JP2015065049A - Nonaqueous electrolytic solution, and nonaqueous secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolytic solution, and nonaqueous secondary battery Download PDF

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松岡 直樹
Naoki Matsuoka
直樹 松岡
卓也 森川
Takuya Morikawa
卓也 森川
喜多 房次
Fusaji Kita
房次 喜多
岸見 光浩
Mitsuhiro Kishimi
光浩 岸見
丈主 加味根
Tomokazu Kamine
丈主 加味根
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a nonaqueous electrolytic solution which includes, as solvent, acetonitrile superior in the balance of the viscosity and the relative dielectric constant and which is electrochemically stable in a lithium ion secondary battery; and a nonaqueous secondary battery which enables the achievement of a high energy density.SOLUTION: A nonaqueous electrolytic solution comprises: a nonaqueous solvent; and a lithium salt. The nonaqueous solvent includes 40-100 vol.% of acetonitrile to a total volume of the nonaqueous solvent. The lithium salt includes at least one compound selected from a group consisting of compounds expressed by LiN(SOCF)[where m is an integer of 0-1], and a fluorine-containing inorganic lithium salt. The total amount of the compounds expressed by LiN(SOCF)[where m is an integer of 0-1] is 3.1-25 mol to one liter of the acetonitrile in the nonaqueous solvent. A nonaqueous secondary battery is manufactured by use of the nonaqueous electrolytic solution.

Description

本発明は、非水系電解液及び非水系二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous secondary battery.

非水系電解液を含む非水系二次電池は、軽量、高エネルギー及び長寿命であることが大きな特徴であり、ノートブック型コンピューター、携帯電話機、スマートフォン、タブレットPC、デジタルカメラ、ビデオカメラ等の携帯用電子機器電源として広範囲に用いられている。また、低環境負荷社会への移行に伴い、ハイブリッド型電気自動車(Hybrid Electric Vehicle)、プラグインHEV(Plug−in Hybrid Electric Vehicle)、及び電動バイクの電源、さらには住宅用蓄電システム等の電力貯蔵分野においても注目されている。   Non-aqueous secondary batteries containing non-aqueous electrolytes are characterized by light weight, high energy, and long life, and are portable for notebook computers, mobile phones, smartphones, tablet PCs, digital cameras, video cameras, etc. It is widely used as a power source for electronic equipment. In addition, with the shift to a low environmental impact society, hybrid electric vehicles (Hybrid Electric Vehicles), plug-in HEVs (Plug-in Hybrid Electric Vehicles), and power sources for electric motorcycles, as well as power storage systems for residential power storage systems, etc. It is also attracting attention in the field.

ところで、常温作動型のリチウムイオン二次電池の電解液には非水系電解液を使用することが実用の見地より望ましく、環状炭酸エステル等の高誘電性溶媒と低級鎖状炭酸エステル等の低粘性溶媒との組み合わせが一般的な溶媒として例示される。一方、通常の高誘電率溶媒は融点が高く、非水系電解液に用いる電解質塩の種類によっては非水系電解液の低温特性を劣化させる原因にもなり得る。このような課題を克服する溶媒の1つとして、粘度と比誘電率とのバランスに優れたニトリル系溶媒が提案されている。中でもアセトニトリルはリチウムイオン二次電池の電解液に用いる溶媒として高いポテンシャルを有する。しかしながら、アセトニトリルは負極で電気化学的に還元分解するといった致命的な欠点があるため実用性能を発揮することができず、いくつかの改善策が報告されてきた。   By the way, it is desirable from a practical point of view to use a non-aqueous electrolyte as an electrolyte for a lithium ion secondary battery operating at room temperature, and a low-viscosity solvent such as a high-permittivity solvent such as a cyclic carbonate and a lower chain carbonate. A combination with a solvent is exemplified as a general solvent. On the other hand, a normal high dielectric constant solvent has a high melting point, and depending on the type of electrolyte salt used in the non-aqueous electrolyte, it may cause deterioration of the low-temperature characteristics of the non-aqueous electrolyte. As one of the solvents for overcoming such a problem, a nitrile solvent excellent in the balance between viscosity and relative dielectric constant has been proposed. Among them, acetonitrile has a high potential as a solvent used for an electrolyte solution of a lithium ion secondary battery. However, since acetonitrile has a fatal defect such as electrochemical reductive decomposition at the negative electrode, practical performance cannot be exhibited, and some improvement measures have been reported.

これまでに提案されている改善策のうち主なものは、以下の3つに分類される。
(1)特定の電解質塩や添加剤の組み合わせによって負極を保護し、アセトニトリルの還元分解を抑制する方法
例えば、以下の特許文献1及び2には、溶媒であるアセトニトリルを特定の電解質塩、添加剤と組み合わせることによって、アセトニトリルの還元分解の影響を低減した電解液が報告されている。なお、リチウムイオン二次電池の黎明期には、以下の特許文献3のように、アセトニトリルをプロピレンカーボネートやエチレンカーボネートで希釈しただけの溶媒を含む電解液も報告されている。しかしながら、特許文献3では、高温耐久性能については高温保存後の内部抵抗と電池厚みのみで判定しているため、高温環境下に置かれて実際に電池として作動するか否かという情報は開示されていない。単純にエチレンカーボネートやプロピレンカーボネートで希釈しただけでアセトニトリルをベースとした溶媒を含む電解液の還元分解を抑制することは実際には至難の業であり、溶媒の還元分解の抑制方法としては、特許文献1及び2のように複数の電解質塩、添加剤を組み合わせる方法が現実的である。
The main improvement measures proposed so far are classified into the following three.
(1) Method for protecting negative electrode by combination of specific electrolyte salt and additive and suppressing reductive decomposition of acetonitrile For example, in Patent Documents 1 and 2 below, acetonitrile as a solvent is a specific electrolyte salt and additive. There has been reported an electrolyte solution that reduces the influence of reductive decomposition of acetonitrile by combining with the above. In the early days of lithium ion secondary batteries, an electrolyte solution containing a solvent obtained by simply diluting acetonitrile with propylene carbonate or ethylene carbonate has been reported as in Patent Document 3 below. However, in Patent Document 3, since the high-temperature durability performance is determined only by the internal resistance and battery thickness after high-temperature storage, information on whether or not to actually operate as a battery in a high-temperature environment is disclosed. Not. Suppressing reductive decomposition of an electrolyte solution containing an acetonitrile-based solvent simply by diluting with ethylene carbonate or propylene carbonate is actually a difficult task. A method of combining a plurality of electrolyte salts and additives as in Documents 1 and 2 is realistic.

(2)アセトニトリルの還元電位よりも貴な電位でリチウムイオンを吸蔵する負極活物質を用いることによって、アセトニトリルの還元分解を抑制する方法
例えば、以下の特許文献4には、負極に特定の金属化合物を用いることでアセトニトリルの還元分解を回避した電池を得ることが報告されている。
(3)高濃度の電解質塩をアセトニトリルに溶解させて安定な液体状態を保持する方法
例えば、以下の非特許文献1には、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SOCF)の濃度が4.2mol/dm−3となるようにLiN(SOCFをアセトニトリルに溶解させた電解液を用い、負極をリチウム金属としたコインセルを作製することが記載されている。非特許文献1には、このようなコインセルに対して充放電測定を行った結果、黒鉛へのLi挿入脱離反応が観察されたことが報告されている。
(2) A method for suppressing reductive decomposition of acetonitrile by using a negative electrode active material that occludes lithium ions at a potential nobler than the reduction potential of acetonitrile. For example, Patent Document 4 below discloses a specific metal compound for a negative electrode. It has been reported that a battery avoiding reductive decomposition of acetonitrile can be obtained by using.
(3) Method of maintaining a stable liquid state by dissolving a high concentration electrolyte salt in acetonitrile For example, the following Non-Patent Document 1 includes lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) Is prepared using an electrolytic solution in which LiN (SO 2 CF 3 ) 2 is dissolved in acetonitrile so that the concentration becomes 4.2 mol / dm −3, and a coin cell having a negative electrode made of lithium metal is prepared. . Non-Patent Document 1 reports that, as a result of charge / discharge measurement on such a coin cell, Li + insertion / extraction reaction into graphite was observed.

これらの改善策のうち、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度を重視する用途に対しては、アセトニトリルの還元電位よりも卑な電位でリチウムイオンを吸蔵する負極活物質を用いたほうが圧倒的に有利となるため、(2)の改善策は対象外となる。したがって、(1)の改善策で蓄積された従来の知見を、新規に提案されたばかりである(3)の改善策に適用することが当業者にとって得策と考えるのが妥当である。なお、LiN(SOCFに代表されるイミド塩の多くは正極集電体として一般的に用いられているアルミニウム箔を電気化学的に腐食することが知られており、非特許文献1に記載された電池構成だけでは必ずしも電池として最適な状態に組み上げるには至っていない。リチウムイオン二次電池としての実用性能を満たすためには、例えば、以下の特許文献5及び6のように、フッ素含有無機リチウム塩を追加する等の対策も必須である。 Among these improvements, for applications that place importance on the energy density of lithium ion secondary batteries, it is overwhelmingly advantageous to use a negative electrode active material that occludes lithium ions at a lower potential than the reduction potential of acetonitrile. Therefore, the improvement measure (2) is not covered. Therefore, it is appropriate for those skilled in the art to consider that the conventional knowledge accumulated in the improvement measure (1) is applied to the improvement measure (3) that has just been proposed. Many of imide salts represented by LiN (SO 2 CF 3 ) 2 are known to electrochemically corrode aluminum foils generally used as positive electrode current collectors. The battery configuration described in No. 1 does not necessarily assemble into an optimum state as a battery. In order to satisfy practical performance as a lithium ion secondary battery, for example, as described in Patent Documents 5 and 6 below, measures such as adding a fluorine-containing inorganic lithium salt are essential.

国際公開第2012/057311号International Publication No. 2012/057311 国際公開第2013/062056号International Publication No. 2013/062056 特開平4−351860号公報JP-A-4-351860 特開2009−21134号公報JP 2009-21134 A 特開2004−265849号公報JP 2004-265849 A 特開2013−101900号公報JP2013-101900A

“Crystallinity gapにおける有機電解液の特異的電気化学特性”, 公益社団法人電気化学会創立80周年記念大会講演要旨集,2H08,234 (2013)“Specific electrochemical properties of organic electrolytes in crystallinity gap”, Proceedings of the 80th Anniversary of the Electrochemical Society of Japan, 2H08, 234 (2013)

一般に、電解質塩の濃度や溶媒組成を調節することは、当業者が適宜行うことであり、結晶化が阻害され安定な液体となるCrystalinity gap内で電解液組成を最適化することは当業者が容易に想到し得ることである。しかしながら、非特許文献1においてジメトキシエタン溶液で例示されたように、Crystalinity gapは一見すると飽和濃度に到達して固体が析出したような状態を超えてから発現する狭い濃度範囲での特異現象である。このため、無限の組み合わせが考えられる電解液の複合組成で不溶成分を発生させることなくこのような特異現象の範囲を探り当て、なおかつ電気化学機能との関係を検証していくことは決して容易ではない。また、当業者にとってリチウムイオン二次電池として安定作動する範囲であればイオン伝導性への影響が懸念されるCristalinity gapに限定する必要はなく、より現実的な濃度範囲でさらなる改良が切望されていた。   In general, the concentration of the electrolyte salt and the solvent composition are appropriately adjusted by those skilled in the art, and those skilled in the art are able to optimize the electrolyte composition in the crystallinity gap in which crystallization is inhibited and becomes a stable liquid. It can be easily conceived. However, as exemplified by the dimethoxyethane solution in Non-Patent Document 1, the crystallinity gap is a peculiar phenomenon in a narrow concentration range that appears after reaching a saturation concentration and exceeding the state where a solid is precipitated. . For this reason, it is not easy to find the range of such anomalous phenomenon without generating insoluble components in the composite composition of the electrolyte that can be combined infinitely, and to verify the relationship with the electrochemical function. . In addition, it is not necessary for those skilled in the art to limit to the cristallinity gap, which may affect the ionic conductivity, as long as the lithium ion secondary battery operates stably, and further improvements are desired in a more realistic concentration range. It was.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、粘度と比誘電率とのバランスに優れたアセトニトリルを含み、かつ電気化学的にも安定な非水系電解液及び高エネルギー密度を達成する非水系二次電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the circumstances described above, and achieves a non-aqueous electrolyte solution and high energy density that contain acetonitrile excellent in the balance between viscosity and relative dielectric constant and are also electrochemically stable. An object is to provide a non-aqueous secondary battery.

