JP2015079629A - Solvent and electrolyte arranged by use thereof - Google Patents

Solvent and electrolyte arranged by use thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2015079629A
JP2015079629A JP2013215743A JP2013215743A JP2015079629A JP 2015079629 A JP2015079629 A JP 2015079629A JP 2013215743 A JP2013215743 A JP 2013215743A JP 2013215743 A JP2013215743 A JP 2013215743A JP 2015079629 A JP2015079629 A JP 2015079629A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbonate
solvent
lithium ion
mass
electrolytic solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013215743A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
理浩 鈴木
Satohiro Suzuki
理浩 鈴木
中山 修
Osamu Nakayama
修 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuraray Co Ltd filed Critical Kuraray Co Ltd
Priority to JP2013215743A priority Critical patent/JP2015079629A/en
Publication of JP2015079629A publication Critical patent/JP2015079629A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solvent containing a particular carbonate compound which enables particularly the improvement in the permeability of an electrolytic solution of a lithium ion secondary battery.SOLUTION: A solvent comprises a chain carbonate compound expressed by the following general formula (1). [Chem. Formula(1)] (In the formula, Rrepresents a hydrogen atom or RO-; Rrepresents a saturated hydrocarbon group having 1-4 carbon atoms; and Rrepresents a saturated hydrocarbon group having 1-4 carbon atoms.)

Description

本発明は、特定のカーボネート化合物を含有する溶媒に関する。本発明の溶媒は、リチウムイオン二次電池の電解液に特に有用である。   The present invention relates to a solvent containing a specific carbonate compound. The solvent of the present invention is particularly useful for an electrolytic solution of a lithium ion secondary battery.

近年、スマートフォン、タブレット、ノート型パソコンなどのモバイル機器、あるいは電気自動車や電力貯蔵用の電源として、急速充電が可能で体積エネルギー密度および重量エネルギー密度が共に高く、小型軽量で且つ高容量の充放電可能な電池としてリチウムイオン二次電池が広く利用されている。   In recent years, mobile devices such as smartphones, tablets, and notebook computers, or electric vehicles and power storage power sources can be rapidly charged, and both volume energy density and weight energy density are high. Lithium ion secondary batteries are widely used as possible batteries.

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

かようなリチウムイオン二次電池の適用分野が年々拡大しているのに伴い、さらなる高容量が求められ、活物質の高密度化や膜厚化が図られている。しかしながら、正極板と負極板とセパレータの緊迫度が増すことも相まって、電解液が浸透しにくくなり、充放電特性が向上しなかったり、浸透時間が長期化して電池の生産性が低下するといった問題が生じている。   As the application field of such lithium ion secondary batteries is expanding year by year, higher capacity is demanded, and the density and thickness of the active material are increased. However, coupled with the increase in tightness of the positive electrode plate, the negative electrode plate, and the separator, it is difficult for the electrolyte to penetrate, the charge / discharge characteristics are not improved, or the penetration time is prolonged and the productivity of the battery is lowered. Has occurred.

これらの課題に対して、電解液を注入する前に電池ケース内を減圧状態としてから二酸化炭素で置換し、次に再度減圧状態にしてから電解液を注入し、さらに加圧する方法(特許文献1参照)や、電極における活物質含有層の集電体に近い層の空隙率を集電体から離れた層よりも高くした構造にすることにより電解液の浸透性を上げる方法(特許文献2参照)などが知られている。
また、浸透性を向上させる添加剤としてドデカンニトリル(ラウロニトリル)を添加する方法(特許文献3参照)や、ピバリン酸ブチルやピバリン酸ドデシルのようなピバリン酸エステルを添加する方法(特許文献4参照)なども知られている。
To solve these problems, a method of reducing the pressure inside the battery case before injecting the electrolyte solution and replacing it with carbon dioxide, then injecting the electrolyte solution again after reducing the pressure again, and further pressurizing (Patent Document 1) And a method of increasing the permeability of the electrolytic solution by making the porosity of the layer near the current collector of the active material-containing layer in the electrode higher than that of the layer away from the current collector (see Patent Document 2) ) Etc. are known.
In addition, a method of adding dodecane nitrile (lauronitrile) as an additive for improving permeability (see Patent Document 3) or a method of adding a pivalate ester such as butyl pivalate or dodecyl pivalate (see Patent Document 4). ) Etc. are also known.

