JP2015164109A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery which is arranged so as to be able to perform stable charge and discharge over a long period of time and superior in safety while it is a high-energy density battery.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte battery comprises: a nonaqueous electrolyte including a silicon-containing compound composed of at least one compound selected from a group consisting of an inorganic acid, an organic acid, an acid amide and amine, provided that in the at least one compound thus selected, at least one hydrogen atom is substituted with a silicon-containing functional group; and a positive electrode including, as a positive electrode active material, a metal oxide expressed by LiNiMO{where M represents at least one metal atom including Co, but not including Mn; "x" is a number satisfying 0.5≤x≤2; and "y" is a number satisfying 1/3<y<1}.

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、これ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等が挙げられ、蓄電デバイスとして、二次電池、キャパシタ、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始めている。   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 this are increasing. As such an electrochemical device, a solar cell etc. are mentioned as an electric power generation device, for example, A secondary battery, a capacitor, a capacitor | condenser etc. are mentioned as an electrical storage device. 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 beginning to be used in large applications such as industrial applications and space satellite industrial applications.

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LiCoO、LiNiO又はLiMn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な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及びリチウム金属が、銅等からな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と非常に薄い。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。電解液は、例えば、LiPF又はLiBF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ることにより形成される。 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 formed by covering a positive electrode current collector made of aluminum or the like. The negative electrode is a negative electrode mixture in which coke or graphite or the like as a negative electrode active material and polyvinylidene fluoride, latex or rubber as a binder are mixed, and a lithium metal on a negative electrode current collector made of copper or the like. It is formed by coating. Further, the separator is made of porous polyolefin or the like, and its thickness is very thin, from several μm to several hundred μm. The positive electrode, the negative electrode, and the separator are immersed in the electrolytic solution in the battery. The electrolyte is formed, for example, by dissolving a lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 in an aprotic solvent such as propylene carbonate or ethylene carbonate, or in 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及び信頼性のより一層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. Further, since new applications are mainly large-scale applications, further improvements in safety and reliability are 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、又は吸蔵・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、耐久性の向上のためには各種添加剤の検討が行われており、安全性及び信頼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 a demand for higher energy density, for example, a positive electrode material having a high lithium content that can be occluded / desorbed has been developed. For this purpose, various additives have been studied, and in order to improve safety and reliability, studies have been made to include a flame retardant in the electrolyte or to form an insulating layer on the electrode or separator. It has been broken.

特に最近では、高エネルギー密度化への対応として、高容量の正極を用いた電池又は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。しかし、正極を高電位化すると、その酸化力の強さのため、電池は劣化及び性能低下が著しく、品質の高い電池を製造することは困難であった。   In particular, recently, a battery using a high-capacity positive electrode or a battery driven at a high voltage using a high-potential positive electrode has been demanded as a measure for increasing the energy density. However, when the potential of the positive electrode is increased, due to the strength of the oxidizing power, the battery is remarkably deteriorated and the performance is lowered, and it is difficult to manufacture a high-quality battery.

そのため、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た。このような高電位の正極を用いたリチウムイオン二次電池の用途においては、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。 Therefore, in the conventional lithium ion secondary battery, the potential of the positive electrode when fully charged is set to 4.2 V (vsLi / Li + ) or less. In the use of a lithium ion secondary battery using such a high potential positive electrode, the carbonate solvent contained in the electrolytic solution may be oxidized and decomposed on the surface of the positive electrode, resulting in a problem that the cycle life of the battery is reduced. 4.2 V (vsLi / Li + ) was the upper limit potential that can be stably charged.

高電位の正極を用いて高品質なリチウムイオン二次電池を達成するため、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電池の劣化を抑制する検討がされている(例えば、特許文献1〜4参照)。しかしながら、これらの添加剤を用いても長期にわたって安定して充放電ができる電池は達成していなかった。   In order to achieve a high-quality lithium ion secondary battery using a positive electrode of high potential, an electrolytic solution can be obtained 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 electrolyte solution component. Studies have been made to suppress battery deterioration (see, for example, Patent Documents 1 to 4). However, even if these additives are used, a battery that can be charged and discharged stably over a long period has not been achieved.