本発明者らは、上述の課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定量のアセトニトリルを含む非水系溶媒に、アセトニトリルに対して超高濃度のイミド塩を溶解させ、さらにフッ素含有無機リチウム塩を溶解させると、アセトニトリルのポテンシャルを活かしながら電気化学的にも安定な非水系電解液が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies in order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have dissolved an imide salt with an ultrahigh concentration in acetonitrile in a non-aqueous solvent containing a specific amount of acetonitrile, and further added a fluorine-containing inorganic substance. It has been found that when a lithium salt is dissolved, a nonaqueous electrolytic solution which is electrochemically stable while utilizing the potential of acetonitrile can be obtained, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]非水系溶媒とリチウム塩とを含有する非水系電解液であって、前記非水系溶媒は、アセトニトリルを該非水系溶媒の全体量に対して40〜100体積%含み、前記リチウム塩は、LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物とフッ素含有無機リチウム塩とを含み、前記LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物の総量は、前記非水系溶媒中の前記アセトニトリル1リットルに対して3.1〜25molである、ことを特徴とする非水系電解液。
That is, the present invention is as follows.
[1] A non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and a lithium salt, wherein the non-aqueous solvent contains 40 to 100% by volume of acetonitrile with respect to the total amount of the non-aqueous solvent, [m is an integer of 0-1] LiN (SO 2 C m F 2m + 1) 2 and a one or more compounds and fluorine-containing inorganic lithium salt selected from the group consisting of compounds represented by the LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1] The total amount of the compound is 3.1 to 25 mol with respect to 1 liter of the acetonitrile in the non-aqueous solvent, Non-aqueous electrolyte.

[2]前記フッ素含有無機リチウム塩は、LiPF及びLiBFからなる群より選ばれる1種以上のフッ素含有無機リチウム塩である、ことを特徴とする上記[1]記載の非水系電解液。
[3]前記フッ素含有無機リチウム塩の含有量は、前記非水系溶媒1リットルに対して0.05〜1.0molである、ことを特徴とする上記[1]又は[2]記載の非水系電解液。
[2] The non-aqueous electrolyte according to [1], wherein the fluorine-containing inorganic lithium salt is at least one fluorine-containing inorganic lithium salt selected from the group consisting of LiPF 6 and LiBF 4 .
[3] The non-aqueous system according to [1] or [2], wherein the content of the fluorine-containing inorganic lithium salt is 0.05 to 1.0 mol with respect to 1 liter of the non-aqueous solvent. Electrolytic solution.

[4]前記LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物は、LiN(SOF)である、ことを特徴とする上記[1]〜[3]のいずれか1項記載の非水系電解液。
[5]集電体としてアルミニウム箔を用いた正極と、負極活物質としてリチウムイオンを0.4V vs.Li/Liよりも卑な電位で吸蔵する材料を含有する負極と、上記[1]〜[4]のいずれか1項記載の非水系電解液とを含むことを特徴とする非水系二次電池。
[6]前記負極は、負極活物質として黒鉛を含む、ことを特徴とする上記[5]記載の非水系二次電池。
[4] The above [1], wherein the compound represented by LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1] is LiN (SO 2 F) 2 . The nonaqueous electrolytic solution according to any one of [3].
[5] A positive electrode using an aluminum foil as a current collector and lithium ion as a negative electrode active material at 0.4 V vs. A non-aqueous secondary, comprising a negative electrode containing a material that occludes at a lower potential than Li / Li + and the non-aqueous electrolyte according to any one of [1] to [4]. battery.
[6] The nonaqueous secondary battery according to [5], wherein the negative electrode includes graphite as a negative electrode active material.

本発明によれば、粘度と比誘電率とのバランスに優れたアセトニトリルを含み、かつ電気化学的にも安定な非水系電解液及び高エネルギー密度を達成する非水系二次電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a nonaqueous secondary battery that includes acetonitrile having an excellent balance between viscosity and relative dielectric constant and that is also electrochemically stable, and achieves a high energy density. it can.

本実施形態の非水系二次電池の一例を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows roughly an example of the non-aqueous secondary battery of this embodiment.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、本明細書において「〜」を用いて記載される数値範囲は、その前後に記載される数値を含むものである。
本実施形態の非水系電解液(以下、単に「電解液」ともいう。)は、非水系溶媒とリチウム塩とを含有する電解液であって、非水系溶媒はアセトニトリルを40〜100体積%含み、リチウム塩はLiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物とフッ素含有無機リチウム塩とを含み、かつ、化合物の総量は、非水系溶媒中のアセトニトリル1リットルに対して3.1〜25molである。
Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. In addition, the numerical range described using "-" in this specification includes the numerical value described before and behind that.
The non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment (hereinafter also simply referred to as “electrolyte solution”) is an electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and a lithium salt, and the non-aqueous solvent contains 40 to 100% by volume of acetonitrile. The lithium salt includes LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1] and one or more compounds selected from the group consisting of compounds and a fluorine-containing inorganic lithium salt; The total amount of the compound is 3.1 to 25 mol with respect to 1 liter of acetonitrile in the non-aqueous solvent.

<1.非水系二次電池の全体構成>
本実施形態の非水系二次電池としては、例えば、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する正極と、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な負極材料及び金属リチウムからなる群より選ばれる1種以上の材料を含有する負極と、を備えるリチウムイオン二次電池が挙げられる。
<1. Overall configuration of non-aqueous secondary battery>
As the non-aqueous secondary battery of the present embodiment, for example, a positive electrode containing one or more materials selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions as a positive electrode active material, and a negative electrode active material And a negative electrode containing a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium ions and a negative electrode containing one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium.

本実施形態の非水系二次電池としては、具体的には、図1に概略的に断面図を示すリチウムイオン二次電池であってもよい。
図1に示される非水系二次電池100は、セパレータ110と、セパレータ110を介して対向する正極120及び負極130と、電解液(図示せず)と、セパレータ110、正極120、負極130及び電解液を収容する電池外装160とを備える。正極120、セパレータ110及び負極130を順に積層した積層体には、非水系電解液が含浸されている。
Specifically, the non-aqueous secondary battery of the present embodiment may be a lithium ion secondary battery whose cross-sectional view is schematically shown in FIG.
A non-aqueous secondary battery 100 shown in FIG. 1 includes a separator 110, a positive electrode 120 and a negative electrode 130 facing each other with the separator 110 interposed therebetween, an electrolytic solution (not shown), a separator 110, a positive electrode 120, a negative electrode 130, and electrolysis. And a battery exterior 160 that contains the liquid. The laminated body in which the positive electrode 120, the separator 110, and the negative electrode 130 are sequentially laminated is impregnated with a nonaqueous electrolytic solution.

正極120は、正極合剤から作製した正極活物質層120Aと、正極集電体120Bとから構成される。負極130は、負極合剤から作製した負極活物質層130Aと、負極集電体130Bとから構成される。正極120及び負極130は、セパレータ110を介して正極活物質層120Aと負極活物質層130Aとが対向するように配置される。
以下、正極と負極の総称として「電極」、正極活物質層と負極活物質層の総称として「電極活物質層」、正極合剤と負極合剤の総称として「電極合剤」とも略記する。
The positive electrode 120 includes a positive electrode active material layer 120A made from a positive electrode mixture and a positive electrode current collector 120B. The negative electrode 130 includes a negative electrode active material layer 130A made from a negative electrode mixture and a negative electrode current collector 130B. The positive electrode 120 and the negative electrode 130 are disposed so that the positive electrode active material layer 120A and the negative electrode active material layer 130A face each other with the separator 110 interposed therebetween.
Hereinafter, the term “electrode” is abbreviated as a general term for the positive electrode and the negative electrode, the term “electrode active material layer” is a generic term for the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and the term “electrode mixture” is generically used for the positive electrode mixture and the negative electrode mixture.

これらの各部材としては、本実施形態における各要件を満たしていれば、従来のリチウムイオン二次電池に備えられる材料を用いることができ、例えば後述の材料であってもよい。以下、非水系二次電池100の各部材について詳細に説明する。   As each of these members, a material provided in a conventional lithium ion secondary battery can be used as long as each requirement in the present embodiment is satisfied. For example, the following materials may be used. Hereinafter, each member of the non-aqueous secondary battery 100 will be described in detail.

<2.電解液>
本実施形態における電解液は、非水系溶媒(以下、単に「溶媒」ともいう。)とリチウム塩とを少なくとも含む。本実施形態における電解液は、水分を含まないことが好ましいが、本発明の課題解決を阻害しない範囲であれば、ごく微量の水分を含有してもよい。そのような水分の含有量は、電解液の全量に対して、好ましくは0〜100ppmである。
<2. Electrolyte>
The electrolytic solution in the present embodiment includes at least a non-aqueous solvent (hereinafter also simply referred to as “solvent”) and a lithium salt. The electrolytic solution in the present embodiment preferably does not contain moisture, but may contain a very small amount of moisture as long as the solution of the problem of the present invention is not hindered. The water content is preferably 0 to 100 ppm with respect to the total amount of the electrolytic solution.

<2−1.非水系溶媒>
非水系溶媒としては、アセトニトリルを非水系溶媒の全体量に対して40〜100体積%含んでいれば特に制限はなく、その他の非水系溶媒を含んでもよい。なお、本実施形態でいう「非水系溶媒」とは、電解液中からリチウム塩を除いた要素をいう。すなわち、電解液中に、溶媒及び後述するリチウム塩と共に後述する添加剤を含んでいる場合には、溶媒と添加剤とを併せて「非水系溶媒」という。
<2-1. Non-aqueous solvent>
The non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it contains 40 to 100% by volume of acetonitrile with respect to the total amount of the non-aqueous solvent, and may include other non-aqueous solvents. In addition, the “non-aqueous solvent” referred to in the present embodiment refers to an element obtained by removing a lithium salt from an electrolytic solution. That is, when the electrolytic solution contains an additive to be described later together with a solvent and a lithium salt to be described later, the solvent and the additive are collectively referred to as “non-aqueous solvent”.

その他の非水系溶媒としては、例えば、メタノール及びエタノール等のアルコール類、並びに、非プロトン性溶媒が挙げられ、中でも、非プロトン性極性溶媒が好ましい。
非水系溶媒の具体例としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、トリフルオロメチルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロエチレンカーボネートに代表される環状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンに代表されるラクトン;スルホラン、ジメチルスルホキシドに代表される硫黄化合物;テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサンに代表される環状エーテル;エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルトリフルオロエチルカーボネートに代表される鎖状カーボネート;プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、アクリロニトリル等のモノニトリル;メトキシアセトニトリル、3−メトキシプロピオニトリルに代表されるアルコキシ基置換ニトリル;メチルプロピオネートに代表される鎖状カルボン酸エステル;ジメトキシエタンに代表される鎖状エーテル;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類が挙げられる。また、これらのフッ素化物に代表されるハロゲン化物も挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
Examples of other non-aqueous solvents include alcohols such as methanol and ethanol, and aprotic solvents. Among these, aprotic polar solvents are preferable.
Specific examples of the non-aqueous solvent include, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, Trans-2,3-pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, trifluoromethylethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, cyclic carbonate represented by 1,2-difluoroethylene carbonate; γ-butyrolactone, γ- Lactones typified by valerolactone; sulfur compounds typified by sulfolane and dimethyl sulfoxide; cyclic ethers typified by tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and 1,3-dioxane; ethyl methyl carbonate, dimethyl Chain carbonates typified by til carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl trifluoroethyl carbonate; propionitrile, butyronitrile, valeronitrile , Benzonitrile, acrylonitrile and other mononitriles; methoxyacetonitrile, alkoxy-substituted nitriles typified by 3-methoxypropionitrile; chain carboxylic acid esters typified by methylpropionate; chain typified by dimethoxyethane Ether; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone are listed. Moreover, the halide represented by these fluorides is also mentioned. These are used singly or in combination of two or more.

アセトニトリルは電気化学的に還元分解されやすいため、別の溶媒と混合すること、及び/又は、電極への保護皮膜形成のための添加剤を添加することが好ましい。
また、非水系二次電池の充放電に寄与するリチウム塩の電離度を高めるために、非水系溶媒は、環状の非プロトン性極性溶媒を1種以上含むことが好ましく、環状カーボネートを1種以上含むことがより好ましい。
Since acetonitrile is easily electrochemically reductively decomposed, it is preferable to mix with another solvent and / or add an additive for forming a protective film on the electrode.
In order to increase the ionization degree of the lithium salt that contributes to charging / discharging of the non-aqueous secondary battery, the non-aqueous solvent preferably contains one or more cyclic aprotic polar solvents, and contains one or more cyclic carbonates. More preferably.

