JP2015046389A - Electrolytic solution for nonaqueous secondary batteries, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

Electrolytic solution for nonaqueous secondary batteries, and nonaqueous secondary battery Download PDF

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邦彦 児玉
郁雄 木下
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郁雄 木下
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Yoshinori Kanazawa
吉憲 金澤
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Toshihiko Yahata
稔彦 八幡
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolytic solution for nonaqueous secondary batteries and a nonaqueous secondary battery which satisfy all of the requirements for high incombustibility, high-temperature durability and the ability to keep battery characteristics in discharge of large current at a low temperature.SOLUTION: An electrolytic solution for nonaqueous secondary batteries comprises: a nonaqueous solvent; an electrolyte; a compound described in the item (I) below; and a compound described in the item (II) below. (I) A compound expressed by the formula (1) below, and (II) at least one compound selected from the following compounds (2-1) to (2-3): (2-1) a compound expressed by a particular formula; (2-2) a compound having an alkyne structure; and (2-3) a cyclic ether compound (where Rto Reach represents a monovalent substituent group, of which at least one substituent group is -NRR, -N=Ror an azide group, and at least another substituent group is a halogen atom; and n represents an integer of 1 or larger).

Description

本発明は、非水溶剤を含む非水二次電池用電解液およびそれを用いた非水二次電池に関する。   The present invention relates to an electrolyte for a non-aqueous secondary battery containing a non-aqueous solvent and a non-aqueous secondary battery using the same.

リチウムイオン二次電池は、鉛電池やニッケルカドミウム電池と比較して、充放電において、大きなエネルギー密度を実現することができる。この特性を利用して、携帯電話あるいはノートパソコンなどのポータブル電子機器への適用が広く普及している。これに伴い、ポータブル電子機器の電源として、特に軽量で高エネルギー密度が得られる二次電池の開発が進められている。さらには、その小型・軽量化、長寿命、信頼性が強く求められている。今後大容量化が予想される電気自動車や蓄電設備等の用途においては高い信頼性が必須となり、電池性能と信頼性との両立が一層強く要求される。   Lithium ion secondary batteries can achieve a large energy density in charge and discharge compared to lead batteries and nickel cadmium batteries. Utilizing this characteristic, application to portable electronic devices such as mobile phones and notebook personal computers is widespread. Accordingly, as a power source for portable electronic devices, development of a secondary battery that is particularly lightweight and capable of obtaining a high energy density is in progress. Furthermore, there is a strong demand for small size, light weight, long life, and reliability. High reliability is essential for applications such as electric vehicles and power storage equipment, which are expected to increase in capacity in the future, and there is a strong demand for both battery performance and reliability.

リチウムイオン二次電池の電解液としては、プロピレンカーボネートあるいはジエチルカーボネートなどのカーボネート系の溶媒と、六フッ化リン酸リチウムなどの電解質塩との組み合わせが広く用いられている。これらは導電率が高く、電位的にも安定だからである。   As an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery, a combination of a carbonate solvent such as propylene carbonate or diethyl carbonate and an electrolyte salt such as lithium hexafluorophosphate is widely used. This is because they have high conductivity and are stable in potential.

一方、このような低分子量の可燃性有機化合物を成分に含むため、信頼性の観点からその難燃性の付与が重要である。この改善を目的として、電解液中にホスファゼン化合物を含有させる技術が提案されている(特許文献1〜3参照)。   On the other hand, since such a low molecular weight combustible organic compound is contained in the component, it is important to impart flame retardancy from the viewpoint of reliability. For the purpose of this improvement, a technique for including a phosphazene compound in an electrolytic solution has been proposed (see Patent Documents 1 to 3).

国際公開第2013/47342号パンフレットInternational Publication No. 2013/47342 Pamphlet 特開2012−94432号公報JP 2012-94432 A 特開2012−234771号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-234771

ところで、上記電気自動車など二次電池の適用機器の拡大に伴い、信頼性の確保はもとより、屋外での高温状態での充放電、真冬の発進加速の低温/大電流放電といった、従来のモバイル機器とは異なる性能が必要となってきている。このような要求に鑑みると、上記特許文献の技術では未だ十分とは言えず、高い難燃性と新たな要求項目に応える電池性能との両立が望まれた。そこで、本発明は、高い難燃性と、高温での耐久性と、低温での大電流放電における電池特性の維持とを同時に満足する非水二次電池用電解液および非水二次電池の提供を目的とする。   By the way, with the expansion of the application equipment of secondary batteries such as the above-mentioned electric vehicles, conventional mobile devices such as charging / discharging in high temperature outdoors, low temperature / high current discharge for start acceleration in midwinter as well as ensuring reliability Different performance is required. In view of such demands, the technology of the above-mentioned patent document is not yet sufficient, and it has been desired to achieve both high flame retardancy and battery performance that meets new requirements. Therefore, the present invention provides an electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery and a non-aqueous secondary battery that simultaneously satisfy high flame retardancy, durability at high temperature, and maintenance of battery characteristics in large current discharge at low temperature. For the purpose of provision.

上記の課題は以下の手段により解決された。
〔1〕非水溶剤、電解質、下記(I)の化合物、及び下記(II)の化合物を含有する非水二次電池用電解液。
(I)下記式(1)で表される化合物
(II)下記(2−1)〜(2−3)から選ばれる少なくとも1種の化合物
(2−1)下記式(2−1)で表される化合物
(2−2)アルキン構造を有する化合物
(2−3)環状エーテル化合物

Figure 2015046389
(式中、R〜Rは1価の置換基を表す。これらの置換基の少なくとも1つは−NR、−N=R、又はアジ基であり、別の少なくとも1つはハロゲン原子である。nは1以上の整数を表す。R及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、シリル基、または下記式(1A)、(1B)、(1C)、もしくは(1D)で表される置換基である。Rは下記式(C1)〜(C6)のいずれかで表される置換基を表す。)
Figure 2015046389
(式中、R1A1、R1C1、R1D1、R1D2はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、又はアミノ基を表す。XA1は酸素原子又は硫黄原子を表す。XD1は酸素原子、硫黄原子、又は窒素原子を表し、XD1が酸素原子、硫黄原子の場合、R1D3は置換基ではない。XD1が窒素原子の場合、R1D3はアルキル基、アリール基、シリル基、又はホスホニル基を表す。R1B1、R1B2はアルキル基、アリール基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ホスホニル基、又はシリル基を表す。*は結合手を表す。)
Figure 2015046389
(式中、RX1、RX2、RX3はアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、又はシリル基を表す。RY1、RY2はハロゲン原子を表す。*は結合手を表す。)
Figure 2015046389
(Ra〜Raは独立に、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、または−(CHC(=O)−(O)Rb(nは0または1、mは0または1、Rbはアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはアラルキル基である)である。Xは酸素原子、硫黄原子、N(Ra12)を表す。Ra12は水素原子または1価の置換基を表す。)
〔2〕上記化合物(2−2)が下記式(2−2a)〜(2−2g)のいずれかの化合物である〔1〕に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 2015046389
Rc〜Rc14は水素原子、1価の基を表す。RcおよびRc、RcおよびRc、RcおよびRc、RcおよびRc、RcおよびRc10、Rc11およびRc12、Rc13およびRc14のそれぞれのうち少なくとも一方はアルキン構造を有している。Lcは炭化水素連結基を表す。
〔3〕上記化合物(2−2a)〜(2−2g)のいずれかで表される化合物のアルキン構造が下記(A1)の構造で表される〔2〕に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 2015046389
は単結合または、炭化水素連結基、ヘテロ連結基、またはこれらを組み合せた連結基を表す。Lは炭化水素連結基、ヘテロ連結基、またはこれらを組み合せた連結基を表す。nlは0〜10の整数である。R21はアルキル基、アリール基、アラルキル基、アミノ基、シリル基、または水素原子を表す。
〔4〕上記化合物(2−3)が環内に1又は2つの酸素原子を有する5又は6員環エーテル化合物である〔1〕に記載の非水二次電池用電解液。
〔5〕上記化合物(2−3)が下記式(B1)〜(B5)のいずれかの化合物である〔4〕に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 2015046389
31〜R36はそれぞれ独立に置換基を表す。n1は0〜8の整数を表す。n2は0〜6の整数を表す。n3は0〜10の整数を表す。n4は0〜8の整数を表す。n5、n6は0〜5の整数を表す。
〔6〕上記化合物(I)を電解液全量中0.1〜20質量%で含有する〔1〕〜〔5〕のいずれか1つに記載の非水二次電池用電解液。
〔7〕上記化合物(II)を電解液全量中0.01〜10質量%で含有する〔1〕〜〔5〕のいずれか1つに記載の非水二次電池用電解液。
〔8〕上記式(1)において、R〜Rのすべてがハロゲン原子と、上記特定含窒素基とで構成されている〔1〕〜〔7〕のいずれか1つに記載の非水二次電池用電解液。
〔9〕上記化合物(I)100質量部に対して上記化合物(II)を10〜100質量部で用いる〔1〕〜〔8〕のいずれか1つに記載の非水二次電池用電解液。
〔10〕〔1〕〜〔9〕のいずれか1つに記載の非水二次電池用電解液と、正極と、負極とを有する非水二次電池。
〔11〕上記正極の活物質がニッケルおよび/またはマンガンを含有する材料からなる〔10〕に記載の非水二次電池。
〔12〕上記負極の活物質が炭素、ケイ素、チタン、およびスズから選ばれる少なくとも1種を含有する材料からなる〔10〕または〔11〕に記載の非水二次電池。 The above problem has been solved by the following means.
[1] An electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery containing a non-aqueous solvent, an electrolyte, a compound of the following (I), and a compound of the following (II).
(I) Compound represented by the following formula (1) (II) At least one compound selected from the following (2-1) to (2-3) (2-1) represented by the following formula (2-1) (2-2) Compound having alkyne structure (2-3) Cyclic ether compound
Figure 2015046389
(In the formula, R 1 to R 6 each represent a monovalent substituent. At least one of these substituents is —NR A R B , —N═R C , or an azide group, and at least one of the other substituents. Is a halogen atom, n represents an integer of 1 or more, and R A and R B are each independently a hydrogen atom, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heterocyclic group, cyano group, silyl group, or A substituent represented by the following formula (1A), (1B), (1C), or (1D) R C represents a substituent represented by any of the following formulas (C1) to (C6). .)
Figure 2015046389
(In the formula, R 1A1 , R 1C1 , R 1D1 and R 1D2 represent an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a halogen atom, or an amino group. X A1 represents an oxygen atom or a sulfur atom. X D1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom, X D1 is an oxygen atom, a sulfur atom, R 1D3 is not a substituent .X D1 is a nitrogen atom, R 1D3 is an alkyl group, an aryl group, R 1B1 and R 1B2 each represents an alkyl group, an aryl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a phosphonyl group, or a silyl group, and * represents a bond. Represents hand.)
Figure 2015046389
(Wherein R X1 , R X2 and R X3 represent an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic group, a halogen atom, or a silyl group. R Y1 and R Y2 Represents a halogen atom, and * represents a bond.)
Figure 2015046389
(Ra 1 to Ra 3 are independently an alkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a halogen atom, an amino group, or — (CH 2 ) n C (═O) — (O) m Rb 4 (n is 0 or 1, m represents 0 or 1, and Rb 4 represents an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an aralkyl group, and X represents an oxygen atom, a sulfur atom, or N (Ra 12 ), and Ra 12 represents a hydrogen atom. Or represents a monovalent substituent.)
[2] The electrolyte solution for a nonaqueous secondary battery according to [1], wherein the compound (2-2) is any one of the following formulas (2-2a) to (2-2g).
Figure 2015046389
Rc 1 to Rc 14 represent a hydrogen atom or a monovalent group. At least one of Rc 1 and Rc 2 , Rc 3 and Rc 4 , Rc 5 and Rc 6 , Rc 7 and Rc 8 , Rc 9 and Rc 10 , Rc 11 and Rc 12 , Rc 13 and Rc 14 is an alkyne structure have. Lc represents a hydrocarbon linking group.
[3] The non-aqueous secondary battery according to [2], wherein the alkyne structure of the compound represented by any one of the compounds (2-2a) to (2-2g) is represented by the following structure (A1): Electrolytic solution.
Figure 2015046389
L 1 represents a single bond, a hydrocarbon linking group, a hetero linking group, or a linking group obtained by combining these. L 2 represents a hydrocarbon linking group, a hetero linking group, or a linking group obtained by combining these. nl is an integer of 0-10. R 21 represents an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an amino group, a silyl group, or a hydrogen atom.
[4] The electrolyte solution for a nonaqueous secondary battery according to [1], wherein the compound (2-3) is a 5- or 6-membered cyclic ether compound having 1 or 2 oxygen atoms in the ring.
[5] The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to [4], wherein the compound (2-3) is any one of the following formulas (B1) to (B5).
Figure 2015046389
R 31 to R 36 each independently represents a substituent. n1 represents the integer of 0-8. n2 represents an integer of 0 to 6. n3 represents an integer of 0 to 10. n4 represents an integer of 0 to 8. n5 and n6 represent an integer of 0 to 5.
[6] The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [5], containing the compound (I) in an amount of 0.1 to 20% by mass in the total amount of the electrolyte solution.
[7] The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [5], containing the compound (II) in an amount of 0.01 to 10% by mass in the total amount of the electrolyte solution.
[8] The non-aqueous solution according to any one of [1] to [7], wherein in the formula (1), all of R 1 to R 6 are composed of a halogen atom and the specific nitrogen-containing group. Secondary battery electrolyte.
[9] The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to any one of [1] to [8], wherein the compound (II) is used in an amount of 10 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the compound (I). .
[10] A nonaqueous secondary battery comprising the electrolyte for a nonaqueous secondary battery according to any one of [1] to [9], a positive electrode, and a negative electrode.
[11] The nonaqueous secondary battery according to [10], wherein the positive electrode active material is made of a material containing nickel and / or manganese.
[12] The nonaqueous secondary battery according to [10] or [11], wherein the negative electrode active material is made of a material containing at least one selected from carbon, silicon, titanium, and tin.

本明細書において、特定の符号で表示された置換基や連結基等が複数あるとき、あるいは複数の置換基等(置換基数の規定も同様)を同時もしくは択一的に規定するときには、それぞれの置換基等は互いに同一でも異なっていてもよい。また、複数の置換基等が近接するときにはそれらが互いに結合したり縮合したりして環を形成していてもよい。このとき、環の中に後記のヘテロ連結基を取り込んでいてもよい。   In this specification, when there are a plurality of substituents or linking groups indicated by a specific symbol, or when a plurality of substituents etc. (same definition of the number of substituents) are specified simultaneously or alternatively, The substituents and the like may be the same as or different from each other. Further, when a plurality of substituents and the like are close to each other, they may be bonded to each other or condensed to form a ring. At this time, the hetero linking group described later may be incorporated in the ring.

本発明の非水電解液は、これを備えた二次電池において、高温条件における耐久性を実現し、低温/大電流放電における容量劣化を抑制しつつ、高い難燃性を発揮することができるといった優れた効果を発揮する。さらに、必要により、Ni及び/又はMnを含有する高電位まで使用可能な正極材料を用いた電池に適合し、上記の優れた性能を発揮する。   The nonaqueous electrolytic solution of the present invention can exhibit high flame retardancy while realizing durability under high temperature conditions in a secondary battery equipped with the same, and suppressing capacity deterioration in low temperature / large current discharge. Excellent effects such as. Furthermore, if necessary, the battery is adapted to a battery using a positive electrode material that can be used up to a high potential containing Ni and / or Mn, and exhibits the above-described excellent performance.

本発明の好ましい実施形態に係るリチウム二次電池の機構を模式化して示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the mechanism of the lithium secondary battery which concerns on preferable embodiment of this invention. 本発明の好ましい実施形態に係るリチウム二次電池の具体的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific structure of the lithium secondary battery which concerns on preferable embodiment of this invention.

本発明の非水電解液は非水溶剤、電解質、下記(I)の化合物、及び下記(II)の化合物を含有する。
(I)下記式(1)で表される化合物
(II)下記(2−1)〜(2−3)から選ばれる少なくとも1種の化合物
(2−1)下記式(2−1)で表される化合物
(2−2)アルキン構造を有する化合物
(2−3)環状エーテル化合物
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains a nonaqueous solvent, an electrolyte, the following compound (I), and the following compound (II).
(I) Compound represented by the following formula (1) (II) At least one compound selected from the following (2-1) to (2-3) (2-1) represented by the following formula (2-1) (2-2) Compound having alkyne structure (2-3) Cyclic ether compound

[式(1)で表される化合物] [Compound represented by Formula (1)]

Figure 2015046389
Figure 2015046389

・R〜R
式中、R〜Rは1価の置換基を表す。R〜Rの置換基の少なくとも1つは−NR、−N=R、又はアジ基であり、別の少なくとも1つはハロゲン原子である。中でも、R〜Rのすべてが、−NR、−N=R、及びアジ基から選ばれる基もしくはその組合せと(以下、これを「特定含窒素基」ということがある)、ハロゲン原子との組合せで構成されていることが好ましい。ハロゲン原子としてはフッ素が好ましい。上記特定含窒素基の数は特に限定されないが、1〜4個であることが好ましく、1〜3個であることがより好ましく、特に好ましくは1〜2であり、更に好ましくは1個である。置換位置としては、1つのリン原子に1つの上記特定含窒素基が置換することが好ましい。
・ R 1 to R 6
In the formula, R 1 to R 6 represent a monovalent substituent. At least one of the substituents of R 1 to R 6 is —NR A R B , —N═R C , or an azide group, and at least one other is a halogen atom. Among them, all of R 1 to R 6 are a group selected from —NR A R B , —N═R C , and an azide group or a combination thereof (hereinafter, this may be referred to as “specific nitrogen-containing group”). , And preferably in combination with a halogen atom. As the halogen atom, fluorine is preferred. The number of the specific nitrogen-containing groups is not particularly limited, but is preferably 1 to 4, more preferably 1 to 3, particularly preferably 1 to 2, and still more preferably 1. . As a substitution position, it is preferable that one specific nitrogen-containing group is substituted on one phosphorus atom.

〜Rは互いに隣接するもの同士が結合してリン原子を含む環を形成していてもよい。R〜Rは互いに異なっていても、同じであってもよい。特に環を形成する場合、RとR、RとR、RとRが環を形成している場合が好ましい。 R 1 to R 6 may be bonded to each other to form a ring containing a phosphorus atom. R 1 to R 6 may be different from each other or the same. In particular, when a ring is formed, it is preferable that R 1 and R 2 , R 3 and R 4 , or R 5 and R 6 form a ring.

上記の置換基R〜Rは、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、上記特定含窒素基、ハロゲン原子が好ましい。特に好ましくは、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜12のアリールオキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、炭素数6〜12のアリールチオ基、ハロゲン原子(好ましくは、塩素、フッ素)、上記特定含窒素基であり、特に好ましくは上記特定含窒素基、フッ素原子、炭素数1〜6のアルキル基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基である。上記アルキル基及びアリール基は置換されてもよい。アルキル基は直鎖のものでも分岐のものでもよい。 The substituents R 1 to R 6 are preferably an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, the specific nitrogen-containing group, and a halogen atom. Particularly preferably, the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the aryl group having 6 to 12 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, the aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms, the alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, An arylthio group having 6 to 12 carbon atoms, a halogen atom (preferably chlorine or fluorine), and the specific nitrogen-containing group, and particularly preferably the specific nitrogen-containing group, a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or It is a C1-C6 alkoxy group. The alkyl group and aryl group may be substituted. The alkyl group may be linear or branched.

・n
nは1以上の整数を表し、1〜3が好ましく、1〜2がより好ましく、1が更に好ましい。
・ N
n represents an integer of 1 or more, preferably 1 to 3, more preferably 1 to 2, and still more preferably 1.

・R、R
、Rは水素原子、アルキル基、アリール基、アルケニル基、アルキニル基、ヘテロ環基、シアノ基、シリル基、または下記式(1A)、(1B)、(1C)、もしくは(1D)で表される置換基である。
・ R A , R B
R A and R B are a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a heterocyclic group, a cyano group, a silyl group, or the following formula (1A), (1B), (1C), or (1D) It is a substituent represented by these.

Figure 2015046389
Figure 2015046389

、Rのうち好ましくは、アルキル基、アリール基、式(1A)、式(1D)で表される置換基であり、特に好ましくは炭素数1〜8のアルキル基、炭素数1〜6のフッ素置換されたアルキル基、炭素数1〜6のエーテル基を有するアルキル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数1〜7の式(1A)で表される置換基である。更に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基、炭素数1〜4のフッ素置換されたアルキル基であり、中でも置換基中の炭素数の合計が6以下の置換基である。特に好ましくは炭素数の合計が4以下のものである。R,Rは互いに結合してあるいは縮環して窒素原子を含む環を形成していてもよい。アルキル基は直鎖のものでも分岐のものでもよい。R,Rは互いに同じでも異なっていてもよい。RとRとで環を形成するときには、アジリジン環、アゼチジン環、ピロリジン環、ピロリン環、ピペラジン環、モルホリン環、チオモルホリン環、オキサゾリジン環、チアゾリジン環、イミダゾリン環、(イソ)インドール環、カルバゾール環であることが好ましい。 Among R A and R B , an alkyl group, an aryl group, a substituent represented by Formula (1A) or Formula (1D) is preferable, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, particularly preferably 1 to 1 carbon atoms is preferable. A fluorine-substituted alkyl group having 6 carbon atoms, an alkyl group having an ether group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and a substituent represented by the formula (1A) having 1 to 7 carbon atoms. More preferably, it is a C1-C4 alkyl group and a C1-C4 fluorine-substituted alkyl group, and among them, a substituent having a total carbon number of 6 or less. The total number of carbon atoms is particularly preferably 4 or less. R A and R B may be bonded to each other or condensed to form a ring containing a nitrogen atom. The alkyl group may be linear or branched. R A and R B may be the same as or different from each other. When forming a ring with R A and R B , an aziridine ring, azetidine ring, pyrrolidine ring, pyrroline ring, piperazine ring, morpholine ring, thiomorpholine ring, oxazolidine ring, thiazolidine ring, imidazoline ring, (iso) indole ring, A carbazole ring is preferred.

・R1A1、R1C1、R1D1、R1D2
式中、R1A1、R1C1、R1D1、R1D2はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、又はアミノ基を表す。これらの置換基の好ましいものは、次の例が挙げられる。すなわち、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数6〜12のアリールオキシ基、塩素基、フッ素原子が好ましく、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、塩素基、フッ素原子がより好ましい。これらの置換基は更に置換されていても良い。*は結合手を表す。
・ R 1A1 , R 1C1 , R 1D1 , R 1D2
In the formula, R 1A1 , R 1C1 , R 1D1 , and R 1D2 each represents an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a halogen atom, or an amino group. Preferred examples of these substituents include the following examples. That is, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an aryloxy group having 6 to 12 carbon atoms, a chlorine group, and a fluorine atom are preferable. -6 alkyl groups, C1-C6 alkoxy groups, chlorine groups and fluorine atoms are more preferred. These substituents may be further substituted. * Represents a bond.

