, sodium, and potassium. Examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 5 include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, t-butyl, pentyl, isopentyl, sec-pentyl, t-pentyl, hexyl, Examples thereof include linear or branched alkyl groups such as sec-hexyl, and examples of the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 5 include methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, isobutoxy, sec-butoxy, t Examples include linear or branched alkoxy groups such as -butoxy, pentyloxy, isopentyloxy, sec-pentyloxy, t-pentyloxy, hexyloxy, sec-hexyloxy and the like.

上記一般式(A)で表わされる構成単位と上記一般式(B)で表わされる構成単位とを含む重合体としては、
下記一般式(1)で表わされる重合体を挙げることができる。
As a polymer containing the structural unit represented by the general formula (A) and the structural unit represented by the general formula (B),
A polymer represented by the following general formula (1) can be exemplified.

Figure 2013227578
Figure 2013227578

上記一般式(1)において、R1、R2、R3、R4、R5及びM1は、上記一般式(A)と同義であり、m及びnは、m+nが5以上であり、且つm/nが1/99以上99/1以下である数を示す。ここでm+nは、好ましくは5以上100000以下であり、より好ましくは100以上50000以下である。またm/nは、好ましくは1/9以上99/1以下であり、より好ましくは3/7以上98/2以下である。 In the general formula (1), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and M 1 have the same meaning as the general formula (A), and m and n are m + n is 5 or more, And m / n shows the number which is 1/99 or more and 99/1 or less. Here, m + n is preferably 5 or more and 100000 or less, and more preferably 100 or more and 50000 or less. Further, m / n is preferably from 1/9 to 99/1, and more preferably from 3/7 to 98/2.

上記一般式(1)で表される特定の化学構造部位が結合した重合体としては、化合物No.1〜No.5等が挙げられるが、これらの化合物に制限されるものではない。

Figure 2013227578
Examples of the polymer to which the specific chemical structure represented by the general formula (1) is bonded include Compound No. 1-No. 5 and the like, but are not limited to these compounds.
Figure 2013227578

次に、第二の重合体について説明する。
第二の重合体は、下記一般式(C)

Figure 2013227578
で表わされる構成単位と、
下記一般式(B)
Figure 2013227578
で表わされる構成単位とを含む。 Next, the second polymer will be described.
The second polymer has the following general formula (C)
Figure 2013227578
A structural unit represented by
The following general formula (B)
Figure 2013227578
And a structural unit represented by

上記一般式(B)又は(C)において、R1、R2、R3、R4及びM1は、上記一般式(A)と同義であり、R6は炭素数2〜6のアルキレン基を示す。R6で示される炭素数1〜6のアルキレン基としては、メチレン、エチレン、プロピレン、メチルエチレン、ブチレン、1−メチルプロピレン、2−メチルプロピレン、1,2−ジメチルプロピレン、1,3−ジメチルプロピレン、1−メチルブチレン、2−メチルブチレン、3−メチルブチレン、4−メチルブチレン、2,4−ジメチルブチレン、1,3−ジメチルブチレン、ペンチレン、へキシレン等の直鎖又は分岐のアルキレン基が挙げられる。 In the above general formula (B) or (C), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and M 1 are as defined in the above general formula (A), and R 6 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms. Indicates. Examples of the alkylene group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 6 include methylene, ethylene, propylene, methylethylene, butylene, 1-methylpropylene, 2-methylpropylene, 1,2-dimethylpropylene, and 1,3-dimethylpropylene. , Linear or branched alkylene groups such as 1-methylbutylene, 2-methylbutylene, 3-methylbutylene, 4-methylbutylene, 2,4-dimethylbutylene, 1,3-dimethylbutylene, pentylene, hexylene, etc. It is done.

上記一般式(C)で表わされる構成単位と上記一般式(B)で表わされる構成単位とを含む重合体としては、
下記一般式(2)で表わされる重合体を挙げることができる。
As a polymer containing the structural unit represented by the general formula (C) and the structural unit represented by the general formula (B),
A polymer represented by the following general formula (2) can be exemplified.

Figure 2013227578
Figure 2013227578

上記一般式(2)において、R1、R2、R3、R4及びM1は、上記一般式(A)と同義であり、R6は、上記一般式(C)と同義であり、m及びnは、上記一般式(1)と同義である。 In the general formula (2), R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and M 1 have the same meaning as the general formula (A), and R 6 has the same meaning as the general formula (C). m and n are synonymous with the said General formula (1).

上記一般式(2)で表される特定の化学構造部位が結合した重合体としては、化合物No.6〜No.9等が挙げられるが、これらの化合物に制限されるものではない。

Figure 2013227578
Examples of the polymer to which the specific chemical structure represented by the general formula (2) is bonded include Compound No. 6-No. 9 and the like, but are not limited to these compounds.
Figure 2013227578

第一の重合体及び第二の重合体には、本発明の効果を損なわない範囲(好ましくは0.1〜20質量%)で、上記一般式(A)、(B)及び(C)で表される構成単位以外の構造を含んでもよい。このような構造として、カルボン酸アルキルエステル、カルボン酸アルキルアミド、カルボン酸無水物等が挙げられる。   In the 1st polymer and the 2nd polymer, in the range (preferably 0.1-20 mass%) which does not impair the effect of the present invention, in the above-mentioned general formula (A), (B) and (C) A structure other than the structural unit represented may be included. Examples of such a structure include a carboxylic acid alkyl ester, a carboxylic acid alkylamide, and a carboxylic acid anhydride.

第一の重合体及び第二の重合体は、従来公知の方法で合成した無水マレイン酸とオレフィンの共重合体に、特定の化学構造を有するアミンやヒドラジド等を反応させることによって、該共重合体に特定の化学構造部位を結合させ、その後必要がある場合はアルカリ物質(リチウム塩、カルシウム塩及びカリウム塩等)で中和することによって、合成することができる。無水マレイン酸とオレフィンの共重合体と、特定の化学構造を有するアミンやヒドラジド等との反応も、従来公知の方法で行うことができる。
上記一般式(A)、(B)及び(C)で表わされる構成単位以外の構造を導入する場合は、水若しくは有機溶媒中で、無水マレイン酸とオレフィンの共重合体、サリチル酸ヒドラジド、水酸化アルカリ若しくは炭酸アルカリ、タウリン等のアミノスルホン酸をそれぞれ室温若しくは加熱条件下で反応させればよい。
無水マレイン酸とオレフィンの共重合体としては、無水マレイン酸とエチレンの共重合体、無水マレイン酸とプロピレンの共重合体、無水マレイン酸とイソブチレンの共重合体、無水マレイン酸とメチルビニルエーテルの共重合体等が挙げられる。無水マレイン酸とオレフィンの共重合体の重量平均分子量は、1000から300万であり、好ましくは1万から300万である。重量平均分子量が1000未満の場合は、電解液に溶解しやすくなり好ましくない。一方、重量平均分子量が300万を超える場合には、溶液の粘度が大きくなり過ぎて電極材の塗工の作業性が劣る傾向がある。
The first polymer and the second polymer are prepared by reacting a copolymer of maleic anhydride and olefin synthesized by a conventionally known method with an amine or hydrazide having a specific chemical structure. It can be synthesized by binding a specific chemical structure site to the union and then neutralizing with an alkaline substance (such as lithium salt, calcium salt and potassium salt) if necessary. The reaction of a maleic anhydride / olefin copolymer with an amine or hydrazide having a specific chemical structure can also be carried out by a conventionally known method.
When a structure other than the structural units represented by the general formulas (A), (B) and (C) is introduced, a copolymer of maleic anhydride and olefin, salicylic acid hydrazide, hydroxylation in water or an organic solvent. An aminosulfonic acid such as an alkali, alkali carbonate, or taurine may be reacted at room temperature or under heating conditions, respectively.
The maleic anhydride and olefin copolymer includes maleic anhydride and ethylene copolymer, maleic anhydride and propylene copolymer, maleic anhydride and isobutylene copolymer, maleic anhydride and methyl vinyl ether copolymer. A polymer etc. are mentioned. The weight average molecular weight of the copolymer of maleic anhydride and olefin is 1000 to 3 million, preferably 10,000 to 3 million. A weight average molecular weight of less than 1000 is not preferred because it is easily dissolved in the electrolytic solution. On the other hand, when the weight average molecular weight exceeds 3 million, the viscosity of the solution becomes too large and the workability of coating the electrode material tends to be inferior.

本発明の新規重合体は、電極添加剤として、非水電解液二次電池の電極(正極又は負極)に用いることができる他、プラスチック用添加剤の金属不活性化剤や、イオン交換樹脂等に用いることができる。
次に、本発明の非水電解液二次電池について説明する。
The novel polymer of the present invention can be used as an electrode additive for an electrode (positive electrode or negative electrode) of a non-aqueous electrolyte secondary battery, a metal deactivator for an additive for plastics, an ion exchange resin, etc. Can be used.
Next, the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.

本発明の非水電解液二次電池は、電極添加剤として、本発明の重合体を電極内(正極又は負極)に含有する以外は、従来公知の非水電解液二次電池と同様に構成される。   The nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is configured in the same manner as a conventionally known nonaqueous electrolyte secondary battery except that the polymer of the present invention is contained in the electrode (positive electrode or negative electrode) as an electrode additive. Is done.