また、従来、正極活物質には、LiCoOが多く用いられている。しかし、4.2V〜3.0Vの電位範囲で充放電可能な正極単極の容量は、150mAh/g以下と低い。従って、更なる大エネルギー密度化のためには、材料自体の改良が必要である。一方、正極活物質において、LiCoOのCoの代わりに、Ni、Mnなどを用いることも可能である。Niを用いたLiNiOは、4.3V〜3.0Vの電位範囲で200mAh/g程度の容量が得られるため、正極の大容量化のためには有効である。 Conventionally, LiCoO 2 is often used as the positive electrode active material. However, the capacity of the positive electrode single electrode that can be charged and discharged in the potential range of 4.2 V to 3.0 V is as low as 150 mAh / g or less. Therefore, in order to further increase the energy density, it is necessary to improve the material itself. On the other hand, in the positive electrode active material, Ni, Mn, or the like can be used instead of Co in LiCoO 2 . Since LiNiO 2 using Ni has a capacity of about 200 mAh / g in the potential range of 4.3 V to 3.0 V, it is effective for increasing the capacity of the positive electrode.

しかし、LiNiOは、熱安定性が低く、反応性が高いため、二酸化炭素又は水の影響を受け、電極表層にLiCOなどを生成させたり、電解液の分解を促進したりすることが知られている。これらの反応が起こると電池内にガスが発生するという課題が生じる。 However, since LiNiO 2 has low thermal stability and high reactivity, it is affected by carbon dioxide or water, and Li 2 CO 3 or the like is generated on the electrode surface layer or the decomposition of the electrolytic solution is promoted. It has been known. When these reactions occur, there arises a problem that gas is generated in the battery.

電池の内部でガスが発生すると、電池が膨張し、安全性を確保することが難しくなる。また、この問題は、円筒形電池に比べ、角型又はパウチ型の電池で顕著に表れるため、これらの電池にNi系正極を適用するには、ガス発生量をより一層低下させる必要がある。   When gas is generated inside the battery, the battery expands and it is difficult to ensure safety. In addition, this problem appears more noticeably in prismatic or pouch-type batteries than in cylindrical batteries. Therefore, in order to apply a Ni-based positive electrode to these batteries, it is necessary to further reduce the amount of gas generated.

そこで、Niと他の金属、例えば、Co、Mnなどの金属を合わせて用い、正極の熱安定性を向上させる試みも行われている。例えば、Ni、Mn及びCoを同量で用いたLiNi1/3Mn1/3Co1/3正極活物質が、開発されて、使用されている。 Therefore, an attempt has been made to improve the thermal stability of the positive electrode by using Ni and another metal, for example, a metal such as Co or Mn. For example, a LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 positive electrode active material using the same amount of Ni, Mn and Co has been developed and used.

しかし、LiNi1/3Mn1/3Co1/3を用いるとLiNiOと比してNiが少ないことから電池のエネルギー密度が小さいにも関わらず、Niを正極に含むために低い熱安定性を完全には克服することができなかった。 However, when LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 is used, since Ni is less than LiNiO 2 , the energy density of the battery is small, but Ni is contained in the positive electrode, so the heat is low. Stability could not be overcome completely.

また、これらの正極材を、例えば、満充電時における正極電位が4.2V(vsLi/Li)を上回るような高電圧で使用すると、結晶構造の崩壊又は歪みが生じたり、金属元素が電解液中に溶出したりし、電池の繰り返し耐久を低下させたり、電池短絡の原因となって安全性を低下させたりするため、高電圧で駆動するにも限界があった。 Further, when these positive electrode materials are used at a high voltage such that the positive electrode potential at full charge exceeds 4.2 V (vsLi / Li + ), for example, the crystal structure collapses or is distorted, or the metal element is electrolyzed. There is a limit to driving at a high voltage because it elutes into the liquid, reduces the repeated durability of the battery, or causes a short circuit of the battery and reduces safety.