・R1B1、R1B2
1B1、R1B2は水素原子、アルキル基、アリール基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、シリル基、又はホスホニル基(−P(=O)(OR)(Rは後述のものと同義である)を表す。これらの置換基の好ましいものは、次の例が挙げられる。すなわち、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜7のアルコキシカルボニル基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数7〜12のアリールオキシカルボニル基、炭素数1〜6のアルキルスルホニル基、炭素数6〜12のアリールスルホニル基、炭素数1〜6のシリル基、炭素数1〜12のホスホニル基が好ましく、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜7のアルコキシカルボニル基、炭素数1〜6のアルキルスルホニル基、炭素数1〜6のシリル基、炭素数1〜12のホスホニル基が特に好ましい。
・ R 1B1 , R 1B2
R 1B1 and R 1B2 are a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a silyl group, or a phosphonyl group (—P (═O) (OR N ) 2. ) ( RN is as defined below). Preferred examples of these substituents include the following examples. That is, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 7 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, an aryloxycarbonyl group having 7 to 12 carbon atoms, and an alkylsulfonyl group having 1 to 6 carbon atoms An arylsulfonyl group having 6 to 12 carbon atoms, a silyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a phosphonyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxycarbonyl group having 1 to 7 carbon atoms, Particularly preferred are an alkylsulfonyl group having 1 to 6 carbon atoms, a silyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a phosphonyl group having 1 to 12 carbon atoms.

・XA1、XD1、R1D3
式中、XA1は酸素原子又は硫黄原子を表す。
D1は酸素原子、硫黄原子、又は窒素原子を表し、XD1が酸素原子、硫黄原子の場合、R1D3は置換基ではない。XD1が窒素原子の場合、R1D3はアルキル基(好ましくは炭素数1〜4)、アリール基(好ましくは炭素数6〜12)、シリル基(好ましくは炭素数1〜6)、又はホスホニル基(好ましくは炭素数1〜12)を表す。
・ X A1 , X D1 , R 1D3
In the formula, X A1 represents an oxygen atom or a sulfur atom.
X D1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom. When X D1 is an oxygen atom or a sulfur atom, R 1D3 is not a substituent. When X D1 is a nitrogen atom, R 1D3 is an alkyl group (preferably having 1 to 4 carbon atoms), an aryl group (preferably having 6 to 12 carbon atoms), a silyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), or a phosphonyl group. (Preferably having 1 to 12 carbon atoms).

・R
は式(C1)〜(C6)のいずれかで表される置換基を表す。
・ R c
R c represents a substituent represented by any one of formulas (C1) to (C6).

Figure 2015046389
Figure 2015046389

X1、RX2、RX3はアルキル基(好ましくは炭素数1〜6)、アリール基(好ましくは炭素数6〜24)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1〜6)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6〜24)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1〜6)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6〜24)、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1〜12)、ハロゲン原子、又はシリル基(好ましくは炭素数1〜6)を表す。
Y1、RY2はハロゲン原子を表す。好ましくは、RX1、RX2、RX3は炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアルキルチオ基、塩素原子、フッ素原子、炭素数1〜6のシリル基である。
R X1 , R X2 and R X3 are alkyl groups (preferably having 1 to 6 carbon atoms), aryl groups (preferably having 6 to 24 carbon atoms), alkoxy groups (preferably having 1 to 6 carbon atoms), aryloxy groups (preferably Has 6 to 24 carbon atoms, an alkylthio group (preferably 1 to 6 carbon atoms), an arylthio group (preferably 6 to 24 carbon atoms), a heterocyclic group (preferably 1 to 12 carbon atoms), a halogen atom, or silyl Represents a group (preferably having 1 to 6 carbon atoms).
R Y1 and R Y2 represent a halogen atom. Preferably, R X1 , R X2 and R X3 are each an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkylthio group having 1 to 6 carbon atoms, a chlorine atom, a fluorine atom, or 1 to 6 carbon atoms. The silyl group of

本発明においては、式(1)において、R〜Rのすべてがハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)と、上記特定含窒素基(より好ましくは−NR)とで構成されていることが好ましく、そのうち1〜3個が上記特定含窒素基であることが好ましく、上記特定含窒素基が1又は2個であることがより好ましく、更に好ましくは特定含窒素基が1のときである。 In the present invention, in the formula (1), all of R 1 to R 6 are composed of a halogen atom (preferably a fluorine atom) and the specific nitrogen-containing group (more preferably —NR A R B ). It is preferred that 1 to 3 of these are the specific nitrogen-containing groups, more preferably the specific nitrogen-containing group is 1 or 2, and even more preferably when the specific nitrogen-containing group is 1. is there.

以下に、式(1)で表される化合物の具体例を示すが、これにより本発明が限定して解釈されるものではない。   Specific examples of the compound represented by formula (1) are shown below, but the present invention is not construed as being limited thereto.

Figure 2015046389
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Figure 2015046389
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Figure 2015046389
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上記式(1)で表される化合物は、定法によって合成できるが例えば独国公開特許公報第2139691号明細書に記載の方法を参考にすることができる。
また、ヘキサクロロシクロトリホスファゼンに目的生成物と同様のアミノ基を導入した後、フッ素化ナトリウム、フッ素化カリウム、フッ素化アンチモン等のフッ素化剤でフッ素化することでも目的生成物を得ることができる。上記の方法におけるクロロシクロトリホスファゼン、フルオロシクロトリホスファゼンに対するアミノ化は目的生成物と同様のアミンを生成する酸の除去剤として用いることもできるが、目的生成物と同様のアミンと無機塩基及び有機塩基を並存させることによっても同様に合成できる。上記無機塩基としてはアニオン及び金属カチオンで構成される無機塩基であることが好ましく、特に好ましくはアニオンとして、水酸化物、炭酸化物、重炭酸化物、フッ化物で、金属カチオンとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属から選ばれる組み合わせであることが好ましい。金属カチオンとして好ましくは、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウムから選択されることがより好ましい。好ましい例として具体的には、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムといった水酸化物、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムといった炭酸化物、フッ素化ナトリウム、フッ素化カリウムといったフッ化物、上記有機塩基としてはトリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、メチルモルホリン、ジアザビシクロウンデセンといったトリアルキルアミン、ピリジン、ルチジンといった芳香族塩基が例にあげられる。この合成時に用いられる溶媒は、通常用いられる溶媒で問題なく使用できるが、好ましくはエステル系溶媒、エーテル系溶媒、ニトリル系溶媒、脂肪族系溶媒及び有機溶媒−水系の二層系溶媒があげられる。具体的には好ましくは酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、ジエチルエーテル、tert−ブチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル等のエーテル系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、ヘキサン、デカン等の脂肪族溶媒、トルエン−水、酢酸エチル−水等の二層系溶媒などが挙げられる。中でも好ましくは、エーテル系溶媒、ニトリル系溶媒が挙げられる。
上記の方法の他に、アミン−金属結合を形成し、これをクロロシクロトリホスファゼン、フルオロシクロトリホスファゼンと反応させることで合成することができる。アミン−金属結合としてはアミン−リチウム、アミン−ナトリウム結合といったアルカリ金属との結合、アミン−カルシウム結合といったアルカリ土類金属との結合、アミン−トリメチルシリル結合といったケイ素との結合が挙げられる。
The compound represented by the above formula (1) can be synthesized by a conventional method, but for example, the method described in German Patent Publication No. 2139691 can be referred to.
Further, after introducing the same amino group as the target product into hexachlorocyclotriphosphazene, the target product can also be obtained by fluorination with a fluorinating agent such as sodium fluorinated, potassium fluorinated, or antimony fluorinated. . The amination of chlorocyclotriphosphazene and fluorocyclotriphosphazene in the above method can be used as an acid remover that produces the same amine as the target product, but the same amine, inorganic base and organic as the target product. It can be similarly synthesized by coexisting bases. The inorganic base is preferably an inorganic base composed of an anion and a metal cation, particularly preferably an anion as a hydroxide, carbonate, bicarbonate, or fluoride, and a metal cation as an alkali metal, A combination selected from alkaline earth metals is preferred. The metal cation is preferably selected from sodium, potassium, magnesium, and calcium. Preferable examples include hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide, carbonates such as potassium carbonate, sodium carbonate and sodium hydrogen carbonate, fluorides such as sodium fluorinated and potassium fluorinated, and triethylamine as the organic base. Examples thereof include trialkylamines such as diisopropylethylamine, methylmorpholine and diazabicycloundecene, and aromatic bases such as pyridine and lutidine. The solvent used at the time of synthesis is a commonly used solvent and can be used without any problem. Preferred examples include ester solvents, ether solvents, nitrile solvents, aliphatic solvents, and organic solvent-water two-layer solvents. . Specifically, ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, ether solvents such as diethyl ether, tert-butyl methyl ether and cyclopentyl methyl ether, nitrile solvents such as acetonitrile, and aliphatic solvents such as hexane and decane. , Two-layer solvents such as toluene-water, ethyl acetate-water, and the like. Among these, ether solvents and nitrile solvents are preferable.
In addition to the above method, an amine-metal bond can be formed and synthesized by reacting it with chlorocyclotriphosphazene or fluorocyclotriphosphazene. Examples of amine-metal bonds include bonds with alkali metals such as amine-lithium and amine-sodium bonds, bonds with alkaline earth metals such as amine-calcium bonds, and bonds with silicon such as amine-trimethylsilyl bonds.

上記式(1)で表される化合物の濃度は全電解液(電解質を含む)に対し、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、1質量%以上が特に好ましい。上限側の規定としては、20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がより好ましい。   The concentration of the compound represented by the formula (1) is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and particularly preferably 1% by mass or more with respect to the total electrolyte solution (including the electrolyte). . The upper limit is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or less.

[(2−1)で定義される化合物・・・式(2−1)で表される化合物]

Figure 2015046389
Ra〜Raは独立に、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4が特に好ましい)、アルコキシ基(炭素数1〜12が好ましく、1〜8がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アリールオキシ基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい)、ハロゲン原子、アミノ基(炭素数0〜6が好ましく、0〜3がより好ましい)、または−(CHC(=O)−(O)Rbである。nは0または1、mは0または1である。Rbはアルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜4がより好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい)、またはアラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましく、7〜11が特に好ましい)である。
Xは酸素原子、硫黄原子、N(Ra12)を表す。Ra12は水素原子または1価の置換基を表す。
Ra〜Raにおけるアルキル基としては炭素数1〜4が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基などが挙げられる。
アルコキシ基としては炭素数1〜8が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基などの無置換アルコキシ基、2、2、2−トリフロロエトキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフロロイソプロポキシ基、パーフロロブチルエチル基などのフッ素置換されたアルコキシ基が挙げられ、メトキシ基、2、2、2−トリフロロエトキシ基、1,1,1,3,3,3−ヘキサフロロイソプロポキシ基が好ましい。Ra〜Raは、炭素数7〜20のアラルキルオキシ基(−O−Alk−Ar:Alkは炭素数1〜6のアルキレン基、Arが炭素数6〜14のアリール基)であることも好ましい。
アリールオキシ基としてはフェノキシ基、フッ素置換されたフェノキシ基が好ましい。
ハロゲン原子としては塩素原子、フッ素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。
アミノ基としてはジアルキルアミノ基が好ましく、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジブチルアミノ基など総炭素数2〜8のジアルキルアミノ基が好ましい。
−(CHC(=O)−(O)RbにおけるRbとしてはメチル基、エチル基が好ましい。
Ra12における1価の置換基として好ましくはアルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、−S(=O)Ra13(Ra13はアルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、アリール基(炭素数6〜14が好ましい)、アラルキル基(炭素数7〜15が好ましい)、アルケニル基(炭素数1〜6が好ましい))、−P(=O)(Ra14(Ra14はアルコキシ基(炭素数1〜6が好ましい)、アリールオキシ基(炭素数6〜14が好ましい)、アルキル基(炭素数1〜6が好ましい)、アリール基(炭素数6〜14が好ましい)、ハロゲン原子)を挙げることができる。
Ra〜Ra、Ra12はさらに置換基Tを有していてもよく、中でも、ハロゲン原子(フッ素原子)、シアノ基等が挙げられる。 [Compound defined by (2-1): Compound represented by formula (2-1)]
Figure 2015046389
Ra 1 to Ra 3 are independently an alkyl group (preferably 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms), an alkoxy group (preferably 1 to 12 carbon atoms and 1 to 8 carbon atoms). More preferably, 1 to 3 is particularly preferable, an aryloxy group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, particularly preferably 6 to 10 carbon atoms), a halogen atom, an amino group (having 0 to 6 carbon atoms). 0 to 3 are more preferable), or — (CH 2 ) n C (═O) — (O) m Rb 4 . n is 0 or 1, and m is 0 or 1. Rb 4 is an alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably 1 to 4 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 4 carbon atoms), an aryl group. (C6-C22 is preferable, 6-14 is more preferable, and 6-10 are especially preferable), or an aralkyl group (C7-23 is preferable, 7-15 is more preferable, and 7-11 are especially preferable). It is.
X represents an oxygen atom, a sulfur atom, or N (Ra 12 ). Ra 12 represents a hydrogen atom or a monovalent substituent.
The alkyl group in Ra 1 to Ra 3 preferably has 1 to 4 carbon atoms, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, and a butyl group.
The alkoxy group preferably has 1 to 8 carbon atoms, and is an unsubstituted alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, or a butoxy group, 2,2,2-trifluoroethoxy group, 1,1,1,3,3,3- Examples include fluorine-substituted alkoxy groups such as hexafluoroisopropoxy group and perfluorobutylethyl group, methoxy group, 2,2,2-trifluoroethoxy group, 1,1,1,3,3,3-hexa A fluoroisopropoxy group is preferred. Ra 1 to Ra 3 may be an aralkyloxy group having 7 to 20 carbon atoms (-O-Alk-Ar: Alk is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms, Ar is an aryl group having 6 to 14 carbon atoms). preferable.
The aryloxy group is preferably a phenoxy group or a fluorine-substituted phenoxy group.
As a halogen atom, a chlorine atom and a fluorine atom are preferable, and a fluorine atom is more preferable.
The amino group is preferably a dialkylamino group, and a dialkylamino group having 2 to 8 carbon atoms in total, such as a dimethylamino group, a diethylamino group, or a dibutylamino group.
- (CH 2) n C ( = O) - (O) m Rb methyl group as Rb 4 of 4 and an ethyl group are preferable.
The monovalent substituent in Ra 12 is preferably an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), -S (= O) 2 Ra 13 (Ra 13 is an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), or an aryl group. (Preferably 6 to 14 carbon atoms), aralkyl group (preferably 7 to 15 carbon atoms), alkenyl group (preferably 1 to 6 carbon atoms), -P (= O) (Ra 14 ) 2 (Ra 14 is Alkoxy group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), aryloxy group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), aryl group (preferably having 6 to 14 carbon atoms), halogen Atom).
Ra 1 to Ra 3 and Ra 12 may further have a substituent T, and among them, a halogen atom (fluorine atom), a cyano group and the like can be mentioned.

式(2−1)で表される化合物の好ましい具体例を以下に示す(Meはメチル基である。Phはフェニル基である。)。ただし、この例示により本発明が限定して解釈されるものではない。

Figure 2015046389
Preferred specific examples of the compound represented by the formula (2-1) are shown below (Me is a methyl group and Ph is a phenyl group). However, the present invention is not construed as being limited by this illustration.
Figure 2015046389

式(2−1)で表される化合物の濃度は全電解液に対し、0.01質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がさらに好ましい。上限側の規定としては、10質量%以下が好ましく、7質量%以下がより好ましい。   The concentration of the compound represented by the formula (2-1) is preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more with respect to the total electrolytic solution. The upper limit is preferably 10% by mass or less, and more preferably 7% by mass or less.

[(2−2)で定義される化合物・・・アルキン構造を有する化合物]
アルキン構造を有する化合物としては、特に制限はないが、分子内にアルキン結合(炭素−炭素三重結合)を有する。更に分子内に−C(=O)O−結合、−O−C(=O)O−結合、−S(=O)O−結合、−O−S(=O)O−結合、芳香環構造を有していることが好ましい。アルキン構造は分子中に1〜3個含まれていることが好ましい。
[Compound defined by (2-2): Compound having alkyne structure]
The compound having an alkyne structure is not particularly limited, but has an alkyne bond (carbon-carbon triple bond) in the molecule. Further -C in the molecule (= O) O-bond, -O-C (= O) O- bond, -S (= O) 2 O- bond, -O-S (= O) 2 O- bond, It preferably has an aromatic ring structure. It is preferable that 1 to 3 alkyne structures are contained in the molecule.

アルキン構造を有する化合物としてより好ましくは下記式(2−2a)〜(2−2g)のいずれかで表される化合物である。   The compound having an alkyne structure is more preferably a compound represented by any one of the following formulas (2-2a) to (2-2g).

Figure 2015046389
Figure 2015046389

Rc〜Rc14は水素原子、1価の基を表す。RcおよびRcのうち少なくとも一方はアルキン構造(炭素−炭素三重結合)を有している。RcおよびRcのうち少なくとも一方はアルキン構造を有している。RcおよびRcのうち少なくとも一方はアルキン構造を有している。RcおよびRcのうち少なくとも一方はアルキン構造を有している。RcおよびRc10のうち少なくとも一方はアルキン構造を有している。Rc11およびRc12のうち少なくとも一方はアルキン構造を有している。Rc13およびRc14のうち少なくとも一方はアルキン構造を有している。
Lcは後記炭化水素連結基を表し、アルキレン基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)が好ましい。
Rc〜Rc14が、1価の基であるとき、アルキン構造を有している基以外では、後記置換基Tの例が挙げられる。中でも、Rc〜Rc10の任意の1価の基としては、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい)、アラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましく、7〜11が特に好ましい)、シリル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)が好ましい。これらの基は更に後記置換基Tを有していてもよく、さらなる置換基としては、中でも、ハロゲン原子(フッ素原子)、シアノ基等が挙げられる。
Rc 1 to Rc 14 represent a hydrogen atom or a monovalent group. At least one of Rc 1 and Rc 2 has an alkyne structure (carbon-carbon triple bond). At least one of Rc 3 and Rc 4 has an alkyne structure. At least one of Rc 5 and Rc 6 has an alkyne structure. At least one of Rc 7 and Rc 8 has an alkyne structure. At least one of Rc 9 and Rc 10 has an alkyne structure. At least one of Rc 11 and Rc 12 has an alkyne structure. At least one of Rc 13 and Rc 14 has an alkyne structure.
Lc represents a hydrocarbon linking group described later, and is preferably an alkylene group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 and particularly preferably 1 to 3).
When Rc 1 to Rc 14 are a monovalent group, examples of the substituent T described below are given except for a group having an alkyne structure. Among them, as an arbitrary monovalent group of Rc 1 to Rc 10 , an alkyl group (preferably having 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 6 carbon atoms, particularly preferably 1 to 3 carbon atoms), an alkenyl group (having 2 to 2 carbon atoms). 12 is preferable, and 2 to 6 are more preferable), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 and particularly preferably 6 to 10), and an aralkyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms and 7 To 15 are more preferable, and 7 to 11 are particularly preferable), and a silyl group (C1-C12 is preferable, 1 to 6 is more preferable, and 1-3 is particularly preferable) is preferable. These groups may further have a substituent T described later, and examples of the further substituent include a halogen atom (fluorine atom) and a cyano group.

アルキン構造を有している基としては下記(A1)の構造が挙げられる。   Examples of the group having an alkyne structure include the following structure (A1).

Figure 2015046389
Figure 2015046389

は単結合または後記連結基L(炭化水素連結基、ヘテロ連結基、またはこれらを組み合せた連結基が好ましい)と同義であり、アルキレン基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニレン基(炭素数2〜12が好ましく、2〜6がより好ましい)、または単結合であることが好ましい。
は後記連結基L(炭化水素連結基、ヘテロ連結基、またはこれらを組み合せた連結基が好ましい)と同義であり、そのヘテロ連結基であることが好ましい。なかでも、カルボニル基とオキシ基との組合せで構成された連結原子数1〜4の連結基が好ましい。
nlは0〜10の整数であり、0〜4が好ましく、0〜2がより好ましく、1が特に好ましい。
21は置換基Tの例が挙げられ、アルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい)、アラルキル基(炭素数7〜23が好ましく、7〜15がより好ましく、7〜11が特に好ましい)、アミノ基(炭素数0〜6が好ましく、0〜3がより好ましい)、シリル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい)、または水素原子が好ましい。
L 1 is synonymous with a single bond or a linking group L (a hydrocarbon linking group, a hetero linking group, or a linking group obtained by combining these), and an alkylene group (preferably having 1 to 12 carbon atoms and having 1 to 6 carbon atoms). More preferably, 1 to 3 is particularly preferable, an alkenylene group (having preferably 2 to 12 carbon atoms, more preferably 2 to 6), or a single bond.
L 2 has the same meaning as the linking group L (a hydrocarbon linking group, a hetero linking group, or a linking group obtained by combining these), and is preferably a hetero linking group. Of these, a linking group having 1 to 4 linking atoms composed of a combination of a carbonyl group and an oxy group is preferable.
nl is an integer of 0 to 10, preferably 0 to 4, more preferably 0 to 2, and particularly preferably 1.
Examples of the substituent T include R 21 , an alkyl group (preferably having 1 to 12 carbons, more preferably 1 to 6 and particularly preferably 1 to 3), an aryl group (preferably having 6 to 22 carbons, 6 To 14 are more preferable, and 6 to 10 are particularly preferable), an aralkyl group (preferably having 7 to 23 carbon atoms, more preferably 7 to 15 and particularly preferably 7 to 11), and an amino group (preferably having 0 to 6 carbon atoms). 0-3 are more preferable), a silyl group (C1-C12 is preferable, 1-6 are more preferable, and 1-3 are especially preferable), or a hydrogen atom is preferable.

アルキン構造を有する化合物は、その1分子中に2−2a〜2−2gの構造を2つ以上有していても良い。   The compound having an alkyne structure may have two or more structures of 2-2a to 2-2g in one molecule.

Rc〜Rc14は隣接するものが互いに結合して環構造を形成していてもよい。
Rc〜Rc10は1分子内に複数あるとき、それぞれ異なっていてもよい。
上記の環は後記ヘテロ連結基を介在していてもよい。
Adjacent ones of Rc 1 to Rc 14 may be bonded to each other to form a ring structure.
When there are a plurality of Rc 1 to Rc 10 in one molecule, they may be different from each other.
The above ring may interpose a hetero linking group described later.

(2−2)で定義される化合物の好ましい具体例を以下に示す。ただし、この例示により本発明が限定して解釈されるものではない。

Figure 2015046389
Preferred specific examples of the compound defined by (2-2) are shown below. However, the present invention is not construed as being limited by this illustration.
Figure 2015046389

アルキン構造を有する化合物の濃度は全電解液に対し、0.01質量%以上が好ましく、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.2質量%以上である。上限側の規定としては、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、3質量%以下であることが特に好ましい。   The concentration of the compound having an alkyne structure is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and further preferably 0.2% by mass or more with respect to the total electrolyte solution. The upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less.

[(2−3)で定義される化合物・・・環状エーテル化合物]
環状エーテル化合物としては、5又は6員環エーテル化合物が好ましく、環内に1又は2つの酸素原子を有する化合物が好ましい。
環状エーテル化合物は、下記の式(B1)〜(B5)のいずれかで表されることが好ましい。
[Compound defined by (2-3): cyclic ether compound]
As the cyclic ether compound, a 5- or 6-membered ring ether compound is preferable, and a compound having 1 or 2 oxygen atoms in the ring is preferable.
The cyclic ether compound is preferably represented by any of the following formulas (B1) to (B5).