本発明の非水電解液二次電池において、本発明の重合体の含有量は、電極活物質に対して、0.01〜20質量%が好ましく、0.03〜10質量%がより好ましく、0.05〜5質量%が最も好ましい。0.01質量%未満では効果が認められ難く、また、20質量%を超えて含有させても、効果はそれ以上発現しなくなるので無駄であるばかりでなく、電池の容量を制限させることになるので好ましくない。特定の化学構造部位が結合した重合体は、1種または2種以上組み合わせて用いることができる。   In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the content of the polymer of the present invention is preferably 0.01 to 20% by mass, more preferably 0.03 to 10% by mass, based on the electrode active material. 0.05-5 mass% is the most preferable. If it is less than 0.01% by mass, the effect is hardly recognized, and even if it is contained in excess of 20% by mass, the effect will not be manifested any more, so it is not only useless but also limits the capacity of the battery. Therefore, it is not preferable. The polymers to which specific chemical structural sites are bonded can be used alone or in combination of two or more.

本発明の非水電解液二次電池を構成する電極材料としては、正極及び負極があり、正極としては、正極活物質と結着剤と導電材とを有機溶媒または水でスラリー化したものを集電体に塗布し、乾燥してシート状にしたものが使用される。本発明の特定の化学構造部位が結合した重合体を正極に用いる場合には、特定の化学構造部位が結合した重合体と正極活物質と結着剤と導電材とを有機溶媒または水でスラリー化したものを集電体に塗布し、乾燥してシート状にして使用する。   The electrode material constituting the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode and a negative electrode. As the positive electrode, a positive electrode active material, a binder, and a conductive material are slurried with an organic solvent or water. It is applied to a current collector and dried to form a sheet. When the polymer having a specific chemical structure site bonded thereto is used for the positive electrode in the present invention, the polymer having the specific chemical structure site bonded, the positive electrode active material, the binder, and the conductive material are slurried with an organic solvent or water. The resulting product is applied to a current collector and dried to form a sheet.

上記正極活物質としては、リチウムイオン電池を例に取れば、電極反応物質であるリチウムを吸蔵及び放出することが可能な公知の正極活物質を用いることができる。リチウムを吸蔵及び放出することが可能な正極活物質としては、具体的にはTiO2、V25及びMnO2等の金属酸化物、TiS2、TiS3、MoS3、FeS2等の金属硫化物、FeF3等の金属ハロゲン化物、金属層間化合物、及び金属リン酸化合物等の金属化合物が挙げられる。これらの正極活物質は、各々Li、Mg、AlやCo、Ti、Nb、Cr等の遷移金属を添加又は置換した材料等であってもよい。これらの中でも、リチウムと遷移金属元素を含む複合酸化物が好ましく、特に遷移金属元素として、Ni、Co、Mn、Ti、及びFeの少なくとも1つを含有するものが好ましく、Mnを含有するものを使用した時に本発明の効果が顕著に現れる。 If the lithium ion battery is taken as an example of the positive electrode active material, a known positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium as an electrode reactant can be used. Specific examples of the positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium include metal oxides such as TiO 2 , V 2 O 5 and MnO 2 , metals such as TiS 2 , TiS 3 , MoS 3 and FeS 2. Examples thereof include metal compounds such as sulfides, metal halides such as FeF 3 , metal intercalation compounds, and metal phosphate compounds. These positive electrode active materials may be materials in which transition metals such as Li, Mg, Al, Co, Ti, Nb, and Cr are added or substituted. Among these, composite oxides containing lithium and a transition metal element are preferable, and those containing at least one of Ni, Co, Mn, Ti, and Fe are particularly preferable as transition metal elements, and those containing Mn. When used, the effect of the present invention is noticeable.

かかるリチウムと遷移金属元素を含む複合酸化物は、代表的には、次の一般式(3)
Lix12 (3)
(式(3)中のM1は1種類以上の遷移金属元素を示し、xの値は電池の充放電状態によって異なるが、通常0.05≦x≦1.10である)で表され、(3)式の化合物は、一般に層状構造を有する。
Such a composite oxide containing lithium and a transition metal element is typically represented by the following general formula (3):
Li x M 1 O 2 (3)
(M 1 in Formula (3) represents one or more transition metal elements, and the value of x varies depending on the charge / discharge state of the battery, but is usually 0.05 ≦ x ≦ 1.10.), The compound of formula (3) generally has a layered structure.

リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、例えば、リチウムコバルト複合酸化物(LixCoO2)、リチウムニッケル複合酸化物(LixNiO2)、又はリチウムニッケルコバルト複合酸化物(LixNi1-zCoz2(z<1))や、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物(LixNi1-v-wCovMnw2(v+w<1))等に代表されるニッケル酸リチウム構造ベースの異種添加元素を含有する複合酸化物、更には層状構造又はスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物(LiMn24)やリチウムマンガン複合酸化物構造ベースの異種添加元素を含有する複合酸化物等が挙げられる。また、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化物として、例えば、オリビン構造を有するリチウム鉄リン酸化合物(LiFePO4)や、リチウム鉄マンガンリン酸化合物(LiFe1-uMnuPO4(u<1))等に代表されるリチウム鉄リン酸構造ベースの異種添加元素を含有する化合物が挙げられる。 Specific examples of the composite oxide containing lithium and a transition metal element include, for example, lithium cobalt composite oxide (Li x CoO 2 ), lithium nickel composite oxide (Li x NiO 2 ), or lithium nickel cobalt composite oxide. (Li x Ni 1-z Co z O 2 (z <1)), lithium nickel cobalt manganese composite oxide (Li x Ni 1-vw Co v Mn w O 2 (v + w <1)), etc. A composite oxide containing a different additive element based on a lithium nickelate structure, a lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4 ) having a layered structure or a spinel structure, and a different additive element based on a lithium manganese composite oxide structure Examples thereof include complex oxides. In addition, as a phosphorus oxide containing lithium and a transition metal element, for example, a lithium iron phosphate compound (LiFePO 4 ) having an olivine structure or a lithium iron manganese phosphate compound (LiFe 1-u Mn u PO 4 (u < 1)) and the like, and compounds containing different additive elements based on lithium iron phosphate structure.

上記結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、EPDM、SBR、NBR、フッ素ゴム、ポリアクリル酸等が挙げられるが、これらに限定されない。上記結着剤の使用量は、正極活物質に対して、通常0.1〜20質量%程度、好ましくは0.5〜10質量%である。   Examples of the binder include, but are not limited to, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, EPDM, SBR, NBR, fluororubber, and polyacrylic acid. The usage-amount of the said binder is about 0.1-20 mass% normally with respect to a positive electrode active material, Preferably it is 0.5-10 mass%.

上記導電材としては、例えば、黒鉛の微粒子、アセチレンブラック、ケッチェ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の微粒子等、カーボンナノファイバー等が使用されるが、これらに限定されない。上記導電材の使用量は、正極活物質に対して、通常5〜60質量%程度、好ましくは10〜50質量%である。   Examples of the conductive material include, but are not limited to, graphite fine particles, carbon black such as acetylene black and ketjen black, amorphous carbon fine particles such as needle coke, and carbon nanofibers. The usage-amount of the said electrically conductive material is about 5-60 mass% normally with respect to a positive electrode active material, Preferably it is 10-50 mass%.

スラリー化する溶媒としては、結着剤を溶解する有機溶媒若しくは水が使用される。該有機溶剤としては、例えば、N−メチルピロリドン、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等が挙げられるが、これに限定されない。上記溶媒の使用量は、正極活物質に対して、通常25〜400質量%程度、好ましくは50〜200質量%である。   As the solvent for forming a slurry, an organic solvent or water that dissolves the binder is used. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, NN-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran, and the like. However, the present invention is not limited to this. The usage-amount of the said solvent is about 25-400 mass% normally with respect to a positive electrode active material, Preferably it is 50-200 mass%.

正極の集電体には、通常、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等が使用される。   Usually, aluminum, stainless steel, nickel-plated steel, or the like is used for the positive electrode current collector.

負極としては、通常、負極活物質と結着剤とを有機溶媒または水でスラリー化したものを集電体に塗布し、乾燥してシート状にしたものが使用される。本発明で提案する特定の化学構造部位が結合した重合体を負極に用いる場合には、特定の化学構造部位が結合した重合体と負極活物質と結着剤とを有機溶媒または水でスラリー化したものを集電体に塗布し、乾燥してシート状にして使用する。   As the negative electrode, a negative electrode active material and a binder slurryed with an organic solvent or water is applied to a current collector and dried to form a sheet. When the polymer with a specific chemical structure moiety proposed in the present invention is used for the negative electrode, the polymer with the specific chemical structure moiety bonded, the negative electrode active material, and the binder are slurried with an organic solvent or water. The product is applied to a current collector, dried and used as a sheet.