また、リチウム塩の溶解性、伝導度及び電離度という機能を全て良好にするために、2種以上の非水系溶媒が混合された混合溶媒が用いられることが好ましい。この混合溶媒の成分となる非水系溶媒としては上述の非水系溶媒が挙げられ、混合溶媒の例としては環状カーボネートとアセトニトリルとの混合溶媒が挙げられる。
アセトニトリルの含有量は、非水系溶媒の全体量に対して40〜100体積%であり、45〜95体積%であることがより好ましく、50〜85体積%であることが更に好ましい。アセトニトリルの含有量が40体積%以上である場合、イオン伝導度が増大し高出力特性を発現できる傾向にあり、さらに、リチウム塩の溶解を促進することができる。非水系溶媒中のアセトニトリルの含有量が上述の範囲内にある場合、アセトニトリルの優れた性能を維持しながら、サイクル性能長期特性及びその他の電池特性の全てを一層良好なものとすることができる傾向にある。
Moreover, in order to make all the functions of lithium salt solubility, conductivity and ionization good, it is preferable to use a mixed solvent in which two or more kinds of non-aqueous solvents are mixed. Examples of the non-aqueous solvent that is a component of the mixed solvent include the above-described non-aqueous solvents, and examples of the mixed solvent include a mixed solvent of a cyclic carbonate and acetonitrile.
The content of acetonitrile is 40 to 100% by volume with respect to the total amount of the non-aqueous solvent, more preferably 45 to 95% by volume, and still more preferably 50 to 85% by volume. When the content of acetonitrile is 40% by volume or more, ionic conductivity tends to increase and high output characteristics tend to be exhibited, and further, dissolution of the lithium salt can be promoted. When the content of acetonitrile in the non-aqueous solvent is within the above range, the long-term cycle performance and other battery characteristics tend to be improved while maintaining the excellent performance of acetonitrile. It is in.

<2−2.リチウム塩>
本実施形態におけるリチウム塩は、LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物とフッ素含有無機リチウム塩とを含む。ここで、「フッ素含有無機リチウム塩」とは、炭素原子をアニオンに含まず、フッ素原子をアニオンに含み、アセトニトリルに可溶なリチウム塩をいう。
<2-2. Lithium salt>
The lithium salt in the present embodiment is one or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1], a fluorine-containing inorganic lithium salt, including. Here, the “fluorine-containing inorganic lithium salt” refers to a lithium salt that does not contain a carbon atom in an anion but contains a fluorine atom in an anion and is soluble in acetonitrile.

LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物としては、具体的には、LiN(SOF)とLiN(SOCFが挙げられる。これらの化合物は一般にイミド塩と総称される化合物である。以下、LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物をイミド塩とも記載する。イミド塩としては特にLiN(SOF)が望ましい。また「フッ素含有無機リチウム塩」にはLiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物は含まない。 Specific examples of the compound represented by LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1] include LiN (SO 2 F) 2 and LiN (SO 2 CF 3 ) 2. It is done. These compounds are generally referred to as imide salts. Hereinafter, a compound represented by LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1] is also referred to as an imide salt. As the imide salt, LiN (SO 2 F) 2 is particularly desirable. The “fluorine-containing inorganic lithium salt” does not include a compound represented by LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1].

従来、イミド塩は、LiPFを含有する溶液に少量添加すると、LiPFに起因する熱分解及び加水分解を抑制する効果があることが知られている。一方、本発明ではイミド塩を熱分解及び加水分解を抑制する効果を有する添加剤としては使用しない。本実施形態では、アセトニトリルに対して超高濃度のイミド塩を主たるリチウム塩として溶解させることにより、アセトニトリル自体を安定化する効果があることに注目している。 Traditionally, imide salts, when small amounts are added to a solution containing LiPF 6, it is known that an effect of suppressing thermal decomposition and hydrolysis due to LiPF 6. On the other hand, in the present invention, an imide salt is not used as an additive having an effect of suppressing thermal decomposition and hydrolysis. In the present embodiment, attention is paid to the effect of stabilizing the acetonitrile itself by dissolving an imide salt having an extremely high concentration in acetonitrile as a main lithium salt.

イミド塩の総量は、非水系溶媒中のアセトニトリル1リットルに対して3.1〜25molである。イミド塩がこの範囲にあることによって、Crystalinity gap(非特許文献1を参照)内にあるか否かに関わらず、負極におけるアセトニトリルの還元分解を効果的に抑制することが可能となる。
本実施形態におけるフッ素含有無機リチウム塩は、正極集電体である金属箔の表面に不働態皮膜を形成し、LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物による正極集電体の腐食を抑制する。このため、フッ素含有無機リチウム塩はリチウム塩として必ず加える必要がある。フッ素含有無機リチウム塩の具体例としては、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF、LiSiF、LiSbF、Li1212−b〔bは0〜3の整数〕等が挙げられる。
The total amount of the imide salt is 3.1 to 25 mol with respect to 1 liter of acetonitrile in the non-aqueous solvent. When the imide salt is in this range, it is possible to effectively suppress the reductive decomposition of acetonitrile in the negative electrode regardless of whether or not it is within the crystallinity gap (see Non-Patent Document 1).
The fluorine-containing inorganic lithium salt in the present embodiment forms a passive film on the surface of the metal foil that is the positive electrode current collector, and is represented by LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1]. Suppresses the corrosion of the positive electrode current collector by the generated compound. For this reason, the fluorine-containing inorganic lithium salt must be added as a lithium salt. Specific examples of the fluorine-containing inorganic lithium salt include, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiSbF 6 , Li 2 B 12 F b H 12-b [b is an integer of 0 to 3], etc. Is mentioned.

これらのフッ素含有無機リチウム塩は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。フッ素含有無機リチウム塩として、LiFとルイス酸の複塩である化合物が望ましく、中でも、リン原子を有するフッ素含有無機リチウム塩を用いると、遊離のフッ素原子を放出しやすくなることからより好ましく、LiPFが特に好ましい。また、フッ素含有無機リチウム塩として、ホウ素原子を有するフッ素含有無機リチウム塩を用いると、電池劣化を招くおそれのある過剰な遊離酸成分を捕捉しやすくなることから好ましく、このような観点からはLiBFが特に好ましい。 These fluorine-containing inorganic lithium salts are used singly or in combination of two or more. As the fluorine-containing inorganic lithium salt, a compound that is a double salt of LiF and Lewis acid is desirable. Among them, the use of a fluorine-containing inorganic lithium salt having a phosphorus atom is more preferable because it easily releases a free fluorine atom. 6 is particularly preferred. Further, when a fluorine-containing inorganic lithium salt having a boron atom is used as the fluorine-containing inorganic lithium salt, it is preferable because an excessive free acid component that may cause battery deterioration is easily captured. From such a viewpoint, LiBF 4 is particularly preferred.

本実施形態の電解液における、フッ素含有無機リチウム塩の含有量は、非水系溶媒1リットルに対して0.05〜1.0molであることが好ましく、0.1〜0.7molであることがより好ましく、0.2〜0.5molであることが更に好ましい。フッ素含有無機リチウム塩の含有量が上述の範囲内にある場合、フッ素含有無機リチウム塩が主たるリチウム塩としてではなく、添加剤的に作用する。このため、本実施形態の電解液は、フッ素含有無機リチウム塩自体の熱分解や加水分解の影響を受けることなく、電解液の導電率がより高い状態に保たれると同時に、非水系二次電池の充放電効率もより高い状態に保たれる傾向にある。また、本実施形態の電解液は、超高濃度イミド塩の高いアセトニトリル安定化能を優先的に機能させることができる傾向にある。また正極にアルミニウム集電体を用い、アセトニトリルが溶媒の50体積%以上含まれる場合は、フッ素含有無機リチウム塩をアセトニトリル1リットルに対して0.2〜0.8mol溶解させることが望ましく、0.3〜0.6mol溶解させることがより望ましい。これによりアセトニトリルの比率が高くても正極集電体の腐食を抑制することができる。   The content of the fluorine-containing inorganic lithium salt in the electrolytic solution of the present embodiment is preferably 0.05 to 1.0 mol, and preferably 0.1 to 0.7 mol with respect to 1 liter of the non-aqueous solvent. More preferably, it is 0.2-0.5 mol. When the content of the fluorine-containing inorganic lithium salt is within the above range, the fluorine-containing inorganic lithium salt acts as an additive rather than as the main lithium salt. For this reason, the electrolytic solution of the present embodiment is not affected by thermal decomposition or hydrolysis of the fluorine-containing inorganic lithium salt itself, and the electrolytic solution is kept in a higher electrical conductivity, and at the same time a non-aqueous secondary The charge / discharge efficiency of the battery tends to be kept higher. Moreover, the electrolyte solution of this embodiment exists in the tendency which can function preferentially the high acetonitrile stabilization ability of an ultra high concentration imide salt. When an aluminum current collector is used for the positive electrode and acetonitrile contains 50% by volume or more of the solvent, it is desirable to dissolve 0.2 to 0.8 mol of the fluorine-containing inorganic lithium salt with respect to 1 liter of acetonitrile. It is more desirable to dissolve 3 to 0.6 mol. Thereby, even if the ratio of acetonitrile is high, corrosion of the positive electrode current collector can be suppressed.

<2−3.添加剤>
本実施形態における電解液には、電極を保護する添加剤が含まれていてもよい。なお、上述したように、添加剤を含む場合には、アセトニトリルの含有量は、非水系溶媒と添加剤との合計量に対して40〜100体積%含んでいればよい。
添加剤としては、本発明による課題解決を阻害しないものであれば特に制限はなく、リチウム塩を溶解する溶媒としての役割を担う物質、すなわち上述の溶媒と実質的に重複してもよい。また、添加剤は、本実施形態における電解液及び非水系二次電池の性能向上に寄与する物質であることが好ましいが、電気化学的な反応には直接関与しない物質をも包含し、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
<2-3. Additives>
The electrolytic solution in the present embodiment may contain an additive for protecting the electrode. In addition, as above-mentioned, when an additive is included, content of acetonitrile should just contain 40-100 volume% with respect to the total amount of a non-aqueous solvent and an additive.
The additive is not particularly limited as long as it does not inhibit the solution of the problem according to the present invention, and may substantially overlap with a substance that plays a role as a solvent for dissolving a lithium salt, that is, the above-described solvent. The additive is preferably a substance that contributes to improving the performance of the electrolytic solution and the non-aqueous secondary battery in the present embodiment, but also includes a substance that does not directly participate in the electrochemical reaction. Are used alone or in combination of two or more.

添加剤の具体例としては、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、シス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、トランス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5−トリフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5,5−テトラフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5−トリフルオロ−5−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オンに代表されるフルオロエチレンカーボネート;ビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートに代表される不飽和結合含有環状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、ε−カプロラクトンに代表されるラクトン;1,4−ジオキサンに代表される環状エーテル;エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、ブチレンサルファイト、ペンテンサルファイト、スルホラン、3−メチルスルホラン、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、テトラメチレンスルホキシドに代表される環状硫黄化合物が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   Specific examples of the additive include, for example, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, cis-4,5-difluoro-1, 3-dioxolan-2-one, trans-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4,5-trifluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4,5 , 5-tetrafluoro-1,3-dioxolan-2-one, fluoroethylene carbonate represented by 4,4,5-trifluoro-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one; vinylene carbonate, 4 , 5-Dimethyl vinylene carbonate, cyclic carbonate containing unsaturated bond typified by vinyl ethylene carbonate; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolacto , Δ-valerolactone, δ-caprolactone, lactone typified by ε-caprolactone; cyclic ether typified by 1,4-dioxane; ethylene sulfite, propylene sulfite, butylene sulfite, pentene sulfite, sulfolane, 3 -Cyclic sulfur compounds represented by methyl sulfolane, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone and tetramethylene sulfoxide. These are used singly or in combination of two or more.

本実施形態における電解液中の添加剤の含有量については、特に制限はないが、非水系溶媒の全量に対する添加剤の含有量が0.1〜30体積%であることが好ましく、2〜20体積%であることがより好ましく、5〜15体積%であることが更に好ましい。本実施形態において、添加剤は高いサイクル性能の発現に寄与するが、一方で低温環境下における高出力性能への寄与は確認されていない。添加剤の含有量が多いほど電解液の劣化が抑えられるが、添加剤の含有量が少ないほど非水系二次電池の低温環境下における高出力特性が向上することになる。したがって、添加剤の含有量を上述の範囲内に調整することによって、非水系二次電池としての基本的な機能を損なうことなく、電解液の高イオン伝導度に基づく優れた性能をより十分に発揮することができる傾向にある。このような組成で電解液を作製することで、非水系二次電池のサイクル性能、低温環境下における高出力性能及びその他の電池特性の全てを一層良好なものとすることができる傾向にある。   Although there is no restriction | limiting in particular about content of the additive in the electrolyte solution in this embodiment, It is preferable that content of the additive with respect to the whole quantity of a non-aqueous solvent is 0.1-30 volume%, 2-20 It is more preferable that it is volume%, and it is still more preferable that it is 5-15 volume%. In this embodiment, the additive contributes to the development of high cycle performance, but on the other hand, the contribution to high output performance in a low temperature environment has not been confirmed. The higher the additive content, the more the deterioration of the electrolyte solution can be suppressed. However, the lower the additive content, the higher the high output characteristics of the non-aqueous secondary battery in a low temperature environment. Therefore, by adjusting the content of the additive within the above-mentioned range, the superior performance based on the high ionic conductivity of the electrolytic solution can be more sufficiently obtained without impairing the basic function as a non-aqueous secondary battery. There is a tendency to be able to demonstrate. By preparing the electrolytic solution with such a composition, all of the cycle performance of the non-aqueous secondary battery, the high output performance under a low temperature environment, and other battery characteristics tend to be further improved.