Figure 2015046389
Figure 2015046389

31〜R36はそれぞれ独立に任意の置換基Tであり、なかでもそのアルキル基、アルケニル基、アリール基が好ましい。これらの基は、後記ヘテロ連結基を介在して置換していてもよく、置換基内にヘテロ連結基が介在されていてもよい。当該置換基としては下記(A2)が好ましい。

*−L−(O)na−(CO)nb−(O)nc−R37 (A2)

は式(A1)と同義である。na,ncは0又は1である。nbは0〜2の整数である。na+nb+ncは1以上である。R37は水素原子または任意の置換基Tが挙げられ、上記環状エーテル(B1)〜(B5)の構造の基、アルキル基、ヘテロ環基(テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等)が挙げられる。
31〜R36は隣接する2つ以上のものが結合または縮合して環を形成していてもよい。このとき、後記ヘテロ連結基を取り込んでもよい。n1は0〜8の整数を表す。n2は0〜6の整数を表す。n3は0〜10の整数を表す。n4は0〜8の整数を表す。n5、n6は0〜5の整数を表す。式(B1)〜(B5)はそれぞれあるいは互いに連結した二量体構造になっていてもよい。
好ましくはテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキソラン、あるいはその誘導体などの脂肪族環状エーテル化合物、ベンゾフラン、ジベンゾフランなどの芳香環が置換または縮環した環状エーテル化合物が好ましい。
2つ以上の環状エーテル構造が単結合または後記連結基Lを介して結合していても良い。
R 31 to R 36 are each independently an arbitrary substituent T, and among them, an alkyl group, an alkenyl group, and an aryl group are preferable. These groups may be substituted via a hetero linking group described later, and a hetero linking group may be interposed in the substituent. As the substituent, the following (A2) is preferable.

* -L 1- (O) na- (CO) nb- (O) nc -R 37 (A2)

L 1 is synonymous with the formula (A1). na and nc are 0 or 1. nb is an integer of 0-2. na + nb + nc is 1 or more. Examples of R 37 include a hydrogen atom or an arbitrary substituent T, and examples thereof include a group having the structure of the cyclic ether (B1) to (B5), an alkyl group, and a heterocyclic group (tetrahydrofuran, tetrahydropyran, etc.).
Two or more adjacent R 31 to R 36 may be bonded or condensed to form a ring. At this time, a hetero linking group described later may be incorporated. n1 represents the integer of 0-8. n2 represents an integer of 0 to 6. n3 represents an integer of 0 to 10. n4 represents an integer of 0 to 8. n5 and n6 represent an integer of 0 to 5. Formulas (B1) to (B5) may each be a dimer structure linked to each other.
Preferred are aliphatic cyclic ether compounds such as tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,4-dioxane, 1,3-dioxolane, or derivatives thereof, and cyclic ether compounds in which an aromatic ring such as benzofuran or dibenzofuran is substituted or condensed.
Two or more cyclic ether structures may be bonded via a single bond or a linking group L described later.

(2−3)で定義される化合物の好ましい具体例を以下に示す。ただし、この例示により本発明が限定して解釈されるものではない。

Figure 2015046389
Preferred specific examples of the compound defined by (2-3) are shown below. However, the present invention is not construed as being limited by this illustration.
Figure 2015046389

環状エーテル化合物の濃度は全電解液に対し、0.01質量%以上が好ましく、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上である。上限側の規定としては、10質量%以下であることが好ましく、7質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが特に好ましい。
化合物(II)((2−1)〜(2−3)のいずれかで定義される化合物)を総合して規定すると、その濃度は0.01質量%以上が好ましく、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上である。上限側の規定としては、10質量%以下であることが好ましく、7質量%以下であることがより好ましく、5質量%以下であることが特に好ましい。
The concentration of the cyclic ether compound is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and further preferably 0.5% by mass or more with respect to the total electrolytic solution. The upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less.
When compound (II) (compound defined by any one of (2-1) to (2-3)) is defined comprehensively, its concentration is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1%. It is at least 0.5% by mass, more preferably at least 0.5% by mass. The upper limit is preferably 10% by mass or less, more preferably 7% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less.

上記化合物(I)と(II)との関係で言うと、化合物(I)100質量部に対して、化合物(II)を1質量部以上で用いることが好ましく、5質量部以上であることがより好ましく、10質量部以上であることが特に好ましい。上限としては、200質量部以下であることが好ましく、150質量部以下であることがより好ましく、100質量部以下であることが特に好ましい。化合物(II)には、化合物(I)の難燃性の向上効果を維持して、その電池性能に対する影響を抑える働きがあると考えられる。これは、正極で化合物(II)の分解物が特有の被膜を形成し、化合物(I)の分解や、それによる正極の劣化を抑える作用を奏したためと推定される。その観点からは、上記のとおり、化合物(II)については、化合物(I)の配合量に対して、過剰である必要はなく、等量か少ない量の適用で所望の効果を得ることができる。   In terms of the relationship between the compounds (I) and (II), the compound (II) is preferably used in an amount of 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the compound (I). More preferably, it is 10 parts by mass or more. As an upper limit, it is preferable that it is 200 mass parts or less, It is more preferable that it is 150 mass parts or less, It is especially preferable that it is 100 mass parts or less. It is considered that the compound (II) has a function of suppressing the influence on the battery performance while maintaining the effect of improving the flame retardancy of the compound (I). This is presumably because the decomposition product of the compound (II) formed a specific film on the positive electrode, thereby suppressing the decomposition of the compound (I) and the resulting deterioration of the positive electrode. From that point of view, as described above, the compound (II) does not need to be excessive with respect to the compounding amount of the compound (I), and a desired effect can be obtained by applying an equal amount or a small amount. .

(電解質)
本発明の電解液に用いる電解質は周期律表第一族又は第二族に属する金属イオンの塩であることが好ましい。その材料は電解液の使用目的により適宜選択される。例えば、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などが挙げられ、二次電池などに使用される場合には、出力の観点からリチウム塩が好ましい。本発明の電解液をリチウム二次電池用非水系電解液として用いる場合には、金属イオンの塩としてリチウム塩を選択すればよい。リチウム塩としては、リチウム二次電池用非水系電解液の電解質に通常用いられるリチウム塩が好ましく、例えば、以下に述べるものが好ましい。
(Electrolytes)
The electrolyte used in the electrolytic solution of the present invention is preferably a salt of a metal ion belonging to Group 1 or Group 2 of the Periodic Table. The material is appropriately selected depending on the intended use of the electrolytic solution. For example, lithium salt, potassium salt, sodium salt, calcium salt, magnesium salt and the like can be mentioned. When used in a secondary battery or the like, lithium salt is preferable from the viewpoint of output. When the electrolytic solution of the present invention is used as a non-aqueous electrolytic solution for a lithium secondary battery, a lithium salt may be selected as a metal ion salt. As a lithium salt, the lithium salt normally used for the electrolyte of the nonaqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries is preferable, For example, what is described below is preferable.

(L−1)無機リチウム塩:LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF等の無機フッ化物塩;LiClO、LiBrO、LiIO等の過ハロゲン酸塩;LiAlCl等の無機塩化物塩等。 (L-1) Inorganic lithium salts: inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 ; perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 , LiIO 4 ; inorganic chloride salts such as LiAlCl 4 etc.

(L−2)含フッ素有機リチウム塩:LiCFSO等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩;LiN(CFSO、LiN(CFCFSO、LiN(FSO、LiN(CFSO)(CSO)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩;LiC(CFSO等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩;Li[PF(CFCFCF)]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF)]、Li[PF(CFCFCFCF]、Li[PF(CFCFCFCF]等のフルオロアルキルフッ化リン酸塩等。 (L-2) Fluorine-containing organic lithium salt: Perfluoroalkane sulfonate such as LiCF 3 SO 3 ; LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , Perfluoroalkanesulfonylimide salts such as LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ); perfluoroalkanesulfonylmethide salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ; Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 2 ], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ], Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 ( CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 2], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 3] fluoroalkyl fluoride such as potash Acid salts, and the like.

(L−3)オキサラトボレート塩:リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等。
これらのなかで、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSbF、LiClO、Li(RfSO)、LiN(RfSO、LiN(FSO、及びLiN(RfSO)(RfSO)が好ましく、LiPF、LiBF、LiN(RfSO、LiN(FSO、及びLiN(RfSO)(RfSO)などのリチウムイミド塩がさらに好ましい。ここで、Rf、Rfはそれぞれパーフルオロアルキル基を示す。
なお、電解液に用いる電解質は、1種を単独で使用しても、2種以上を任意に組み合わせてもよい。
電解液における電解質(好ましくは周期律表第一族又は第二族に属する金属のイオンもしくはその金属塩)は、以下に電解液の調製法で述べる好ましい塩濃度となるような量で添加されることが好ましい。塩濃度は電解液の使用目的により適宜選択されるが、一般的には電解液全質量中10質量%〜50質量%であり、さらに好ましくは15質量%〜30質量%である。モル濃度としては0.5M〜1.5Mが好ましい。なお、イオンの濃度として評価するときには、その好適に適用される金属との塩換算で算定されればよい。
(L-3) Oxalatoborate salt: lithium bis (oxalato) borate, lithium difluorooxalatoborate and the like.
Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiClO 4 , Li (Rf 1 SO 3 ), LiN (Rf 1 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , and LiN (Rf 1 SO 2 ) (Rf 2 SO 2 ), preferably LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (Rf 1 SO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 , and LiN (Rf 1 SO 2 ) (Rf 2 SO 2 ) More preferred are imide salts. Here, Rf 1 and Rf 2 each represent a perfluoroalkyl group.
In addition, the electrolyte used for electrolyte solution may be used individually by 1 type, or may combine 2 or more types arbitrarily.
The electrolyte in the electrolytic solution (preferably a metal ion belonging to Group 1 or Group 2 of the periodic table or a metal salt thereof) is added in an amount so as to obtain a preferable salt concentration described in the method for preparing the electrolytic solution below. It is preferable. The salt concentration is appropriately selected depending on the purpose of use of the electrolytic solution, but is generally 10% by mass to 50% by mass, more preferably 15% by mass to 30% by mass, based on the total mass of the electrolytic solution. The molar concentration is preferably 0.5M to 1.5M. In addition, when evaluating as an ion density | concentration, what is necessary is just to calculate by salt conversion with the metal applied suitably.

(非水溶剤)
本発明に用いられる非水溶剤としては、非プロトン性有機溶媒であることが好ましく、なかでも炭素数2〜10の非プロトン性有機溶媒であることが好ましい。上記非水溶剤は、エーテル基、カルボニル基、エステル基、またはカーボネート基を有する化合物であることが好ましい。上記化合物は置換基を有していてもよく、その例として後記置換基Tが挙げられる。
(Non-aqueous solvent)
The non-aqueous solvent used in the present invention is preferably an aprotic organic solvent, and more preferably an aprotic organic solvent having 2 to 10 carbon atoms. The non-aqueous solvent is preferably a compound having an ether group, a carbonyl group, an ester group, or a carbonate group. The said compound may have a substituent and the postscript substituent T is mentioned as the example.

非水溶剤としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、アセトニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、燐酸トリメチル、ジメチルスルホキシドあるいはジメチルスルホキシド燐酸などが挙げられる。これらは、一種単独で用いても2種以上を併用してもよい。中でも、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、ジエチルカーボネートおよびエチルメチルカーボネート、γ−ブチロラクトンからなる群のうちの少なくとも1種が好ましく、特に、エチレンカーボネートあるいはプロピレンカーボネートなどの高粘度(高誘電率)溶媒(例えば、比誘電率ε≧30)とジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートあるいはジエチルカーボネートなどの低粘度溶媒(例えば、粘度≦1mPa・s)との組み合わせがより好ましい。電解質塩の解離性およびイオンの移動度が向上するからである。
しかしながら、本発明に用いられる非水溶剤は、上記例示によって限定されるものではない。
Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl propyl carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 2 -Methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, butyric acid Methyl, methyl isobutyrate, methyl trimethylacetate, ethyl trimethylacetate, acetonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, methoxyacetonitrile, 3-methoxypropionitrile, N, Examples thereof include N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidinone, N-methyloxazolidinone, N, N′-dimethylimidazolidinone, nitromethane, nitroethane, sulfolane, trimethyl phosphate, dimethyl sulfoxide, and dimethyl sulfoxide phosphoric acid. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, at least one member selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, and γ-butyrolactone is preferable. Particularly, a high viscosity (high dielectric constant) solvent such as ethylene carbonate or propylene carbonate. A combination of (for example, relative dielectric constant ε ≧ 30) and a low viscosity solvent (for example, viscosity ≦ 1 mPa · s) such as dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, or diethyl carbonate is more preferable. This is because the dissociation property of the electrolyte salt and the ion mobility are improved.
However, the non-aqueous solvent used in the present invention is not limited by the above examples.

(機能性添加剤)
本発明の電解液には、各種の機能性添加剤を含有させることが好ましい。この添加剤により発現させる機能としては、例えば、難燃性の向上、サイクル特性の良化、容量特性の改善が挙げられる。以下に、本発明の電解質に適用することが好ましい機能性添加剤の例を示す。
(Functional additives)
The electrolytic solution of the present invention preferably contains various functional additives. Examples of the function manifested by this additive include improved flame retardancy, improved cycle characteristics, and improved capacity characteristics. Examples of functional additives that are preferably applied to the electrolyte of the present invention are shown below.

<芳香族性化合物(A)>
芳香族性化合物としては、ビフェニル化合物、アルキル置換ベンゼン化合物が挙げられる。ビフェニル化合物は2つのベンゼン環が単結合で結合している部分構造を有しておりベンゼン環は置換基を有してもよく、好ましい置換基は、炭素原子数1〜4のアルキル基(例えば、メチル、エチル、プロピル、t−ブチルなど)、炭素原子数6〜10のアリール基(例えば、フェニル、ナフチルなど)である。
ビフェニル化合物としては、具体的に、ビフェニル、o−テルフェニル、m−テルフェニル、p−テルフェニル、4−メチルビフェニル、4−エチルビフェニル、及び4−tert−ブチルビフェニルを挙げることができる。
アルキル置換ベンゼン化合物は、炭素数1〜10のアルキル基で置換されたベンゼン化合物が好ましく、具体的には、エチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、t−アミルベンゼン、t−ブチルベンゼン、テチラヒドロナフタレンを挙げることができる。
<Aromatic compound (A)>
Examples of aromatic compounds include biphenyl compounds and alkyl-substituted benzene compounds. The biphenyl compound has a partial structure in which two benzene rings are bonded by a single bond, and the benzene ring may have a substituent, and preferred substituents are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms (for example, , Methyl, ethyl, propyl, t-butyl and the like) and aryl groups having 6 to 10 carbon atoms (for example, phenyl, naphthyl and the like).
Specific examples of the biphenyl compound include biphenyl, o-terphenyl, m-terphenyl, p-terphenyl, 4-methylbiphenyl, 4-ethylbiphenyl, and 4-tert-butylbiphenyl.
The alkyl-substituted benzene compound is preferably a benzene compound substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. Specifically, ethylbenzene, isopropylbenzene, cyclohexylbenzene, t-amylbenzene, t-butylbenzene, and tetrahydrohydronaphthalene are used. Can be mentioned.

<ハロゲン含有化合物(B)>
ハロゲン含有化合物が有するハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、または、臭素原子が好ましく、フッ素原子がより好ましい。ハロゲン原子の数としては1〜6個が好ましく、1〜3個が更に好ましい。ハロゲン含有化合物としてはフッ素原子で置換されたカーボネート化合物、フッ素原子を有するポリエーテル化合物、フッ素置換芳香族化合物が好ましい。
ハロゲン置換カーボネート化合物は鎖状、または、環状いずれでもよいが、イオン伝導性の観点から、電解質塩(例えばリチウムイオン)の配位性が高い環状カーボネート化合物が好ましく、5員環環状カーボネート化合物が特に好ましい。
ハロゲン置換カーボネート化合物の好ましい具体例を以下に示す。この中でもBex1〜Bex4の化合物が特に好ましく、Bex1が特に好ましい。
<Halogen-containing compound (B)>
The halogen atom contained in the halogen-containing compound is preferably a fluorine atom, a chlorine atom, or a bromine atom, and more preferably a fluorine atom. The number of halogen atoms is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3. The halogen-containing compound is preferably a carbonate compound substituted with a fluorine atom, a polyether compound having a fluorine atom, or a fluorine-substituted aromatic compound.
The halogen-substituted carbonate compound may be either linear or cyclic. From the viewpoint of ion conductivity, a cyclic carbonate compound having a high coordination property of an electrolyte salt (for example, lithium ion) is preferable, and a 5-membered cyclic carbonate compound is particularly preferable. preferable.
Preferred specific examples of the halogen-substituted carbonate compound are shown below. Among these, compounds of Bex1 to Bex4 are particularly preferable, and Bex1 is particularly preferable.

Figure 2015046389
Figure 2015046389

<重合性化合物(C)>
重合性化合物としては炭素−炭素二重結合を有する化合物が好ましく、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートなどの二重結合を有するカーボネート化合物、アクリレート基、メタクリレート基、シアノアクリレート基、αCFアクリレート基から選ばれる基を有する化合物、スチリル基を有する化合物が好ましく、二重結合を有するカーボネート化合物、あるいは重合性基を分子内に2つ以上有する化合物が更に好ましい。
<Polymerizable compound (C)>
The polymerizable compound is preferably a compound having a carbon-carbon double bond, and is selected from carbonate compounds having a double bond such as vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate, acrylate groups, methacrylate groups, cyanoacrylate groups, and αCF 3 acrylate groups. A compound having a group and a compound having a styryl group are preferable, and a carbonate compound having a double bond or a compound having two or more polymerizable groups in the molecule is more preferable.

<リン含有化合物(D)>
リン含有化合物としては、(1)、(2−1)以外のリン含有化合物であり、ホスファゼン化合物が好ましい。リン含有化合物としては、下記式(D2)または(D3)で表される化合物も好ましい。
<Phosphorus-containing compound (D)>
As a phosphorus containing compound, it is a phosphorus containing compound other than (1) and (2-1), and a phosphazene compound is preferable. As the phosphorus-containing compound, a compound represented by the following formula (D2) or (D3) is also preferable.

Figure 2015046389
Figure 2015046389

式中、RD4〜RD11は1価の置換基を表す。1価の置換基の中で好ましくは、アルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、フッ素、塩素、臭素等のハロゲン原子である。RD4〜RD11の置換基の少なくとも1つはフッ素原子であることが好ましく、アルコキシ基、フッ素原子からなる置換基がより好ましい。 In formula, R <D4 > -R <D11> represents a monovalent substituent. Among the monovalent substituents, preferred are alkyl groups, aryl groups, alkoxy groups, aryloxy groups, halogen atoms such as fluorine, chlorine, bromine and the like. At least one of the substituents R D4 to R D11 is preferably a fluorine atom, and more preferably an alkoxy group or a substituent composed of a fluorine atom.

<硫黄含有化合物(E)>
含硫黄化合物としては−SO−、−SO−、−OS(=O)O−結合を有する化合物が好ましく、プロパンサルトン、プロペンサルトン、エチレンサルファイトなどの環状含硫黄化合物、スルホン酸エステル類が好ましい。
<Sulfur-containing compound (E)>
As the sulfur-containing compound, compounds having —SO 2 —, —SO 3 —, and —OS (═O) O— bonds are preferable, and cyclic sulfur-containing compounds such as propane sultone, propene sultone, and ethylene sulfite, and sulfonic acid Esters are preferred.

含硫黄環状化合物としては、下記式(E1)、(E2)で表される化合物が好ましい。   As the sulfur-containing cyclic compound, compounds represented by the following formulas (E1) and (E2) are preferable.

Figure 2015046389
Figure 2015046389

式中、X、Xはそれぞれ独立に、−O−、−C(Ra)(Rb)−を表す。ここで、Ra、Rbは、それぞれ独立に、水素原子、または置換基を表す。置換基として、好ましくは炭素原子数1〜8のアルキル基、フッ素原子、炭素原子数の6〜12のアリール基である。αは5〜6員環を形成するのに必要な原子群を表す。αの骨格は炭素原子のほか、硫黄原子、酸素原子などを含んでもよい。αは置換されていてもよく、置換基としては置換基Tがあげられ、好ましくはアルキル基、フッ素原子、アリール基である。 In the formula, X 1 and X 2 each independently represent —O— or —C (Ra) (Rb) —. Here, Ra and Rb each independently represent a hydrogen atom or a substituent. The substituent is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, a fluorine atom, or an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. α represents an atomic group necessary for forming a 5- to 6-membered ring. The skeleton of α may contain a sulfur atom, an oxygen atom, etc. in addition to a carbon atom. α may be substituted, and examples of the substituent include a substituent T, preferably an alkyl group, a fluorine atom, and an aryl group.

Figure 2015046389
Figure 2015046389

<ケイ素含有化合物(F)>
ケイ素含有化合物としては、下記式(F1)または(F2)で表される化合物が好ましい。
<Silicon-containing compound (F)>
As the silicon-containing compound, a compound represented by the following formula (F1) or (F2) is preferable.

Figure 2015046389
Figure 2015046389

F1はアルキル基、アルケニル基、アシル基、アシルオキシ基、または、アルコキシカルボニル基を表す。
F2はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアルコキシ基を表す。
なお、1つの式に複数あるRF1及びRF2はそれぞれ異なっていても同じであってもよい。
R F1 represents an alkyl group, an alkenyl group, an acyl group, an acyloxy group, or an alkoxycarbonyl group.
R F2 represents an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, or an alkoxy group.
A plurality of R F1 and R F2 in one formula may be different or the same.

<ニトリル化合物(G)>
ニトリル化合物としては、下記式(G)で表される化合物が好ましい。
<Nitrile compound (G)>
As the nitrile compound, a compound represented by the following formula (G) is preferable.

Figure 2015046389
Figure 2015046389

式中、RG1〜RG3はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、シアノ基、カルバモイル基、スルホニル基、ハロゲン原子、またはホスホニル基を表す。各置換基の好ましいものは、置換基Tの例を参照することができるが、なかでも、RG1〜RG3のいずれか一つ以上がシアノ基を含むニトリル基を複数有する化合物が好ましい。 In the formula, R G1 to R G3 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, a cyano group, a carbamoyl group, a sulfonyl group, a halogen atom, or a phosphonyl group. The preferable examples of each substituent can refer to the example of the substituent T, and among them, a compound in which any one of R G1 to R G3 has a plurality of nitrile groups containing a cyano group is preferable.

・ngは1〜8の整数を表す。 * Ng represents the integer of 1-8.

式(G)で表される化合物の具体例としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、イソブチロニトリル、スクシノニトリル、マロノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、2メチルグルタノニトリル、ヘキサントリカルボニトリル、プロパンテトラカルボニトリル等が好ましい。特に好ましくは、スクシノニトリル、マロノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、2メチルグルタノニトリル、ヘキサントリカルボニトリル、プロパンテトラカルボニトリルである。   Specific examples of the compound represented by the formula (G) include acetonitrile, propionitrile, isobutyronitrile, succinonitrile, malononitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 2-methylglutanonitrile, hexanetricarbonitrile, propane. Tetracarbonitrile and the like are preferable. Particularly preferred are succinonitrile, malononitrile, glutaronitrile, adiponitrile, 2-methylglutanonitrile, hexanetricarbonitrile, and propanetetracarbonitrile.

<金属錯体化合物(H)>
金属錯体化合物としては、遷移金属錯体もしくは希土類錯体が好ましい。なかでも、下記式(H−1)〜(H−3)のいずれかで表される錯体が好ましい。
<Metal complex compound (H)>
As the metal complex compound, a transition metal complex or a rare earth complex is preferable. Especially, the complex represented by either of following formula (H-1)-(H-3) is preferable.

