JP2015118859A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Asami Ohashi
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery which never suffers the worsening of a large-current performance even in the case of using a high-potential positive electrode, and is superior in long-term characteristics and safety.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte battery comprises: an electrolyte including a silicon-containing compound consisting of at least one compound selected from a group consisting of an inorganic acid, an organic acid, an acid amide and an amine with at least one hydrogen atom substituted with a silicon-containing functional group; a negative electrode including, as a negative electrode active material, a metal oxide, of which the lithium occlusion/release potential is 1-3 V (vs. Li/Li); and a positive electrode, of which the positive electrode potential based on lithium is over 4.2 V (vs. Li/Li) on condition that the nonaqueous electrolyte battery is full charged.

Description

本発明は、非水電解液を含む二次電池に関する。   The present invention relates to a secondary battery containing a non-aqueous electrolyte.

近年の電子技術の発展及び環境技術への関心の高まりに伴い、様々な電気化学デバイスが開発されている。特に、省エネルギー化を目的とした電気化学デバイス開発に対する要請が強く、省エネルギー化に貢献できる電気化学デバイスに対する期待はますます高くなっている。このような電気化学デバイスとしては、例えば、発電デバイスとして太陽電池が挙げられ、蓄電デバイスとして、二次電池、キャパシタ及びコンデンサ等が挙げられる。蓄電デバイスの代表例であるリチウムイオン二次電池は、従来、主に携帯機器用充電池として使用されていたが、近年では、ハイブリッド自動車及び電気自動車用電池としての使用、又は定置用蓄電池、航空産業用途、宇宙衛星産業用途などの大型用途での使用も行われている。したがって、リチウムイオン二次電池の用途及び市場はさらに拡大する傾向にある。   With the recent development of electronic technology and increasing interest in environmental technology, various electrochemical devices have been developed. In particular, there is a strong demand for the development of electrochemical devices for the purpose of energy saving, and expectations for electrochemical devices that can contribute to energy saving are increasing. Examples of such electrochemical devices include solar cells as power generation devices, and secondary batteries, capacitors, capacitors, and the like as power storage devices. Lithium ion secondary batteries, which are typical examples of power storage devices, have been used mainly as rechargeable batteries for portable devices, but in recent years, they have been used as batteries for hybrid and electric vehicles, or stationary storage batteries, aircraft It is also used for large applications such as industrial applications and space satellite industrial applications. Therefore, the use and market of the lithium ion secondary battery tend to further expand.

リチウムイオン二次電池は、一般に、リチウムを吸蔵及び放出可能な活物質を主体として構成された正極と負極とがセパレータを介して配された構成を有する。リチウムイオン二次電池の正極は、正極活物質としてのLiCoO2、LiNiO2又はLiMn24等と、導電剤としてのカーボンブラック又は黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン、ラテックス又はゴム等とが混合された正極合剤が、アルミニウム等から成る正極集電体上に被覆されて形成される。また、負極は、負極活物質としてのコークス又は黒鉛等と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデン、ラテックス又はゴム等とが混合された負極合剤又はリチウム金属が、銅等から成る負極集電体上に被覆されて形成される。さらに、セパレータは、多孔性ポリオレフィン等により形成され、その厚さは、数μmから数百μmであり、非常に薄い。正極、負極及びセパレータは、電池内で電解液に浸漬されている。電解液としては、例えば、LiPF6又はLiBF4のようなリチウム塩を、プロピレンカーボネート又はエチレンカーボネートのような非プロトン性溶媒に、又はポリエチレンオキシドのようなポリマーに、溶解させた電解液が挙げられる。 A lithium ion secondary battery generally has a configuration in which a positive electrode and a negative electrode mainly composed of an active material capable of inserting and extracting lithium are arranged via a separator. The positive electrode of the lithium ion secondary battery includes LiCoO 2 , LiNiO 2 or LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material, carbon black or graphite as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride, latex or rubber as a binder. Is mixed with a positive electrode current collector made of aluminum or the like. The negative electrode is a negative electrode mixture in which coke or graphite as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride, latex or rubber as a binder are mixed, on a negative electrode current collector made of copper or the like. It is formed by coating. Furthermore, the separator is made of porous polyolefin or the like, and its thickness is several μm to several hundred μm and is very thin. The positive electrode, the negative electrode, and the separator are immersed in the electrolytic solution in the battery. Examples of the electrolytic solution include an electrolytic solution in which a lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 is dissolved in an aprotic solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate, or a polymer such as polyethylene oxide. .

リチウムイオン二次電池は、他の蓄電池と比較して、高起電力、高エネルギー密度、充放電の繰り返し耐久性などの特徴があり、広く普及しているが、今後拡大が期待されている自動車、定置用等のリチウムイオン二次電池の用途では、従来よりも一層の高エネルギー密度化、繰り返し耐久性等が求められる。また、新規用途は主に大型の用途であることから安全性の向上も要求される。   Compared to other storage batteries, lithium ion secondary batteries have features such as high electromotive force, high energy density, and repeated charge / discharge durability, and are widely used, but automobiles that are expected to expand in the future In the use of lithium ion secondary batteries such as stationary ones, higher energy density and repeated durability are required than before. In addition, since new applications are mainly large-scale applications, improvement in safety is also required.

このような高エネルギー密度化の要求に答えるために、例えば、電池内の電極の高密度化、及び吸蔵・脱離できるリチウム量の多い正極材の開発が行われており、耐久性及び安全性の向上のためには、電解液中に難燃剤を含有させたり、電極又はセパレータ上に絶縁層を形成する検討が行われたりしている。   In order to respond to such demands for higher energy density, for example, the development of positive electrode materials with a high lithium content that can be occluded / desorbed and the density of electrodes in the battery has been developed. In order to improve the above, studies have been made to contain a flame retardant in the electrolytic solution or to form an insulating layer on the electrode or the separator.

特に最近は、高エネルギー密度化への対応として、高電位の正極を用いて高電圧で駆動する電池が求められるようになっている。高電位の正極としては種々検討されており、電位に応じて様々な正極を選定することができる。しかし、正極を高電位化すると、その酸化力の強さのため、それを用いた電池は劣化又は性能低下が著しいことが課題であった。そこで、含フッ素カーボネート化合物、含硫黄化合物、ニトリル化合物、リン酸化合物、含珪素化合物などを電解液成分として用いることで電解液の酸化分解を低減し、劣化を抑制することが検討されている(例えば、特許文献1〜4参照)。しかしながら、単一の化合物で実用レベルに達しているものは少なく、複雑な添加剤組成の設計が必要である。   In recent years, in particular, as a response to higher energy density, a battery driven at a high voltage using a positive electrode having a high potential has been demanded. Various positive electrodes have been studied, and various positive electrodes can be selected according to the potential. However, when the potential of the positive electrode is increased, the problem is that a battery using the positive electrode is significantly deteriorated or deteriorated in performance because of its strong oxidizing power. Therefore, it has been studied to reduce the oxidative decomposition of the electrolytic solution and suppress the degradation by using a fluorine-containing carbonate compound, a sulfur-containing compound, a nitrile compound, a phosphoric acid compound, a silicon-containing compound, etc. as an electrolytic solution component ( For example, see Patent Documents 1 to 4). However, there are few single compounds that have reached a practical level, and it is necessary to design a complicated additive composition.

一方、高電位の正極を用いた電池での非水電解液の分解抑制のためには含珪素化合物が有用であることも知られている(例えば、特許文献4、特許文献5参照)。含珪素化合物は、含珪素官能基及び/又は含珪素官能基の残基が正極に対する優秀なSEI(solid electrolyte interface)形成能を示すことが考察されている。このような含珪素化合物を電解液の構成成分として使用すると駆動電圧を大幅に上げることができる。   On the other hand, it is also known that a silicon-containing compound is useful for suppressing decomposition of the non-aqueous electrolyte in a battery using a positive electrode having a high potential (see, for example, Patent Document 4 and Patent Document 5). It is considered that the silicon-containing compound has a silicon-containing functional group and / or a residue of the silicon-containing functional group exhibiting excellent SEI (solid electrolyte interface) forming ability with respect to the positive electrode. When such a silicon-containing compound is used as a constituent component of the electrolytic solution, the driving voltage can be significantly increased.

SEIが負極上に形成されることは古くから知られているが、正極上にSEIを形成することは、例えば特許文献8、特許文献9などで提唱されるようになった比較的新しい概念である。これに関連して、良質なSEIを正極上に形成すると、高電圧環境下での電解液の酸化分解を低減することができる。   Although it has been known for a long time that SEI is formed on the negative electrode, forming SEI on the positive electrode is a relatively new concept proposed in, for example, Patent Document 8 and Patent Document 9. is there. In this connection, when a high-quality SEI is formed on the positive electrode, the oxidative decomposition of the electrolytic solution in a high voltage environment can be reduced.

また、安全性の観点で、電池製造工程等で混入した異物による内部短絡に対する対応が要請されている。内部短絡は外部の保護回路では防止できないため、電池そのもので対処する必要がある。   Further, from the viewpoint of safety, it is required to cope with an internal short circuit caused by foreign matters mixed in the battery manufacturing process or the like. An internal short circuit cannot be prevented by an external protection circuit, and must be handled by the battery itself.

内部短絡の抑制のためには、例えば、電極又はセパレータ上に難燃剤層を形成させる方法(例えば特許文献6)、無機物の絶縁層を形成させる方法(例えば特許文献7)などが知られており、一定の効果をあげている。しかしながら、高電位の正極を用いた電池での実績が少ないだけでなく、層構造によっては抵抗成分となり、リチウムイオン電池の特徴である大電流性能が低下することもあった。   In order to suppress the internal short circuit, for example, a method of forming a flame retardant layer on an electrode or a separator (for example, Patent Document 6), a method of forming an inorganic insulating layer (for example, Patent Document 7), and the like are known. , Have a certain effect. However, the battery using a positive electrode with a high potential is not only rarely used, but also has a resistance component depending on the layer structure, and the large current performance characteristic of the lithium ion battery may be lowered.

特開2012−123989号公報JP 2012-123989 A 特開2010−245020号公報JP 2010-244502 A 国際公開2012/77712号International Publication No. 2012/77712 特開2000−223152号公報JP 2000-223152 A 国際公開2012/170688号International Publication 2012/170688 国際公開2013/035720号International Publication No. 2013/035720 特開2005−183179号公報JP 2005-183179 A 特開2008−97954号公報JP 2008-97954 A 特開2008−34334号公報JP 2008-34334 A

上記の通り、高電位の正極を用いた電池又は安全性に優れる電池は種々検討されているが、両者を両立する電池は達成できていなかった。特に、高電位の正極を用いた電池は、従来型の電池と比べて、高いレベルで安全性向上を求められるために、両立の達成が困難であった。   As described above, various types of batteries using a positive electrode having a high potential or a battery having excellent safety have been studied, but a battery that achieves both has not been achieved. In particular, a battery using a positive electrode with a high potential is required to improve safety at a high level as compared with a conventional battery, and it is difficult to achieve both.

本発明は、高電位の正極を用いても大電流性能を損なうことなく、かつ長期特性及び安全性に優れる電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a battery that is excellent in long-term characteristics and safety without impairing a large current performance even when a positive electrode having a high potential is used.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、所定のリチウムの吸蔵・放出電位を有する負極剤と、所定の含珪素化合物を含む電解液とを用いることによって、高電位の正極を用いた電池であっても、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は下記のとおりである:
[1]
無機酸、有機酸、酸アミド及びアミンから成る群より選ばれる一種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている含珪素化合物を含む電解液と、
リチウム吸蔵・放出電位が1V(vsLi/Li)以上かつ3V(vsLi/Li)以下の金属酸化物を負極活物質として含む負極と、
満充電時におけるリチウム基準の正極電位が4.2V(vsLi/Li)を上回る正極と
を含む、非水電解液電池。
[2]
前記含珪素化合物は、ホウ素又はリンを含む塩基と水素との結合により形成された無機酸、カルボン酸及びリン酸アミドから成る群より選ばれる一種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている含珪素化合物である、[1]に記載の非水電解液電池。
[3]
前記電解液が、1種以上のカーボネート溶媒と1種以上のリチウム塩をさらに含む、[1]又は[2]に記載の非水電解液電池。
[4]
前記金属酸化物が、チタン酸化物、チタン金属複合酸化物、モリブデン金属複合酸化物、ニオブ金属複合酸化物から成る群から選択される少なくとも一種を含む、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の非水電解液電池。
[5]
前記金属酸化物は、チタン金属複合酸化物を含む、[4]に記載の非水電解液電池。
[6]
前記チタン金属複合酸化物は、1種以上のリチウムチタン複合酸化物を含む、[5]に記載の非水電解液電池。
[7]
前記正極は、満充電時におけるリチウム基準の正極電位が、4.3V(vsLi/Li)を上回る、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の非水電解液電池。
[8]
前記正極は正極活物質を含む、[1]〜[7]のいずれか1項に記載の非水電解液電池。
[9]
前記正極活物質が、層状、スピネル型、オリビン型から成る群から選択される少なくとも1つの構造を有する、[8]に記載の非水電解液電池。
[10]
前記正極活物質が、4.2V(vsLi/Li)を上回る電位で10mA/g以上の放電容量を有する、[8]又は[9]に記載の非水電解液電池。
[11]
前記正極活物質が、4.3V(vsLi/Li)を上回る電位で10mA/g以上の放電容量を有する、[8]〜[10]のいずれか1項に記載の非水電解液電池。
[12]
リチウムイオン二次電池である、[1]〜[11]のいずれか1項に記載の非水電解液電池。
As a result of intensive research in order to solve the above problems, the inventors of the present invention have achieved high performance by using a negative electrode agent having a predetermined lithium occlusion / release potential and an electrolyte containing a predetermined silicon-containing compound. The present invention has been completed by finding that the above problem can be solved even with a battery using a positive electrode of potential. That is, the present invention is as follows:
[1]
An electrolytic solution containing a silicon-containing compound in which one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of an inorganic acid, an organic acid, an acid amide, and an amine are substituted with a silicon-containing functional group;
A negative electrode containing a metal oxide having a lithium storage / release potential of 1 V (vsLi / Li + ) or more and 3 V (vsLi / Li + ) or less as a negative electrode active material;
A non-aqueous electrolyte battery comprising: a positive electrode having a lithium standard positive electrode potential of 4.2 V (vsLi / Li + ) when fully charged.
[2]
In the silicon-containing compound, one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of an inorganic acid, a carboxylic acid, and a phosphoric acid amide formed by combining a base containing boron or phosphorus and hydrogen are silicon. The nonaqueous electrolyte battery according to [1], which is a silicon-containing compound substituted with a containing functional group.
[3]
The non-aqueous electrolyte battery according to [1] or [2], wherein the electrolytic solution further includes at least one carbonate solvent and at least one lithium salt.
[4]
Any one of [1] to [3], wherein the metal oxide includes at least one selected from the group consisting of titanium oxide, titanium metal composite oxide, molybdenum metal composite oxide, and niobium metal composite oxide. The nonaqueous electrolyte battery according to Item.
[5]
The non-aqueous electrolyte battery according to [4], wherein the metal oxide includes a titanium metal composite oxide.
[6]
The non-aqueous electrolyte battery according to [5], wherein the titanium metal composite oxide includes one or more lithium titanium composite oxides.
[7]
The non-aqueous electrolyte battery according to any one of [1] to [6], wherein the positive electrode has a lithium-based positive electrode potential of 4.3 V (vsLi / Li + ) when fully charged.
[8]
The non-aqueous electrolyte battery according to any one of [1] to [7], wherein the positive electrode includes a positive electrode active material.
[9]
The nonaqueous electrolyte battery according to [8], wherein the positive electrode active material has at least one structure selected from the group consisting of layered, spinel, and olivine types.
[10]
The nonaqueous electrolyte battery according to [8] or [9], wherein the positive electrode active material has a discharge capacity of 10 mA / g or more at a potential higher than 4.2 V (vsLi / Li + ).
[11]
The non-aqueous electrolyte battery according to any one of [8] to [10], wherein the positive electrode active material has a discharge capacity of 10 mA / g or more at a potential higher than 4.3 V (vsLi / Li + ).
[12]
The nonaqueous electrolyte battery according to any one of [1] to [11], which is a lithium ion secondary battery.

