JP2015069705A - Nonaqueous electrolytic solution for secondary batteries, and lithium ion secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolytic solution for secondary batteries, and lithium ion secondary battery Download PDF

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Hiroshi Onozaki
祐 小野崎
室谷 英介
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英介 室谷
豊和 遠田
Toyokazu Toda
豊和 遠田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an incombustible nonaqueous electrolytic solution for secondary batteries which allows a lithium ion secondary battery superior in high-temperature shelf life to be obtained; and a safe lithium ion secondary battery superior in high-temperature shelf life.SOLUTION: A nonaqueous electrolytic solution for secondary batteries comprises: an electrolyte; and a liquid composition. The electrolyte includes at least one lithium salt. The liquid composition includes: at least one fluorine-containing solvent (α) selected from a group consisting of a fluorine-containing ether compound, a fluorine-containing chain carboxylic ester compound and a fluorine-containing chain carbonate compound; a cyclic carboxylic ester compound; and a compound (β) having an unsaturated carbon-nitrogen bond. A lithium ion secondary battery comprises the nonaqueous electrolytic solution for secondary batteries.

Description

本発明は、二次電池用非水電解液およびリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for a secondary battery and a lithium ion secondary battery.

携帯電話、ノート型パソコン等の携帯型電子機器等では、正極、負極および二次電池用非水電解液を有するリチウムイオン二次電池が広く用いられている。リチウムイオン二次電池の非水電解液の溶媒としては、リチウム塩を良好に溶解することで高いイオン伝導度を発現できる点、広い電位窓を有する点から、カーボネート系溶媒(エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート等)が広く用いられている。しかし、カーボネート系溶媒は可燃性であるため、電池の発熱等によって発火するおそれがある。   In portable electronic devices such as mobile phones and notebook computers, lithium ion secondary batteries having a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte for secondary batteries are widely used. As a solvent for a non-aqueous electrolyte solution of a lithium ion secondary battery, a carbonate-based solvent (ethylene carbonate, dimethyl carbonate) is used because it can exhibit high ionic conductivity by dissolving lithium salt well and has a wide potential window. Etc.) are widely used. However, since the carbonate-based solvent is flammable, there is a risk of ignition due to heat generation of the battery.

そこで、難燃性に優れた非水電解液として、含フッ素溶媒を用いた非水電解液が提案されている。
たとえば、難燃性で、良好な電池特性(サイクル特性、放電容量)を有するものとして、含フッ素溶媒、非フッ素系環状カーボネート、非フッ素系環状エステルおよびリチウム塩を含む非水電解液が知られている(特許文献1)。
しかし、本発明者等が検討したところ、特許文献1の非水電解液を用いたリチウムイオン二次電池では、高温状態で保存した際に、放電容量が低下しやすく、またガスが発生しやすく、高温保存特性が不充分であった。
Therefore, a nonaqueous electrolytic solution using a fluorine-containing solvent has been proposed as a nonaqueous electrolytic solution excellent in flame retardancy.
For example, non-aqueous electrolytes containing fluorinated solvents, non-fluorinated cyclic carbonates, non-fluorinated cyclic esters and lithium salts are known as flame retardant and having good battery characteristics (cycle characteristics, discharge capacity). (Patent Document 1).
However, as a result of studies by the present inventors, in the lithium ion secondary battery using the non-aqueous electrolyte of Patent Document 1, the discharge capacity tends to decrease and gas tends to be generated when stored at a high temperature. The high temperature storage characteristics were insufficient.

特開2008−192504号公報JP 2008-192504 A

本発明は、高温保存特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができ、かつ難燃性である二次電池用非水電解液を提供する。また、本発明は、高温保存特性に優れ、かつ安全性を有するリチウムイオン二次電池を提供する。   The present invention provides a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery that can obtain a lithium ion secondary battery excellent in high-temperature storage characteristics and is flame retardant. The present invention also provides a lithium ion secondary battery that is excellent in high-temperature storage characteristics and has safety.

前記の課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
[1]電解質と液状組成物を含む非水電解液であって、
前記電解質の少なくとも1種がリチウム塩であり、
前記液状組成物が、含フッ素エーテル化合物、含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物および含フッ素鎖状カーボネート化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の含フッ素溶媒(α)と、環状カルボン酸エステル化合物と、炭素−窒素不飽和結合を有する化合物(β)とを含む、二次電池用非水電解液。
[2]前記化合物(β)が、下式(5)で表される化合物、下式(6)で表される化合物、および下式(7)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記[1]の二次電池用非水電解液。
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration.
[1] A nonaqueous electrolytic solution containing an electrolyte and a liquid composition,
At least one of the electrolytes is a lithium salt;
The liquid composition comprises at least one fluorine-containing solvent (α) selected from the group consisting of a fluorine-containing ether compound, a fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound and a fluorine-containing chain carbonate compound, a cyclic carboxylic acid ester compound, And a non-aqueous electrolyte for a secondary battery comprising a compound (β) having a carbon-nitrogen unsaturated bond.
[2] The compound (β) is at least selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (5), a compound represented by the following formula (6), and a compound represented by the following formula (7): The non-aqueous electrolyte for secondary batteries according to [1], which is one type.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

(ただし、式中、R13はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、炭素−炭素不飽和結合を有する炭素数2〜10の不飽和炭化水素基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜6のアルキル基、または、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜6のフッ素化アルキル基である。
14およびR15はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数1〜10のフッ素化アルキレン基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキレン基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のアルキレン基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキレン基、もしくはこれらの2つ以上を組み合わせた基、または、芳香環を有する炭素数6〜10の2価の基である。)
[3]前記非水電解液の総質量に対する、前記化合物(β)の質量の割合が0.01〜10質量%である、前記[1]または[2]の二次電池用非水電解液。
[4]前記非水電解液の総質量に対する、前記含フッ素溶媒(α)の質量の割合が30〜80質量%である、前記[1]〜[3]のいずれかの二次電池用非水電解液。
[5]前記リチウム塩由来のリチウム原子の総モル数(NLi)に対する、前記環状カルボン酸エステル化合物の総モル数(N)の比率であるN/NLiが1.5〜7.0である、前記[1]〜[4]のいずれかの二次電池用非水電解液。
[6]前記液状組成物が、飽和環状カーボネート化合物、フッ素原子を有しない飽和鎖状カーボネート化合物、飽和環状スルホン化合物(ただし、電解質を除く。)、およびリン酸エステル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(γ)をさらに含む、前記[1]〜[5]のいずれかの二次電池用非水電解液。
[7]前記リチウム塩由来のリチウム原子の総モル数(NLi)に対する、前記環状カルボン酸エステル化合物の総モル数(N)と、前記化合物(γ)の総モル数(N)との和の比率である(N+N)/NLiが3.0〜7.0である、前記[6]の二次電池用非水電解液。
[8]前記非水電解液の総質量に対する、前記フッ素原子を有しない飽和鎖状カーボネート化合物の質量の割合が30質量%以下である、前記[6]または[7]の二次電池用非水電解液。
[9]前記非水電解液の総質量に対する、前記飽和環状カーボネート化合物の質量と前記フッ素原子を有しない飽和鎖状カーボネート化合物の質量との合計質量の割合が30質量%以下である、前記[6]〜[8]のいずれかの二次電池用非水電解液。
[10]前記含フッ素溶媒(α)が、含フッ素エーテル化合物を含む、前記[1]〜[9]のいずれかの二次電池用非水電解液。
[11]前記含フッ素エーテル化合物が、下式(1)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記[10]の二次電池用非水電解液。
−O−R ・・・(1)
(ただし、式中、RおよびRはそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のアルキル基、または、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキル基であり、RおよびRの一方または両方は、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、または1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキル基である。)
[12]前記含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物が、下式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記[1]〜[11]のいずれかの二次電池用非水電解液。
(In the formula, each R 13 is independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated group having 3 to 10 carbon atoms. A cycloalkyl group, an unsaturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms having a carbon-carbon unsaturated bond, an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, or one or more ethers It is a C2-C6 fluorinated alkyl group having a reactive oxygen atom.
R 14 and R 15 are each independently an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a fluorinated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms. An alkylene group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, a fluorinated alkylene group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, or a combination of two or more thereof Or a divalent group having 6 to 10 carbon atoms having an aromatic ring. )
[3] The nonaqueous electrolyte for secondary batteries according to [1] or [2], wherein the ratio of the mass of the compound (β) to the total mass of the nonaqueous electrolyte is 0.01 to 10 mass%. .
[4] The non-secondary battery non-use according to any one of [1] to [3], wherein the ratio of the mass of the fluorinated solvent (α) to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution is 30 to 80 mass%. Water electrolyte.
[5] for the total number of moles of lithium atoms from the lithium salt (N Li), N A / N Li is the ratio of total moles (N A) of the cyclic carboxylic acid ester compound is 1.5 to 7. The nonaqueous electrolytic solution for secondary batteries according to any one of [1] to [4], which is 0.
[6] The liquid composition is at least selected from the group consisting of a saturated cyclic carbonate compound, a saturated chain carbonate compound having no fluorine atom, a saturated cyclic sulfone compound (excluding an electrolyte), and a phosphate ester compound. The nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery according to any one of [1] to [5], further including one kind of compound (γ).
[7] The total number of moles of the cyclic carboxylic acid ester compound (N A ) and the total number of moles of the compound (γ) (N B ) relative to the total number of moles of lithium atoms derived from the lithium salt (N Li ) The nonaqueous electrolyte for secondary batteries according to [6] above, wherein (N A + N B ) / N Li is a sum ratio of 3.0 to 7.0.
[8] The non-secondary battery non-use according to [6] or [7], wherein a ratio of a mass of the saturated chain carbonate compound having no fluorine atom to a total mass of the non-aqueous electrolyte is 30% by mass or less. Water electrolyte.
[9] The ratio of the total mass of the mass of the saturated cyclic carbonate compound and the mass of the saturated chain carbonate compound having no fluorine atom to the total mass of the non-aqueous electrolyte is 30% by mass or less. 6]-[8] A non-aqueous electrolyte for a secondary battery.
[10] The nonaqueous electrolytic solution for secondary battery according to any one of [1] to [9], wherein the fluorine-containing solvent (α) contains a fluorine-containing ether compound.
[11] The non-aqueous electrolyte for secondary battery according to [10], wherein the fluorine-containing ether compound is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (1).
R 1 —O—R 2 (1)
(In the formula, R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 3 to 10 carbon atoms. A fluorinated cycloalkyl group, an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, or a fluorinated alkyl group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms. , One or both of R 1 and R 2 is a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a fluorinated cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, or 2 to 2 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms. 10 fluorinated alkyl groups.)
[12] The secondary of any one of [1] to [11], wherein the fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (2): Non-aqueous electrolyte for batteries.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

(ただし、RおよびRは、それぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数1〜3のフッ素化アルキル基であり、RおよびRの一方または両方はフッ素化アルキル基である。)
[13]前記環状カルボン酸エステル化合物が、下式(4)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記[1]〜[12]のいずれかの二次電池用非水電解液。
(However, R 3 and R 4 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and one or both of R 3 and R 4 are fluorinated alkyl groups. .)
[13] The non-secondary battery for a battery according to any one of [1] to [12], wherein the cyclic carboxylic acid ester compound is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (4): Water electrolyte.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

(ただし、R〜R12は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜2のアルキル基、炭素数1〜2のフッ素化アルキル基、またはエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜3のアルキル基である。aは0〜3の整数である。)
[14]前記式(4)で表される化合物が、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンおよびε−カプロラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、前記[13]の二次電池用非水電解液。
[15]前記リチウム塩がLiPFを含む、前記[1]〜[14]のいずれかの二次電池用非水電解液。
[16]前記非水電解液中の前記リチウム塩の含有量が0.6〜1.8mol/Lである、前記[1]〜[15]のいずれかの二次電池用非水電解液。
[17]前記非水電解液の総質量に対する前記環状カルボン酸エステル化合物の質量の割合が4〜50質量%である、前記[1]〜[16]のいずれかの二次電池用非水電解液。
[18]リチウムイオンを吸蔵および放出できる材料を活物質とする正極と、リチウム金属、リチウム合金、ならびにリチウムイオンを吸蔵および放出できる炭素材料からなる群から選ばれる少なくとも1種を活物質とする負極と、前記[1]〜[17]のいずれかの二次電池用非水電解液と、を有するリチウムイオン二次電池。
(However, R 7 to R 12 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, or a carbon having an etheric oxygen atom. (It is an alkyl group having a number of 2 to 3. a is an integer of 0 to 3.)
[14] The non-aqueous secondary battery according to [13], wherein the compound represented by the formula (4) is at least one selected from the group consisting of γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and ε-caprolactone. Electrolytic solution.
[15] The lithium salt includes LiPF 6, wherein [1] to one of the non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery [14].
[16] The non-aqueous electrolyte for secondary batteries according to any one of [1] to [15], wherein the content of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is 0.6 to 1.8 mol / L.
[17] The nonaqueous electrolysis for secondary battery according to any one of [1] to [16], wherein the ratio of the mass of the cyclic carboxylic acid ester compound to the total mass of the nonaqueous electrolyte is 4 to 50 mass%. liquid.
[18] A negative electrode using as an active material at least one selected from the group consisting of a positive electrode having a material capable of inserting and extracting lithium ions as an active material, and a lithium metal, a lithium alloy, and a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions. And a non-aqueous electrolyte for a secondary battery according to any one of [1] to [17].

本発明の二次電池用非水電解液は、高温保存特性に優れたリチウムイオン二次電池を得ることができ、かつ難燃性である。
また、本発明のリチウムイオン二次電池は、高温保存特性に優れ、かつ安全性を有する。
The non-aqueous electrolyte for a secondary battery of the present invention can provide a lithium ion secondary battery excellent in high-temperature storage characteristics and is flame retardant.
In addition, the lithium ion secondary battery of the present invention has excellent high-temperature storage characteristics and safety.

