JP2014235929A - Additive for electrolyte and lithium ion secondary battery - Google Patents

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史彦 岡部
Fumihiko Okabe
史彦 岡部
理浩 鈴木
Satohiro Suzuki
理浩 鈴木
涼子 星野
Ryoko Hoshino
涼子 星野
中山 修
Osamu Nakayama
修 中山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an electrolyte excellent in cycle characteristics of a battery; and an additive for an electrolyte, useful for a lithium ion secondary battery including the electrolyte.SOLUTION: An additive for an electrolyte contains, as an active ingredient, at least one of cyclic ether compounds represented by the following formula (1), formula (2) and formula (3).

Description

本発明は、電池のサイクル特性に優れた電解液、およびそれを用いたリチウムイオン二次電池として有用な電解液用添加剤に関する。   The present invention relates to an electrolytic solution excellent in cycle characteristics of a battery and an additive for an electrolytic solution useful as a lithium ion secondary battery using the electrolytic solution.

近年、リチウムイオン二次電池は、スマートフォン、タブレット、ノート型パソコンなどのモバイル機器、あるいは電気自動車や電力貯蔵用の電源として広く利用されている。年々、適用分野が拡大しているのに伴い、電池特性の更なる改善が切望されている。   In recent years, lithium ion secondary batteries have been widely used as mobile devices such as smartphones, tablets, and notebook computers, or as electric vehicles and power sources for power storage. As the field of application expands year by year, further improvements in battery characteristics are desired.

リチウムイオン二次電池は、主に、リチウムを吸蔵放出可能な材料を含む正極と負極、リチウム塩、非水溶媒を含む電解液、さらに正極と負極を仕切るセパレータから構成される。
正極としては、例えば、LiCoO、LiMnO、LiNiO、LiFePOのようなリチウム金属酸化物が用いられる。
また、電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどカーボネート化合物の混合溶媒に、LiPF、LiBF、LiN(SOCF、LiN(SOCFCFのようなLi電解質を混合した溶液が非水系電解液として用いられている。
一方、負極としては、金属リチウム、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物(金属単体、酸化物、リチウムの合金など)や黒鉛系の炭素材料が知られており、特にリチウムを吸蔵及び放出可能なコークス、人造黒鉛、天然黒鉛が用いられている。
A lithium ion secondary battery mainly includes a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of inserting and extracting lithium, an electrolyte containing a lithium salt and a nonaqueous solvent, and a separator that partitions the positive electrode and the negative electrode.
As the positive electrode, for example, a lithium metal oxide such as LiCoO 2 , LiMnO 2 , LiNiO 2 , LiFePO 4 is used.
As the electrolyte, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, in a mixed solvent of ethyl methyl carbonate such carbonate compounds, LiPF 6, LiBF 4, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 CF 2 CF 3 The solution which mixed Li electrolyte like 2 is used as non-aqueous electrolyte solution.
On the other hand, as the negative electrode, metal lithium, metal compounds capable of occluding and releasing lithium (metal simple substance, oxide, lithium alloy, etc.) and graphite-based carbon materials are known, and in particular, lithium can be occluded and released. Coke, artificial graphite, and natural graphite are used.

リチウムイオン二次電池においては、電池性能の中でも安全性はもちろんのこと、高出力化および長寿命化が要求されている。電池抵抗を使用される様々な条件下において小さくすることと、電池の寿命を向上することとの両立が求められている。
電池抵抗が上昇する要因の一つとして負極表面に形成される堆積物が知られている。一般的に負極表面は溶媒の還元分解反応が起こることが知られており、このような還元分解反応が継続的に起これば、堆積物が生成してリチウムイオンの移動が妨げられ、電池抵抗が上昇し、充放電効率が低下し、電池のエネルギー密度が低下することになる。特に、黒鉛系材料やリチウム金属を負極として用いた場合に電解液の還元分解が顕著であり、ガスの発生や分解物の電極表面への堆積によって電池性能が低下する。
Lithium ion secondary batteries are required to have high output and long life as well as safety in battery performance. There is a demand for both reducing the battery resistance under various conditions used and improving the battery life.
A deposit formed on the negative electrode surface is known as one of the factors that increase the battery resistance. In general, it is known that a reductive decomposition reaction of the solvent occurs on the negative electrode surface. If such a reductive decomposition reaction occurs continuously, deposits are generated and movement of lithium ions is hindered, resulting in battery resistance. Increases, the charge / discharge efficiency decreases, and the energy density of the battery decreases. In particular, when graphite-based material or lithium metal is used as the negative electrode, the reductive decomposition of the electrolytic solution is remarkable, and the battery performance is deteriorated due to generation of gas or deposition of decomposition products on the electrode surface.

一方の正極においても、溶媒が継続的に酸化分解反応を起こし、ガス発生や分解生成物が堆積することにより電池抵抗が上昇して、サイクル特性が低下する問題があった。
そこで、正極における溶媒の酸化反応分解を抑制し、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させる目的で、正極で作用すると考えられる添加剤を電解液に含有させる方法が種々提案されている。
Even in one of the positive electrodes, the solvent continuously undergoes an oxidative decomposition reaction, and gas generation and decomposition products accumulate, resulting in a problem that battery resistance increases and cycle characteristics deteriorate.
In view of this, various methods have been proposed in which the electrolytic solution contains an additive considered to act on the positive electrode for the purpose of suppressing the oxidation reaction decomposition of the solvent in the positive electrode and improving the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery.