本発明によれば、高電位の正極を電池に用いた場合であっても、電池の長期特性及び安全性を高めることができる。   According to the present invention, even when a positive electrode having a high potential is used for a battery, the long-term characteristics and safety of the battery can be improved.

以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。   Hereinafter, a mode for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. However, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. Deformation is possible.

〔非水電解液電池〕
本実施形態では、非水電解液電池は、電解液、負極、及び正極を含む。ここで、電解液は、無機酸、有機酸、酸アミド及びアミンから成る群より選ばれる一種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている含珪素化合物を含む。負極は、リチウム吸蔵・放出電位が1V(vsLi/Li)以上かつ3V(vsLi/Li)以下の金属酸化物を負極活物質として含む。正極は、満充電時におけるリチウム基準の電位が4.2V(vsLi/Li)を上回る正極活物質を含む。
[Nonaqueous electrolyte battery]
In the present embodiment, the non-aqueous electrolyte battery includes an electrolytic solution, a negative electrode, and a positive electrode. Here, the electrolytic solution contains a silicon-containing compound in which one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of inorganic acids, organic acids, acid amides, and amines are substituted with silicon-containing functional groups. . The negative electrode includes a metal oxide having a lithium insertion / release potential of 1 V (vsLi / Li + ) or more and 3 V (vsLi / Li + ) or less as a negative electrode active material. The positive electrode includes a positive electrode active material in which the lithium-based potential at full charge exceeds 4.2 V (vsLi / Li + ).

本実施形態に係る非水電解液電池は、上記金属酸化物を含む負極と、上記含珪素化合物を含む電解液とを用いることによって、高電位の正極を用いても電解液の分解が抑制され、かつ、大電流性能を損なうことなく、安全性に優れた電池が形成できるため、長期にわたって安定した充放電を行うことができるような、信頼性の高い電池を達成することができる。   In the non-aqueous electrolyte battery according to the present embodiment, by using the negative electrode containing the metal oxide and the electrolyte containing the silicon-containing compound, the decomposition of the electrolyte is suppressed even when a high potential positive electrode is used. And since the battery excellent in safety | security can be formed without impairing large current performance, the reliable battery which can perform the stable charging / discharging over a long period of time can be achieved.

また、所望により、非水電解液電池は、セパレータを含むことができる。したがって、電解液、負極、正極、セパレータなどの構成要素について以下に説明する。   Further, if desired, the non-aqueous electrolyte battery can include a separator. Therefore, constituent elements such as an electrolytic solution, a negative electrode, a positive electrode, and a separator will be described below.

〔電解液〕
本実施形態では、電解液は、含珪素化合物を含む。また、所望により、電解液は、例えば、リチウム塩、非水溶媒、添加剤などの他の成分を含んでよい。したがって、含珪素化合物、リチウム塩、非水溶媒、及び添加剤について以下に説明する。
[Electrolyte]
In the present embodiment, the electrolytic solution contains a silicon-containing compound. Moreover, if desired, the electrolytic solution may contain other components such as a lithium salt, a non-aqueous solvent, and an additive. Accordingly, the silicon-containing compound, lithium salt, non-aqueous solvent, and additive will be described below.

〔含珪素化合物〕
本実施形態に係る非水電解液は、含珪素化合物を含む。含珪素化合物は、無機酸、有機酸、酸アミド、及びアミンから成る群より選ばれる一種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上を珪素含有官能基で置換することにより得られる含珪素化合物である。このような構造の化合物は珪素含有官能基とその他の部位との効果によって、正極を保護する効果を示し、かつ、電解液溶媒、塩及び他の添加剤の正極上での酸化及び副反応、並びに正極活物質成分の電解液への溶出を抑制することができる。これにより、電池特性がより向上する。
[Silicon-containing compound]
The nonaqueous electrolytic solution according to the present embodiment includes a silicon-containing compound. The silicon-containing compound is a silicon-containing compound obtained by substituting one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of inorganic acids, organic acids, acid amides, and amines with silicon-containing functional groups. is there. The compound having such a structure shows the effect of protecting the positive electrode by the effect of the silicon-containing functional group and other sites, and the oxidation and side reaction of the electrolyte solvent, salt and other additives on the positive electrode, In addition, elution of the positive electrode active material component into the electrolytic solution can be suppressed. Thereby, a battery characteristic improves more.

(無機酸)
無機酸としては、特に限定されないが、例えば、ホウ素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、硫黄、セレン、テルル、窒素、リン、又はヒ素などの、非金属元素を含む無機酸が挙げられる。これらのなかでも、ホウ素、硫黄、リン、又は窒素を含む無機酸が好ましく、ホウ素又はリンを含む無機酸がより好ましく、リンを含む無機酸がより好ましく、リン酸、亜リン酸、ポリリン酸又はホウ酸がさらに好ましい。ホウ素又はリンを含む無機酸の有する水素原子の一つ以上を珪素含有官能基で置換した化合物を用いることにより、正極を保護する効果がより向上し、電解液溶媒、塩及び他の添加剤の正極上での酸化及び副反応、正極活物質成分の電解液への溶出をより抑制することができる傾向にある。これにより、電池特性がより向上する傾向にある。
(Inorganic acid)
Although it does not specifically limit as an inorganic acid, For example, the inorganic acid containing nonmetallic elements, such as a boron, a fluorine, chlorine, a bromine, an iodine, sulfur, selenium, tellurium, nitrogen, phosphorus, or arsenic, is mentioned. Among these, an inorganic acid containing boron, sulfur, phosphorus, or nitrogen is preferable, an inorganic acid containing boron or phosphorus is more preferable, an inorganic acid containing phosphorus is more preferable, phosphoric acid, phosphorous acid, polyphosphoric acid or More preferred is boric acid. By using a compound in which one or more hydrogen atoms of an inorganic acid containing boron or phosphorus are substituted with a silicon-containing functional group, the effect of protecting the positive electrode is further improved, and the electrolyte solvent, salt, and other additives Oxidation and side reactions on the positive electrode and elution of the positive electrode active material component into the electrolyte solution tend to be further suppressed. Thereby, the battery characteristics tend to be further improved.

(有機酸)
有機酸としては、特に限定されないが、例えば、スルホン酸又はカルボン酸部位を一種以上持つ化合物が挙げられる。これらのなかでも、カルボン酸が好ましい。カルボン酸の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を用いることにより、正極を保護する効果がより向上し、かつ、電解液溶媒、塩及び他の添加剤の正極上での酸化及び副反応、並びに正極活物質成分の電解液への溶出をより抑制することができる傾向にある。これにより、電池特性がより向上する傾向にある。
(Organic acid)
Although it does not specifically limit as an organic acid, For example, the compound which has 1 or more types of sulfonic acid or a carboxylic acid site | part is mentioned. Among these, carboxylic acid is preferable. By using a compound in which one or more of the hydrogen atoms of the carboxylic acid is substituted with a silicon-containing functional group, the effect of protecting the positive electrode is further improved, and the electrolyte solvent, salt and other additives can be positively controlled. It tends to be possible to further suppress oxidation and side reactions at the finest and elution of the positive electrode active material component into the electrolyte. Thereby, the battery characteristics tend to be further improved.

スルホン酸としては、特に限定されないが、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、プロパンスルホン酸、ブタンスルホン酸、アクリル酸スルホン酸、ビニルスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、アルキルベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、フルオロスルホン酸などが挙げられる。   The sulfonic acid is not particularly limited. For example, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, propanesulfonic acid, butanesulfonic acid, acrylic acid sulfonic acid, vinylsulfonic acid, benzenesulfonic acid, alkylbenzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, fluoro Examples thereof include sulfonic acid.

カルボン酸としては、特に限定されないが、例えば、酢酸、トリフルオロ酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、アクリル酸、メタクリル酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、マロン酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、及びイタコン酸などが挙げられる。これらのなかでも、安息香酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、サリチル酸、マロン酸、フマル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、及びイタコン酸などのジカルボン酸が好ましく、アジピン酸、イタコン酸、コハク酸、マロン酸、安息香酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸がより好ましく、アジピン酸、イタコン酸、コハク酸、イソフタル酸、及びテレフタル酸がさらに好ましい。   The carboxylic acid is not particularly limited. For example, acetic acid, trifluoroacetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, acrylic acid, methacrylic acid, oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, Examples include terephthalic acid, salicylic acid, malonic acid, fumaric acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, and itaconic acid. Among these, dicarboxylic acids such as benzoic acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, malonic acid, fumaric acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, and itaconic acid are preferred, and adipic acid, itaconic acid, Succinic acid, malonic acid, benzoic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid are more preferable, and adipic acid, itaconic acid, succinic acid, isophthalic acid, and terephthalic acid are more preferable.

(酸アミド)
酸アミドとしては、特に限定されないが、例えば、Nアルキル置換又は無置換のアセトアミド、及び、Nアルキル置換又は無置換のホルムアミドに代表されるカルボン酸アミド;スルホン酸アミド、Nアルキル置換又は無置換のリン酸モノアミド、Nアルキル置換又は無置換のリン酸ジアミド、及び、Nアルキル置換又は無置換のリン酸トリアミドに代表されるリン酸アミドが挙げられる。これらのなかでも、Nアルキル置換カルボン酸アミド、又はNアルキル置換リン酸トリアミドなどのリン酸アミドが好ましい。リン酸アミドの有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を用いることにより、正極を保護する効果がより向上し、かつ、電解液溶媒、塩及び他の添加剤の正極上での酸化及び副反応、並びに正極活物質成分の電解液への溶出をより抑制することができる傾向にある。また、この化合物には、電池中の不要な酸分を除去する機能がある。これにより、電池特性がより向上する傾向にある。
(Acid amide)
The acid amide is not particularly limited, but examples thereof include N-alkyl substituted or unsubstituted acetamide and carboxylic acid amides represented by N-alkyl substituted or unsubstituted formamide; sulfonic acid amide, N-alkyl substituted or unsubstituted Examples thereof include phosphoric acid amides represented by phosphoric acid monoamides, N-alkyl-substituted or unsubstituted phosphoric acid diamides, and N-alkyl-substituted or unsubstituted phosphoric acid triamides. Among these, phosphoric acid amides such as N-alkyl-substituted carboxylic acid amides or N-alkyl-substituted phosphoric acid triamides are preferable. By using a compound in which at least one hydrogen atom of phosphoric acid amide is substituted with a silicon-containing functional group, the effect of protecting the positive electrode is further improved, and the electrolyte solution solvent, salt and other additives There is a tendency that oxidation and side reactions on the positive electrode and elution of the positive electrode active material component into the electrolytic solution can be further suppressed. This compound also has a function of removing unnecessary acid content in the battery. Thereby, the battery characteristics tend to be further improved.

(アミン)
アミンとしては、特に限定されないが、例えば、第一級アミン、第二級アミン、第三級アミン及び第四級アンモニウム塩が挙げられる。これらのなかでも、第二級アミン又は第三級アミンが好ましい。
(Amine)
Although it does not specifically limit as an amine, For example, a primary amine, a secondary amine, a tertiary amine, and a quaternary ammonium salt are mentioned. Among these, a secondary amine or a tertiary amine is preferable.

無機酸、有機酸、酸アミド又はアミンのなかでも、無機酸又は有機酸が好ましい。無機酸又は有機酸の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている化合物を用いることにより、電解液溶媒、塩及び添加剤の正極上での酸化及び副反応、並びに正極活物質成分の電解液への溶出を抑制する能力がより優れる傾向にある。   Among inorganic acids, organic acids, acid amides or amines, inorganic acids or organic acids are preferable. By using a compound in which one or more hydrogen atoms of an inorganic acid or an organic acid are substituted with a silicon-containing functional group, oxidation and side reaction of the electrolyte solution solvent, salt and additive on the positive electrode, and positive electrode activity There is a tendency that the ability to suppress elution of substance components into the electrolyte is more excellent.

本実施形態の珪素化合物は、無機酸、有機酸、酸アミド又はアミン部位を一つ含んでいても二つ以上含んでいてもよい。   The silicon compound of this embodiment may contain one or two or more inorganic acid, organic acid, acid amide, or amine sites.

(珪素含有官能基)
珪素含有官能基としては、特に限定されないが、例えば、−Si(R1)(R2)(R3)で表される部位を一つ以上有する官能基が挙げられる。ここで、R1〜R3の一つ以上が、ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、炭素数1〜20の炭化水素基であることが好ましく、R1〜R3の二つ以上が、ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、炭素数1〜20の炭化水素基であることがより好ましい。
(Silicon-containing functional group)
Although it does not specifically limit as a silicon-containing functional group, For example, the functional group which has one or more site | parts represented by -Si (R < 1 >) (R < 2 >) (R < 3 >) is mentioned. Here, one or more of R 1 to R 3 is a halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, preferably a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, two of R 1 to R 3 The above is more preferably a halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms.

ハロゲン置換又は無置換の飽和又は不飽和の炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、N置換アルキル基、F置換アルキル基、F置換アルコキシ基、ビニル基、アクリル基、メタクリル基などが挙げられる。   The halogen-substituted or unsubstituted saturated or unsaturated hydrocarbon group is not particularly limited, and examples thereof include alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, allyl groups, alkoxy groups, alkylthio groups, N-substituted alkyl groups, and F-substituted alkyls. Group, F-substituted alkoxy group, vinyl group, acrylic group, methacryl group and the like.

また、R1〜R3のうち二つ以上のRが結合して環を形成していてもよい。環を形成する場合には、例えば、R1〜R3のうち二つのRが、ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、共通のアルキレン基を示す。 Two or more Rs out of R 1 to R 3 may be bonded to form a ring. In the case of forming a ring, for example, two of R 1 to R 3 represent a halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, common alkylene group.

1〜R3のうち、ハロゲン置換又は無置換の飽和又は不飽和の炭化水素基以外の官能基としては、特に限定されないが、例えば、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、メルカプト基、スルフィド基などが挙げられる。 Among R 1 to R 3 , the functional group other than the halogen-substituted or unsubstituted saturated or unsaturated hydrocarbon group is not particularly limited, and examples thereof include a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, a mercapto group, Examples thereof include a sulfide group.

含珪素化合物としては、特に限定されないが、例えば、無機酸、有機酸、酸アミド又はアミンの有する水素原子のうち、珪素含有官能基で置換されていない残りの水素原子が珪素不含有官能基で置換された化合物であってもよい。   The silicon-containing compound is not particularly limited. For example, among the hydrogen atoms possessed by inorganic acids, organic acids, acid amides or amines, the remaining hydrogen atoms not substituted with silicon-containing functional groups are silicon-free functional groups. It may be a substituted compound.