負極活物質としては、リチウム、リチウム合金、スズ・ケイ素化合物等の無機化合物、チタン酸化物、炭素質材料、導電性ポリマー等が挙げられる。特に、安全性の高いリチウムイオンを吸蔵、放出できる炭素質材料が好ましい。この炭素質材料は、特に限定されないが、天然黒鉛、人造、フラーレン、黒鉛繊維チョップ、カーボンナノチューブ、黒鉛ウイスカー、高配向性熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛等の結晶性炭素、及び石油系コークス、石炭系コークス、石油系ピッチの炭化物、石炭系ピッチの炭化物、フェノール樹脂・結晶セルロース等樹脂の炭化物等、及びこれらを一部炭化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維、PAN系炭素繊維等が挙げられる。   Examples of the negative electrode active material include lithium, lithium alloys, inorganic compounds such as tin / silicon compounds, titanium oxides, carbonaceous materials, and conductive polymers. In particular, a carbonaceous material that can occlude and release highly safe lithium ions is preferable. Although this carbonaceous material is not particularly limited, it is natural graphite, artificial, fullerene, graphite fiber chop, carbon nanotube, graphite whisker, highly oriented pyrolytic graphite, quiche graphite and other crystalline carbon, and petroleum-based coke, coal-based Coke, petroleum pitch carbide, coal pitch carbide, phenol resin / crystalline cellulose resin carbide, etc., and partially carbonized carbon, furnace black, acetylene black, pitch carbon fiber, PAN carbon fiber Etc.

上記結着剤及びスラリー化する溶媒としては、正極と同様のものが挙げられる。上記結着剤の使用量は、負極活物質に対して、通常0.1〜20質量%程度、好ましくは0.5〜10質量%程度である。
上記溶媒の使用量は、負極活物質に対して、通常50〜200質量%程度、好ましくは60〜150質量%である。
Examples of the binder and the solvent to be slurried include the same as those for the positive electrode. The usage-amount of the said binder is about 0.1-20 mass% normally with respect to a negative electrode active material, Preferably it is about 0.5-10 mass%.
The usage-amount of the said solvent is about 50-200 mass% normally with respect to a negative electrode active material, Preferably it is 60-150 mass%.

負極の集電体には、通常、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、アルモニウム等が使用される。   Usually, copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, aluminum or the like is used for the current collector of the negative electrode.

本発明において、非水電解液に用いられる有機溶媒としては、非水電解液に通常用いられているものを1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。具体的には、環状カーボネート化合物、環状エステル化合物、スルホン又はスルホキシド化合物、アマイド化合物、鎖状カーボネート化合物、鎖状又は環状エーテル化合物、及び鎖状エステル化合物からなる群から選ばれる1種以上を含有することが好ましい。特に、環状カーボネート化合物及び鎖状カーボネート化合物をそれぞれ1種以上含有することが好ましく、この組み合わせを用いることで、サイクル特性に優れるばかりでなく、非水電解液の粘度、得られる電池の電気容量・出力等のバランスのとれた非水電解液二次電池を提供できる。   In this invention, as an organic solvent used for a non-aqueous electrolyte, what is normally used for the non-aqueous electrolyte can be used 1 type or in combination of 2 or more types. Specifically, it contains at least one selected from the group consisting of cyclic carbonate compounds, cyclic ester compounds, sulfone or sulfoxide compounds, amide compounds, chain carbonate compounds, chain or cyclic ether compounds, and chain ester compounds. It is preferable. In particular, it is preferable to contain one or more cyclic carbonate compounds and chain carbonate compounds, respectively. By using this combination, not only the cycle characteristics are excellent, but also the viscosity of the non-aqueous electrolyte, the electric capacity of the obtained battery, It is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery with a balanced output.

本発明において、非水電解液に用いられる有機溶媒を、さらに具体的に以下に列挙する。しかしながら、本発明に用いられる有機溶媒は、以下の例示によって制限されるものではない。   In the present invention, the organic solvents used for the non-aqueous electrolyte are more specifically listed below. However, the organic solvent used in the present invention is not limited by the following examples.

環状カーボネート化合物、環状エステル化合物、スルホン又はスルホキシド化合物及びアマイド化合物は、比誘電率が高いため、電解液の誘電率を上げる役割を果たす。具体的には、環状カーボネート化合物としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート、イソブチレンカーボネート等が挙げられる。環状エステル化合物としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が挙げられる。スルホン又はスルホキシド化合物としては、スルホラン、スルホレン、テトラメチルスルホラン、ジフェニルスルホン、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、プロパンスルトン、ブチレンスルトン等が挙げられ、これらの中でもスルホラン類が好ましい。アマイド化合物としては、N−メチルピロリドン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。   Since the cyclic carbonate compound, the cyclic ester compound, the sulfone or sulfoxide compound, and the amide compound have a high relative dielectric constant, they serve to increase the dielectric constant of the electrolytic solution. Specifically, examples of the cyclic carbonate compound include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, and isobutylene carbonate. Examples of the cyclic ester compound include γ-butyrolactone and γ-valerolactone. Examples of the sulfone or sulfoxide compound include sulfolane, sulfolene, tetramethylsulfolane, diphenyl sulfone, dimethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, propane sultone, butylene sultone, and among these, sulfolanes are preferable. Examples of the amide compound include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and the like.

鎖状カーボネート化合物、鎖状又は環状エーテル化合物及び鎖状エステル化合物は、非水電解液の粘度を低くすることができる。そのため、電解質イオンの移動性を高くすることができる等、出力密度等の電池特性を優れたものにすることができる。また、低粘度であるため、低温での非水電解液の性能を高くすることができる。具体的には、鎖状カーボネート化合物としては、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチル−n−ブチルカーボネート、メチル−t−ブチルカーボネート、ジ−i−プロピルカーボネート、t−ブチル−i−プロピルカーボネート等が挙げられる。鎖状又は環状エーテル化合物としては、ジメトキシエタン(DME)、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、1,2−ビス(メトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)プロパン、エチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル、i−プロピレングリコール(トリフルオロエチル)エーテル、エチレングリコールビス(トリフルオロメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル等が挙げられ、これらの中でもジオキソラン類が好ましい。鎖状エステル化合物としては、下記一般式(4)で表されるカルボン酸エステル化合物等が挙げられる。   The chain carbonate compound, the chain or cyclic ether compound, and the chain ester compound can lower the viscosity of the non-aqueous electrolyte. Therefore, battery characteristics such as power density can be improved, such as the mobility of electrolyte ions can be increased. Moreover, since it is low-viscosity, the performance of the non-aqueous electrolyte at low temperatures can be increased. Specifically, as the chain carbonate compound, dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl-n-butyl carbonate, methyl-t-butyl carbonate, di-i-propyl Examples thereof include carbonate and t-butyl-i-propyl carbonate. Examples of the linear or cyclic ether compounds include dimethoxyethane (DME), ethoxymethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane, 1,2-bis (methoxycarbonyloxy) ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy). ) Ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy) propane, ethylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, i-propylene glycol (trifluoroethyl) ether, ethylene glycol bis (trifluoromethyl) ether, diethylene glycol bis (tri Fluoroethyl) ether and the like. Among these, dioxolanes are preferable. Examples of the chain ester compound include a carboxylic acid ester compound represented by the following general formula (4).

Figure 2013227578
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上記一般式(4)において、nは1〜4の整数であり、Rとしては炭素原子数1〜4のアルキル基(メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル)が挙げられ、具体的には、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸第二ブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル等が挙げられる。上記一般式(4)で表されるカルボン酸エステル化合物は、凝固点が低く、有機溶剤、特に環状カーボネート化合物及び鎖状カーボネート化合物をそれぞれ少なくとも1種以上含有する有機溶剤にさらに添加すると、低温においても電池特性を向上させることができるため好ましい。上記一般式(4)で表されるカルボン酸エステル化合物の添加量は、有機溶媒中において1〜50体積%好ましい。   In the general formula (4), n is an integer of 1 to 4, and R is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms (methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl). Specific examples include methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, sec-butyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and the like. The carboxylic acid ester compound represented by the general formula (4) has a low freezing point, and when further added to an organic solvent, particularly an organic solvent containing at least one cyclic carbonate compound and at least one chain carbonate compound, even at a low temperature. It is preferable because battery characteristics can be improved. The addition amount of the carboxylic acid ester compound represented by the general formula (4) is preferably 1 to 50% by volume in the organic solvent.

その他、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタンやこれらの誘導体を用いることもできる。   In addition, acetonitrile, propionitrile, nitromethane, and derivatives thereof can also be used.

本発明で用いられる非水電解液には、難燃性を付与するために、ハロゲン系、リン系、その他の難燃剤を適宜添加することができる。リン系難燃剤としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート等のリン酸エステル類が挙げられる。   In order to impart flame retardancy, halogen-based, phosphorus-based, and other flame retardants can be appropriately added to the non-aqueous electrolyte used in the present invention. Examples of the phosphorus flame retardant include phosphate esters such as trimethyl phosphate and triethyl phosphate.

上記難燃剤の添加量は、本発明の非水電解液を構成する有機溶媒に対して5〜100質量%が好ましく、10〜50質量%が特に好ましい。5質量%未満では十分な難燃化効果が得られない。   5-100 mass% is preferable with respect to the organic solvent which comprises the non-aqueous electrolyte of this invention, and, as for the addition amount of the said flame retardant, 10-50 mass% is especially preferable. If it is less than 5% by mass, sufficient flame retarding effect cannot be obtained.