特開2012−123989号公報JP 2012-123989 A 特開2010−245020号公報JP 2010-244502 A 国際公開第2012/77712号International Publication No. 2012/77712 特開2000−223152号公報JP 2000-223152 A

上記の通り、安全性、信頼性、及びエネルギー密度の高い電池を達成するための電池材料は種々検討されているが、これらの性能を併せ持つ電池は達成できていなかった。特に、高エネルギー密度の電池は、従来型の電池と比べて、ガスが発生したり、金属が溶出したりし易く、それによって充放電の繰り返し耐久性が低下したり、安全性が低下したりする傾向にあった。   As described above, various battery materials for achieving a battery with high safety, reliability, and energy density have been studied, but a battery having these performances has not been achieved. In particular, a battery with a high energy density is more likely to generate a gas or elute a metal than a conventional battery, thereby reducing repeated charge / discharge durability and safety. Tended to be.

したがって、本発明は、高エネルギー密度の電池であっても、長期に渡って安定した充放電が可能であり、かつ安全性に優れる電池を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a battery that can be stably charged / discharged over a long period of time and is excellent in safety even for a battery having a high energy density.

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、所定の金属原子比で構成される正極材と、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、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非水電解液;並びに
正極活物質として、LiNi1−y{式中、Mは、Coを含み、かつMnを含まない一種以上の金属原子であり、xは、0.5≦x≦2を満たす数であり、かつyは、1/3<y<1を満たす数である}で表される金属酸化物を含む正極;
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] 前記非水電解液は、一種以上のカーボネート溶媒及び一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] 前記正極活物質は、層状型結晶構造を有する、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の非水電解液電池。
[5] 前記金属酸化物は、LiNiCo1−y−zM’{式中、xは、0.5≦x≦2を満たす数であり、yは、1/3<y<1を満たす数であり、zは、0.0001<z<0.2を満たす数であり、かつM’は、Mnを含まない一種以上の金属原子である}で表される、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の非水電解液電池。
[6] 前記金属原子M’は、Al、Mg、Ti及びZrのいずれか一種以上を含む、[5]に記載の非水電解液電池。
[7] 前記正極活物質は、二種以上の正極活物質の混合物である、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の非水電解液電池。
[8] 前記正極活物質は、前記金属酸化物と、Mnを含有する正極活物質との混合物である、[1]〜[7]のいずれかに一項に記載の非水電解液電池。
[9] 前記正極活物質は、4.2V(vsLi/Li)を上回る電位で10mA/g以上の放電容量を有する、[1]〜[8]のいずれか一項に記載の非水電解液電池。
[10] 前記正極活物質は、4.3V(vsLi/Li)を上回る電位で10mA/g以上の放電容量を有する、[1]〜[9]のいずれか一項に記載の非水電解液電池。
[11] 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]〜[10]のいずれか一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]のいずれか一項に記載の非水電解液電池。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used the above-described problems by using a positive electrode material configured with a predetermined metal atomic ratio and an electrolyte solution including a predetermined silicon-containing compound. As a result, the present invention has been completed. That is, the present invention is as follows:
[1] A nonaqueous 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 inorganic acids, organic acids, acid amides and amines are substituted with silicon-containing functional groups And as a positive electrode active material, Li x Ni y M 1-y O 2 {wherein M is one or more metal atoms including Co and not including Mn, and x is 0.5 ≦ x ≦ 2 and y is a positive electrode containing a metal oxide represented by 1/3 <y <1.
Non-aqueous electrolyte battery containing.
[2] The silicon-containing compound is one of 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. The nonaqueous electrolyte battery according to [1], wherein the above is a silicon-containing compound substituted with a silicon-containing functional group.
[3] The non-aqueous electrolyte battery according to [1] or [2], wherein the non-aqueous electrolyte further includes one or more carbonate solvents and one or more lithium salts.
[4] The non-aqueous electrolyte battery according to any one of [1] to [3], wherein the positive electrode active material has a layered crystal structure.
[5] The metal oxide is Li x Ni y Co 1-yz M ′ z O 2 {wherein x is a number satisfying 0.5 ≦ x ≦ 2, and y is 1/3. <A number satisfying y <1, z is a number satisfying 0.0001 <z <0.2, and M ′ is one or more metal atoms not containing Mn}. The nonaqueous electrolyte battery according to any one of [1] to [4].
[6] The nonaqueous electrolyte battery according to [5], wherein the metal atom M ′ includes one or more of Al, Mg, Ti, and Zr.
[7] The non-aqueous electrolyte battery according to any one of [1] to [6], wherein the positive electrode active material is a mixture of two or more positive electrode active materials.
[8] The nonaqueous electrolyte battery according to any one of [1] to [7], wherein the positive electrode active material is a mixture of the metal oxide and a positive electrode active material containing Mn.
[9] The nonaqueous electrolysis according to any one of [1] to [8], 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 + ). Liquid battery.
[10] The non-aqueous electrolysis according to any one of [1] to [9], 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 + ). Liquid battery.
[11] The non-aqueous electrolyte battery according to any one of [1] to [10], wherein the positive electrode has a lithium-based positive electrode potential of 4.3 V (vsLi / Li + ) when fully charged. .
[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、電池の長期特性を高めた高エネルギー密度の電池を達成することができる。   According to the present invention, it is possible to achieve a high energy density battery with improved long-term characteristics of the battery.