特開2013−77404号公報JP2013-77404A 特開2013−62226号公報JP2013-62226A 特開2011−3364号公報JP 2011-3364 A 特許5104848号Patent 5104848

しかしながら、このように電解液の浸透性を向上させる方法が種々開示されている状況にもかかわらず、電池性能の向上とコスト低減に対する市場の高い要求があるため、依然として安価で簡便、且つ効率的な電解液の浸透性向上の方法が切望されている。   However, despite the fact that various methods for improving the electrolyte permeability have been disclosed, there is a high market demand for improved battery performance and cost reduction, so that it is still cheap, simple and efficient. Therefore, a method for improving the permeability of an electrolyte is desired.

本発明者らは鋭意検討した結果、特定のカーボネート化合物を含有する溶媒をリチウムイオン二次電池の電解液として適用することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by applying a solvent containing a specific carbonate compound as an electrolytic solution of a lithium ion secondary battery, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明は下記[1]〜[4]を提供する。
[1]下記一般式(1)で表される鎖状カーボネート化合物を含有する溶媒。

Figure 2015079629
That is, the present invention provides the following [1] to [4].
[1] A solvent containing a chain carbonate compound represented by the following general formula (1).
Figure 2015079629

(式中、Rは水素原子またはRO−を表す。Rは炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。Rは炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。)
[2]RおよびRがメチル基またはエチル基である[1]の溶媒。
[3][1]または[2]の溶媒を含有する電解液。
[4]リチウムイオン二次電池用またはリチウムイオンキャパシタ用である、[3]の電解液。
(Wherein, .R 3 .R 2 R 1 is representative of the O- hydrogen atom or R 3 representing a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms represents a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)
[2] The solvent according to [1], wherein R 2 and R 3 are a methyl group or an ethyl group.
[3] An electrolytic solution containing the solvent of [1] or [2].
[4] The electrolyte solution according to [3], which is for a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor.

本発明の、特定のカーボネート化合物を含有する溶媒を電解液に適用すれば、電解液の浸透時間を短縮することができ、リチウムイオン二次電池の生産性を向上することができる。   If the solvent containing the specific carbonate compound of this invention is applied to electrolyte solution, the penetration time of electrolyte solution can be shortened and the productivity of a lithium ion secondary battery can be improved.

以下、本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の溶媒は、式(1)で表される鎖状カーボネート化合物[以後、カーボネート(1)と称する。]を有効成分として含有する。カーボネート(1)は非対称鎖状カーボネート化合物であり、3位に分岐鎖構造のあるアルキル基を有することを必須とする。   The solvent of the present invention is a chain carbonate compound represented by the formula (1) [hereinafter referred to as carbonate (1). ] As an active ingredient. Carbonate (1) is an asymmetric chain carbonate compound, and it is essential to have an alkyl group having a branched chain structure at the 3-position.

Figure 2015079629
Figure 2015079629

式中、Rは水素原子またはRO−を表す。Rは炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。Rは炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。RおよびRにおける炭素数1〜4の飽和炭化水素基としては、炭素数1〜4の直鎖状または分岐状のアルキル基が好ましく、例えばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基が挙げられる。 In the formula, R 1 represents a hydrogen atom or R 3 O—. R 2 represents a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. R 3 represents a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. The saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms in R 2 and R 3, preferably a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, such as methyl group, ethyl group, n- propyl group, isopropyl Group, n-butyl group, isobutyl group, s-butyl group and t-butyl group.

カーボネート(1)の具体例を以下に示すが、特にこれらに限定されない。

Figure 2015079629
Although the specific example of carbonate (1) is shown below, it is not limited to these in particular.
Figure 2015079629

カーボネート(1)の入手方法に特に制限はなく、商業的に入手してもよいし、目的にあう原料から製造してもよい。カーボネート(1)の製造方法に特に制限はないが、例えば下記の反応式(1)に示した方法によって製造することもできる。   There is no restriction | limiting in particular in the acquisition method of carbonate (1), You may obtain commercially and may manufacture from the raw material suitable for the objective. Although there is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of carbonate (1), For example, it can also manufacture by the method shown in following Reaction formula (1).