<3.正極>
正極120は、正極合剤から作製した正極活物質層120Aと、正極集電体120Bとから構成される。正極120は、非水系二次電池の正極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものであってもよい。
<3. Positive electrode>
The positive electrode 120 includes a positive electrode active material layer 120A made from a positive electrode mixture and a positive electrode current collector 120B. The positive electrode 120 is not particularly limited as long as it functions as a positive electrode of a non-aqueous secondary battery, and may be a known one.

正極活物質層120Aは、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料からなる群より選ばれる1種以上の材料を含有することが好ましい。また、正極活物質層120Aは、正極活物質とともに、必要に応じて導電助剤及びバインダーを含有することが好ましい。このような材料を用いる場合、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができる傾向にあるので好ましい。   The positive electrode active material layer 120A preferably contains one or more materials selected from the group consisting of materials capable of inserting and extracting lithium ions as the positive electrode active material. Moreover, it is preferable that the positive electrode active material layer 120A contains a conductive additive and a binder as necessary together with the positive electrode active material. The use of such a material is preferable because a high voltage and a high energy density tend to be obtained.

正極活物質としては、例えば、以下の一般式(1a)及び(1b)で表されるリチウム含有化合物、並びにトンネル構造及び層状構造の金属酸化物及び金属カルコゲン化物が挙げられる。なお、カルコゲン化物とは、硫化物、セレン化物、及びテルル化物をいう。
LiMO (1a)
Li (1b)
ここで、式中、Mは少なくとも1種の遷移金属元素を含む1種以上の金属元素を示し、xは0〜1.1の数、yは0〜2の数を示す。
Examples of the positive electrode active material include lithium-containing compounds represented by the following general formulas (1a) and (1b), and metal oxides and metal chalcogenides having a tunnel structure and a layered structure. The chalcogenide refers to sulfide, selenide, and telluride.
Li x MO 2 (1a)
Li y M 2 O 4 (1b)
Here, in the formula, M represents one or more metal elements including at least one transition metal element, x represents a number from 0 to 1.1, and y represents a number from 0 to 2.

一般式(1a)及び(1b)で表されるリチウム含有化合物としては、例えば、LiCoOに代表されるリチウムコバルト酸化物;LiMnO、LiMn、LiMnに代表されるリチウムマンガン酸化物;LiNiOに代表されるリチウムニッケル酸化物;LiMO(MはNi、Mn、及びCoから選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含み、且つ、Ni、Mn、Co、Al、及びMgからなる群より選ばれる2種以上の金属元素を示し、zは0.9超1.2未満の数を示す)で表されるリチウム含有複合金属酸化物が挙げられる。 Examples of lithium-containing compounds represented by the general formulas (1a) and (1b) include lithium cobalt oxides typified by LiCoO 2 ; LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , and Li 2 Mn 2 O 4. Lithium manganese oxide; lithium nickel oxide typified by LiNiO 2 ; Li z MO 2 (M contains at least one transition metal element selected from Ni, Mn, and Co, and Ni, Mn, Co, 2 or more kinds of metal elements selected from the group consisting of Al and Mg, and z represents a number greater than 0.9 and less than 1.2).

一般式(1a)及び(1b)で表されるリチウム含有化合物以外のリチウム含有化合物としては、リチウムを含有するものであれば特に限定されない。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸金属化合物、及びリチウムと遷移金属元素とを含むケイ酸金属化合物(例えばLiSiO、Mは一般式(1a)と同義であり、tは0〜1の数、uは0〜2の数を示す。)が挙げられる。より高い電圧を得る観点から、リチウム含有化合物は、特に、リチウムと、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)、バナジウム(V)及びチタン(Ti)からなる群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含む複合酸化物、並びにリン酸金属化合物が好ましい。 The lithium-containing compound other than the lithium-containing compound represented by the general formulas (1a) and (1b) is not particularly limited as long as it contains lithium. Examples of such a lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, a metal phosphate compound containing lithium and a transition metal element, and a metal silicate compound containing lithium and a transition metal element ( For example, Li t M u SiO 4 , M is synonymous with the general formula (1a), t is a number from 0 to 1, and u is a number from 0 to 2. From the viewpoint of obtaining a higher voltage, lithium-containing compounds include lithium, cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), chromium ( A composite oxide containing at least one transition metal element selected from the group consisting of Cr), vanadium (V) and titanium (Ti), and a metal phosphate compound are preferred.

リチウム含有化合物としてより具体的には、リチウムを有する金属酸化物またはリチウムを有する金属カルコゲン化物、及びリチウムを有するリン酸金属化合物が好ましく、例えば、それぞれ以下の一般式(2a)及び(2b)で表される化合物が挙げられる。これらの中では、リチウムを有する金属酸化物及びリチウムを有する金属カルコゲン化物がより好ましい。
Li (2a)
LiIIPO (2b)
ここで、式中、Dは酸素またはカルコゲン元素を示し、M及びMIIはそれぞれ1種以上の遷移金属元素を示し、v及びwの値は電池の充放電状態によって異なるが、通常vは0.05〜1.10、wは0.05〜1.10の数を示す。
More specifically, the lithium-containing compound is preferably a metal oxide having lithium or a metal chalcogenide having lithium and a metal phosphate compound having lithium. For example, in the following general formulas (2a) and (2b), And the compounds represented. Among these, a metal oxide having lithium and a metal chalcogenide having lithium are more preferable.
Li v M I D 2 (2a )
Li w M II PO 4 (2b)
Here, in the formula, D represents oxygen or a chalcogen element, M I and M II each represent one or more transition metal elements, and the values of v and w vary depending on the charge / discharge state of the battery. 0.05 to 1.10, w represents a number from 0.05 to 1.10.

上述の一般式(2a)で表されるリチウム含有化合物は一般に層状構造を有し、上述の一般式(2b)で表される化合物は一般にオリビン構造を有する。これらのリチウム含有化合物は、構造を安定化させる等の目的から、遷移金属元素の一部をAl、Mg、その他の遷移金属元素で置換したり結晶粒界に含ませたりしたものや、酸素原子の一部をフッ素原子等で置換したものであってもよい。更に、リチウム含有化合物は、正極活物質表面の少なくとも一部に他の正極活物質を被覆したものであってもよい。   The lithium-containing compound represented by the above general formula (2a) generally has a layered structure, and the compound represented by the above general formula (2b) generally has an olivine structure. For the purpose of stabilizing the structure, these lithium-containing compounds are obtained by substituting a part of the transition metal element with Al, Mg, other transition metal elements or included in the crystal grain boundary, or oxygen atoms. A part of may be substituted with a fluorine atom or the like. Further, the lithium-containing compound may be one in which at least a part of the surface of the positive electrode active material is coated with another positive electrode active material.

また、トンネル構造及び層状構造を有する金属酸化物または金属カルコゲン化物としては、例えば、MnO、FeO、FeS、V、V13、TiO、TiS、MoS及びNbSeに代表されるリチウム以外の金属の酸化物、硫化物、セレン化物が挙げられる。
他の正極活物質としては、イオウ、並びにポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、及びポリピロールに代表される導電性高分子も挙げられる。
Examples of the metal oxide or metal chalcogenide having a tunnel structure and a layered structure include, for example, MnO 2 , FeO 2 , FeS 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , TiS 2 , MoS 2 and NbSe. 2 includes oxides, sulfides, and selenides of metals other than lithium.
Examples of other positive electrode active materials include sulfur and conductive polymers represented by polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole.

上述の正極活物質は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。
バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム及びフッ素ゴムが挙げられる。
The positive electrode active materials described above are used singly or in combination of two or more.
Examples of the conductive aid include carbon black typified by graphite, acetylene black and ketjen black, and carbon fiber.
Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid, styrene butadiene rubber, and fluorine rubber.

また、正極活物質層120Aは、正極活物質と必要に応じて導電助剤及びバインダーとを混合した正極合剤を溶剤に分散した正極合剤含有スラリーを、正極集電体120Bに塗布することにより形成される。このような溶剤としては、特に制限はなく、従来公知のものを用いることができ、例えば、N―メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、水が挙げられる。   In addition, the positive electrode active material layer 120A is obtained by applying, to the positive electrode current collector 120B, a positive electrode mixture-containing slurry in which a positive electrode mixture obtained by mixing a positive electrode active material and, if necessary, a conductive additive and a binder is dispersed in a solvent. It is formed by. There is no restriction | limiting in particular as such a solvent, A conventionally well-known thing can be used, For example, N-methyl- 2-pyrrolidone, a dimethylformamide, a dimethylacetamide, and water are mentioned.

正極集電体120Bは、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。また、正極集電体120Bは、表面にカーボンコートが施されていたり、メッシュ状に加工されていてもよい。正極集電体120Bの厚みは、5〜40μmであることが好ましく、7〜35μmであることがより好ましく、9〜30μmであることが更に好ましい。   The positive electrode current collector 120B is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil. Further, the positive electrode current collector 120B may have a surface coated with carbon or processed into a mesh shape. The thickness of the positive electrode current collector 120B is preferably 5 to 40 μm, more preferably 7 to 35 μm, and still more preferably 9 to 30 μm.

<4.負極>
負極130は、負極合剤から作製した負極活物質層130Aと、負極集電体130Bとから構成される。負極130は、非水系二次電池の負極として作用するものであれば特に限定されず、公知のものであってもよい。
<4. Negative electrode>
The negative electrode 130 includes a negative electrode active material layer 130A made from a negative electrode mixture and a negative electrode current collector 130B. The negative electrode 130 is not particularly limited as long as it functions as a negative electrode of a non-aqueous secondary battery, and may be a known one.

負極活物質層130Aは、電池電圧を高められるという観点から、負極活物質としてリチウムイオンを0.4V vs.Li/Liよりも卑な電位で吸蔵することが可能な材料を含有することが好ましい。また、負極活物質層130Aは、負極活物質とともに、必要に応じて導電助剤及びバインダーを含有することが好ましい。
負極活物質としては、例えば、アモルファスカーボン(ハードカーボン)、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、グラファイト、炭素コロイド及びカーボンブラックに代表される炭素材料の他、金属リチウム、金属酸化物、金属窒化物、リチウム合金、スズ合金、シリコン合金、金属間化合物、有機化合物、無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物が挙げられる。
From the viewpoint that the negative electrode active material layer 130A can increase the battery voltage, 0.4 V vs. lithium ion is used as the negative electrode active material. It is preferable to contain a material that can be occluded at a lower potential than Li / Li + . Moreover, it is preferable that the negative electrode active material layer 130A contains a conductive additive and a binder as necessary together with the negative electrode active material.
Examples of the negative electrode active material include amorphous carbon (hard carbon), artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, organic polymer compound fired body, mesocarbon microbeads, carbon fiber, activated carbon In addition to carbon materials represented by graphite, carbon colloid and carbon black, metal lithium, metal oxide, metal nitride, lithium alloy, tin alloy, silicon alloy, intermetallic compound, organic compound, inorganic compound, metal complex, An organic polymer compound is mentioned.

負極活物質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。
導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。
バインダーとしては、例えば、PVDF、PTFE、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム及びフッ素ゴムが挙げられる。
A negative electrode active material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Examples of the conductive aid include carbon black typified by graphite, acetylene black and ketjen black, and carbon fiber.
Examples of the binder include PVDF, PTFE, polyacrylic acid, styrene butadiene rubber, and fluorine rubber.

また、負極活物質層130Aは、負極活物質と必要に応じて導電助剤及びバインダーとを混合した負極合剤を溶剤に分散した負極合剤含有スラリーを、負極集電体130Bに塗布することにより形成される。このような溶剤としては、特に制限はなく、従来公知のものを用いることができ、例えば、N―メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、水等が挙げられる。   In addition, the negative electrode active material layer 130A is obtained by applying a negative electrode mixture-containing slurry in which a negative electrode mixture obtained by mixing a negative electrode active material and, if necessary, a conductive additive and a binder in a solvent is applied to the negative electrode current collector 130B. It is formed by. There is no restriction | limiting in particular as such a solvent, A conventionally well-known thing can be used, For example, N-methyl- 2-pyrrolidone, a dimethylformamide, a dimethylacetamide, water etc. are mentioned.