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、非水電解液、及び正極を含む。非水電解液は、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。正極は、正極活物質として、LiNi1−y{式中、Mは、Coを含み、かつMnを含まない一種以上の金属原子であり、xは、0.5≦x≦2を満たす数であり、かつyは、1/3<y<1を満たす数である}で表される金属酸化物を含む。非水電解液電池は、負極も含んでよい。また、非水電解液電池は、リチウムイオン二次電池であることが好ましい。
<Nonaqueous electrolyte battery>
In the present embodiment, the non-aqueous electrolyte battery includes a non-aqueous electrolyte and a positive electrode. The non-aqueous electrolyte 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 positive electrode is Li x Ni y M 1-y O 2 as the positive electrode active material {wherein M is one or more metal atoms including Co and not including Mn, and x is 0.5 ≦ x ≦ 2 and y includes a metal oxide represented by 1/3 <y <1. The nonaqueous electrolyte battery may also include a negative electrode. The nonaqueous electrolyte battery is preferably a lithium ion secondary battery.

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ことが好ましい。 The positive electrode preferably contains a positive electrode active material having a lithium-based potential at full charge exceeding 4.2 V (vsLi / Li + ).

本実施形態に係る非水電解液は、充放電又は保存において非水電解液の分解が抑制されるため、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、信頼性及び安全性に優れた電池を形成することができる。   The nonaqueous electrolytic solution according to the present embodiment is excellent in reliability and safety so that stable charging and discharging can be performed over a long period of time because decomposition of the nonaqueous electrolytic solution is suppressed during charging and discharging or storage. A battery can be formed.

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、非水電解液、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, components such as the non-aqueous electrolyte, the negative electrode, the positive electrode, and the separator will be described below.

[非水電解液]
本実施形態では、非水電解液は、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、フッ酸、水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、添加剤、フッ酸及び水について以下に説明する。
[Non-aqueous electrolyte]
In the present embodiment, the non-aqueous electrolyte contains a silicon-containing compound. If desired, the electrolytic solution may contain other components such as a lithium salt, a non-aqueous solvent, an additive, hydrofluoric acid, and water. Therefore, the silicon-containing compound, lithium salt, non-aqueous solvent, additive, hydrofluoric acid, and water will be described below.