本明細書においては、式(1)で表される化合物を化合物(1)と記す。他の式で表される化合物も同様に記す。
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「非水電解液」とは、水を実質的に含まない電解液であり、仮に水を含んでいたとしてもその水分量が該非水電解液を用いた二次電池に性能劣化が見られない範囲の量である電解液を意味する。非水電解液中に含まれ得る水分量は、非水電解液の総質量に対して500質量ppm以下が好ましく、100質量ppm以下がより好ましく、50質量ppm以下が特に好ましい。水分量の下限値は、0質量ppmである。
「液状組成物」は、含フッ素溶媒(α)、環状カルボン酸エステル化合物および化合物(β)を含む。液状組成物は、化合物(γ)を含んでいてもよい。すなわち、本発明における液状組成物は、前記含フッ素溶媒(α)、環状カルボン酸エステル化合物および化合物(β)のみからなるか、または、前記含フッ素溶媒(α)、環状カルボン酸エステル化合物、化合物(β)および化合物(γ)からなるかのいずれかである。
リチウム塩、含フッ素溶媒(α)、環状カルボン酸エステル化合物、化合物(β)および化合物(γ)以外の他の化合物(他の溶媒、添加剤等)は、「他の成分」と定義され、リチウム塩および液状組成物とは区別される。
「含フッ素エーテル化合物」とは、エーテル結合を有し、フッ素原子を有する鎖状または環状の化合物を意味する。
「含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物」とは、鎖状構造中にエステル結合を有し、エステル結合を含む環構造を有さず、フッ素原子を有する鎖状の化合物を意味する。
「含フッ素鎖状カーボネート化合物」とは、鎖状構造中に−O−C(=O)−O−で表されるカーボネート結合を有し、カーボネート結合を含む環構造を有さず、フッ素原子を有する鎖状の化合物を意味する。
「含フッ素アルカン化合物」とは、アルカンの水素原子の1個以上がフッ素原子に置換され、水素原子が残っている化合物を意味する。
「環状カルボン酸エステル化合物」とは、環骨格の一部としてエステル結合を有する環状の化合物を意味する。
「飽和環状カーボネート化合物」とは、環骨格が炭素原子と酸素原子とからなり、環骨格の一部として−O−C(=O)−O−で表されるカーボネート結合を有し、分子内に炭素−炭素不飽和結合を有さない環状の化合物を意味する。
「不飽和環状カーボネート化合物」とは、環骨格が炭素原子と酸素原子とからなり、環骨格の一部として−O−C(=O)−O−で表されるカーボネート結合を有し、分子内に炭素−炭素不飽和結合を有する環状の化合物を意味する。
「フッ素原子を有しない飽和鎖状カーボネート化合物」とは、鎖状構造中に−O−C(=O)−O−で表されるカーボネート結合を有し、カーボネート結合を有する環構造を有さず、分子内に炭素−炭素不飽和結合およびフッ素原子を有さない鎖状の化合物を意味する。
「フッ素化」および「含フッ素」とは、炭素原子に結合した水素原子の一部または全部がフッ素原子に置換されることを意味する。
「フッ素化アルキル基」とは、アルキル基の水素原子の一部または全部がフッ素原子に置換された基を意味する。一部がフッ素化された基の中には、水素原子およびフッ素原子が存在する。
「炭素−炭素不飽和結合」とは、炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を意味する。
「不飽和炭化水素基」とは、炭素−炭素二重結合または炭素−炭素三重結合を有する、炭化水素基を意味する。
In the present specification, a compound represented by the formula (1) is referred to as a compound (1). The same applies to compounds represented by other formulas.
The following definitions of terms apply throughout this specification and the claims.
The “non-aqueous electrolyte” is an electrolyte that does not substantially contain water, and even if water is included, the water content of the secondary battery using the non-aqueous electrolyte does not deteriorate in performance. It means an electrolyte solution in a range of amounts. The amount of water that can be contained in the non-aqueous electrolyte is preferably 500 ppm by mass or less, more preferably 100 ppm by mass or less, and particularly preferably 50 ppm by mass or less with respect to the total mass of the non-aqueous electrolyte. The lower limit of the moisture content is 0 mass ppm.
The “liquid composition” includes a fluorine-containing solvent (α), a cyclic carboxylic acid ester compound, and a compound (β). The liquid composition may contain a compound (γ). That is, the liquid composition in the present invention comprises only the fluorinated solvent (α), the cyclic carboxylic acid ester compound and the compound (β), or the fluorinated solvent (α), the cyclic carboxylic acid ester compound and the compound. (Β) and a compound (γ).
Lithium salt, fluorine-containing solvent (α), cyclic carboxylic acid ester compound, compound (β) and other compounds (other solvents, additives, etc.) other than compound (γ) are defined as “other components”, A distinction is made from lithium salts and liquid compositions.
The “fluorinated ether compound” means a chain or cyclic compound having an ether bond and having a fluorine atom.
“Fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound” means a chain compound having an ester bond in a chain structure, no ring structure containing an ester bond, and having a fluorine atom.
The “fluorine-containing chain carbonate compound” is a fluorine atom having a carbonate bond represented by —O—C (═O) —O— in the chain structure, having no ring structure containing a carbonate bond. Means a chain-like compound having
The “fluorinated alkane compound” means a compound in which one or more hydrogen atoms of an alkane are substituted with fluorine atoms, and hydrogen atoms remain.
The “cyclic carboxylic acid ester compound” means a cyclic compound having an ester bond as a part of the ring skeleton.
“Saturated cyclic carbonate compound” is a ring skeleton composed of carbon atoms and oxygen atoms, and has a carbonate bond represented by —O—C (═O) —O— as a part of the ring skeleton, Means a cyclic compound having no carbon-carbon unsaturated bond.
An “unsaturated cyclic carbonate compound” is a molecule in which a ring skeleton is composed of a carbon atom and an oxygen atom, and has a carbonate bond represented by —O—C (═O) —O— as part of the ring skeleton. It means a cyclic compound having a carbon-carbon unsaturated bond inside.
The “saturated chain carbonate compound having no fluorine atom” has a carbonate bond represented by —O—C (═O) —O— in the chain structure and has a ring structure having a carbonate bond. It means a chain compound having no carbon-carbon unsaturated bond and no fluorine atom in the molecule.
“Fluorinated” and “fluorinated” mean that some or all of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom are replaced with fluorine atoms.
The “fluorinated alkyl group” means a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms. Among the partially fluorinated groups are hydrogen atoms and fluorine atoms.
“Carbon-carbon unsaturated bond” means a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond.
“Unsaturated hydrocarbon group” means a hydrocarbon group having a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond.

<二次電池用非水電解液>
本発明の二次電池用非水電解液(以下、単に非水電解液とも記す。)は、電解質と液状組成物とからなり、必要に応じて他の成分を含む。
非水電解液の25℃におけるイオン伝導度の下限値は、0.4S/mであることが好ましい。25℃におけるイオン伝導度が0.4S/m未満である非水電解液を用いた二次電池は、出力特性が悪く、実用性に乏しい。非水電解液の25℃におけるイオン伝導度が0.4S/m以上であれば、二次電池は出力特性が良好となる。
<Non-aqueous electrolyte for secondary battery>
The non-aqueous electrolyte for secondary batteries of the present invention (hereinafter also simply referred to as non-aqueous electrolyte) is composed of an electrolyte and a liquid composition, and contains other components as necessary.
The lower limit of the ionic conductivity at 25 ° C. of the nonaqueous electrolytic solution is preferably 0.4 S / m. A secondary battery using a non-aqueous electrolyte having an ionic conductivity at 25 ° C. of less than 0.4 S / m has poor output characteristics and poor practicality. If the non-aqueous electrolyte has an ionic conductivity at 25 ° C. of 0.4 S / m or more, the secondary battery has good output characteristics.

[電解質]
電解質の少なくとも1種は、リチウム塩である。
電解質としては、リチウム塩のみであってもよく、リチウム塩と、リチウム塩以外の電解質との併用であってもよい。リチウム塩以外の他の電解質としては、モノフルオロリン酸ならびにジフルオロリン酸のナトリウム塩およびカリウム塩、NaPF等が挙げられる。リチウム塩は、非水電解液中で解離してリチウムイオンを供給する。
リチウム塩としては、LiPOF、LiPO、LiPF、下記化合物(A)(ただし、kは1〜5の整数である。)、FSON(Li)SOF、CFSON(Li)SOCF、CFCFSON(Li)SOCFCF、CFCFHSON(Li)SOCFHCF、LiClO、下記化合物(B)、下記化合物(C)、下記化合物(D)、下記化合物(E)、LiBF等が挙げられる。
リチウム塩は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
[Electrolytes]
At least one of the electrolytes is a lithium salt.
The electrolyte may be only a lithium salt, or a combination of a lithium salt and an electrolyte other than the lithium salt. Examples of electrolytes other than lithium salts include monofluorophosphoric acid, sodium and potassium salts of difluorophosphoric acid, NaPF 6 and the like. The lithium salt dissociates in the non-aqueous electrolyte and supplies lithium ions.
Examples of the lithium salt include Li 2 PO 3 F, LiPO 2 F 2 , LiPF 6 , the following compound (A) (where k is an integer of 1 to 5), FSO 2 N (Li) SO 2 F, CF 3 SO 2 N (Li) SO 2 CF 3 , CF 3 CF 2 SO 2 N (Li) SO 2 CF 2 CF 3 , CF 3 CFHSO 2 N (Li) SO 2 CFHCF 3 , LiClO 4 , the following compound (B) , The following compound (C), the following compound (D), the following compound (E), LiBF 4 and the like.
A lithium salt may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

非水電解液に含まれるリチウム塩は、LiPFを含むことが好ましい。
LiPFは、溶解能が高い溶媒に溶解させた場合には、高いイオン伝導度を発現できるが、CFCFSON(Li)SOCFCF等の他のリチウム塩に比べて含フッ素溶媒に溶解しにくい。しかし、環状カルボン酸エステル化合物と併用することによって、LiPFの含フッ素溶媒への溶解性が向上する。LiPFが含フッ素溶媒に均一に溶解することによって、実用的に充分なイオン伝導度を有する非水電解液を得やすくなる。また、LiPFは、熱分解しやすく電池の熱安定性を低下させやすいが、本発明の非水電解液が環状カルボン酸エステル化合物を含むことによって、LiPFを用いたリチウムイオン二次電池でも熱暴走が起きにくくなる。
The lithium salt contained in the nonaqueous electrolytic solution preferably contains LiPF 6 .
LiPF 6 can exhibit high ionic conductivity when dissolved in a solvent having a high solubility, but compared to other lithium salts such as CF 3 CF 2 SO 2 N (Li) SO 2 CF 2 CF 3. It is difficult to dissolve in a fluorine-containing solvent. However, the combined use with a cyclic carboxylic acid ester compound improves the solubility of LiPF 6 in a fluorine-containing solvent. When LiPF 6 is uniformly dissolved in the fluorine-containing solvent, it becomes easy to obtain a nonaqueous electrolytic solution having practically sufficient ionic conductivity. In addition, LiPF 6 is likely to be thermally decomposed and easily reduce the thermal stability of the battery. However, the nonaqueous electrolyte of the present invention includes a cyclic carboxylic acid ester compound, so that even a lithium ion secondary battery using LiPF 6 can be used. Thermal runaway is less likely to occur.

化合物(A)としては、たとえば、下記化合物(A−1)〜化合物(A−4)が挙げられる。イオン伝導度の高い非水電解液が得られやすい点から、化合物(A)としては、kが2の化合物(A−2)を含むことが好ましく、kが2の化合物(A−2)のみからなることがより好ましい。   Examples of the compound (A) include the following compounds (A-1) to (A-4). From the viewpoint of easily obtaining a nonaqueous electrolytic solution having high ionic conductivity, the compound (A) preferably includes a compound (A-2) in which k is 2, and only a compound (A-2) in which k is 2 More preferably, it consists of.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

[液状組成物]
液状組成物は、含フッ素溶媒(α)と、環状カルボン酸エステル化合物と、化合物(β)を含み、必要に応じて化合物(γ)を含んでもよい。すなわち、本発明における液状組成物は、前記含フッ素溶媒(α)、環状カルボン酸エステル化合物および化合物(β)のみからなるか、または、前記含フッ素溶媒(α)、環状カルボン酸エステル化合物、化合物(β)および化合物(γ)からなるかのいずれかである。
[Liquid composition]
The liquid composition contains a fluorine-containing solvent (α), a cyclic carboxylic acid ester compound, and a compound (β), and may contain a compound (γ) as necessary. That is, the liquid composition in the present invention comprises only the fluorinated solvent (α), the cyclic carboxylic acid ester compound and the compound (β), or the fluorinated solvent (α), the cyclic carboxylic acid ester compound and the compound. (Β) and a compound (γ).

(含フッ素溶媒(α))
含フッ素溶媒(α)は、含フッ素エーテル化合物、含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物および含フッ素鎖状カーボネート化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種を含み、必要に応じて他の含フッ素溶媒(ただし、含フッ素環状カーボネート化合物を除く。)を含んでもよい。含フッ素エーテル化合物、含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物および含フッ素鎖状カーボネート化合物である。これらの化合物は、フッ素原子の導入による化学的安定性、他の化合物との相溶性等の点で類似の特性を有するものであり、同等の化合物として扱うことができる。
含フッ素溶媒(α)は、分子内にフッ素原子を有する溶媒であり、難燃性に優れる。含フッ素溶媒(α)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。含フッ素溶媒(α)が2種以上の場合、その比率は任意に決めることができる。
(Fluorine-containing solvent (α))
The fluorine-containing solvent (α) includes at least one selected from the group consisting of fluorine-containing ether compounds, fluorine-containing chain carboxylic acid ester compounds, and fluorine-containing chain carbonate compounds, and other fluorine-containing solvents (if necessary) However, the fluorine-containing cyclic carbonate compound may be excluded). They are a fluorine-containing ether compound, a fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound, and a fluorine-containing chain carbonate compound. These compounds have similar characteristics in terms of chemical stability due to introduction of fluorine atoms, compatibility with other compounds, and the like, and can be treated as equivalent compounds.
The fluorine-containing solvent (α) is a solvent having a fluorine atom in the molecule and is excellent in flame retardancy. A fluorine-containing solvent ((alpha)) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When the number of fluorine-containing solvents (α) is two or more, the ratio can be arbitrarily determined.

含フッ素エーテル化合物:
含フッ素溶媒(α)は、リチウム塩の溶解性、難燃性、非水電解液のイオン伝導度が高くなる点から、含フッ素エーテル化合物を含むことが好ましい。含フッ素エーテル化合物としては、リチウム塩の溶解性、難燃性、非水電解液のイオン伝導度が高くなる点から、下記化合物(1)が好ましい。含フッ素エーテル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。化合物(1)を含む場合、化合物(1)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。含フッ素エーテル化合物が2種以上の場合、その比率は任意に決めることができる。
Fluorine-containing ether compound:
The fluorine-containing solvent (α) preferably contains a fluorine-containing ether compound from the viewpoint of the solubility of the lithium salt, the flame retardancy, and the ionic conductivity of the nonaqueous electrolytic solution. As the fluorine-containing ether compound, the following compound (1) is preferable from the viewpoint of the solubility of the lithium salt, the flame retardancy, and the ionic conductivity of the nonaqueous electrolytic solution. A fluorine-containing ether compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When the compound (1) is included, the compound (1) may be used alone or in combination of two or more. When the number of fluorine-containing ether compounds is two or more, the ratio can be arbitrarily determined.

−O−R ・・・(1)
ただし、RおよびRは、それぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のアルキル基、または、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキル基であり、RおよびRの一方または両方は、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、または1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキル基である。
R 1 —O—R 2 (1)
However, R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated group having 3 to 10 carbon atoms. A cycloalkyl group, an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, or a fluorinated alkyl group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, R 1 And one or both of R 2 are fluorinated alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, fluorinated cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms, or fluorine having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms. Alkyl group.

化合物(1)におけるアルキル基、およびエーテル性酸素原子を有するアルキル基としては、それぞれ、直鎖構造、分岐構造、または部分的に環状構造を有する基(例えば、シクロアルキルアルキル基)が挙げられる。
およびRの一方または両方は、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、または1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキル基である。RおよびRの一方または両方がこれらの基であると、リチウム塩の非水電解液への溶解性および難燃性がさらに向上する。RおよびRは同じであってもよく、異なっていてもよい。
Examples of the alkyl group and the alkyl group having an etheric oxygen atom in the compound (1) include a linear structure, a branched structure, or a group having a partial cyclic structure (for example, a cycloalkylalkyl group).
One or both of R 1 and R 2 are fluorinated alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms, fluorinated cycloalkyl groups having 3 to 10 carbon atoms, or 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms. Of the fluorinated alkyl group. When one or both of R 1 and R 2 are these groups, the solubility of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte and the flame retardancy are further improved. R 1 and R 2 may be the same or different.

化合物(1)としては、リチウム塩の液状組成物への溶解度に優れる点から、RおよびRがいずれも炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である化合物(1−A)と、Rが1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキル基であり、Rが炭素数1〜10のフッ素化アルキル基である化合物(1−B)と、Rが炭素数1〜10のフッ素化アルキル基であり、Rが炭素数1〜10のアルキル基である化合物(1−C)が好ましく、化合物(1−A)および化合物(1−C)がより好ましく、化合物(1−A)が特に好ましい。 As compound (1), R 1 and R 2 are both a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and R 1 and R 2 because R 1 is excellent in solubility in a liquid composition; 1 is a fluorinated alkyl group having 2 to 10 carbon atoms having one or more ether oxygen atoms, and R 2 is a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms and (1-B), R 1 Is a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 2 is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. The compound (1-A) and the compound (1-C) are preferably More preferred is compound (1-A).

化合物(1)の総炭素数は、少なすぎると沸点が低すぎ、多すぎると高粘度化する点から、4〜10が好ましく、4〜8がより好ましい。
化合物(1)の分子量は、小さすぎると沸点が低すぎ、大きすぎると高粘度化する点から、150〜800が好ましく、150〜500がより好ましく、200〜500が特に好ましい。
化合物(1)がエーテル性酸素原子を有する場合、化合物(1)中のエーテル性酸素原子数は、1〜4が好ましく、1または2がより好ましく、1がさらに好ましい。化合物(1)中のエーテル性酸素原子数は、可燃性に影響する。
化合物(1)中のフッ素含有量は、50質量%以上が好ましく、60質量%以上がより好ましい。化合物(1)中のフッ素含有量が高いと、難燃性に優れる。フッ素含有量は、分子量に占めるフッ素原子の総質量の割合である。
When the total carbon number of the compound (1) is too small, the boiling point is too low, and when it is too large, 4 to 10 is preferable, and 4 to 8 is more preferable.
When the molecular weight of the compound (1) is too small, the boiling point is too low, and when it is too large, the viscosity is preferably 150 to 800, more preferably 150 to 500, and particularly preferably 200 to 500.
When the compound (1) has an etheric oxygen atom, the number of etheric oxygen atoms in the compound (1) is preferably 1 to 4, more preferably 1 or 2, and even more preferably 1. The number of etheric oxygen atoms in the compound (1) affects flammability.
50 mass% or more is preferable and, as for the fluorine content in a compound (1), 60 mass% or more is more preferable. When the fluorine content in the compound (1) is high, the flame retardancy is excellent. The fluorine content is the ratio of the total mass of fluorine atoms to the molecular weight.

化合物(1)としては、リチウム塩の液状組成物に対する溶解度に優れる点から、RおよびRの両方が、アルキル基の水素原子の一部がフッ素化されたアルキル基である化合物が好ましく、RおよびRの一方または両方の末端が−CFHである化合物がより好ましい。 The compound (1) is preferably a compound in which both R 1 and R 2 are alkyl groups in which some of the hydrogen atoms of the alkyl group are fluorinated from the viewpoint of excellent solubility in a lithium salt liquid composition, A compound in which one or both ends of R 1 and R 2 are —CF 2 H is more preferable.