(珪素不含有官能基)
そのような珪素不含有官能基としては、特に限定されないが、例えば、ハロゲン置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、炭素数1〜20の炭化水素基が挙げられる。このような炭化水素基としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリル基、アルコキシ基、アルキルチオ基、N置換アルキル基、F置換アルキル基、F置換アルコキシ基、ビニル基、アクリル基、メタクリル基などが挙げられる。
(Functional group containing no silicon)
Such a silicon-free functional group is not particularly limited, and examples thereof include halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms. Such hydrocarbon groups are not particularly limited, and examples thereof include alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, allyl groups, alkoxy groups, alkylthio groups, N-substituted alkyl groups, F-substituted alkyl groups, F-substituted alkoxy groups, vinyls. Group, acrylic group, methacryl group and the like.

また、二つ以上の水素原子を置換する珪素不含有官能基が結合して環を形成していてもよい。環を形成する場合には、例えば二つの珪素不含有官能基が、置換又は無置換の、飽和又は不飽和の、共通のアルキレン基を示す。   Further, a silicon-free functional group that replaces two or more hydrogen atoms may be bonded to form a ring. In the case of forming a ring, for example, two silicon-free functional groups represent a substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated, common alkylene group.

含珪素化合物としては、特に限定されないが、無機酸又は有機酸の有する水素原子の一つ以上が珪素化含有官能基で置換されている化合物が好ましく、ホウ素若しくはリンを含む無機酸、又はカルボン酸の有する水素原子の一つ以上が珪素含有置換基で置換されている化合物がより好ましく、ホウ素又はリンを含む無機酸、又はカルボン酸の有する水素原子の二つ以上が珪素含有置換基で置換されている化合物がさらに好ましい。   Although it does not specifically limit as a silicon-containing compound, The compound by which one or more of the hydrogen atoms which an inorganic acid or an organic acid has is substituted with the siliconization containing functional group is preferable, An inorganic acid containing boron or phosphorus, or a carboxylic acid More preferred is a compound in which one or more of the hydrogen atoms contained in is substituted with a silicon-containing substituent, and two or more of the hydrogen atoms of an inorganic acid or carboxylic acid containing boron or phosphorus are substituted with a silicon-containing substituent. More preferred are the compounds.

このような含珪素化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリス(トリメチルシリル)リン酸、トリス(トリメチルシリル)亜リン酸、トリメチルシリルポリリン酸、トリス(トリメチルシリル)ホウ酸、トリス(トリエチルシリル)リン酸、トリメチルシリル酢酸、ビス(トリメチルシリル)コハク酸、ビス(トリメチルシリル)マロン酸、ビス(トリメチルシリル)アジピン酸、ビス(トリメチルシリル)イソフタル酸、ビス(トリメチルシリル)テレフタル酸、ビス(トリエチルシリル)マロン酸、ビス(トリエチルシリル)アジピン酸、ビス(トリエチルシリル)イタコン酸、ビス(トリエチルシリル)フマル酸、ビス(トリメチルシリル)コハク酸、ビス(トリメチルシリル)シュウ酸、N,O−ビス(トリメチルシリル)アセトアミドなどが挙げられる。   Such a silicon-containing compound is not particularly limited. For example, tris (trimethylsilyl) phosphoric acid, tris (trimethylsilyl) phosphorous acid, trimethylsilylpolyphosphoric acid, tris (trimethylsilyl) boric acid, tris (triethylsilyl) phosphoric acid, Trimethylsilylacetic acid, bis (trimethylsilyl) succinic acid, bis (trimethylsilyl) malonic acid, bis (trimethylsilyl) adipic acid, bis (trimethylsilyl) isophthalic acid, bis (trimethylsilyl) terephthalic acid, bis (triethylsilyl) malonic acid, bis (triethylsilyl) ) Adipic acid, bis (triethylsilyl) itaconic acid, bis (triethylsilyl) fumaric acid, bis (trimethylsilyl) succinic acid, bis (trimethylsilyl) oxalic acid, N, O-bis (trimethylsilyl) Acetamide and the like.

含珪素化合物の含有量は特に限定されないが、非水電解液100質量%に対して、0.1〜20質量%が好ましく、0.1〜15質量%がより好ましく、0.5〜10質量%がさらに好ましい。含有量が上記範囲内であることにより、耐酸化性により優れ、より高い正極電位及び電池電圧を有する電池を得ることができる傾向にある。   Although content of a silicon-containing compound is not specifically limited, 0.1-20 mass% is preferable with respect to 100 mass% of non-aqueous electrolyte, 0.1-15 mass% is more preferable, 0.5-10 mass % Is more preferable. When the content is within the above range, it tends to be possible to obtain a battery that is more excellent in oxidation resistance and has a higher positive electrode potential and battery voltage.

〔リチウム塩〕
本実施形態に係る非水電解液は、電解質を含むことができる。非水電解液がリチウムイオン電池またはリチウムイオンキャパシタに用いられる場合、電解質としてはリチウム塩を用いる。リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、炭素原子をアニオンに含まない無機リチウム塩、及び炭素原子をアニオンに含む有機リチウム塩が挙げられる。なお、リチウム塩としては、無機リチウム塩又は有機リチウム塩を一種単独で用いても、これらを併用してもよい。
[Lithium salt]
The nonaqueous electrolytic solution according to the present embodiment can include an electrolyte. When the non-aqueous electrolyte is used for a lithium ion battery or a lithium ion capacitor, a lithium salt is used as the electrolyte. Although it does not specifically limit as lithium salt, For example, the inorganic lithium salt which does not contain a carbon atom in an anion, and the organic lithium salt which contains a carbon atom in an anion are mentioned. In addition, as lithium salt, inorganic lithium salt or organic lithium salt may be used individually by 1 type, or these may be used together.

上記無機リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、通常の非水電解質として用いられているものを使用することができる。このような無機リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li2SiF6、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、Li212b12-b(bは0〜3の整数)、多価アニオンと結合されたリチウム塩等が挙げられる。これら無機リチウム塩は一種単独で用いても、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、LiPF6、及びLiBF4から成る群より選ばれる一種以上の無機リチウム塩がより好ましく、LiPF6がさらに好ましい。フッ素原子を有する無機リチウム塩を用いることにより、電池特性のバランスがより優れる傾向にある。また、リン原子又はホウ素原子を有する無機リチウム塩を用いることにより、イオン伝導性と取扱い性がより優れる傾向にある。 Although it does not specifically limit as said inorganic lithium salt, For example, what is used as a normal nonaqueous electrolyte can be used. Such an inorganic lithium salt is not particularly limited. For example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiSbF 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , Li 2 B 12 F b H 12 -b (b is an integer of 0 to 3), a lithium salt bonded to a polyvalent anion, and the like. These inorganic lithium salts may be used alone or in combination of two or more. Among these, one or more inorganic lithium salts selected from the group consisting of LiPF 6 and LiBF 4 are more preferable, and LiPF 6 is more preferable. By using an inorganic lithium salt having a fluorine atom, the balance of battery characteristics tends to be more excellent. Further, by using an inorganic lithium salt having a phosphorus atom or a boron atom, ion conductivity and handleability tend to be more excellent.

上記有機リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、通常の非水電解質として用いられているものを使用することができる。このような有機リチウム塩としては、特に限定されないが、例えば、LiN(SO2CF32、LiN(SO2252等のLiN(SO2m2m+12(mは1〜8の整数)で表される有機リチウム塩;LiPF5(CF3)等のLiPFn(Cp2p+16-n(nは1〜5の整数、pは1〜8の整数)で表される有機リチウム塩;LiBF3(CF3)等のLiBFq(Cs2s+14-q(qは1〜3の整数、sは1〜8の整数)で表される有機リチウム塩;LiB(C242で表されるリチウムビス(オキサラト)ボレート(LiBOB);LiBF2(C24)で表されるリチウムオキサラトジフルオロボレート(LiODFB)に代表されるハロゲン化LiBOB;LiB(C3422で表されるリチウムビス(マロネート)ボレート(LiBMB);LiPF4(C22)で表されるリチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート;下記式(1a)、(1b)及び(1c)で表される有機リチウム塩などが挙げられる。
LiC(SO24)(SO25)(SO26) (1a)
LiN(SO2OR7)(SO2OR8) (1b)
LiN(SO29)(SO2OR10) (1c)
(式中、R4、R5、R6、R7、R8、R9及びR10は、各々独立に、炭素数1〜8のパーフルオロアルキル基を示す。)
Although it does not specifically limit as said organic lithium salt, For example, what is used as a normal nonaqueous electrolyte can be used. Such an organic lithium salt is not particularly limited. For example, LiN (SO 2 C m F 2m + 1 ) 2 (LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2, etc. m organolithium salt represented by an integer of 1 to 8); LiPF n (C p F 2p + 1) 6-n (n is an integer of from 1 to 5 such as LiPF 5 (CF 3), p is 1 An organic lithium salt represented by LiBF q (C s F 2s + 1 ) 4-q (q is an integer of 1 to 3, s is an integer of 1 to 8), such as LiBF 3 (CF 3 ) Lithium oxalate difluoroborate (LiODFB) represented by LiBF 2 (C 2 O 4 ); Lithium bis (oxalato) borate (LiBOB) represented by LiB (C 2 O 4 ) 2 Halogenated LiBOB typified by: LiB (C 3 O 4 H 2 ) 2 Malonate) borate (LiBMB); lithium tetrafluorooxalatophosphate represented by LiPF 4 (C 2 O 2 ); organic lithium salts represented by the following formulas (1a), (1b) and (1c) It is done.
LiC (SO 2 R 4 ) (SO 2 R 5 ) (SO 2 R 6 ) (1a)
LiN (SO 2 OR 7 ) (SO 2 OR 8 ) (1b)
LiN (SO 2 R 9 ) (SO 2 OR 10 ) (1c)
(In the formula, R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 and R 10 each independently represents a C 1-8 perfluoroalkyl group.)

これらのなかでも、ホウ素原子を有する有機リチウム塩が好ましい。このような有機リチウム塩は、構造上安定である。   Among these, an organic lithium salt having a boron atom is preferable. Such an organic lithium salt is structurally stable.

なお、上記リチウム塩は一種を単独で用いても、二種以上を併用してもよい。   In addition, the said lithium salt may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

非水電解液中のリチウム塩の濃度は、0.1〜5mol/Lが好ましく、0.5〜3mol/Lがより好ましく、0.8〜2mol/Lがさらに好ましい。リチウム塩の濃度が上記範囲内であることにより、非水電解液の導電率がより高い状態に保たれ、これを用いた非水二次電池の充放電効率もより高い状態に保たれる傾向にある。   The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is preferably 0.1 to 5 mol / L, more preferably 0.5 to 3 mol / L, and still more preferably 0.8 to 2 mol / L. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the non-aqueous electrolyte has a higher conductivity, and the charge / discharge efficiency of the non-aqueous secondary battery using the non-aqueous electrolyte tends to be higher. It is in.

〔非水溶媒〕
本実施形態に係る非水電解液は、非水溶媒を含むことができる。
[Nonaqueous solvent]
The nonaqueous electrolytic solution according to this embodiment can contain a nonaqueous solvent.

このような非水溶媒としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、及びイソプロパノール等のアルコール類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン、及びε−カプロラクトン等の酸エステル類;ジメチルケトン、ジエチルケトン、メチルエチルケトン、3−ペンタノン、及びアセトン等のケトン類;ペンタン、ヘキサン、オクタン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、フルオロベンゼン、及びヘキサフルオロベンゼン等の炭化水素類;ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、クラウンエーテル類、グライム類、及びテトラヒドロフラン等のエーテル類;N、N−ジメチルアセトアミド及びN,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類;エチレンジアミン及びピリジン等のアミン類;プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、及びエチルプロピルカーボネート等のカーボネート類;アセトニトリル、プロピオニトリル、アジポニトリル、スクシノニトリル、マロノニトリル、アクリロニトリル及びメトキシアセトニトリル等のニトリル類;N−メチルピロリドン(NMP)等のラクタム類;スルホラン及び3−メチルスルホラン、ジメチルスルホン及びエチルメチルスルホン等のスルホン類;プロパンスルトン及びブタンスルトン等のスルホン酸エステル類;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類;シリコンオイル及び石油等の工業オイル類;並びに、食用油が挙げられる。   Such a non-aqueous solvent is not particularly limited, and examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, and isopropanol; methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, γ-butyrolactone, γ-valero Acid esters such as lactone, δ-valerolactone, and ε-caprolactone; ketones such as dimethyl ketone, diethyl ketone, methyl ethyl ketone, 3-pentanone, and acetone; pentane, hexane, octane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, Hydrocarbons such as fluorobenzene and hexafluorobenzene; ethers such as dimethyl ether, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dioxane, crown ethers, glymes, and tetrahydrofuran Amides such as N, N-dimethylacetamide and N, N-dimethylformamide; Amines such as ethylenediamine and pyridine; Propylene carbonate, ethylene carbonate, vinylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate Cis-2,3-butylene carbonate, 1,2-pentylene carbonate, trans-2,3-pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl Carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl propyl carbonate, etc. Carbonates; nitriles such as acetonitrile, propionitrile, adiponitrile, succinonitrile, malononitrile, acrylonitrile and methoxyacetonitrile; lactams such as N-methylpyrrolidone (NMP); sulfolane and 3-methylsulfolane, dimethyl sulfone and ethylmethyl Examples include sulfones such as sulfone; sulfonic acid esters such as propane sultone and butane sultone; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; industrial oils such as silicon oil and petroleum; and edible oils.

また、上記非水溶媒としては、溶媒分子中の水素原子の一個以上がハロゲン原子又は官能基で置換されているものを用いることもできる。このような溶媒としては、特に限定されないが、例えば、カーボネート化合物の有する水素原子の1個又は2個以上が塩素原子で置換されている化合物、ニトリル類の有する水素原子の1個又は2個以上がフッ素原子又は塩素原子で置換されている化合物、スルホン類の有する水素原子の1個又は2個以上がフッ素原子又は塩素原子で置換されている化合物、エステル化合物の有する水素原子の1個又は2個以上がフッ素原子又は塩素原子で置換されている化合物等が挙げられる。   In addition, as the non-aqueous solvent, a solvent in which one or more hydrogen atoms in the solvent molecule are substituted with a halogen atom or a functional group can be used. Such a solvent is not particularly limited. For example, a compound in which one or more hydrogen atoms of a carbonate compound are substituted with a chlorine atom, one or more hydrogen atoms of a nitrile In which is substituted with a fluorine atom or a chlorine atom, a compound in which one or more hydrogen atoms of sulfones are substituted with a fluorine atom or a chlorine atom, one or two hydrogen atoms of an ester compound Examples thereof include compounds in which at least one atom is substituted with a fluorine atom or a chlorine atom.

また、非水溶媒として、イオン液体を用いることもできる。ここで、「イオン液体」とは、有機カチオンとアニオンとを組み合わせたイオンから成る液体をいう。   Moreover, an ionic liquid can also be used as a non-aqueous solvent. Here, the “ionic liquid” refers to a liquid composed of ions obtained by combining an organic cation and an anion.