Figure 2015079629
(反応式(1)におけるRおよびRは前記定義のとおりである。)
Figure 2015079629
(R 1 and R 2 in the reaction formula (1) are as defined above.)

すなわち、代表的な方法としては、アルコール(2)とカーボネート(3)を、好ましくは塩基の存在下に反応させる。例えば、イソアミルアルコール(196mmol)、ジメチルカーボネート(392mmol)及び炭酸カリウム1.7gを反応器にいれて、90℃にて還流条件下、2時間攪拌した後、得られた反応液を常圧下にて蒸留することによりイソアミルメチルカーボネートが52%の収率で得られることがC.R.Chimie 14(2011)636−646に記載されている。   That is, as a typical method, alcohol (2) and carbonate (3) are preferably reacted in the presence of a base. For example, isoamyl alcohol (196 mmol), dimethyl carbonate (392 mmol) and 1.7 g of potassium carbonate are placed in a reactor and stirred at 90 ° C. under reflux conditions for 2 hours. It was found that isoamyl methyl carbonate was obtained in a yield of 52% by distillation. R. Chimie 14 (2011) 636-646.

上記の方法で得られたカーボネート(1)は、必要に応じて、有機化合物の分離および精製に一般的に用いられる方法、すなわち蒸留、シリカゲルカラムクロマトグラフィー、再結晶などで精製することにより更に高純度化することもできる。また、活性炭やモレキュラーシーブと適宜接触させることにより、着色や水分を低減することも可能であり、必要に応じて、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤の添加後にろ過、または「ゼータプラス(登録商標)」(商品名、住友スリーエム株式会社製)やプロテゴ(商品名、日本インテグリス株式会社製)やイオンクリーン(商品名、日本ポール株式会社製)などの金属除去フィルター処理することにより、カーボネート(1)の金属含量を低減することも可能である。   If necessary, the carbonate (1) obtained by the above method can be further purified by a method generally used for separation and purification of organic compounds, that is, distillation, silica gel column chromatography, recrystallization, etc. It can also be purified. In addition, it is possible to reduce coloring and moisture by appropriately contacting with activated carbon or molecular sieve. (Registered trademark) "(trade name, manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Protego (trade name, manufactured by Nihon Entegris Co., Ltd.) and Ion Clean (trade name, manufactured by Nihon Pall Co., Ltd.) It is also possible to reduce the metal content of the carbonate (1).

カーボネート(1)を含有する本発明の溶媒において、カーボネート(1)の含有量は、通常、60質量%であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましく、カーボネート(1)のみから構成される溶媒であることが特に好ましい。本発明の溶媒において、カーボネート(1)は、1種を単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。   In the solvent of the present invention containing carbonate (1), the content of carbonate (1) is usually preferably 60% by mass, more preferably 85% by mass or more, and 95% by mass or more. It is more preferable that the solvent is composed of only carbonate (1). In the solvent of the present invention, the carbonate (1) may be used alone or in combination of two or more.

本発明の溶媒は各種有機合成反応における溶媒や抽出溶媒として使用できる。また、塗料の溶剤、コーティング剤の溶剤、農薬の溶剤などの各種溶剤用途;各種洗浄剤用途;リチウムイオン二次電池の電解液用途にも好適に使用できる。
特に、本発明の溶媒をリチウムイオン二次電池の電解液に適用すると、カーボネート(1)を含有しない電解液に比べて表面張力が小さくなるため、電極活物質やセパレーターへの浸透性が向上し、その結果、電解液の浸透時間を短縮することができ、リチウムイオン二次電池の生産性を向上させることができる。
本発明の溶媒をリチウムイオン二次電池の電解液に適用する場合、電解液中のカーボネート(1)の含有量が、電解液全質量に対して0.1質量%〜80質量%であることが好ましく、0.5質量%〜75質量%であることがより好ましく、1質量%〜70質量%の範囲であることがさらに好ましい。上記範囲よりも少ないと浸透性向上の効果が小さく、上記範囲よりも多いと抵抗の上昇につながり、期待した電池性能が十分に得られない場合がある。
The solvent of the present invention can be used as a solvent or an extraction solvent in various organic synthesis reactions. Also, it can be suitably used for various solvent applications such as paint solvents, coating agent solvents, agricultural chemical solvents, etc .; various cleaning agent applications; and lithium ion secondary battery electrolyte applications.
In particular, when the solvent of the present invention is applied to an electrolyte solution of a lithium ion secondary battery, the surface tension is smaller than that of an electrolyte solution that does not contain carbonate (1), so that the permeability to electrode active materials and separators is improved. As a result, the permeation time of the electrolytic solution can be shortened, and the productivity of the lithium ion secondary battery can be improved.
When applying the solvent of this invention to the electrolyte solution of a lithium ion secondary battery, content of the carbonate (1) in electrolyte solution is 0.1 mass%-80 mass% with respect to electrolyte solution total mass. Is preferable, it is more preferable that it is 0.5 mass%-75 mass%, and it is further more preferable that it is the range of 1 mass%-70 mass%. If the amount is less than the above range, the effect of improving the permeability is small. If the amount is more than the above range, the resistance is increased, and the expected battery performance may not be sufficiently obtained.