化合物(1−A)および化合物(1−B)の具体例、ならびに化合物(1−A)および化合物(1−B)以外の含フッ素エーテル化合物の具体例としては、たとえば、国際公開第2009/133899号に記載の化合物等が挙げられる。   Specific examples of the compound (1-A) and the compound (1-B), and specific examples of the fluorinated ether compound other than the compound (1-A) and the compound (1-B) include, for example, WO2009 / And the compounds described in No. 133899.

化合物(1)としては、リチウム塩の液状組成物への溶解度に優れ、難燃性に優れ、粘度が低く、沸点が低すぎないことから、CFCHOCFCHF、CFCHOCFCHFCF、CHFCFCHOCFCHF、CHCHCHOCFCHF、CHCHOCFCHF、およびCHFCFCHOCFCHFCFからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、CFCHOCFCHF、CHFCFCHOCFCHFおよびCHFCFCHOCFCHFCFからなる群から選ばれる少なくとも1種が特に好ましい。 As the compound (1), CF 3 CH 2 OCF 2 CHF 2 , CF 3 CH 2 has excellent solubility in a liquid composition of lithium salt, excellent flame retardancy, low viscosity, and low boiling point. The group consisting of OCF 2 CHFCF 3 , CHF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CHF 2 , CH 3 CH 2 CH 2 OCF 2 CHF 2 , CH 3 CH 2 OCF 2 CHF 2 , and CHF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CHFCF 3 And at least one selected from the group consisting of CF 3 CH 2 OCF 2 CHF 2 , CHF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CHF 2 and CHF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CHFCF 3 is particularly preferred. preferable.

含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物:
含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物は、粘度や沸点等の点から、下記化合物(2)を含むことが好ましく、化合物(2)のみからなることがより好ましい。含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。化合物(2)を含む場合、化合物(2)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物が2種以上の場合、その比率は任意に決めることができる。
Fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound:
The fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound preferably contains the following compound (2), more preferably only the compound (2), from the viewpoints of viscosity and boiling point. A fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When the compound (2) is included, the compound (2) may be used alone or in combination of two or more. When the number of fluorine-containing chain carboxylic acid ester compounds is two or more, the ratio can be arbitrarily determined.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

ただし、RおよびRは、それぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数1〜3のフッ素化アルキル基であり、RおよびRの一方または両方は、炭素数1〜3のフッ素化アルキル基である。 However, R 3 and R 4 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, one or both of R 3 and R 4, 1 carbon atoms 3 is a fluorinated alkyl group.

化合物(2)におけるアルキル基、フッ素化アルキル基としては、それぞれ、直鎖構造、分岐構造が挙げられる。
およびRの一方または両方は、炭素数1〜3のフッ素化アルキル基である。RおよびRの一方または両方を炭素数1〜3のフッ素化アルキル基にすることによって、化合物(2)の耐酸化性および難燃性が向上する。RおよびRは同じであってもよく、異なっていてもよい。
Examples of the alkyl group and the fluorinated alkyl group in the compound (2) include a linear structure and a branched structure, respectively.
One or both of R 3 and R 4 is a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. By making one or both of R 3 and R 4 a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, the oxidation resistance and flame retardancy of the compound (2) are improved. R 3 and R 4 may be the same or different.

としては、粘度や沸点、あるいは化合物の入手性の点から、メチル基、エチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、テトラフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基が好ましく、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基がより好ましい。
としては、粘度や沸点、あるいは化合物の入手性の点から、メチル基、エチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基が好ましく、メチル基、エチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基がより好ましく、メチル基、エチル基がさらに好ましい。
R 3 is preferably a methyl group, an ethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a tetrafluoroethyl group, or a pentafluoroethyl group from the viewpoints of viscosity, boiling point, or availability of the compound. A fluoromethyl group is more preferred.
R 4 is methyl, ethyl, trifluoromethyl, 2-fluoroethyl, 2,2-difluoroethyl, 2,2,2-trimethyl from the viewpoint of viscosity, boiling point, or availability of the compound. A fluoroethyl group is preferable, a methyl group, an ethyl group, and a 2,2,2-trifluoroethyl group are more preferable, and a methyl group and an ethyl group are more preferable.

化合物(2)の総炭素数は、少なすぎると沸点が低すぎ、多すぎると高粘度化する点から、3〜8が好ましく、3〜6がより好ましく、3〜5がさらに好ましい。
化合物(2)の分子量は、小さすぎると沸点が低すぎ、大きすぎると高粘度化する点から、100〜300が好ましく、100〜250がより好ましく、100〜200が特に好ましい。
化合物(2)中のフッ素含有量は、難燃性が向上する点から、25質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましい。
When the total carbon number of the compound (2) is too small, the boiling point is too low, and when it is too large, the viscosity is increased, preferably 3 to 8, more preferably 3 to 6, and further preferably 3 to 5.
When the molecular weight of the compound (2) is too small, the boiling point is too low, and when it is too large, the viscosity is preferably 100 to 300, more preferably 100 to 250, and particularly preferably 100 to 200.
The fluorine content in the compound (2) is preferably 25% by mass or more and more preferably 30% by mass or more from the viewpoint of improving the flame retardancy.

化合物(2)の具体例としては、酢酸(2,2,2−トリフルオロエチル)、ジフルオロ酢酸メチル、ジフルオロ酢酸エチル、トリフルオロ酢酸エチル等が挙げられる。入手容易性、およびサイクル特性等の電池性能に優れる点から、ジフルオロ酢酸メチル、トリフルオロ酢酸エチルが好ましい。   Specific examples of the compound (2) include acetic acid (2,2,2-trifluoroethyl), methyl difluoroacetate, ethyl difluoroacetate, ethyl trifluoroacetate and the like. From the viewpoint of availability and battery performance such as cycle characteristics, methyl difluoroacetate and ethyl trifluoroacetate are preferable.

含フッ素鎖状カーボネート化合物:
含フッ素鎖状カーボネート化合物は、粘度や沸点等の点から、下記化合物(3)を含むことが好ましく、化合物(3)のみからなることがより好ましい。含フッ素鎖状カーボネート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。化合物(3)を含む場合、化合物(3)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。含フッ素鎖状カーボネート化合物が2種以上の場合、その比率は任意に決めることができる。
Fluorine-containing chain carbonate compound:
The fluorine-containing chain carbonate compound preferably contains the following compound (3) from the viewpoint of viscosity, boiling point, etc., and more preferably consists only of the compound (3). A fluorine-containing chain carbonate compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. When the compound (3) is included, the compound (3) may be used alone or in combination of two or more. When the number of fluorine-containing chain carbonate compounds is two or more, the ratio can be arbitrarily determined.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

ただし、RおよびRは、それぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数1〜3のフッ素化アルキル基であり、RおよびRの一方または両方は、炭素数1〜3のフッ素化アルキル基である。 However, R < 5 > and R < 6 > is respectively independently a C1-C3 alkyl group or a C1-C3 fluorinated alkyl group, and one or both of R < 5 > and R < 6 > are C1-C1 3 is a fluorinated alkyl group.

化合物(3)におけるアルキル基、フッ素化アルキル基としては、それぞれ、直鎖構造、分岐構造が挙げられる。
およびRの一方または両方は、炭素数1〜3のフッ素化アルキル基である。RおよびRの一方または両方を炭素数1〜3のフッ素化アルキル基にすることによって、リチウム塩の溶解性および難燃性が向上する。RおよびRは同じであってもよく、異なっていてもよい。
Examples of the alkyl group and the fluorinated alkyl group in the compound (3) include a linear structure and a branched structure, respectively.
One or both of R 5 and R 6 is a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms. By making one or both of R 5 and R 6 a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, the solubility and flame retardancy of the lithium salt are improved. R 5 and R 6 may be the same or different.

化合物(3)としては、粘度や沸点、あるいは化合物の入手性の点から、RおよびRの両方が炭素数1〜3のフッ素化アルキル基である化合物が好ましい。RおよびRとしては、CFCH−、CHFCFCH−が好ましい。 The compound (3) is preferably a compound in which both R 5 and R 6 are fluorinated alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms from the viewpoint of viscosity, boiling point, or availability of the compound. R 5 and R 6 are preferably CF 3 CH 2 — or CHF 2 CF 2 CH 2 —.

化合物(3)の総炭素数は、少なすぎると沸点が低すぎ、多すぎると高粘度化する点から、4〜10が好ましく、4〜7がより好ましい。
化合物(3)の分子量は、小さすぎると沸点が低すぎ、大きすぎると高粘度化する点から、180〜400が好ましく、200〜350がより好ましく、210〜300が特に好ましい。
化合物(3)中のフッ素含有量は、難燃性が向上する点から、25質量%以上が好ましく、30質量%以上がより好ましい。
When the total number of carbon atoms of the compound (3) is too small, the boiling point is too low, and when it is too large, the viscosity is increased to 4 to 10, and 4 to 7 is more preferable.
When the molecular weight of the compound (3) is too small, the boiling point is too low, and when it is too large, the viscosity is preferably 180 to 400, more preferably 200 to 350, and particularly preferably 210 to 300.
The fluorine content in the compound (3) is preferably 25% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more from the viewpoint of improving flame retardancy.

化合物(3)の具体例としては、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)カーボネート等が挙げられる。粘度、入手容易性、および出力特性等の電池性能の点から、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネートが好ましい。   Specific examples of the compound (3) include bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) carbonate and the like. Bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate is preferred from the viewpoint of battery performance such as viscosity, availability, and output characteristics.

他の含フッ素溶媒:
含フッ素溶媒(α)は、他の含フッ素溶媒として含フッ素アルカン化合物を含んでもよい。含フッ素アルカン化合物を含む場合、非水電解液の蒸気圧が抑制され、難燃性がさらに向上する。
Other fluorine-containing solvents:
The fluorine-containing solvent (α) may contain a fluorine-containing alkane compound as another fluorine-containing solvent. When the fluorine-containing alkane compound is contained, the vapor pressure of the non-aqueous electrolyte is suppressed, and the flame retardancy is further improved.

含フッ素アルカン化合物としては、炭素数4〜12の含フッ素アルカン化合物が好ましい。炭素数が4以上の含フッ素アルカン化合物であれば、非水電解液の蒸気圧が低くなる。炭素数が12以下の含フッ素アルカン化合物であれば、リチウム塩の溶解度が良好である。
含フッ素アルカン化合物中のフッ素含有量は、50〜80質量%が好ましい。含フッ素アルカン化合物中のフッ素含有量が50質量%以上であれば、難燃性に優れる。含フッ素アルカン化合物中のフッ素含有量が80質量%以下であれば、リチウム塩の溶解性を保持しやすい。
As the fluorine-containing alkane compound, a fluorine-containing alkane compound having 4 to 12 carbon atoms is preferable. If the fluorine-containing alkane compound has 4 or more carbon atoms, the vapor pressure of the non-aqueous electrolyte is lowered. When the fluorine-containing alkane compound has 12 or less carbon atoms, the lithium salt has good solubility.
The fluorine content in the fluorine-containing alkane compound is preferably 50 to 80% by mass. If the fluorine content in the fluorine-containing alkane compound is 50% by mass or more, the flame retardancy is excellent. If the fluorine content in the fluorine-containing alkane compound is 80% by mass or less, the solubility of the lithium salt is easily maintained.

含フッ素アルカン化合物としては、直鎖構造の化合物が好ましく、例えば、n−CCHCH、n−C13CHCH、n−C13H、n−C17H等が挙げられる。含フッ素アルカン化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The fluorinated alkane compounds, compounds of the linear structure is preferable, for example, n-C 4 F 9 CH 2 CH 3, n-C 6 F 13 CH 2 CH 3, n-C 6 F 13 H, n-C 8 F 17 H and the like. A fluorine-containing alkane compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

(環状カルボン酸エステル化合物)
液状組成物は、環状カルボン酸エステル化合物を含む。環状カルボン酸エステル化合物を含むことによって、含フッ素溶媒(α)にリチウム塩が均一に溶解される。また、環状カルボン酸エステル化合物を含むことによって、非水電解液と正極および負極とが反応しにくくなり、二次電池における熱暴走が起きにくくなる。環状カルボン酸エステル化合物は、1種のみでもよく、2種以上であってもよい。
(Cyclic carboxylic acid ester compound)
The liquid composition contains a cyclic carboxylic acid ester compound. By including the cyclic carboxylic acid ester compound, the lithium salt is uniformly dissolved in the fluorine-containing solvent (α). In addition, the inclusion of the cyclic carboxylic acid ester compound makes it difficult for the non-aqueous electrolyte to react with the positive electrode and the negative electrode, thereby preventing thermal runaway in the secondary battery. The cyclic carboxylic acid ester compound may be one kind or two or more kinds.

環状カルボン酸エステル化合物としては、酸化還元反応への安定性の点から、分子内に炭素−炭素不飽和結合を有しない飽和環状カルボン酸エステル化合物が好ましい。
環状カルボン酸エステル化合物における環構造は、構造の安定性、および粘度の点から、4〜10員環が好ましく、4〜7員環がより好ましく、入手容易な点から、5〜6員環がさらに好ましく、5員環が特に好ましい。また、入手容易な点から、環状カルボン酸エステル化合物の総炭素数は4〜8が好ましく、4〜6がより好ましい。また、環状カルボン酸エステルは、炭素原子、水素原子および酸素原子のみからなることが好ましく、環構造中に含まれる、−C(=O)−O−結合で表わされるエステル結合以外の部分が炭素原子および水素原子のみからなることがより好ましい。
As the cyclic carboxylic acid ester compound, a saturated cyclic carboxylic acid ester compound having no carbon-carbon unsaturated bond in the molecule is preferable from the viewpoint of stability to the redox reaction.
The cyclic structure in the cyclic carboxylic acid ester compound is preferably a 4- to 10-membered ring, more preferably a 4- to 7-membered ring from the viewpoint of structural stability and viscosity, and a 5- to 6-membered ring from the viewpoint of easy availability. Further preferred is a 5-membered ring. Moreover, 4-8 are preferable and, as for the total carbon number of a cyclic carboxylic acid ester compound, 4-6 are more preferable from an easy point. The cyclic carboxylic acid ester is preferably composed of only a carbon atom, a hydrogen atom and an oxygen atom, and the portion other than the ester bond represented by the —C (═O) —O— bond contained in the ring structure is carbon. More preferably, it consists only of atoms and hydrogen atoms.

環状カルボン酸エステル化合物の環構造は、粘度の点から、エステル結合を1つ有する環構造が好ましい。
環状カルボン酸エステル化合物は、アルキレン基の水素原子の1個以上を置換基で置換した化合物であってもよい。置換基としては、たとえば、フッ素原子、塩素原子、アルキル基、フッ素化アルキル基等が挙げられる。アルキル基の炭素数は1〜2が好ましく、フッ素化アルキル基の炭素数は1〜2が好ましい。
The ring structure of the cyclic carboxylic acid ester compound is preferably a ring structure having one ester bond from the viewpoint of viscosity.
The cyclic carboxylic acid ester compound may be a compound in which one or more hydrogen atoms of the alkylene group are substituted with a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group, and a fluorinated alkyl group. The alkyl group preferably has 1 to 2 carbon atoms, and the fluorinated alkyl group has preferably 1 to 2 carbon atoms.

環状カルボン酸エステル化合物は、酸化還元反応への安定性、構造の安定性、および粘度の点から、下記化合物(4)を含むことが好ましく、化合物(4)のみからなることがより好ましい。化合物(4)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   The cyclic carboxylic acid ester compound preferably contains the following compound (4), and more preferably consists only of the compound (4) from the viewpoints of stability to redox reaction, structural stability, and viscosity. A compound (4) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

ただし、R〜R12は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜2のアルキル基、炭素数1〜2のフッ素化アルキル基、または1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜3のアルキル基である。aは、0〜3の整数である。R〜R12は、同じであってもよく、異なっていてもよい。 Provided that R 7 to R 12 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, or one or more etheric oxygen atoms And an alkyl group having 2 to 3 carbon atoms. a is an integer of 0-3. R 7 to R 12 may be the same or different.

〜R12としては、酸化還元反応への安定性、粘度および化合物の入手性の点から、水素原子、メチル基、エチル基、フッ素原子が好ましく、水素原子、メチル基、エチル基がより好ましい。
aは、粘度および化合物の入手性の点から、1〜3が好ましく、1がより好ましい。
R 7 to R 12 are preferably a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, or a fluorine atom, more preferably a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group from the viewpoints of stability to redox reaction, viscosity, and availability of the compound. preferable.
a is preferably 1 to 3, more preferably 1, from the viewpoint of viscosity and availability of the compound.