有機カチオンとしては、特に限定されないが、例えば、ジアルキルイミダゾリウムカチオン、トリアルキルイミダゾリウムカチオン等のイミダゾリウムイオン;テトラアルキルアンモニウムイオン;アルキルピリジニウムイオン;ジアルキルピロリジニウムイオン;及びジアルキルピペリジニウムイオンが挙げられる。   The organic cation is not particularly limited, and examples thereof include imidazolium ions such as dialkylimidazolium cation and trialkylimidazolium cation; tetraalkylammonium ion; alkylpyridinium ion; dialkylpyrrolidinium ion; and dialkylpiperidinium ion. .

これらの有機カチオンのカウンターとなるアニオンとしては、特に限定されないが、例えば、PF6アニオン、PF3(C253アニオン、PF3(CF33アニオン、BF4アニオン、BF2(CF32アニオン、BF3(CF3)アニオン、ビスオキサラトホウ酸アニオン、Tf(トリフルオロメタンスルフォニル)アニオン、Nf(ノナフルオロブタンスルホニル)アニオン、ビス(フルオロスルフォニル)イミドアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルフォニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルフォニル)イミドアニオン、ジシアノアミンアニオン、ハロゲン化物アニオンなどを用いることができる。 The anion serving as a counter for these organic cations is not particularly limited. For example, PF 6 anion, PF 3 (C 2 F 5 ) 3 anion, PF 3 (CF 3 ) 3 anion, BF 4 anion, BF 2 ( CF 3 ) 2 anion, BF 3 (CF 3 ) anion, bisoxalatoborate anion, Tf (trifluoromethanesulfonyl) anion, Nf (nonafluorobutanesulfonyl) anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) ) Anion anion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, dicyanoamine anion, halide anion, and the like.

上記非水溶媒のうち、酸エステル類、ラクトン類、カーボネート類、エーテル類、又はニトリル類を用いることが好ましく、酸エステル類、ラクトン類、カーボネート類を用いることがより好ましく、特にカーボネート類を用いることが好ましい。   Of the non-aqueous solvents, acid esters, lactones, carbonates, ethers, or nitriles are preferably used, acid esters, lactones, and carbonates are more preferably used, and carbonates are particularly used. It is preferable.

上記非水溶媒は一種を単独で用いても、二種以上を併用してもよい。   The said non-aqueous solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

2種類以上の非水溶媒を併用する場合には、そのうち1種以上がカーボネート溶媒であることが好ましい。カーボネート溶媒としては環状カーボネート溶媒と鎖状カーボネート溶媒のいずれか一種類以上を用いる。   When two or more kinds of non-aqueous solvents are used in combination, one or more of them are preferably carbonate solvents. As the carbonate solvent, at least one of a cyclic carbonate solvent and a chain carbonate solvent is used.

上記環状カーボネートとしては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンなどを挙げることができる。   Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 4,5-difluoro-1,3-dioxolane- 2-one etc. can be mentioned.

上記鎖状カーボネート化合物としては、特に限定されないが、例えば、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネートなどを挙げることができる。   The chain carbonate compound is not particularly limited, and examples thereof include ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, and ethyl propyl carbonate. be able to.

上記鎖状エーテル化合物としては、特に限定されないが、例えば、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、クラウンエーテル類、グライム類、テトラヒドロフランなどが挙げられる。   The chain ether compound is not particularly limited, and examples thereof include dimethyl ether, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dioxane, crown ethers, glymes, and tetrahydrofuran.

上記鎖状エステル溶媒としては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、シュウ酸ジメチル、コハク酸ジメチル、マロン酸ジメチルなどを挙げることができる。   Examples of the chain ester solvent include methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, butyl propionate, dimethyl oxalate, dimethyl succinate, and dimethyl malonate.

(添加剤)
本実施形態に係る非水電解液は、必要に応じて、添加剤をさらに含有してもよい。本実施形態で用いる添加剤としては、特に限定されないが、例えば、リチウム塩を溶解する溶媒としての役割を担う物質が挙げられる。このような物質は、上記の非水溶媒と実質的に重複してもよい。また、添加剤は、本実施形態に係る非水電解液及び非水二次電池の性能向上に寄与する物質であることが好ましく、電気化学的な反応には直接関与しない物質を用いることもできる。または、安全性を向上させたり、電池作製のハンドリング性を向上させたりする添加剤を用いることもできる。なお、添加剤は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
(Additive)
The non-aqueous electrolyte according to the present embodiment may further contain an additive as necessary. Although it does not specifically limit as an additive used by this embodiment, For example, the substance which plays the role as a solvent which melt | dissolves lithium salt is mentioned. Such materials may substantially overlap with the non-aqueous solvent described above. Further, the additive is preferably a substance that contributes to improving the performance of the non-aqueous electrolyte and the non-aqueous secondary battery according to this embodiment, and a substance that does not directly participate in the electrochemical reaction can also be used. . Or the additive which improves safety | security or improves the handleability of battery preparation can also be used. In addition, an additive may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

添加剤としては、特に限定されないが、例えば、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートに代表される不飽和結合含有環状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、ε−カプロラクトンに代表されるラクトン;1,2−ジオキサンに代表される環状エーテル;メチルホルメート、メチルアセテート、メチルプロピオネート、メチルブチレート、エチルホルメート、エチルアセテート、エチルプロピオネート、エチルブチレート、n−プロピルホルメート、n−プロピルアセテート、n−プロピルプロピオネート、n−プロピルブチレート、イソプロピルホルメート、イソプロピルアセテート、イソプロピルプロピオネート、イソプロピルブチレート、n−ブチルホルメート、n−ブチルアセテート、n−ブチルプロピオネート、n−ブチルブチレート、イソブチルホルメート、イソブチルアセテート、イソブチルプロピオネート、イソブチルブチレート、sec−ブチルホルメート、sec−ブチルアセテート、sec−ブチルプロピオネート、sec−ブチルブチレート、tert−ブチルホルメート、tert−ブチルアセテート、tert−ブチルプロピオネート、tert−ブチルブチレート、メチルピバレート、n−ブチルピバレート、n−ヘキシルピバレート、n−オクチルピバレート、ジメチルオキサレート、エチルメチルオキサレート、ジエチルオキサレート、ジフェニルオキサレート、マロン酸エステル、フマル酸エステル、マレイン酸エステルに代表されるカルボン酸エステル;N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドに代表されるアミド;エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、ブチレンサルファイト、ペンテンサルファイト、スルホラン、3−メチルスルホラン、3−スルホレン、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロパンジオール硫酸エステル、テトラメチレンスルホキシド、チオフェン1−オキシドに代表される環状硫黄化合物;モノフルオロベンゼン、ビフェニル、フッ素化ビフェニルに代表される芳香族化合物;ニトロメタンに代表されるニトロ化合物;シッフ塩基;シッフ塩基錯体;オキサラト錯体、置換又は無置換のベンゼン、ビフェニル、ナフタレン、ターフェニルに代表される芳香族化合物;リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、フッ素置換のリン酸又は亜リン酸エステルに代表されるリン酸エステル又は亜リン酸エステル;ジフルオロリン酸塩、モノフルオロリン酸塩、硝酸塩、炭酸塩に代表される塩構造のものが挙げられる。これらは一種単独で用いても、二種以上を併用してもよい。   Although it does not specifically limit as an additive, For example, unsaturated bond containing cyclic carbonate represented by vinylene carbonate and vinyl ethylene carbonate; (gamma) -butyrolactone, (gamma) -valerolactone, (gamma) -caprolactone, (delta) -valerolactone, (delta) -caprolactone Lactone represented by ε-caprolactone; cyclic ether represented by 1,2-dioxane; methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, methyl butyrate, ethyl formate, ethyl acetate, ethyl propionate, Ethyl butyrate, n-propyl formate, n-propyl acetate, n-propyl propionate, n-propyl butyrate, isopropyl formate, isopropyl acetate, isopropyl propionate, isopropyl butyrate n-butyl formate, n-butyl acetate, n-butyl propionate, n-butyl butyrate, isobutyl formate, isobutyl acetate, isobutyl propionate, isobutyl butyrate, sec-butyl formate, sec-butyl acetate , Sec-butyl propionate, sec-butyl butyrate, tert-butyl formate, tert-butyl acetate, tert-butyl propionate, tert-butyl butyrate, methyl pivalate, n-butyl pivalate, n-hexylpi Carboxyl represented by barate, n-octyl pivalate, dimethyl oxalate, ethyl methyl oxalate, diethyl oxalate, diphenyl oxalate, malonic acid ester, fumaric acid ester, maleic acid ester Esters; amides represented by N-methylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide; ethylene sulfite, propylene sulfite, butylene sulfite, pentene sulfite, sulfolane, 3-methylsulfolane, 3 -Cyclic sulfur compounds represented by sulfolene, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propanediol sulfate, tetramethylene sulfoxide, thiophene 1-oxide; monofluorobenzene, biphenyl, fluorinated biphenyl A nitro compound represented by nitromethane; a Schiff base; a Schiff base complex; an oxalate complex, an aromatic compound represented by substituted or unsubstituted benzene, biphenyl, naphthalene, and terphenyl; Trimethyl phosphate, triethyl phosphate, trimethyl phosphite, triethyl phosphite, phosphoric acid ester or phosphite represented by fluorine-substituted phosphoric acid or phosphite; difluorophosphate, monofluorophosphoric acid Examples of the salt structure include salts, nitrates, and carbonates. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.

〔負極〕
負極は、リチウムイオン二次電池の負極として作用するものであり、リチウム吸蔵・放出電位が1V(vsLi/Li)以上かつ3V(vsLi/Li)以下の金属酸化物を負極活物質として含む。なお、(vsLi/Li)は、リチウム基準の電位を示す。
[Negative electrode]
The negative electrode functions as a negative electrode of a lithium ion secondary battery, and includes a metal oxide having a lithium occlusion / release potential of 1 V (vsLi / Li + ) or more and 3 V (vsLi / Li + ) or less as a negative electrode active material. . Note that (vsLi / Li + ) represents a lithium-based potential.

リチウム吸蔵・放出電位が上記範囲にあると、充放電時に負極上での電解液の還元分解又はリチウムの電析が起こり難い点で優れる。それによって、電池の長寿命化が達成できるだけでなく、短絡・発熱発火等が抑制できることから安全性向上にも寄与する。   When the lithium occlusion / release potential is in the above range, it is excellent in that reductive decomposition of the electrolytic solution or lithium electrodeposition on the negative electrode hardly occurs during charging and discharging. As a result, not only can the battery life be extended, but also short circuiting, exothermic ignition, and the like can be suppressed, contributing to improved safety.

また、金属酸化物は、充放電時の体積変化が少ない点、及び微粒子化し易い点も特徴であり、それらによって電池の長寿命化及び高速充放電特性の向上が期待できる。   The metal oxide is also characterized by a small volume change at the time of charging / discharging and a point that it is easily formed into fine particles, which can be expected to extend the life of the battery and improve the high-speed charging / discharging characteristics.

リチウム吸蔵・放出電位が1V(vsLi/Li+)以上かつ3V(vsLi/Li+)以下の金属酸化物としては、例えば、チタン酸化物、チタン金属複合酸化物、モリブデン金属複合酸化物、ニオブ金属複合酸化物を挙げることができる。   Examples of the metal oxide whose lithium occlusion / release potential is 1 V (vsLi / Li +) or more and 3 V (vsLi / Li +) or less include, for example, titanium oxide, titanium metal composite oxide, molybdenum metal composite oxide, and niobium metal composite oxide. You can list things.

チタン酸化物はTiO2又はHxTiyzで示されるようなアナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型、又はブロンズ型構造を有する化合物を挙げることができる。チタン酸化物は予めLiを含んでおらず、高容量が達成できると期待できる。 Examples of the titanium oxide include compounds having an anatase type, rutile type, brookite type, or bronze type structure as shown by TiO 2 or H x Ti y O z . Titanium oxide does not contain Li in advance and can be expected to achieve a high capacity.

チタン金属複合酸化物はLi4+xTi512(式中、−1≦x≦3)で示されるスピネル型リチウムチタン複合酸化物、Li2+yTi37(式中、0≦y≦3)のようなラムスデライト構造を有するリチウムチタン複合酸化物、P、V、Sn、Cu、Ni、Fe及びCoから成る群より選択された少なくとも一つの元素とTiを含有するチタン含有複合酸化物を挙げることができる。なお、スピネル型リチウムチタン複合酸化物の酸素のモル比は不定比性(non-stoichiometry)等の影響で値は変化し得る。 The titanium metal composite oxide is a spinel type lithium titanium composite oxide represented by Li 4 + x Ti 5 O 12 (wherein −1 ≦ x ≦ 3), Li 2 + y Ti 3 O 7 (where 0 ≦ Lithium titanium composite oxide having a ramsdellite structure such as y ≦ 3), a titanium-containing composite containing at least one element selected from the group consisting of P, V, Sn, Cu, Ni, Fe and Co and Ti Oxides can be mentioned. In addition, the value of the molar ratio of oxygen in the spinel-type lithium-titanium composite oxide can change due to the influence of non-stoichiometry and the like.

このようなリチウムチタン複合酸化物は、複数の結晶相が混在してもよく、結晶相とアモルファス相が共存していてもよく、また、アモルファス相が単独で存在していてもよい。特に、ミクロ構造を有するリチウムチタン複合酸化物は、高速充放電でも高い放電容量を示し、サイクル性能が高い点で優れる。   In such a lithium titanium composite oxide, a plurality of crystal phases may be mixed, a crystal phase and an amorphous phase may coexist, or an amorphous phase may exist alone. In particular, a lithium-titanium composite oxide having a microstructure exhibits a high discharge capacity even at high-speed charge / discharge, and is excellent in terms of high cycle performance.

モリブデン金属複合酸化物としては、例えばLixMoO2又はLixMoO3を、ニオブ金属複合酸化物としては、例えばLixNb23を挙げることができる。 Examples of the molybdenum metal composite oxide include Li x MoO 2 or Li x MoO 3 , and examples of the niobium metal composite oxide include Li x Nb 2 O 3 .

このような物質の中で、ラムスデライト型又はブロンズ型のチタン系酸化物を用いると電気容量が高いために好ましい。   Among these substances, it is preferable to use a ramsdellite type or bronze type titanium oxide because of its high electric capacity.

また、スピネル型のチタン系酸化物を用いた電池の充放電では、リチウムを吸蔵させた相とリチウムを吸蔵している相との可逆的反応が生じるが、リチウムを吸蔵しないLi4Ti512は実質的に絶縁性を示す。この相では電池が内部短絡した際に電流の流れを遮断し、電池の暴走を抑制し、安全に寄与するために好ましい。 Further, in charge / discharge of a battery using a spinel type titanium-based oxide, a reversible reaction occurs between a phase in which lithium is occluded and a phase in which lithium is occluded, but Li 4 Ti 5 O that does not occlude lithium. 12 is substantially insulative. This phase is preferable in order to cut off the current flow when the battery is internally short-circuited, to suppress battery runaway and to contribute to safety.