例えば、メチルフェニルスルフィドやジフェニルスルフィドなどの芳香族スルフィドを添加することで、正極表面上で芳香族スルフィドが電解液より優先して酸化され、酸化生成物が負極に拡散及び還元されて、元のスルフィド体に戻るという反応を繰り返すことにより、溶媒の酸化分解が抑制され、保持特性、充放電サイクル特性等を改善する方法が開示されている(例えば特許文献1参照)。また、アリール基や複素環基を置換基として有するスルフィド化合物を添加することで、正極表面上で発生する活性酸素等の強酸化性の化学種に、このスルフィド化合物が優先的に反応し、溶媒の酸化分解を抑制することで、充放電繰り返しによる放電容量の低下を抑制することが開示されている(例えば特許文献2参照)。   For example, by adding an aromatic sulfide such as methylphenyl sulfide or diphenyl sulfide, the aromatic sulfide is oxidized on the surface of the positive electrode in preference to the electrolyte, and the oxidized product is diffused and reduced to the negative electrode. A method of suppressing the oxidative decomposition of the solvent by repeating the reaction of returning to the sulfide body and improving retention characteristics, charge / discharge cycle characteristics, and the like has been disclosed (see, for example, Patent Document 1). In addition, by adding a sulfide compound having an aryl group or a heterocyclic group as a substituent, the sulfide compound reacts preferentially with strongly oxidizing chemical species such as active oxygen generated on the positive electrode surface, and the solvent It has been disclosed to suppress a decrease in discharge capacity due to repeated charge and discharge by suppressing the oxidative decomposition of (see, for example, Patent Document 2).

特開平7−320779号公報JP 7-320779 A 特開平10−64591号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-64591

しかしながら、特許文献1または特許文献2のようなスルフィド化合物は、それ自体がラジカル体に分解してしまい、電解液や電極と反応することによってサイクル特性を低下させてしまうという課題があった。   However, the sulfide compound as in Patent Document 1 or Patent Document 2 itself is decomposed into a radical body, and there is a problem that cycle characteristics are deteriorated by reacting with an electrolytic solution or an electrode.

本発明者らは鋭意検討した結果、特定の環状エーテル化合物を含有する電解液をリチウムイオン二次電池に用いることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by using an electrolytic solution containing a specific cyclic ether compound in a lithium ion secondary battery, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は下記[1]〜[5]を提供する。
[1]下記の式(1)、式(2)および式(3)で表される環状エーテル化合物の少なくとも1種を有効成分として含有する電解液用添加剤。
That is, the present invention provides the following [1] to [5].
[1] An additive for electrolytic solution containing at least one cyclic ether compound represented by the following formula (1), formula (2) and formula (3) as an active ingredient.

Figure 2014235929
Figure 2014235929

[2][1]の電解液用添加剤を含有する電解液。
[3]さらにアミン化合物を共存してなる[2]の電解液。
[4]リチウムイオン二次電池用またはリチウムイオンキャパシタ用である、[2]または[3]の電解液。
[5][2]〜[4]のいずれかの電解液を有するリチウムイオン二次電池。
[2] An electrolytic solution containing the additive for electrolytic solution of [1].
[3] The electrolytic solution according to [2], further comprising an amine compound.
[4] The electrolytic solution according to [2] or [3], which is for a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor.
[5] A lithium ion secondary battery having the electrolyte solution according to any one of [2] to [4].

本発明の電解液用添加剤を含有する電解液によれば、リチウムイオン二次電池のサイクル特性を大幅に改善することができる。   According to the electrolytic solution containing the additive for electrolytic solution of the present invention, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery can be greatly improved.

以下、本発明の電解液用添加剤、該添加剤を含有する電解液およびリチウムイオン二次電池について説明する。   Hereinafter, the additive for electrolyte solution, the electrolyte solution containing the additive, and the lithium ion secondary battery of the present invention will be described.

本発明の電解液用添加剤は、式(1)、式(2)、および式(3)で表される環状エーテル化合物[以後、これらを環状エーテル化合物(A)と称する。]の少なくとも1種を有効成分として含有する。環状エーテル化合物(A)は分子内に環状のエーテル結合および二重結合を必須の構造として有する。   The additive for electrolytic solution of the present invention is a cyclic ether compound represented by formula (1), formula (2), and formula (3) [hereinafter, these are referred to as cyclic ether compound (A). ] As an active ingredient. The cyclic ether compound (A) has a cyclic ether bond and a double bond as an essential structure in the molecule.

Figure 2014235929
Figure 2014235929

環状エーテル化合物(A)としての式(1)で表される4−メチル−3,4−ジヒドロ−2H−ピラン、式(2)で表される4−メチル−5,6−ジヒドロ−2H−ピラン、および式(3)で表される4−メチレンテトラヒドロピランはいずれも公知化合物であり、その入手方法は特に制限されない。商業的に入手してもよいし、例えば特開昭51−13777号公報、特開昭51−133270号公報、特開平6−271559号公報などに記載された方法を参考に合成しても良い。   4-methyl-3,4-dihydro-2H-pyran represented by formula (1) as cyclic ether compound (A), 4-methyl-5,6-dihydro-2H- represented by formula (2) Both pyran and 4-methylenetetrahydropyran represented by formula (3) are known compounds, and the method for obtaining them is not particularly limited. They may be obtained commercially or synthesized with reference to the methods described in, for example, JP-A Nos. 51-13777, 51-133270, and 6-271559. .

環状エーテル化合物(A)を有効成分として含有する本発明の電解液用添加剤は、特にリチウムイオン二次電池の非水電解液の添加剤として有用であり、充放電サイクル特性を大幅に改善することができる。かかる改善効果が発現する要因は定かではないが、電解液に添加された環状エーテル化合物(A)が充電時にリチウムイオン二次電池内の電極表面において二重結合部の重合によって保護膜を形成し、その保護膜の存在により、電解液を構成する溶媒が電極表面で継続的に分解することが抑制されるためと推測される。但し、本発明はこの推測により限定されるものではない。   The additive for an electrolytic solution of the present invention containing a cyclic ether compound (A) as an active ingredient is particularly useful as an additive for a non-aqueous electrolytic solution of a lithium ion secondary battery, and greatly improves charge / discharge cycle characteristics. be able to. The cause of the improvement effect is not clear, but the cyclic ether compound (A) added to the electrolytic solution forms a protective film by polymerization of the double bond portion on the electrode surface in the lithium ion secondary battery during charging. It is presumed that the presence of the protective film suppresses the continuous decomposition of the solvent constituting the electrolytic solution on the electrode surface. However, the present invention is not limited by this assumption.