化合物(4)としては、たとえば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−ヘキサノラクトン、δ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン等の環状エステル化合物、および該環状エステル化合物の環を形成する炭素原子に結合する水素原子の1個以上が、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜2のアルキル基、炭素数1〜2のフッ素化アルキル基、または1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜3のアルキル基に置換された化合物が挙げられる。化合物(4)としては、入手容易な点、および熱暴走の抑制効果が高い点から、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンおよびε−カプロラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、γ−ブチロラクトンがより好ましい。   Examples of the compound (4) include cyclic ester compounds such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-hexanolactone, δ-valerolactone, ε-caprolactone, and carbon atoms forming the ring of the cyclic ester compound. 1 or more of the hydrogen atoms bonded to the carbon atom have a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, or one or more etheric oxygen atoms Examples thereof include compounds substituted with 2 to 3 alkyl groups. The compound (4) is preferably at least one selected from the group consisting of γ-butyrolactone, γ-valerolactone and ε-caprolactone from the viewpoint of easy availability and high thermal runaway suppression effect, and γ-butyrolactone is preferable. Is more preferable.

(化合物β)
化合物(β)は、炭素−窒素不飽和結合を有する化合物である。本発明の非水電解液が化合物(β)を含むことによって、高温保存特性に優れたリチウムイオン二次電池が得られる。
化合物(β)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。化合物(β)が2種以上の場合、その比率は任意に決定できる。
(Compound β)
The compound (β) is a compound having a carbon-nitrogen unsaturated bond. When the nonaqueous electrolytic solution of the present invention contains the compound (β), a lithium ion secondary battery excellent in high temperature storage characteristics can be obtained.
As the compound (β), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination. When there are two or more compounds (β), the ratio can be arbitrarily determined.

化合物(β)が炭素−窒素三重結合を有する場合、高温保存特性に優れたリチウムイオン二次電池が得られやすい点から、化合物(β)はニトリル化合物であることが好ましい。化合物(β)がニトリル化合物である場合、ニトリル基の数は、1または2が好ましい。
化合物(β)が炭素−窒素二重結合を有する場合、化合物(β)はイソシアネート化合物であることが好ましい。化合物(β)がイソシアネート化合物である場合、イソシアネート基の数は、1または2が好ましく、2がより好ましい。
When the compound (β) has a carbon-nitrogen triple bond, the compound (β) is preferably a nitrile compound from the viewpoint that a lithium ion secondary battery excellent in high-temperature storage characteristics can be easily obtained. When the compound (β) is a nitrile compound, the number of nitrile groups is preferably 1 or 2.
When the compound (β) has a carbon-nitrogen double bond, the compound (β) is preferably an isocyanate compound. When the compound (β) is an isocyanate compound, the number of isocyanate groups is preferably 1 or 2, and more preferably 2.

化合物(β)としては、高温保存特性に優れたリチウムイオン二次電池が得られやすい点から、下記化合物(5)、下記化合物(6)および下記化合物(7)からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。   The compound (β) is at least one selected from the group consisting of the following compound (5), the following compound (6) and the following compound (7) from the viewpoint that a lithium ion secondary battery having excellent high-temperature storage characteristics can be easily obtained. Species are preferred.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

ただし、式中、R13はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、炭素−炭素不飽和結合を有する炭素数2〜10の不飽和炭化水素基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜6のアルキル基、または、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜6のフッ素化アルキル基である。
14およびR15はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数1〜10のフッ素化アルキレン基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキレン基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のアルキレン基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキレン基、もしくはこれらの2つ以上を組み合わせた基、または、芳香環を有する炭素数6〜10の2価の基である。
In the formula, each R 13 is independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated cyclohexane having 3 to 10 carbon atoms. An alkyl group, an unsaturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms having a carbon-carbon unsaturated bond, an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, or one or more etheric groups It is a C2-C6 fluorinated alkyl group having an oxygen atom.
R 14 and R 15 are each independently an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a fluorinated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms. An alkylene group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, a fluorinated alkylene group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, or a combination of two or more thereof Or a divalent group having 6 to 10 carbon atoms having an aromatic ring.

化合物(5):
13としては、入手性、および優れたサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池が得られやすいことから、炭素数1〜10のアルキル基が好ましく、エチル基、プロピル基、イソブチル基がより好ましい。
Compound (5):
R 13 is preferably an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more preferably an ethyl group, a propyl group, or an isobutyl group because a lithium ion secondary battery having availability and excellent cycle characteristics is easily obtained.

化合物(5)の具体例としては、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル等が挙げられる。
化合物(5)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the compound (5) include propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile and the like.
A compound (5) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

化合物(6):
14としては、入手性、および優れたサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池が得られやすく、またガス発生抑制効果がより高いことから、炭素数1〜10のアルキレン基が好ましい。
Compound (6):
R 14 is preferably an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms because it is easy to obtain a lithium ion secondary battery having excellent availability and cycle characteristics and has a higher gas generation suppressing effect.

化合物(6)の具体例としては、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、セパコニトリル等が挙げられる。
化合物(6)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the compound (6) include succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, sepaconitrile and the like.
As the compound (6), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.

化合物(7):
15としては、入手性、および優れたサイクル特性を有するリチウムイオン二次電池が得られやすく、またガス発生抑制効果がより高いことから、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数1〜10のアルキレン基と炭素数1〜10のシクロアルキレン基を組み合わせた基、芳香環を有する炭素数6〜10の2価の基が好ましい。
Compound (7):
As R 15 , a lithium ion secondary battery having availability and excellent cycle characteristics is easily obtained, and since the effect of suppressing gas generation is higher, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 10 carbon atoms. And a divalent group having 6 to 10 carbon atoms having an aromatic ring.

化合物(7)の具体例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチル−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4−トリメチル−ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、トルエンジイソシアネート等が挙げられる。
化合物(7)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Specific examples of the compound (7) include hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethyl-hexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethyl-hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 1,3-bis (isocyanatomethyl). ) Cyclohexane, toluene diisocyanate and the like.
A compound (7) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

(化合物(γ))
液状組成物は、リチウム塩の溶解性、イオン伝導度に優れる点から、飽和環状カーボネート化合物、フッ素原子を有しない飽和鎖状カーボネート化合物(以下、非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物とも記す。)、飽和環状スルホン化合物(ただし、電解質を除く。)、およびリン酸エステル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(γ)をさらに含んでいることが好ましい。
(Compound (γ))
Since the liquid composition has excellent lithium salt solubility and ionic conductivity, a saturated cyclic carbonate compound, a saturated chain carbonate compound having no fluorine atom (hereinafter also referred to as a non-fluorine-based saturated chain carbonate compound), It is preferable to further contain at least one compound (γ) selected from the group consisting of a saturated cyclic sulfone compound (excluding the electrolyte) and a phosphate ester compound.

飽和環状カーボネート化合物としては、たとえば、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、4−トリフルオロメチル−1,3−ジオキソラン−2−オン等が挙げられる。
非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物としては、たとえば、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジエチルカーボネート(DEC)等が挙げられる。
飽和環状スルホン化合物としては、たとえば、スルホラン、3−メチルスルホラン等が挙げられる。
リン酸エステル化合物としては、たとえば、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)等が挙げられる。
Examples of the saturated cyclic carbonate compound include propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), 4-trifluoromethyl-1,3-dioxolane- 2-one etc. are mentioned.
Examples of the non-fluorinated saturated chain carbonate compound include dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC) and the like.
Examples of the saturated cyclic sulfone compound include sulfolane and 3-methylsulfolane.
Examples of the phosphoric acid ester compound include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, and tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl).

液状組成物は、非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物を含むことが好ましい。非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物を含むと、非水電解液の粘度を下げることができ、非水電解液におけるリチウムイオン拡散係数や、非水電解液のイオン伝導度を高くしやすい。   The liquid composition preferably contains a non-fluorinated saturated chain carbonate compound. When the non-fluorinated saturated chain carbonate compound is included, the viscosity of the non-aqueous electrolyte can be lowered, and the lithium ion diffusion coefficient in the non-aqueous electrolyte and the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte are easily increased.

[他の成分]
非水電解液は、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、リチウム塩、含フッ素溶媒(α)、環状カルボン酸エステル化合物、化合物(β)および化合物(γ)以外の他の化合物(他の溶媒、添加剤等)を含んでいてもよい。
[Other ingredients]
As long as the nonaqueous electrolyte solution does not impair the effects of the present invention, other than lithium salt, fluorine-containing solvent (α), cyclic carboxylic acid ester compound, compound (β), and compound (γ) as necessary A compound (other solvents, additives, etc.) may be contained.

(他の溶媒)
非水電解液は、含フッ素溶媒(α)、環状カルボン酸エステル化合物、化合物(β)および化合物(γ)以外の他の溶媒を含んでもよい。
(Other solvents)
The nonaqueous electrolytic solution may contain a solvent other than the fluorine-containing solvent (α), the cyclic carboxylic acid ester compound, the compound (β), and the compound (γ).

(添加剤)
非水電解液には、非水電解液の機能を向上させるために、必要に応じて従来公知の添加剤を含ませてもよい。添加剤としては、たとえば、過充電防止剤、脱水剤、脱酸剤、特性改善助剤、界面活性剤等が挙げられる。
(Additive)
In order to improve the function of the non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte may contain conventionally known additives as necessary. Examples of the additive include an overcharge inhibitor, a dehydrating agent, a deoxidizing agent, a property improving aid, and a surfactant.

過充電防止剤:
過充電防止剤としては、たとえば、芳香族化合物(ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等)、芳香族化合物の部分フッ素化物(2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等)、含フッ素アニソール化合物(2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニオール等)が挙げられる。過充電防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Overcharge prevention agent:
Examples of the overcharge inhibitor include aromatic compounds (biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran, etc.), aromatic Partially fluorinated compounds (2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene, etc.), fluorine-containing anisole compounds (2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole) All). An overcharge inhibitor may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

脱水剤:
脱水剤としては、たとえば、モレキュラーシーブス、芒硝、硫酸マグネシウム、水素化カルシウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化リチウムアルミニウム等が挙げられる。非水電解液に用いる液状組成物や他の溶媒としては、脱水剤で脱水を行った後に精留を行ったものが好ましい。また、精留を行わずに前記脱水剤による脱水のみを行ったものであってもよい。
Dehydrating agent:
Examples of the dehydrating agent include molecular sieves, mirabilite, magnesium sulfate, calcium hydride, sodium hydride, potassium hydride, lithium aluminum hydride and the like. As the liquid composition or other solvent used for the non-aqueous electrolyte, those obtained by rectification after dehydration with a dehydrating agent are preferable. Moreover, what performed only the dehydration by the said dehydrating agent without performing rectification may be used.

特性改善助剤:
特性改善助剤は、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するためのものである。特性改善助剤としては、たとえば、不飽和環状カーボネート化合物(ジメチルビニレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4−アセチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン、3−メチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ビス(2−メチルビニル)エチレンカーボネート等)、含硫黄化合物(エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、スルホレン、ジメチルスルホン、ジフェニルスルホン、メチルフェニルスルホン、ジブチルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等)、炭化水素化合物(ヘプタン、オクタン、シクロヘプタン等)、含フッ素芳香族化合物(フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン等)が挙げられる。特性改善助剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Property improvement aids:
The characteristic improving aid is for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high temperature storage. Examples of the property improving aid include unsaturated cyclic carbonate compounds (dimethyl vinylene carbonate, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 4-acetylin-1,3-dioxolan-2-one, 3-methyl-4-vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, 4,5-bis (2-methylvinyl) ethylene carbonate, etc.), sulfur-containing compounds (ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, Busulfan, sulfolene, dimethylsulfone, diphenylsulfone, methylphenylsulfone, dibutyldisulfide, dicyclohexyldisulfide, tetramethylthiuram monosulfide, N, N-dimethylmethanesulfonamide, N, N-die Methane sulfonamide), hydrocarbon compounds (heptane, octane, cycloheptane and the like), a fluorine-containing aromatic compound (fluorobenzene, difluorobenzene, hexafluorobenzene and the like). A characteristic improvement adjuvant may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

界面活性剤:
界面活性剤は、電極合材やセパレータへの非水電解液の含浸を助けるものである。界面活性剤としては、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤のいずれでもよく、入手が容易で界面活性効果が高い点から、アニオン性界面活性剤が好ましい。界面活性剤としては、耐酸化性が高く、サイクル特性、レート特性が良好な点から、含フッ素界面活性剤が好ましい。界面活性剤は1種のみでもよく、2種以上であってもよい。
Surfactant:
The surfactant assists the impregnation of the non-aqueous electrolyte into the electrode mixture or separator. As the surfactant, any of cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants and amphoteric surfactants may be used. Anionic surfactants are easily available and have a high surfactant effect. Agents are preferred. As the surfactant, a fluorine-containing surfactant is preferable from the viewpoint of high oxidation resistance and good cycle characteristics and rate characteristics. Only one surfactant may be used, or two or more surfactants may be used.

[各成分の割合]
(リチウム塩の割合)
非水電解液中のリチウム塩の含有量の上限値は、特に限定されないが、1.8mol/Lが好ましく、1.6mol/Lがより好ましく、1.4mol/Lがさらに好ましい。非水電解液中のリチウム塩の含有量の下限値は、特に限定されないが、0.6mol/Lが好ましく、0.7mol/Lが好ましく、0.8mol/Lがより好ましい。
質量基準に換算すると、非水電解液の総質量に対するリチウム塩の質量の割合は、5〜20質量%が好ましく、7〜17質量%がより好ましく、9〜14質量%がさらに好ましい。
リチウム塩の割合が前記下限値以上であれば、非水電解液のイオン伝導度が高くなる。リチウム塩の割合が前記上限値以下であれば、リチウム塩が液状組成物に均一に溶解しやすく、また低温条件でもリチウム塩が析出しない。また、リチウムイオンが非水電解液中に拡散しやすくなり、リチウムイオン拡散係数が大きくなる。
[Ratio of each component]
(Ratio of lithium salt)
The upper limit of the content of the lithium salt in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 1.8 mol / L, more preferably 1.6 mol / L, and even more preferably 1.4 mol / L. Although the lower limit of content of lithium salt in a non-aqueous electrolyte is not specifically limited, 0.6 mol / L is preferable, 0.7 mol / L is preferable and 0.8 mol / L is more preferable.
In terms of mass standard, the ratio of the mass of the lithium salt to the total mass of the non-aqueous electrolyte is preferably 5 to 20% by mass, more preferably 7 to 17% by mass, and even more preferably 9 to 14% by mass.
If the ratio of lithium salt is more than the said lower limit, the ionic conductivity of a non-aqueous electrolyte will become high. If the proportion of the lithium salt is not more than the above upper limit value, the lithium salt is easily dissolved uniformly in the liquid composition, and the lithium salt does not precipitate even under low temperature conditions. Further, lithium ions are easily diffused into the non-aqueous electrolyte, and the lithium ion diffusion coefficient is increased.

本発明の非水電解液は、リチウム塩として少なくともLiPFを含むことが好ましい。非水電解液に含まれるリチウム塩の総モル数に対する、LiPFのモル比の下限値は、40mol%が好ましく、50mol%がより好ましく、65mol%がさらに好ましく、80mol%が特に好ましい。非水電解液に含まれるリチウム塩の総モル数に対する、LiPFのモル比の上限値は100mol%である。リチウム塩の総モル数に対する、LiPFのモル比が前記下限値以上であれば、イオン伝導度に優れ、実用性の高い非水電解液となる。 The nonaqueous electrolytic solution of the present invention preferably contains at least LiPF 6 as a lithium salt. The lower limit of the molar ratio of LiPF 6 with respect to the total number of moles of lithium salt contained in the nonaqueous electrolytic solution is preferably 40 mol%, more preferably 50 mol%, still more preferably 65 mol%, and particularly preferably 80 mol%. The upper limit of the molar ratio of LiPF 6 with respect to the total number of moles of lithium salt contained in the nonaqueous electrolytic solution is 100 mol%. When the molar ratio of LiPF 6 with respect to the total number of moles of lithium salt is equal to or more than the lower limit value, a nonaqueous electrolytic solution having excellent ion conductivity and high practicality is obtained.

(含フッ素溶媒(α)の割合)
非水電解液の総質量に対する含フッ素溶媒(α)の質量の割合は特に限定されないが、非水電解液の総質量に対する含フッ素溶媒(α)の質量の割合の下限値は、30質量%が好ましく、35質量%がより好ましく、40質量%がさらに好ましく、45質量%が特に好ましい。前記含フッ素溶媒(α)の割合の上限値は、80質量%が好ましく、75質量%がより好ましく、73質量%がさらに好ましく、70質量%が特に好ましい。
含フッ素溶媒(α)の割合が前記下限値以上であれば、非水電解液は、難燃性に優れ、正極反応性および負極反応性が小さく、熱暴走を起こしにくく、耐高電圧特性を有する。含フッ素溶媒(α)の割合が前記上限値以下であれば、リチウム塩が均一に溶解し、また低温下においてリチウム塩が析出しにくい。
(Ratio of fluorine-containing solvent (α))
The ratio of the mass of the fluorinated solvent (α) to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but the lower limit of the mass ratio of the fluorinated solvent (α) to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution is 30% by mass. Is preferable, 35 mass% is more preferable, 40 mass% is further more preferable, and 45 mass% is especially preferable. The upper limit of the proportion of the fluorinated solvent (α) is preferably 80% by mass, more preferably 75% by mass, still more preferably 73% by mass, and particularly preferably 70% by mass.
If the ratio of the fluorine-containing solvent (α) is not less than the lower limit, the non-aqueous electrolyte has excellent flame retardancy, small positive electrode reactivity and negative electrode reactivity, hardly causes thermal runaway, and has high voltage resistance. Have. When the proportion of the fluorinated solvent (α) is not more than the above upper limit value, the lithium salt is uniformly dissolved and the lithium salt is unlikely to precipitate at a low temperature.