このような、リチウム吸蔵・放出電位が1V(vsLi/Li+)以上かつ3V(vsLi/Li+)以下の金属酸化物は1種を単独で用いても、複数の化合物を混合して用いてもよい。また、コアシェル型の粒子を作製し、コア相とシェル相とで異なる金属酸化物を用いることもできる。例えば、コア相にスピネル型構造以外のリチウムチタン複合酸化物を用い、シェル相にスピネル型のリチウムチタン複合酸化物を用いることができる。このような粒子を用いると、高容量化と内部短絡時の電流遮断能を高いレベルで両立できる。   Such a metal oxide having a lithium occlusion / release potential of 1 V (vsLi / Li +) or more and 3 V (vsLi / Li +) or less may be used alone or in combination with a plurality of compounds. . Alternatively, core-shell type particles can be prepared, and different metal oxides can be used for the core phase and the shell phase. For example, a lithium titanium composite oxide other than the spinel structure can be used for the core phase, and a spinel lithium titanium composite oxide can be used for the shell phase. When such particles are used, it is possible to achieve both high capacity and current interruption capability at the time of internal short circuit at a high level.

さらには、前記の金属酸化物とその他の負極活物質とを混合したり、複合したりすることも可能である。その他の負極活物質としては、負極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料及び金属リチウムから成る群より選ばれる。その他の負極活物質として、例えば、金属リチウム、炭素材料などを挙げることができる。   Furthermore, the metal oxide and other negative electrode active materials can be mixed or combined. The other negative electrode active material is selected from the group consisting of a material capable of inserting and extracting lithium ions as the negative electrode active material and metallic lithium. Examples of other negative electrode active materials include metallic lithium and carbon materials.

上記炭素材料としては、例えば、ハードカーボン、ソフトカーボン、人造黒鉛、天然黒鉛、黒鉛、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、グラファイト、炭素コロイド、カーボンブラックが挙げられる。これらのうち、コークスとしては、特に限定されないが、例えば、ピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークスが挙げられる。また、有機高分子化合物の焼成体としては、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂又はフラン樹脂、ポリアクリロニトリル等の高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものが挙げられる。なお、本実施形態においては、負極活物質に金属リチウムを採用した電池もリチウムイオン二次電池に含めるものとする。   Examples of the carbon material include hard carbon, soft carbon, artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, a fired body of an organic polymer compound, mesocarbon microbeads, carbon fiber, activated carbon, Examples include graphite, carbon colloid, and carbon black. Among these, the coke is not particularly limited, and examples thereof include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. Further, the fired body of the organic polymer compound is not particularly limited, and examples thereof include a carbonized material obtained by firing a polymer material such as a phenol resin, a furan resin, or polyacrylonitrile at an appropriate temperature. In the present embodiment, a battery employing metallic lithium as the negative electrode active material is also included in the lithium ion secondary battery.

炭素材料と金属酸化物とを複合した負極活物質を用いる場合、例えば、炭素材料をコア相に、金属酸化物をシェル相に用いたコアシェル構造の粒子を作製することもできるし、金属酸化物に対して炭素をドープした粒子を作製することもできるし、炭素材料に対して金属酸化物をドープした粒子を作製することもできる。   In the case of using a negative electrode active material in which a carbon material and a metal oxide are combined, for example, core-shell structured particles using a carbon material as a core phase and a metal oxide as a shell phase can be produced. In addition, carbon-doped particles can be produced, and carbon material-doped particles can be produced.

負極活物質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   A negative electrode active material is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

負極活物質表面の一部又は全体に含金属化合物又は有機若しくは無機の化合物が塗布されていたり、被覆されていたりしてもよい。負極表面に種々の塗布又は被覆を行うことで負極材の性質を変えることができる。   A metal-containing compound or an organic or inorganic compound may be coated or coated on a part or the whole of the negative electrode active material surface. The properties of the negative electrode material can be changed by performing various coatings or coatings on the negative electrode surface.

(負極の製造方法)
負極は、例えば、下記のようにして得られる。すなわち、まず、上記負極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤、バインダー等を加えて混合した負極合剤を溶剤に分散させて負極合剤含有ペーストを調製する。次いで、この負極合剤含有ペーストを負極集電体に塗布し、乾燥して負極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し、厚みを調整することによって、負極を作製することができる。
(Method for producing negative electrode)
A negative electrode is obtained as follows, for example. That is, first, a negative electrode mixture-containing paste is prepared by dispersing, in a solvent, a negative electrode mixture obtained by adding a conductive additive, a binder, and the like to the negative electrode active material as necessary. Next, the negative electrode mixture-containing paste is applied to a negative electrode current collector and dried to form a negative electrode mixture layer, which is pressurized as necessary and the thickness can be adjusted to produce a negative electrode. it can.

ここで、負極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。   Here, the solid content concentration in the negative electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass.

負極集電体は、特に限定されないが、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔等の金属箔が挙げられる。   Although a negative electrode collector is not specifically limited, For example, metal foils, such as aluminum foil, copper foil, nickel foil, or stainless steel foil, are mentioned.

〔正極〕
正極は、リチウムイオン二次電池の正極として作用するものであり、かつ満充電時におけるリチウム基準の正極電位が4.2V(vsLi/Li)を上回るものである。満充電時における正極電位が4.2V(vsLi/Li)を上回ることにより、リチウムイオン二次電池の有する正極活物質の充放電容量を効率的に活用できるだけでなく、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度もより向上する傾向にある。この正極電位は、4.3V(vsLi/Li)を上回ることが好ましく、4.4V(vsLi/Li)を上回ることがより好ましい。なお、満充電時の電池の電圧を制御することにより、満充電時におけるリチウム基準の正極電位が4.2V(vsLi/Li)を超えるように調整できる。
[Positive electrode]
The positive electrode functions as a positive electrode of a lithium ion secondary battery, and has a lithium-based positive electrode potential at full charge exceeding 4.2 V (vsLi / Li + ). When the positive electrode potential at full charge exceeds 4.2 V (vsLi / Li + ), not only can the charge / discharge capacity of the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery be efficiently utilized, but also the lithium ion secondary battery The energy density also tends to improve. The positive electrode potential is preferably greater than 4.3V (vsLi / Li +), and more preferably greater than 4.4V (vsLi / Li +). In addition, by controlling the voltage of the battery at the time of full charge, the positive electrode potential based on lithium at the time of full charge can be adjusted to exceed 4.2 V (vsLi / Li + ).

満充電時におけるリチウム基準の正極電位は、満充電状態のリチウムイオン二次電池をArグローブボックス中で解体し、正極を取り出し、対極に金属リチウムを用いて再度電池を組み、電圧を測定することで容易に測定することができる。例えば、負極に炭素負極活物質を用いる場合、満充電時の炭素負極活物質の電位が0.05V(vsLi/Li)であることから、満充電時におけるリチウムイオン二次電池の電圧(Va)に0.05Vを足すことで、容易に満充電時における正極の電位を算出することができる。例えば、負極に炭素負極活物質を用いたリチウムイオン二次電池において、満充電時におけるリチウムイオン二次電池の電圧(Va)が4.4Vであった場合、満充電時の正極の電位は、4.4V+0.05V=4.45Vと算出することができる。 Lithium-based positive electrode potential at full charge is to disassemble a fully charged lithium ion secondary battery in an Ar glove box, take out the positive electrode, reassemble the battery using metallic lithium as the counter electrode, and measure the voltage Can be measured easily. For example, when a carbon negative electrode active material is used for the negative electrode, since the potential of the carbon negative electrode active material at full charge is 0.05 V (vsLi / Li + ), the voltage of the lithium ion secondary battery at full charge (Va ) To 0.05V, the potential of the positive electrode at full charge can be easily calculated. For example, in a lithium ion secondary battery using a carbon negative electrode active material for the negative electrode, when the voltage (Va) of the lithium ion secondary battery at full charge is 4.4 V, the potential of the positive electrode at full charge is It can be calculated as 4.4V + 0.05V = 4.45V.

なお、従来のリチウムイオン二次電池は、満充電時の正極の電位が4.2V(vsLi/Li)以下で設定されている。高電位の正極を用いたリチウムイオン二次電池用途においては、電解液に含まれるカーボネート系溶媒が正極表面にて酸化分解し、電池のサイクル寿命が低下するという課題が生じ得るため、4.2V(vsLi/Li+)が安定して充電できる上限電位であった。そのため、より高い信頼性が必要な用途などでは満充電時の電位を4.2V(vsLi/Li+)を下回る電位で設計することはあるが、満充電時の電位を4.2V(vsLi/Li+)を上回る設計にすることは非常に困難であった。満充電時の正極の電位が4.2V(vsLi/Li)を上回るリチウムイオン二次電池は従来のリチウムイオン二次電池と比較して高い電圧を有する。このような課題は満充電時における正極電位が4.2V(vsLi/Li)以下で使用される従来のリチウムイオン二次電池用途では、生じ難い課題である。本実施形態に係るリチウムイオン二次電池は、上述の構成を有することにより、このような満充電時における正極電位が4.2V(vsLi/Li)を上回る場合に生じる課題を解決することができるため、高電圧で作動でき、かつ、高いサイクル寿命を有するものとなる。 Note that in the conventional lithium ion secondary battery, the potential of the positive electrode at full charge is set to 4.2 V (vsLi / Li + ) or less. In a lithium ion secondary battery application using a positive electrode having a high potential, a problem may occur in that the carbonate solvent contained in the electrolyte solution is oxidized and decomposed on the surface of the positive electrode, and the cycle life of the battery is reduced. (VsLi / Li + ) was the upper limit potential that can be stably charged. Therefore, in applications that require higher reliability, the potential at full charge is sometimes designed to be lower than 4.2 V (vsLi / Li + ), but the potential at full charge is 4.2 V (vs Li / Li). It was very difficult to make a design exceeding Li + ). A lithium ion secondary battery in which the potential of the positive electrode at full charge exceeds 4.2 V (vsLi / Li + ) has a higher voltage than a conventional lithium ion secondary battery. Such a problem is unlikely to occur in a conventional lithium ion secondary battery application that is used at a positive electrode potential of 4.2 V (vsLi / Li + ) or less when fully charged. The lithium ion secondary battery according to the present embodiment has the above-described configuration, thereby solving the problem that occurs when the positive electrode potential at the time of full charge exceeds 4.2 V (vsLi / Li + ). Therefore, it can operate at a high voltage and has a high cycle life.

本実施形態の正極活物質は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができるが、2種以上を組み合わせるときには、満充電時の正極電位が同じもの同士を組み合わせても、異なるものを組み合わせてもよい。また、組み合わせる正極活物質の中に4.2V(vsLi/Li)以下の満充電電位を有するものが含まれてもよい。 The positive electrode active materials of the present embodiment can be used alone or in combination of two or more. However, when two or more types are combined, even when two or more positive electrode potentials at the time of full charge are combined, they are different. You may combine things. Moreover, what has a full charge potential of 4.2V (vsLi / Li <+> ) or less may be contained in the positive electrode active material to combine.

本実施形態の正極活物質は、より高い電圧を実現するという観点から、4.2V(vsLi/Li+)を上回る電位で10mAh/g以上の放電容量を有することが好ましく、4.3V(vsLi/Li+)を上回る電位で10mAh/g以上の放電容量を有することがより好ましく、4.4V(vsLi/Li)以上の電位で10mAh/gを上回る放電容量を有することがさらに好ましい。かかる正極を備えた場合であっても、本実施形態の電池は、高電圧で作動し、かつ、リサイクル寿命の向上を可能にする点で有用である。ここで、4.2V(vsLi/Li)を上回る電位で10mAh/g以上の放電容量を有する正極活物質とは、4.2V(vsLi/Li)を上回る電位でリチウムイオン二次電池の正極として充電及び放電反応を起こし得る正極活物質であり、かつ0.1Cの定電流放電時の放電容量が活物質の質量1gに対して10mAh以上であるものをいう。また、このような条件を満たす限り、正極活物質として、4.2V(vsLi/Li+)を上回る電位で10mAh/g以上の放電容量を有する正極活物質と、4.2V(vsLi/Li+)を上回る電位で10mAh/g以上の放電容量を有しない正極活物質とを組み合わせて用いることもできる。4.2V(vsLi/Li+)を上回る電位で10mAh/g以上の放電容量を有しない正極活物質は、特に限定されない。 The positive electrode active material of the present embodiment preferably has a discharge capacity of 10 mAh / g or more at a potential exceeding 4.2 V (vsLi / Li + ) from the viewpoint of realizing a higher voltage. / Li + ) at a potential higher than 10 mAh / g, more preferably at a potential higher than 4.4 V (vsLi / Li + ), more preferably higher than 10 mAh / g. Even when such a positive electrode is provided, the battery according to the present embodiment is useful in that it operates at a high voltage and can improve the recycling life. Here, 4.2 V and a positive electrode active material having a 10 mAh / g or more discharge capacity (vsLi / Li +) above the potential, 4.2V (vsLi / Li +) of the above lithium ion secondary battery at a potential A positive electrode active material capable of causing a charge and discharge reaction as a positive electrode, and a discharge capacity at a constant current discharge of 0.1 C is 10 mAh or more with respect to 1 g of mass of the active material. Further, as long as such condition is satisfied, as the positive electrode active material, a cathode active material having a 10 mAh / g or more discharge capacity at potentials greater than 4.2V (vsLi / Li +), 4.2V (vsLi / Li + ) And a positive electrode active material that does not have a discharge capacity of 10 mAh / g or more can be used in combination. A positive electrode active material that does not have a discharge capacity of 10 mAh / g or more at a potential higher than 4.2 V (vsLi / Li + ) is not particularly limited.

これらの正極活物質は、その粒子表面及び内部に各種元素をドープされたり、各種元素を含む化合物でコーティングされたりしていてもよい。それによって、正極活物質の結晶性及び結晶構造を制御したり、粒子表面の反応性を制御したりすることができる。   These positive electrode active materials may be doped with various elements on the particle surface and inside, or may be coated with a compound containing various elements. Thereby, the crystallinity and crystal structure of the positive electrode active material can be controlled, and the reactivity of the particle surface can be controlled.

本実施形態で用いる正極活物質の放電容量は、4.2V(vsLi/Li)を上回る電位において、10mAh/g以上が好ましく、15mAh/g以上がより好ましく、20mAh/g以上がさらに好ましい。正極活物質の放電容量が上記範囲内であることにより、高電圧で駆動することで高いエネルギー密度を達成することができる。なお、正極活物質の放電容量は、実施例に記載の方法により測定することができる。 The discharge capacity of the positive electrode active material used in this embodiment is preferably 10 mAh / g or more, more preferably 15 mAh / g or more, and even more preferably 20 mAh / g or more at a potential exceeding 4.2 V (vsLi / Li + ). When the discharge capacity of the positive electrode active material is within the above range, a high energy density can be achieved by driving at a high voltage. The discharge capacity of the positive electrode active material can be measured by the method described in the examples.