環状エーテル化合物(A)は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
本発明の電解液用添加剤の使用量は、該添加剤が含有する環状エーテル化合物(A)の量(2種以上である場合には総含有量)として、電解液全質量に対して0.001質量%〜10質量%であることが好ましく、0.05質量%〜5質量%の範囲であることがより好ましい。上記範囲であれば、より効果的にサイクル特性を改善することができる。
A cyclic ether compound (A) may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
The amount of the additive for electrolytic solution of the present invention is 0 as the amount of the cyclic ether compound (A) contained in the additive (the total content in the case of 2 or more) with respect to the total mass of the electrolytic solution. It is preferably 0.001% by mass to 10% by mass, and more preferably 0.05% by mass to 5% by mass. If it is the said range, cycling characteristics can be improved more effectively.

環状エーテル化合物(A)は酸が接触しない状況では安定であるが、酸と接触すると重合する性質を有する。したがって、例えばLiPFを電解質として用いた場合、微量の水により生成したフッ化水素酸(HF)と接触することで望まない重合を起こしてしまう。したがって、かかる酸を捕捉するための塩基を電解液に共存させることが、本発明の電解液用添加剤の有効成分である環状エーテル化合物(A)の効果を十分なものとする上で好ましい。
かかる塩基としてはアミン化合物が極めて好ましく、例えばエチルアミン、プロピルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、エチレンジアミンなどの1級アミン;ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミンなどの2級アミン;トリエチルアミン、トリブチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N−ジメチルアニリン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンなどの3級アミン;ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ピコリン、ルチジン、イミダゾール、ピリミジンなどの複素環アミンなどが挙げられる。これらのアミン化合物は1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
The cyclic ether compound (A) is stable in a situation where no acid comes into contact, but has a property of polymerizing when in contact with an acid. Therefore, for example, when LiPF 6 is used as an electrolyte, undesired polymerization occurs due to contact with hydrofluoric acid (HF) produced by a small amount of water. Therefore, it is preferable that a base for capturing the acid coexists in the electrolytic solution in order to obtain a sufficient effect of the cyclic ether compound (A) which is an effective component of the additive for electrolytic solution of the present invention.
As such a base, an amine compound is very preferable. For example, primary amines such as ethylamine, propylamine, propylamine, butylamine, and ethylenediamine; secondary amines such as diethylamine, dipropylamine, and dibutylamine; triethylamine, tributylamine, N, N , N ′, N′-tetramethylethylenediamine, N, N-dimethylaniline, tertiary amines such as 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene; pyridine, 4-dimethylaminopyridine, picoline , Heterocyclic amines such as lutidine, imidazole and pyrimidine. These amine compounds may be used alone or in combination of two or more.

本発明の電解液添加剤と共にアミン化合物をさらに共存させる場合、その量は本発明の効果を十分なものとする観点から適宜設定できるが、少なすぎると、例えばLiPFが存在する電解液中では環状エーテル化合物(A)のHFによる重合を抑制できない場合があり、多すぎると、初期の内部抵抗を増大させることがあるため、アミン化合物の量は、環状エーテル化合物(A)およびアミン化合物を含有しない状態の電解液に対して通常0.005質量%〜0.1質量%が好ましく、0.05質量%〜0.1質量%がより好ましい。 When the amine compound is further coexisted with the electrolytic solution additive of the present invention, the amount can be appropriately set from the viewpoint of making the effect of the present invention sufficient, but if it is too small, for example, in the electrolytic solution containing LiPF 6 The polymerization of the cyclic ether compound (A) by HF may not be suppressed, and if it is too much, the initial internal resistance may be increased. Therefore, the amount of the amine compound contains the cyclic ether compound (A) and the amine compound. 0.005 mass%-0.1 mass% are preferable normally with respect to the electrolyte solution of the state which does not carry out, and 0.05 mass%-0.1 mass% are more preferable.

本発明の電解液は、本発明の電解液用添加剤の他に、リチウムイオン二次電池として用いられる公知の成分を任意に含有していてもよい。以下に本発明の電解液が含有していてもよい成分について説明するが、これらに何ら限定されない。電解液は、一般的には、電解質と非水溶媒とを含有する。   The electrolytic solution of the present invention may optionally contain a known component used as a lithium ion secondary battery in addition to the electrolytic solution additive of the present invention. Although the component which the electrolyte solution of this invention may contain is demonstrated below, it is not limited to these at all. The electrolytic solution generally contains an electrolyte and a nonaqueous solvent.

非水溶媒としては、例えば環状または鎖状の非プロトン性溶媒が挙げられる。
環状の非プロトン性溶媒としては、例えば環状カーボネート、環状カルボン酸エステル、環状スルホン、環状エーテルが挙げられ、これらは1種を単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。
環状カーボネートの具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ペンチレンカーボネートなどが挙げられる。中でも、エチレンカーボネートおよび/またはプロピレンカーボネートがその誘電率の観点から好ましい。負極物質に黒鉛を使用した電池の場合は、エチレンカーボネートがより好ましい。これら環状カーボネートは2種以上を混合して使用しても良い。
環状カルボン酸エステルの具体例としては、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、メチルγ−ブチロラクトン、エチルγ−ブチロラクトン、メチルδ−バレロラクトン、エチルδ−バレロラクトンなどが挙げられる。
環状スルホンの具体例としては、スルホラン、2−メチルスルホラン、3−メチルスルホランなどが挙げられる。
環状エーテルの例としては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサンなどが挙げられる。
鎖状の非プロトン性溶媒としては、例えば鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル、鎖状エーテル、鎖状スルホン、鎖状リン酸エステルなどが挙げられる。
鎖状カーボネートの具体例としては、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネートなどが挙げられる。
鎖状カルボン酸エステルの具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、ピバリン酸メチルなどが挙げられる。
鎖状エーテルの具体例としては、ジメトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタンなどが挙げられる。
鎖状スルホンの具体例としては、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジプロピルスルホン、メチルエチルスルホン、メチルプロピルスルホンなどが挙げられる。
鎖状リン酸エステルの具体例としては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ(トリフルオロメチル)などが挙げられる。
Examples of the nonaqueous solvent include a cyclic or chain aprotic solvent.
Examples of the cyclic aprotic solvent include cyclic carbonates, cyclic carboxylic acid esters, cyclic sulfones, and cyclic ethers. These may be used singly or in combination of two or more. Good.
Specific examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate and the like. Among these, ethylene carbonate and / or propylene carbonate are preferable from the viewpoint of the dielectric constant. In the case of a battery using graphite as the negative electrode material, ethylene carbonate is more preferable. These cyclic carbonates may be used as a mixture of two or more.
Specific examples of the cyclic carboxylic acid ester include γ-butyrolactone, δ-valerolactone, methyl γ-butyrolactone, ethyl γ-butyrolactone, methyl δ-valerolactone, and ethyl δ-valerolactone.
Specific examples of the cyclic sulfone include sulfolane, 2-methylsulfolane, and 3-methylsulfolane.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane and the like.
Examples of the chain aprotic solvent include a chain carbonate, a chain carboxylate, a chain ether, a chain sulfone, and a chain phosphate.
Specific examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, ethyl butyl carbonate, dibutyl carbonate and the like.
Specific examples of the chain carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, and methyl pivalate.
Specific examples of the chain ether include dimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxyethoxy) ethane and the like.
Specific examples of the chain sulfone include dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dipropyl sulfone, methyl ethyl sulfone, methylpropyl sulfone and the like.
Specific examples of the chain phosphate ester include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethyl dimethyl phosphate, diethyl methyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, tri (trifluoromethyl) phosphate, and the like. .