液状組成物の総質量に対する含フッ素溶媒(α)の質量の割合は、30〜90質量%が好ましく、35〜85質量%がより好ましく、40〜80質量%がさらに好ましく、45〜75質量%が特に好ましい。
含フッ素溶媒(α)の割合が前記下限値以上であれば、非水電解液は、難燃性に優れ、正極反応性および負極反応性が小さく、熱暴走を起こしにくく、耐高電圧特性を有する。含フッ素溶媒(α)の割合が前記上限値以下であれば、リチウム塩が均一に溶解し、また低温下においてリチウム塩が析出しにくい。
30-90 mass% is preferable, as for the ratio of the mass of the fluorine-containing solvent ((alpha)) with respect to the total mass of a liquid composition, 35-85 mass% is more preferable, 40-80 mass% is further more preferable, 45-75 mass%. Is particularly preferred.
If the ratio of the fluorine-containing solvent (α) is not less than the lower limit, the non-aqueous electrolyte has excellent flame retardancy, small positive electrode reactivity and negative electrode reactivity, hardly causes thermal runaway, and has high voltage resistance. Have. When the proportion of the fluorinated solvent (α) is not more than the above upper limit value, the lithium salt is uniformly dissolved and the lithium salt is unlikely to precipitate at a low temperature.

含フッ素溶媒(α)は、リチウム塩の溶解性、非水電解液の難燃性およびイオン伝導度が高くなる点から、含フッ素エーテル化合物を含むことが好ましい。
含フッ素溶媒(α)の総質量に対する含フッ素エーテル化合物の質量の割合は、25〜100質量%が好ましく、30〜100質量%がより好ましく、50〜100質量%がより好ましく、60〜100質量%がさらに好ましく、70〜100質量%が特に好ましい。含フッ素溶媒(α)は、含フッ素得エーテル化合物のみからなることが最も好ましい。
The fluorine-containing solvent (α) preferably contains a fluorine-containing ether compound from the viewpoints of the solubility of the lithium salt, the flame retardancy of the non-aqueous electrolyte, and the ionic conductivity.
The ratio of the mass of the fluorinated ether compound to the total mass of the fluorinated solvent (α) is preferably 25 to 100 mass%, more preferably 30 to 100 mass%, more preferably 50 to 100 mass%, and 60 to 100 mass%. % Is more preferable, and 70 to 100% by mass is particularly preferable. The fluorine-containing solvent (α) is most preferably composed of only a fluorine-containing ether compound.

非水電解液の総質量に対する含フッ素エーテル化合物の質量の割合は、10〜80質量%が好ましい。前記含フッ素エーテル化合物の割合の下限値は、20質量%がより好ましく、30質量%がさらに好ましく、40質量%が特に好ましく、45質量%が最も好ましい。また、前記含フッ素エーテル化合物の割合の上限値は、75質量%がより好ましく、73質量%がさらに好ましく、70質量%が特に好ましい。   The ratio of the mass of the fluorinated ether compound to the total mass of the non-aqueous electrolyte is preferably 10 to 80% by mass. The lower limit of the proportion of the fluorine-containing ether compound is more preferably 20% by mass, further preferably 30% by mass, particularly preferably 40% by mass, and most preferably 45% by mass. Further, the upper limit of the proportion of the fluorine-containing ether compound is more preferably 75% by mass, further preferably 73% by mass, and particularly preferably 70% by mass.

含フッ素溶媒(α)が含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物を含む場合、含フッ素溶媒(α)の総質量に対する含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物の質量の割合は、0.01〜50質量%が好ましく、0.01〜40質量%がより好ましく、0.01〜30質量%がさらに好ましく、0.01〜20質量%が特に好ましい。   When the fluorine-containing solvent (α) contains a fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound, the ratio of the mass of the fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound to the total mass of the fluorine-containing solvent (α) is 0.01 to 50% by mass. Is preferable, 0.01-40 mass% is more preferable, 0.01-30 mass% is further more preferable, 0.01-20 mass% is especially preferable.

含フッ素溶媒(α)が含フッ素鎖状カーボネート化合物を含む場合、含フッ素溶媒(α)の総質量に対する含フッ素鎖状カーボネート化合物の質量の割合は、0.01〜50質量%が好ましく、0.01〜40質量%がより好ましく、0.01〜30質量%がさらに好ましく、0.01〜20質量%が特に好ましい。   When the fluorine-containing solvent (α) contains a fluorine-containing chain carbonate compound, the ratio of the mass of the fluorine-containing chain carbonate compound to the total mass of the fluorine-containing solvent (α) is preferably 0.01 to 50% by mass, 0 0.01-40 mass% is more preferable, 0.01-30 mass% is further more preferable, and 0.01-20 mass% is especially preferable.

含フッ素溶媒(α)が含フッ素アルカン化合物を含む場合、非水電解液の総質量に対する含フッ素アルカン化合物の質量の割合は、0.01〜5質量%が好ましい。
含フッ素アルカン化合物の割合が0.01質量%以上であれば、非水電解液の難燃性に優れる。含フッ素アルカンの割合が5質量%以下であれば、リチウム塩の溶解度を維持しやすい。
When the fluorinated solvent (α) contains a fluorinated alkane compound, the ratio of the mass of the fluorinated alkane compound to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution is preferably from 0.01 to 5 mass%.
If the ratio of a fluorine-containing alkane compound is 0.01 mass% or more, it will be excellent in the flame retardance of a non-aqueous electrolyte. When the proportion of the fluorinated alkane is 5% by mass or less, the solubility of the lithium salt is easily maintained.

含フッ素溶媒(α)として、含フッ素エーテル化合物と、含フッ素鎖状カルボン酸エステル、含フッ素鎖状カーボネート化合物および含フッ素アルカン化合物から選ばれる1種以上を併用する場合、それらの比率は任意に決めることができる。   When the fluorine-containing solvent (α) is used in combination with one or more fluorine-containing ether compounds and one or more fluorine-containing chain carboxylic acid esters, fluorine-containing chain carbonate compounds, and fluorine-containing alkane compounds, the ratio thereof is arbitrary. I can decide.

(環状カルボン酸エステル化合物の割合)
非水電解液の総質量に対する環状カルボン酸エステル化合物の質量の割合は、4〜50質量%が好ましく、7〜45質量%がより好ましく、10〜40質量%がさらに好ましく、15〜35質量%が特に好ましい。
環状カルボン酸エステル化合物の割合が前記下限値以上であれば、非水電解液は、リチウム塩を均一に溶解し、かつ非水電解液と正極および負極との反応性が小さく、熱暴走が起こりにくい。環状カルボン酸エステル化合物の割合が前記上限値以下であれば、非水電解液は難燃性に優れる。
(Ratio of cyclic carboxylic acid ester compound)
The ratio of the mass of the cyclic carboxylic acid ester compound to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution is preferably 4 to 50 mass%, more preferably 7 to 45 mass%, still more preferably 10 to 40 mass%, and more preferably 15 to 35 mass%. Is particularly preferred.
If the ratio of the cyclic carboxylic acid ester compound is equal to or higher than the lower limit, the non-aqueous electrolyte uniformly dissolves the lithium salt, and the reactivity between the non-aqueous electrolyte and the positive and negative electrodes is small, causing thermal runaway. Hateful. If the ratio of the cyclic carboxylic acid ester compound is not more than the above upper limit value, the non-aqueous electrolyte is excellent in flame retardancy.

非水電解液に含まれる、リチウム塩由来のリチウム原子の総モル数NLiに対する環状カルボン酸エステル化合物の総モル数Nの比率N/NLiは、特に限定されないが、1.5〜7.0が好ましい。前記N/NLiの下限値は、2がより好ましく、2.5がさらに好ましく、3が特に好ましい。また、前記N/NLiの上限値は、6.5が好ましく、6がより好ましく、5がさらに好ましく、4.5が特に好ましく、4.2が最も好ましい。
/NLiが前記範囲内であれば、下記の理由から、リチウム塩を均一に溶解させて充分なイオン伝導度を得つつ、非水電解液と正極および負極との反応性を小さくでき、二次電池の熱暴走が起きることを抑制できる。
Contained in the nonaqueous electrolytic solution, the ratio N A / N Li of the total number of moles N A cyclic carboxylic acid ester compound to the total number of moles N Li of lithium atoms from the lithium salt is not particularly limited, 1.5 7.0 is preferred. The lower limit value of the N A / N Li is more preferably 2, more preferably 2.5, and particularly preferably 3. Moreover, 6.5 is preferable, as for the upper limit of said N A / N Li , 6 is more preferable, 5 is further more preferable, 4.5 is especially preferable, and 4.2 is the most preferable.
If N A / N Li is within the above range, the reactivity between the non-aqueous electrolyte, the positive electrode and the negative electrode can be reduced while the lithium salt is uniformly dissolved to obtain sufficient ionic conductivity for the following reasons. The thermal runaway of the secondary battery can be suppressed.

非水電解液を二次電池に用いた場合、特に正極において、環状カルボン酸エステル化合物が電極活物質上に安定な被膜を形成し、該被膜によって電極と非水電解液との反応が抑制され、これに伴って熱暴走が抑制されるものと推定される。N/NLiが前記下限値以上であれば、非水電解液中に環状カルボン酸エステル化合物が充分に含まれるため、被膜が充分に形成され、電極と非水電解液との反応の抑制効果が充分に発揮されることによって、充分な熱暴走の抑制効果が得られると考えられる。また、環状カルボン酸エステル化合物は、リチウム塩との親和性が高く、リチウム塩の溶媒への溶解を促進すると考えられる。N/NLiが前記下限値以上であれば、リチウム塩が溶媒に充分に溶解しやすくなり、実用上充分なイオン伝導度を持つ電解液を得やすい。なお、含フッ素エーテル化合物、含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物、含フッ素鎖状カーボネート化合物等の含フッ素化合物は、リチウム塩との親和性が低いと考えられ、リチウム塩の溶媒への溶解を促進する効果も非常に小さい傾向にある。 When a non-aqueous electrolyte is used for a secondary battery, the cyclic carboxylic acid ester compound forms a stable film on the electrode active material, particularly in the positive electrode, and the reaction between the electrode and the non-aqueous electrolyte is suppressed by the film. In connection with this, it is estimated that thermal runaway is suppressed. If N A / N Li is equal to or greater than the lower limit, the non-aqueous electrolyte contains a sufficient amount of the cyclic carboxylic acid ester compound, so that the coating is sufficiently formed and the reaction between the electrode and the non-aqueous electrolyte is suppressed. It is considered that a sufficient effect of suppressing thermal runaway can be obtained by sufficiently exhibiting the effect. In addition, the cyclic carboxylic acid ester compound has a high affinity with the lithium salt, and is considered to promote the dissolution of the lithium salt in a solvent. When N A / N Li is equal to or higher than the lower limit, the lithium salt is sufficiently dissolved in the solvent, and an electrolytic solution having practically sufficient ionic conductivity is easily obtained. Note that fluorine-containing compounds such as fluorine-containing ether compounds, fluorine-containing chain carboxylic acid ester compounds, and fluorine-containing chain carbonate compounds are considered to have low affinity with lithium salts, and promote dissolution of lithium salts in solvents. The effect of doing this tends to be very small.

電極活物質上に形成された被膜は、極性の高い溶媒に溶解しやすいと考えられ、極性が高い溶媒中では被膜が形成されても溶解してしまうことによって、被膜形成が不充分となりやすいと推定される。N/NLiが前記上限値以下であれば、非水電解液中の環状カルボン酸エステル化合物の含有量が過多にならず、非水電解液全体の極性が適切な範囲となることによって、電極活物質上に形成された被膜の溶解が起こりにくくなると考えられる。電極活物質上に充分な被膜が維持されることによって、電極と非水電解液とによる発熱反応が起こりにくくなり、熱暴走も起こりにくくなると考えられる。なお、含フッ素エーテル化合物、含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物、含フッ素鎖状カーボネート化合物等の含フッ素化合物は、極性が低いため、被膜を溶解させる効果は非常に低いと考えられる。また、可燃性の高い環状カルボン酸エステル化合物の含有量が少なくなることによって、非水電解液の難燃性も向上する。 The film formed on the electrode active material is considered to be easily dissolved in a highly polar solvent, and even if a film is formed in a solvent having a high polarity, the film formation is likely to be insufficient. Presumed. If N A / N Li is not more than the above upper limit, the content of the cyclic carboxylic acid ester compound in the non-aqueous electrolyte does not become excessive, and the polarity of the entire non-aqueous electrolyte is within an appropriate range, It is considered that dissolution of the film formed on the electrode active material hardly occurs. By maintaining a sufficient coating on the electrode active material, an exothermic reaction between the electrode and the non-aqueous electrolyte is unlikely to occur, and thermal runaway is unlikely to occur. Note that fluorine-containing compounds such as a fluorine-containing ether compound, a fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound, and a fluorine-containing chain carbonate compound are low in polarity, and thus the effect of dissolving the coating is considered to be very low. Moreover, the flame retardance of a non-aqueous electrolyte improves also by reducing content of the highly flammable cyclic carboxylic acid ester compound.

(化合物(β)の割合)
非水電解液の総質量に対する化合物(β)の質量の割合の下限値は、0.01質量%が好ましく、0.1質量%がより好ましく、0.5質量%がさらに好ましい。化合物(β)の質量の割合が下限値以上であれば、高温保存特性に優れたリチウムイオン二次電池が得られやすい。
非水電解液の総質量に対する化合物(β)の質量の割合の上限値は、10質量%が好ましく、7質量%がより好ましく、5質量%がさらに好ましく、3質量%が特に好ましい。化合物(β)の質量の割合が上限値以下であれば、正極および負極と非水電解液の反応性が低くなり、熱暴走を起こしにくい非水電解液が得られやすくなる。
(Ratio of compound (β))
The lower limit of the ratio of the mass of the compound (β) to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution is preferably 0.01% by mass, more preferably 0.1% by mass, and further preferably 0.5% by mass. If the mass ratio of the compound (β) is at least the lower limit value, a lithium ion secondary battery excellent in high-temperature storage characteristics can be easily obtained.
10 mass% is preferable, as for the upper limit of the ratio of the mass of a compound ((beta)) with respect to the total mass of nonaqueous electrolyte solution, 7 mass% is more preferable, 5 mass% is further more preferable, and 3 mass% is especially preferable. When the proportion of the mass of the compound (β) is not more than the upper limit value, the reactivity of the positive electrode and the negative electrode with the non-aqueous electrolyte solution becomes low, and a non-aqueous electrolyte solution that hardly causes thermal runaway is easily obtained.

(化合物(γ)の割合)
液状組成物が化合物(γ)を含む場合、非水電解液の総質量に対する化合物(γ)の質量の割合の上限値は、30質量%が好ましく、25質量%がより好ましく、20質量%がさらに好ましい。非水電解液の総質量に対する化合物(γ)の質量の割合の下限値は0質量%である。
化合物(γ)の割合が前記上限値以下であれば、化合物(γ)と電極との反応を抑制しやすく、安定性に優れた非水電解液が得られる。また、含フッ素溶媒(α)の含有量を多くすることができるため、難燃性に優れた非水電解液が得られやすい。
(Ratio of compound (γ))
When the liquid composition contains the compound (γ), the upper limit value of the mass ratio of the compound (γ) to the total mass of the non-aqueous electrolyte is preferably 30% by mass, more preferably 25% by mass, and 20% by mass. Further preferred. The lower limit of the ratio of the mass of the compound (γ) to the total mass of the non-aqueous electrolyte is 0% by mass.
If the ratio of a compound ((gamma)) is below the said upper limit, it will be easy to suppress reaction with a compound ((gamma)) and an electrode, and the nonaqueous electrolyte solution excellent in stability will be obtained. Moreover, since content of a fluorine-containing solvent ((alpha)) can be increased, the nonaqueous electrolyte solution excellent in the flame retardance is easy to be obtained.

液状組成物が飽和環状カーボネート化合物を含む場合、非水電解液の総質量に対する飽和環状カーボネート化合物の質量の割合は、0.01〜30質量%が好ましく、0.01〜20質量%がより好ましく、0.01〜15質量%がさらに好ましく、0.1〜15質量%が特に好ましく、1〜15質量%が最も好ましい。
飽和環状カーボネート化合物の割合が前記上限値以下であれば、飽和環状カーボネート化合物と電極とが反応しにくく、非水電解液は安定性に優れ、難燃性に優れる。
When the liquid composition contains a saturated cyclic carbonate compound, the ratio of the mass of the saturated cyclic carbonate compound to the total mass of the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01 to 30% by mass, more preferably 0.01 to 20% by mass. 0.01 to 15 mass% is more preferable, 0.1 to 15 mass% is particularly preferable, and 1 to 15 mass% is most preferable.
If the ratio of a saturated cyclic carbonate compound is below the said upper limit, a saturated cyclic carbonate compound and an electrode will be hard to react, a nonaqueous electrolyte solution is excellent in stability, and is excellent in a flame retardance.