〔含珪素化合物〕
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。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、非水溶媒、リチウム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 silicon-containing compound can be 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. The compound having such a structure exhibits an effect of protecting the positive electrode due to the effect of the silicon-containing functional group and other sites, and is effective in oxidizing and adsorbing a non-aqueous solvent, a lithium salt and other additives on the positive electrode. Reaction and elution of the positive electrode active material component into the electrolyte 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、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さらに好ましい。具体的には、無機酸としては、例えば、リン酸、亜リン酸、ポリリン酸又はホウ酸が好ましい。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、かつ非水溶媒、リチウム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。
(Inorganic acid)
The inorganic acid is not particularly limited, and examples thereof include inorganic acids containing nonmetallic elements such as boron, fluorine, chlorine, bromine, iodine, sulfur, selenium, tellurium, nitrogen, phosphorus, and arsenic. Among these, an inorganic acid containing boron, sulfur, phosphorus, or nitrogen is preferable, an inorganic acid containing boron or phosphorus is more preferable, and an inorganic acid containing phosphorus is more preferable. Specifically, as the inorganic acid, for example, phosphoric acid, phosphorous acid, polyphosphoric acid or boric acid is preferable. By using a compound in which one or more hydrogen atoms of an inorganic acid formed by the bond of a base containing boron or phosphorus and hydrogen are substituted with a silicon-containing functional group, the effect of protecting the positive electrode is further improved, and It tends to be possible to further suppress oxidation and side reactions of the nonaqueous solvent, lithium salt and other additives on the positive electrode, and elution of the positive electrode active material component into the electrolyte. 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、非水溶媒、リチウム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。有機酸としては、カルボン酸部位を一種以上持つ化合物が好ましい。
(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. By using a compound in which one or more hydrogen atoms of these compounds are substituted with a silicon-containing functional group, the effect of protecting the positive electrode is further improved, and a non-aqueous solvent, a lithium salt, and other additives It tends to be possible to further suppress oxidation and side reactions on the positive electrode and elution of the positive electrode active material component into the electrolyte. Thereby, the battery characteristics tend to be further improved. As the organic acid, a compound having at least one carboxylic acid moiety is preferable.

スルホン酸部位を一種以上持つ化合物としては、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 compound having one or more sulfonic acid moieties 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, fluorosulfonic acid and the like.

カルボン酸部位を一種以上持つ化合物としては、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、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、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 compound having at least one carboxylic acid moiety is not particularly limited. Examples include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, salicylic acid, malonic acid, fumaric acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, and itaconic acid. Of 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 and succinic acid are preferred. 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などが挙げられる。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。Nアルキル置換カルボン酸アミド又は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、非水溶媒、リチウム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、電池中で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 monoamides, N-alkyl-substituted or unsubstituted phosphoric acid diamides, and phosphoric acid amides represented by 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 one or more hydrogen atoms of the N-alkyl-substituted carboxylic acid amide or phosphoric acid amide are substituted with a silicon-containing functional group, the effect of protecting the positive electrode is further improved, and a non-aqueous solvent, There is a tendency that oxidation and side reaction of the lithium salt and other additives 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、酸アミド及びアミンのなかでも、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、非水溶媒、リチウム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 and 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 reactions on a positive electrode of a nonaqueous solvent, a lithium salt, and an additive, and a positive electrode The ability to suppress elution of the active material component into the electrolyte solution tends to be 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(R)(R)(R)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、R〜R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、R〜R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, at least one of R 1 to R 3 is preferably a halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and 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、R〜Rの少なくとも二つ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、R〜Rの少なくとも二つが、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。 Further, at least two of R 1 to R 3 may be bonded to form a ring. When forming a ring, for example, at least two of R 1 to R 3 represent a halogenated or unsubstituted, saturated or unsaturated, common alkylene group.