本発明における電解液は、非水溶媒として、上記以外の他の溶媒を含んでいてもよい。具体的には、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド;N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンなどの環状アミド;ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリブチルなどのホウ素化合物;アセトニトリルのようなニトリル;メチル−N,N−ジメチルカーバメートのような鎖状カーバメート;N,N−ジメチルイミダゾリジノンのような環状ウレア;含フッ素エーテルなどを挙げることができる。   The electrolytic solution in the present invention may contain a solvent other than the above as a non-aqueous solvent. Specifically, amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; cyclic amides such as N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone; boron compounds such as trimethyl borate, triethyl borate and tributyl borate; nitriles such as acetonitrile; methyl-N , N-dimethylcarbamate, a chain carbamate; N, N-dimethylimidazolidinone, a cyclic urea; a fluorine-containing ether.

前記の環状の非プロトン性溶媒と鎖状の非プロトン性溶媒を本発明の電解液で使用する場合には、環状の非プロトン性溶媒のみを1種または2種以上を用いても、環状の非プロトン性溶媒および鎖状のプロトン性溶媒を混合して使用してもよい。電池の負荷特性および低温特性の向上を意図する場合は、非水溶媒として環状の非プロトン性溶媒と鎖状の非プロトン性溶媒を混合して用いることが好ましい。電解液の電気化学的安定性からは、環状の非プロトン性溶媒として環状カーボネートを、鎖状の非プロトン性溶媒として鎖状カーボネートを用いることが好ましい。なお、環状カルボン酸エステルと環状カーボネートおよび/または鎖状カーボネートの組み合わせによっても電池の充放電特性に関わる電解液の伝導度を高めることができる。   When the cyclic aprotic solvent and the chain aprotic solvent are used in the electrolytic solution of the present invention, only one cyclic aprotic solvent or two or more cyclic aprotic solvents may be used. An aprotic solvent and a chain-like protic solvent may be mixed and used. When improving the load characteristics and low temperature characteristics of the battery, it is preferable to use a mixture of a cyclic aprotic solvent and a chain aprotic solvent as the nonaqueous solvent. From the electrochemical stability of the electrolytic solution, it is preferable to use a cyclic carbonate as the cyclic aprotic solvent and a chain carbonate as the chain aprotic solvent. In addition, the conductivity of the electrolyte solution related to the charge / discharge characteristics of the battery can also be increased by a combination of the cyclic carboxylic acid ester and the cyclic carbonate and / or the chain carbonate.

負極の表面皮膜形成の観点から、電解液への他の添加剤としてビニレンカーボネート化合物を含有させてもよい。ビニレンカーボネート化合物の具体例としては、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、プロピルビニレンカーボネート、ジメチルビニレンカーボネートなどが挙げられる。中でもビニレンカーボネートが最も好ましい。これらは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
ビニレンカーボネート化合物を含有させる場合、その量(2種以上である場合には総含有量)は電解液全質量に対して通常0.001質量%〜10質量%が好ましく、0.05質量%〜5質量%であることがより好ましい。
From the viewpoint of forming the surface film of the negative electrode, a vinylene carbonate compound may be contained as another additive to the electrolytic solution. Specific examples of the vinylene carbonate compound include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, propyl vinylene carbonate, dimethyl vinylene carbonate, and the like. Of these, vinylene carbonate is most preferred. These may be used alone or in combination of two or more.
When the vinylene carbonate compound is contained, the amount thereof (the total content in the case of two or more) is usually preferably 0.001% by mass to 10% by mass, and 0.05% by mass to More preferably, it is 5 mass%.

負極の表面皮膜形成の観点から、電解液への他の添加剤としてハロゲン化環状カーボネートも含有させてもよい。ハロゲン化環状カーボネートの具体例としては、4−フルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4,4,5−トリフルオロエチレンカーボネート、4,4,5,5−テトラフルオロエチレンカーボネートなどが挙げられる。中でも、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロエチレンカーボネートが最も好ましい。これらは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
ハロゲン化環状カーボネートを含有させる場合、その量(2種以上である場合には総含有量)は電解液全質量に対して通常0.001質量%〜10質量%が好ましく、0.05質量%〜5質量%であることがより好ましい。
From the viewpoint of forming the surface film of the negative electrode, a halogenated cyclic carbonate may also be contained as another additive to the electrolytic solution. Specific examples of the halogenated cyclic carbonate include 4-fluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4,4,5-trifluoroethylene carbonate, 4,4,5,5. -Tetrafluoroethylene carbonate etc. are mentioned. Among these, 4,5-difluoroethylene carbonate and 4-fluoroethylene carbonate are most preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
When the halogenated cyclic carbonate is contained, the amount thereof (in the case of two or more types, the total content) is usually preferably 0.001% by mass to 10% by mass, and 0.05% by mass with respect to the total mass of the electrolytic solution. More preferably, it is -5 mass%.