液状組成物が非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物を含む場合、非水電解液の総質量に対する非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物の質量の割合は、0.01〜30質量%が好ましく、0.01〜20質量%がより好ましく、0.01〜15質量%がさらに好ましく、0.1〜15質量%が特に好ましく、1〜15質量%が最も好ましい。
非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物の割合が前記上限値以下であれば、非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物と電極とが反応しにくく、非水電解液は安定性に優れ、難燃性に優れる。
When the liquid composition contains a non-fluorinated saturated chain carbonate compound, the ratio of the mass of the non-fluorinated saturated chain carbonate compound to the total mass of the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01 to 30% by mass, and 01-20 mass% is more preferable, 0.01-15 mass% is further more preferable, 0.1-15 mass% is especially preferable, and 1-15 mass% is the most preferable.
If the proportion of the non-fluorinated saturated chain carbonate compound is less than or equal to the above upper limit, the non-fluorinated saturated chain carbonate compound and the electrode are less likely to react, and the non-aqueous electrolyte is excellent in stability and flame retardancy. .

液状組成物が飽和環状カーボネート化合物および非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物を含む場合、非水電解液の総質量に対する飽和環状カーボネート化合物と非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物との合計質量の割合は、0.01〜30質量%が好ましく、0.01〜20質量%がより好ましく、0.01〜15質量%がさらに好ましく、1〜15質量%が特に好ましい。
前記合計質量の割合が前記上限値以下であれば、飽和環状カーボネート化合物および非フッ素系飽和鎖状カーボネート化合物を用いた場合でも、前述の溶媒の極性が高くなることによる、環状カルボン酸エステル化合物の被膜の溶解を抑制することができ、それらと電極との反応性を低く抑えることができ、優れた安定性の非水電解液としやすい。また、可燃性の化合物の含有量を低く抑えることによって、優れた難燃性を有する非水電解液としやすい。
When the liquid composition contains a saturated cyclic carbonate compound and a non-fluorinated saturated chain carbonate compound, the ratio of the total mass of the saturated cyclic carbonate compound and the non-fluorinated saturated chain carbonate compound to the total mass of the non-aqueous electrolyte is: 0.01-30 mass% is preferable, 0.01-20 mass% is more preferable, 0.01-15 mass% is further more preferable, and 1-15 mass% is especially preferable.
If the ratio of the total mass is equal to or less than the upper limit, even when a saturated cyclic carbonate compound and a non-fluorinated saturated chain carbonate compound are used, The dissolution of the coating can be suppressed, the reactivity between them and the electrode can be kept low, and it is easy to obtain a non-aqueous electrolyte with excellent stability. Moreover, it is easy to set it as the non-aqueous electrolyte which has the outstanding flame retardance by restraining content of a combustible compound low.

液状組成物がリン酸エステル化合物を含む場合、非水電解液の総質量に対するリン酸エステル化合物の質量の割合は、0.01〜5質量%が好ましい。
リン酸エステル化合物の割合が前記上限値以下であれば、リン酸エステル化合物と電極とが反応しにくく、非水電解液は安定性に優れ、難燃性に優れる。
When the liquid composition contains a phosphate ester compound, the mass ratio of the phosphate ester compound to the total mass of the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01 to 5 mass%.
When the proportion of the phosphate ester compound is equal to or less than the upper limit, the phosphate ester compound and the electrode are difficult to react, and the non-aqueous electrolyte is excellent in stability and flame retardancy.

液状組成物中の環状カルボン酸エステル化合物と化合物(γ)の合計質量に対する環状カルボン酸エステル化合物の質量の割合は、30〜100質量%が好ましく、35〜100質量%がより好ましく、40〜100質量%がさらに好ましく、45〜100質量%がさらに好ましく、50〜100質量%が特に好ましい。
環状カルボン酸エステル化合物の割合が前記範囲内であれば、非水電解液と正極および負極との反応性を小さくでき、二次電池の熱暴走が起きることを抑制できる。
The ratio of the mass of the cyclic carboxylic acid ester compound to the total mass of the cyclic carboxylic acid ester compound and the compound (γ) in the liquid composition is preferably 30 to 100% by mass, more preferably 35 to 100% by mass, and 40 to 100. % By mass is more preferred, 45 to 100% by mass is more preferred, and 50 to 100% by mass is particularly preferred.
When the ratio of the cyclic carboxylic acid ester compound is within the above range, the reactivity between the non-aqueous electrolyte, the positive electrode, and the negative electrode can be reduced, and thermal runaway of the secondary battery can be suppressed.

液状組成物が化合物(γ)を含む場合、リチウム塩由来のリチウム原子の総モル数NLiに対する、環状カルボン酸エステル化合物の総モル数Nと化合物(γ)の総モル数Nとの和の比率(N+N)/NLiは、3.0〜7.0が好ましい。前記(N+N)/NLiの下限値は、3.2がより好ましく、3.5がさらに好ましい。また、前記(N+N)/NLiの上限値は、6.5がより好ましく、6がさらに好ましく、5.5が特に好ましく、4.5が最も好ましい。 If the liquid composition comprises compound (gamma), to the total mole number N Li of lithium atoms from the lithium salt, the total number of moles N A and the compound of the cyclic carboxylic acid ester compound with total number of moles N B of (gamma) The sum ratio (N A + N B ) / N Li is preferably 3.0 to 7.0. The lower limit of the (N A + N B) / N Li is more preferably 3.2, 3.5 is more preferable. Furthermore, the (N A + N B) the upper limit of the / N Li is more preferably 6.5, 6 more preferably, particularly preferably 5.5, 4.5 is most preferred.

化合物(γ)は、環状カルボン酸エステル化合物と同様にリチウム塩との親和性が高く、リチウム塩の溶媒への溶解を促進する効果があると考えられる。(N+N)/NLiが前記下限値以上、すなわちリチウム塩の溶解促進効果が高いと考えられる環状カルボン酸エステル化合物と化合物(γ)の合計量がリチウム塩の量に対して一定以上であれば、含フッ素溶媒(α)に対するリチウム塩の溶解性が向上することによって非水電解液のイオン伝導度が向上し、特にフッ素系溶媒に溶解しにくいLiPF等のリチウム塩を用いる場合においてもフッ素系溶媒に溶解させることができ、実用的に充分なイオン伝導度が得られやすい。 The compound (γ) has a high affinity with the lithium salt similarly to the cyclic carboxylic acid ester compound, and is considered to have an effect of promoting dissolution of the lithium salt in a solvent. (N A + N B ) / N Li is not less than the above lower limit, that is, the total amount of the cyclic carboxylic acid ester compound and the compound (γ) considered to have a high lithium salt dissolution promoting effect is a certain amount or more with respect to the amount of the lithium salt. If the lithium salt solubility in the fluorine-containing solvent (α) is improved, the ionic conductivity of the nonaqueous electrolytic solution is improved, and in particular, when a lithium salt such as LiPF 6 that is difficult to dissolve in the fluorine-based solvent is used. Can be dissolved in a fluorine-based solvent, and practically sufficient ionic conductivity is easily obtained.

溶媒の極性が高いと、電極活物質上に形成された環状カルボン酸エステル化合物の被膜が溶解し、被膜形成が不充分となりやすい。化合物(γ)も極性が高いため、被膜を溶解する作用を示すと考えられる。(N+N)/NLiが前記上限値以下、すなわち被膜を溶解する作用を示す環状カルボン酸エステル化合物と化合物(γ)の合計量がリチウム塩に対して一定以下であれば、被膜の溶解性が低く、被膜形成が不充分となりにくくなると考えられる。その結果、非水電解液と正極および負極との反応性がより小さくなり、二次電池の熱暴走がより起きにくくなると推定される。また、非水電解液中の可燃性の高い環状カルボン酸エステル化合物や化合物(γ)の含有量が少なくなることによって、非水電解液の難燃性も向上する。 When the polarity of the solvent is high, the film of the cyclic carboxylic acid ester compound formed on the electrode active material is dissolved, and the film formation tends to be insufficient. Since the compound (γ) is also highly polar, it is considered that it exhibits an action of dissolving the film. (N A + N B) / N Li is less than the upper limit, that is, if constant less is the lithium salt total amount of the compound cyclic carboxylic acid ester compound showing the effect of dissolving the coating (gamma), the coating It is considered that the solubility is low, and the film formation is difficult to be insufficient. As a result, it is presumed that the reactivity between the non-aqueous electrolyte and the positive electrode and the negative electrode becomes smaller, and thermal runaway of the secondary battery is less likely to occur. Moreover, the flame retardance of a non-aqueous electrolyte is also improved by reducing the content of a highly flammable cyclic carboxylic acid ester compound or compound (γ) in the non-aqueous electrolyte.

特に、LiPFを含むリチウム塩を用いて、N/NLiおよび(N+N)/NLiを前記範囲内に制御することによって、実用的に充分なイオン伝導度と、熱暴走が起きにくい優れた安定性とを兼ね備えた非水電解液が得られやすい。 In particular, by using a lithium salt containing LiPF 6 and controlling N A / N Li and (N A + N B ) / N Li within the above ranges, practically sufficient ion conductivity and thermal runaway can be achieved. It is easy to obtain a non-aqueous electrolyte that has excellent stability that does not easily occur.

(他の成分の割合)
非水電解液が他の溶媒を含む場合、非水電解液の総質量に対する他の溶媒と化合物(γ)との合計質量の割合は、0.01〜30質量が好ましく、0.1〜20質量%がより好ましい。他の溶媒と化合物(γ)との合計質量の割合が前記上限値以下であれば、他の溶媒および化合物(γ)と電極との反応を抑制しやすく、安定性に優れた非水電解液が得られる。また、含フッ素溶媒(α)の含有量を多くすることができるため、難燃性に優れた非水電解液が得られやすい。
(Ratio of other ingredients)
When the nonaqueous electrolytic solution contains another solvent, the ratio of the total mass of the other solvent and the compound (γ) to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution is preferably 0.01 to 30 mass, and preferably 0.1 to 20 The mass% is more preferable. If the ratio of the total mass of the other solvent and the compound (γ) is less than or equal to the above upper limit value, the non-aqueous electrolyte solution that easily suppresses the reaction between the other solvent and the compound (γ) and the electrode and has excellent stability. Is obtained. Moreover, since content of a fluorine-containing solvent ((alpha)) can be increased, the nonaqueous electrolyte solution excellent in the flame retardance is easy to be obtained.

非水電解液が過充電防止剤を含む場合、非水電解液の総質量に対する過充電防止剤の質量の割合は、0.01〜5質量%が好ましい。
過充電防止剤の割合が前記範囲内であれば、過充電による二次電池の破裂および発火を抑制することがさらに容易になり、二次電池をより安定に用いることができる。
When the non-aqueous electrolyte contains an overcharge inhibitor, the mass ratio of the overcharge inhibitor to the total mass of the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01 to 5% by mass.
If the ratio of the overcharge inhibitor is within the above range, it becomes easier to suppress the secondary battery from bursting and firing due to overcharge, and the secondary battery can be used more stably.

非水電解液が特性改善助剤を含む場合、非水電解液の総質量に対する特性改善助剤の質量の割合は、0.01〜5質量%が好ましい。   When the non-aqueous electrolyte contains a property improving aid, the ratio of the mass of the property improving aid to the total mass of the non-aqueous electrolyte is preferably 0.01 to 5% by mass.

非水電解液が界面活性剤を含む場合、非水電解液の総質量に対する界面活性剤の質量の割合は、0.05〜5質量%が好ましく、0.05〜3質量%がより好ましく、0.05〜2質量%がさらに好ましい。   When the non-aqueous electrolyte contains a surfactant, the ratio of the mass of the surfactant to the total mass of the non-aqueous electrolyte is preferably 0.05 to 5% by mass, more preferably 0.05 to 3% by mass, 0.05-2 mass% is further more preferable.

[作用効果]
以上説明した本発明の非水電解液にあっては、化合物(β)を含むため、高温保存特性に優れたリチウムイオン二次電池が得られる。この効果が得られる機構は必ずしも明らかではないが、化合物(β)が正極に吸着し、それによって正極が保護されることで、正極と非水電解液との反応が抑制されるためであると考えられる。
また、本発明の非水電解液は、含フッ素溶媒(α)を含むため、難燃性である。
また、本発明の非水電解液は、含フッ素溶媒(α)および環状カルボン酸エステル化合物を含むため、正極および負極と非水電解液との反応性が小さく、それらの反応による発熱量が低減されるため、熱暴走を起こしにくいリチウムイオン二次電池を得ることができる。
[Function and effect]
Since the non-aqueous electrolyte of the present invention described above contains the compound (β), a lithium ion secondary battery having excellent high-temperature storage characteristics can be obtained. The mechanism by which this effect is obtained is not necessarily clear, but it is because the reaction between the positive electrode and the non-aqueous electrolyte is suppressed by the compound (β) adsorbing to the positive electrode and thereby protecting the positive electrode. Conceivable.
Moreover, since the non-aqueous electrolyte of this invention contains a fluorine-containing solvent ((alpha)), it is a flame retardance.
In addition, since the non-aqueous electrolyte of the present invention contains a fluorine-containing solvent (α) and a cyclic carboxylic acid ester compound, the reactivity of the positive and negative electrodes with the non-aqueous electrolyte is small, and the amount of heat generated by these reactions is reduced. Therefore, it is possible to obtain a lithium ion secondary battery that hardly causes thermal runaway.

<リチウムイオン二次電池>
本発明のリチウムイオン二次電池は、正極と、負極と、本発明の非水電解液とを有するものである。
<Lithium ion secondary battery>
The lithium ion secondary battery of this invention has a positive electrode, a negative electrode, and the non-aqueous electrolyte of this invention.

[正極]
正極としては、正極活物質と導電付与剤と結着剤とを含む正極層が、集電体上に形成されてなる電極が挙げられる。
[Positive electrode]
Examples of the positive electrode include an electrode in which a positive electrode layer including a positive electrode active material, a conductivity-imparting agent, and a binder is formed on a current collector.

(正極活物質)
正極活物質は、リチウムイオンを吸蔵および放出できる材料であればよい。正極活物質としては、公知のリチウムイオン二次電池用の正極活物質を採用でき、たとえば、リチウム含有遷移金属酸化物、1種類以上の遷移金属を用いたリチウム含有遷移金属複合酸化物、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、金属酸化物、オリビン型金属リチウム塩等が挙げられる。正極活物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Positive electrode active material)
The positive electrode active material may be any material that can occlude and release lithium ions. As the positive electrode active material, a known positive electrode active material for a lithium ion secondary battery can be employed. For example, a lithium-containing transition metal oxide, a lithium-containing transition metal composite oxide using one or more transition metals, a transition metal Examples thereof include oxides, transition metal sulfides, metal oxides, and olivine type metal lithium salts. A positive electrode active material may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

リチウム含有遷移金属酸化物としては、リチウムコバルト酸化物(LiCoO等)、リチウムニッケル酸化物(LiNiO等)、リチウムマンガン酸化物等(LiMnO、LiMn、LiMnO等)が挙げられる。 Examples of the lithium-containing transition metal oxide include lithium cobalt oxide (LiCoO 2 etc.), lithium nickel oxide (LiNiO 2 etc.), lithium manganese oxide etc. (LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 3 etc.). Can be mentioned.

リチウム含有遷移金属複合酸化物に含まれる金属としては、Al、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Yb等が好ましい。リチウム含有遷移金属複合酸化物としては、リチウム三元系複合酸化物(Li(NiCoMn)O(ただし、p,q,r≧0、p+q+r=1である。)等)、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Yb等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。
リチウム含有遷移金属複合酸化物の具体例としては、下記のものが挙げられる。
LiMn0.5Ni0.5
LiMn1.8Al0.2
LiNi0.85Co0.10Al0.05
LiMn1.5Ni0.5
LiNi1/3Co1/3Mn1/3
LiMn1.8Al0.2等。
As the metal contained in the lithium-containing transition metal composite oxide, Al, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, Yb, and the like are preferable. Examples of the lithium-containing transition metal composite oxide include a lithium ternary composite oxide (Li (Ni p Co q Mn r ) O 2 (where p, q, r ≧ 0, p + q + r = 1), and the like). Some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal composite oxides are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, and Yb. And the like substituted with other metals.
Specific examples of the lithium-containing transition metal composite oxide include the following.
LiMn 0.5 Ni 0.5 O 2 ,
LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 ,
LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 ,
LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 ,
LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 ,
LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 etc.