本発明において、非水電解液に用いられる電解質塩としては、従来公知の電解質塩が用いられ、例えば、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、LiB(CF3CO24、LiSbF6、LiSiF5、LiAlF4、LiSCN、LiClO4、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiAlF4、LiAlCl4、NaClO4、NaBF4、NaI、これらの誘導体等が挙げられ、これらの中でも、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiC(CF3SO23、LiB(CF3CO24、並びにLiCF3SO3の誘導体、LiN(CF3SO22の誘導体及びLiC(CF3SO23の誘導体からなる群から選ばれる1種以上を用いるのが、電気特性に優れるので好ましい。 In the present invention, a conventionally known electrolyte salt is used as the electrolyte salt used in the non-aqueous electrolyte. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2) 3 , LiB (CF 3 CO 2) 4, LiSbF 6, LiSiF 5, LiAlF 4, LiSCN, LiClO 4, LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlF 4, LiAlCl 4, NaClO 4, NaBF 4 , NaI, derivatives thereof and the like. Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiB (CF 3 CO 2 ) 4 , and derivatives of LiCF 3 SO 3 , derivatives of LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiC (CF It is preferable to use one or more selected from the group consisting of 3 SO 2 ) 3 derivatives because of excellent electrical characteristics.

上記電解質塩は、本発明で用いられる非水電解液中の濃度が、0.1〜3.0モル/リットル、特に0.5〜2.0モル/リットルとなるように、上記有機溶媒に溶解することが好ましい。該電解質塩の濃度が0.1モル/リットルより小さいと、充分な電流密度を得られないことがあり、3.0モル/リットルより大きいと、非水電解液の安定性を損なう恐れがある。   The electrolyte salt is added to the organic solvent so that the concentration in the non-aqueous electrolyte used in the present invention is 0.1 to 3.0 mol / liter, particularly 0.5 to 2.0 mol / liter. It is preferable to dissolve. If the concentration of the electrolyte salt is less than 0.1 mol / liter, a sufficient current density may not be obtained. If the concentration is more than 3.0 mol / liter, the stability of the nonaqueous electrolyte may be impaired. .

また、本発明で用いられる非水電解液には、負極での不可逆容量の低減及び負極での電解液の分解反応を抑制する目的で、各種添加剤を適宜添加することができる。それらは、主に負極表面に被膜(SEI)を形成するために添加するものであり、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ジアリルカーボネート、アリルエチルカーボネート、アリルメチルカーボネート、ジプロパルギルカーボネート、等の不飽和炭酸エステル類、プロパンスルトン、ブタンスルトン、スルホレン等のイオウ化合物、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、アセチレンジカルボン酸ジメチル、アセチレンジカルボン酸ジエチル等の不飽和エステル類、フルオロエチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、4−トリフルオロメチル−エチレンカーボネート、等の含ハロゲン炭酸エステル類、テトラビニルシラン、メチルトリビニルシラン、ジメチルジビニルシラン、ジエチルジビニルシラン、トリメチルビニルシラン、テトラアリルシラン、トリアリルメチルシラン、ジアリルジメチルシラン、ジアリルジエチルシラン、アリルトリメチルシラン等の不飽和シラン化合物、ヘキサメチルジシラン、1,2−ジビニルテトラメチルジシラン等のジシラン類等が挙げられる。   Various additives can be appropriately added to the nonaqueous electrolytic solution used in the present invention for the purpose of reducing the irreversible capacity at the negative electrode and suppressing the decomposition reaction of the electrolytic solution at the negative electrode. They are mainly added to form a coating (SEI) on the negative electrode surface, and unsaturated carbonates such as vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, diallyl carbonate, allyl ethyl carbonate, allyl methyl carbonate, dipropargyl carbonate, etc. Esters, sulfur compounds such as propane sultone, butane sultone, sulfolene, unsaturated esters such as dimethyl maleate, diethyl maleate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl acetylenedicarboxylate, diethyl acetylenedicarboxylate, fluoroethylene carbonate, Halogenated carbonates such as chloroethylene carbonate, 4-trifluoromethyl-ethylene carbonate, tetravinylsilane, methyltrivinylsilane, dimethyldivinyli Silane, diethyldivinylsilane, trimethylvinylsilane, tetraallylsilane, triallylmethylsilane, diallyldimethylsilane, diallyldiethylsilane, allyltrimethylsilane and other unsaturated silane compounds, hexamethyldisilane, 1,2-divinyltetramethyldisilane and other disilanes And the like.

また、本発明で用いられる非水電解液には、正極での電解液の分解反応を抑制する目的で、各種添加剤を適宜添加することができる。それらは、主に正極表面を変質させて保護層を形成するものであり、1,2−ビス(フルオロジメチルシリル)エタン、1,4−ビス(フルオロジメチルシリル)−2−メチルブタン、1,6−ビス(フルオロジメチルシリル)ヘキサン、1,4−ビス(フルオロジメチルシリル)シクロヘキサン、フルオロ−3−メトキシプロピルジメチルシラン、フルオロ−3−エトキシプロピルジメチルシラン、フルオロ−3−プロポキシプロピルジメチルシラン、フルオロジメチルビニルシラン、アリルフルオロジメチルシラン、クロチルフルオロジメチルシラン、3−ブテニルフルオロジメチルシラン、等の非芳香族系のフルオロシラン化合物、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ジビニルシロキサン、1,3−ジメチル−1,3−ジプロピル−1,3−ジビニルシロキサン、1,3−ジアリル−1,1,3,3−テトラメチルシロキサン、等の不飽和シロキサン化合物等が挙げられる。   Various additives can be appropriately added to the nonaqueous electrolytic solution used in the present invention for the purpose of suppressing the decomposition reaction of the electrolytic solution at the positive electrode. They mainly change the surface of the positive electrode to form a protective layer. 1,2-bis (fluorodimethylsilyl) ethane, 1,4-bis (fluorodimethylsilyl) -2-methylbutane, 1,6 -Bis (fluorodimethylsilyl) hexane, 1,4-bis (fluorodimethylsilyl) cyclohexane, fluoro-3-methoxypropyldimethylsilane, fluoro-3-ethoxypropyldimethylsilane, fluoro-3-propoxypropyldimethylsilane, fluorodimethyl Non-aromatic fluorosilane compounds such as vinylsilane, allylfluorodimethylsilane, crotylfluorodimethylsilane, 3-butenylfluorodimethylsilane, 1,1,3,3-tetramethyl-1,3-divinylsiloxane, 1,3-dimethyl-1,3-dipropy 1,3-vinylsiloxane, 1,3-diallyl-1,1,3,3-tetramethyl siloxane, an unsaturated siloxane compounds, and the like and the like.

本発明の非水電解液二次電池では、正極と負極との間にセパレーターを用いるが、該セパレーターとしては、通常用いられる高分子の微多孔フィルムを特に制限なく使用できる。該フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース等の種々のセルロース類、ポリ(メタ)アクリル酸及びその種々のエステル類等を主体とする高分子化合物やその誘導体、これらの共重合体や混合物からなるフィルム等が挙げられる。これらのフィルムは、単独で用いてもよいし、これらのフィルムを重ね合わせて複層フィルムとして用いてもよい。さらに、これらのフィルムには、種々の添加剤を用いてもよく、その種類や含有量は特に制限されない。これらのフィルムの中でも、本発明の非水電解液二次電池には、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンからなるフィルムが好ましく用いられる。
これらのフィルムは、電解液がしみ込んでイオンが透過し易いように、微多孔化がなされている。この微多孔化の方法としては、高分子化合物と溶剤の溶液をミクロ相分離させながら製膜し、溶剤を抽出除去して多孔化する「相分離法」と、溶融した高分子化合物を高ドラフトで押し出し製膜した後に熱処理し、結晶を一方向に配列させ、さらに延伸によって結晶間に間隙を形成して多孔化をはかる「延伸法」等が挙げられ、用いられるフィルムによって適宜選択される。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a separator is used between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, a commonly used polymer microporous film can be used without particular limitation. Examples of the film include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyethylene oxide and polypropylene oxide. Films composed of ethers, various celluloses such as carboxymethylcellulose and hydroxypropylcellulose, polymer compounds mainly composed of poly (meth) acrylic acid and various esters thereof, derivatives thereof, copolymers and mixtures thereof. Etc. These films may be used alone, or may be used as a multilayer film by superimposing these films. Furthermore, various additives may be used for these films, and the type and content thereof are not particularly limited. Among these films, a film made of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or polysulfone is preferably used for the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
These films are microporous so that the electrolyte can penetrate and ions can easily pass therethrough. The microporosity method includes a phase separation method in which a polymer compound and a solvent solution are formed into a film while microphase separation is performed, and the solvent is extracted and removed to make it porous. The film is extruded and then heat-treated, the crystals are aligned in one direction, and a gap is formed between the crystals by stretching to make it porous, and so on.

本発明の非水電解液二次電池において、電極材料、非水電解液及びセパレーターには、より安全性を向上する目的で、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤、ヒンダードアミン化合物等を添加してもよい。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, the electrode material, the non-aqueous electrolyte, and the separator include a phenol-based antioxidant, a phosphorus-based antioxidant, and a thioether-based antioxidant for the purpose of improving safety. A hindered amine compound or the like may be added.