このような正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、下記式(3)で表される酸化物、下記式(4)で表される酸化物、下記式(5)で表される複合酸化物、下記式(6)で表される化合物、及び下記式(7)で表される化合物から成る群より選ばれる1種以上であることが好ましい。このような正極活物質を用いることにより、正極活物質の構造安定性がより優れる傾向にある。
LiMn2-xMax4 (3)
(式(3)中、Maは遷移金属から成る群より選ばれる1種以上を示し、xは0.2≦x≦0.7である。)
LiMeO2 (4)
(式(4)中、Meは遷移金属から成る群より選ばれる1種以上を示す。)
zLi2McO3-(1-z)LiMdO2 (5)
(式(5)中、Mc及びMdは、各々独立に、遷移金属から成る群より選ばれる1種以上を示し、zは0.1≦z≦0.9である。)
LiMb1-yFeyPO4 (6)
(式(6)中、Mbは、Mn及びCoから成る群より選ばれる1種以上を示し、yは0≦y≦0.9である。)
Li2MfPO4F (7)
(式(7)中、Mfは遷移金属から成る群より選ばれる1種以上を示す。)
Although it does not specifically limit as such a positive electrode active material, For example, the oxide represented by following formula (3), the oxide represented by following formula (4), the composite represented by following formula (5) It is preferably at least one selected from the group consisting of oxides, compounds represented by the following formula (6), and compounds represented by the following formula (7). By using such a positive electrode active material, the structural stability of the positive electrode active material tends to be more excellent.
LiMn 2-x Ma x O 4 (3)
(In formula (3), Ma represents one or more selected from the group consisting of transition metals, and x is 0.2 ≦ x ≦ 0.7.)
LiMeO 2 (4)
(In formula (4), Me represents one or more selected from the group consisting of transition metals.)
zLi 2 McO 3- (1-z) LiMdO 2 (5)
(In Formula (5), Mc and Md each independently represent one or more selected from the group consisting of transition metals, and z is 0.1 ≦ z ≦ 0.9.)
LiMb 1-y Fe y PO 4 (6)
(In the formula (6), Mb represents one or more selected from the group consisting of Mn and Co, and y is 0 ≦ y ≦ 0.9.)
Li 2 MfPO 4 F (7)
(In formula (7), Mf represents one or more selected from the group consisting of transition metals.)

上記式(3)で表される酸化物であるスピネル型正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、下記式(3a)又は下記式(3b)で表される酸化物が好ましい。
LiMn2-xNix4 (3a)
(式(3a)中、0.2≦x≦0.7である。)
LiMn2-xNix4 (3b)
(式(3b)中、0.3≦x≦0.6である。)
Although it does not specifically limit as a spinel type positive electrode active material which is an oxide represented by the said Formula (3), For example, the oxide represented by the following formula (3a) or the following formula (3b) is preferable.
LiMn 2-x Ni x O 4 (3a)
(In formula (3a), 0.2 ≦ x ≦ 0.7.)
LiMn 2-x Ni x O 4 (3b)
(In formula (3b), 0.3 ≦ x ≦ 0.6.)

式(3a)又は式(3b)で表される酸化物としては、特に限定されないが、例えば、LiMn1.5Ni0.54及びLiMn1.6Ni0.44が挙げられる。式(3)で表されるスピネル型酸化物を用いることにより、例えば4.5Vを上回るような、より高い電位で正極を用いた際にも、安定性が、より優れる傾向にある。 The oxide represented by the formula (3a) or formula (3b), is not particularly limited, for example, LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and LiMn 1.6 Ni 0.4 O 4 and the like. By using the spinel type oxide represented by the formula (3), the stability tends to be more excellent even when the positive electrode is used at a higher potential, for example, exceeding 4.5V.

ここで、上記式(3)で表されるスピネル型酸化物は、正極活物質の安定性、電子伝導性等の観点から、Mn原子のモル数に対して10モル%以下の範囲で、上記構造以外に、さらに遷移金属又は遷移金属酸化物を含有してもよい。上記式(3)で表される化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   Here, the spinel type oxide represented by the above formula (3) is within the range of 10 mol% or less with respect to the number of moles of Mn atoms from the viewpoint of stability of the positive electrode active material, electronic conductivity, and the like. In addition to the structure, it may further contain a transition metal or a transition metal oxide. The compounds represented by the above formula (3) are used singly or in combination of two or more.

上記式(4)で表される酸化物である層状酸化物正極活物質としては、特に限定されないが、高電位での安定性の観点からは、例えば、下記式(4a)から(4c)で表される酸化物であることが好ましく、(4a)又は(4c)で表される酸化物であることがより好ましい。
LiMn1-v-wCovNiw2 (4a)
(式(4a)中、0.1≦v≦0.4、0.1≦w≦0.8である。)
LiMnO2 (4b)
LiCoO2 (4c)
Although it does not specifically limit as a layered oxide positive electrode active material which is an oxide represented by the said Formula (4), From a viewpoint of stability in high potential, for example, following formula (4a) to (4c) It is preferable that it is an oxide represented, and it is more preferable that it is an oxide represented by (4a) or (4c).
LiMn 1-vw Co v Ni w O 2 (4a)
(In formula (4a), 0.1 ≦ v ≦ 0.4 and 0.1 ≦ w ≦ 0.8.)
LiMnO 2 (4b)
LiCoO 2 (4c)

上記式(4a)で表される層状酸化物としては、特に限定されないが、例えば、LiMn1/3Co1/3Ni1/32、LiMn0.1Co0.1Ni0.82、LiMn0.3Co0.2Ni0.52などが挙げられる。式(4)で表される化合物を用いることにより、安定性が、より優れる傾向にある。式(4)で表される化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられるか、又は上記式(3)で示される化合物と組み合わせて用いられる。その場合には上記式(3)で示される化合物と上記式(4)で示される化合物との混合体でもよく、1粒子中に上記式(3)の構造を持った部位と上記式(4)の構造を持った部位とが共に認められる構造であってもよい。 The layered oxide represented by the above formula (4a) is not particularly limited. For example, LiMn 1/3 Co 1/3 Ni 1/3 O 2 , LiMn 0.1 Co 0.1 Ni 0.8 O 2 , LiMn 0.3 Co 0.2 Ni 0.5 O 2 and the like can be mentioned. By using the compound represented by the formula (4), the stability tends to be more excellent. The compound represented by Formula (4) is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types, or is used in combination with the compound shown by the said Formula (3). In that case, a mixture of the compound represented by the above formula (3) and the compound represented by the above formula (4) may be used, and the part having the structure of the above formula (3) in one particle and the above formula (4) It may be a structure in which a part having a structure of

上記式(5)で表される複合酸化物である複合層状酸化物としては、特に限定されないが、例えば、下記式(5a)で表される複合酸化物であることが好ましい。
zLi2MnO3-(1-z)LiNiaMnbCoc2 (5a)
(式(5a)中、0.3≦z≦0.7、a+b+c=1、0.2≦a≦0.6、0.2≦b≦0.6、かつ0.05≦c≦0.4である。)
Although it does not specifically limit as a complex layered oxide which is complex oxide represented by the said Formula (5), For example, it is preferable that it is complex oxide represented by following formula (5a).
zLi 2 MnO 3- (1-z ) LiNi a Mn b Co c O 2 (5a)
(In formula (5a), 0.3 ≦ z ≦ 0.7, a + b + c = 1, 0.2 ≦ a ≦ 0.6, 0.2 ≦ b ≦ 0.6, and 0.05 ≦ c ≦ 0. 4)

上記式(5a)において、0.4≦z≦0.6、a+b+c=1、0.3≦a≦0.4、0.3≦b≦0.4、かつ0.2≦c≦0.3である複合酸化物がより好ましい。上記式(5)で表される複合酸化物を用いることにより、安定性が、より優れる傾向にある。上記式(5)で表される複合層状酸化物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   In the above formula (5a), 0.4 ≦ z ≦ 0.6, a + b + c = 1, 0.3 ≦ a ≦ 0.4, 0.3 ≦ b ≦ 0.4, and 0.2 ≦ c ≦ 0. 3 is more preferable. By using the composite oxide represented by the above formula (5), the stability tends to be more excellent. The composite layered oxide represented by the above formula (5) is used alone or in combination of two or more.

上記式(6)で表される化合物であるオリビン型正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、下記式(6a)及び、下記式(6b)で表される化合物が好ましい。
LiMn1-yFeyPO4 (6a)
(式(6a)中、0.05≦y≦0.8である。)
LiCo1-yFeyPO4 (6b)
(式(6b)中、0.05≦y≦0.8である。)
Although it does not specifically limit as an olivine type positive electrode active material which is a compound represented by the said Formula (6), For example, the compound represented by following formula (6a) and following formula (6b) is preferable.
LiMn 1-y Fe y PO 4 (6a)
(In formula (6a), 0.05 ≦ y ≦ 0.8.)
LiCo 1-y Fe y PO 4 (6b)
(In the formula (6b), 0.05 ≦ y ≦ 0.8.)

上記式(6)で表される化合物を用いることにより、安定性及び電子伝導性が、より優れる傾向にある。上記式(6)で表される化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。   By using the compound represented by the above formula (6), stability and electronic conductivity tend to be more excellent. The compounds represented by the above formula (6) are used singly or in combination of two or more.

上記式(7)で表される化合物であるフッ化オリビン型正極活物質としては、特に限定されないが、例えば、LiFePO4F、Li2MnPO4F及びLi2CoPO4Fが好ましい。式(7)で表される化合物を用いることにより、安定性が、より優れる傾向にある。式(7)で表される化合物は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 The fluoride olivine-type positive electrode active material is a compound represented by the above formula (7) is not particularly limited, for example, Li 2 FePO 4 F, Li 2 MnPO 4 F and Li 2 CoPO 4 F are preferred. By using the compound represented by the formula (7), the stability tends to be more excellent. The compound represented by Formula (7) is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

(正極活物質の製造方法)
正極活物質は、一般的な無機酸化物の製造方法と同様の方法で製造できる。正極活物質の製造方法としては、特に限定されないが、例えば、所定の割合で金属塩(例えば硫酸塩及び/又は硝酸塩)を混合した混合物を、酸素を含む雰囲気環境下で焼成することで無機酸化物を含む正極活物質を得る方法;又は、金属塩を溶解させた液に炭酸塩及び/又は水酸化物塩を作用させて難溶性の金属塩を析出させ、それを抽出分離したものに、リチウム源として炭酸リチウム及び/又は水酸化リチウムを混合した後、酸素を含む雰囲気環境下で焼成することで、無機酸化物を含む正極活物質を得る方法が挙げられる。
(Method for producing positive electrode active material)
The positive electrode active material can be produced by the same method as that for producing a general inorganic oxide. The method for producing the positive electrode active material is not particularly limited. For example, inorganic oxide is obtained by firing a mixture in which metal salts (for example, sulfate and / or nitrate) are mixed at a predetermined ratio in an atmosphere containing oxygen. A method of obtaining a positive electrode active material containing a product; or by subjecting a carbonate and / or hydroxide salt to a solution in which a metal salt is dissolved to precipitate a hardly soluble metal salt, and extracting and separating the salt. A method of obtaining a positive electrode active material containing an inorganic oxide by mixing lithium carbonate and / or lithium hydroxide as a lithium source and firing in an atmosphere containing oxygen can be given.

(正極の製造方法)
ここで、正極の製造方法の一例を以下に示す。まず、上記正極活物質に対して、必要に応じて、導電助剤、バインダー等を加えて混合した正極合剤を溶剤に分散させて正極合剤を含有するペーストを調製する。次いで、このペーストを正極集電体に塗布し、乾燥して正極合剤層を形成し、それを必要に応じて加圧し、厚みを調整することによって、正極を作製することができる。
(Production method of positive electrode)
Here, an example of the manufacturing method of a positive electrode is shown below. First, a paste containing a positive electrode mixture is prepared by dispersing, in a solvent, a positive electrode mixture obtained by adding a conductive auxiliary agent, a binder, and the like to the positive electrode active material as necessary. Next, this paste is applied to a positive electrode current collector and dried to form a positive electrode mixture layer, which is pressurized as necessary, and the thickness can be adjusted to produce a positive electrode.

正極集電体としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム箔、又はステンレス箔などの金属箔により構成されるものが挙げられる。   Although it does not specifically limit as a positive electrode electrical power collector, For example, what is comprised with metal foil, such as aluminum foil or stainless steel foil, is mentioned.

ここで、正極合剤含有ペースト中の固形分濃度は、好ましくは30〜80質量%であり、より好ましくは40〜70質量%である。   Here, the solid content concentration in the positive electrode mixture-containing paste is preferably 30 to 80% by mass, and more preferably 40 to 70% by mass.

正極及び負極の作製にあたって、必要に応じて用いられる導電助剤としては、特に限定されないが、例えば、グラファイト、アセチレンブラック及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。導電助剤の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μmであり、より好ましくは1μm〜10μmであり、正極活物質の数平均粒子径と同様にして測定される。また、バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム及びフッ素ゴムが挙げられる。   In the production of the positive electrode and the negative electrode, the conductive aid used as necessary is not particularly limited, and examples thereof include carbon black typified by graphite, acetylene black and ketjen black, and carbon fibers. The number average particle size (primary particle size) of the conductive assistant is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm, and is measured in the same manner as the number average particle size of the positive electrode active material. Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid, styrene butadiene rubber, and fluorine rubber.

〔セパレータ〕
本実施形態のリチウムイオン電池は、正負極の短絡防止等の安全性を電池に付与するために、正極と負極との間にセパレータ備えることができる。セパレータとしては、イオン透過性が大きく、機械的強度に優れる絶縁性の薄膜が好ましい。
[Separator]
The lithium ion battery of the present embodiment can be provided with a separator between the positive electrode and the negative electrode in order to provide the battery with safety such as prevention of short circuit between the positive and negative electrodes. As the separator, an insulating thin film having high ion permeability and excellent mechanical strength is preferable.

本実施形態におけるセパレータの材質は、特に限定されないが、例えば、セラミック、ガラス、樹脂及びセルロースが挙げられる。樹脂としては、合成樹脂であっても天然樹脂(天然高分子)であってもよく、また、有機樹脂であっても無機樹脂であってもよいが、セパレータとしての性能に優れるという観点から、有機樹脂であることが好ましい。   Although the material of the separator in this embodiment is not specifically limited, For example, a ceramic, glass, resin, and a cellulose are mentioned. The resin may be a synthetic resin or a natural resin (natural polymer), and may be an organic resin or an inorganic resin. From the viewpoint of excellent performance as a separator, An organic resin is preferred.

有機樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、並びに、液晶ポリエステル及びアラミド等の耐熱樹脂が挙げられる。   Although it does not specifically limit as organic resin, For example, heat resistant resins, such as polyolefin, polyester, polyamide, liquid crystal polyester, and aramid, are mentioned.

また、無機樹脂としては、特に限定されないが、例えば、シリコーン樹脂などが挙げられる。   Moreover, it does not specifically limit as inorganic resin, For example, a silicone resin etc. are mentioned.

セパレータの材質は、耐熱性の観点から、セラミック及びガラスが好ましく、ハンドリング性及び耐熱性の観点から、ポリエステル、ポリアミド、液晶ポリエステル、アラミド、及びセルロースが好ましい。また、コスト及び加工性の観点から、ポリオレフィンが好ましい。これらの材質のうち、樹脂を採用する場合、単独重合体でも共重合体でもよく、また、複数種の樹脂の混合体及びアロイを用いてもよい。   The material of the separator is preferably ceramic and glass from the viewpoint of heat resistance, and polyester, polyamide, liquid crystal polyester, aramid, and cellulose are preferable from the viewpoint of handling properties and heat resistance. Further, from the viewpoint of cost and processability, polyolefin is preferable. Among these materials, when a resin is employed, it may be a homopolymer or a copolymer, and a mixture of a plurality of types of resins and an alloy may be used.

また、セパレータは、複数の材質の膜を積層した積層体であってもよい。セパレータが積層体の場合、各層の材質が互いに同じものであっても異なるものであってもよい。   Further, the separator may be a laminated body in which films made of a plurality of materials are laminated. When the separator is a laminate, the material of each layer may be the same or different.