負極集電体130Bは、例えば、銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。また、負極集電体130Bは、表面にカーボンコートが施されていたり、メッシュ状に加工されていてもよい。負極集電体130Bの厚みは、5〜40μmであることが好ましく、6〜35μmであることがより好ましく、7〜30μmであることが更に好ましい。   The negative electrode current collector 130B is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil. Further, the negative electrode current collector 130B may have a surface coated with carbon or processed into a mesh. The thickness of the negative electrode current collector 130B is preferably 5 to 40 μm, more preferably 6 to 35 μm, and still more preferably 7 to 30 μm.

<5.セパレータ>
本実施形態における非水系二次電池100は、正極120及び負極130の短絡防止、シャットダウン等の安全性付与の観点から、正極120と負極130との間にセパレータ110を備えることが好ましい。セパレータ110としては、公知の非水系二次電池に備えられるものと同様のものを用いてもよく、イオン透過性が大きく、機械的強度に優れる絶縁性の薄膜が好ましい。セパレータ110としては、例えば、織布、不織布、合成樹脂製微多孔膜が挙げられ、これらの中でも、合成樹脂製微多孔膜が好ましい。
<5. Separator>
The nonaqueous secondary battery 100 in this embodiment preferably includes a separator 110 between the positive electrode 120 and the negative electrode 130 from the viewpoint of providing safety such as prevention of short circuit between the positive electrode 120 and the negative electrode 130 and shutdown. The separator 110 may be the same as that provided in a known non-aqueous secondary battery, and is preferably an insulating thin film having high ion permeability and excellent mechanical strength. Examples of the separator 110 include a woven fabric, a nonwoven fabric, and a synthetic resin microporous membrane. Among these, a synthetic resin microporous membrane is preferable.

合成樹脂製微多孔膜としては、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンを主成分として含有する微多孔膜、あるいは、これらのポリオレフィンを共に含有する微多孔膜等のポリオレフィン系微多孔膜が好適に用いられる。不織布としては、ガラス製、セラミック製の他、ポリオレフィン製、ポリエステル製、ポリアミド製、液晶ポリエステル製、アラミド製など、耐熱樹脂製の多孔膜が挙げられる。
セパレータ110は、1種の微多孔膜を単層又は複数積層した構成であってもよく、2種以上の微多孔膜を積層したものであってもよい。また、セパレータ110は、2種以上の樹脂材料を溶融混錬した混合樹脂材料を用いて単層又は複数層に積層した構成であってもよい。
As the synthetic resin microporous membrane, for example, a microporous membrane containing polyethylene or polypropylene as a main component or a polyolefin microporous membrane such as a microporous membrane containing both of these polyolefins is preferably used. Examples of the non-woven fabric include porous films made of heat-resistant resin such as glass, ceramic, polyolefin, polyester, polyamide, liquid crystal polyester, and aramid.
The separator 110 may have a configuration in which one type of microporous membrane is laminated or a plurality of microporous membranes may be laminated, or two or more types of microporous membranes may be laminated. In addition, the separator 110 may have a configuration in which a single layer or a plurality of layers are stacked using a mixed resin material obtained by melting and kneading two or more kinds of resin materials.

<6.電池外装>
本実施形態における非水系二次電池100の電池外装160の構成は特に限定されないが、電池缶及びラミネートフィルム外装体のいずれかの電池外装を用いることができる。電池缶としては、例えば、スチール又はアルミニウムからなる金属缶を用いることができる。ラミネートフィルム外装体としては、例えば、熱溶融樹脂/金属フィルム/樹脂の3層構成からなるラミネートフィルムを用いることができる。
<6. Battery exterior>
Although the structure of the battery exterior 160 of the non-aqueous secondary battery 100 in this embodiment is not specifically limited, The battery exterior of either a battery can or a laminate film exterior body can be used. As the battery can, for example, a metal can made of steel or aluminum can be used. As the laminate film outer package, for example, a laminate film having a three-layer structure of hot melt resin / metal film / resin can be used.

ラミネートフィルム外装体は、熱溶融樹脂側を内側に向けた状態で2枚重ねて、または熱溶融樹脂側を内側に向けた状態となるように折り曲げて、端部をヒートシールにて封止した状態で外装体として用いることができる。なお、ラミネートフィルム外装体を用いる場合、正極集電体120Bに正極端子(又は正極端子及び正極端子と接続するリードタブ)を接続し、負極集電体130Bに負極端子(又は負極端子及び負極端子と接続するリードタブ)を接続してもよい。この場合、正極端子及び負極端子(又は正極端子及び負極端子のそれぞれに接続されたリードタブ)の端部が外装体の外部に引き出された状態でラミネートフィルム外装体を封止してもよい。   The laminate film exterior body is overlapped with the heat-melting resin side facing inward, or folded so that the heat-melting resin side faces inward, and the end portion is sealed with a heat seal. It can be used as an exterior body in a state. In addition, when using a laminate film exterior body, a positive electrode terminal (or a lead tab connected to the positive electrode terminal and the positive electrode terminal) is connected to the positive electrode current collector 120B, and a negative electrode terminal (or a negative electrode terminal and a negative electrode terminal) is connected to the negative electrode current collector 130B. A lead tab to be connected) may be connected. In this case, the laminate film outer package may be sealed with the ends of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal (or the lead tab connected to each of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal) pulled out of the outer package.

<7.電池の作製方法>
本実施形態における非水系二次電池100は、上述の非水系電解液、正極120、負極130、電池外装160及び必要に応じてセパレータ110を用いて、公知の方法により作製される。
<7. Manufacturing method of battery>
The non-aqueous secondary battery 100 in the present embodiment is manufactured by a known method using the above-described non-aqueous electrolyte solution, the positive electrode 120, the negative electrode 130, the battery casing 160, and the separator 110 as necessary.

例えば、長尺の正極120と負極130とを、正極120と負極130との間に長尺のセパレータを介在させた積層状態で巻回して巻回構造の積層体を形成することができる。また、正極120及び負極130を一定の面積と形状とを有する複数枚のシートに切断して得た正極シートと負極シートとを、セパレータシートを介して交互に積層した積層構造の積層体を形成することができる。また、長尺のセパレータをつづら折にして、つづら折になったセパレータ同士の間に交互に正極体シートと負極体シートとを挿入した積層構造の積層体を形成することができる。   For example, the long positive electrode 120 and the negative electrode 130 can be wound in a stacked state in which a long separator is interposed between the positive electrode 120 and the negative electrode 130 to form a wound structure. In addition, a laminate having a laminated structure in which a positive electrode sheet and a negative electrode sheet obtained by cutting the positive electrode 120 and the negative electrode 130 into a plurality of sheets having a certain area and shape are alternately laminated via a separator sheet is formed. can do. In addition, it is possible to form a laminate having a laminated structure in which long separators are folded in a zigzag manner, and positive electrode sheets and negative electrode sheets are alternately inserted between the zipped separators.

次いで、電池外装160(電池ケース)内に上述の積層体を収容して、本実施形態に係る電解液を電池ケース内部に注液し、積層体を電解液に浸漬して封印することによって、本実施形態における非水系二次電池を作製することができる。
あるいは、電解液を高分子材料からなる基材に含浸させることによって、ゲル状態の電解質膜を予め作製しておき、シート状の正極120、負極130、電解質膜及び必要に応じてセパレータ110を用いて積層構造の積層体を形成した後、電池外装160内に収容して非水系二次電池100を作製することもできる。
Next, by housing the above-described laminate in the battery exterior 160 (battery case), injecting the electrolyte solution according to the present embodiment into the battery case, immersing the laminate in the electrolyte solution and sealing it, The nonaqueous secondary battery in this embodiment can be produced.
Alternatively, an electrolyte solution in a gel state is prepared in advance by impregnating a base material made of a polymer material with an electrolytic solution, and a sheet-like positive electrode 120, a negative electrode 130, an electrolyte membrane, and, if necessary, a separator 110 are used. Then, after forming a laminated body having a laminated structure, the non-aqueous secondary battery 100 can be manufactured by being housed in the battery exterior 160.

本実施形態における非水系二次電池100の形状は、特に限定されず、例えば、円筒形、楕円形、角筒型、ボタン形、コイン形、扁平形、及びラミネート形などが好適に採用される。
本実施形態における非水系二次電池100は、初回充電により電池として機能し得るが、初回充電の際に電解液の一部が分解することにより安定化する。初回充電の方法について特に制限はないが、初回充電は0.001〜0.3Cで行われることが好ましく、0.002〜0.25Cで行われることがより好ましく、0.003〜0.2Cで行われることがさらに好ましい。また、初回充電が定電圧充電を途中に経由して行われることも好ましい結果を与える。なお、定格容量を1時間で放電する定電流が1Cである。リチウム塩が電気化学的な反応に関与する電圧範囲を長く設定することによって、SEI(Solid Electrolyte Interface:固体電解質界面)が電極表面に形成され、正極120を含めた内部抵抗の増加を抑制する効果がある。また、反応生成物が負極130のみに強固に固定化されることなく、何らかの形で正極120やセパレータ110等、負極130以外の部材にも良好な効果を与える。このため、非水系電解液に溶解したリチウム塩の電気化学的な反応を考慮して初回充電を行うことは非常に有効である。
The shape of the non-aqueous secondary battery 100 in the present embodiment is not particularly limited, and for example, a cylindrical shape, an elliptical shape, a rectangular tube shape, a button shape, a coin shape, a flat shape, a laminate shape, and the like are suitably employed. .
The non-aqueous secondary battery 100 in the present embodiment can function as a battery by the initial charge, but is stabilized when a part of the electrolytic solution is decomposed during the initial charge. Although there is no restriction | limiting in particular about the method of initial charge, It is preferable that initial charge is performed at 0.001-0.3C, It is more preferable to be performed at 0.002-0.25C, 0.003-0.2C More preferably, In addition, it is also preferable that the initial charging is performed via the constant voltage charging in the middle. In addition, the constant current which discharges rated capacity in 1 hour is 1C. By setting a long voltage range in which lithium salt is involved in the electrochemical reaction, SEI (Solid Electrolyte Interface) is formed on the electrode surface, and the effect of suppressing the increase in internal resistance including positive electrode 120 There is. In addition, the reaction product is not firmly fixed only on the negative electrode 130, and a good effect is given to members other than the negative electrode 130 such as the positive electrode 120 and the separator 110 in some form. For this reason, it is very effective to perform the initial charge in consideration of the electrochemical reaction of the lithium salt dissolved in the non-aqueous electrolyte.

本実施形態における非水系二次電池100は、複数個の非水系二次電池100を直列又は並列に接続した電池パックとして使用することもできる。なお、電池パックの充放電状態を管理する観点から、1個あたりの使用電圧範囲は2〜5Vであることが好ましく、2.5〜5Vであることがより好ましく、2.75V〜5Vであることが特に好ましい。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
The nonaqueous secondary battery 100 in this embodiment can also be used as a battery pack in which a plurality of nonaqueous secondary batteries 100 are connected in series or in parallel. In addition, from the viewpoint of managing the charge / discharge state of the battery pack, the operating voltage range per unit is preferably 2 to 5 V, more preferably 2.5 to 5 V, and 2.75 V to 5 V. It is particularly preferred.
As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. The present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、各種評価は以下のようにして実施した。
(1)リチウム箔浸漬試験
不活性雰囲気下、目視でリチウム塩が全て溶解していることを確認した非水系電解液5mLをポリプロピレン製容器に移し、5mm×5mmにカットした厚さ200μmのリチウム箔を浸漬して、25℃で1日静置した。非水系電解液が無色透明のままであり、かつ、リチウム箔の変質も認められなかった場合を「○」、リチウム箔が残っていても電解液の変色やリチウム箔の変質が認められた場合を「△」、リチウム箔が完全に溶解してしまった場合を「×」と判定した。25℃で1日静置後において「○」と判定されたリチウム箔は、引き続き50℃で1日静置し、25℃で1日静置した場合と同様の基準で再度判定した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. Various evaluations were performed as follows.
(1) Lithium foil immersion test In an inert atmosphere, a nonaqueous electrolyte solution (5 mL) visually confirmed to be completely dissolved in a lithium salt was transferred to a polypropylene container, and a lithium foil having a thickness of 200 μm cut to 5 mm × 5 mm. Was immersed and allowed to stand at 25 ° C. for 1 day. “○” when the non-aqueous electrolyte solution remains colorless and transparent, and no deterioration of the lithium foil is observed, and when the electrolyte solution discoloration or lithium foil deterioration is observed even if the lithium foil remains Was judged as “C”, and the case where the lithium foil was completely dissolved was judged as “x”. The lithium foil determined to be “◯” after standing at 25 ° C. for 1 day was then left again at 50 ° C. for 1 day, and again judged according to the same criteria as when left at 25 ° C. for 1 day.