負極の表面皮膜形成の観点から、電解液への他の添加剤としてS=O結合保有化合物も含有させてもよい。S=O結合保有化合物の具体例としては、1、3−プロパンスルトン、1、4−ブタンジオールジメタンスルホネート、ジビニルスルホン、2−プロピニルメタンスルホネート、ペンタフルオロメタンスルホネート、エチレンサルファイト、ビニルエチレンサルファイト、ビニレンサルファイト、メチル2−プロピニルサルファイト、エチル2−プロピニルサルファイト、ジプロピニルサルファイト、シクロへキシルサルファイト、エチレンサルフェートなどが挙げられる。これらは1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
S=O結合保有化合物を含有させる場合、その量(2種以上である場合には総含有量)は非水電解液全質量に対して通常0.001質量%〜10質量%が好ましく、0.05質量%〜5質量%であることがより好ましい。
From the viewpoint of forming the surface film of the negative electrode, an S═O bond-bearing compound may also be contained as another additive to the electrolytic solution. Specific examples of the compound having an S═O bond include 1,3-propane sultone, 1,4-butanediol dimethane sulfonate, divinyl sulfone, 2-propynyl methane sulfonate, pentafluoromethane sulfonate, ethylene sulfite, and vinyl ethylene sulfite. Phyto, vinylene sulfite, methyl 2-propynyl sulfite, ethyl 2-propynyl sulfite, dipropynyl sulfite, cyclohexyl sulfite, ethylene sulfate and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
When the S═O bond-bearing compound is contained, the amount (the total content in the case of two or more) is usually preferably 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte. It is more preferable that it is 0.05 mass%-5 mass%.

電解質としては、リチウムイオン二次電池の電解質として通常用いられているものを特に制限なく使用でき、無機酸のリチウム塩[LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF及びLiClOなど];[LiN(CFSO、LiN(CSO及びLiC(CFSOなど]が挙げられる。中でも電池出力及びサイクル特性の観点からLiPFが好ましい。電解質の濃度は、電池出力およびサイクル特性の観点から好ましくは0.01mol/L〜3mol/Lであり、より好ましくは0.05mol/L〜1.5mol/Lである。 The electrolyte can be used without any particular limitation those generally used as an electrolyte of a lithium ion secondary battery, lithium salts of inorganic acids [LiPF 6, etc. LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6, and LiClO 4]; [LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 etc.]. Among these, LiPF 6 is preferable from the viewpoint of battery output and cycle characteristics. The concentration of the electrolyte is preferably 0.01 mol / L to 3 mol / L, more preferably 0.05 mol / L to 1.5 mol / L from the viewpoint of battery output and cycle characteristics.

電解液の調製方法について特に制限はなく、電解質、本発明の電解液用添加剤および他の添加剤を、先に説明した環状または鎖状の非プロトン性溶媒に代表される非水溶媒に溶解させて調製できる。電解液の調製に際し、電解液中の水分量が50ppm以下になるように各原料はあらかじめ脱水しておくのが好ましい。   There is no particular limitation on the method for preparing the electrolytic solution, and the electrolyte, the additive for electrolytic solution of the present invention, and other additives are dissolved in the non-aqueous solvent represented by the cyclic or chain aprotic solvent described above. Can be prepared. In preparing the electrolytic solution, it is preferable to dehydrate each raw material in advance so that the amount of water in the electrolytic solution is 50 ppm or less.

本発明の電解液は、リチウムイオン二次電池用またはリチウムイオンキャパシタ用として用いることができるが、リチウムイオン二次電池の電解液として特に有用であり、以下リチウムイオン二次電池について説明する。本発明のリチウムイオン二次電池は、負極、正極および本発明の電解液を含んでおり、通常、負極と正極との間にセパレータが設けられている。   The electrolytic solution of the present invention can be used for a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor, but is particularly useful as an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery. The lithium ion secondary battery will be described below. The lithium ion secondary battery of this invention contains the negative electrode, the positive electrode, and the electrolyte solution of this invention, and the separator is normally provided between the negative electrode and the positive electrode.

リチウムイオン二次電池における正極としては、正極活物質、導電剤および結着剤を溶媒に分散してスラリー化したものを、正極用集電体にバーコーターなどの塗工装置で塗布し、乾燥して溶媒を除去し、必要によりプレス機でプレスしたものなどが使用できる。
正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物(LiCoO、LiNiO、LiMnO、LiMnなど)、遷移金属酸化物(MnO、Vなど)、遷移金属硫化物(MoS、TiSなど)、および導電性高分子(ポリアニリン、ポリフッ化ビニリデン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン及びポリカルバゾールなど)などが挙げられる。
導電剤としては、黒鉛(天然黒鉛、人工黒鉛など)、カーボンブラック類(カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック及びサーマルブラックなど)、金属粉末(アルミニウム粉、ニッケル粉など)および導電性金属酸化物(酸化亜鉛、酸化チタンなど)などが挙げられる。
結着剤としては、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどの高分子化合物が挙げられる。
溶媒としては1−メチル−2−ピロリドン、メチルエチルケトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルアミノプロピルアミンおよびテトラヒドロフランなどが挙げられる。
正極用集電体としては、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、焼成炭素、導電性高分子および導電性ガラスなどが挙げられる。
As a positive electrode in a lithium ion secondary battery, a positive electrode active material, a conductive agent and a binder dispersed in a solvent and slurried are applied to a positive electrode current collector with a coating device such as a bar coater and dried. Then, the solvent can be removed and, if necessary, a product pressed with a press machine can be used.
As the positive electrode active material, composite oxides of lithium and transition metals (LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , LiMn 2 O 4, etc.), transition metal oxides (MnO 2 , V 2 O 5, etc.), transition metal sulfides Products (such as MoS 2 and TiS 2 ), and conductive polymers (such as polyaniline, polyvinylidene fluoride, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, poly-p-phenylene, and polycarbazole).
Conductive agents include graphite (natural graphite, artificial graphite, etc.), carbon blacks (carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, etc.), metal powder (aluminum powder, nickel) Powder) and conductive metal oxides (such as zinc oxide and titanium oxide).
Examples of the binder include polymer compounds such as starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, and polypropylene.
Examples of the solvent include 1-methyl-2-pyrrolidone, methyl ethyl ketone, dimethylformamide, dimethylacetamide, N, N-dimethylaminopropylamine and tetrahydrofuran.
Examples of the current collector for positive electrode include aluminum, titanium, stainless steel, nickel, baked carbon, conductive polymer, and conductive glass.