Figure 2015046389
Figure 2015046389

式中、XおよびYは、それぞれ、メチル基、n−ブチル基、ビス(トリメチルシリル)アミノ基、チオイソシアン酸基であり、X,Yが縮環して環状アルケニル基(ブタジエン配位型メタラサイクル)を形成してもよい。式中、Mは遷移元素または希土類元素を表す。具体的にMは、Fe、Ru、Cr、V、Ta、Mo、Ti、Zr、Hf、Y、La、Ce、Sw、Nd、Lu、Er、Yb、Gdであることが好ましい。m,nは0≦m+n≦3を満たす整数である。n+mは1以上であることが好ましい。n、mが2以上であるとき、そこで規定される2以上の基はそれぞれ異なっていてもよい。 In the formula, X H and Y H are a methyl group, an n-butyl group, a bis (trimethylsilyl) amino group, and a thioisocyanate group, respectively, and X H and Y H are condensed to form a cyclic alkenyl group (butadiene group). (Positional metallacycle) may be formed. In the formula, MH represents a transition element or a rare earth element. Specifically, MH is preferably Fe, Ru, Cr, V, Ta, Mo, Ti, Zr, Hf, Y, La, Ce, Sw, Nd, Lu, Er, Yb, and Gd. m H and n H are integers satisfying 0 ≦ m H + n H ≦ 3. n H + m H is preferably 1 or more. When n H and m H are 2 or more, the 2 or more groups defined therein may be different from each other.

上記金属錯体化合物は下記式(H−4)で表される部分構造を有する化合物も好ましい。   The metal complex compound is also preferably a compound having a partial structure represented by the following formula (H-4).


−(NR1H2H)q ・・・ 式(H−4)

MH- (NR <1 > R < 2H> ) qH ... Formula (H-4)

式中、Mは遷移元素または希土類元素を表し、式(H−1)〜(H−3)と同義である。 In the formula, MH represents a transition element or a rare earth element and is synonymous with formulas (H-1) to (H-3).

1H,R2Hは水素、アルキル基(好ましい炭素数は1〜6)、アルケニル基(好ましい炭素数は2〜6)、アルキニル基(好ましい炭素数は2〜6)、アリール基(好ましい炭素数は6〜14)、ヘテロアリール基(好ましい炭素数は3〜6)、アルキルシリル基(好ましい炭素数は1〜6)、またはハロゲンを表す。R1H,R2Hは互いに連結されていてもよい。R1H,R2Hはそれぞれあるいは連結して環を形成していてもよい。R1H,R2Hの好ましいものとしては、後記置換基Tの例が挙げられる。なかでも、メチル基、エチル基、トリメチルシリル基が好ましい。
は1〜4の整数を表し、2〜4の整数が好ましい。更に好ましくは2または4である。qが2以上のとき、そこで規定される複数の基は互いに同じでも異なっていてもよい。
R 1H and R 2H are hydrogen, an alkyl group (preferably having 1 to 6 carbon atoms), an alkenyl group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), an alkynyl group (preferably having 2 to 6 carbon atoms), an aryl group (preferably having carbon numbers). Represents a heteroaryl group (preferably having a carbon number of 3 to 6), an alkylsilyl group (preferably having a carbon number of 1 to 6), or a halogen. R 1H and R 2H may be linked to each other. R 1H and R 2H may each be connected to form a ring. Preferable examples of R 1H and R 2H include examples of the substituent T described later. Of these, a methyl group, an ethyl group, and a trimethylsilyl group are preferable.
q H represents an integer of 1 to 4, and an integer of 2 to 4 is preferable. More preferably, it is 2 or 4. When q H is 2 or more, where a plurality of groups as defined may be the same or different from each other.

金属錯体化合物は、下記式のいずれかで表される化合物も好ましい。

Figure 2015046389
The metal complex compound is also preferably a compound represented by any of the following formulas.
Figure 2015046389

・M
中心金属Mは、Ti、Zr、ZrO、Hf、V、Cr、Fe、Ceが特に好ましく、Ti、Zr、Hf、V、Crが最も好ましい。
・ M h
The central metal M h is, Ti, Zr, ZrO, Hf , V, Cr, Fe, Ce is particularly preferred, Ti, Zr, Hf, V , Cr is the most preferred.

・R3h、R5h、R7h〜R10h
これらは置換基を表す。なかでも、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アルケニル基、ハロゲン原子が好ましく、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数6〜12のアリール基、炭素数2〜6のアルケニル基がより好ましく、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、イソブチル、t−ブチル、パーフルオロメチル、メトキシ、フェニル、エテニルであることが好ましい。
・ R 3h , R 5h , R 7h to R 10h
These represent substituents. Among these, an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an alkenyl group, and a halogen atom are preferable, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, and 2 carbon atoms. -6 alkenyl groups are more preferred, preferably methyl, ethyl, propyl, isopropyl, isobutyl, t-butyl, perfluoromethyl, methoxy, phenyl, ethenyl.

・R33h、R55h
33h、R55hは水素原子またはR3hの置換基を表す。
・ R 33h , R 55h
R 33h and R 55h represent a hydrogen atom or a substituent of R 3h .

・Y
は、炭素数1〜6のアルキル基またはビス(トリアルキルシリル)アミノ基が好ましく、メチル基またはビス(トリメチルシリル)アミノ基がより好ましい。
・ Y h
Y h is preferably an alkyl group or a bis (trialkylsilyl) amino group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a methyl group or a bis (trimethylsilyl) amino group.

・l、m、o
、m、oは0〜3の整数を表し、0〜2の整数が好ましい。l、m、oが2以上のとき、そこで規定される複数の構造部は互いに同じであっても、異なっていてもよい。
· L h, m h, o h
l h, m h, o h represents an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2. When l h , m h , and o h are 2 or more, the plurality of structural portions defined therein may be the same as or different from each other.

・L
はアルキレン基、アリーレン基が好ましく、炭素数3〜6のシクロアルキレン基、炭素数6〜14のアリーレン基がより好ましく、シクロヘキシレン、フェニレンがさらに好ましい。
・ L h
L h is preferably an alkylene group or an arylene group, more preferably a cycloalkylene group having 3 to 6 carbon atoms or an arylene group having 6 to 14 carbon atoms, and further preferably cyclohexylene or phenylene.

<イミド化合物(I)>
イミド化合物としては、耐酸化性の観点よりパーフルオロ基を有するスルホンイミド化合物が好ましく、具体的にはパーフルオロスルホイミドリチウム化合物が挙げられる。
イミド化合物として、具体的には下記の構造が挙げられ、より好ましくはCex1、Cex2である。
<Imide compound (I)>
As the imide compound, a sulfonimide compound having a perfluoro group is preferable from the viewpoint of oxidation resistance, and specifically, a perfluorosulfoimide lithium compound may be mentioned.
Specific examples of the imide compound include the following structures, and Cex1 and Cex2 are more preferable.

Figure 2015046389
Figure 2015046389

本発明の電解液には、上記のものを始め、負極被膜形成剤、難燃剤、過充電防止剤等から選ばれる少なくとも1種を含有していてもよい。非水電解液中におけるこれら機能性添加剤の含有割合は特に限定はないが、非水電解液全体(電解質を含む)に対し、それぞれ、0.001質量%〜10質量%が好ましい。これらの化合物を添加することにより、過充電による異常時に電池の不具合を抑制したり、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させたりすることができる。   In addition to the above, the electrolytic solution of the present invention may contain at least one selected from a negative electrode film forming agent, a flame retardant, an overcharge preventing agent and the like. The content ratio of these functional additives in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.001% by mass to 10% by mass with respect to the entire nonaqueous electrolytic solution (including the electrolyte). By adding these compounds, it is possible to suppress battery malfunctions during abnormalities due to overcharging, or to improve capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage.

なお、本明細書において化合物の表示(例えば、化合物と末尾に付して呼ぶとき)については、当該化合物そのもののほか、その塩、そのイオンを含む意味に用いる。また、所望の効果を奏する範囲で、置換基を導入するなど一部を変化させた誘導体を含む意味である。
本明細書において置換・無置換を明記していない置換基(連結基についても同様)については、その基に任意の置換基を有していてもよい意味である。これは置換・無置換を明記していない化合物についても同義である。好ましい置換基としては、下記置換基Tが挙げられる。
置換基Tとしては、下記のものが挙げられる。
アルキル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、t−ブチル、ペンチル、ヘプチル、1−エチルペンチル、ベンジル、2−エトキシエチル、1−カルボキシメチル等)、アルケニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルケニル基、例えば、ビニル、アリル、オレイル等)、アルキニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルキニル基、例えば、エチニル、ブタジイニル、フェニルエチニル等)、シクロアルキル基(好ましくは炭素原子数3〜20のシクロアルキル基、例えば、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル等)、アリール基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリール基、例えば、フェニル、1−ナフチル、4−メトキシフェニル、2−クロロフェニル、3−メチルフェニル等)、ヘテロ環基(好ましくは炭素原子数2〜20のヘテロ環基、好ましくは、少なくとも1つの酸素原子、硫黄原子、窒素原子を有する5または6員環のヘテロ環基が好ましく、例えば、テトラヒドロピラン、テトラヒドロフラン、2−ピリジル、4−ピリジル、2−イミダゾリル、2−ベンゾイミダゾリル、2−チアゾリル、2−オキサゾリル等)、アルコキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、イソプロピルオキシ、ベンジルオキシ等)、アリールオキシ基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、1−ナフチルオキシ、3−メチルフェノキシ、4−メトキシフェノキシ等)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素原子数2〜20のアルコキシカルボニル基、例えば、エトキシカルボニル、2−エチルヘキシルオキシカルボニル等)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールオキシカルボニル基、例えば、フェノキシカルボニル、1−ナフチルオキシカルボニル、3−メチルフェノキシカルボニル、4−メトキシフェノキシカルボニル等)、アミノ基(好ましくは炭素原子数0〜20のアミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基を含み、例えば、アミノ、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N−エチルアミノ、アニリノ等)、スルファモイル基(好ましくは炭素原子数0〜20のスルファモイル基、例えば、N,N−ジメチルスルファモイル、N−フェニルスルファモイル等)、アシル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル等)、アリーロイル基(好ましくは炭素原子数7〜23のアリーロイル基、例えば、ベンゾイル等)、アシルオキシ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルオキシ基、例えば、アセチルオキシ等)、アリーロイルオキシ基(好ましくは炭素原子数7〜23のアリーロイルオキシ基、例えば、ベンゾイルオキシ等)、カルバモイル基(好ましくは炭素原子数1〜20のカルバモイル基、例えば、N,N−ジメチルカルバモイル、N−フェニルカルバモイル等)、アシルアミノ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアシルアミノ基、例えば、アセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等)、アルキルチオ基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ、エチルチオ、イソプロピルチオ、ベンジルチオ等)、アリールチオ基(好ましくは炭素原子数6〜26のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ、1−ナフチルチオ、3−メチルフェニルチオ、4−メトキシフェニルチオ等)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキルスルホニル基、例えば、メチルスルホニル、エチルスルホニル等)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素原子数6〜22のアリールスルホニル基、例えば、ベンゼンスルホニル等)、アルキルシリル基(好ましくは炭素原子数1〜20のアルキルシリル基、例えば、モノメチルシリル、ジメチルシリル、トリメチルシリル、トリエチルシリル等)、アリールシリル基(好ましくは炭素原子数6〜42のアリールシリル基、例えば、トリフェニルシリル等)、ホスホリル基(好ましくは炭素原子数0〜20のリン酸基、例えば、−OP(=O)(R)、ホスホニル基(好ましくは炭素原子数0〜20のホスホニル基、例えば、−P(=O)(R)、ホスフィニル基(好ましくは炭素原子数0〜20のホスフィニル基、例えば、−P(R)、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、ヒドロキシル基、シアノ基、ハロゲン原子(例えばフッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等)が挙げられる。
また、これらの置換基Tで挙げた各基は、上記の置換基Tがさらに置換していてもよい。
化合物ないし置換基・連結基等がアルキル基・アルキレン基、アルケニル基・アルケニレン基、アルキニル基・アルキニレン基等を含むとき、これらは環状でも鎖状でもよく、また直鎖でも分岐していてもよく、上記のように置換されていても無置換でもよい。
本明細書で規定される各置換基は、本発明の効果を奏する範囲で下記の連結基Lを介在して置換されていてもよい。たとえば、アルキル基・アルキレン基、アルケニル基・アルケニレン基等はさらに構造中に下記のヘテロ連結基を介在していてもよい。
連結基Lとしては、炭化水素連結基〔炭素数1〜10のアルキレン基(より好ましくは炭素数1〜6、さらに好ましくは1〜3)、炭素数2〜10のアルケニレン基(より好ましくは炭素数2〜6、さらに好ましくは2〜4)、炭素数2〜10のアルキニレン基(より好ましくは炭素数2〜6、さらに好ましくは2〜4)、炭素数6〜22のアリーレン基(より好ましくは炭素数6〜10)〕、ヘテロ連結基〔カルボニル基(−CO−)、チオカルボニル基(−CS−)、エーテル基(−O−)、チオエーテル基(−S−)、イミノ基(−NR−)、イミン連結基(R−N=C<,−N=C(R)−)〕、またはこれらを組み合せた連結基が好ましい。なお、縮合して環を形成する場合には、上記炭化水素連結基が、二重結合や三重結合を適宜形成して連結していてもよい。形成される環として好ましくは、5員環または6員環が好ましい。5員環としては含窒素の5員環が好ましく、その環をなす化合物として例示すれば、ピロール、イミダゾール、ピラゾール、インダゾール、インドール、ベンゾイミダゾール、ピロリジン、イミダゾリジン、ピラゾリジン、インドリン、カルバゾール、またはこれらの誘導体などが挙げられる。6員環としては、ピペリジン、モルホリン、ピペラジン、またはこれらの誘導体などが挙げられる。またアリール基、ヘテロ環基等を含むとき、それらは単環でも縮環でもよく、同様に置換されていても無置換でもよい。
は水素原子または置換基である。置換基としては、アルキル基(炭素数1〜24が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6がさらに好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜24が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜6がさらに好ましく、2〜3が特に好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜24が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜6がさらに好ましく、2〜3が特に好ましい)、アラルキル基(炭素数7〜22が好ましく、7〜14がより好ましく、7〜10が特に好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい)が好ましい。
は水素原子、ヒドロキシル基、または置換基である。置換基としては、アルキル基(炭素数1〜24が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6がさらに好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニル基(炭素数2〜24が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜6がさらに好ましく、2〜3が特に好ましい)、アルキニル基(炭素数2〜24が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜6がさらに好ましく、2〜3が特に好ましい)、アラルキル基(炭素数7〜22が好ましく、7〜14がより好ましく、7〜10が特に好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい)、アルコキシ基(炭素数1〜24が好ましく、1〜12がより好ましく、1〜6がさらに好ましく、1〜3が特に好ましい)、アルケニルオキシ基(炭素数2〜24が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜6がさらに好ましく、2〜3が特に好ましい)、アルキニルオキシ基(炭素数2〜24が好ましく、2〜12がより好ましく、2〜6がさらに好ましく、2〜3が特に好ましい)、アラルキルオキシ基(炭素数7〜22が好ましく、7〜14がより好ましく、7〜10が特に好ましい)、アリールオキシ基(炭素数6〜22が好ましく、6〜14がより好ましく、6〜10が特に好ましい)、が好ましい。
本明細書において、連結基を構成する原子の数は、1〜36であることが好ましく、1〜24であることがより好ましく、1〜12であることがさらに好ましく、1〜6であることが特に好ましい。連結基の連結原子数は10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましい。下限としては、1以上である。上記連結原子数とは所定の構造部間を結ぶ経路に位置し連結に関与する最少の原子数を言う。たとえば、−CH−C(=O)−O−の場合、連結基を構成する原子の数は6となるが、連結原子数は3となる。
具体的に連結基の組合せとしては、以下のものが挙げられる。オキシカルボニル基(OCO)、カーボネート基(OCOO)、アミド基(CONH)、ウレタン基(NHCOO)、ウレア基(NHCONH)、(ポリ)アルキレンオキシ基(−(Lr−O)x−)、カルボニル(ポリ)オキシアルキレン基(−CO−(O−Lr)x−、カルボニル(ポリ)アルキレンオキシ基(−CO−(Lr−O)x−)、カルボニルオキシ(ポリ)アルキレンオキシ基(−COO−(Lr−O)x−)、(ポリ)アルキレンイミノ基(−(Lr−NR)x)、アルキレン(ポリ)イミノアルキレン基(−Lr−(NR−Lr)x−)、カルボニル(ポリ)イミノアルキレン基(−CO−(NR−Lr)x−)、カルボニル(ポリ)アルキレンイミノ基(−CO−(Lr−NR)x−)、(ポリ)エステル基(−(CO−O−Lr)x−、−(O−CO−Lr)x−、−(O−Lr−CO)x−、−(Lr−CO−O)x−、−(Lr−O−CO)x−)、(ポリ)アミド基(−(CO−NR−Lr)x−、−(NR−CO−Lr)x−、−(NR−Lr−CO)x−、−(Lr−CO−NR)x−、−(Lr−NR−CO)x−)などである。xは1以上の整数であり、1〜500が好ましく、1〜100がより好ましい。
Lrはアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基が好ましい。Lrの炭素数は、1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3が特に好ましい。複数のLrやR、R、x等は同じである必要はない。連結基の向きは上記の記載により限定されず、適宜所定の化学式に合わせた向きで理解すればよい。
In addition, in this specification, it uses for the meaning containing the salt and its ion besides the said compound itself about the display of a compound (for example, when attaching | subjecting a compound and an end). In addition, it is meant to include derivatives in which a part thereof is changed, such as introduction of a substituent, within a range where a desired effect is exhibited.
In the present specification, a substituent that does not specify substitution / non-substitution (the same applies to a linking group) means that the group may have an arbitrary substituent. This is also synonymous for compounds that do not specify substitution / non-substitution. Preferred substituents include the following substituent T.
Examples of the substituent T include the following.
An alkyl group (preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, pentyl, heptyl, 1-ethylpentyl, benzyl, 2-ethoxyethyl, 1-carboxymethyl, etc.), alkenyl A group (preferably an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as vinyl, allyl, oleyl, etc.), an alkynyl group (preferably an alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms, such as ethynyl, butadiynyl, phenylethynyl, etc.), A cycloalkyl group (preferably a cycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, such as cyclopropyl, cyclopentyl, cyclohexyl, 4-methylcyclohexyl, etc.), an aryl group (preferably an aryl group having 6 to 26 carbon atoms, for example, Phenyl, 1-naphthyl, 4-methoxyphenyl, -Chlorophenyl, 3-methylphenyl, etc.), a heterocyclic group (preferably a heterocyclic group having 2 to 20 carbon atoms, preferably a 5- or 6-membered heterocycle having at least one oxygen atom, sulfur atom, nitrogen atom) A cyclic group is preferable, for example, tetrahydropyran, tetrahydrofuran, 2-pyridyl, 4-pyridyl, 2-imidazolyl, 2-benzimidazolyl, 2-thiazolyl, 2-oxazolyl and the like, an alkoxy group (preferably having 1 to 20 carbon atoms) Alkoxy groups such as methoxy, ethoxy, isopropyloxy, benzyloxy and the like, aryloxy groups (preferably aryloxy groups having 6 to 26 carbon atoms, such as phenoxy, 1-naphthyloxy, 3-methylphenoxy, 4- Methoxyphenoxy, etc.), alkoxycarbonyl groups (preferred Or an alkoxycarbonyl group having 2 to 20 carbon atoms such as ethoxycarbonyl, 2-ethylhexyloxycarbonyl, etc., an aryloxycarbonyl group (preferably an aryloxycarbonyl group having 6 to 26 carbon atoms such as phenoxycarbonyl, 1-naphthyloxycarbonyl, 3-methylphenoxycarbonyl, 4-methoxyphenoxycarbonyl, etc.), an amino group (preferably containing an amino group having 0 to 20 carbon atoms, an alkylamino group, an arylamino group, such as amino, N , N-dimethylamino, N, N-diethylamino, N-ethylamino, anilino, etc.), sulfamoyl groups (preferably sulfamoyl groups having 0 to 20 carbon atoms, such as N, N-dimethylsulfamoyl, N-phenyl) Sulfamoyl etc.), acyl group (Preferably an acyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as acetyl, propionyl, butyryl, etc.), an aryloyl group (preferably an aryloyl group having 7 to 23 carbon atoms, such as benzoyl), an acyloxy group (preferably carbon An acyloxy group having 1 to 20 atoms, such as acetyloxy, an aryloyloxy group (preferably an aryloyloxy group having 7 to 23 carbon atoms, such as benzoyloxy), and a carbamoyl group (preferably having carbon atoms) 1-20 carbamoyl groups such as N, N-dimethylcarbamoyl, N-phenylcarbamoyl, etc.), acylamino groups (preferably acylamino groups having 1-20 carbon atoms such as acetylamino, benzoylamino, etc.), alkylthio groups (Preferably an alkylthio group having 1 to 20 carbon atoms For example, methylthio, ethylthio, isopropylthio, benzylthio, etc.), arylthio groups (preferably arylthio groups having 6 to 26 carbon atoms, such as phenylthio, 1-naphthylthio, 3-methylphenylthio, 4-methoxyphenylthio, etc.), An alkylsulfonyl group (preferably an alkylsulfonyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as methylsulfonyl and ethylsulfonyl), an arylsulfonyl group (preferably an arylsulfonyl group having 6 to 22 carbon atoms, such as benzenesulfonyl); An alkylsilyl group (preferably an alkylsilyl group having 1 to 20 carbon atoms, such as monomethylsilyl, dimethylsilyl, trimethylsilyl, triethylsilyl, etc.), an arylsilyl group (preferably an arylsilyl group having 6 to 42 carbon atoms) For example, triphenylsilyl, etc.), a phosphoryl group (preferably a phosphate group 0-20 carbon atoms, for example, -OP (= O) (R P) 2), a phosphonyl group (preferably 0 to 20 carbon atoms the phosphonyl group, for example, -P (= O) (R P) 2), a phosphinyl group (preferably a phosphinyl group having 0 to 20 carbon atoms, for example, -P (R P) 2), (meth) acryloyl groups , (Meth) acryloyloxy group, hydroxyl group, cyano group, halogen atom (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, iodine atom).
In addition, each of the groups listed as the substituent T may be further substituted with the substituent T described above.
When a compound or a substituent / linking group includes an alkyl group / alkylene group, an alkenyl group / alkenylene group, an alkynyl group / alkynylene group, etc., these may be cyclic or linear, and may be linear or branched These may be substituted as described above or may be unsubstituted.
Each substituent defined in the present specification may be substituted via the following linking group L within a range that exhibits the effects of the present invention. For example, the alkyl group / alkylene group, alkenyl group / alkenylene group and the like may further have the following hetero-linking group interposed in the structure.
Examples of the linking group L include a hydrocarbon linking group [an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms (more preferably 1 to 6 carbon atoms, still more preferably 1 to 3), an alkenylene group having 2 to 10 carbon atoms (more preferably carbon atoms). 2 to 6, more preferably 2 to 4), an alkynylene group having 2 to 10 carbon atoms (more preferably 2 to 6, more preferably 2 to 4 carbon atoms), and an arylene group having 6 to 22 carbon atoms (more preferably). Is a carbon number 6-10)], hetero linking group [carbonyl group (—CO—), thiocarbonyl group (—CS—), ether group (—O—), thioether group (—S—), imino group (— NR N —), an imine linking group (R N —N═C <, —N═C (R N ) —)], or a combination of these is preferred. In addition, when condensing and forming a ring, the said hydrocarbon coupling group may form the double bond and the triple bond suitably, and may connect. The ring to be formed is preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring. As the five-membered ring, a nitrogen-containing five-membered ring is preferable, and examples of the compound forming the ring include pyrrole, imidazole, pyrazole, indazole, indole, benzimidazole, pyrrolidine, imidazolidine, pyrazolidine, indoline, carbazole, or these And derivatives thereof. Examples of the 6-membered ring include piperidine, morpholine, piperazine, and derivatives thereof. Moreover, when an aryl group, a heterocyclic group, etc. are included, they may be monocyclic or condensed and may be similarly substituted or unsubstituted.
RN is a hydrogen atom or a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6 and particularly preferably 1 to 3), and an alkenyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms and 2 -12 are more preferable, 2-6 are more preferable, 2-3 are particularly preferable, and an alkynyl group (C2-C24 is preferable, 2-12 are more preferable, 2-6 are more preferable, and 2-3 are Particularly preferred), an aralkyl group (preferably 7 to 22 carbon atoms, more preferably 7 to 14 carbon atoms, particularly preferably 7 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms). 10 is particularly preferred).
RP is a hydrogen atom, a hydroxyl group, or a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12, more preferably 1 to 6 and particularly preferably 1 to 3), and an alkenyl group (preferably having 2 to 24 carbon atoms and 2 -12 are more preferable, 2-6 are more preferable, 2-3 are particularly preferable, and an alkynyl group (C2-C24 is preferable, 2-12 are more preferable, 2-6 are more preferable, and 2-3 are Particularly preferred), an aralkyl group (preferably 7 to 22 carbon atoms, more preferably 7 to 14 carbon atoms, particularly preferably 7 to 10 carbon atoms), an aryl group (preferably 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms). 10 is particularly preferred), an alkoxy group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12, even more preferably 1 to 6 and particularly preferably 1 to 3), an alkenyloxy group (having carbon numbers). To 24, more preferably 2 to 12, more preferably 2 to 6, particularly preferably 2 to 3, and alkynyloxy group (2 to 24 carbon atoms are preferred, 2 to 12 are more preferred, and 2 to 6 are preferred). More preferably, 2 to 3 are particularly preferable), an aralkyloxy group (preferably 7 to 22 carbon atoms, more preferably 7 to 14 carbon atoms, particularly preferably 7 to 10 carbon atoms), an aryloxy group (preferably 6 to 22 carbon atoms, 6 to 14 are more preferable, and 6 to 10 are particularly preferable.
In the present specification, the number of atoms constituting the linking group is preferably 1 to 36, more preferably 1 to 24, still more preferably 1 to 12, and 1 to 6. Is particularly preferred. The number of linking atoms in the linking group is preferably 10 or less, and more preferably 8 or less. The lower limit is 1 or more. The number of connected atoms refers to the minimum number of atoms that are located in a path connecting predetermined structural portions and are involved in the connection. For example, in the case of —CH 2 —C (═O) —O—, the number of atoms constituting the linking group is 6, but the number of linking atoms is 3.
Specific examples of combinations of linking groups include the following. Oxycarbonyl group (OCO), carbonate group (OCOO), amide group (CONH), urethane group (NHCOO), urea group (NHCONH), (poly) alkyleneoxy group (-(Lr-O) x-), carbonyl ( Poly) oxyalkylene group (—CO— (O—Lr) x —, carbonyl (poly) alkyleneoxy group (—CO— (Lr—O) x—), carbonyloxy (poly) alkyleneoxy group (—COO— ( Lr-O) x -), ( poly) alkyleneimino group (- (Lr-NR N) x), alkylene (poly) iminoalkylene group (-Lr- (NR N -Lr) x- ), carbonyl (poly) iminoalkylene group (-CO- (NR N -Lr) x- ), carbonyl (poly) alkyleneimino group (-CO- (Lr-NR N) x -), ( poly) S. Group (-(CO-O-Lr) x-,-(O-CO-Lr) x-,-(O-Lr-CO) x-,-(Lr-CO-O) x-,-(Lr -O-CO) x -), ( poly) amide group (- (CO-NR N -Lr ) x -, - (NR N -CO-Lr) x -, - (NR N -Lr-CO) x- , - (Lr-CO-NR N) x -, - (Lr-NR N -CO) x-) is located .x is an integer of 1 or more, etc., preferably 1 to 500, more preferably 1 to 100 .
Lr is preferably an alkylene group, an alkenylene group or an alkynylene group. 1-12 are preferable, as for carbon number of Lr, 1-6 are more preferable, and 1-3 are especially preferable. A plurality of Lr, R N , R P , x, etc. need not be the same. The direction of the linking group is not limited by the above description, and may be understood as appropriate according to a predetermined chemical formula.