上記フェノール系酸化防止剤としては、例えば、1,6−ヘキサメチレンビス〔(3−第三ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸アミド〕、4,4'−チオビス(6−第三ブチル−m−クレゾール)、4,4'−ブチリデンビス(6−第三ブ
チル−m−クレゾール)、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−第三ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリス(2,6−ジメチル−3−ヒドロキシ−4−第三ブチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2,4,6−トリメチルベンゼン、テトラキス〔3−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオン酸メチル〕メタン、チオジエチレングリコールビス〔(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、1,6−ヘキサメチレンビス〔(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕、ビス〔3,3−ビス(4−ヒドロキシ−3−第三ブチルフェニル)ブチリックアシッド〕グリコールエステル、ビス〔2−第三ブチル−4−メチル−6−(2−ヒドロキシ−3−第三ブチル−5−メチルベンジル)フェニル〕テレフタレート、1,3,5−トリス〔(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシエチル〕イソシアヌレート、3,9−ビス〔1,1−ジメチル−2−{(3−第三ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}エチル〕−2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカン、トリエチレングリコールビス〔(3−第三ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート〕等が挙げられ、電極材料に添加する場合は、電極材料100質量部に対して、0.01〜10質量部、特に0.05〜5質量部が用いるのが好ましい。
Examples of the phenol-based antioxidant include 1,6-hexamethylene bis [(3-tert-butyl-5-methyl-4-hydroxyphenyl) propionic acid amide], 4,4′-thiobis (6-tert. Tributyl-m-cresol), 4,4′-butylidenebis (6-tert-butyl-m-cresol), 1,1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane 1,3,5-tris (2,6-dimethyl-3-hydroxy-4-tert-butylbenzyl) isocyanurate, 1,3,5-tris (3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzyl) ) Isocyanurate, 1,3,5-tris (3,5-ditert-butyl-4-hydroxybenzyl) -2,4,6-trimethylbenzene, tetrakis [3- (3,5-ditert-butyl- 4-hi Roxyphenyl) methyl propionate] methane, thiodiethylene glycol bis [(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate], 1,6-hexamethylenebis [(3,5-ditert-butyl-4 -Hydroxyphenyl) propionate], bis [3,3-bis (4-hydroxy-3-tert-butylphenyl) butyric acid] glycol ester, bis [2-tert-butyl-4-methyl-6- (2- Hydroxy-3-tert-butyl-5-methylbenzyl) phenyl] terephthalate, 1,3,5-tris [(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionyloxyethyl] isocyanurate, 3,9 -Bis [1,1-dimethyl-2-{(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propioni Ruoxy} ethyl] -2,4,8,10-tetraoxaspiro [5,5] undecane, triethylene glycol bis [(3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionate] and the like. When adding to an electrode material, it is preferable to use 0.01-10 mass parts with respect to 100 mass parts of electrode materials, especially 0.05-5 mass parts.

上記リン系酸化防止剤としては、例えば、トリスノニルフェニルホスファイト、トリス〔2−第三ブチル−4−(3−第三ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニルチオ)−5−メチルフェニル〕ホスファイト、トリデシルホスファイト、オクチルジフェニルホスファイト、ジ(デシル)モノフェニルホスファイト、ジ(トリデシル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジ(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ第三ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ第三ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4,6−トリ第三ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジクミルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、テトラ(トリデシル)イソプロピリデンジフェノールジホスファイト、テトラ(トリデシル)−4,4'−n−ブチリデンビス(2−第三ブチル−5−メチルフェノール)ジホスファイト、ヘキサ(トリデシル)−1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−第三ブチルフェニル)ブタントリホスファイト、テトラキス(2,4−ジ第三ブチルフェニル)ビフェニレンジホスホナイト、9,10−ジハイドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナンスレン−10−オキサイド、2,2'−メチレンビス(4,6−第三ブチルフェニル)−2−エチルヘキシルホスファイト、2,2'−メチレンビス(4,6−第三ブチルフェニル)−オクタデシルホスファイト、2,2'−エチリデンビス(4,6−ジ第三ブチルフェニル)フルオロホスファイト、トリス(2−〔(2,4,8,10−テトラキス第三ブチルジベンゾ〔d,f〕〔1,3,2〕ジオキサホスフェピン−6−イル)オキシ〕エチル)アミン、2−エチル−2−ブチルプロピレングリコールと2,4,6−トリ第三ブチルフェノールのホスファイト等が挙げられる。   Examples of the phosphorus antioxidant include trisnonylphenyl phosphite, tris [2-tert-butyl-4- (3-tert-butyl-4-hydroxy-5-methylphenylthio) -5-methylphenyl]. Phosphite, tridecyl phosphite, octyl diphenyl phosphite, di (decyl) monophenyl phosphite, di (tridecyl) pentaerythritol diphosphite, di (nonylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,4-di Tert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,6-ditert-butyl-4-methylphenyl) pentaerythritol diphosphite, bis (2,4,6-tritert-butylphenyl) pentaerythritol diphosphite Phosphite, bis (2,4-dicumylphenyl) pen Erythritol diphosphite, tetra (tridecyl) isopropylidene diphenol diphosphite, tetra (tridecyl) -4,4′-n-butylidenebis (2-tert-butyl-5-methylphenol) diphosphite, hexa (tridecyl) -1 , 1,3-tris (2-methyl-4-hydroxy-5-tert-butylphenyl) butane triphosphite, tetrakis (2,4-ditert-butylphenyl) biphenylene diphosphonite, 9,10-dihydro-9 -Oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, 2,2'-methylenebis (4,6-tert-butylphenyl) -2-ethylhexyl phosphite, 2,2'-methylenebis (4,6- Tributylphenyl) -octadecyl phosphite, 2,2′-ethylidenebis (4,6- Tert-butylphenyl) fluorophosphite, tris (2-[(2,4,8,10-tetrakis tert-butyldibenzo [d, f] [1,3,2] dioxaphosphin-6-yl) Oxy] ethyl) amine, phosphite of 2-ethyl-2-butylpropylene glycol and 2,4,6-tritert-butylphenol, and the like.

上記チオエーテル系酸化防止剤としては、例えば、チオジプロピオン酸ジラウリル、チオジプロピオン酸ジミリスチル、チオジプロピオン酸ジステアリル等のジアルキルチオジプロピオネート類及びペンタエリスリトールテトラ(β−アルキルメルカプトプロピオン酸エステル類が挙げられる。   Examples of the thioether-based antioxidant include dialkylthiodipropionates such as dilauryl thiodipropionate, dimyristyl thiodipropionate, and distearyl thiodipropionate, and pentaerythritol tetra (β-alkylmercaptopropionate esters). Is mentioned.

上記ヒンダードアミン化合物としては、例えば、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルステアレート、1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジルステアレート、2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルベンゾエート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)・ジ(トリデシル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)・ジ(トリデシル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ビス(1,2,2,4,4−ペンタメチル−4−ピペリジル)−2−ブチル−2−(3,5−ジ第三ブチル−4−ヒドロキシベンジル)マロネート、1−(2−ヒドロキシエチル)−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジノ−ル/コハク酸ジエチル重縮合物、1,6−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアミノ)ヘキサン/2,4−ジクロロ−6−モルホリノ−s−トリアジン重縮合物、1,6−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルアミノ)ヘキサン/2,4−ジクロロ−6−第三オクチルアミノ−s−トリアジン重縮合物、1,5,8,12−テトラキス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕−1,5,8,12−テトラアザドデカン、1,5,8,12−テトラキス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕−1,5,8−12−テトラアザドデカン、1,6,11−トリス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕アミノウンデカン、1,6,11−トリス〔2,4−ビス(N−ブチル−N−(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)アミノ)−s−トリアジン−6−イル〕アミノウンデカン等のヒンダードアミン化合物が挙げられる。   Examples of the hindered amine compound include 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl stearate, 1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl stearate, 2,2,6,6. -Tetramethyl-4-piperidylbenzoate, bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) sebacate, tetrakis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) -1,2, 3,4-butanetetracarboxylate, tetrakis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) -1,2,3,4-butanetetracarboxylate, bis (2,2,6,6) -Tetramethyl-4-piperidyl) -di (tridecyl) -1,2,3,4-butanetetracarboxylate, bis (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-pi Lysyl) .di (tridecyl) -1,2,3,4-butanetetracarboxylate, bis (1,2,2,4,4-pentamethyl-4-piperidyl) -2-butyl-2- (3,5 -Di-tert-butyl-4-hydroxybenzyl) malonate, 1- (2-hydroxyethyl) -2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinol / diethyl succinate polycondensate, 1,6- Bis (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidylamino) hexane / 2,4-dichloro-6-morpholino-s-triazine polycondensate, 1,6-bis (2,2,6,6 -Tetramethyl-4-piperidylamino) hexane / 2,4-dichloro-6-tert-octylamino-s-triazine polycondensate, 1,5,8,12-tetrakis [2,4-bis (N-butyl) -N- (2,2,6, -Tetramethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazin-6-yl] -1,5,8,12-tetraazadodecane, 1,5,8,12-tetrakis [2,4-bis (N- Butyl-N- (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazin-6-yl] -1,5,8-12-tetraazadodecane, 1,6,11 -Tris [2,4-bis (N-butyl-N- (2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazin-6-yl] aminoundecane, 1,6,11 Hindered amine compounds such as tris [2,4-bis (N-butyl-N- (1,2,2,6,6-pentamethyl-4-piperidyl) amino) -s-triazin-6-yl] aminoundecane Can be mentioned.