リチウムイオン二次電池において、正極の全重量に基づく正極活物質、導電剤および結着剤のそれぞれの好ましい含有量は以下のとおりである。
正極活物質の含有量は、好ましくは70〜98質量%であり、より好ましくは90〜98質量%である。導電剤の含有量は、好ましくは1〜29質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。結着剤の含有量は、好ましくは1〜29質量%であり、より好ましくは1〜10質量%である。
正極活物質、導電剤および結着剤のスラリー化における溶媒の使用量としては、正極活物質、導電剤および結着剤の全重量に基づいて好ましくは20〜70質量%であり、より好ましくは30〜60質量%である。
In the lithium ion secondary battery, preferred contents of the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder based on the total weight of the positive electrode are as follows.
Content of a positive electrode active material becomes like this. Preferably it is 70-98 mass%, More preferably, it is 90-98 mass%. The content of the conductive agent is preferably 1 to 29% by mass, more preferably 1 to 10% by mass. The content of the binder is preferably 1 to 29% by mass, more preferably 1 to 10% by mass.
The amount of the solvent used in the slurry formation of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder is preferably 20 to 70% by mass, more preferably based on the total weight of the positive electrode active material, the conductive agent and the binder. 30 to 60% by mass.

リチウムイオン二次電池における負極としては、負極活物質、導電剤及び結着剤を溶媒に分散してスラリー化したものを負極用集電体にバーコーターなどの塗工装置で塗布し、乾燥して溶媒を除去し、必要によりプレス機でプレスしたものなどが使用できる。
負極活物質としては、黒鉛、高分子化合物焼成体(たとえばフェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成し炭素化したもの)、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなど)、炭素繊維、導電性高分子(ポリアセチレン、ピリピロールなど)、金属合金(リチウム−アルミニウム合金、リチウム−アルミニウム−マンガン合金、リチウム−チタン合金など)、シリコン類などが挙げられる。導電剤、結着剤および溶媒は、正極の製造に用いられるものと同様のものが使用できる。負極用集電体としては、銅、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム、チタン、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラスおよびアルミニウム−カドミウム合金などが挙げられる。
As a negative electrode in a lithium ion secondary battery, a negative electrode active material, a conductive agent and a binder dispersed in a solvent and slurried are applied to a negative electrode current collector with a coating device such as a bar coater and dried. Then, the solvent can be removed and, if necessary, a product pressed with a press machine can be used.
Negative electrode active materials include graphite, polymer compound fired bodies (for example, those obtained by firing and carbonizing phenol resin, furan resin, etc.), cokes (pitch coke, needle coke, petroleum coke, etc.), carbon fiber, high conductivity Examples include molecules (such as polyacetylene and pyripyrrole), metal alloys (such as lithium-aluminum alloys, lithium-aluminum-manganese alloys, and lithium-titanium alloys), and silicon. As the conductive agent, the binder and the solvent, the same materials as those used for the production of the positive electrode can be used. Examples of the current collector for the negative electrode include copper, stainless steel, nickel, aluminum, titanium, calcined carbon, conductive polymer, conductive glass, and aluminum-cadmium alloy.

リチウムイオン二次電池において、負極の全重量に基づく負極活物質、導電剤および結着剤のそれぞれ好ましい含有量は、正極の全重量に基づく正極活物質、導電剤および結着剤のそれぞれの好ましい含有量と同様である。
負極活物質、導電剤及び結着剤のスラリー化における溶媒の使用量としては、正極活物質、導電剤および結着剤のスラリー化における溶媒の使用量と同様である。
In the lithium ion secondary battery, the preferable contents of the negative electrode active material, the conductive agent, and the binder based on the total weight of the negative electrode are respectively preferable for the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder based on the total weight of the positive electrode. It is the same as the content.
The amount of the solvent used in slurrying the negative electrode active material, the conductive agent and the binder is the same as the amount of solvent used in slurrying the positive electrode active material, the conductive agent and the binder.

リチウムイオン二次電池におけるセパレーターとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン製フィルムの微多孔膜、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などからなる不織布、およびそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニアなどのセラミック微粒子を付着させたものが挙げられる。   As separators in lithium ion secondary batteries, polyethylene, polypropylene microporous film, porous polyethylene film and multilayer film of polypropylene, polyester fiber, aramid fiber, non-woven fabric made of glass fiber, etc. The thing to which ceramic fine particles, such as a silica, an alumina, and a titania, were made to adhere is mentioned.

本発明におけるリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されず、角形、楕円形、コイン形、ボタン形、シート形電池などの様々な形状に適用可能である。   The shape of the lithium ion secondary battery in the present invention is not particularly limited, and can be applied to various shapes such as a square shape, an oval shape, a coin shape, a button shape, and a sheet shape battery.