[電解液の調製方法等]
本発明の非水電解液は、金属イオンの塩としてリチウム塩を用いた例を含め、上記各成分を上記非水電解液溶媒に溶解して、常法により調製される。
[Method for preparing electrolytic solution]
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention is prepared by a conventional method by dissolving each of the above components in the nonaqueous electrolytic solution solvent, including an example in which a lithium salt is used as a metal ion salt.

本発明において、「非水」とは水を実質的に含まないことをいい、発明の効果を妨げない範囲で微量の水を含んでいてもよい。良好な特性を得ることを考慮して言うと、水の濃度が200ppm(質量基準)以下であることが好ましく、100ppm以下であることがより好ましく20ppm以下であることが更に好ましい。下限値は特にないが、不可避的な混入を考慮すると、1ppm以上であることが実際的である。本発明の電解液の粘度は特に限定されないが、25℃において、10〜0.1mPa・sであることが好ましく、5〜0.5mPa・sであることがより好ましい。   In the present invention, “non-water” means that water is not substantially contained, and a trace amount of water may be contained as long as the effects of the invention are not hindered. In view of obtaining good characteristics, the concentration of water is preferably 200 ppm (mass basis) or less, more preferably 100 ppm or less, and still more preferably 20 ppm or less. Although there is no lower limit in particular, it is practical that it is 1 ppm or more considering inevitable mixing. The viscosity of the electrolytic solution of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 to 0.1 mPa · s, more preferably 5 to 0.5 mPa · s at 25 ° C.

<粘度の測定方法>
本明細書において粘度は以下の方法で測定した値を言うこととする。サンプル1mLをレオメーター(CLS 500)に入れ、直径4cm/2°のSteel Cone(共に、TA Instrumennts社製)を用いて測定する。サンプルは予め測定開始温度にて温度が一定となるまで保温しておき、測定はその後に開始する。測定温度は25℃とする。
<Measurement method of viscosity>
In the present specification, the viscosity is a value measured by the following method. 1 mL of a sample is put into a rheometer (CLS 500) and measured using a Steel Cone (both manufactured by TA Instruments) having a diameter of 4 cm / 2 °. The sample is kept warm in advance until the temperature becomes constant at the measurement start temperature, and the measurement starts thereafter. The measurement temperature is 25 ° C.

[二次電池]
本発明においては上記非水電解液を含有する非水二次電池とすることが好ましい。好ましい実施形態として、リチウムイオン二次電池についてその機構を模式化して示した図1を参照して説明する。本実施形態のリチウムイオン二次電池10は、上記本発明の非水二次電池用電解液5と、リチウムイオンの挿入放出が可能な正極C(正極集電体1,正極活物質層2)と、リチウムイオンの挿入放出又は溶解析出が可能な負極A(負極集電体3,負極活物質層4)とを備える。これら必須の部材に加え、電池が使用される目的、電位の形状などを考慮し、正極と負極の間に配設されるセパレータ9、集電端子(図示せず)、及び外装ケース等(図示せず)を含んで構成されてもよい。必要に応じて、電池の内部及び電池の外部の少なくともいずれかに保護素子を装着してもよい。このような構造とすることにより、電解液5内でリチウムイオンの授受a,bが生じ、充電α、放電βを行うことができ、回路配線7を介して動作機構6を介して運転あるいは蓄電を行うことができる。以下、本発明の好ましい実施形態であるリチウム二次電池の構成について、さらに詳細に説明する。
[Secondary battery]
In this invention, it is preferable to set it as the non-aqueous secondary battery containing the said non-aqueous electrolyte. As a preferred embodiment, a lithium ion secondary battery will be described with reference to FIG. 1 schematically showing the mechanism. The lithium ion secondary battery 10 of this embodiment includes the electrolyte solution 5 for a non-aqueous secondary battery of the present invention and a positive electrode C capable of inserting and releasing lithium ions (a positive electrode current collector 1 and a positive electrode active material layer 2). And a negative electrode A (negative electrode current collector 3, negative electrode active material layer 4) capable of inserting and releasing lithium ions or dissolving and depositing lithium ions. In addition to these essential members, considering the purpose of use of the battery, the shape of the potential, etc., a separator 9 disposed between the positive electrode and the negative electrode, a current collecting terminal (not shown), an outer case, etc. (Not shown). If necessary, a protective element may be attached to at least one of the inside of the battery and the outside of the battery. By adopting such a structure, lithium ion transfer a and b occurs in the electrolytic solution 5, charging α and discharging β can be performed, and operation or power storage is performed via the operation mechanism 6 via the circuit wiring 7. It can be performed. Hereinafter, the configuration of the lithium secondary battery which is a preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

(電池形状)
本実施形態のリチウム二次電池が適用される電池形状には、特に制限はなく、例えば、有底筒型形状、有底角型形状、薄型形状、シート形状、及び、ペーパー形状などが挙げられ、これらのいずれであってもよい。また、組み込まれるシステムや機器の形を考慮した馬蹄形や櫛型形状等の異型のものであってもよい。なかもで、電池内部の熱を効率よく外部に放出する観点から、比較的平らで大面積の面を少なくとも一つを有する有底角型形状や薄型形状などの角型形状が好ましい。
(Battery shape)
The battery shape to which the lithium secondary battery of the present embodiment is applied is not particularly limited, and examples thereof include a bottomed cylindrical shape, a bottomed square shape, a thin shape, a sheet shape, and a paper shape. Any of these may be used. Further, it may be of a different shape such as a horseshoe shape or a comb shape considering the shape of the system or device to be incorporated. Among them, from the viewpoint of efficiently releasing the heat inside the battery to the outside, a square shape such as a bottomed square shape or a thin shape having at least one surface that is relatively flat and has a large area is preferable.

有底筒型形状の電池では、充填される発電素子に対する外表面積が小さくなるので、充電や放電時に内部抵抗による発生するジュール発熱を効率よく外部に逃げる設計にすることが好ましい。また、熱伝導性の高い物質の充填比率を高め、内部での温度分布が小さくなるように設計することが好ましい。図2は、有底筒型形状リチウム二次電池100の例である。この電池は、セパレータ12を介して重ね合わせた正極シート14、負極シート16を巻回して外装缶18内に収納した有底筒型リチウム二次電池100となっている。   In a battery having a bottomed cylindrical shape, since the outer surface area with respect to the power generating element to be filled becomes small, it is preferable to design so that Joule heat generated by the internal resistance at the time of charging and discharging efficiently escapes to the outside. Moreover, it is preferable to design so that the filling ratio of the substance having high thermal conductivity is increased and the temperature distribution inside is reduced. FIG. 2 is an example of a bottomed cylindrical lithium secondary battery 100. This battery is a bottomed cylindrical lithium secondary battery 100 in which a positive electrode sheet 14 and a negative electrode sheet 16 overlapped with a separator 12 are wound and accommodated in an outer can 18.

有底角型形状では、一番大きい面の面積S(端子部を除く外形寸法の幅と高さとの積、単位cm)の2倍と電池外形の厚さT(単位cm)との比率2S/Tの値が100以上であることが好ましく、200以上であることが更に好適である。最大面を大きくすることにより高出力かつ大容量の電池であってもサイクル性や高温保存等の特性を向上させるとともに、異常発熱時の放熱効率を上げることができ、後述する「弁作動」という状態になることを抑制することができる。 In the bottomed square shape, the ratio of the area S of the largest surface (the product of the width and height of the outer dimensions excluding the terminal portion, unit cm 2 ) to the thickness T (unit cm) of the battery outer shape The 2S / T value is preferably 100 or more, and more preferably 200 or more. By increasing the maximum surface, it is possible to improve characteristics such as cycle performance and high-temperature storage even for high-power and large-capacity batteries, and increase the heat dissipation efficiency in the event of abnormal heat generation. It can suppress becoming a state.

(電池を構成する部材)
本実施形態のリチウム二次電池は、図1に基づいて言うと、電解液5、正極及び負極の電極合剤C,A、セパレータの基本部材9を具備して構成される。以下、これらの各部材について述べる。
(電極合材)
電極合材は、集電体(電極基材)上に活物質と導電剤、結着剤、フィラーなどの分散物を塗布したものであり、リチウム電池においては、活物質が正極活物質である正極合材と活物質が負極活物質である負極合材が使用されることが好ましい。次に、電極合材を構成する分散物(電極用組成物)中の各成分等について説明する。
(Members constituting the battery)
The lithium secondary battery according to the present embodiment is configured to include the electrolytic solution 5, the positive electrode and negative electrode electrode mixtures C and A, and the separator basic member 9, based on FIG. 1. Hereinafter, each of these members will be described.
(Electrode mixture)
The electrode mixture is obtained by applying a dispersion of an active material and a conductive agent, a binder, a filler, etc. on a current collector (electrode substrate). In a lithium battery, the active material is a positive electrode active material. It is preferable to use a negative electrode mixture in which the positive electrode mixture and the active material are a negative electrode active material. Next, each component in the dispersion (electrode composition) constituting the electrode mixture will be described.

・正極活物質
正極活物質には遷移金属酸化物を用いることが好ましく、中でも、遷移元素M(Co、Ni、Fe、Mn、Cu、Vから選択される1種以上の元素)を有することが好ましい。また、混合元素M(リチウム以外の金属周期律表の第1(Ia)族の元素、第2(IIa)族の元素、Al、Ga、In、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Si、P、Bなど)を混合してもよい。この、遷移金属酸化物として例えば、下記式(MA)〜(MC)のいずれかで表されるものを含む特定遷移金属酸化物、あるいはその他の遷移金属酸化物としてV、MnO等が挙げられる。正極活物質には、粒子状の正極活物質を用いてもよい。具体的に、可逆的にリチウムイオンを挿入・放出できる遷移金属酸化物を用いることができるが、上記特定遷移金属酸化物を用いるのが好ましい。
-Positive electrode active material It is preferable to use a transition metal oxide for the positive electrode active material, and in particular, it has a transition element M a (one or more elements selected from Co, Ni, Fe, Mn, Cu, V). Is preferred. Further, mixed element M b (elements of the first (Ia) group of the metal periodic table other than lithium, elements of the second (IIa) group, Al, Ga, In, Ge, Sn, Pb, Sb, Bi, Si , P, B, etc.) may be mixed. This, for example, as a transition metal oxide, the following formula (MA) ~ certain transition metal oxides including those represented by any one of (MC), or V 2 O 5 as other transition metal oxides, MnO 2, etc. Is mentioned. As the positive electrode active material, a particulate positive electrode active material may be used. Specifically, a transition metal oxide capable of reversibly inserting and releasing lithium ions can be used, but the specific transition metal oxide is preferably used.

遷移金属酸化物としては、上記遷移元素Mを含む酸化物等が好適に挙げられる。このとき混合元素M(好ましくはAl)などを混合してもよい。混合量としては、遷移金属の量に対して0〜30mol%が好ましい。Li/Mのモル比が0.3〜2.2になるように混合して合成されたものが、より好ましい。 The transition metal oxides, oxides containing the above transition element M a is preferably exemplified. At this time, a mixed element M b (preferably Al) or the like may be mixed. The mixing amount is preferably 0 to 30 mol% with respect to the amount of the transition metal. That the molar ratio of li / M a is synthesized by mixing so that 0.3 to 2.2 is more preferable.

〔式(MA)で表される遷移金属酸化物(層状岩塩型構造)〕
リチウム含有遷移金属酸化物としては中でも下式で表されるものが好ましい。
Li ・・・ (MA)
[Transition metal oxide represented by formula (MA) (layered rock salt structure)]
As the lithium-containing transition metal oxide, those represented by the following formula are preferable.
Li a M 1 O b (MA)

式中、Mは上記Maと同義である。aは0〜1.2を表し、0.1〜1.15であることが好ましく、さらに0.6〜1.1であることが好ましい。bは1〜3を表し、2であることが好ましい。Mの一部は上記混合元素Mで置換されていてもよい。上記式(MA)で表される遷移金属酸化物は典型的には層状岩塩型構造を有する。 Wherein, M 1 is as defined above Ma. a represents 0 to 1.2, preferably 0.1 to 1.15, and more preferably 0.6 to 1.1. b represents 1-3 and is preferably 2. A part of M 1 may be substituted with the mixed element M b . The transition metal oxide represented by the above formula (MA) typically has a layered rock salt structure.

本遷移金属酸化物は下記の各式で表されるものであることがより好ましい。
(MA−1) LiCoO
(MA−2) LiNiO
(MA−3) LiMnO
(MA−4) LiCoNi1−j
(MA−5) LiNiMn1−j
(MA−6) LiCoNiAl1−j−i
(MA−7) LiCoNiMn1−j−i
The transition metal oxide is more preferably one represented by the following formulas.
(MA-1) Li g CoO k
(MA-2) Li g NiO k
(MA-3) Li g MnO k
(MA-4) Li g Co j Ni 1-j O k
(MA-5) Li g Ni j Mn 1-j O k
(MA-6) Li g Co j Ni i Al 1-j-i O k
(MA-7) Li g Co j Ni i Mn 1-j-i O k

ここでgは上記aと同義である。jは0.1〜0.9を表す。iは0〜1を表す。ただし、1−j−iは0以上になる。kは上記bと同義である。上記遷移金属化合物の具体例を示すと、LiCoO(コバルト酸リチウム[LCO])、LiNi(ニッケル酸リチウム)LiNi0.85Co0.01Al0.05(ニッケルコバルトアルミニウム酸リチウム[NCA])、LiNi0.33Co0.33Mn0.33(ニッケルマンガンコバルト酸リチウム[NMC])、LiNi0.5Mn0.5(マンガンニッケル酸リチウム)である。 Here, g has the same meaning as a. j represents 0.1 to 0.9. i represents 0 to 1; However, 1-j-i is 0 or more. k has the same meaning as b above. Specific examples of the transition metal compound include LiCoO 2 (lithium cobaltate [LCO]), LiNi 2 O 2 (lithium nickelate) LiNi 0.85 Co 0.01 Al 0.05 O 2 (nickel cobalt aluminum acid Lithium [NCA]), LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 (lithium nickel manganese cobaltate [NMC]), LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 (lithium manganese nickelate).

式(MA)で表される遷移金属酸化物は、一部重複するが、表記を変えて示すと、下記で表されるものも好ましい例として挙げられる。
(i)LiNiMnCo(x>0.2,y>0.2,z≧0,x+y+z=1)
代表的なもの:
LiNi1/3Mn1/3Co1/3
LiNi1/2Mn1/2
(ii)LiNiCoAl(x>0.7,y>0.1,0.1>z≧0.05,x+y+z=1)
代表的なもの:
LiNi0.8Co0.15Al0.05
The transition metal oxide represented by the formula (MA) partially overlaps, but when represented by changing the notation, those represented by the following are also preferable examples.
(I) Li g Ni x Mn y Co z O 2 (x> 0.2, y> 0.2, z ≧ 0, x + y + z = 1)
Representative:
Li g Ni 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2
Li g Ni 1/2 Mn 1/2 O 2
(Ii) Li g Ni x Co y Al z O 2 (x> 0.7, y>0.1,0.1> z ≧ 0.05, x + y + z = 1)
Representative:
Li g Ni 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2

〔式(MB)で表される遷移金属酸化物(スピネル型構造)〕
リチウム含有遷移金属酸化物としては中でも下記式(MB)で表されるものも好ましい。
Li ・・・ (MB)
[Transition metal oxide represented by formula (MB) (spinel structure)]
Among the lithium-containing transition metal oxides, those represented by the following formula (MB) are also preferable.
Li c M 2 2 O d (MB)

式中、Mは上記Maと同義である。cは0〜2を表し、0.1〜1.15であることが好ましく、さらに0.6〜1.5であることが好ましい。dは3〜5を表し、4であることが好ましい。 Wherein, M 2 is as defined above Ma. c represents 0 to 2, preferably 0.1 to 1.15, and more preferably 0.6 to 1.5. d represents 3 to 5 and is preferably 4.

式(MB)で表される遷移金属酸化物は下記の各式で表されるものであることがより好ましい。
(MB−1) LiMn
(MB−2) LiMnAl2−p
(MB−3) LiMnNi2−p
The transition metal oxide represented by the formula (MB) is more preferably one represented by the following formulas.
(MB-1) Li m Mn 2 O n
(MB-2) Li m Mn p Al 2-p O n
(MB-3) Li m Mn p Ni 2-p O n

mはcと同義である。nはdと同義である。pは0〜2を表す。上記遷移金属化合物の具体例を示すと、LiMn、LiMn1.5Ni0.5である。 m is synonymous with c. n is synonymous with d. p represents 0-2. Specific examples of the transition metal compound are LiMn 2 O 4 and LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 .

式(MB)で表される遷移金属酸化物はさらに下記で表されるものも好ましい例として挙げられる。
(a) LiCoMnO
(b) LiFeMn
(c) LiCuMn
(d) LiCrMn
(e) LiNiMn
高容量、高出力の観点で上記のうちNiを含む電極が更に好ましい。
Preferred examples of the transition metal oxide represented by the formula (MB) include those represented by the following.
(A) LiCoMnO 4
(B) Li 2 FeMn 3 O 8
(C) Li 2 CuMn 3 O 8
(D) Li 2 CrMn 3 O 8
(E) Li 2 NiMn 3 O 8
Of these, an electrode containing Ni is more preferable from the viewpoint of high capacity and high output.

〔式(MC)で表される遷移金属酸化物〕
リチウム含有遷移金属酸化物としてはリチウム含有遷移金属リン酸化物を用いることも好ましく、中でも下記式(MC)で表されるものも好ましい。
Li(PO ・・・ (MC)
[Transition metal oxide represented by formula (MC)]
As the lithium-containing transition metal oxide, it is also preferable to use a lithium-containing transition metal phosphor oxide, and among them, one represented by the following formula (MC) is also preferable.
Li e M 3 (PO 4 ) f ... (MC)

式中、eは0〜2を表し、0.1〜1.15であることが好ましく、さらに0.5〜1.5であることが好ましい。fは1〜5を表し、0.5〜2であることが好ましい。   In the formula, e represents 0 to 2, preferably 0.1 to 1.15, and more preferably 0.5 to 1.5. f represents 1 to 5 and is preferably 0.5 to 2.

上記MはV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cuから選択される一種以上の元素を表す。上記Mは、上記の混合元素Mのほか、Ti、Cr、Zn、Zr、Nb等の他の金属で置換していてもよい。具体例としては、例えば、LiFePO、LiFe(PO等のオリビン型リン酸鉄塩、LiFeP等のピロリン酸鉄類、LiCoPO等のリン酸コバルト類、Li(PO(リン酸バナジウムリチウム)等の単斜晶ナシコン型リン酸バナジウム塩が挙げられる。
なお、Liの組成を表す上記a,c,g,m,e値は、充放電により変化する値であり、典型的には、Liを含有したときの安定な状態の値で評価される。上記式(a)〜(e)では特定値としてLiの組成を示しているが、これも同様に電池の動作により変化するものである。
なかでも本発明においては、ニッケルおよび/またはマンガン原子を含有する正極活物質を用いることが好ましく、ニッケルおよびマンガン原子両方を含有する正極活物質を用いることが更に好ましい。
特に好ましい正極活物質の具体例としては下記が挙げられる。
LiNi0.33Co0.33Mn0.33
LiNi0.6Co0.2Mn0.2
LiNi0.8Co0.1Mn0.1
LiNi0.5Co0.3Mn0.2
LiNi0.5Mn0.5
LiNi0.5Mn1.5
これらは高電位で使用できるため電池容量を大きくすることができ、また高電位で使用しても容量維持率が高いため特に好ましい。
The M 3 represents one or more elements selected from V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. The M 3 are, in addition to the mixing element M b above, Ti, Cr, Zn, Zr, may be substituted by other metals such as Nb. Specific examples include, for example, olivine-type iron phosphates such as LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , iron pyrophosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and Li 3. Monoclinic Nasicon type vanadium phosphate salts such as V 2 (PO 4 ) 3 (lithium vanadium phosphate) can be mentioned.
The a, c, g, m, and e values representing the composition of Li are values that change due to charging and discharging, and are typically evaluated as values in a stable state when Li is contained. In the above formulas (a) to (e), the composition of Li is shown as a specific value, but this also varies depending on the operation of the battery.
In particular, in the present invention, a positive electrode active material containing nickel and / or manganese atoms is preferably used, and a positive electrode active material containing both nickel and manganese atoms is more preferably used.
Specific examples of particularly preferable positive electrode active materials include the following.
LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2
LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2
LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2
LiNi 0.5 Co 0.3 Mn 0.2 O 2
LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4
Since these can be used at a high potential, the battery capacity can be increased, and even when used at a high potential, the capacity retention rate is high, which is particularly preferable.