上記構成からなる本発明の非水電解液二次電池は、その形状には特に制限を受けず、コイン型、円筒型、角型等、種々の形状とすることができる。図1は、本発明の非水電解液二次電池のコイン型電池の一例を、図2及び図3は円筒型電池の一例をそれぞれ示したものである。   The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention having the above configuration is not particularly limited, and can be various shapes such as a coin shape, a cylindrical shape, and a square shape. FIG. 1 shows an example of a coin-type battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, and FIGS. 2 and 3 show examples of a cylindrical battery, respectively.

図1に示すコイン型の非水電解液二次電池10において、1は正極、1aは正極集電体、2は正極から放出されたリチウムイオンを吸蔵、放出できる炭素質材料よりなる負極、2aは負極集電体、3は非水電解液、4はステンレス製の正極ケース、5はステンレス製の負極ケース、6はポリプロピレン製のガスケット、7はポリエチレン製のセパレーターである。   In the coin-type nonaqueous electrolyte secondary battery 10 shown in FIG. 1, 1 is a positive electrode, 1a is a positive electrode current collector, 2 is a negative electrode made of a carbonaceous material capable of inserting and extracting lithium ions released from the positive electrode, 2a Is a negative electrode current collector, 3 is a non-aqueous electrolyte, 4 is a positive electrode case made of stainless steel, 5 is a negative electrode case made of stainless steel, 6 is a gasket made of polypropylene, and 7 is a separator made of polyethylene.

また、図2及び図3に示す円筒型の非水電解液二次電池10'において、11は負極、12は負極集合体、13は正極、14は正極集電体、15は非水電解液、16はセパレーター、17は正極端子、18は負極端子、19は負極板、20は負極リード、21は正極板、22は正極リード、23はケース、24は絶縁板、25はガスケット、26は安全弁、27はPTC素子である。   2 and 3, 11 is a negative electrode, 12 is a negative electrode assembly, 12 is a negative electrode assembly, 13 is a positive electrode, 14 is a positive electrode current collector, and 15 is a nonaqueous electrolyte solution. , 16 is a separator, 17 is a positive electrode terminal, 18 is a negative electrode terminal, 19 is a negative electrode plate, 20 is a negative electrode lead, 21 is a positive electrode plate, 22 is a positive electrode lead, 23 is a case, 24 is an insulating plate, 25 is a gasket, 26 is A safety valve 27 is a PTC element.

以下に、実施例により本発明を詳細に説明する。ただし、以下の実施例により本発明はなんら制限されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

<新規重合体>
実施例1 重合体(化合物No.2)の作製
重量平均分子量9万のイソブチレンと無水マレイン酸の共重合体(ISOBAM)15.4g及びジメチルアセトアミド200mlを還流器の付けたフラスコ中60℃で10分攪拌して溶解させた後に、サリチルヒドラジド7.61gを加えて63℃で18時間還流させた。1リットルのメタノール/水(1/1)の水溶液に反応溶液を滴下して、ポリマーを析出させてから、ろ過と乾燥により、紫色のポリマーを17.8得た。収率は78%であった。得られたポリマーは、加熱したTHF、NMP及びDMF等に溶解するが、室温では溶解する溶媒はなかった。
得られたポリマー17.8g及び水酸化リチウム1水和物4.89gを167mlの水に攪拌することによって溶解させ、化合物No.2の10質量%の水溶液190gを得た。水溶液のpHは9であった。水溶液を乾固させることによって得られたポリマーは、IR分析により、目的物である化合物No.2であることを確認した。IR分析結果を以下に示す。
(IR分析結果)
1722cm-1、1700cm-1、1687cm-1、1561cm-1、1548cm-1、1455 cm-1、1400 cm-1、1328 cm-1、1257 cm-1、1151 cm-1、760 cm-1
<New polymer>
Example 1 Preparation of Polymer (Compound No. 2) 15.4 g of isobutylene / maleic anhydride copolymer (ISOBAM) having a weight average molecular weight of 90,000 and 200 ml of dimethylacetamide at 60 ° C. in a flask equipped with a reflux condenser. After dissolving by stirring for minutes, 7.61 g of salicylhydrazide was added and refluxed at 63 ° C. for 18 hours. The reaction solution was dropped into 1 liter of an aqueous solution of methanol / water (1/1) to precipitate a polymer, and then 17.8 of a purple polymer was obtained by filtration and drying. The yield was 78%. The obtained polymer was dissolved in heated THF, NMP, DMF, and the like, but there was no solvent dissolved at room temperature.
17.8 g of the obtained polymer and 4.89 g of lithium hydroxide monohydrate were dissolved in 167 ml of water by stirring, and the compound no. 190 g of a 10% by weight aqueous solution of 2 was obtained. The pH of the aqueous solution was 9. The polymer obtained by drying the aqueous solution was analyzed by IR analysis to obtain the target compound No. 2 was confirmed. The IR analysis results are shown below.
(IR analysis results)
1722cm -1, 1700cm -1, 1687cm -1 , 1561cm -1, 1548cm -1, 1455 cm -1, 1400 cm -1, 1328 cm -1, 1257 cm -1, 1151 cm -1, 760 cm -1

実施例2 重合体(化合物No.4)の作製
重量平均分子量108万のメチルビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合体(VEMA)15.6g及びTHF200mlを還流器の付けたフラスコ中40℃で10分攪拌して溶解させた後に、サリチルヒドラジド7.61gを加えて63℃で2時間還流させた。1リットルのメタノール/水(2/5)の水溶液に反応溶液を滴下して、ポリマーを析出させてから、ろ過と乾燥により、紫色のポリマーを19.8得た。収率は88%であった。得られたポリマーは、加熱したTHF、NMP及びDMF等に溶解するが、室温では溶解する溶媒はなかった。
得られたポリマー19.8g及び水酸化リチウム1水和物6.89gを181mlの水に攪拌することによって溶解させ、化合物No.4の10質量%の水溶液208gを得た。水溶液のpHは8であった。
水溶液を乾固させることによって得られたポリマーは、IR分析により、目的物である化合物No.4であることを確認した。IR分析結果を以下に示す。
(IR分析結果)1595cm-1、1473cm-1、1401cm-1、1327cm-1、1253cm-1、1192cm-1、1078cm-1、756cm-1
Example 2 Production of Polymer (Compound No. 4) 15.6 g of methyl vinyl ether / maleic anhydride copolymer (VEMA) having a weight average molecular weight of 1,080,000 and 200 ml of THF at 40 ° C. for 10 minutes in a flask equipped with a reflux condenser. After dissolving by stirring, 7.61 g of salicylhydrazide was added and refluxed at 63 ° C. for 2 hours. The reaction solution was added dropwise to 1 liter of an aqueous solution of methanol / water (2/5) to precipitate a polymer, and then 19.8 of a purple polymer was obtained by filtration and drying. The yield was 88%. The obtained polymer was dissolved in heated THF, NMP, DMF, and the like, but there was no solvent dissolved at room temperature.
19.8 g of the obtained polymer and 6.89 g of lithium hydroxide monohydrate were dissolved in 181 ml of water by stirring, and the compound no. 4 was obtained in an amount of 208 g. The pH of the aqueous solution was 8.
The polymer obtained by drying the aqueous solution was analyzed by IR analysis to obtain the target compound No. 4 was confirmed. The IR analysis results are shown below.
(IR analysis results) 1595 cm −1 , 1473 cm −1 , 1401 cm −1 , 1327 cm −1 , 1253 cm −1 , 1192 cm −1 , 1078 cm −1 , 756 cm −1