本発明の溶媒をリチウムイオン二次電池の電解液に適用する場合、電解液は、カーボネート(1)の他に、リチウムイオン二次電池として用いられる公知の成分を任意に含有してもよい。電解液は、一般的には、電解質と非水溶媒とを含有する。   When applying the solvent of this invention to the electrolyte solution of a lithium ion secondary battery, electrolyte solution may contain arbitrarily the well-known component used as a lithium ion secondary battery other than carbonate (1). The electrolytic solution generally contains an electrolyte and a nonaqueous solvent.

非水溶媒としては、例えば環状または鎖状の非プロトン性溶媒が挙げられる。
環状の非プロトン性溶媒としては、例えば環状カーボネート、環状カルボン酸エステル、環状スルホン、環状エーテルが挙げられ、これらは1種を単独で使用しても、2種以上を混合して使用してもよい。
環状カーボネートの具体例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ペンチレンカーボネートなどが挙げられる。中でも、エチレンカーボネートおよび/またはプロピレンカーボネートがその誘電率の観点から好ましい。負極物質に黒鉛を使用した電池の場合は、エチレンカーボネートがより好ましい。これら環状カーボネートは2種以上を混合して使用しても良い。
環状カルボン酸エステルの具体例としては、γ−ブチロラクトン、δ−バレロラクトン、メチルγ−ブチロラクトン、エチルγ−ブチロラクトン、メチルδ−バレロラクトン、エチルδ−バレロラクトンなどが挙げられる。
環状スルホンの具体例としては、スルホラン、2−メチルスルホラン、3−メチルスルホランなどが挙げられる。
環状エーテルの例としては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、1,4−ジオキサンなどが挙げられる。
Examples of the nonaqueous solvent include a cyclic or chain aprotic solvent.
Examples of the cyclic aprotic solvent include cyclic carbonates, cyclic carboxylic acid esters, cyclic sulfones, and cyclic ethers. These may be used singly or in combination of two or more. Good.
Specific examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 2,3-pentylene carbonate and the like. Among these, ethylene carbonate and / or propylene carbonate are preferable from the viewpoint of the dielectric constant. In the case of a battery using graphite as the negative electrode material, ethylene carbonate is more preferable. These cyclic carbonates may be used as a mixture of two or more.
Specific examples of the cyclic carboxylic acid ester include γ-butyrolactone, δ-valerolactone, methyl γ-butyrolactone, ethyl γ-butyrolactone, methyl δ-valerolactone, and ethyl δ-valerolactone.
Specific examples of the cyclic sulfone include sulfolane, 2-methylsulfolane, and 3-methylsulfolane.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane and the like.