本発明において、正極活物質には3.5V以上の正極電位(Li/Li基準)で通常使用を維持できる材料を用いることが好ましく、3.8V以上であることがより好ましく、4V以上であることがさらに好ましく、4.25V以上であることがさらに好ましく、4.3V以上であることがさらに好ましい。上限は特にないが、5V以下であることが実際的である。上記範囲とすることで、サイクル特性および高レート放電特性を向上することができる。
ここで通常使用を維持できるとは、その電圧で充電を行ったときでも電極材料が劣化して使用不能になることがないことを意味し、この電位を通常使用可能電位ともいう。
充放電時の正極電位(Li/Li基準)は
(正極電位)=(負極電位)+(電池電圧)である。負極としてチタン酸リチウムを用いた場合、負極電位は1.55Vとする。負極として黒鉛を用いた場合は負極電位は0.1Vとする。充電時に電池電圧を観測し、正極電位を算出する。
In the present invention, the positive electrode active material is preferably a material that can maintain normal use at a positive electrode potential (Li / Li + standard) of 3.5 V or higher, more preferably 3.8 V or higher, and more preferably 4 V or higher. More preferably, it is more preferably 4.25V or more, and further preferably 4.3V or more. Although there is no upper limit in particular, it is practical that it is 5V or less. By setting it as the above range, cycle characteristics and high rate discharge characteristics can be improved.
Here, being able to maintain normal use means that even when charging is performed at that voltage, the electrode material does not deteriorate and cannot be used, and this potential is also referred to as a normal usable potential.
The positive electrode potential during charging / discharging (Li / Li + reference) is (positive electrode potential) = (negative electrode potential) + (battery voltage). When lithium titanate is used as the negative electrode, the negative electrode potential is 1.55V. When graphite is used as the negative electrode, the negative electrode potential is 0.1V. The battery voltage is observed during charging and the positive electrode potential is calculated.

本発明の非水電解液は、高電位まで使用可能な正極と組み合わせて用いることが特に好ましい。高電位の正極を用いると、通常、サイクル特性が大きく低下しがちであるが、本発明の非水電解液は、この低下を抑えた良好な性能を維持することができる。この点も本発明の好ましい実施形態に係る利点であり特徴である。   The nonaqueous electrolytic solution of the present invention is particularly preferably used in combination with a positive electrode that can be used up to a high potential. When a positive electrode having a high potential is used, the cycle characteristics tend to be greatly deteriorated. However, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention can maintain good performance with this decrease suppressed. This is also an advantage and feature of the preferred embodiment of the present invention.

本発明の非水二次電池において、用いられる正極活物質の平均粒子サイズは特に限定されないが、0.1μm〜50μmが好ましい。比表面積としては特に限定されないが、BET法で0.01m/g〜50m/gであるのが好ましい。また、正極活物質5gを蒸留水100mlに溶かした時の上澄み液のpHとしては、7以上12以下が好ましい。 In the non-aqueous secondary battery of the present invention, the average particle size of the positive electrode active material used is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm to 50 μm. No particular limitation is imposed on the specific surface area, preferably from 0.01m 2 / g~50m 2 / g by the BET method. Further, the pH of the supernatant when 5 g of the positive electrode active material is dissolved in 100 ml of distilled water is preferably 7 or more and 12 or less.

正極活物質を所定の粒子サイズにするには、良く知られた粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、振動ボールミル、振動ミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが用いられる。上記焼成法によって得られた正極活物質は、水、酸性水溶液、アルカリ性水溶液、有機溶剤にて洗浄した後使用してもよい。   To make the positive electrode active material have a predetermined particle size, a well-known pulverizer or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a vibration ball mill, a vibration mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air flow type jet mill, a sieve, or the like is used. The positive electrode active material obtained by the above firing method may be used after washing with water, an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, or an organic solvent.

正極活物質の配合量は特に限定されないが、活物質層を構成するための分散物(合剤)中、固形成分100質量%において、60〜98質量%であることが好ましく、70〜95質量%であることがより好ましい。
・負極活物質
負極活物質としては、可逆的にリチウムイオンを挿入・放出できるものが好ましく、特に制限はなく、炭素質材料、酸化錫や酸化ケイ素等の金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、及び、SnやSi等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。
これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。なかでも炭素質材料又はリチウム複合酸化物が信頼性の点から好ましく用いられる。
また、金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵、放出可能であることが好ましく、構成成分としてチタン及び/又はリチウムを含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。
Although the compounding quantity of a positive electrode active material is not specifically limited, In the dispersion (mixture) for comprising an active material layer, it is preferable that it is 60-98 mass% in 100 mass% of solid components, and is 70-95 mass. % Is more preferable.
・ Negative electrode active material As the negative electrode active material, those capable of reversibly inserting and releasing lithium ions are preferable, and there is no particular limitation. Carbonaceous materials, metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, metal composite oxides, lithium Examples thereof include a single alloy and a lithium alloy such as a lithium aluminum alloy, and a metal capable of forming an alloy with lithium such as Sn and Si.
These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Of these, carbonaceous materials or lithium composite oxides are preferably used from the viewpoint of reliability.
Further, the metal composite oxide is preferably capable of occluding and releasing lithium, and preferably contains titanium and / or lithium as a constituent component from the viewpoint of high current density charge / discharge characteristics.

負極活物質として用いられる炭素質材料とは、実質的に炭素からなる材料である。例えば、石油ピッチ、天然黒鉛、気相成長黒鉛等の人造黒鉛、及びPAN系の樹脂やフルフリルアルコール樹脂等の各種の合成樹脂を焼成した炭素質材料を挙げることができる。さらに、PAN系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、脱水PVA系炭素繊維、リグニン炭素繊維、ガラス状炭素繊維、活性炭素繊維等の各種炭素繊維類、メソフェーズ微小球体、グラファイトウィスカー、平板状の黒鉛等を挙げることもできる。   The carbonaceous material used as the negative electrode active material is a material substantially made of carbon. Examples thereof include carbonaceous materials obtained by baking various synthetic resins such as artificial pitches such as petroleum pitch, natural graphite, and vapor-grown graphite, and PAN-based resins and furfuryl alcohol resins. Furthermore, various carbon fibers such as PAN-based carbon fiber, cellulose-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, dehydrated PVA-based carbon fiber, lignin carbon fiber, glassy carbon fiber, activated carbon fiber, mesophase micro Examples thereof include spheres, graphite whiskers, and flat graphite.

これらの炭素質材料は、黒鉛化の程度により難黒鉛化炭素材料と黒鉛系炭素材料に分けることもできる。また炭素質材料は、特開昭62−22066号公報、特開平2−6856号公報、同3−45473号公報に記載される面間隔や密度、結晶子の大きさを有することが好ましい。炭素質材料は、単一の材料である必要はなく、特開平5−90844号公報記載の天然黒鉛と人造黒鉛の混合物、特開平6−4516号公報記載の被覆層を有する黒鉛等を用いることもできる。   These carbonaceous materials can be divided into non-graphitizable carbon materials and graphite-based carbon materials depending on the degree of graphitization. Further, the carbonaceous material preferably has the surface spacing, density, and crystallite size described in JP-A-62-222066, JP-A-2-6856, and 3-45473. The carbonaceous material does not need to be a single material, and a mixture of natural graphite and artificial graphite described in JP-A-5-90844, graphite having a coating layer described in JP-A-6-4516, or the like is used. You can also.

本発明の非水二次電池において用いられる負極活物質である金属酸化物及び金属複合酸化物は、これらの少なくとも1種を含んでいることが好ましい。金属酸化物及び金属複合酸化物としては、特に非晶質酸化物が好ましく、さらに金属元素と周期律表第16族の元素との反応生成物であるカルコゲナイトも好ましく用いられる。ここでいう非晶質とは、CuKα線を用いたX線回折法で、2θ値で20°〜40°の領域に頂点を有するブロードな散乱帯を有するものを意味し、結晶性の回折線を有してもよい。2θ値で40°以上70°以下に見られる結晶性の回折線の内最も強い強度が、2θ値で20°以上40°以下に見られるブロードな散乱帯の頂点の回折線強度の100倍以下であるのが好ましく、5倍以下であるのがより好ましく、結晶性の回折線を有さないことが特に好ましい。   It is preferable that the metal oxide and metal composite oxide which are negative electrode active materials used in the non-aqueous secondary battery of the present invention contain at least one of them. As the metal oxide and metal complex oxide, amorphous oxide is particularly preferable, and chalcogenite, which is a reaction product of a metal element and an element of Group 16 of the periodic table, is also preferably used. The term “amorphous” as used herein means an X-ray diffraction method using CuKα rays, which has a broad scattering band having an apex in the region of 20 ° to 40 ° in terms of 2θ values, and is a crystalline diffraction line. You may have. The strongest intensity of crystalline diffraction lines seen from 2 ° to 40 ° to 70 ° is 100 times the diffraction line intensity at the peak of the broad scattering band seen from 2 ° to 20 °. It is preferable that it is 5 times or less, and it is particularly preferable not to have a crystalline diffraction line.

上記非晶質酸化物及びカルコゲナイドからなる化合物群のなかでも、半金属元素の非晶質酸化物、及びカルコゲナイドがより好ましく、周期律表第13(IIIB)族〜15(VB)族の元素、Al、Ga、Si、Sn、Ge、Pb、Sb、Biの一種単独あるいはそれらの2種以上の組み合わせからなる酸化物、及びカルコゲナイドが特に好ましい。好ましい非晶質酸化物及びカルコゲナイドの具体例としては、例えば、Ga、SiO、GeO、SnO、SnO、PbO、PbO、Pb、Pb、Pb、Sb、Sb、Sb、Bi、Bi、SnSiO、GeS、SnS、SnS、PbS、PbS、Sb、Sb、SnSiSなどが好ましく挙げられる。また、これらは、酸化リチウムとの複合酸化物、例えば、LiSnOであってもよい。 Among the group of compounds consisting of the above amorphous oxide and chalcogenide, amorphous metal oxides and chalcogenides are more preferable, and elements in Groups 13 (IIIB) to 15 (VB) of the periodic table, Particularly preferred are oxides and chalcogenides composed of one kind of Al, Ga, Si, Sn, Ge, Pb, Sb, Bi or a combination of two or more kinds thereof. Specific examples of preferable amorphous oxides and chalcogenides include, for example, Ga 2 O 3 , SiO, GeO, SnO, SnO 2 , PbO, PbO 2 , Pb 2 O 3 , Pb 2 O 4 , Pb 3 O 4 , Sb 2 O 3 , Sb 2 O 4 , Sb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 O 4 , SnSiO 3 , GeS, SnS, SnS 2 , PbS, PbS 2 , Sb 2 S 3 , Sb 2 S 5 , such as SnSiS 3 may preferably be mentioned. Moreover, these may be a complex oxide with lithium oxide, for example, Li 2 SnO 2 .

本発明の非水二次電池において、用いられる上記負極活物質の平均粒子サイズは、0.1μm〜60μmが好ましい。所定の粒子サイズにするには、よく知られた粉砕機や分級機が用いられる。例えば、乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、衛星ボールミル、遊星ボールミル、旋回気流型ジェットミルや篩などが好適に用いられる。粉砕時には水、あるいはメタノール等の有機溶媒を共存させた湿式粉砕も必要に応じて行うことができる。所望の粒径とするためには分級を行うことが好ましい。分級方法としては特に限定はなく、篩、風力分級機などを必要に応じて用いることができる。分級は乾式、湿式ともに用いることができる。   In the nonaqueous secondary battery of the present invention, the average particle size of the negative electrode active material used is preferably 0.1 μm to 60 μm. To obtain a predetermined particle size, a well-known pulverizer or classifier is used. For example, a mortar, a ball mill, a sand mill, a vibrating ball mill, a satellite ball mill, a planetary ball mill, a swirling air flow type jet mill or a sieve is preferably used. When pulverizing, wet pulverization in the presence of water or an organic solvent such as methanol can be performed as necessary. In order to obtain a desired particle size, classification is preferably performed. The classification method is not particularly limited, and a sieve, an air classifier, or the like can be used as necessary. Classification can be used both dry and wet.

上記焼成法により得られた化合物の化学式は、測定方法として誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析法、簡便法として、焼成前後の粉体の質量差から算出できる。   The chemical formula of the compound obtained by the above firing method can be calculated from an inductively coupled plasma (ICP) emission spectroscopic analysis method as a measurement method, and from a mass difference between powders before and after firing as a simple method.

本発明において、Sn、Si、Geを中心とする非晶質酸化物負極活物質に併せて用いることができる負極活物質としては、リチウムイオン又はリチウム金属を吸蔵・放出できる炭素材料や、リチウム、リチウム合金、リチウムと合金可能な金属が好適に挙げられる。   In the present invention, as the negative electrode active material that can be used in combination with the amorphous oxide negative electrode active material centering on Sn, Si, Ge, a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions or lithium metal, lithium, Preferred examples include lithium alloys and metals that can be alloyed with lithium.

本発明の電解液は好ましい様態として高電位負極(好ましくはリチウム・チタン酸化物、電位1.55V対Li金属)との組合せ、及び低電位負極(好ましくは炭素材料、シリコン含有材料、電位約0.1V対Li金属)との組合せのいずれにおいても優れた特性を発現する。更に高容量化に向けて開発が進んでいるリチウムと合金形成可能な金属または金属酸化物負極(好ましくはSi、酸化Si、Si/酸化Si、Sn、酸化Sn、SnB、Cu/Snおよびこれらのうち複数の複合体)、及びこれらの金属または金属酸化物と炭素材料の複合体を負極とする電池においても好ましく用いることができる。
本発明においては、なかでも、炭素、ケイ素、チタン、およびスズから選ばれる少なくとも1種を含有する負極活物質を用いることが好ましい。
本発明の非水電解液は、高電位の負極と組み合わせて用いることが特に好ましい。高電位の負極は上記の高電位の正極と組み合わせて用いられることが多く、大容量の充放電にも好適に対応することができ、そのような条件下で上記条件(I)〜(III)で設定された特有の配合を有する本発明好ましい実施形態に係る利点を発揮することは、上記正極活物質の項で述べたことと同様である。
The electrolyte of the present invention is preferably combined with a high potential negative electrode (preferably lithium / titanium oxide, a potential of 1.55 V vs. Li metal) and a low potential negative electrode (preferably a carbon material, a silicon-containing material, a potential of about 0). Excellent properties are exhibited in any combination with .1V vs. Li metal. Further, metal or metal oxide negative electrodes (preferably Si, Si oxide, Si / Si oxide, Sn, Sn oxide, SnB x P y O z , Cu, which can be alloyed with lithium, which are being developed for higher capacity) / Sn and a plurality of these composites), and a battery using a composite of these metals or metal oxides and a carbon material as a negative electrode.
In the present invention, it is particularly preferable to use a negative electrode active material containing at least one selected from carbon, silicon, titanium, and tin.
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention is particularly preferably used in combination with a high potential negative electrode. The high potential negative electrode is often used in combination with the above high potential positive electrode, and can suitably cope with charge and discharge of a large capacity. Under such conditions, the above conditions (I) to (III) It is the same as that described in the section of the positive electrode active material that exhibits the advantages according to the preferred embodiment of the present invention having the specific composition set in the above.

・導電材
導電材は、構成された二次電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料が好ましく、公知の導電材を任意に用いることができる。通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛など)、人工黒鉛、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、炭素繊維や金属粉(銅、ニッケル、アルミニウム、銀(特開昭63−10148,554号に記載)等)、金属繊維あるいはポリフェニレン誘導体(特開昭59−20,971号に記載)などの導電性材料を1種又はこれらの混合物として含ませることができる。その中でも、黒鉛とアセチレンブラックの併用がとくに好ましい。上記導電剤の添加量としては、11〜50質量%が好ましく、2〜30質量%がより好ましい。カーボンや黒鉛の場合は、2〜15質量%が特に好ましい。
-Conductive material The conductive material is preferably an electron conductive material that does not cause a chemical change in the configured secondary battery, and a known conductive material can be arbitrarily used. Usually, natural graphite (scale-like graphite, scale-like graphite, earth-like graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon fiber and metal powder (copper, nickel, aluminum, silver (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63- 10148,554)), metal fibers or polyphenylene derivatives (described in JP-A-59-20971) can be contained as a single type or a mixture thereof. Among these, the combined use of graphite and acetylene black is particularly preferable. As addition amount of the said electrically conductive agent, 11-50 mass% is preferable and 2-30 mass% is more preferable. In the case of carbon or graphite, 2 to 15% by mass is particularly preferable.

・結着剤
結着剤としては、多糖類、熱可塑性樹脂及びゴム弾性を有するポリマーなどが挙げられ、その中でも、例えば、でんぷん、カルボキシメチルセルロース、セルロース、ジアセチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルフェノール、ポリビニルメチルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリヒドロキシ(メタ)アクリレート、スチレン−マレイン酸共重合体等の水溶性ポリマー、ポリビニルクロリド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ビニリデンフロライド−テトラフロロエチレン−ヘキサフロロプロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、ポリビニルアセタール樹脂、メチルメタアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート等の(メタ)アクリル酸エステルを含有する(メタ)アクリル酸エステル共重合体、(メタ)アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、ビニルアセテート等のビニルエステルを含有するポリビニルエステル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ネオプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレンオキシド、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリカーボネートポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等のエマルジョン(ラテックス)あるいはサスペンジョンが好ましく、ポリアクリル酸エステル系のラテックス、カルボキシメチルセルロース、ポリテトラフロロエチレン、ポリフッ化ビニリデンが、より好ましい。
-Binders Examples of binders include polysaccharides, thermoplastic resins, and polymers having rubber elasticity. Among them, for example, starch, carboxymethyl cellulose, cellulose, diacetyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose. , Sodium alginate, polyacrylic acid, sodium polyacrylate, polyvinyl phenol, polyvinyl methyl ether, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polyhydroxy (meth) acrylate, styrene-maleic acid copolymer, etc. Polymer, polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, vinyl (Meta) such as redene fluoride-tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer, polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene polymer (EPDM), sulfonated EPDM, polyvinyl acetal resin, methyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate (Meth) acrylic ester copolymer containing acrylic ester, (meth) acrylic ester-acrylonitrile copolymer, polyvinyl ester copolymer containing vinyl ester such as vinyl acetate, styrene-butadiene copolymer, Acrylonitrile-butadiene copolymer, polybutadiene, neoprene rubber, fluororubber, polyethylene oxide, polyester polyurethane resin, polyether polyurethane resin, polycarbonate polymer Urethane resins, polyester resins, phenolic resins, emulsion (latex) or a suspension such as an epoxy resin is preferable, a latex of polyacrylate, carboxymethyl cellulose, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride is more preferable.

結着剤は、一種単独又は二種以上を混合して用いることができる。結着剤の添加量が少ないと、電極合剤の保持力・凝集力が弱くなる。多すぎると電極体積が増加し電極単位体積あるいは単位質量あたりの容量が減少する。このような理由で結着剤の添加量は1〜30質量%が好ましく、2〜10質量%がより好ましい。   A binder can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types. When the amount of the binder added is small, the holding power and cohesive force of the electrode mixture are weakened. If the amount is too large, the electrode volume increases and the capacity per electrode unit volume or unit mass decreases. For this reason, the addition amount of the binder is preferably 1 to 30% by mass, and more preferably 2 to 10% by mass.

・フィラー
電極合材は、フィラーを含んでいてもよい。フィラーを形成する材料は、本発明の二次電池において、化学変化を起こさない繊維状材料が好ましい。通常、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの材料からなる繊維状のフィラーが用いられる。フィラーの添加量は特に限定されないが、分散物中、0〜30質量%が好ましい。
-Filler The electrode compound material may contain the filler. The material forming the filler is preferably a fibrous material that does not cause a chemical change in the secondary battery of the present invention. Usually, fibrous fillers made of materials such as olefin polymers such as polypropylene and polyethylene, glass, and carbon are used. Although the addition amount of a filler is not specifically limited, 0-30 mass% is preferable in a dispersion.

・集電体
正・負極の集電体としては、本発明の非水電解質二次電池において化学変化を起こさない電子伝導体が用いられる。正極の集電体としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンなどの他にアルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが好ましく、その中でも、アルミニウム、アルミニウム合金がより好ましい。
-Current collector As the positive / negative electrode current collector, an electron conductor that does not cause a chemical change in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is used. As the current collector of the positive electrode, in addition to aluminum, stainless steel, nickel, titanium, etc., the surface of aluminum or stainless steel is preferably treated with carbon, nickel, titanium, or silver. Among them, aluminum and aluminum alloys are preferable. More preferred.

負極の集電体としては、アルミニウム、銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンが好ましく、アルミニウム、銅、銅合金がより好ましい。   As the negative electrode current collector, aluminum, copper, stainless steel, nickel, and titanium are preferable, and aluminum, copper, and a copper alloy are more preferable.

上記集電体の形状としては、通常フィルムシート状のものが使用されるが、ネット、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体なども用いることができる。上記集電体の厚みとしては、特に限定されないが、1μm〜500μmが好ましい。また、集電体表面は、表面処理により凹凸を付けることも好ましい。
これらの材料から適宜選択した部材によりリチウム二次電池の電極合材が形成される。
As the shape of the current collector, a film sheet shape is usually used, but a net, a punched material, a lath body, a porous body, a foamed body, a molded body of a fiber group, and the like can also be used. Although it does not specifically limit as thickness of the said electrical power collector, 1 micrometer-500 micrometers are preferable. Moreover, it is also preferable that the current collector surface is roughened by surface treatment.
An electrode mixture of the lithium secondary battery is formed by a member appropriately selected from these materials.

(セパレータ)
本発明の非水二次電池に用いられるセパレータは、正極と負極を電子的に絶縁する機械的強度、イオン透過性、及び正極と負極の接触面で酸化・還元耐性のある材料で構成されていることが好ましい。このような材料として多孔質のポリマー材料や無機材料、有機無機ハイブリッド材料、あるいはガラス繊維などが用いられる。これらセパレータは信頼性確保のためのシャットダウン機能、すなわち、80℃以上で隙間を閉塞して抵抗を上げ、電流を遮断する機能を持つことが好ましく、閉塞温度は90℃以上、180℃以下であることが好ましい。
(Separator)
The separator used in the non-aqueous secondary battery of the present invention is made of a material that mechanically insulates the positive electrode and the negative electrode, has ion permeability, and has oxidation / reduction resistance at the contact surface between the positive electrode and the negative electrode. Preferably it is. As such a material, a porous polymer material, an inorganic material, an organic-inorganic hybrid material, glass fiber, or the like is used. These separators preferably have a shutdown function for ensuring reliability, that is, a function of closing a gap at 80 ° C. or higher to increase resistance and blocking current, and a closing temperature is 90 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. It is preferable.