遷移金属酸化物としては、TiO、MnO、MoO、V、V13等が挙げられる。
遷移金属硫化物としては、TiS、FeS、MoS等が挙げられる。
金属酸化物としては、SnO、SiO等が挙げられる。
Examples of the transition metal oxide include TiO 2 , MnO 2 , MoO 3 , V 2 O 5 , V 6 O 13 and the like.
Examples of the transition metal sulfide include TiS 2 , FeS, and MoS 2 .
Examples of the metal oxide include SnO 2 and SiO 2 .

オリビン型金属リチウム塩は、Li(ただし、XはFe(II)、Co(II)、Mn(II)、Ni(II)、V(II)またはCu(II)であり、YはPまたはSiであり、0≦L≦3、1≦x≦2、1≦y≦3、4≦z≦12、0≦s≦1である。)で表される物質またはこれらの複合体である。
オリビン型金属リチウム塩の具体例としては、下記のものが挙げられる。
LiFePO
LiFe(PO
LiFeP
LiMnPO
LiNiPO
LiCoPO
LiFePOF、
LiMnPOF、
LiNiPOF、
LiCoPOF、
LiFeSiO
LiMnSiO
LiNiSiO
LiCoSiO等。
Olivine type metal lithium salt, Li L X x Y y O z F s ( although, X is Fe (II), Co (II ), Mn (II), Ni (II), V (II) or Cu (II And Y is P or Si, and 0 ≦ L ≦ 3, 1 ≦ x ≦ 2, 1 ≦ y ≦ 3, 4 ≦ z ≦ 12, and 0 ≦ s ≦ 1) Or these composites.
Specific examples of the olivine-type metal lithium salt include the following.
LiFePO 4 ,
Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 ,
LiFeP 2 O 7 ,
LiMnPO 4 ,
LiNiPO 4 ,
LiCoPO 4 ,
Li 2 FePO 4 F,
Li 2 MnPO 4 F,
Li 2 NiPO 4 F,
Li 2 CoPO 4 F,
Li 2 FeSiO 4 ,
Li 2 MnSiO 4 ,
Li 2 NiSiO 4 ,
Li 2 CoSiO 4 etc.

正極活物質の表面に、主体となる正極活物質を構成する物質とは異なる組成の物質が付着したものを用いることもできる。表面付着物質としては、酸化物(酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス)、硫酸塩(硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等)、炭酸塩(炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等)等が挙げられる。
正極活物質に対する表面付着物質の量は、0.1質量ppm以上20質量%以下が好ましく、1質量ppm以上10質量%以下がより好ましく、10質量ppm以上5質量%以下が特に好ましい。表面付着物質によって、正極活物質表面での非水電解液の酸化反応を抑制でき、電池寿命を向上させることができる。
A material in which a substance having a composition different from that of the main constituent of the positive electrode active material is attached to the surface of the positive electrode active material can also be used. Surface adhesion substances include oxides (aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide), sulfate (lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, sulfuric acid) Magnesium, calcium sulfate, aluminum sulfate, etc.), carbonates (lithium carbonate, calcium carbonate, magnesium carbonate, etc.) and the like.
The amount of the surface adhesion substance with respect to the positive electrode active material is preferably 0.1 mass ppm or more and 20 mass% or less, more preferably 1 mass ppm or more and 10 mass% or less, and particularly preferably 10 massppm or more and 5 mass% or less. The surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the nonaqueous electrolytic solution on the surface of the positive electrode active material, and can improve the battery life.

正極活物質としては、放電電圧が高く、かつ電気化学的安定性が高い点から、α−NaCrO構造を母体とするリチウム含有複合酸化物(LiCoO、LiNiO、LiMnO等)、スピネル型構造を母体とするリチウム含有複合酸化物(LiMn等)が好ましい。 As the positive electrode active material, a lithium-containing composite oxide (LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2, etc.) based on an α-NaCrO 2 structure, a spinel type, because it has a high discharge voltage and high electrochemical stability. A lithium-containing composite oxide (LiMn 2 O 4 or the like) having a structure as a base is preferable.

(導電付与剤)
導電付与剤としては、炭素材料、金属物質(Al等)、導電性酸化物の粉末等が挙げられる。
(Conductivity imparting agent)
Examples of the conductivity-imparting agent include carbon materials, metal substances (such as Al), and conductive oxide powders.

(結着剤)
結着剤としては、樹脂バインダー(ポリフッ化ビニリデン等)、ゴム系バインダー(炭化水素ゴム、フッ素ゴム等)が挙げられる。
(Binder)
Examples of the binder include a resin binder (such as polyvinylidene fluoride) and a rubber-based binder (such as hydrocarbon rubber and fluororubber).

(集電体)
集電体としては、Al等を主体とする金属薄膜が挙げられる。
(Current collector)
Examples of the current collector include a metal thin film mainly composed of Al or the like.

[負極]
負極としては、粉末状の負極活物質と導電付与剤と結着剤とを含む負極層が、集電体上に形成されてなる電極が挙げられる。なお、負極活物質が、それ自体で形状を保てる場合(たとえばリチウム金属薄膜である場合)は、負極活物質のみで負極を形成できる。
[Negative electrode]
Examples of the negative electrode include an electrode in which a negative electrode layer containing a powdered negative electrode active material, a conductivity-imparting agent, and a binder is formed on a current collector. In addition, when a negative electrode active material can maintain a shape by itself (for example, when it is a lithium metal thin film), a negative electrode can be formed only with a negative electrode active material.

(負極活物質)
負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金、ならびにリチウムイオンを吸蔵および放出できる炭素材料からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。
リチウム合金としては、Li−Al合金、Li−Pb合金、Li−Sn合金等が挙げられる。
炭素材料としては、黒鉛、コークス、ハードカーボン等が挙げられる。
(Negative electrode active material)
Examples of the negative electrode active material include at least one selected from the group consisting of a lithium metal, a lithium alloy, and a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions.
Examples of the lithium alloy include a Li—Al alloy, a Li—Pb alloy, and a Li—Sn alloy.
Examples of the carbon material include graphite, coke, and hard carbon.

(導電付与剤、結着剤)
負極の結着剤および導電付与剤としては、正極と同様のものを用いることができる。
(Conductivity imparting agent, binder)
As the binder for the negative electrode and the conductivity-imparting agent, the same as those for the positive electrode can be used.

(集電体)
集電体としては、Cu等を主体とする金属薄膜が挙げられる。
(Current collector)
Examples of the current collector include a metal thin film mainly composed of Cu or the like.

[セパレータ]
正極と負極の間には、短絡を防止するためにセパレータを介在させる。セパレータとしては、たとえば、多孔膜が挙げられる。非水電解液は該多孔膜に含浸させて用いる。また、多孔膜に非水電解液を含浸させてゲル化させたものをゲル電解質として用いてもよい。
[Separator]
A separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit. An example of the separator is a porous film. A non-aqueous electrolyte is used by impregnating the porous membrane. Moreover, you may use as a gel electrolyte what impregnated the porous film with the nonaqueous electrolyte solution, and was made to gelatinize.

多孔膜としては、非水電解液に対して安定であり、かつ保液性に優れるものを用いることができる。多孔膜としては、多孔性シートまたは不織布が好ましい。
多孔膜の材料としては、フッ素樹脂(ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、エチレンとテトラフルオロエチレンのコポリマー等)、ポリイミド、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)等が挙げられ、耐酸化性、透気度、入手性等の点から、ポリオレフィンが好ましい。
As the porous film, one that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte and excellent in liquid retention can be used. As a porous film, a porous sheet or a nonwoven fabric is preferable.
Examples of porous membrane materials include fluororesins (polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, copolymers of ethylene and tetrafluoroethylene, etc.), polyimides, polyolefins (polyethylene, polypropylene, etc.), oxidation resistance, air permeability From the viewpoint of availability, polyolefin is preferred.

[電池外装体]
電池外装体の材料としては、ニッケルメッキを施した鉄、ステンレス、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、チタン、樹脂材料、フィルム材料等が挙げられる。
[Battery exterior]
Examples of the material for the battery outer package include nickel-plated iron, stainless steel, aluminum or an alloy thereof, nickel, titanium, a resin material, and a film material.

[形状]
リチウムイオン二次電池の形状は、用途に応じて選択すればよく、コイン型、円筒型、角型、ラミネート型等のいずれの形状であってもよい。また、正極および負極の形状は、二次電池の形状に合わせて適宜選択することができる。
[shape]
The shape of the lithium ion secondary battery may be selected according to the application, and may be any shape such as a coin shape, a cylindrical shape, a square shape, and a laminate shape. Moreover, the shape of a positive electrode and a negative electrode can be suitably selected according to the shape of a secondary battery.

[充電電圧]
本発明のリチウムイオン二次電池の充電電圧は、3.4V以上が好ましく、4.0V以上がより好ましく、4.2V以上がさらに好ましい。正極活物質が、リチウム含有遷移金属酸化物、リチウム含有遷移金属複合酸化物、遷移金属酸化物、遷移金属硫化物、金属酸化物の場合の充電電圧は、4.0V以上が好ましく、4.2V以上がより好ましい。正極活物質がオリビン型金属リチウム塩の場合の充電電圧は、3.2V以上が好ましく、3.4V以上がより好ましい。
[Charging voltage]
The charging voltage of the lithium ion secondary battery of the present invention is preferably 3.4 V or higher, more preferably 4.0 V or higher, and further preferably 4.2 V or higher. When the positive electrode active material is a lithium-containing transition metal oxide, a lithium-containing transition metal composite oxide, a transition metal oxide, a transition metal sulfide, or a metal oxide, the charge voltage is preferably 4.0 V or more, and 4.2 V The above is more preferable. When the positive electrode active material is an olivine type lithium metal salt, the charging voltage is preferably 3.2 V or more, and more preferably 3.4 V or more.

[作用効果]
以上説明した本発明のリチウムイオン二次電池にあっては、本発明の非水電解液を用いているため、高温保存特性に優れている。また、本発明の非水電解液を用いているため、電池特性(サイクル特性、放電容量)に優れ、熱暴走が起きにくく、難燃性であり、安全性に優れている。
[Function and effect]
The lithium ion secondary battery of the present invention described above is excellent in high temperature storage characteristics because it uses the non-aqueous electrolyte of the present invention. Further, since the non-aqueous electrolyte of the present invention is used, the battery characteristics (cycle characteristics, discharge capacity) are excellent, thermal runaway is unlikely to occur, flame retardancy, and safety are excellent.

以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。例1〜13は実施例、例14〜16は比較例である。
[化合物]
実施例にて用いた化合物および略号は、下記のとおりである。
(リチウム塩)
LPF:LiPF
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited by the following description. Examples 1 to 13 are Examples, and Examples 14 to 16 are Comparative Examples.
[Compound]
The compounds and abbreviations used in the examples are as follows.
(Lithium salt)
LPF: LiPF 6 .

(含フッ素溶媒(α))
AE3000:CFCHOCFCHF(商品名:AE−3000、旭硝子社製)、
HFE5510:CHFCFCHOCFCHFCF
HFE458:CHFCFCHOCFCHF
MFA:ジフルオロ酢酸メチル。
(Fluorine-containing solvent (α))
AE3000: CF 3 CH 2 OCF 2 CHF 2 (trade name: AE-3000, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.),
HFE5510: CHF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CHFCF 3,
HFE458: CHF 2 CF 2 CH 2 OCF 2 CHF 2,
MFA: methyl difluoroacetate.

(環状カルボン酸エステル化合物)
GBL:γ−ブチロラクトン。
(Cyclic carboxylic acid ester compound)
GBL: γ-butyrolactone.

(化合物(β))
GN:グルタロニトリル、
AN:アジポニトリル、
CEE:2−シアノエチルエーテル、
BN:ブチロニトリル、
HDI:ヘキサメチレンジイソシアネート。
(Compound (β))
GN: glutaronitrile,
AN: adiponitrile,
CEE: 2-cyanoethyl ether,
BN: butyronitrile,
HDI: hexamethylene diisocyanate.

(化合物(γ))
DMC:ジメチルカーボネート。
(Compound (γ))
DMC: dimethyl carbonate.

(他の成分)
VC:ビニレンカーボネート。
(Other ingredients)
VC: vinylene carbonate.

[評価方法]
(評価用電極の作製)
1.評価用電極(負極)の作製:
人造黒鉛(4.25g)と、導電材であるカーボンブラック(電気化学工業社製、0.15g)を混合し、自転公転式撹拌機(株式会社シンキー社製、あわとり練太郎AR−E310)を用いて回転数2000rpmで1分間撹拌する工程を3回行った。次いで、1質量%のカルボキシメチルセルロース水溶液(4.25g)を添加し、さらに前記撹拌機を用いて回転数2000rpmで5分間撹拌する工程を2回行った。さらに、同じカルボキシメチルセルロース水溶液(4.25g)を添加し、前記撹拌機を用いて回転数2000rpmで10分間撹拌した。その後、固形分濃度を40質量%に調整したスチレン−ブタジエンゴム水性分散ラテックスバインダ(0.13g)を添加し、前記撹拌機を用いて回転数2000rpmで5分間撹拌して電極塗工用スラリーを得た。
厚み20μmの銅箔上に、前記スラリーを塗工し、乾燥した後、5.5cm×4.5cmの四角形に切り出して評価用電極(負極)とした。
[Evaluation method]
(Production of electrode for evaluation)
1. Preparation of electrode for evaluation (negative electrode):
Artificial graphite (4.25 g) and a conductive material, carbon black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., 0.15 g) are mixed, and a rotating and rotating stirrer (manufactured by Shinky Co., Ltd., Awatori Kentaro AR-E310) The step of stirring for 1 minute at a rotational speed of 2000 rpm was performed 3 times. Subsequently, 1 mass% carboxymethylcellulose aqueous solution (4.25g) was added, and also the process stirred for 5 minutes at the rotation speed of 2000 rpm using the said stirrer was performed twice. Furthermore, the same aqueous carboxymethyl cellulose solution (4.25 g) was added, and the mixture was stirred for 10 minutes at a rotational speed of 2000 rpm using the stirrer. Thereafter, a styrene-butadiene rubber aqueous dispersion latex binder (0.13 g) adjusted to a solid content concentration of 40% by mass was added, and the mixture was stirred for 5 minutes at a rotational speed of 2000 rpm using the stirrer to prepare a slurry for electrode coating. Obtained.
The slurry was applied onto a 20 μm thick copper foil, dried, and then cut into a 5.5 cm × 4.5 cm square to obtain an evaluation electrode (negative electrode).

2.評価用電極(正極)の作製:
LiCoO(AGCセイミケミカル社製、商品名「セリオンC」、32.0g)と、カーボンブラック(電気化学工業社製、商品名「デンカブラック」、0.80g)とを混合し、前記撹拌機を用いて回転数2000rpmで1分間撹拌する工程を3回行った。次いで、N−メチル−2−ピロリドン(7.50g)を加えて前記撹拌機を用いて回転数2000rpmで3分間撹拌する工程を3回行った。次いで、N−メチル−2−ピロリドン(1.0g)を加えて前記撹拌機を用いて回転数2000rpmで3分間撹拌する工程を3回行った。さらに、ポリフッ化ビニリデンのN−メチル−2−ピロリドン溶液(11質量%、7.45g)を加えて前記撹拌機を用いて回転数2000rpmで1分間撹拌し、スラリーとした。該スラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔に前記スラリーを塗工し、乾燥した後、5.2cm×4.2cmの四角形に切り出して評価用電極(正極)とした。
2. Preparation of electrode for evaluation (positive electrode):
LiCoO 2 (manufactured by AGC Seimi Chemical Co., Ltd., trade name “Selion C”, 32.0 g) and carbon black (manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name “Denka Black”, 0.80 g) are mixed, and the agitator is mixed. The step of stirring for 1 minute at a rotational speed of 2000 rpm was performed 3 times. Next, a step of adding N-methyl-2-pyrrolidone (7.50 g) and stirring for 3 minutes at a rotational speed of 2000 rpm using the stirrer was performed three times. Next, the step of adding N-methyl-2-pyrrolidone (1.0 g) and stirring for 3 minutes at a rotational speed of 2000 rpm using the stirrer was performed three times. Further, an N-methyl-2-pyrrolidone solution of polyvinylidene fluoride (11% by mass, 7.45 g) was added and stirred for 1 minute at a rotational speed of 2000 rpm using the stirrer to obtain a slurry. The slurry was applied to an aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and then cut into a square of 5.2 cm × 4.2 cm to obtain an evaluation electrode (positive electrode).

(評価用電池の作製)
前記正極と負極を交互に対向するよう積層させ、各電極の間に、評価用電極セパレータとしてポリオレフィン系微多孔膜を存在させ、電池要素を作成した。得られた電池要素を、アルミニウム箔の両面を重視そうで被覆したラミネートフィルムからなる袋内に、端子が突出するように挿入した後に、非水電解液として表1に示す非水電解液に、さらにビニレンカーボネートを2.0質量%となるよう添加した電解液(1.0mL)を添加し、減圧封止を行うことで、LiCoO極−黒鉛極からなる、評価用電池を作成した。作成したセルの容量は、4.3V充電−3.0放電において200mAhであった。
(Production of evaluation battery)
The positive electrode and the negative electrode were laminated so as to alternately face each other, and a polyolefin microporous film was present as an electrode separator for evaluation between each electrode to prepare a battery element. After inserting the obtained battery element into a bag made of a laminate film that seems to place importance on both sides of the aluminum foil so that the terminals protrude, the non-aqueous electrolyte shown in Table 1 as a non-aqueous electrolyte, Furthermore, the electrolyte solution (1.0 mL) added so that it might become 2.0 mass% of vinylene carbonate was added, and the battery for evaluation which consists of a LiCoO 2 electrode-graphite electrode was created by sealing under reduced pressure. The capacity of the created cell was 200 mAh at 4.3 V charge-3.0 discharge.