鎖状の非プロトン性溶媒としては、例えばカーボネート(1)以外の鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル、鎖状エーテル、鎖状スルホン、鎖状リン酸エステルなどが挙げられる。
カーボネート(1)以外の鎖状カーボネートの具体例としては、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート、ジn−プロピルカーボネート、メチル−n−ブチルカーボネート、エチル−n−ブチルカーボネート、ジn−ブチルカーボネートなどが挙げられる。
鎖状カルボン酸エステルの具体例としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、ピバリン酸メチルなどが挙げられる。
鎖状エーテルの具体例としては、ジメトキシメタン、1,2−ジメトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、1,2−ビス(2−メトキシエトキシ)エタンなどが挙げられる。
鎖状スルホンの具体例としては、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジプロピルスルホン、メチルエチルスルホン、メチルプロピルスルホンなどが挙げられる。
鎖状リン酸エステルの具体例としては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ(トリフルオロメチル)などが挙げられる。
Examples of the chain aprotic solvent include chain carbonates other than carbonate (1), chain carboxylic acid esters, chain ethers, chain sulfones, and chain phosphate esters.
Specific examples of chain carbonates other than carbonate (1) include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, ethyl n-propyl carbonate, di-n-propyl carbonate, methyl -N-butyl carbonate, ethyl-n-butyl carbonate, di-n-butyl carbonate and the like.
Specific examples of the chain carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate, and methyl pivalate.
Specific examples of the chain ether include dimethoxymethane, 1,2-dimethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, 1,2-bis (2-methoxyethoxy) ethane and the like.
Specific examples of the chain sulfone include dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dipropyl sulfone, methyl ethyl sulfone, methylpropyl sulfone and the like.
Specific examples of the chain phosphate ester include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethyl dimethyl phosphate, diethyl methyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, tri (trifluoromethyl) phosphate, and the like. .

上記以外の他の非水溶媒としては、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド;N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドンなどの環状アミド;ほう酸トリメチル、ほう酸トリエチル、ほう酸トリブチルなどのホウ素化合物;アセトニトリルのようなニトリル;メチル−N,N−ジメチルカーバメートのような鎖状カーバメート;N,N−ジメチルイミダゾリジノンのような環状ウレア;含フッ素エーテルなどを挙げることができる。   Other nonaqueous solvents other than the above include, for example, amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; cyclic amides such as N-methylpyrrolidone and N-ethylpyrrolidone; boron compounds such as trimethyl borate, triethyl borate and tributyl borate; acetonitrile Examples thereof include nitriles such as: chain carbamates such as methyl-N, N-dimethylcarbamate; cyclic ureas such as N, N-dimethylimidazolidinone; and fluorine-containing ethers.

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

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

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

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

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

電解液の調製方法について特に制限はなく、電解質、本発明の溶媒、非水溶媒、および必要に応じて他の添加剤を混合して溶解させて調製できる。電解液の調製に際し、電解液中の水分量が50ppm以下になるように各原料はあらかじめ脱水しておくのが好ましい。   There is no restriction | limiting in particular about the preparation method of electrolyte solution, It can prepare by mixing and dissolving an electrolyte, the solvent of this invention, a nonaqueous solvent, and another additive as needed. In preparing the electrolytic solution, it is preferable to dehydrate each raw material in advance so that the amount of water in the electrolytic solution is 50 ppm or less.

本発明の溶媒は、リチウムイオン二次電池用またはリチウムイオンキャパシタ用の電解液として用いることができ、リチウムイオン二次電池の電解液として特に有用である。   The solvent of the present invention can be used as an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor, and is particularly useful as an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらによって限定されない。なお、使用したカーボネートの略号を以下に示す。

Figure 2015079629
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited by these. The abbreviations of the carbonates used are shown below.
Figure 2015079629

(参考例1)IAMCの合成
蒸留ヘッドと温度計を付した500mLの3口フラスコにイソアミルアルコール100.0g(1.11mol)、DMC204.4g(2.27mol),KCO9.84g(71mmol)を入れ、攪拌を開始し、バス温度が90℃になるように加熱した。メタノールの留出が見られなくなったところで内液を定量分析したところ、IAMCの収率は66%(イソアミルアルコール基準)であった。次に、蒸留ヘッドの代わりにヘリパックNo.3を50cmの高さに充填した蒸留塔を用いて減圧蒸留を行った。圧力3kPaで68.7〜69.8℃の留出として純度99.9%のIAMC90.8g(蒸留回収率83%)を得た。
Reference Example 1 Synthesis of IAMC In a 500 mL three-necked flask equipped with a distillation head and a thermometer, 100.0 g (1.11 mol) of isoamyl alcohol, 204.4 g (2.27 mol) of DMC, 9.84 g of K 2 CO 3 ( 71 mmol) was added, stirring was started, and the bath temperature was heated to 90 ° C. When the internal liquid was quantitatively analyzed when no more methanol was observed, the yield of IAMC was 66% (based on isoamyl alcohol). Next, instead of the distillation head, Helipac No. Distillation under reduced pressure was carried out using a distillation column packed with 3 in a height of 50 cm. 90.8 g of IAMC having a purity of 99.9% (distillation recovery rate 83%) was obtained as a distillate at a pressure of 3 kPa at 68.7 to 69.8 ° C.