(セパレータの製造方法)
積層体のセパレータを作製する場合、ある層を別の層上に形成することを繰り返すことで順に積層して、すなわち逐次多層化して作製してもよく、それぞれ別に作製した複数の膜を張り合わせることで積層体を作製してもよい。
(Manufacturing method of separator)
In the case of manufacturing a separator of a laminated body, it may be manufactured by sequentially stacking a certain layer on another layer, that is, by sequentially multilayering, and a plurality of separate films may be bonded together. Thus, a laminate may be produced.

本実施形態におけるセパレータの形態としては、例えば、合成樹脂を製膜して製造した合成樹脂性微多孔膜、合成樹脂又は天然高分子を紡糸した繊維、ガラス繊維又はセラミック繊維を加工した織布、不織布、編布、抄紙、並びに、合成樹脂、セラミック粒子及びガラスの微粒子を配列して作製した膜が挙げられる。   As the form of the separator in the present embodiment, for example, a synthetic resin microporous film produced by forming a synthetic resin film, a fiber spun from a synthetic resin or a natural polymer, a woven fabric processed from glass fiber or ceramic fiber, Nonwoven fabrics, knitted fabrics, papermaking, and films prepared by arranging synthetic resin, ceramic particles, and glass fine particles are listed.

本実施形態におけるセパレータは、膜の補強、充放電の補助、耐熱性向上等の観点から、上記以外の成分、例えば、有機フィラー、無機フィラー、有機粒子、無機粒子をセパレータの表面及び/又は内部に含んでもよい。   The separator in the present embodiment is a component other than the above, for example, an organic filler, an inorganic filler, an organic particle, and an inorganic particle on the surface and / or inside of the separator from the viewpoints of membrane reinforcement, charge / discharge assist, heat resistance improvement, and the like. May be included.

〔リチウムイオン二次電池の作製方法〕
本実施形態におけるリチウムイオン二次電池の作製方法としては、一般的な方法を用いればよく、特に限定されないが、例えば下記の方法を選択することができる。
[Production method of lithium ion secondary battery]
A general method may be used as a method for manufacturing the lithium ion secondary battery in the present embodiment, and is not particularly limited. For example, the following method can be selected.

まず、電池ケース(外装)に、正極、負極及びセパレータを用いて作製された積層体を収容することで電池構造体を作製する。そして、その中に、本実施形態の非水電解液を注入することで電池を作製することができる。   First, a battery structure is produced by housing a laminate produced using a positive electrode, a negative electrode, and a separator in a battery case (exterior). And a battery can be produced by injecting the non-aqueous electrolyte of the present embodiment into it.

積層体は、例えば、まず、正極と負極とを、その間にセパレータを介在させた積層状態で巻回して巻回構造の積層体に成形したり、それらの折り曲げ、複数層の積層等によって、交互に積層した複数の正極と負極との間にセパレータが介在する積層体に成形したりすることで作製できる。   For example, the laminated body is formed by alternately winding a positive electrode and a negative electrode in a laminated state with a separator interposed therebetween to form a laminated structure having a wound structure, or bending them, laminating a plurality of layers, etc. It can produce by shape | molding into the laminated body in which a separator interposes between the some positive electrode and negative electrode which were laminated | stacked.

本実施形態における電池の製造方法においては、電池内部を加圧したり、減圧したりする工程を含むこともできる。加圧及び減圧の方法は特に限定されず、また、上記加熱と、減圧及び加圧を同時に行っても別々に行ってもよい。これらの工程を経ることにより、電池構造体の電極及びセパレータへの電解液の含浸性が向上し得ることがある。   The battery manufacturing method according to the present embodiment may include a step of pressurizing or depressurizing the inside of the battery. The method of pressurization and pressure reduction is not particularly limited, and the heating and the pressure reduction and pressurization may be performed simultaneously or separately. By passing through these steps, the impregnation property of the electrolyte into the electrode and separator of the battery structure may be improved.

上述の各工程を経た後、必要に応じて、電池構造体に残りの部材を組み込んだり、電池ケース(外装)が完全に密閉(シール)されていない場合には密閉したりして、電池を得ることができる。なお、必要に応じて、上述の各工程を経た後に、電池の余剰部の除去等によって電池の形状を整えたり、電池の再締め付け又は再シールを行ったりしてもよい。   After passing through the above steps, if necessary, the remaining members are incorporated into the battery structure, and if the battery case (exterior) is not completely sealed (sealed), the battery is sealed. Can be obtained. If necessary, after passing through the above-described steps, the shape of the battery may be adjusted by removing an excess part of the battery, or the battery may be retightened or resealed.

本実施形態における電池の形状は、特に限定されず、例えば、円筒形、楕円形、角筒型、ボタン形、コイン形、扁平形及びラミネート形が好ましい。それらの中でも、コイン型、円筒型、角筒型、扁平型及びラミネート型がより好ましく、コイン型、円筒型、扁平型及びラミネート型がさらに好ましい。このような形状の電池は、電解液と電池構造体との親和性をより高めることができ、本実施形態における電解液が有する様々な性能を一層高く発現し、また、電池の製造も比較的容易である。また、電池の大きさについても特に限定されず、複数個の電池を重ねたり並べたりする構造も、多数種の電池を併用することも可能である。また、ラミネート型の電池の中でも、軽量性、耐久性、取扱い性及びコスト等の観点から、電池ケース(外装)が、アルミニウムラミネート材のようにアルミニウムフィルムと樹脂とを積層して構成されるものであることがさらに好ましい。   The shape of the battery in the present embodiment is not particularly limited, and for example, a cylindrical shape, an oval shape, a rectangular tube shape, a button shape, a coin shape, a flat shape, and a laminate shape are preferable. Among these, a coin type, a cylindrical type, a rectangular tube type, a flat type and a laminate type are more preferable, and a coin type, a cylindrical type, a flat type and a laminate type are more preferable. The battery having such a shape can further enhance the affinity between the electrolytic solution and the battery structure, expresses various performances of the electrolytic solution in the present embodiment to a higher level, and is relatively easy to manufacture the battery. Easy. Also, the size of the battery is not particularly limited, and a structure in which a plurality of batteries are stacked or arranged can be used in combination with many kinds of batteries. Also, among laminated batteries, the battery case (exterior) is constructed by laminating an aluminum film and a resin like an aluminum laminate material from the viewpoint of lightness, durability, handleability, cost, etc. More preferably.

本実施形態のリチウムイオン二次電池は、初回充電により電池として機能し得るが、初回充電の際に電解液の一部が分解することにより安定化する。本実施形態における初回充電の方法について特に制限はないが、初回充電は0.001〜0.5Cで行われることが好ましく、0.002〜0.3Cで行われることがより好ましく、0.003〜0.2Cで行われることがさらに好ましい。また、初回充電が定電圧充電を途中に経由して行われることも好ましい結果を与える。なお、定格容量を1時間で放電する定電流が1Cである。リチウム塩が電気化学的な反応に関与する電圧範囲を長く設定することによって、SEIが電極表面に形成され、正極を含めた内部抵抗の増加を抑制する効果がある。このような電気化学的な反応を考慮して初回充電を行うことは非常に有効である。   Although the lithium ion secondary battery of this embodiment can function as a battery by the first charge, it is stabilized when a part of the electrolytic solution is decomposed during the first charge. Although there is no restriction | limiting in particular about the method of the initial charge in this embodiment, It is preferable that initial charge is performed at 0.001-0.5C, It is more preferable to be performed at 0.002-0.3C, 0.003 More preferably, it is carried out at ~ 0.2C. In addition, it is also preferable that the initial charging is performed via the constant voltage charging in the middle. In addition, the constant current which discharges rated capacity in 1 hour is 1C. By setting the voltage range in which the lithium salt is involved in the electrochemical reaction to be long, SEI is formed on the electrode surface, which has an effect of suppressing an increase in internal resistance including the positive electrode. It is very effective to perform the first charge in consideration of such an electrochemical reaction.

なお、本実施形態の非水二次電池は、直列又は並列につないで使用することもできる。   In addition, the non-aqueous secondary battery of this embodiment can also be used by connecting in series or in parallel.

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、非水二次電池の各種特性は下記のようにして測定、評価した。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples. Various characteristics of the nonaqueous secondary battery were measured and evaluated as follows.

〔製造例1〜27〕
(1)非水電解液の調製
下記表1及び2に示されるように、非水電解液を構成する成分を所定量準備し、アルゴン雰囲気下で撹拌することで製造例1〜27の電解液を得た。
[Production Examples 1 to 27]
(1) Preparation of Nonaqueous Electrolyte As shown in Tables 1 and 2 below, a predetermined amount of the components constituting the nonaqueous electrolyte is prepared and stirred in an argon atmosphere to produce electrolytes of Production Examples 1 to 27 Got.

Figure 2015118859
Figure 2015118859

Figure 2015118859
Figure 2015118859

(2)リチウムイオン二次電池の作製 (2) Preparation of lithium ion secondary battery

コバルト酸リチウムを正極活物質(層状化合物)として用いて、アセチレンブラックとPVDFバインダーを混合してNMP溶媒でスラリーを調製した。調製したスラリーをアルミニウム箔(厚さ15μm)に塗工し、乾燥させた後、ロールプレス処理をして正極板を得た。得られた正極板を直径16mmの円盤状に打ち抜いて正極(a)を得た。   Using lithium cobaltate as a positive electrode active material (layered compound), acetylene black and PVDF binder were mixed to prepare a slurry with an NMP solvent. The prepared slurry was applied to an aluminum foil (thickness: 15 μm) and dried, followed by roll press treatment to obtain a positive electrode plate. The obtained positive electrode plate was punched into a disk shape having a diameter of 16 mm to obtain a positive electrode (a).

リチウム・ニッケル・マンガン・コバルトの複合酸化物(ニッケル/マンガン/コバルトの元素比=1/1/1)を正極活物質(層状化合物)として用いて、アセチレンブラックとPVDFバインダーを混合してNMP溶媒でスラリーを調製した。調製したスラリーをアルミニウム箔(厚さ15μm)に塗工し、乾燥させた後、ロールプレス処理をして正極板を得た。得られた正極板を直径16mmの円盤状に打ち抜いて正極(a2)を得た。   NMP solvent mixed with acetylene black and PVDF binder using lithium / nickel / manganese / cobalt composite oxide (element ratio of nickel / manganese / cobalt = 1/1/1) as positive electrode active material (layered compound) A slurry was prepared. The prepared slurry was applied to an aluminum foil (thickness: 15 μm) and dried, followed by roll press treatment to obtain a positive electrode plate. The obtained positive electrode plate was punched into a disk shape having a diameter of 16 mm to obtain a positive electrode (a2).

リチウム・ニッケル・マンガン複合酸化物(LiNi0.5Mn1.5)(スピネル化合物)を正極活物質として用いて、アセチレンブラックとPVDFバインダーを混合してNMP溶媒でスラリーを調製した。調製したスラリーをアルミニウム箔(厚さ15μm)に塗工し、乾燥させた後、ロールプレス処理をして正極板を得た。得られた正極板を直径16mmの円盤状に打ち抜いて正極(b)及び3cm×4cmの長方形状に打ち抜いて正極(b2)を得た。 Using lithium / nickel / manganese composite oxide (LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 ) (spinel compound) as a positive electrode active material, acetylene black and a PVDF binder were mixed to prepare a slurry with an NMP solvent. The prepared slurry was applied to an aluminum foil (thickness: 15 μm) and dried, followed by roll press treatment to obtain a positive electrode plate. The obtained positive electrode plate was punched into a disk shape having a diameter of 16 mm and punched into a positive electrode (b) and a 3 cm × 4 cm rectangular shape to obtain a positive electrode (b2).

チタン酸リチウムを負極活物質として用いて、アセチレンブラックとPVDFバインダーを混合してNMP溶媒でスラリーを調製した。調製したスラリーをアルミニウム箔(厚さ15μmに塗工し、乾燥させた後、ロールプレス処理をして負極板を得た。得られた負極シートを直径16mmの円盤状に打ち抜いて負極(c)及び3cm×4cmの長方形状に打ち抜いて負極(c2)を得た。   Using lithium titanate as a negative electrode active material, acetylene black and PVDF binder were mixed and a slurry was prepared with an NMP solvent. The prepared slurry was applied to an aluminum foil (thickness 15 μm, dried, and then subjected to a roll press treatment to obtain a negative electrode plate. The obtained negative electrode sheet was punched into a disk shape having a diameter of 16 mm, and the negative electrode (c) And punched into a 3 cm × 4 cm rectangular shape to obtain a negative electrode (c2).

グラファイト粉末(大阪ガスケミカル社製、商品名「OMAC1.2H/SS」)を負極活物質として用いて、他のグラファイト粉末(TIMCAL社製、商品名「SFG6」)と、スチレンブタジエンゴムとカルボキシメチルセルロースを混合して水溶媒でスラリーを調製した。調製したスラリーを銅箔(厚さ18μm)の片面に塗布し、溶剤を乾燥除去した後、ロールプレスで圧延して負極版を得た。得られた負極シートを直径16mmの円盤状に打ち抜いて負極(d)及び3cm×4cmの長方形状に打ち抜いて負極(d2)を得た。   Using graphite powder (trade name “OMAC1.2H / SS” manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd.) as a negative electrode active material, other graphite powder (trade name “SFG6” manufactured by TIMCAL), styrene butadiene rubber and carboxymethylcellulose And a slurry was prepared with an aqueous solvent. The prepared slurry was applied to one side of a copper foil (thickness: 18 μm), the solvent was removed by drying, and then rolled with a roll press to obtain a negative electrode plate. The obtained negative electrode sheet was punched into a disk shape having a diameter of 16 mm and punched into a negative electrode (d) and a 3 cm × 4 cm rectangular shape to obtain a negative electrode (d2).

(リチウムイオン二次電池の製造例1)
上述のようにして作製した正極(a)、(a2)又は正極(b)と負極(c)または(d)とをポリエチレンからなるセパレータ(膜厚25μm、空孔率50%)の両側に重ね合わせた積層体を、SUS製の円盤型電池ケースに挿入した。次いで、その電池ケース内に電解液を0.4mL注入し、積層体を電解液に浸漬した後、電池ケースを密閉してリチウムイオン二次電池(小型電池)を作製した。これを25℃に設定した恒温槽で24時間保持し、積層体に非水電解液を十分馴染ませ、1C=6.0mAとなるように作製した。作製した電池は充放電装置(アスカ電子(株)製、商品名「ACD−01」)に接続し、0.2Cの定電流−定電圧で8時間充電し、0.3Cの定電流で3.0Vまで放電することで初期コンディショニングを行って完成させた。
(Production example 1 of lithium ion secondary battery)
The positive electrode (a), (a2) or positive electrode (b) and negative electrode (c) or (d) produced as described above are stacked on both sides of a polyethylene separator (film thickness 25 μm, porosity 50%). The combined laminate was inserted into a SUS disk type battery case. Next, 0.4 mL of the electrolytic solution was injected into the battery case, and the laminate was immersed in the electrolytic solution. Then, the battery case was sealed to produce a lithium ion secondary battery (small battery). This was kept for 24 hours in a thermostatic bath set at 25 ° C., and the non-aqueous electrolyte was sufficiently adapted to the laminate, and produced so that 1 C = 6.0 mA. The produced battery was connected to a charge / discharge device (trade name “ACD-01” manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.), charged for 8 hours at a constant current of 0.2 C-constant voltage, and 3 at a constant current of 0.3 C. It was completed by initial conditioning by discharging to 0.0V.