本発明の電解液および該電解液を用いたリチウムイオン二次電池の用途は特に限定されず、種々の公知の用途に用いることができる。   The use of the electrolytic solution of the present invention and the lithium ion secondary battery using the electrolytic solution is not particularly limited, and can be used for various known uses.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されない。なお、使用した略号を以下に示す。
環状エーテル化合物(A)
A−1:4−メチル−3,4−ジヒドロ−2H−ピラン
A−2:4−メチル−5,6−ジヒドロ−2H−ピラン
A−3:4−メチレンテトラヒドロピラン
非水溶媒
EC:エチレンカーボネート
EMC:エチルメチルカーボネート
アミン化合物
BuN:トリブチルアミン
DBU:1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エン
Py:ピリジン
他の添加剤
VC:ビニレンカーボネート
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these. The abbreviations used are shown below.
Cyclic ether compound (A)
A-1: 4-methyl-3,4-dihydro-2H-pyran A-2: 4-methyl-5,6-dihydro-2H-pyran A-3: 4-methylenetetrahydropyran
Non-aqueous solvent EC: ethylene carbonate EMC: ethyl methyl carbonate
Amine compound Bu 3 N: Tributylamine DBU: 1,8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene Py: pyridine
Other additives VC: Vinylene carbonate

実施例1〜8
<電解液の調製>
ECとEMCを1:3(体積比)の割合で混合し、電解質としてLiPFを、最終的に得られる電解液中における電解質濃度が1mol/Lとなるように25℃で溶解させ、次いで環状エーテル化合物(A)およびアミン化合物を表1に示す濃度になるように順次添加して各電解液(B1〜B8)を調製した。各電解液の水分率は全て10ppm未満であった。
Examples 1-8
<Preparation of electrolyte>
EC and EMC were mixed at a ratio of 1: 3 (volume ratio), and LiPF 6 was dissolved as an electrolyte at 25 ° C. so that the electrolyte concentration in the finally obtained electrolyte was 1 mol / L, and then cyclic. The ether compound (A) and the amine compound were sequentially added so as to have the concentrations shown in Table 1 to prepare each electrolyte solution (B1 to B8). The water content of each electrolytic solution was less than 10 ppm.

Figure 2014235929
Figure 2014235929

<環状エーテル化合物(A)の残存率[アミン化合物添加の効果]>
各電解液を45℃に加温した状態における環状エーテル化合物(A)の残存量をガスクロマトグラフィーにて測定し、同時に色の観察を行った。環状エーテル化合物(A)の残存率は、添加した環状エーテル化合物(A)の量を100%とした場合の相対値として算出した。結果を表2に示す。
<Residual ratio of cyclic ether compound (A) [effect of addition of amine compound]>
The residual amount of the cyclic ether compound (A) in a state where each electrolytic solution was heated to 45 ° C. was measured by gas chromatography, and the color was simultaneously observed. The residual ratio of the cyclic ether compound (A) was calculated as a relative value when the amount of the added cyclic ether compound (A) was 100%. The results are shown in Table 2.

Figure 2014235929
Figure 2014235929

表2から、本発明の電解液において、アミン化合物を共存させない場合(実施例6〜8)よりもアミン化合物を共存させた場合(実施例1〜5)の方が、本発明の電解質用添加剤の有効成分である環状エーテル化合物(A)の加温時の安定性により優れる。すなわち、本発明の電解質用添加剤は、アミン化合物と共存させて電解液とすることによりリチウムイオン二次電池により好適に使用しうる。   From Table 2, in the electrolyte solution of the present invention, the case where the amine compound was allowed to coexist (Examples 1 to 5) than the case where the amine compound was not allowed to coexist (Examples 6 to 8). The cyclic ether compound (A), which is an active ingredient of the agent, is excellent in stability during heating. That is, the additive for electrolyte of the present invention can be suitably used for a lithium ion secondary battery by coexisting with an amine compound to form an electrolytic solution.

実施例9〜16および比較例1
<電解液の調製>
ECとEMCを1:3(体積比)の割合で混合し、電解質としてLiPFを最終的に得られる電解液中における電解質濃度が1mol/Lとなるように25℃で溶解させ、次いで環状エーテル化合物(A)、アミン化合物および他の添加剤としてVCを表3に示す濃度になるように順次添加して各電解液(B9〜B17)を調製した。各電解液の水分率は全て10ppm未満であった。
Examples 9 to 16 and Comparative Example 1
<Preparation of electrolyte>
EC and EMC were mixed at a ratio of 1: 3 (volume ratio), and LiPF 6 as an electrolyte was dissolved at 25 ° C. so that the electrolyte concentration in the finally obtained electrolyte was 1 mol / L, and then cyclic ether Each electrolyte solution (B9 to B17) was prepared by sequentially adding compound (A), an amine compound, and VC as other additives so as to have concentrations shown in Table 3. The water content of each electrolytic solution was less than 10 ppm.