実施例3 重合体(化合物No.9)の作製
重量平均分子量108万のメチルビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合体(VEMA)15.6g、タウリン12.5g、水酸化リチウム1水和物8.4g、N,N−ジメチルアセトアミド160ml及び水400mlを、蒸留器の付けたフラスコ中102℃で攪拌して、4時間かけて水を留去した。反応液を加熱減圧し、N,N−ジメチルアセトアミドを留去した後、減圧乾燥することによって、固体28.1gを得た。この固体を260mlの水に溶解させて、260mlのクロロホルムと分液した後に水層を減圧乾燥することによってタウリンの結合した青緑色のポリマー26.8gを得た。収率は95%であった。得られたポリマーは、加熱したNMP及びDMF等に溶解するが、室温では溶解する溶媒はなかった。
得られたポリマー26.8gを241mlの水に攪拌することによって溶解させ、化合物No.9の10質量%の水溶液268gを得た。水溶液のpHは8であった。
水溶液を乾固させることによって得られたポリマーは、IR分析により、目的物である化合物No.9であることを確認した。IR分析結果を以下に示す。
(IR分析結果)1694cm-1、1575cm-1、1409cm-1、1049cm-1
Example 3 Production of Polymer (Compound No. 9) 15.6 g of methyl vinyl ether / maleic anhydride copolymer (VEMA) having a weight average molecular weight of 1.80 million, 12.5 g of taurine, lithium hydroxide monohydrate 4 g, 160 ml of N, N-dimethylacetamide and 400 ml of water were stirred at 102 ° C. in a flask equipped with a distiller, and water was distilled off over 4 hours. The reaction solution was heated under reduced pressure to distill off N, N-dimethylacetamide and then dried under reduced pressure to obtain 28.1 g of a solid. This solid was dissolved in 260 ml of water, liquid-separated with 260 ml of chloroform, and then the aqueous layer was dried under reduced pressure to obtain 26.8 g of taurine-bound blue-green polymer. The yield was 95%. The obtained polymer was dissolved in heated NMP, DMF, and the like, but there was no solvent that dissolved at room temperature.
26.8 g of the obtained polymer was dissolved in 241 ml of water by stirring, and Compound No. 268 g of a 10% by mass aqueous solution of 9 was obtained. The pH of the aqueous solution was 8.
The polymer obtained by drying the aqueous solution was analyzed by IR analysis to obtain the target compound No. 9 was confirmed. The IR analysis results are shown below.
(IR analysis results) 1694 cm −1 , 1575 cm −1 , 1409 cm −1 , 1049 cm −1

<非水電解液二次電池>
実施例4
1.正極の作製
正極活物質としてLiMn24 85質量部、導電材としてアセチレンブラック10質量部、及び結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)5質量部を混合して、正極材料とした。この正極材料をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させてスラリー状とした。このスラリーをアルミニウム製の正極集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス成型して、正極板とした。その後、この正極板を所定の大きさにカットして円盤状正極を作製した。
<Nonaqueous electrolyte secondary battery>
Example 4
1. Production of Positive Electrode 85 parts by mass of LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material, 10 parts by mass of acetylene black as a conductive material, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder were mixed to obtain a positive electrode material. This positive electrode material was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to form a slurry. This slurry was applied to both surfaces of an aluminum positive electrode current collector, dried, and press-molded to obtain a positive electrode plate. Then, this positive electrode plate was cut into a predetermined size to produce a disc-shaped positive electrode.

2.負極の作製
負極活物質としての人造黒鉛を98質量部と、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMC)を1質量部と、実施例1で作製した化合物No.2の10質量%水溶液を9.8質量部とを、水88質量部に分散させ、スチレンブタジエンゴム(SBR)を1質量部追加し分散させ、スラリーとした。このスラリーを銅製の負極集電体に塗布し、乾燥後、プレス成型して、負極板とした。その後、この負極板を所定の大きさにカットして円盤状負極を作製した。
2. Production of Negative Electrode 98 parts by mass of artificial graphite as a negative electrode active material, 1 part by mass of sodium carboxymethylcellulose (CMC), and compound No. 1 produced in Example 1 were prepared. 9.8 parts by mass of a 10% by mass aqueous solution of No. 2 was dispersed in 88 parts by mass of water, and 1 part by mass of styrene butadiene rubber (SBR) was added and dispersed to obtain a slurry. This slurry was applied to a copper negative electrode current collector, dried and press-molded to obtain a negative electrode plate. Then, this negative electrode plate was cut into a predetermined size to produce a disc-shaped negative electrode.

3.非水電解液の調製
エチレンカーボネート30体積%、エチルメチルカーボネート40体積%、及びジメチルカーボネート30体積%からなる混合溶媒に、LiPF6を1.0モル/リットルの濃度で溶解し、水和物を100℃2時間真空乾燥することによって得たMnClO4を0.05重量部及び添加剤としてビニレンカーボネート0.50重量部を添加して非水電解液とした。
3. Preparation of nonaqueous electrolyte solution LiPF 6 was dissolved at a concentration of 1.0 mol / liter in a mixed solvent consisting of 30% by volume of ethylene carbonate, 40% by volume of ethyl methyl carbonate, and 30% by volume of dimethyl carbonate, and a hydrate was obtained. 0.05 parts by weight of MnClO 4 obtained by vacuum drying at 100 ° C. for 2 hours and 0.50 parts by weight of vinylene carbonate as an additive were added to obtain a non-aqueous electrolyte.

4.電池の組み立て
得られた円盤状正極及び円盤状負極を、厚さ25μmのポリエチレン製の微多孔フィルムをはさんでケース内に保持した。その後、非水電解液をケース内に注入し、ケースを密閉、封止して、φ20mm、厚さ3.2mmのコイン型リチウム二次電池を製作した。
4). Assembling the Battery The obtained disc-shaped positive electrode and disc-shaped negative electrode were held in a case with a polyethylene microporous film having a thickness of 25 μm interposed therebetween. Thereafter, a non-aqueous electrolyte was poured into the case, and the case was sealed and sealed to produce a coin-type lithium secondary battery having a diameter of 20 mm and a thickness of 3.2 mm.

実施例5
負極の作製において、化合物No.2の代わりに、実施例2で作製した化合物No.4を添加した以外はすべて実施例4と同様にして、コイン型リチウム二次電池を製作した。
Example 5
In the preparation of the negative electrode, Compound No. Instead of the compound No. 2 prepared in Example 2, A coin-type lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4 except that 4 was added.

実施例6
負極の作製において、化合物No.2の代わりに、実施例3で作製した化合物No.9を添加した以外はすべて実施例4と同様にしてコイン型リチウム二次電池を製作した。
Example 6
In the preparation of the negative electrode, Compound No. Instead of the compound No. 2 prepared in Example 3, A coin-type lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4 except that 9 was added.

比較例
負極活物質としての人造黒鉛を98質量部と、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMC)1質量部を水88質量部に分散させ、スチレンブタジエンゴム(SBR)を1質量部追加し分散させ、スラリーとした。このスラリーを銅製の負極集電体に塗布し、乾燥後、プレス成型して、負極板とした。その後、この正極板を所定の大きさにカットして、比較用の円盤状負極を作製した。
この比較用の円盤状負極を使用した以外は、すべて実施例4と同様にしてコイン型リチウム二次電池を製作した。
Comparative Example 98 parts by weight of artificial graphite as a negative electrode active material and 1 part by weight of carboxymethylcellulose sodium salt (CMC) were dispersed in 88 parts by weight of water, and 1 part by weight of styrene butadiene rubber (SBR) was added and dispersed therein. It was. This slurry was applied to a copper negative electrode current collector, dried and press-molded to obtain a negative electrode plate. Thereafter, this positive electrode plate was cut into a predetermined size to produce a disc-shaped negative electrode for comparison.
A coin-type lithium secondary battery was manufactured in the same manner as in Example 4 except that this comparative disk-shaped negative electrode was used.

実施例4〜6及び比較例で作製したコイン型リチウムイオン電池について、初期特性試験及び60℃におけるサイクル特性試験を行った。初期特性試験では、放電容量比(%)及び内部抵抗比(%)を求めた。また、60℃におけるサイクル特性試験では、放電容量回復率(%)及び内部抵抗増加率(%)を求めた。これらの試験結果を〔表1〕に示す。尚、初期特性試験及びサイクル特性試験の試験方法は、それぞれ以下の通りである。   About the coin-type lithium ion battery produced in Examples 4-6 and the comparative example, the initial stage characteristic test and the cycle characteristic test in 60 degreeC were done. In the initial characteristic test, the discharge capacity ratio (%) and the internal resistance ratio (%) were obtained. In the cycle characteristic test at 60 ° C., the discharge capacity recovery rate (%) and the internal resistance increase rate (%) were determined. The test results are shown in [Table 1]. The test methods for the initial characteristic test and the cycle characteristic test are as follows.

<初期特性試験>
1.放電容量比の測定方法
リチウムイオン電池を、雰囲気温度20℃の恒温槽内に入れ、充電電流0.3mA/cm2(0.2C相当の電流値)で4.2Vまで定電流定電圧充電し、放電電流0.3mA/cm2(0.2C相当の電流値)で3.0Vまで定電流放電する操作を5回行った。その後、充電電流0.3mA/cm2(0.2C相当の電流値)で4.2Vまで定電流定電圧充電し、放電電流0.3mA/cm2(0.2C相当の電流値)で3.0Vまで定電流放電し、この6サイクル目の放電容量を初期放電容量とした。この初期放電容量から、下記式に従い、放電容量比(%)を求めた。尚、測定は20℃の雰囲気で行った。
放電容量比(%)=[(初期放電容量)/(実施例4における初期放電容量)]×100
<Initial characteristic test>
1. Method of measuring discharge capacity ratio A lithium ion battery is placed in a constant temperature bath with an atmospheric temperature of 20 ° C., and charged at a constant current and a constant voltage up to 4.2 V at a charging current of 0.3 mA / cm 2 (current value equivalent to 0.2 C). Then, the operation of discharging a constant current to 3.0 V at a discharge current of 0.3 mA / cm 2 (current value corresponding to 0.2 C) was performed five times. Then, the charging current 0.3mA / cm 2 (0.2C equivalent current value) 4.2 V to a constant current constant voltage charging, the discharge current 0.3 mA / cm 2 3 in (0.2 C equivalent current value) A constant current was discharged to 0.0 V, and the discharge capacity at the sixth cycle was defined as the initial discharge capacity. From this initial discharge capacity, the discharge capacity ratio (%) was determined according to the following formula. The measurement was performed in an atmosphere at 20 ° C.
Discharge capacity ratio (%) = [(initial discharge capacity) / (initial discharge capacity in Example 4)] × 100