(参考例2)MMBMCの合成
蒸留ヘッドと温度計を付した500mLの3口フラスコに3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール150.0g(1.27mol)、DMC228.7g(2.54mol),KCO11.0g(80mmol)を入れ、攪拌を開始し、バス温度が90℃になるように加熱した。メタノールの留出が見られなくなったところで内液を定量分析したところ、MMBMCの収率は66%(3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール基準)であった。次に、蒸留ヘッドの代わりにヘリパックNo.3を50cmの高さに充填した蒸留塔を用いて減圧蒸留を行った。圧力1kPaで85.8〜86.2℃の留出として純度99.9%のMMBMC119.3g(蒸留回収率86%)を得た。
(Reference Example 2) Synthesis of MMBMC 3-methoxy-3-methyl-1-butanol 150.0 g (1.27 mol), DMC 228.7 g (2.54 mol) in a 500 mL three-necked flask equipped with a distillation head and a thermometer , 11.0 g (80 mmol) of K 2 CO 3 was added, stirring was started, and the bath temperature was heated to 90 ° C. When the internal liquid was quantitatively analyzed at the point where no distillation of methanol was observed, the yield of MMBMC was 66% (based on 3-methoxy-3-methyl-1-butanol). Next, instead of the distillation head, Helipac No. Distillation under reduced pressure was carried out using a distillation column packed with 3 in a height of 50 cm. As a distillate at a pressure of 1 kPa at 85.8 to 86.2 ° C., 119.3 g of MMBMC having a purity of 99.9% (distillation recovery rate: 86%) was obtained.

比較例1
ECとDECの1/1(w/w)混合液を調製した。この混合液の表面張力をデュヌイ表面張力測定器を用いてJIS K 3362に従い、輪環法により温度21℃にて測定した。5回測定の平均値は31.3(mN/m)であった。
Comparative Example 1
A 1/1 (w / w) mixture of EC and DEC was prepared. The surface tension of this mixed solution was measured at a temperature of 21 ° C. by a ring method according to JIS K 3362 using a Dunui surface tension measuring instrument. The average of 5 measurements was 31.3 (mN / m).

実施例1
ECとDECの1/1(w/w)混合液に、IAMCを全質量に対して1.0質量%、2.0質量%、5.0質量%になるように添加した各調製液の表面張力を比較例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
Example 1
IAMC was added to a 1/1 (w / w) mixture of EC and DEC at 1.0%, 2.0%, and 5.0% by mass with respect to the total mass. The surface tension was measured in the same manner as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例2
ECとDECの1/1(w/w)混合液に、MMBMCを全質量に対して1.0質量%、2.0質量%、5.0質量%になるように添加した各調製液の表面張力を比較例1と同様に測定した。結果を表1に示す。
Example 2
MMBMC was added to a 1/1 (w / w) mixture of EC and DEC so as to be 1.0 mass%, 2.0 mass%, and 5.0 mass% with respect to the total mass. The surface tension was measured in the same manner as in Comparative Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2015079629
Figure 2015079629

表1から、本発明の、カーボネート(1)を含有する溶媒(前記実施例ではカーボネート(1)含有量100%に相当する)の添加量が増加していくに伴い、ECとDECの1/1(w/w)混合液の表面張力が低下することがわかる。
よって、本発明の、カーボネート(1)を含有する溶媒をリチウムイオン二次電池の電解液に適用すると、かかる電解液の表面張力が低下し、その結果として浸透性が向上した電解液が得られることが期待できる。
From Table 1, as the addition amount of the solvent containing the carbonate (1) of the present invention (corresponding to the carbonate (1) content of 100% in the above example) is increased, 1 / EC of EC and DEC. It can be seen that the surface tension of the 1 (w / w) mixture decreases.
Therefore, when the solvent containing carbonate (1) of the present invention is applied to the electrolyte solution of a lithium ion secondary battery, the surface tension of the electrolyte solution is lowered, and as a result, an electrolyte solution with improved permeability is obtained. I can expect that.