Figure 2014235929
Figure 2014235929

<リチウムイオン二次電池の作成>
各電解液を用いて、次の構成および手順でリチウムイオン二次電池を作成した。
(正極の作成)
結着剤としてポリフッ化ビニリデンを5質量部、導電剤としてアセチレンブラックを5質量部、正極活物質としてLiCoOを90質量部、およびN−メチルピロリドンを溶媒として混練してペースト状のスラリーを調製した。次に、該スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮してシート状の正極を得た。
(負極の作成)
グラファイト(黒鉛)95質量部、カルボキシメチルセルロース2質量部、スチレンブタジエンゴム3質量部、および水を加えてペースト状のスラリーを調製した。次に、該スラリーを厚さ14μmの銅箔集電体に塗布し乾燥した後に、ロールプレスで圧縮してシート状の負極を得た。
(試験用電池の作成)
上述の正極を直径13mmで、負極を直径14mmで、それぞれ円形に打ち抜いて円盤状の電極(正極および負極)を得た。また、厚さ20μmの微多孔性ポリエチレンフィルムを直径17mmの円盤状に打ち抜きセパレータを得た。得られた円盤状の正極、セパレータ、および負極をこの順序でステンレス製の電池缶(2032サイズ)内に積層し、各電解液(B9〜B17)20μLを注入してセパレータと正極と負極に含漬させた。さらに、正極上にアルミニウム製の板(厚さ1.2mm、直径16mm)およびバネを乗せ、ポリプロピレン製のガスケットを介して、電池缶蓋をかしめることにより電池を密封し、直径20mm、高さ3.2mmのコイン型のリチウムイオン二次電池(以下、「試験電池」と称することがある)を作製した。
<Creation of lithium ion secondary battery>
Using each electrolytic solution, a lithium ion secondary battery was created with the following configuration and procedure.
(Creation of positive electrode)
A paste slurry is prepared by kneading 5 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, 5 parts by weight of acetylene black as a conductive agent, 90 parts by weight of LiCoO 2 as a positive electrode active material, and N-methylpyrrolidone as a solvent. did. Next, the slurry was applied to an aluminum foil current collector having a thickness of 20 μm, dried, and then compressed by a roll press to obtain a sheet-like positive electrode.
(Creation of negative electrode)
A paste-like slurry was prepared by adding 95 parts by mass of graphite (graphite), 2 parts by mass of carboxymethylcellulose, 3 parts by mass of styrene butadiene rubber, and water. Next, the slurry was applied to a copper foil current collector having a thickness of 14 μm and dried, and then compressed by a roll press to obtain a sheet-like negative electrode.
(Creation of test battery)
The above positive electrode was 13 mm in diameter and the negative electrode was 14 mm in diameter, and each was punched into a circular shape to obtain disk-shaped electrodes (positive electrode and negative electrode). Further, a microporous polyethylene film having a thickness of 20 μm was punched into a disk shape having a diameter of 17 mm to obtain a separator. The obtained disc-shaped positive electrode, separator, and negative electrode are laminated in this order in a stainless steel battery can (2032 size), and 20 μL of each electrolyte (B9 to B17) is injected to be contained in the separator, positive electrode, and negative electrode. Soaked. Further, an aluminum plate (thickness 1.2 mm, diameter 16 mm) and a spring are placed on the positive electrode, and the battery is sealed by caulking the battery can lid through a polypropylene gasket, and the diameter is 20 mm and height. A 3.2 mm coin-type lithium ion secondary battery (hereinafter sometimes referred to as “test battery”) was produced.

<サイクル特性試験(電池の性能評価)>
完成した各試験電池の高温サイクル試験を行った。高温サイクル試験は、60℃にて、充電電流600mA、充電電圧4.20V、充電時間2.5時間の定電流定電圧充電と、放電電流600mA、終止電圧2.80Vの定電流放電とからなる充放電を50サイクル繰り返した。この時の初回充電時の電池容量と50サイクル目の放電容量を測定し、下記式からサイクル特性を算出した。結果を表4に示す。数値が大きいほど充放電サイクル特性が良好である。
また、50サイクル目の放電後に1kHzのインピーダンスメーターを用いて、電池の内部抵抗(AC抵抗)を測定した。比較例1の内部抵抗値を100とした相対値を表4に併記した。
<Cycle characteristic test (battery performance evaluation)>
Each completed test battery was subjected to a high-temperature cycle test. The high-temperature cycle test consists of a constant current and constant voltage charge at 60 ° C. with a charge current of 600 mA, a charge voltage of 4.20 V and a charge time of 2.5 hours, and a constant current discharge with a discharge current of 600 mA and a final voltage of 2.80 V. Charging / discharging was repeated 50 cycles. At this time, the battery capacity at the first charge and the discharge capacity at the 50th cycle were measured, and the cycle characteristics were calculated from the following formula. The results are shown in Table 4. The larger the value, the better the charge / discharge cycle characteristics.
Moreover, the internal resistance (AC resistance) of the battery was measured using a 1 kHz impedance meter after the 50th cycle discharge. The relative values with the internal resistance value of Comparative Example 1 as 100 are also shown in Table 4.

サイクル特性(%)=
(50サイクル目充電時の電池容量(mAh)/初回充電時の電池容量(mAh))×100
Cycle characteristics (%) =
(Battery capacity at the 50th cycle charge (mAh) / Battery capacity at the first charge (mAh)) x 100

Figure 2014235929
Figure 2014235929

表4から、本発明の電解液用添加剤を含有する電解液を用いてリチウムイオン二次電池を作成した場合(実施例9〜16)のサイクル特性は、含有しない場合(比較例1)に比べて良好であることがわかる。アミン化合物を共存させた場合(実施例9〜13)と共存させない場合(実施例14〜16)とを比較すると、共存させた方がサイクル特性に一層優れる。   From Table 4, when the lithium ion secondary battery was produced using the electrolyte solution containing the electrolyte solution additive of the present invention (Examples 9 to 16), the cycle characteristics were not contained (Comparative Example 1). It turns out that it is favorable compared. Comparing the case where the amine compound coexists (Examples 9 to 13) and the case where the amine compound does not coexist (Examples 14 to 16), the cycle characteristics are more excellent in the case of coexistence.

本発明の、環状エーテル化合物(A)を有効成分として含有する電解液用添加剤を含有する電解液は、リチウムイオン二次電池を作成した際のサイクル特性に優れているため、リチウムイオン二次電池用電解液として有用である。   Since the electrolytic solution containing the additive for electrolytic solution containing the cyclic ether compound (A) as an active ingredient of the present invention is excellent in cycle characteristics when a lithium ion secondary battery is produced, the lithium ion secondary It is useful as a battery electrolyte.

Claims (5)

下記の式(1)、式(2)および式(3)で表される環状エーテル化合物の少なくとも1種を有効成分として含有する電解液用添加剤。
Figure 2014235929
The additive for electrolyte solutions which contains at least 1 sort (s) of the cyclic ether compound represented by following formula (1), Formula (2), and Formula (3) as an active ingredient.
Figure 2014235929
請求項1に記載の電解液用添加剤を含有する電解液。 The electrolyte solution containing the additive for electrolyte solutions of Claim 1. さらにアミン化合物を共存してなる請求項2記載の電解液。 Furthermore, the electrolyte solution of Claim 2 formed by coexisting an amine compound. リチウムイオン二次電池用またはリチウムイオンキャパシタ用である、請求項2または請求項3に記載の電解液。 The electrolyte solution according to claim 2 or 3, which is used for a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor. 請求項2〜4のいずれかに記載の電解液を有するリチウムイオン二次電池。 The lithium ion secondary battery which has the electrolyte solution in any one of Claims 2-4.
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