2.内部抵抗比の測定方法
上記初期放電容量を測定した各リチウム二次電池について、先ず、充電電流1.5mA/cm2(1C相当の電流値)で3.75Vまで定電流定電圧充電し、交流インピーダンス測定装置(モバイル計測ステーションCompactStat)を用いて、周波数100kHz〜0.02Hzまで走査し、縦軸に虚数部、横軸に実数部を示すコール−コールプロットを作成した。続いて、このコール−コールプロットにおいて、円弧部分を円でフィッティングして、この円の実数部分と交差する二点のうち、大きい方の値を初期内部抵抗とした。この初期内部抵抗から、下記式に従い、内部抵抗比(%)を求めた。
内部抵抗比(%)=「(初期内部抵抗)/(実施例4における初期内部抵抗)]×100
2. Measurement method of internal resistance ratio First, each lithium secondary battery whose initial discharge capacity was measured was charged at a constant current and a constant voltage up to 3.75 V at a charging current of 1.5 mA / cm 2 (current value equivalent to 1 C). Using an impedance measurement device (mobile measurement station CompactStat), scanning was performed from a frequency of 100 kHz to 0.02 Hz, and a Cole-Cole plot was created, in which the vertical axis represents the imaginary part and the horizontal axis represents the real part. Subsequently, in this Cole-Cole plot, the arc portion was fitted with a circle, and the larger one of the two points intersecting the real portion of this circle was used as the initial internal resistance. From this initial internal resistance, the internal resistance ratio (%) was determined according to the following formula.
Internal resistance ratio (%) = “(initial internal resistance) / (initial internal resistance in Example 4)” × 100

<サイクル特性試験方法>
1.放電容量回復率の測定方法
初期特性試験を測定し終えた電池を、雰囲気温度60℃の恒温槽内に入れ、充電電流1.5mA/cm2(1C相当の電流値、1Cは電池容量を1時間で放電する電流値)で4.2Vまで定電流充電し、放電電流1.5mA/cm2(1C相当の電流値)で3.0Vまで定電流放電を行うサイクルを500回繰り返して行った。その後、雰囲気温度を20℃に戻して、充電電流0.3mA/cm2(0.2C相当の電流値)で4.2Vまで定電流定電圧充電し、放電電流0.3mA/cm2(0.2C相当の電流値)で3.0Vまで定電流放電し、このときの放電容量をサイクル試験後の放電容量とした。このサイクル試験後の放電容量と、上記初期放電容量とから、下記式に従い、放電容量回復率(%)を求めた。
放電容量回復率(%)=[(サイクル試験後の放電容量)/(初期放電容量)]×100
<Cycle characteristic test method>
1. Measuring method of discharge capacity recovery rate The battery after the initial characteristic test was measured was placed in a thermostatic chamber at an atmospheric temperature of 60 ° C., and a charging current of 1.5 mA / cm 2 (current value equivalent to 1 C, 1 C represents the battery capacity of 1 The current was discharged at a constant current) to 4.2V, and the cycle of discharging at a discharge current of 1.5 mA / cm 2 (current value equivalent to 1C) to 3.0V was repeated 500 times. . Thereafter, the ambient temperature is returned to 20 ° C., and constant current and constant voltage charging is performed up to 4.2 V with a charging current of 0.3 mA / cm 2 (current value corresponding to 0.2 C), and a discharge current of 0.3 mA / cm 2 (0 The discharge capacity at this time was defined as the discharge capacity after the cycle test. From the discharge capacity after this cycle test and the initial discharge capacity, the discharge capacity recovery rate (%) was determined according to the following formula.
Discharge capacity recovery rate (%) = [(discharge capacity after cycle test) / (initial discharge capacity)] × 100

上記放電容量回復率の測定方法において、サイクルを500回繰り返し行った後のリチウム二次電池の、20℃における内部抵抗を、上記内部抵抗比の測定方法と同様にして測定し、この内部抵抗をサイクル後の内部抵抗とした。このサイクル後の内部抵抗と初期内部抵抗とから、下記式に従い、内部抵抗増加率(%)を求めた。
内部抵抗増加率(%)=「(サイクル後の内部抵抗−初期内部抵抗)/(初期内部抵抗)]×100
In the method for measuring the discharge capacity recovery rate, the internal resistance at 20 ° C. of the lithium secondary battery after the cycle was repeated 500 times was measured in the same manner as the method for measuring the internal resistance ratio. The internal resistance after the cycle was used. From the internal resistance after this cycle and the initial internal resistance, the rate of increase in internal resistance (%) was determined according to the following formula.
Internal resistance increase rate (%) = “(internal resistance after cycle−initial internal resistance) / (initial internal resistance)] × 100

Figure 2013227578
Figure 2013227578

1 正極
1a 正極集電体
2 負極
2a 負極集電体
3 電解液
4 正極ケース
5 負極ケース
6 ガスケット
7 セパレータ
10 コイン型の非水電解液二次電池
10' 円筒型の非水電解液二次電池
11 負極
12 負極集合体
13 正極
14 正極集合体
15 非水電解液
16 セパレータ
17 正極端子
18 負極端子
19 負極板
20 負極リード
21 正極
22 正極リード
23 ケース
24 絶縁板
25 ガスケット
26 安全弁
27 PTC素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Positive electrode 1a Positive electrode collector 2 Negative electrode 2a Negative electrode collector 3 Electrolyte 4 Positive electrode case 5 Negative electrode case 6 Gasket 7 Separator 10 Coin type nonaqueous electrolyte secondary battery 10 'Cylindrical type nonaqueous electrolyte secondary battery 11 Negative electrode 12 Negative electrode assembly 13 Positive electrode 14 Positive electrode assembly 15 Non-aqueous electrolyte 16 Separator 17 Positive electrode terminal 18 Negative electrode terminal 19 Negative electrode plate 20 Negative electrode lead 21 Positive electrode 22 Positive electrode lead 23 Case 24 Insulating plate 25 Gasket 26 Safety valve 27 PTC element

Claims (6)

下記一般式(A)
Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、メチル基又はメトキシ基の何れかを示し、R5は炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、水酸基、水素原子の何れかを示し、M1は水素、リチウム、ナトリウム又はカリウムの何れかを示す。)
で表される構成単位と、
下記一般式(B)
Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3、R4及びM1は、上記一般式(A)と同義である。)
で表わされる構成単位とを含むことを特徴とする重合体。
The following general formula (A)
Figure 2013227578
(Wherein R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents any one of a hydrogen atom, a methyl group or a methoxy group, R 5 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and 1 carbon atom) -6 represents an alkoxy group, a hydroxyl group, or a hydrogen atom, and M 1 represents hydrogen, lithium, sodium, or potassium.)
A structural unit represented by
The following general formula (B)
Figure 2013227578
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and M 1 have the same meaning as in the general formula (A).)
And a structural unit represented by the formula:
下記一般式(C)
Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3、R4及びM1は、上記一般式(A)と同義であり、R6は炭素数2〜6のアルキレン基を示す。)
で表される構成単位と、
下記一般式(B)
Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3、R4及びM1は、上記一般式(A)と同義である。)
で表わされる構成単位とを含むことを特徴とする重合体。
The following general formula (C)
Figure 2013227578
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and M 1 have the same meaning as in the general formula (A), and R 6 represents an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms.)
A structural unit represented by
The following general formula (B)
Figure 2013227578
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and M 1 have the same meaning as in the general formula (A).)
And a structural unit represented by the formula:
下記一般式(1)で表わされる請求項1記載の重合体。
Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3、R4、R5及びM1は、上記一般式(A)と同義であり、m及びnは、m+nが5以上であり、且つm/nが1/99以上99/1以下である数を示す。)
The polymer of Claim 1 represented by following General formula (1).
Figure 2013227578
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and M 1 have the same meaning as in the general formula (A), m and n are m + n is 5 or more, and m / n Is a number that is 1/99 or more and 99/1 or less.)
下記一般式(2)で表わされる請求項2記載の重合体。
Figure 2013227578
(式中、R1、R2、R3、R4及びM1は、上記一般式(A)と同義であり、R6は、上記一般式(C)と同義であり、m及びnは、上記一般式(1)と同義である。)
The polymer of Claim 2 represented by following General formula (2).
Figure 2013227578
(In the formula, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and M 1 are synonymous with the above general formula (A), R 6 is synonymous with the above general formula (C), and m and n are And is synonymous with the above general formula (1).)
請求項1〜4の何れか1項に記載の重合体を電極内に含有する非水電解液二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery which contains the polymer of any one of Claims 1-4 in an electrode. Mnを含有する遷移金属複合酸化物を電極活物質として含有する請求項5記載の非水電解液二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 5, comprising a transition metal composite oxide containing Mn as an electrode active material.
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