上記セパレータの孔の形状は、通常は円形や楕円形で、大きさは0.05μm〜30μmであり、0.1μm〜20μmが好ましい。さらに延伸法、相分離法で作った場合のように、棒状や不定形の孔であってもよい。これらの隙間の占める比率すなわち気孔率は、20%〜90%であり、35%〜80%が好ましい。   The shape of the holes of the separator is usually a circle or an ellipse, and the size is 0.05 μm to 30 μm, preferably 0.1 μm to 20 μm. Furthermore, it may be a rod-like or irregular-shaped hole as in the case of making by a stretching method or a phase separation method. The ratio of these gaps, that is, the porosity, is 20% to 90%, preferably 35% to 80%.

上記ポリマー材料としては、セルロース不織布、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの単一の材料を用いたものでも、2種以上の複合化材料を用いたものであってもよい。孔径、気孔率や孔の閉塞温度などを変えた2種以上の微多孔フィルムを積層したものが、好ましい。   As said polymer material, the thing using a single material, such as a cellulose nonwoven fabric, polyethylene, a polypropylene, or a composite material of 2 or more types may be used. What laminated | stacked the 2 or more types of microporous film which changed the hole diameter, the porosity, the obstruction | occlusion temperature of a hole, etc. is preferable.

上記無機物としては、アルミナや二酸化珪素等の酸化物類、窒化アルミや窒化珪素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類が用いられ、粒子形状もしくは繊維形状のものが用いられる。形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01μm〜1μm、厚さが5μm〜50μmのものが好適に用いられる。上記の独立した薄膜形状以外に、上記無機物の粒子を含有する複合多孔層を樹脂製の結着剤を用いて正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子をフッ素樹脂の結着剤を用いて多孔層として形成させることが挙げられる。   Examples of the inorganic material include oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate, and those having a particle shape or fiber shape are used. As the form, a thin film shape such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. In the thin film shape, those having a pore diameter of 0.01 μm to 1 μm and a thickness of 5 μm to 50 μm are preferably used. In addition to the above-described independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, alumina particles having a 90% particle diameter of less than 1 μm are formed on both surfaces of the positive electrode as a porous layer using a fluororesin binder.

(非水二次電池の作製)
本発明の非水二次電池の形状としては、既述のように、シート状、角型、シリンダー状などいずれの形にも適用できる。正極活物質や負極活物質の合剤は、集電体の上に、塗布(コート)、乾燥、圧縮されて、主に用いられる。
(Production of non-aqueous secondary battery)
As described above, the shape of the nonaqueous secondary battery of the present invention can be applied to any shape such as a sheet shape, a square shape, and a cylinder shape. A positive electrode active material or a mixture of negative electrode active materials is mainly used after being applied (coated), dried and compressed on a current collector.

以下、図2により、有底筒型形状リチウム二次電池100を例に挙げて、その構成及び作製方法について説明する。有底筒型形状の電池では、充填される発電素子に対する外表面積が小さくなるので、充電や放電時に内部抵抗による発生するジュール発熱を効率よく外部に逃げる設計にすることが好ましい。また、熱伝導性の高い物質の充填比率を高め、内部での温度分布が小さくなるように設計することが好ましい。図2は、有底筒型形状リチウム二次電池100を例である。この電池は、セパレータ12を介して重ね合わせた正極シート14、負極シート16を巻回して外装缶18内に収納した有底筒型リチウム二次電池100となっている。その他、図中の20が絶縁板、22が封口板、24が正極集電体、26がガスケット、28が圧力感応弁体、30が電流遮断素子である。なお、拡大した円内の図示は視認性を考慮しハッチングを変えているが、各部材は符号により全体図と対応している。   Hereinafter, with reference to FIG. 2, a configuration and a manufacturing method thereof will be described using the bottomed cylindrical lithium secondary battery 100 as an example. In a battery having a bottomed cylindrical shape, since the outer surface area with respect to the power generating element to be filled becomes small, it is preferable to design so that Joule heat generated by the internal resistance at the time of charging and discharging efficiently escapes to the outside. Moreover, it is preferable to design so that the filling ratio of the substance having high thermal conductivity is increased and the temperature distribution inside is reduced. FIG. 2 shows an example of a bottomed cylindrical lithium secondary battery 100. This battery is a bottomed cylindrical lithium secondary battery 100 in which a positive electrode sheet 14 and a negative electrode sheet 16 overlapped with a separator 12 are wound and accommodated in an outer can 18. In addition, in the figure, 20 is an insulating plate, 22 is a sealing plate, 24 is a positive electrode current collector, 26 is a gasket, 28 is a pressure sensitive valve body, and 30 is a current interruption element. In addition, although the illustration in the enlarged circle has changed hatching in consideration of visibility, each member corresponds to the whole drawing by reference numerals.

まず、負極活物質と、所望により用いられる結着剤やフィラーなどを有機溶剤に溶解したものを混合して、スラリー状あるいはペースト状の負極合剤を調製する。得られた負極合剤を集電体としての金属芯体の両面の全面にわたって均一に塗布し、その後、有機溶剤を除去して負極合材層を形成する。さらに、集電体と負極合材層との積層体をロールプレス機等により圧延して、所定の厚みに調製して負極シート(電極シート)を得る。このとき、各剤の塗布方法や塗布物の乾燥、正・負極の電極の形成方法は定法によればよい。   First, a negative electrode active material is mixed with a binder or filler used as desired in an organic solvent to prepare a slurry-like or paste-like negative electrode mixture. The obtained negative electrode mixture is uniformly applied over the entire surface of both surfaces of the metal core as a current collector, and then the organic solvent is removed to form a negative electrode mixture layer. Further, the laminate of the current collector and the negative electrode composite material layer is rolled with a roll press or the like to prepare a predetermined thickness to obtain a negative electrode sheet (electrode sheet). At this time, the coating method of each agent, the drying of the coated material, and the method of forming the positive and negative electrodes may be in accordance with conventional methods.

本実施形態では、円筒形の電池を例に挙げたが、本発明はこれに制限されず、例えば、上記方法で作製された正・負の電極シートを、セパレータを介して重ね合わせた後、そのままシート状電池に加工するか、或いは、折りまげた後角形缶に挿入して、缶とシートを電気的に接続した後、電解質を注入し、封口板を用いて開口部を封止して角形電池を形成してもよい。   In the present embodiment, a cylindrical battery is taken as an example, but the present invention is not limited to this, for example, after the positive and negative electrode sheets produced by the above method are overlapped via a separator, After processing into a sheet battery as it is, or inserting it into a rectangular can after being folded and electrically connecting the can and the sheet, injecting an electrolyte and sealing the opening using a sealing plate A square battery may be formed.

いずれの実施形態においても、安全弁を開口部を封止するための封口板として用いることができる。また、封口部材には、安全弁の他、従来知られている種々の安全素子を備えつけてもよい。例えば、過電流防止素子として、ヒューズ、バイメタル、PTC素子などが好適に用いられる。   In any embodiment, the safety valve can be used as a sealing plate for sealing the opening. In addition to the safety valve, the sealing member may be provided with various conventionally known safety elements. For example, a fuse, bimetal, PTC element, or the like is preferably used as the overcurrent prevention element.

また、上記安全弁のほかに電池缶の内圧上昇の対策として、電池缶に切込を入れる方法、ガスケット亀裂方法あるいは封口板亀裂方法あるいはリード板との切断方法を利用することができる。また、充電器に過充電や過放電対策を組み込んだ保護回路を具備させるか、あるいは独立に接続させてもよい。   In addition to the safety valve, as a countermeasure against the increase in internal pressure of the battery can, a method of cutting the battery can, a method of cracking the gasket, a method of cracking the sealing plate, or a method of cutting the lead plate can be used. Further, the charger may be provided with a protection circuit incorporating measures against overcharge and overdischarge, or may be connected independently.

缶やリード板は、電気伝導性をもつ金属や合金を用いることができる。例えば、鉄、ニッケル、チタン、クロム、モリブデン、銅、アルミニウムなどの金属あるいはそれらの合金が好適に用いられる。   For the can and lead plate, a metal or alloy having electrical conductivity can be used. For example, metals such as iron, nickel, titanium, chromium, molybdenum, copper, and aluminum, or alloys thereof are preferably used.

キャップ、缶、シート、リード板の溶接法は、公知の方法(例、直流又は交流の電気溶接、レーザー溶接、超音波溶接)を用いることができる。封口用シール剤は、アスファルトなどの従来知られている化合物や混合物を用いることができる。   As a method for welding the cap, the can, the sheet, and the lead plate, a known method (eg, direct current or alternating current electric welding, laser welding, ultrasonic welding) can be used. As the sealing agent for sealing, a conventionally known compound or mixture such as asphalt can be used.

[非水二次電池の用途] [Applications of non-aqueous secondary batteries]

リチウム電池と呼ばれる二次電池は、充放電反応にリチウムの吸蔵および放出を利用する二次電池(リチウムイオン二次電池)と、リチウムの析出および溶解を利用する二次電池(リチウム金属二次電池)とに大別される。本発明においてはリチウムイオン二次電池としての適用が好ましい。
本発明の非水二次電池はサイクル性良好な二次電池を作製することができるため、種々の用途に適用される。適用態様には特に限定はないが、例えば、電子機器に搭載する場合、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、メモリーカードなどが挙げられる。その他民生用として、自動車、電動車両、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器(ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など)などが挙げられる。更に、各種軍需用、宇宙用として用いることができる。また、太陽電池と組み合わせることもできる。
Secondary batteries called lithium batteries are secondary batteries that use the insertion and extraction of lithium for charge / discharge reactions (lithium ion secondary batteries), and secondary batteries that use precipitation and dissolution of lithium (lithium metal secondary batteries). ). In the present invention, application as a lithium ion secondary battery is preferable.
Since the nonaqueous secondary battery of the present invention can produce a secondary battery with good cycle performance, it is applied to various applications. Although there is no particular limitation on the application mode, for example, when installed in an electronic device, a notebook computer, a pen input personal computer, a mobile personal computer, an electronic book player, a mobile phone, a cordless phone, a pager, a handy terminal, a mobile fax machine, a mobile phone Copy, portable printer, headphone stereo, video movie, LCD TV, handy cleaner, portable CD, minidisc, electric shaver, walkie-talkie, electronic notebook, calculator, memory card, portable tape recorder, radio, backup power supply, memory card, etc. It is done. Other consumer products include automobiles, electric vehicles, motors, lighting equipment, toys, game equipment, road conditioners, watches, strobes, cameras, medical equipment (such as pacemakers, hearing aids, and shoulder grinders). Furthermore, it can be used for various military use and space use. Moreover, it can also combine with a solar cell.

以下に、実施例に基づき本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明がこれにより限定して解釈されるものではない。なお、以下の実施例において、「部」及び「%」とは特に断らない限り、質量基準である。
<実施例1・比較例1>
電解液の調製
表1の電解液の溶剤S1〜S3に化合物(1)(2)を表中に示した量となるように添加し、更にビニレンカーボネートを全電解液に対し1質量%となるように添加して各試験用の電解液を調製した。調製した電解液の25℃における粘度は全て5mPa・s以下、カールフィッシャー法(JISK0113)により測定した水分量は20ppm(質量基準)以下であった。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not construed as being limited thereto. In the following examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
<Example 1 and Comparative Example 1>
Preparation of Electrolytic Solution Compounds (1) and (2) are added to the solvents S1 to S3 of the electrolytic solution in Table 1 so as to have the amounts shown in the table, and vinylene carbonate is 1% by mass with respect to the total electrolytic solution. Thus, an electrolytic solution for each test was prepared. All the prepared electrolyte solutions had a viscosity at 25 ° C. of 5 mPa · s or less, and the moisture content measured by the Karl Fischer method (JISK0113) was 20 ppm (mass basis) or less.

<難燃性>
調製した電解液の難燃性を大気下25℃において以下のように評価した。
UL−94HB水平燃焼試験を参考に、以下の試験系にて評価実施した。幅13mm、長さ110mmのガラス濾紙(ADVANTEC GA−100)を切り出し、調製した電解液1.5mlをガラス濾紙上に満遍なく滴下した。十分にガラス濾紙内に電解液が染み込んだ後、余剰の電解液を拭い、水平になるように吊るした。全炎長2cmに調整したブタンガスバーナーの内炎がガラス濾紙先端に触れる位置から3秒着火し、炎を離した後の挙動で着火の有無、着火後の消炎、着火点から他方の端まで炎が到達する時間を以下のように評価した。添加剤を添加していない電解液は着火点から他方の端まで炎が到達する時間が5秒未満であった。
5・・・着火が見られず、不燃であった。
4・・・着火したがすぐに消炎した
3・・・着火したが着火点から他方の端まで炎が到達する前に消炎した
2・・・着火点から他方の端まで炎が到達する時間が10秒以上で、燃焼抑制効果が見られるが、不燃、消炎には至らないレベル
1・・・着火点から他方の端まで炎が到達する時間が10秒未満で、燃焼抑制効果なし。
<Flame retardance>
The flame retardancy of the prepared electrolyte was evaluated as follows at 25 ° C. in the atmosphere.
The following test system was used for evaluation with reference to the UL-94HB horizontal combustion test. A glass filter paper (ADVANTEC GA-100) having a width of 13 mm and a length of 110 mm was cut out, and 1.5 ml of the prepared electrolyte was evenly dropped onto the glass filter paper. After the electrolyte solution was sufficiently infiltrated into the glass filter paper, the excess electrolyte solution was wiped and hung so as to be horizontal. The butane gas burner adjusted to a total flame length of 2 cm ignites for 3 seconds from the position where it touches the tip of the glass filter paper. The arrival time was evaluated as follows. The time for the flame to reach from the ignition point to the other end of the electrolyte solution to which no additive was added was less than 5 seconds.
5 ... Ignition was not seen and it was nonflammable.
4 ... I ignited but immediately extinguished 3 ... I ignited but extinguished before the flame reached from the ignition point to the other end 2 ... Time to reach the flame from the ignition point to the other end 10 seconds In the above, the combustion suppression effect is seen, but the level which does not lead to non-flammability and flame extinguishing 1... The flame reaches from the ignition point to the other end in less than 10 seconds and there is no combustion suppression effect.

<電池(1)の作製>
正極は活物質:LiNi1/3Mn1/3Co1/3(NMC)85質量%、導電助剤:カーボンブラック7.5質量%、バインダー:PVDF 7.5質量%で作製し、負極は活物質:黒鉛85質量%、導電助剤:カーボンブラック7.5質量%、バインダー:PVDF 7.5質量%で作製した。セパレータはポリプロピレン製多孔質膜24μm厚である。上記の正負極、セパレータを使用し、上記電解液を用いて、2032形コイン電池(1)を作製した。
<Production of battery (1)>
The positive electrode is made of active material: LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 (NMC) 85% by mass, conductive auxiliary agent: carbon black 7.5% by mass, binder: PVDF 7.5% by mass, The negative electrode was made of active material: 85% by mass of graphite, conductive auxiliary agent: 7.5% by mass of carbon black, and binder: 7.5% by mass of PVDF. The separator is a polypropylene porous membrane having a thickness of 24 μm. Using the above positive and negative electrodes and separator, a 2032 type coin battery (1) was prepared using the above electrolytic solution.

<電池の初期化>
30℃の恒温槽中電池電圧が4.3V(正極電位4.4V)になるまで0.2C定電流充電した後、電池電圧が4.3V定電圧において電流値が0.12mAになるまで充電を行った。ただし、その時間の上限を2時間とした。次に30℃の恒温槽中、電池電圧が2.75Vになるまで0.2C定電流放電を行った。この操作を2回繰り返した。上記の方法で作製した2032形電池を用いて下記項目の評価を行った。結果を表1に示している。
ここで1Cとは電池の容量を1時間で放電または充電する電流値を表し、0.2Cはその0.2倍、0.5Cはその0.5倍、2Cは2倍の電流値を表す。大電流で充放電を行うほど、抵抗上昇の影響を受けやすいため、容量劣化しやすい。同様に、低温で放電すると抵抗上昇の影響を受けやすいため、容量劣化しやすく、この2つを組み合わせた低温大電流放電はより過酷な条件となる。
また、サイクル試験における温度も重要で、高温で充放電を繰り返すと、電解液成分の酸化還元分解が加速され、抵抗上昇しやすくなる。
<Battery initialization>
Charged at a constant current of 0.2 C until the battery voltage reaches 4.3 V (positive electrode potential 4.4 V) in a thermostat at 30 ° C., and then charged until the battery voltage reaches a current value of 0.12 mA at a constant voltage of 4.3 V. Went. However, the upper limit of the time was 2 hours. Next, 0.2 C constant current discharge was performed until the battery voltage became 2.75 V in a 30 ° C. constant temperature bath. This operation was repeated twice. The following items were evaluated using the 2032 type battery produced by the above method. The results are shown in Table 1.
Here, 1C represents a current value for discharging or charging the battery capacity in one hour, 0.2C represents 0.2 times, 0.5C represents 0.5 times, and 2C represents twice the current value. . As charging / discharging with a large current is more likely to be affected by an increase in resistance, the capacity is likely to deteriorate. Similarly, since it is easy to be affected by an increase in resistance when discharged at a low temperature, the capacity is likely to deteriorate, and a low temperature large current discharge combining the two becomes a more severe condition.
In addition, the temperature in the cycle test is also important. When charging and discharging are repeated at a high temperature, the oxidation-reduction decomposition of the electrolytic solution component is accelerated and the resistance is likely to increase.

(初回放電容量)
この電池を30℃の恒温槽中電池電圧が4.3Vになるまで0.7C定電流充電した後、電池電圧4.3Vの定電圧において電流値が0.12mAになるまで充電を行った。ただし、その時間の上限を2時間とした。この電池を30℃の恒温槽中電池電圧が2.75Vになるまで0.5C定電流放電を行い、初回の30℃/0.5C放電容量(I)を測定した。
(高温サイクル試験)
この電池を45℃の恒温槽中電池電圧が4.3Vになるまで0.7C定電流充電した後、電池電圧4.3Vの定電圧において電流値が0.12mAになるまで充電を行った。ただし、その時間の上限を2時間とした。この電池を45℃の恒温槽中電池電圧が2.75Vになるまで0.5C定電流放電を行うサイクルを300回繰り返した。
(サイクル試験後の放電容量)
高温サイクル試験後の電池を初回放電容量計測と同じ条件で充放電を行い、サイクル試験後の放電容量(II)を測定した。
(サイクル試験後の低温大電流放電容量)
高温サイクル試験後の電池を30℃の恒温槽中電池電圧が4.3Vになるまで0.7C定電流充電した後、電池電圧4.3Vの定電圧において電流値が0.12mAになるまで充電を行った。ただし、その時間の上限を2時間とした。この電池を10℃の恒温槽中電池電圧が2.75Vになるまで2C定電流放電を行い、サイクル試験後の10℃/2C放電容量(III)を測定した。
(First discharge capacity)
This battery was charged at a constant current of 0.7 C in a thermostat at 30 ° C. until the battery voltage became 4.3 V, and then charged at a constant voltage of the battery voltage of 4.3 V until the current value reached 0.12 mA. However, the upper limit of the time was 2 hours. This battery was subjected to 0.5C constant current discharge in a thermostatic chamber at 30 ° C. until the battery voltage reached 2.75 V, and the initial 30 ° C./0.5C discharge capacity (I) was measured.
(High temperature cycle test)
This battery was charged at a constant current of 0.7 C in a 45 ° C. constant temperature bath until the battery voltage reached 4.3 V, and then charged at a constant voltage of 4.3 V until the current value reached 0.12 mA. However, the upper limit of the time was 2 hours. A cycle of performing 0.5C constant current discharge of this battery in a thermostat at 45 ° C. until the battery voltage reached 2.75 V was repeated 300 times.
(Discharge capacity after cycle test)
The battery after the high-temperature cycle test was charged and discharged under the same conditions as the initial discharge capacity measurement, and the discharge capacity (II) after the cycle test was measured.
(Low temperature, large current discharge capacity after cycle test)
The battery after the high-temperature cycle test was charged at a constant current of 0.7 C in a thermostat bath at 30 ° C. until the battery voltage reached 4.3 V, and then charged until the current value reached 0.12 mA at a constant voltage of 4.3 V. Went. However, the upper limit of the time was 2 hours. The battery was subjected to 2C constant current discharge in a 10 ° C constant temperature bath until the battery voltage reached 2.75 V, and the 10 ° C / 2C discharge capacity (III) after the cycle test was measured.

得られた結果から下式によりサイクル試験後の放電容量維持率、サイクル試験後の低温大電流放電容量維持率を算出した。
サイクル試験後の放電容量維持率=(II)/(I)
サイクル試験後の低温大電流放電容量維持率=(III)/(I)
From the obtained results, the discharge capacity retention rate after the cycle test and the low temperature high current discharge capacity retention rate after the cycle test were calculated according to the following equations.
Discharge capacity maintenance ratio after cycle test = (II) / (I)
Low-temperature, large-current discharge capacity retention rate after cycle test = (III) / (I)

得られた放電容量維持率を以下のように評価した。値が大きいほど厳しい試験条件においても容量が維持されており、良好な結果である。
A:0.8以上
B:0.7以上0.8未満
C:0.6以上0.7未満
D:0.5以上0.6未満
E:0.3以上0.5未満
F:0.3未満
The obtained discharge capacity retention rate was evaluated as follows. The larger the value, the higher the capacity is maintained even under severe test conditions.
A: 0.8 or more B: 0.7 or more and less than 0.8 C: 0.6 or more and less than 0.7 D: 0.5 or more and less than 0.6 E: 0.3 or more and less than 0.5 F: 0. Less than 3

Figure 2015046389
試験No.:cで始まるものが比較例
comp:例示化合物
conc:濃度(質量%)
Figure 2015046389
Test No. : Starting with c is a comparative example comp: Exemplified compound conc: Concentration (mass%)

Figure 2015046389
Figure 2015046389

Figure 2015046389
溶剤
EC:エチレンカーボネート
EMC:エチルメチルカーボネート
DMC:ジメチルカーボネート
GBL:γブチロラクトン
PC:プロピレンカーボネート
Figure 2015046389
Solvent EC: Ethylene carbonate EMC: Ethyl methyl carbonate DMC: Dimethyl carbonate GBL: γ-Butyrolactone PC: Propylene carbonate

他の添加剤
BP:ビフェニル
CHB:シクロヘキシルベンゼン
TAB:t−アミルベンゼン
Other additives BP: biphenyl CHB: cyclohexylbenzene TAB: t-amylbenzene

上記の結果から分かるとおり、本発明の非水電解液によれば、高い難燃性を実現しながら、温度条件の異なる厳しい使用条件においても高い放電容量の維持率を達成できることが分かる。   As can be seen from the above results, according to the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, it is understood that a high discharge capacity retention rate can be achieved even under severe use conditions with different temperature conditions while realizing high flame retardancy.