(評価方法)
評価用電池を、エタノール浴中に浸漬することで保存前の体積V1を測定した。
その後、該評価用電池を樹脂製の板で挟んで加圧した状態で、25℃において、0.05Cに相当する定電流で3.4Vまで充電し、さらに0.2Cに相当する電流で4.3Vまで充電し、さらに充電下限電圧において電流値が0.02Cに相当する電流となるまで充電を行った。その後、0.2Cに相当する電流で3.0Vまで放電した。
2サイクル目から4サイクル目までは、0.2Cに相当する電流で4.3Vまで充電し、さらに充電下限電圧において電流値が0.02Cに相当する電流となるまで充電を行った。その後、0.2Cに相当する電流で3.0Vまで放電した。
5サイクル目では、1.0Cに相当する電流で4.3Vまで充電し、さらに充電下限電圧において電流値が0.02Cに相当する電流となるまで充電を行った。その後、60℃にて7日間保存した後、25℃において0.2Cに相当する電流で3.0Vまで放電し、その放電容量を実測し、保存後の放電容量とした。
容量維持率は、以下の式に従って算出した。
(容量維持率)=(保存後の放電容量)/(5サイクル目の充電容量)×100
また、放電後の評価用電池を、エタノール浴中に浸漬することで保存後の体積V2を測定し、保存前後の体積変化(V2−V1)から高温保存時のガス発生量を算出した。
(Evaluation method)
The volume V1 before storage was measured by immersing the evaluation battery in an ethanol bath.
Thereafter, the battery for evaluation was charged with being sandwiched between resin plates and charged at 25 ° C. with a constant current corresponding to 0.05 C to 3.4 V, and further with a current corresponding to 0.2 C. The battery was charged to .3 V, and further charged until the current value reached 0.02 C at the charge lower limit voltage. Then, it discharged to 3.0V with the electric current corresponding to 0.2C.
From the second cycle to the fourth cycle, the battery was charged to 4.3 V with a current corresponding to 0.2 C, and further charged until the current value reached a current corresponding to 0.02 C at the charge lower limit voltage. Then, it discharged to 3.0V with the electric current corresponding to 0.2C.
In the fifth cycle, the battery was charged to 4.3 V with a current corresponding to 1.0 C, and further charged until the current value reached a current corresponding to 0.02 C at the charge lower limit voltage. Then, after storing for 7 days at 60 ° C., the battery was discharged to 3.0 V at a current corresponding to 0.2 C at 25 ° C., and the discharge capacity was measured to obtain the discharge capacity after storage.
The capacity retention rate was calculated according to the following formula.
(Capacity maintenance rate) = (Discharge capacity after storage) / (Charge capacity at the fifth cycle) × 100
Moreover, the volume V2 after a preservation | save was measured by immersing the battery for evaluation after discharge in an ethanol bath, and the gas generation amount at the time of high temperature preservation was calculated from the volume change (V2-V1) before and after the preservation.

[例1]
リチウム塩であるLPF(0.15g)を、含フッ素溶媒(α)であるAE3000(1.02g)中に拡散した後、環状カルボン酸エステル化合物であるGBL(0.35g)と、化合物(β)であるGN(0.03g)を混合し、均一な溶液を得た。その後、該溶液に対してVC(0.03g)を加えて非水電解液とした。
[Example 1]
After diffusing LPF (0.15 g), which is a lithium salt, into AE3000 (1.02 g), which is a fluorine-containing solvent (α), GBL (0.35 g), which is a cyclic carboxylic acid ester compound, and a compound (β ) (0.03 g) was mixed to obtain a uniform solution. Then, VC (0.03g) was added with respect to this solution, and it was set as the non-aqueous electrolyte.

[例2〜16]
リチウム塩等の各化合物の組成を表1および表2に示すように変更した以外は、例1と同様にして非水電解液を得た。
各例における容量維持率およびガス発生量の結果を表1および表2に示す。
[Examples 2 to 16]
A nonaqueous electrolytic solution was obtained in the same manner as in Example 1 except that the composition of each compound such as lithium salt was changed as shown in Tables 1 and 2.
Tables 1 and 2 show the results of capacity retention rate and gas generation amount in each example.

Figure 2015069705
Figure 2015069705

Figure 2015069705
Figure 2015069705

表1および表2に示すように、含フッ素溶媒(α)、化合物(β)および環状カルボン酸エステル化合物を含む非水電解液を用いた例1〜13では、60℃保存後の容量維持率が高く、またガス発生量も少なく、高温保存特性に優れていた。
一方、含フッ素溶媒(α)と環状カルボン酸エステル化合物を含むものの、化合物(β)を含まない非水電解液を用いた例14〜16では、例1〜13に比べて60℃保存後の容量維持率が低く、またガス発生量も多く、高温保存特性が劣っていた。
As shown in Table 1 and Table 2, in Examples 1 to 13 using the nonaqueous electrolytic solution containing the fluorine-containing solvent (α), the compound (β) and the cyclic carboxylic acid ester compound, the capacity retention rate after storage at 60 ° C. In addition, the amount of gas generated was small and the high temperature storage characteristics were excellent.
On the other hand, in Examples 14 to 16 using a non-aqueous electrolyte containing a fluorine-containing solvent (α) and a cyclic carboxylic acid ester compound but not containing the compound (β), compared with Examples 1 to 13 after storage at 60 ° C. The capacity retention rate was low, the amount of gas generated was large, and the high temperature storage characteristics were inferior.

本発明の非水電解液は、リチウムイオン二次電池用の非水電解液として有用である。
本発明のリチウムイオン二次電池は、携帯電話、携帯ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、電動工具、ノートパソコン、携帯情報端末、携帯音楽プレーヤー、電気自動車、ハイブリット式自動車、電車、航空機、人工衛星、潜水艦、船舶、無停電電源装置、ロボット、電力貯蔵システム等の様々な用途に適用できる。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、電気自動車、ハイブリット式自動車、電車、航空機、人工衛星、潜水艦、船舶、無停電電源装置、ロボット、電力貯蔵システム等の大型二次電池として特に有用である。
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention is useful as a nonaqueous electrolytic solution for a lithium ion secondary battery.
The lithium ion secondary battery of the present invention includes a mobile phone, a portable game machine, a digital camera, a digital video camera, an electric tool, a notebook computer, a portable information terminal, a portable music player, an electric vehicle, a hybrid vehicle, a train, an aircraft, an artificial It can be applied to various uses such as satellites, submarines, ships, uninterruptible power supplies, robots, and power storage systems. The lithium ion secondary battery of the present invention is particularly useful as a large secondary battery for electric vehicles, hybrid vehicles, trains, aircraft, satellites, submarines, ships, uninterruptible power supplies, robots, power storage systems, and the like. is there.

Claims (18)

電解質と液状組成物を含む非水電解液であって、
前記電解質の少なくとも1種がリチウム塩であり、
前記液状組成物が、含フッ素エーテル化合物、含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物および含フッ素鎖状カーボネート化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の含フッ素溶媒(α)と、環状カルボン酸エステル化合物と、炭素−窒素不飽和結合を有する化合物(β)とを含む、二次電池用非水電解液。
A non-aqueous electrolyte containing an electrolyte and a liquid composition,
At least one of the electrolytes is a lithium salt;
The liquid composition comprises at least one fluorine-containing solvent (α) selected from the group consisting of a fluorine-containing ether compound, a fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound and a fluorine-containing chain carbonate compound, a cyclic carboxylic acid ester compound, And a non-aqueous electrolyte for a secondary battery comprising a compound (β) having a carbon-nitrogen unsaturated bond.
前記化合物(β)が、下式(5)で表される化合物、下式(6)で表される化合物、および下式(7)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1に記載の二次電池用非水電解液。
Figure 2015069705
(ただし、式中、R13はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、炭素−炭素不飽和結合を有する炭素数2〜10の不飽和炭化水素基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜6のアルキル基、または、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜6のフッ素化アルキル基である。
14およびR15はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数3〜10のシクロアルキレン基、炭素数1〜10のフッ素化アルキレン基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキレン基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のアルキレン基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキレン基、もしくはこれらの2つ以上を組み合わせた基、または、芳香環を有する炭素数6〜10の2価の基である。)
The compound (β) is at least one selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (5), a compound represented by the following formula (6), and a compound represented by the following formula (7): The nonaqueous electrolyte solution for secondary batteries according to claim 1.
Figure 2015069705
(In the formula, each R 13 is independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated group having 3 to 10 carbon atoms. A cycloalkyl group, an unsaturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms having a carbon-carbon unsaturated bond, an alkyl group having 2 to 6 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, or one or more ethers It is a C2-C6 fluorinated alkyl group having a reactive oxygen atom.
R 14 and R 15 are each independently an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a fluorinated alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, or a fluorinated cycloalkylene group having 3 to 10 carbon atoms. An alkylene group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, a fluorinated alkylene group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, or a combination of two or more thereof Or a divalent group having 6 to 10 carbon atoms having an aromatic ring. )
前記非水電解液の総質量に対する、前記化合物(β)の質量の割合が0.01〜10質量%である、請求項1または2に記載の二次電池用非水電解液。   The non-aqueous electrolyte for secondary batteries according to claim 1 or 2, wherein a ratio of the mass of the compound (β) to the total mass of the non-aqueous electrolyte is 0.01 to 10% by mass. 前記非水電解液の総質量に対する、前記含フッ素溶媒(α)の質量の割合が30〜80質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。   The nonaqueous electrolysis for a secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the ratio of the mass of the fluorinated solvent (α) to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution is 30 to 80 mass%. liquid. 前記リチウム塩由来のリチウム原子の総モル数(NLi)に対する、前記環状カルボン酸エステル化合物の総モル数(N)の比率であるN/NLiが1.5〜7.0である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。 N A / N Li which is a ratio of the total number of moles (N A ) of the cyclic carboxylic acid ester compound to the total number of moles (N Li ) of lithium atoms derived from the lithium salt is 1.5 to 7.0. The non-aqueous electrolyte for secondary batteries as described in any one of Claims 1-4. 前記液状組成物が、飽和環状カーボネート化合物、フッ素原子を有しない飽和鎖状カーボネート化合物、飽和環状スルホン化合物(ただし、電解質を除く。)、およびリン酸エステル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(γ)をさらに含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。   The liquid composition is at least one selected from the group consisting of a saturated cyclic carbonate compound, a saturated chain carbonate compound having no fluorine atom, a saturated cyclic sulfone compound (excluding an electrolyte), and a phosphate ester compound. The nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery according to any one of claims 1 to 5, further comprising a compound (γ). 前記リチウム塩由来のリチウム原子の総モル数(NLi)に対する、前記環状カルボン酸エステル化合物の総モル数(N)と、前記化合物(γ)の総モル数(N)との和の比率である(N+N)/NLiが3.0〜7.0である、請求項6に記載の二次電池用非水電解液。 The sum of the total number of moles of the cyclic carboxylic acid ester compound (N A ) and the total number of moles of the compound (γ) (N B ) relative to the total number of moles of lithium atoms derived from the lithium salt (N Li ). The nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery according to claim 6, wherein the ratio (N A + N B ) / N Li is 3.0 to 7.0. 前記非水電解液の総質量に対する、前記フッ素原子を有しない飽和鎖状カーボネート化合物の質量の割合が30質量%以下である、請求項6または7に記載の二次電池用非水電解液。   The nonaqueous electrolyte for secondary batteries according to claim 6 or 7, wherein a ratio of a mass of the saturated chain carbonate compound having no fluorine atom to a total mass of the nonaqueous electrolyte is 30% by mass or less. 前記非水電解液の総質量に対する、前記飽和環状カーボネート化合物の質量と前記フッ素原子を有しない飽和鎖状カーボネート化合物の質量との合計質量の割合が30質量%以下である、請求項6〜8のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。   The ratio of the total mass of the mass of the saturated cyclic carbonate compound and the mass of the saturated chain carbonate compound having no fluorine atom with respect to the total mass of the nonaqueous electrolytic solution is 30% by mass or less. The nonaqueous electrolyte for secondary batteries as described in any one of these. 前記含フッ素溶媒(α)が、含フッ素エーテル化合物を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the fluorine-containing solvent (α) contains a fluorine-containing ether compound. 前記含フッ素エーテル化合物が、下式(1)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項10に記載の二次電池用非水電解液。
−O−R ・・・(1)
(ただし、式中、RおよびRはそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキル基、炭素数3〜10のシクロアルキル基、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のアルキル基、または、1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキル基であり、RおよびRの一方または両方は、炭素数1〜10のフッ素化アルキル基、炭素数3〜10のフッ素化シクロアルキル基、または1個以上のエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜10のフッ素化アルキル基である。)
The non-aqueous electrolyte for secondary batteries according to claim 10, wherein the fluorine-containing ether compound is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (1).
R 1 —O—R 2 (1)
(In the formula, R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or 3 to 10 carbon atoms. A fluorinated cycloalkyl group, an alkyl group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms, or a fluorinated alkyl group having 2 to 10 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms. , One or both of R 1 and R 2 is a fluorinated alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a fluorinated cycloalkyl group having 3 to 10 carbon atoms, or 2 to 2 carbon atoms having one or more etheric oxygen atoms. 10 fluorinated alkyl groups.)
前記含フッ素鎖状カルボン酸エステル化合物が、下式(2)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。
Figure 2015069705
(ただし、RおよびRは、それぞれ独立に炭素数1〜3のアルキル基、または炭素数1〜3のフッ素化アルキル基であり、RおよびRの一方または両方はフッ素化アルキル基である。)
The secondary battery according to any one of claims 1 to 11, wherein the fluorine-containing chain carboxylic acid ester compound is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (2). Non-aqueous electrolyte.
Figure 2015069705
(However, R 3 and R 4 are each independently an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and one or both of R 3 and R 4 are fluorinated alkyl groups. .)
前記環状カルボン酸エステル化合物が、下式(4)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜12のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。
Figure 2015069705
(ただし、R〜R12は、それぞれ独立に水素原子、フッ素原子、塩素原子、炭素数1〜2のアルキル基、炭素数1〜2のフッ素化アルキル基、またはエーテル性酸素原子を有する炭素数2〜3のアルキル基である。aは0〜3の整数である。)
The non-aqueous electrolysis for a secondary battery according to any one of claims 1 to 12, wherein the cyclic carboxylic acid ester compound is at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following formula (4). liquid.
Figure 2015069705
(However, R 7 to R 12 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, an alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, a fluorinated alkyl group having 1 to 2 carbon atoms, or a carbon having an etheric oxygen atom. (It is an alkyl group having a number of 2 to 3. a is an integer of 0 to 3.)
前記式(4)で表される化合物が、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンおよびε−カプロラクトンからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項13に記載の二次電池用非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery according to claim 13, wherein the compound represented by the formula (4) is at least one selected from the group consisting of γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and ε-caprolactone. . 前記リチウム塩がLiPFを含む、請求項1〜14のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。 The lithium salt includes LiPF 6, a nonaqueous electrolyte solution for a secondary battery according to any one of claims 1 to 14. 前記非水電解液中の前記リチウム塩の含有量が0.6〜1.8mol/Lである、請求項1〜15のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。   The nonaqueous electrolyte for secondary batteries according to any one of claims 1 to 15, wherein the content of the lithium salt in the nonaqueous electrolyte is 0.6 to 1.8 mol / L. 前記非水電解液の総質量に対する前記環状カルボン酸エステル化合物の質量の割合が4〜50質量%である、請求項1〜16のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液。   The nonaqueous electrolyte for secondary batteries as described in any one of Claims 1-16 whose ratio of the mass of the said cyclic carboxylic acid ester compound with respect to the total mass of the said nonaqueous electrolyte is 4-50 mass%. リチウムイオンを吸蔵および放出できる材料を活物質とする正極と、リチウム金属、リチウム合金、ならびにリチウムイオンを吸蔵および放出できる炭素材料からなる群から選ばれる少なくとも1種を活物質とする負極と、請求項1〜17のいずれか一項に記載の二次電池用非水電解液と、を有するリチウムイオン二次電池。   A positive electrode having a material capable of inserting and extracting lithium ions as an active material, a negative electrode having at least one selected from the group consisting of lithium metal, a lithium alloy, and a carbon material capable of inserting and extracting lithium ions as an active material; Item 18. A lithium ion secondary battery comprising: the non-aqueous electrolyte for secondary battery according to any one of items 1 to 17.
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