(2)電池作製
(2−1)正極(P1)の作製
正極活物質として数平均粒子径11μmのリチウムとニッケル、マンガン及びコバルトとの複合酸化物(Ni/Mn/Co=1/1/1(元素比)、LiNi1/3Mn1/3Co1/3;密度4.70g/cm)と、導電助剤として数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末(密度2.26g/cm)及び数平均粒子径48nmのアセチレンブラック粉末(密度1.95g/cm)と、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVdF;密度1.75g/cm)とを、100:4.2:1.8:4.6の質量比で混合し、正極合剤を得た。得られた正極合剤に溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを固形分68質量%となるように投入して更に混合して、正極合剤含有スラリーを調製した。正極集電体となる厚さ20μm、幅200mmのアルミニウム箔の片面に、この正極合剤含有スラリーを目付量が24.0mg/cmになるように調節しながらドクターブレード法で塗布し、溶剤を乾燥除去した。その後、ロールプレスで実電極密度が2.90g/cmになるよう圧延して、正極活物質層と正極集電体からなる正極(P1)を得た。
(2) Battery Production (2-1) Production of Positive Electrode (P1) Composite oxide of lithium, nickel, manganese and cobalt having a number average particle diameter of 11 μm as a positive electrode active material (Ni / Mn / Co = 1/1/1) (Element ratio), LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ; density 4.70 g / cm 3 ) and graphite carbon powder (density 2.26 g) having a number average particle size of 6.5 μm as a conductive aid. / cm 3) and acetylene black powder having an average particle diameter of 48 nm (density 1.95 g / cm 3), polyvinylidene fluoride (PVdF as a binder; and density of 1.75g / cm 3), 100: 4.2: The mixture was mixed at a mass ratio of 1.8: 4.6 to obtain a positive electrode mixture. N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent was added to the obtained positive electrode mixture so as to have a solid content of 68% by mass and further mixed to prepare a positive electrode mixture-containing slurry. The positive electrode mixture-containing slurry was applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 μm and a width of 200 mm to be a positive electrode current collector by a doctor blade method while adjusting the basis weight to be 24.0 mg / cm 2. Was removed by drying. Then, it rolled by the roll press so that an actual electrode density might be 2.90 g / cm < 3 >, and the positive electrode (P1) which consists of a positive electrode active material layer and a positive electrode electrical power collector was obtained.

(2−2)負極(N1)の作製
負極活物質として数平均粒子径12.7μmのグラファイト炭素粉末(密度2.23g/cm)及び数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末(密度2.27g/cm)と、バインダーとしてカルボキシメチルセルロース(密度1.60g/cm)溶液(固形分濃度1.83質量%)と、スチレンブタジエンラテックス(ガラス転移温度:−5℃、乾燥時の数平均粒子径:120nm、密度1.00g/cm、分散媒:水、固形分濃度40質量%)とを、87.2:9.7:1.4:1.7の固形分質量比で混合し、負極合剤を得た。得られた負極合剤に溶剤として水を固形分45質量%となるように投入して更に混合して、負極合剤含有スラリーを調製した。負極集電体となる厚さ10μm、幅200mmの銅箔の片面に、この負極合剤含有スラリーを目付量が10.6mg/cmになるよう調節しながらドクターブレード法で塗布し、溶剤を乾燥除去した。その後、ロールプレスで実電極密度が1.50g/cmになるよう圧延して、負極活物質層と負極集電体からなる負極(N1)を得た。
(2-2) Production of negative electrode (N1) Graphite carbon powder having a number average particle diameter of 12.7 μm (density 2.23 g / cm 3 ) and graphite carbon powder having a number average particle diameter of 6.5 μm (density 2) as a negative electrode active material .27 g / cm 3 ), a carboxymethyl cellulose (density 1.60 g / cm 3 ) solution (solid content concentration 1.83 mass%) as a binder, and a styrene butadiene latex (glass transition temperature: −5 ° C., number during drying) Average particle diameter: 120 nm, density 1.00 g / cm 3 , dispersion medium: water, solid content concentration 40 mass%) at a solid content mass ratio of 87.2: 9.7: 1.4: 1.7. By mixing, a negative electrode mixture was obtained. Water was added to the obtained negative electrode mixture as a solvent so as to have a solid content of 45% by mass, and further mixed to prepare a negative electrode mixture-containing slurry. This negative electrode mixture-containing slurry was applied to one side of a copper foil having a thickness of 10 μm and a width of 200 mm to be a negative electrode current collector while adjusting the basis weight to be 10.6 mg / cm 2 by a doctor blade method. Removed dry. Then, it rolled by the roll press so that an actual electrode density might be 1.50 g / cm < 3 >, and the negative electrode (N1) which consists of a negative electrode active material layer and a negative electrode collector was obtained.

(2−3)コイン型非水系二次電池の作製
CR2032タイプの電池ケース(SUS304/Alクラッド)の中央に上述のようにして得られた正極を直径16mmの円盤状に打ち抜いたものを、正極活物質層を上向きにしてセットした。その上からポリエチレン製微多孔膜(膜厚20μm)とポリプロピレン製ガスケットをセットして、電解液を150μL注入した。この後、上述のようにして得られた負極を直径16mmの円盤状に打ち抜いたものを、負極活物質層を下向きにしてセットした。さらにスペーサーとスプリングをセットした後に電池キャップをはめ込み、カシメ機でかしめた。電池ケースからあふれた電解液はウエスできれいにふきとった。積層体及び非水系電解液が収容された電池ケースを、25℃環境下で24時間保持し、積層体に電解液を十分含浸させてコイン型非水系二次電池を得た。
(2-3) Production of coin-type non-aqueous secondary battery A positive electrode obtained by punching the positive electrode obtained as described above in the center of a CR2032-type battery case (SUS304 / Al clad) into a disk shape having a diameter of 16 mm is used as the positive electrode. The active material layer was set upward. A polyethylene microporous membrane (film thickness 20 μm) and a polypropylene gasket were set from above, and 150 μL of electrolyte was injected. Thereafter, the negative electrode obtained as described above was punched into a disk shape having a diameter of 16 mm and set with the negative electrode active material layer facing downward. After setting the spacer and spring, the battery cap was fitted and crimped with a caulking machine. The electrolyte that overflowed from the battery case was wiped clean with a waste cloth. The battery case containing the laminate and the non-aqueous electrolyte was held for 24 hours in a 25 ° C. environment, and the laminate was sufficiently impregnated with the electrolyte to obtain a coin-type non-aqueous secondary battery.

(3)電池評価
上述のようにして得られた評価用電池(以下、単に「電池」ともいう。)について、まず、以下の(3−1)の手順に従って、初回充電処理及び初回充放電容量測定を行った。次に、以下の(3−2)、(3−3)に従って、それぞれの電池を評価した。なお、充放電はアスカ電子(株)製の充放電装置ACD−01(商品名)及び二葉科学社製の恒温槽PLM−63S(商品名)を用いて行った。
ここで、1Cとは満充電状態の電池を定電流で放電して1時間で放電終了となることが期待される電流値を意味する。4.2Vの満充電状態から定電流で3.0Vまで放電して1時間で放電終了となることが期待される電流値を意味する。
(3) Battery Evaluation Regarding the battery for evaluation obtained as described above (hereinafter also simply referred to as “battery”), first, the initial charge process and the initial charge / discharge capacity are performed according to the following procedure (3-1). Measurements were made. Next, each battery was evaluated according to the following (3-2) and (3-3). In addition, charging / discharging was performed using charge / discharge apparatus ACD-01 (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd. and a thermostat PLM-63S (trade name) manufactured by Futaba Kagaku.
Here, 1C means a current value at which a fully charged battery is discharged at a constant current and is expected to be discharged in 1 hour. It means a current value expected to be discharged from a fully charged state of 4.2 V to 3.0 V at a constant current and finished in 1 hour.

(3−1)コイン型非水系二次電池の初回充放電処理
電池の周囲温度を25℃に設定し、0.1Cに相当する0.6mAの定電流で充電して電池電圧が4.2Vに到達するまで充電を行った後、4.2Vの定電圧で合計15時間充電を行った。その後、0.3Cに相当する1.8mAの定電流で3.0Vまで放電し、初回効率を算出した。また、このときの放電容量を初期容量とした。
(3−2)コイン型非水系二次電池の高出力での放電容量測定(出力試験)
上述の(3−1)に記載の方法で初回充放電処理を行った電池を用い、1Cに相当する6mAの定電流で充電して電池電圧が4.2Vに到達するまで充電を行った後、4.2Vの定電圧で合計3時間充電を行った。その後、1Cに相当する6mAの定電流で電池電圧3.0Vまで放電した。このときの放電容量をAとした。次に、1Cに相当する6mAの定電流で充電して電池電圧が4.2Vに到達するまで充電を行った後、4.2Vの定電圧で合計3時間充電を行った。その後、5Cに相当する30mAの定電流で電池電圧3.0Vまで放電した。このときの放電容量をBとした。出力試験測定値として、以下の値を算出した。
容量維持率=100×B/A[%]
(3-1) Initial charge / discharge treatment of coin-type non-aqueous secondary battery The battery temperature is set to 4.2 V by setting the ambient temperature of the battery to 25 ° C. and charging with a constant current of 0.6 mA corresponding to 0.1 C. Then, the battery was charged at a constant voltage of 4.2 V for a total of 15 hours. Thereafter, the battery was discharged to 3.0 V at a constant current of 1.8 mA corresponding to 0.3 C, and the initial efficiency was calculated. The discharge capacity at this time was defined as the initial capacity.
(3-2) Measurement of discharge capacity at high output of coin-type non-aqueous secondary battery (output test)
After charging with a constant current of 6 mA corresponding to 1 C and charging until the battery voltage reaches 4.2 V using the battery that has been subjected to the initial charge / discharge treatment by the method described in (3-1) above The battery was charged at a constant voltage of 4.2 V for a total of 3 hours. Thereafter, the battery was discharged to a battery voltage of 3.0 V with a constant current of 6 mA corresponding to 1C. The discharge capacity at this time was A. Next, the battery was charged with a constant current of 6 mA corresponding to 1 C and charged until the battery voltage reached 4.2 V, and then charged with a constant voltage of 4.2 V for a total of 3 hours. Thereafter, the battery was discharged to a battery voltage of 3.0 V with a constant current of 30 mA corresponding to 5C. The discharge capacity at this time was B. The following values were calculated as output test measurement values.
Capacity maintenance rate = 100 × B / A [%]

(3−3)コイン型非水系二次電池の85℃満充電保存試験
上述の(3−1)に記載の方法で初回充放電処理を行った電池について、85℃満充電保存時の耐久性能を評価した。まず、電池の周囲温度を25℃に設定し、1Cに相当する6mAの定電流で充電して電池電圧が4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で合計3時間充電を行った。次に、この電池を85℃の恒温槽に4時間保存した。その後、電池の周囲温度を25℃に戻し、0.3Cに相当する1.8mAの定電流で電池電圧3.0Vまで放電した。このときの放電容量を残存容量とした。次に、1Cに相当する6mAの定電流で充電して電池電圧が4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で合計3時間充電を行い、0.3Cに相当する1.8mAの定電流で電池電圧3.0Vまで放電した。このときの放電容量を0.3C回復容量とした。これらの結果から、以下の値を算出した。
維持率=100×残存容量/初期容量[%]
回復率=100×0.3C回復容量/初期容量[%]
(3-3) 85 ° C. Full-Charge Storage Test of Coin Type Non-Aqueous Secondary Battery Durability at the time of 85 ° C. full-charge storage for the battery subjected to the initial charge / discharge treatment by the method described in (3-1) above. Evaluated. First, the ambient temperature of the battery was set to 25 ° C., the battery was charged with a constant current of 6 mA corresponding to 1 C, and the battery voltage reached 4.2 V. Then, the battery was charged with a constant voltage of 4.2 V for a total of 3 hours. . Next, this battery was stored in a constant temperature bath at 85 ° C. for 4 hours. Thereafter, the ambient temperature of the battery was returned to 25 ° C. and discharged to a battery voltage of 3.0 V with a constant current of 1.8 mA corresponding to 0.3 C. The discharge capacity at this time was defined as the remaining capacity. Next, after charging at a constant current of 6 mA corresponding to 1 C and the battery voltage reached 4.2 V, charging was performed for a total of 3 hours at a constant voltage of 4.2 V, and a current of 1.8 mA corresponding to 0.3 C was charged. The battery was discharged at a constant current to 3.0V. The discharge capacity at this time was 0.3 C recovery capacity. From these results, the following values were calculated.
Maintenance rate = 100 × remaining capacity / initial capacity [%]
Recovery rate = 100 × 0.3C recovery capacity / initial capacity [%]

[参考例1]〜[参考例5]
不活性雰囲気下、1Lのアセトニトリルに対してそれぞれ、3.0mol、9.5mol、10.2mol、13.0mol、20.0molのLiN(SOCFを溶解させ、電解液(S1)〜(S5)を得た。これらの電解液(S1)〜(S5)について、上述の(1)に記載の方法でリチウム箔浸漬試験を行った。
[Reference Example 1] to [Reference Example 5]
In an inert atmosphere, 3.0 mol, 9.5 mol, 10.2 mol, 13.0 mol, 20.0 mol of LiN (SO 2 CF 3 ) 2 was dissolved in 1 L of acetonitrile, respectively, and an electrolytic solution (S1) To (S5). About these electrolyte solution (S1)-(S5), the lithium foil immersion test was done by the method as described in the above-mentioned (1).