なお、充電は、正極(a)を用いた際は充電4.5Vまで、正極(a2)を用いた際は4.4Vまで、正極(b)を用いた際には4.8Vまで行った。なお、本実施例のリチウムイオン二次電池を満充電まで充電した後、Arグローブボックス中で解体し、正極を取り出し、対極に金属リチウムを用いて再度電池を組み、正極の電位を測定したところ、満充電時におけるリチウム基準の正極電位は、正極(a)を用いた際にはいずれも4.55V(vsLi/Li)であり、正極(a2)を用いた際は4.45Vであり、正極(b)を用いた際にはいずれも4.85V(vsLi/Li)であった。 Charging was performed up to 4.5V when using the positive electrode (a), up to 4.4V when using the positive electrode (a2), and up to 4.8V when using the positive electrode (b). . In addition, after charging the lithium ion secondary battery of this example to full charge, it was disassembled in an Ar glove box, the positive electrode was taken out, the battery was assembled again using metallic lithium as the counter electrode, and the potential of the positive electrode was measured. The positive electrode potential based on lithium when fully charged is 4.55 V (vsLi / Li + ) when the positive electrode (a) is used, and 4.45 V when the positive electrode (a2) is used. When the positive electrode (b) was used, all were 4.85 V (vsLi / Li + ).

(リチウムイオン二次電池の製造例2)
上述のようにして作製した正極(b2)と負極(c2)または(d2)とに電極タブを溶接し、セパレータにはポリエチレン製(膜厚25μm、空孔率50%)の微多孔膜を用いて、電極とセパレータの積層体を作製した。次いで、該積層体をアルミニウムと樹脂の積層体で構成される外装体で挟み、3片を熱シールしてラミネート型の電池とした。次いで、その電池ケース内に電解液を0.5mL注入し、積層体を電解液に浸漬した後、電池ケースを密閉してリチウムイオン二次電池(小型電池)を作製した。これを25℃に設定した恒温槽で24時間保持し、積層体に非水電解液を十分馴染ませ、1C=30.0mAとなるように作製した。作製した電池は充放電装置(アスカ電子(株)製、商品名「ACD−01」)に接続し、0.1Cの定電流−定電圧で4.8Vまで8時間充電し、0.3Cの定電流で3.0Vまで放電することで初期コンディショニングを行って完成させた。
(Production example 2 of a lithium ion secondary battery)
An electrode tab is welded to the positive electrode (b2) and the negative electrode (c2) or (d2) manufactured as described above, and a microporous film made of polyethylene (film thickness 25 μm, porosity 50%) is used as the separator. Thus, a laminate of the electrode and the separator was produced. Next, the laminate was sandwiched between exterior bodies composed of a laminate of aluminum and resin, and the three pieces were heat-sealed to obtain a laminate type battery. Next, 0.5 mL of the electrolyte solution was injected into the battery case and the laminate was immersed in the electrolyte solution, and then the battery case was sealed to produce a lithium ion secondary battery (small battery). This was kept for 24 hours in a thermostatic bath set at 25 ° C., and the non-aqueous electrolyte solution was sufficiently adapted to the laminate to produce 1C = 30.0 mA. The produced battery was connected to a charging / discharging device (trade name “ACD-01” manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd.), charged to 4.8 V for 8 hours at a constant current-constant voltage of 0.1 C, and charged with 0.3 C. It was completed by performing initial conditioning by discharging to 3.0 V at a constant current.

(3)評価
上述のようにして得られた電解液を用いて以下の電池評価を行った。これらの評価は、アスカ電子(株)製充放電装置ACD−01(商品名)及び二葉科学社製恒温槽PLM−63S(商品名)を用いて行った。
(3) Evaluation The following battery evaluation was performed using the electrolytic solution obtained as described above. These evaluations were performed using a charge / discharge device ACD-01 (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd. and a thermostat PLM-63S (trade name) manufactured by Futaba Kagaku Co., Ltd.

〔高温サイクル試験1〕
6.0mAの定電流で充電し、4.5Vに到達した後、4.5Vの定電圧で充電し、合計8時間充電を行った。その後、6.0mAの定電流で3.0Vまで放電し、ここまでを1サイクルの充放電サイクルとした。この充放電サイクルを50℃で60サイクル実施し、2サイクル目に対する100サイクル目の放電容量の値を放電容量維持率(A)として算出した。この測定は50℃の環境下で行った。表2に結果を示す。本試験においては正極(a)を用い、正極(a)を用いた際の初期コンディショニングを行ってから所定の試験を行った。
[High temperature cycle test 1]
After charging with a constant current of 6.0 mA and reaching 4.5 V, charging was performed with a constant voltage of 4.5 V, and charging was performed for a total of 8 hours. Then, it discharged to 3.0V with the constant current of 6.0mA, and let it be 1 cycle charging / discharging cycle. This charge / discharge cycle was carried out 60 cycles at 50 ° C., and the value of the discharge capacity at the 100th cycle relative to the second cycle was calculated as the discharge capacity retention rate (A). This measurement was performed in an environment of 50 ° C. Table 2 shows the results. In this test, the positive electrode (a) was used, and a predetermined test was performed after initial conditioning when the positive electrode (a) was used.

〔高温サイクル試験2〕
6.0mAの定電流で充電し、4.4Vに到達した後、4.4Vの定電圧で充電し、合計8時間充電を行った。その後、6.0mAの定電流で3.0Vまで放電し、ここまでを1サイクルの充放電サイクルとした。この充放電サイクルを50℃で60サイクル実施し、2サイクル目に対する100サイクル目の放電容量の値を放電容量維持率(A)として算出した。この測定は60℃の環境下で行った。表2に結果を示す。本試験においては正極(b)を用い、正極(b)を用いた際の初期コンディショニングを行ってから所定の試験を行った。
[High temperature cycle test 2]
The battery was charged at a constant current of 6.0 mA and reached 4.4 V, and then charged at a constant voltage of 4.4 V, and charged for a total of 8 hours. Then, it discharged to 3.0V with the constant current of 6.0mA, and let it be 1 cycle charging / discharging cycle. This charge / discharge cycle was carried out 60 cycles at 50 ° C., and the value of the discharge capacity at the 100th cycle relative to the second cycle was calculated as the discharge capacity retention rate (A). This measurement was performed in an environment of 60 ° C. Table 2 shows the results. In this test, the positive electrode (b) was used, and a predetermined test was performed after initial conditioning when the positive electrode (b) was used.

〔高温サイクル試験3〕
6.0mAの定電流で充電し、4.8Vに到達した後、4.8Vの定電圧で充電し、合計8時間充電を行った。その後、6.0mAの定電流で3.0Vまで放電し、ここまでを1サイクルの充放電サイクルとした。この充放電サイクルを50℃で50サイクル実施し、2サイクル目に対する50サイクル目の放電容量の値を放電容量維持率(B)として算出した。この測定は50℃の環境下で行った。表2に結果を示す。本試験においては正極(b)を用い、正極(b)を用いた際の初期コンディショニングを行ってから所定の試験を行った。
[High temperature cycle test 3]
After charging at a constant current of 6.0 mA and reaching 4.8 V, charging was performed at a constant voltage of 4.8 V, and charging was performed for a total of 8 hours. Then, it discharged to 3.0V with the constant current of 6.0mA, and let it be 1 cycle charging / discharging cycle. This charge / discharge cycle was carried out at 50 ° C. for 50 cycles, and the value of the discharge capacity at the 50th cycle relative to the second cycle was calculated as the discharge capacity retention rate (B). This measurement was performed in an environment of 50 ° C. Table 2 shows the results. In this test, the positive electrode (b) was used, and a predetermined test was performed after initial conditioning when the positive electrode (b) was used.

〔高温保存試験〕
30.0mAの定電流で充電し、4.8Vに到達した後、4.8Vの定電圧で充電し、合計8時間充電を行った。その後、30.0mAの定電流で3.0Vまでの放電を行った。続いて30.0mAの定電流で充電し、4.8Vの定電圧に達した後、4.8Vの定電圧で充電し、合計8時間充電を行い、充電が終了した後に充電状態の電池を満充電状態を保持しながら50℃で10日間保管(フロート)した。保持前後のリチウムイオン二次電池について、アルキメデス法を用いて電池内のガス量を測定し、満充電保持時の発生ガス量を求めた。この測定は50℃の環境下で行った。表2に結果を示す。本試験においては正極(b2)を用い、初期コンディショニングを行ってから所定の試験を行った。
[High temperature storage test]
After charging at a constant current of 30.0 mA and reaching 4.8 V, charging was performed at a constant voltage of 4.8 V, and charging was performed for a total of 8 hours. Thereafter, discharging was performed up to 3.0 V at a constant current of 30.0 mA. Subsequently, the battery is charged at a constant current of 30.0 mA, reaches a constant voltage of 4.8 V, is charged at a constant voltage of 4.8 V, and is charged for a total of 8 hours. It was stored (float) at 50 ° C. for 10 days while maintaining a fully charged state. About the lithium ion secondary battery before and behind holding | maintenance, the gas amount in a battery was measured using the Archimedes method, and the amount of generated gas at the time of a full charge holding | maintenance was calculated | required. This measurement was performed in an environment of 50 ° C. Table 2 shows the results. In this test, the positive electrode (b2) was used, and a predetermined test was performed after initial conditioning.

〔安全性・信頼性試験〕
6.0mAの定電流で充電し、4.5Vに到達した後、4.5Vの定電圧で充電し、合計8時間充電を行った。その後、6.0mAの定電流でさら6.0Vまで充電をおこなった。そして、Arグローブボックス中で充電後の電池を解体して状態を観察した。このとき、充電の途中で電池が短絡して途中で充電不可になったもの、及び、充電後の電池を際に負極表面上に堆積物が認められたものを×、短絡はしなかったものの不安定な充電挙動を示したもの、及び、充電後の電池を解体した際に気体の発生が認められたものを△、異常な挙動がなく充電ができ、充電後の電池を解体しても異常が見られなかったものを○とした。なお、本試験においては正極(a)を用い、正極(a)を用いた際の初期コンディショニングを行ってから所定の試験を行った。
[Safety / Reliability Test]
After charging with a constant current of 6.0 mA and reaching 4.5 V, charging was performed with a constant voltage of 4.5 V, and charging was performed for a total of 8 hours. Thereafter, the battery was further charged to 6.0 V with a constant current of 6.0 mA. Then, the battery after charging was disassembled in an Ar glove box and the state was observed. At this time, the battery was short-circuited in the middle of charging and became unchargeable in the middle, and the battery after charging was found to have deposits on the negative electrode surface x, although the short-circuit was not performed △ Those that showed unstable charging behavior and those that generated gas when disassembling the battery after charging, can be charged without abnormal behavior, and even after disassembling the battery after charging A sample in which no abnormality was found was marked with a circle. In this test, the positive electrode (a) was used, and a predetermined test was performed after initial conditioning when the positive electrode (a) was used.

〔実施例1〜20〕〔比較例1〜7〕
下記表3及び4に示されるように電解液、負極及び正極を用意して、上述のようにして得られた電池を用いて、上述の評価を行った。得られた結果を下記表3及び4に示す。
[Examples 1 to 20] [Comparative Examples 1 to 7]
As shown in Tables 3 and 4 below, an electrolyte solution, a negative electrode, and a positive electrode were prepared, and the above evaluation was performed using the battery obtained as described above. The obtained results are shown in Tables 3 and 4 below.

Figure 2015118859
Figure 2015118859

Figure 2015118859
Figure 2015118859

Claims (12)

無機酸、有機酸、酸アミド及びアミンから成る群より選ばれる一種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている含珪素化合物を含む電解液と、
リチウム吸蔵・放出電位が1V(vsLi/Li)以上かつ3V(vsLi/Li)以下の金属酸化物を負極活物質として含む負極と、
満充電時におけるリチウム基準の正極電位が4.2V(vsLi/Li)を上回る正極と
を含む、非水電解液電池。
An electrolytic solution containing a silicon-containing compound in which one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of an inorganic acid, an organic acid, an acid amide, and an amine are substituted with a silicon-containing functional group;
A negative electrode containing a metal oxide having a lithium storage / release potential of 1 V (vsLi / Li + ) or more and 3 V (vsLi / Li + ) or less as a negative electrode active material;
A non-aqueous electrolyte battery comprising: a positive electrode having a lithium standard positive electrode potential of 4.2 V (vsLi / Li + ) when fully charged.
前記含珪素化合物は、ホウ素又はリンを含む塩基と水素との結合により形成された無機酸、カルボン酸及びリン酸アミドから成る群より選ばれる一種以上の化合物の有する水素原子の一つ以上が珪素含有官能基で置換されている含珪素化合物である、請求項1に記載の非水電解液電池。   In the silicon-containing compound, one or more hydrogen atoms of one or more compounds selected from the group consisting of an inorganic acid, a carboxylic acid, and a phosphoric acid amide formed by a bond of a base containing boron or phosphorus and hydrogen are silicon. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, which is a silicon-containing compound substituted with a containing functional group. 前記電解液が、1種以上のカーボネート溶媒と1種以上のリチウム塩をさらに含む、請求項1又は2に記載の非水電解液電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the electrolytic solution further includes one or more carbonate solvents and one or more lithium salts. 前記金属酸化物が、チタン酸化物、チタン金属複合酸化物、モリブデン金属複合酸化物、ニオブ金属複合酸化物から成る群から選択される少なくとも一種を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解液電池。   The metal oxide includes at least one selected from the group consisting of titanium oxide, titanium metal composite oxide, molybdenum metal composite oxide, and niobium metal composite oxide. The nonaqueous electrolyte battery described. 前記金属酸化物は、チタン金属複合酸化物を含む、請求項4に記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 4, wherein the metal oxide includes a titanium metal composite oxide. 前記チタン金属複合酸化物は、1種以上のリチウムチタン複合酸化物を含む、請求項5に記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein the titanium metal composite oxide includes one or more lithium titanium composite oxides. 前記正極は、満充電時におけるリチウム基準の正極電位が、4.3V(vsLi/Li)を上回る、請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水電解液電池。 The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the positive electrode has a lithium-based positive electrode potential of 4.3 V (vsLi / Li + ) when fully charged. 前記正極は正極活物質を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the positive electrode includes a positive electrode active material. 前記正極活物質が、層状、スピネル型、オリビン型から成る群から選択される少なくとも1つの構造を有する、請求項8に記載の非水電解液電池。   The non-aqueous electrolyte battery according to claim 8, wherein the positive electrode active material has at least one structure selected from the group consisting of a layered type, a spinel type, and an olivine type. 前記正極活物質が、4.2V(vsLi/Li)を上回る電位で10mA/g以上の放電容量を有する、請求項8又は9に記載の非水電解液電池。 The nonaqueous electrolyte battery according to claim 8 or 9, wherein the positive electrode active material has a discharge capacity of 10 mA / g or more at a potential exceeding 4.2 V (vsLi / Li + ). 前記正極活物質が、4.3V(vsLi/Li)を上回る電位で10mA/g以上の放電容量を有する、請求項8〜10のいずれか1項に記載の非水電解液電池。 The non-aqueous electrolyte battery according to any one of claims 8 to 10, wherein the positive electrode active material has a discharge capacity of 10 mA / g or more at a potential higher than 4.3 V (vsLi / Li + ). リチウムイオン二次電池である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の非水電解液電池。   The nonaqueous electrolyte battery according to claim 1, which is a lithium ion secondary battery.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022209058A1 (en) * 2021-03-31 2022-10-06 株式会社村田製作所 Secondary battery

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