本発明の、カーボネート(1)を含有する溶媒は、リチウムイオン二次電池用電解液として有用であり、かかる電解液はリチウムイオン二次電池を作成した際の電極板の浸透性に優れる。   The solvent containing carbonate (1) of the present invention is useful as an electrolyte for a lithium ion secondary battery, and such an electrolyte is excellent in the permeability of an electrode plate when a lithium ion secondary battery is produced.

Claims (4)

下記一般式(1)で表される鎖状カーボネート化合物を含有する溶媒。
Figure 2015079629
(式中、Rは水素原子またはRO−を表す。Rは炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。Rは炭素数1〜4の飽和炭化水素基を表す。)
A solvent containing a chain carbonate compound represented by the following general formula (1).
Figure 2015079629
(Wherein, .R 3 .R 2 R 1 is representative of the O- hydrogen atom or R 3 representing a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms represents a saturated hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)
およびRがメチル基またはエチル基である、請求項1に記載の溶媒。 The solvent according to claim 1, wherein R 2 and R 3 are a methyl group or an ethyl group. 請求項1または請求項2に記載の溶媒を含有する電解液。   An electrolytic solution containing the solvent according to claim 1. リチウムイオン二次電池用またはリチウムイオンキャパシタ用である、請求項3に記載の電解液。   The electrolytic solution according to claim 3, which is used for a lithium ion secondary battery or a lithium ion capacitor.
JP2013215743A 2013-10-16 2013-10-16 Solvent and electrolyte arranged by use thereof Pending JP2015079629A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013215743A JP2015079629A (en) 2013-10-16 2013-10-16 Solvent and electrolyte arranged by use thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013215743A JP2015079629A (en) 2013-10-16 2013-10-16 Solvent and electrolyte arranged by use thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015079629A true JP2015079629A (en) 2015-04-23

Family

ID=53010905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013215743A Pending JP2015079629A (en) 2013-10-16 2013-10-16 Solvent and electrolyte arranged by use thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2015079629A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2693558B1 (en) Lithium ion secondary battery and nonaqueous electrolyte for lithium ion secondary battery
CN105474452B (en) Nonaqueous electrolyte for battery and lithium secondary battery
US10673096B2 (en) Nonaqueous electrolyte compositions comprising sultone and fluorinated solvent
JP5604105B2 (en) Non-aqueous electrolyte additive and secondary battery using the same
US9093722B2 (en) Functionalized ionic liquid electrolytes for lithium ion batteries
JP5733358B2 (en) Non-aqueous electrolyte
CN107534185A (en) Nonaqueous electrolyte for battery and lithium secondary battery
US8383274B2 (en) Nonaqueous electrolyte solution for lithium battery, lithium battery using same, and formyloxy group-containing compound used therein
WO2015093532A1 (en) Nonaqueous electrolyte, capacitor device using same, and carboxylic acid ester compound used in same
JP6338913B2 (en) Nonaqueous electrolyte for battery and lithium secondary battery
KR20180089525A (en) Non-aqueous electrolyte for secondary battery and secondary battery having same
JP2012169138A (en) Additive for nonaqueous electrolyte and electrolyte for nonaqueous secondary battery
CN108270035A (en) A kind of battery electrolyte containing high concentration lithium salts
JP2016066481A (en) Nonaqueous electrolyte for battery, and lithium secondary battery
US20150017551A1 (en) Use of lithium salt mixtures as li-ion battery electrolytes
WO2017047626A1 (en) Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte secondary battery
JP2007141760A (en) Nonaqueous electrolyte battery
JP2013145702A (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery, and nonaqueous electrolyte for secondary battery
CN107889541A (en) Nonaqueous electrolyte for battery and lithium secondary battery
CN113851711B (en) Battery electrolyte and preparation method of benzenesulfonate compound therein
EP2693557B1 (en) Electrochemical device and nonaqueous electrolyte solution for electrochemical device
WO2011034162A1 (en) Solvent for nonaqueous electrolyte solution of lithium secondary battery
JP2015191851A (en) Nonaqueous electrolyte and power storage device including the same
JP2014072102A (en) Nonaqueous electrolyte, electrochemical device, lithium ion secondary battery, and module
JP5823261B2 (en) Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery using the electrolyte