参考例1〜参考例5の評価結果を以下の表1に示す。   The evaluation results of Reference Examples 1 to 5 are shown in Table 1 below.

Figure 2015065049
Figure 2015065049

上述の結果から、非特許文献1に記載のCrystalinity gap付近とされるイミド塩を高濃度に溶解させた高濃度領域(参考例2、参考例3、参考例4及び参考例5)においてはリチウム箔が保持されており、非水系電解液の耐還元性が実証された。
[参考例6]〜[参考例10]
不活性雰囲気下、1Lのアセトニトリルに対してそれぞれ、1.5mol、2.3mol、3.0mol、3.7mol、4.0molのLiN(SOF)を溶解させ、電解液(S6)〜(S10)を得た。これらの電解液について、上述の(1)に記載の方法でリチウム箔浸漬試験を行った。
参考例6〜参考例10の評価結果を以下の表2に示す。
From the above results, in the high concentration region (Reference Example 2, Reference Example 3, Reference Example 4 and Reference Example 5) in which the imide salt described in the non-patent document 1 is considered to be near the crystallinity gap at a high concentration, lithium is used. The foil was retained and the reduction resistance of the non-aqueous electrolyte was demonstrated.
[Reference Example 6] to [Reference Example 10]
Under an inert atmosphere, 1.5 mol, 2.3 mol, 3.0 mol, 3.7 mol, 4.0 mol of LiN (SO 2 F) 2 was dissolved in 1 L of acetonitrile, respectively, and the electrolytic solution (S6) to (S10) was obtained. About these electrolyte solutions, the lithium foil immersion test was done by the method as described in said (1).
The evaluation results of Reference Example 6 to Reference Example 10 are shown in Table 2 below.

Figure 2015065049
Figure 2015065049

上述の結果から、LiN(SOF)についても高濃度領域(参考例9、参考例10)における非水系電解液の耐還元性が実証された。
[実施例1]
不活性雰囲気下、1Lのアセトニトリルに対して4.0molのLiN(SOCFを溶解させた。次に、最初に用いたアセトニトリルに対し、アセトニトリルとエチレンカーボネートとビニレンカーボネートとの体積比が69:23:8となるようエチレンカーボネートとビニレンカーボネートとを加えて混合した。さらに、この混合液中の非水系溶媒(アセトニトリル、エチレンカーボネート及びビニレンカーボネート)1Lに対して0.3molとなるようLiPFを溶解させ、電解液(S11)を得た。得られた電解液(S11)について、目視でリチウム塩(LiN(SOCF及びLiPF)が全て溶解していることを確認した。この電解液(S11)について上述の(1)に記載の方法でリチウム箔浸漬試験を行った。
From the above results, the reduction resistance of the non-aqueous electrolyte in the high concentration region (Reference Example 9 and Reference Example 10) was also demonstrated for LiN (SO 2 F) 2 .
[Example 1]
Under an inert atmosphere, 4.0 mol of LiN (SO 2 CF 3 ) 2 was dissolved in 1 L of acetonitrile. Next, ethylene carbonate and vinylene carbonate were added to and mixed with the acetonitrile used first so that the volume ratio of acetonitrile, ethylene carbonate, and vinylene carbonate was 69: 23: 8. Additionally, non-aqueous solvent (acetonitrile, ethylene carbonate and vinylene carbonate) of the mixed solution by dissolving LiPF 6 so as to be 0.3mol against 1L, to give electrolyte solution (S11). About the obtained electrolyte solution (S11), it was confirmed visually that all the lithium salts (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 and LiPF 6 ) were dissolved. This electrolyte solution (S11) was subjected to a lithium foil immersion test by the method described in (1) above.

[比較例1]
LiPFを溶解させなかったこと以外は、実施例1と同様にして電解液(S12)を得た。得られた電解液(S12)について、目視でリチウム塩(LiN(SOCF)が全て溶解していることを確認した。この電解液(S12)について上述の(1)に記載の方法でリチウム箔浸漬試験を行った。
[実施例2]
LiPFの代わりに0.3molのLiBFを溶解させたこと以外は、実施例1と同様にして電解液(S13)を得た。得られた電解液(S13)について、目視でリチウム塩(LiN(SOCF及びLiBF)が全て溶解していることを確認した。この電解液(S13)について上述の(1)に記載の方法でリチウム箔浸漬試験を行った。
[Comparative Example 1]
An electrolyte solution (S12) was obtained in the same manner as in Example 1 except that LiPF 6 was not dissolved. About the obtained electrolyte solution (S12), it was confirmed visually that all the lithium salts (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) were dissolved. This electrolyte solution (S12) was subjected to a lithium foil immersion test by the method described in (1) above.
[Example 2]
An electrolytic solution (S13) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.3 mol of LiBF 4 was dissolved instead of LiPF 6 . The obtained electrolyte solution (S13), it was confirmed that the lithium salt (LiN (SO 2 CF 3) 2 and LiBF 4) are all dissolved visually. This electrolyte solution (S13) was subjected to a lithium foil immersion test by the method described in (1) above.

[実施例3]
不活性雰囲気下、1Lのアセトニトリルに対して4.0molのLiN(SOF)を溶解させた。次に、最初に用いたアセトニトリルに対し、アセトニトリルとエチレンカーボネートとビニレンカーボネートとの体積比が57:36:7となるようエチレンカーボネートとビニレンカーボネートとを加えて混合した。さらに、この混合液における非水系溶媒(アセトニトリル、エチレンカーボネート及びビニレンカーボネート)1Lあたり0.3molとなるようLiPFを溶解させ、電解液(S14)を得た。得られた電解液(S14)について、目視でリチウム塩(LiN(SOF)及びLiPF)が全て溶解していることを確認した。この電解液(S14)について上述の(1)に記載の方法でリチウム箔浸漬試験を行った。
[Example 3]
Under an inert atmosphere, 4.0 mol of LiN (SO 2 F) 2 was dissolved in 1 L of acetonitrile. Next, ethylene carbonate and vinylene carbonate were added and mixed with the acetonitrile used first so that the volume ratio of acetonitrile, ethylene carbonate, and vinylene carbonate was 57: 36: 7. Furthermore, LiPF 6 was dissolved so as to be 0.3 mol per liter of the non-aqueous solvent (acetonitrile, ethylene carbonate, and vinylene carbonate) in the mixed solution to obtain an electrolytic solution (S14). About the obtained electrolyte solution (S14), it was confirmed visually that all the lithium salts (LiN (SO 2 F) 2 and LiPF 6 ) were dissolved. This electrolyte solution (S14) was subjected to a lithium foil immersion test by the method described in (1) above.

[比較例2]
1Lのアセトニトリルに対して2.9molのLiN(SOCFを溶解させ、LiPFを溶解させなかったこと以外は、実施例1と同様にして電解液(S15)を得た。得られた電解液(S15)について、目視でリチウム塩(LiN(SOCF)が全て溶解していることを確認した。この電解液(S15)について上述の(1)に記載の方法でリチウム箔浸漬試験を行った。
[比較例3]
1Lのアセトニトリルに対して4.3molのLiN(SOCFを溶解させ、LiPFを溶解させなかったこと以外は、実施例1と同様にして電解液(S16)を得た。得られた電解液(S16)について、目視でリチウム塩(LiN(SOCF)が全て溶解していることを確認した。この電解液(S16)について上述の(1)に記載の方法でリチウム箔浸漬試験を行った。
[Comparative Example 2]
An electrolyte solution (S15) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2.9 mol of LiN (SO 2 CF 3 ) 2 was dissolved in 1 L of acetonitrile, and LiPF 6 was not dissolved. The obtained electrolyte solution (S15), it was confirmed that the lithium salt (LiN (SO 2 CF 3) 2) is dissolved all visually. This electrolyte solution (S15) was subjected to a lithium foil immersion test by the method described in (1) above.
[Comparative Example 3]
An electrolyte solution (S16) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 4.3 mol of LiN (SO 2 CF 3 ) 2 was dissolved in 1 L of acetonitrile and LiPF 6 was not dissolved. About the obtained electrolyte solution (S16), it was confirmed visually that all the lithium salts (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) were dissolved. This electrolyte solution (S16) was subjected to a lithium foil immersion test by the method described in (1) above.

[比較例4]
1Lのアセトニトリルに対して5.1molのLiN(SOCFを溶解させ、LiPFを溶解させなかったこと以外は、実施例1と同様にして電解液(S17)を得た。得られた電解液(S17)について、目視でリチウム塩(LiN(SOCF)が全て溶解していることを確認した。この電解液(S17)について上述の(1)に記載の方法でリチウム箔浸漬試験を行った。
実施例1〜実施例3及び比較例1〜比較例4の評価結果を以下の表3に示す。
[Comparative Example 4]
An electrolyte solution (S17) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 5.1 mol of LiN (SO 2 CF 3 ) 2 was dissolved in 1 L of acetonitrile, and LiPF 6 was not dissolved. About the obtained electrolyte solution (S17), it was confirmed visually that all the lithium salts (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 ) were dissolved. This electrolyte solution (S17) was subjected to a lithium foil immersion test by the method described in (1) above.
The evaluation results of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 are shown in Table 3 below.

Figure 2015065049
Figure 2015065049

特定量のアセトニトリルを含む電解液において、フッ素含有無機リチウム塩を含有しない比較例1から比較例4では、非水系電解液の変色やリチウム箔の変質が認められた。一方、特定量のアセトニトリルを含む電解液において、フッ素含有無機リチウム塩を含有する実施例1から実施例3では、非水系電解液の変色やリチウム箔の変質が認められなかった。これらの結果から、特定量のアセトニトリルを含む電解液において、フッ素含有無機リチウム塩が耐還元性にも強く作用していることが明らかとなった。   In the electrolytic solution containing a specific amount of acetonitrile, in Comparative Examples 1 to 4 that did not contain the fluorine-containing inorganic lithium salt, discoloration of the non-aqueous electrolytic solution and alteration of the lithium foil were observed. On the other hand, in Examples 1 to 3 containing a fluorine-containing inorganic lithium salt in an electrolyte containing a specific amount of acetonitrile, no discoloration of the non-aqueous electrolyte and no alteration of the lithium foil were observed. From these results, it was revealed that the fluorine-containing inorganic lithium salt strongly acts on the reduction resistance in the electrolytic solution containing a specific amount of acetonitrile.

[実施例4]
正極(P1)、負極(N1)、及び電解液(S11)を組み合わせ、上述の(2−3)に記載の方法に従ってコイン型非水系二次電池を作製した。このコイン型非水系二次電池について上述の(3−1)に記載の方法で初回充放電処理を行い、上述の(3−2)及び(3−3)に記載の方法で放電容量測定及び保存試験を行った。
[実施例5]
電解液(S14)を使用した以外は、実施例4と同様にしてコイン型非水系二次電池を作製した。このコイン型非水系二次電池について上述の(3−1)に記載の方法で初回充放電処理を行い、上述の(3−2)及び(3−3)に記載の方法で放電容量測定及び保存試験を行った。
[Example 4]
A positive electrode (P1), a negative electrode (N1), and an electrolytic solution (S11) were combined to produce a coin-type non-aqueous secondary battery according to the method described in (2-3) above. This coin-type non-aqueous secondary battery is subjected to the initial charge / discharge treatment by the method described in (3-1) above, and the discharge capacity measurement and the method described in (3-2) and (3-3) above are performed. A storage test was conducted.
[Example 5]
A coin-type non-aqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 4 except that the electrolytic solution (S14) was used. This coin-type non-aqueous secondary battery is subjected to the initial charge / discharge treatment by the method described in (3-1) above, and the discharge capacity measurement and the method described in (3-2) and (3-3) above are performed. A storage test was conducted.

[比較例5]
不活性雰囲気下、1Lのアセトニトリルに対して8.0molのLiN(SOCFを溶解させた。次に、最初に用いたアセトニトリルに対し、アセトニトリルとエチレンカーボネートとビニレンカーボネートとの体積比が35:57:8となるようエチレンカーボネートとビニレンカーボネートとを加えて混合した。さらに、この混合液における非水系溶媒(アセトニトリル、エチレンカーボネート及びビニレンカーボネート)1Lに対して0.3molとなるようLiPFを溶解させ、電解液(S18)を得た。
[Comparative Example 5]
Under an inert atmosphere, 8.0 mol of LiN (SO 2 CF 3 ) 2 was dissolved in 1 L of acetonitrile. Next, ethylene carbonate and vinylene carbonate were added and mixed with the acetonitrile used first so that the volume ratio of acetonitrile, ethylene carbonate, and vinylene carbonate was 35: 57: 8. Furthermore, LiPF 6 was dissolved so that it might become 0.3 mol with respect to 1L of non-aqueous solvents (acetonitrile, ethylene carbonate, and vinylene carbonate) in this liquid mixture, and electrolyte solution (S18) was obtained.