<実施例2>
正極活物質をマンガン酸リチウム(LiMn)とし、サイクル試験充電時の電圧を4.2Vとした以外は、実施例1と同じ操作を行った。その結果、本願の電解液は高温サイクル試験後においても低温/大電流放電における容量維持率が高い優れた結果が得られたのに対し、比較例の電解液はサイクル試験充電時の低温/大電流放電における容量維持率が劣る結果であった。サイクル試験充電時の電圧を4.3Vとしたところ、実施例、比較例いずれの電解液を用いてもサイクル試験後の低温/大電流放電における容量維持率が低下したが、実施例の電池は十分実用上の要求を満たすものであった。
<実施例3>
正極活物質をコバルト酸リチウム(LiCoO)とし、サイクル試験充電時の電圧を4.0V、あるいは4.1Vとした以外は、実施例2と同じ操作を行った。その結果、本願の電解液は4.0V、4.1Vいずれの電圧での高温サイクル試験後においても低温/大電流放電における容量維持率が高い優れた結果が得られた。これに対し、比較例の電解液はサイクル試験充電時の電圧4.0Vにおいては本願の電解液同等であったが、充電時の電圧4.1Vのサイクル試験後の低温/大電流放電における容量維持率が劣る結果であった。サイクル試験充電時の電圧を4.2Vとしたところ、実施例、比較例いずれの電解液を用いてもサイクル試験後の低温/大電流放電における容量維持率が低下したが、実施例の電池は十分実用上の要求を満たすものであった。
<Example 2>
The same operation as in Example 1 was performed except that the positive electrode active material was lithium manganate (LiMn 2 O 4 ) and the voltage at the cycle test charge was 4.2 V. As a result, the electrolytic solution of the present application obtained excellent results with a high capacity retention rate at low temperature / large current discharge even after the high temperature cycle test, whereas the electrolyte of the comparative example had a low temperature / high capacity at the time of cycle test charging. The capacity retention rate in current discharge was inferior. When the voltage at the time of cycle test charging was set to 4.3 V, the capacity retention rate at low temperature / large current discharge after the cycle test was lowered by using any of the electrolyte solutions of the examples and comparative examples. It was enough to meet practical requirements.
<Example 3>
The same operation as in Example 2 was performed except that the positive electrode active material was lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) and the voltage at the cycle test charge was 4.0 V or 4.1 V. As a result, the electrolytic solution of the present application had an excellent result that the capacity retention ratio at low temperature / large current discharge was high even after the high temperature cycle test at any voltage of 4.0V and 4.1V. On the other hand, the electrolytic solution of the comparative example was equivalent to the electrolytic solution of the present application at the voltage 4.0 V during the cycle test charge, but the capacity at the low temperature / large current discharge after the cycle test at the voltage 4.1 V during the charge. The maintenance rate was inferior. When the voltage at the time of the cycle test was set to 4.2 V, the capacity retention rate at low temperature / high current discharge after the cycle test was lowered by using any of the electrolyte solutions of the example and the comparative example. It was enough to meet practical requirements.

<実施例4・比較例2>
電解液の調製
表2の電解液に化合物(1)(2)を表中に示した量となるように添加し、更にフロロエチレンカーボネートを全電解液に対し1質量%、スクシノニトリルを全電解液に対し1質量%、t−アミルベンゼンを全電解液に対し2質量%となるように添加して各試験用の電解液を調製した。調製した電解液の25℃における粘度は全て5mPa・s以下、カールフィッシャー法(JISK0113)により測定した水分量は20ppm以下であった。
<難燃性>
作成した電解液について実施例1の手法を用いて難燃性を評価した。
<電池(2)の作製>
正極は活物質:ニッケルマンガンコバルト酸リチウム(LiNi1/3Mn1/3Co1/3) 85質量%、導電助剤:カーボンブラック 7質量%、バインダー:PVDF 8質量%で作製し、負極は活物質:チタン酸リチウム(LiTi12) 94質量%、導電助剤:カーボンブラック 3質量%、バインダー:PVDF 3質量%で作製した。セパレータはポリプロピレン製25μm厚である。上記の正負極、セパレータを使用し、2032形コイン電池(2)を作製した。
<Example 4 and Comparative Example 2>
Preparation of electrolyte solution Compound (1) (2) was added to the electrolyte solution of Table 2 so that it might become the quantity shown in the table | surface, and also fluoroethylene carbonate was 1 mass% with respect to the total electrolyte solution, and succinonitrile was made into all. Electrolytic solutions for each test were prepared by adding 1% by mass to the electrolytic solution and 2% by mass of t-amylbenzene with respect to the total electrolytic solution. All the prepared electrolyte solutions had a viscosity at 25 ° C. of 5 mPa · s or less, and the water content measured by the Karl Fischer method (JIS K0113) was 20 ppm or less.
<Flame retardance>
The prepared electrolyte solution was evaluated for flame retardancy using the method of Example 1.
<Production of battery (2)>
The positive electrode is made of active material: nickel manganese lithium cobaltate (LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ) 85% by mass, conductive auxiliary agent: carbon black 7% by mass, binder: PVDF 8% by mass, The negative electrode was prepared with 94% by mass of active material: lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), conductive auxiliary agent: 3% by mass of carbon black, and binder: 3% by mass of PVDF. The separator is made of polypropylene and has a thickness of 25 μm. Using the positive and negative electrodes and the separator, a 2032 type coin battery (2) was produced.

<電池の初期化>
30℃の恒温槽中電池電圧が2.85V(正極電位4.4V)になるまで0.2C定電流充電した後、電池電圧が2.85V定電圧において電流値が0.12mAになるまで充電を行った。ただし、その時間の上限を2時間とした。次に30℃の恒温槽中、電池電圧が1.2V(正極電位(2.75V)になるまで0.2C定電流放電を行った。この操作を2回繰り返した。上記の方法で作製した2032形電池を用いて下記項目の評価を行った。結果を表2に示している。
(初回放電容量)
この電池を30℃の恒温槽中電池電圧が2.85Vになるまで1C定電流充電した後、電池電圧2.85Vの定電圧において電流値が0.12mAになるまで充電を行った。ただし、その時間の上限を2時間とした。この電池を30℃の恒温槽中電池電圧が1.2VVになるまで1C定電流放電を行い、初回の30℃/1C放電容量(IV)を測定した。
(高温サイクル試験)
この電池を45℃の恒温槽中電池電圧が2.85Vになるまで1C定電流充電した後、電池電圧2.85Vの定電圧において電流値が0.12mAになるまで充電を行った。ただし、その時間の上限を2時間とした。この電池を45℃の恒温槽中電池電圧が2.75Vになるまで1C定電流放電を行うサイクルを300回繰り返した。
(サイクル試験後の放電容量)
高温サイクル試験後の電池を初回放電容量計測と同じ条件で充放電を行い、サイクル試験後の放電容量(V)を測定した。
(サイクル試験後の低温大電流放電容量)
高温サイクル試験後の電池を30℃の恒温槽中電池電圧が2.85Vになるまで1C定電流充電した後、電池電圧2.85Vの定電圧において電流値が0.12mAになるまで充電を行った。ただし、その時間の上限を2時間とした。この電池を10℃の恒温槽中電池電圧が1.2Vになるまで4C定電流放電を行い、サイクル試験後の10℃/4C放電容量(VI)を測定した。
<Battery initialization>
Charged at a constant current of 0.2 C until the battery voltage reaches 2.85 V (positive electrode potential 4.4 V) in a constant temperature bath at 30 ° C., and then charged until the battery voltage reaches a current value of 0.12 mA at a constant voltage of 2.85 V. Went. However, the upper limit of the time was 2 hours. Next, 0.2 C constant current discharge was performed in a thermostat at 30 ° C. until the battery voltage reached 1.2 V (positive electrode potential (2.75 V). This operation was repeated twice. The following items were evaluated using a 2032 type battery, and the results are shown in Table 2.
(First discharge capacity)
The battery was charged at a constant current of 1 C in a thermostat at 30 ° C. until the battery voltage reached 2.85 V, and then charged until the current value reached 0.12 mA at a constant voltage of the battery voltage of 2.85 V. However, the upper limit of the time was 2 hours. This battery was subjected to 1C constant current discharge in a thermostatic chamber at 30 ° C. until the battery voltage became 1.2 VV, and the initial 30 ° C./1C discharge capacity (IV) was measured.
(High temperature cycle test)
This battery was charged at a constant current of 1 C in a 45 ° C. thermostat until the battery voltage reached 2.85 V, and then charged at a constant voltage of 2.85 V until the current value was 0.12 mA. However, the upper limit of the time was 2 hours. A cycle in which 1C constant current discharge was performed on this battery in a 45 ° C. thermostat until the battery voltage reached 2.75 V was repeated 300 times.
(Discharge capacity after cycle test)
The battery after the high-temperature cycle test was charged and discharged under the same conditions as the initial discharge capacity measurement, and the discharge capacity (V) after the cycle test was measured.
(Low temperature, large current discharge capacity after cycle test)
The battery after the high-temperature cycle test was charged at a constant current of 1 C in a thermostatic chamber at 30 ° C. until the battery voltage reached 2.85 V, and then charged until the current value reached 0.12 mA at a constant voltage of the battery voltage of 2.85 V. It was. However, the upper limit of the time was 2 hours. This battery was subjected to 4C constant current discharge in a 10 ° C constant temperature bath until the battery voltage became 1.2V, and the 10 ° C / 4C discharge capacity (VI) after the cycle test was measured.

得られた結果から下式によりサイクル試験後の放電容量維持率、サイクル試験後の低温大電流放電容量維持率を算出した。
サイクル試験後の放電容量維持率=(V)/(IV)
サイクル試験後の低温大電流放電容量維持率=(VI)/(IV)
From the obtained results, the discharge capacity retention rate after the cycle test and the low temperature high current discharge capacity retention rate after the cycle test were calculated according to the following equations.
Discharge capacity maintenance ratio after cycle test = (V) / (IV)
Low-temperature, large-current discharge capacity retention ratio after cycle test = (VI) / (IV)

得られた放電容量維持率を以下のように評価した。値が大きいほど厳しい試験条件においても容量が維持されており、良好な結果である。
A:0.8以上
B:0.7以上0.8未満
C:0.6以上0.7未満
D:0.5以上0.6未満
E:0.3以上0.5未満
F:0.3未満
The obtained discharge capacity retention rate was evaluated as follows. The larger the value, the higher the capacity is maintained even under severe test conditions.
A: 0.8 or more B: 0.7 or more and less than 0.8 C: 0.6 or more and less than 0.7 D: 0.5 or more and less than 0.6 E: 0.3 or more and less than 0.5 F: 0. Less than 3

Figure 2015046389
試験No.:cで始まるものが比較例
comp:例示化合物
conc:濃度(質量%)
Figure 2015046389
Test No. : Starting with c is a comparative example comp: Exemplified compound conc: Concentration (mass%)

本発明の電解液を用いることで、低温大電流放電といった過酷な条件においても容量劣化を抑制でき、更に燃焼抑制効果も両立するといった優れた効果が得られる。特に、大電流放電に適したLTOを負極活物質に適用した二次電池においても良好な性能を示すことが分かる。   By using the electrolytic solution of the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that capacity deterioration can be suppressed even under severe conditions such as low temperature and large current discharge, and further a combustion suppression effect can be achieved. In particular, it can be seen that the secondary battery in which LTO suitable for large current discharge is applied to the negative electrode active material also shows good performance.

上記実施例において本発明の電解液を負極としてリチウム・チタン酸化物負極、炭素負極、正極としてニッケルマンガンコバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、コバルト酸リチウムと組み合わせて用いた電池において優れた特性を発現することを示した。本発明を用いれば、更にニッケルマンガン酸リチウムなど4.5V以上の電位で使用される正極、あるいは炭素負極より高容量が期待されるSi含有負極、スズ含有負極を用いた電池においても、同様の優れた効果を発現するものと推測できる。   In the above embodiment, the battery of the present invention exhibits excellent characteristics in combination with a lithium / titanium oxide negative electrode as a negative electrode, a carbon negative electrode, and nickel manganese lithium cobaltate, lithium manganate, lithium cobaltate as a positive electrode. Showed that. If the present invention is used, the same applies to a positive electrode used at a potential of 4.5 V or more, such as lithium nickel manganate, or a battery using a Si-containing negative electrode or a tin-containing negative electrode expected to have a higher capacity than a carbon negative electrode. It can be assumed that an excellent effect is exhibited.

試験101のPN1を、上記例示化合物(1−6)、(1−10)、(1−14)、(1−22)、(1−25)、(1−30)、(1−46)、(1−62)、(1−67)にそれぞれ代えた以外同様にして各試験を行った。その結果、難燃性、高温での耐久性及び低温放電性について良好な性能を示すことが確認できた。   PN1 of Test 101 was converted to the above exemplary compounds (1-6), (1-10), (1-14), (1-22), (1-25), (1-30), (1-46) , (1-62) and (1-67), each test was carried out in the same manner except that each was replaced. As a result, it was confirmed that good performance was exhibited with respect to flame retardancy, durability at high temperatures and low temperature discharge properties.

試験101の化合物2−1−1を、上記例示化合物a19、a24、a27にそれぞれ代えた以外同様にして各試験を行った。その結果、難燃性、高温での耐久性及び低温放電性について良好な性能を示すことが確認できた。   Each test was carried out in the same manner except that the compound 2-1-1 of Test 101 was replaced with the exemplified compounds a19, a24 and a27, respectively. As a result, it was confirmed that good performance was exhibited with respect to flame retardancy, durability at high temperatures and low temperature discharge properties.

試験104の化合物2−2−1を、上記例示化合物b7、b9、b10、b18にそれぞれ代えた以外同様にして各試験を行った。その結果、難燃性、高温での耐久性及び低温放電性について良好な性能を示すことが確認できた。   Each test was performed in the same manner except that the compound 2-2-1 in Test 104 was replaced with the exemplified compounds b7, b9, b10, and b18, respectively. As a result, it was confirmed that good performance was exhibited with respect to flame retardancy, durability at high temperatures and low temperature discharge properties.

試験110の化合物2−3−1を、上記例示化合物c6、c10にそれぞれ代えた以外同様にして各試験を行った。その結果、高温での耐久性及び低温放電性について良好な性能を示すことが確認できた。   Each test was conducted in the same manner except that the compound 2-3-1 of Test 110 was replaced with the exemplified compounds c6 and c10, respectively. As a result, it was confirmed that good performance was exhibited with respect to durability at high temperatures and low temperature discharge properties.

C 正極(正極合材)
1 正極導電材(集電体)
2 正極活物質層
A 負極(負極合材)
3 負極導電材(集電体)
4 負極活物質層
5 非水電解液
6 動作手段
7 配線
9 セパレータ
10 リチウムイオン二次電池
12 セパレータ
14 正極シート
16 負極シート
18 負極を兼ねる外装缶
20 絶縁板
22 封口板
24 正極集電
26 ガスケット
28 圧力感応弁体
30 電流遮断素子
100 有底筒型形状リチウム二次電池
C positive electrode (positive electrode composite)
1 Positive electrode conductive material (current collector)
2 Positive electrode active material layer A Negative electrode (negative electrode composite)
3 Negative electrode conductive material (current collector)
4 Negative electrode active material layer 5 Nonaqueous electrolyte 6 Operating means 7 Wiring 9 Separator 10 Lithium ion secondary battery 12 Separator 14 Positive electrode sheet 16 Negative electrode sheet 18 Exterior can 20 also serving as negative electrode Insulating plate 22 Sealing plate 24 Positive electrode current collector 26 Gasket 28 Pressure sensitive valve body 30 Current interrupting element 100 Bottomed cylindrical shape lithium secondary battery

Claims (12)

非水溶剤、電解質、下記(I)の化合物、及び下記(II)の化合物を含有する非水二次電池用電解液。
(I)下記式(1)で表される化合物
(II)下記(2−1)〜(2−3)から選ばれる少なくとも1種の化合物
(2−1)下記式(2−1)で表される化合物
(2−2)アルキン構造を有する化合物
(2−3)環状エーテル化合物
Figure 2015046389
(式中、R〜Rは1価の置換基を表す。これらの置換基の少なくとも1つは−NR、−N=R、又はアジ基であり、別の少なくとも1つはハロゲン原子である。nは1以上の整数を表す。R及びRはそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロ環基、シアノ基、シリル基、または下記式(1A)、(1B)、(1C)、もしくは(1D)で表される置換基である。Rは下記式(C1)〜(C6)のいずれかで表される置換基を表す。)
Figure 2015046389
(式中、R1A1、R1C1、R1D1、R1D2はアルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、又はアミノ基を表す。XA1は酸素原子又は硫黄原子を表す。XD1は酸素原子、硫黄原子、又は窒素原子を表し、XD1が酸素原子、硫黄原子の場合、R1D3は置換基ではない。XD1が窒素原子の場合、R1D3はアルキル基、アリール基、シリル基、又はホスホニル基を表す。R1B1、R1B2はアルキル基、アリール基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、ホスホニル基、又はシリル基を表す。*は結合手を表す。)
Figure 2015046389
(式中、RX1、RX2、RX3はアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルチオ基、アリールチオ基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、又はシリル基を表す。RY1、RY2はハロゲン原子を表す。*は結合手を表す。)
Figure 2015046389
(Ra〜Raは独立に、アルキル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、または−(CHC(=O)−(O)Rb(nは0または1、mは0または1、Rbはアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはアラルキル基である)である。Xは酸素原子、硫黄原子、N(Ra12)を表す。Ra12は水素原子または1価の置換基を表す。)
An electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery containing a non-aqueous solvent, an electrolyte, a compound (I) below, and a compound (II) below.
(I) Compound represented by the following formula (1) (II) At least one compound selected from the following (2-1) to (2-3) (2-1) represented by the following formula (2-1) (2-2) Compound having alkyne structure (2-3) Cyclic ether compound
Figure 2015046389
(In the formula, R 1 to R 6 each represent a monovalent substituent. At least one of these substituents is —NR A R B , —N═R C , or an azide group, and at least one of the other substituents. Is a halogen atom, n represents an integer of 1 or more, and R A and R B are each independently a hydrogen atom, alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, heterocyclic group, cyano group, silyl group, or A substituent represented by the following formula (1A), (1B), (1C), or (1D) R C represents a substituent represented by any of the following formulas (C1) to (C6). .)
Figure 2015046389
(In the formula, R 1A1 , R 1C1 , R 1D1 and R 1D2 represent an alkyl group, an alkoxy group, an aryl group, an aryloxy group, a halogen atom, or an amino group. X A1 represents an oxygen atom or a sulfur atom. X D1 represents an oxygen atom, a sulfur atom, or a nitrogen atom, X D1 is an oxygen atom, a sulfur atom, R 1D3 is not a substituent .X D1 is a nitrogen atom, R 1D3 is an alkyl group, an aryl group, R 1B1 and R 1B2 each represents an alkyl group, an aryl group, an alkoxycarbonyl group, an aryloxycarbonyl group, an alkylsulfonyl group, an arylsulfonyl group, a phosphonyl group, or a silyl group, and * represents a bond. Represents hand.)
Figure 2015046389
(Wherein R X1 , R X2 and R X3 represent an alkyl group, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthio group, an arylthio group, a heterocyclic group, a halogen atom, or a silyl group. R Y1 and R Y2 Represents a halogen atom, and * represents a bond.)
Figure 2015046389
(Ra 1 to Ra 3 are independently an alkyl group, an alkoxy group, an aryloxy group, a halogen atom, an amino group, or — (CH 2 ) n C (═O) — (O) m Rb 4 (n is 0 or 1, m represents 0 or 1, and Rb 4 represents an alkyl group, an alkenyl group, an aryl group, or an aralkyl group, and X represents an oxygen atom, a sulfur atom, or N (Ra 12 ), and Ra 12 represents a hydrogen atom. Or represents a monovalent substituent.)
上記化合物(2−2)が下記式(2−2a)〜(2−2g)のいずれかの化合物である請求項1に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 2015046389
Rc〜Rc14は水素原子、1価の基を表す。RcおよびRc、RcおよびRc、RcおよびRc、RcおよびRc、RcおよびRc10、Rc11およびRc12、Rc13およびRc14のそれぞれのうち少なくとも一方はアルキン構造を有している。Lcは炭化水素連結基を表す。
The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the compound (2-2) is any one of the following formulas (2-2a) to (2-2g).
Figure 2015046389
Rc 1 to Rc 14 represent a hydrogen atom or a monovalent group. At least one of Rc 1 and Rc 2 , Rc 3 and Rc 4 , Rc 5 and Rc 6 , Rc 7 and Rc 8 , Rc 9 and Rc 10 , Rc 11 and Rc 12 , Rc 13 and Rc 14 is an alkyne structure have. Lc represents a hydrocarbon linking group.
上記化合物(2−2a)〜(2−2g)のいずれかで表される化合物のアルキン構造が下記(A1)の構造で表される請求項2に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 2015046389
は単結合または、炭化水素連結基、ヘテロ連結基、またはこれらを組み合せた連結基を表す。Lは炭化水素連結基、ヘテロ連結基、またはこれらを組み合せた連結基を表す。nlは0〜10の整数である。R21はアルキル基、アリール基、アラルキル基、アミノ基、シリル基、または水素原子を表す。
The electrolyte solution for non-aqueous secondary batteries according to claim 2, wherein the alkyne structure of the compound represented by any one of the compounds (2-2a) to (2-2g) is represented by the following structure (A1).
Figure 2015046389
L 1 represents a single bond, a hydrocarbon linking group, a hetero linking group, or a linking group obtained by combining these. L 2 represents a hydrocarbon linking group, a hetero linking group, or a linking group obtained by combining these. nl is an integer of 0-10. R 21 represents an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an amino group, a silyl group, or a hydrogen atom.
上記化合物(2−3)が環内に1又は2つの酸素原子を有する5又は6員環エーテル化合物である請求項1に記載の非水二次電池用電解液。   The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to claim 1, wherein the compound (2-3) is a 5- or 6-membered ring ether compound having 1 or 2 oxygen atoms in the ring. 上記化合物(2−3)が下記式(B1)〜(B5)のいずれかの化合物である請求項4に記載の非水二次電池用電解液。
Figure 2015046389
31〜R36はそれぞれ独立に置換基を表す。n1は0〜8の整数を表す。n2は0〜6の整数を表す。n3は0〜10の整数を表す。n4は0〜8の整数を表す。n5、n6は0〜5の整数を表す。
The electrolyte solution for a non-aqueous secondary battery according to claim 4, wherein the compound (2-3) is any one of the following formulas (B1) to (B5).
Figure 2015046389
R 31 to R 36 each independently represents a substituent. n1 represents the integer of 0-8. n2 represents an integer of 0 to 6. n3 represents an integer of 0 to 10. n4 represents an integer of 0 to 8. n5 and n6 represent an integer of 0 to 5.
上記化合物(I)を電解液全量中0.1〜20質量%で含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。   The electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 5, wherein the compound (I) is contained in an amount of 0.1 to 20% by mass in the total amount of the electrolyte solution. 上記化合物(II)を電解液全量中0.01〜10質量%で含有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。   The electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 5, wherein the compound (II) is contained in an amount of 0.01 to 10% by mass in the total amount of the electrolyte solution. 上記式(1)において、R〜Rのすべてがハロゲン原子と、上記特定含窒素基とで構成されている請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。 In said Formula (1), all of R < 1 > -R < 6 > is comprised with the halogen atom and the said specific nitrogen-containing group, Electrolysis for nonaqueous secondary batteries of any one of Claims 1-7 liquid. 上記化合物(I)100質量部に対して上記化合物(II)を10〜100質量部で用いる請求項1〜8のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液。   The electrolyte solution for nonaqueous secondary batteries according to any one of claims 1 to 8, wherein the compound (II) is used in an amount of 10 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the compound (I). 請求項1〜9のいずれか1項に記載の非水二次電池用電解液と、正極と、負極とを有する非水二次電池。   The non-aqueous secondary battery which has the electrolyte solution for non-aqueous secondary batteries of any one of Claims 1-9, a positive electrode, and a negative electrode. 上記正極の活物質がニッケルおよび/またはマンガンを含有する材料からなる請求項10に記載の非水二次電池。   The non-aqueous secondary battery according to claim 10, wherein the positive electrode active material is made of a material containing nickel and / or manganese. 上記負極の活物質が炭素、ケイ素、チタン、およびスズから選ばれる少なくとも1種を含有する材料からなる請求項10または11に記載の非水二次電池。   The nonaqueous secondary battery according to claim 10 or 11, wherein the negative electrode active material is made of a material containing at least one selected from carbon, silicon, titanium, and tin.
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