電解液(S18)を使用した以外は、実施例4と同様にしてコイン型非水系二次電池を作製した。このコイン型非水系二次電池について上述の(3−1)に記載の方法で初回充放電処理を行い、上述の(3−2)及び(3−3)に記載の方法で放電容量測定及び保存試験を行った。   A coin-type non-aqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 4 except that the electrolytic solution (S18) was used. This coin-type non-aqueous secondary battery is subjected to the initial charge / discharge treatment by the method described in (3-1) above, and the discharge capacity measurement and the method described in (3-2) and (3-3) above are performed. A storage test was conducted.

[比較例6]
不活性雰囲気下、1Lのアセトニトリルに対して6.0molのLiN(SOCFを溶解させた。次に、最初に用いたアセトニトリルに対し、アセトニトリルとエチレンカーボネートとビニレンカーボネートとの体積比が35:57:8となるようエチレンカーボネートとビニレンカーボネートとを加えて混合した。さらに、この混合液における非水系溶媒(アセトニトリル、エチレンカーボネート及びビニレンカーボネート)1Lに対して1.0molとなるようLiPFを溶解させ、電解液(S19)を得た。
電解液(S19)を使用した以外は、実施例4と同様にしてコイン型非水系二次電池を作製した。この電池について上述の(3−1)に記載の方法で初回充放電処理を行い、上述の(3−2)及び(3−3)に記載の方法で放電容量測定及び保存試験を行った。
[Comparative Example 6]
Under an inert atmosphere, 6.0 mol of LiN (SO 2 CF 3 ) 2 was dissolved in 1 L of acetonitrile. Next, ethylene carbonate and vinylene carbonate were added and mixed with the acetonitrile used first so that the volume ratio of acetonitrile, ethylene carbonate, and vinylene carbonate was 35: 57: 8. Additionally, non-aqueous solvent (acetonitrile, ethylene carbonate and vinylene carbonate) in this mixture was dissolved LiPF 6 to be 1.0mol against 1L, to give electrolyte solution (S19).
A coin-type non-aqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 4 except that the electrolytic solution (S19) was used. The battery was first charged / discharged by the method described in (3-1) above, and the discharge capacity measurement and storage test were performed by the methods described in (3-2) and (3-3) above.

[比較例7]
電解液(S3)を使用した以外は、実施例4と同様にしてコイン型非水系二次電池を作製した。この電池について上述の(3−1)に記載の方法で初回充放電処理を行ったが、初期容量が低かったため、以降の評価は行わなかった。
[比較例8]
不活性雰囲気下、エチレンカーボネートとビニレンカーボネートとジエチルカーボネートとを体積比が19.7:1.5:78.8となるよう混合し、この非水系溶媒(エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート及びジエチルカーボネート)1Lに対して1.18molとなるようLiPFを溶解させ、電解液(S20)を得た。
電解液(S20)を使用した以外は、実施例4と同様にしてコイン型非水系二次電池を作製した。この電池について上述の(3−1)に記載の方法で初回充放電処理を行い、上述の(3−2)及び(3−3)に記載の方法で放電容量測定及び保存試験を行った。
[Comparative Example 7]
A coin-type non-aqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 4 except that the electrolytic solution (S3) was used. This battery was subjected to the initial charge / discharge treatment by the method described in (3-1) above, but since the initial capacity was low, the subsequent evaluation was not performed.
[Comparative Example 8]
Under an inert atmosphere, ethylene carbonate, vinylene carbonate and diethyl carbonate are mixed so that the volume ratio is 19.7: 1.5: 78.8, and this non-aqueous solvent (ethylene carbonate, vinylene carbonate and diethyl carbonate) 1 L LiPF 6 was dissolved in an amount of 1.18 mol to obtain an electrolytic solution (S20).
A coin-type non-aqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 4 except that the electrolytic solution (S20) was used. The battery was first charged / discharged by the method described in (3-1) above, and the discharge capacity measurement and storage test were performed by the methods described in (3-2) and (3-3) above.

[比較例9]
不活性雰囲気下、アセトニトリルとエチレンカーボネートとビニレンカーボネートとを体積比が49:46:5となるよう混合し、この非水系溶媒(アセトニトリル、エチレンカーボネート及びビニレンカーボネート)1Lに対して1.2molとなるようLiPFを溶解させて、電解液(S21)を得た。
電解液(S21)を使用した以外は、実施例4と同様にしてコイン型非水系二次電池を作製した。この電池について上述の(3−1)に記載の方法で初回充放電処理を行い、上述の(3−2)及び(3−3)に記載の方法で放電容量測定及び保存試験を行った。
実施例4〜実施例5及び比較例5〜比較例9の評価結果を以下の表4に示す。
[Comparative Example 9]
Under an inert atmosphere, acetonitrile, ethylene carbonate, and vinylene carbonate are mixed so that the volume ratio is 49: 46: 5, and becomes 1.2 mol with respect to 1 L of this non-aqueous solvent (acetonitrile, ethylene carbonate, and vinylene carbonate). LiPF 6 was dissolved to obtain an electrolytic solution (S21).
A coin-type non-aqueous secondary battery was produced in the same manner as in Example 4 except that the electrolytic solution (S21) was used. The battery was first charged / discharged by the method described in (3-1) above, and the discharge capacity measurement and storage test were performed by the methods described in (3-2) and (3-3) above.
The evaluation results of Examples 4 to 5 and Comparative Examples 5 to 9 are shown in Table 4 below.

Figure 2015065049
Figure 2015065049

なお、表4において、「AN」はアセトニトリル、「EC」はエチレンカーボネート、「VC」はビニレンカーボネート、「DEC」はジエチルカーボネートを示す。
実施例4及び実施例5と比較例5及び比較例6との結果から、非水系溶媒中のアセトニトリルの含有量が40体積%以上となった場合には、アセトニトリルの含有量が40体積%未満となった場合と比較して、出力試験における容量維持率が向上することが確認された。
In Table 4, “AN” represents acetonitrile, “EC” represents ethylene carbonate, “VC” represents vinylene carbonate, and “DEC” represents diethyl carbonate.
From the results of Example 4 and Example 5 and Comparative Example 5 and Comparative Example 6, when the content of acetonitrile in the non-aqueous solvent was 40% by volume or more, the content of acetonitrile was less than 40% by volume. It was confirmed that the capacity retention rate in the output test was improved as compared with the case where

実施例4と比較例7との結果から、フッ素含有無機リチウム塩を含む電解液を用いた場合、フッ素含有無機リチウム塩を含まない電解液を用いた場合と比較して初回効率が顕著に向上することが確認された。
実施例4と比較例8との結果から、アセトニトリル及びイミド塩を含む電解液を用いた場合、アセトニトリル及びイミド塩を含まない電解液を用いた場合と比較して出力試験における容量維持率が顕著に向上することが確認された。
From the results of Example 4 and Comparative Example 7, when the electrolytic solution containing the fluorine-containing inorganic lithium salt was used, the initial efficiency was significantly improved as compared with the case of using the electrolytic solution not containing the fluorine-containing inorganic lithium salt. Confirmed to do.
From the results of Example 4 and Comparative Example 8, when the electrolytic solution containing acetonitrile and imide salt was used, the capacity retention rate in the output test was remarkable compared to the case where the electrolytic solution not containing acetonitrile and imide salt was used. It was confirmed that it improved.

実施例4と比較例9との結果から、非水系溶媒中のアセトニトリルの含有量が40体積%以上であってイミド塩を含む電解液を用いた場合、アセトニトリルの含有量が40体積%以上であってもイミド塩を含まない電解液を用いた場合と比較して出力試験における容量維持率、並びに保存試験後の維持率及び回復率が顕著に向上することが確認された。
上述の結果から、本実施形態の電解液を用いた非水系二次電池は高い出力特性と既存電解液並みの高温耐久性能を有していることが分かる。
From the results of Example 4 and Comparative Example 9, when the content of acetonitrile in the non-aqueous solvent was 40% by volume or more and an electrolyte containing an imide salt was used, the content of acetonitrile was 40% by volume or more. Even if it exists, it was confirmed that the capacity | capacitance maintenance rate in an output test, and the maintenance factor and recovery rate after a storage test improve notably compared with the case where the electrolyte solution which does not contain an imide salt is used.
From the above results, it can be seen that the non-aqueous secondary battery using the electrolytic solution of the present embodiment has high output characteristics and high temperature durability performance similar to that of the existing electrolytic solution.

本発明の非水系二次電池は、例えば、携帯電話機、携帯オーディオ機器、パーソナルコンピュータ、IC(Integrated Circuit)タグなどの携帯機器に加え、ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車などの自動車用充電池、さらには住宅用蓄電システムとしての利用も期待される。   The non-aqueous secondary battery of the present invention includes, for example, mobile devices such as a mobile phone, a portable audio device, a personal computer, and an IC (Integrated Circuit) tag, as well as a vehicle such as a hybrid vehicle, a plug-in hybrid vehicle, and an electric vehicle. It is also expected to be used as a battery and as a residential power storage system.

100…リチウムイオン二次電池、110…セパレータ、120…正極、120A…正極活物質層、120B…正極集電体、130…負極、130A…負極活物質層、130B…負極集電体、160…電池外装   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Lithium ion secondary battery, 110 ... Separator, 120 ... Positive electrode, 120A ... Positive electrode active material layer, 120B ... Positive electrode collector, 130 ... Negative electrode, 130A ... Negative electrode active material layer, 130B ... Negative electrode collector, 160 ... Battery exterior

Claims (6)

非水系溶媒とリチウム塩とを含有する非水系電解液であって、
前記非水系溶媒は、アセトニトリルを該非水系溶媒の全体量に対して40〜100体積%含み、
前記リチウム塩は、LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物からなる群より選ばれる1種以上の化合物とフッ素含有無機リチウム塩とを含み、
前記LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物の総量は、前記非水系溶媒中の前記アセトニトリル1リットルに対して3.1〜25molである
ことを特徴とする非水系電解液。
A non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and a lithium salt,
The non-aqueous solvent contains 40 to 100% by volume of acetonitrile with respect to the total amount of the non-aqueous solvent,
The lithium salt includes one or more compounds selected from the group consisting of compounds represented by LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1] and a fluorine-containing inorganic lithium salt,
The total amount of the compound represented by LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1] is 3.1 to 25 mol with respect to 1 liter of the acetonitrile in the non-aqueous solvent. A non-aqueous electrolyte characterized by
前記フッ素含有無機リチウム塩は、LiPF及びLiBFからなる群より選ばれる1種以上のフッ素含有無機リチウム塩である
ことを特徴とする請求項1記載の非水系電解液。
The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the fluorine-containing inorganic lithium salt is at least one fluorine-containing inorganic lithium salt selected from the group consisting of LiPF 6 and LiBF 4 .
前記フッ素含有無機リチウム塩の含有量は、前記非水系溶媒1リットルに対して0.05〜1.0molである
ことを特徴とする請求項1又は2記載の非水系電解液。
The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1 or 2, wherein the content of the fluorine-containing inorganic lithium salt is 0.05 to 1.0 mol with respect to 1 liter of the nonaqueous solvent.
前記LiN(SO2m+1〔mは0〜1の整数〕で表される化合物は、LiN(SOF)である
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の非水系電解液。
4. The compound represented by LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 [m is an integer of 0 to 1] is LiN (SO 2 F) 2. The non-aqueous electrolyte solution according to item.
集電体としてアルミニウム箔を用いた正極と、
負極活物質としてリチウムイオンを0.4V vs.Li/Liよりも卑な電位で吸蔵する材料を含有する負極と、
請求項1〜4のいずれか1項記載の非水系電解液と、を含む
ことを特徴とする非水系二次電池。
A positive electrode using an aluminum foil as a current collector;
Lithium ion as a negative electrode active material was 0.4 V vs. A negative electrode containing a material that occludes at a lower potential than Li / Li + ;
A non-aqueous secondary battery comprising: the non-aqueous electrolyte solution according to claim 1.
前記負極は、負極活物質として黒鉛を含む
ことを特徴とする請求項5記載の非水系二次電池。
The non-aqueous secondary battery according to claim 5, wherein the negative electrode includes graphite as a negative electrode active material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018101582A (en) * 2016-12-21 2018-06-28 住友金属鉱山株式会社 Method of evaluating capacity of positive electrode material for nonaqueous electrolyte secondary battery

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