〜R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 , a functional group other than a 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)
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)
Although it does not specifically limit as a silicon-free functional group, For example, a halogen-substituted or unsubstituted, saturated or unsaturated C1-C20 hydrocarbon group is mentioned. 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官能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官能基で置換されている化合物がさらに好ましい。   The silicon-containing compound is not particularly limited, but is preferably 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, and includes an inorganic acid or a carboxylic acid containing boron or phosphorus. More preferable is a compound in which one or more hydrogen atoms are substituted with a silicon-containing functional group, and two or more hydrogen atoms of a boron or phosphorus-containing inorganic acid or carboxylic acid are substituted with a silicon-containing functional group. More preferred are 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)ホスホン酸,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) phosphonic 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) silane C acid, N, etc. O- bis (trimethylsilyl) acetamide and the like.

非水電解液中の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質量%〜20質量%が好ましく、0.1質量%〜15質量%がより好ましく、0.5質量%〜10質量%がさらに好ましい。この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。含珪素化合物の含有量は、電解液に混合された状態であっても、例えば核磁気共鳴分光分析法(NMR spectrometry)の測定を行い、核種のピークを分析すること等により算出することができる。NMR測定の核種は含珪素化合物の構造によって、例えば、H、11B、13C、19F、29Si、31Pなどを選択することができる。 The content of the silicon-containing compound in the nonaqueous electrolytic solution is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass to 20% by mass, and 0.1% by mass to 15% by mass with respect to 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution. % Is more preferable, and 0.5% by mass to 10% by mass is more preferable. When this 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. The content of the silicon-containing compound can be calculated by, for example, measuring the nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR spectroscopy) and analyzing the peak of the nuclide even when mixed with the electrolytic solution. . As the nuclide for NMR measurement, for example, 1 H, 11 B, 13 C, 19 F, 29 Si, 31 P or the like can be selected depending on the structure of the silicon-containing compound.

〔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、炭素原子をアニオンに含む有機リチウム塩などが挙げられる。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, the organic lithium salt which contains a carbon atom in an anion, etc. 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、LiPF、LiBF、LiClO、LiAsF、LiSiF、LiSbF、LiAlO、LiAlCl、Li1212−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、LiPF、及びLiBF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、LiPF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), 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(SOCF、LiN(SO等のLiN(SO2m+1(mは1〜8の整数)で表される有機リチウム塩;LiPF(CF)等のLiPF(C2p+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;LiBF(CF)等のLiBF(C2s+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(Cで表されるリチウムビス(オキサラト)ボレート(LiBOB);LiBF(C)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(Cで表されるリチウムビス(マロネート)ボレート(LiBMB);LiPF(C)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(SO)(SO)(SO) (1a)
LiN(SOOR)(SOOR) (1b)
LiN(SO)(SOOR10) (1c)
{式(1a)〜(1c)中、R、R、R、R、R、R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 (m is LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2, etc. organic lithium salt represented by an integer of 1 to 8); LiPF 5 (CF 3) LiPF such n (C p F 2p + 1 ) 6-n (n is an integer of from 1 to 5, p is an integer of 1 to 8) An organic lithium salt represented by LiBF q (C s F 2s + 1 ) 4-q (where q is an integer of 1 to 3, s is an integer of 1 to 8) such as LiBF 3 (CF 3 ) Salt: Lithium bis (oxalato) borate represented by LiB (C 2 O 4 ) 2 (LiBOB); Halogenation represented by lithium oxalatodifluoroborate (LiODFB) represented by LiBF 2 (C 2 O 4 ) L BOB; LiB (C 3 O 4 H 2) lithium bis represented by 2 (malonate) borate (LiBMB); LiPF 4 (C 2 O 2) lithium tetrafluoro-oxa Lato phosphate represented by; formula (1a ), Organolithium salts represented by (1b) and (1c), and the like.
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 formulas (1a) to (1c), R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 and R 10 each independently represent a perfluoroalkyl group having 1 to 8 carbon atoms. }

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、0.1mol/L〜5mol/Lが好ましく、0.5mol/L〜3mol/Lがより好ましく、0.8mol/L〜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 nonaqueous electrolytic solution is preferably from 0.1 mol / L to 5 mol / L, more preferably from 0.5 mol / L to 3 mol / L, still more preferably from 0.8 mol / L 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.

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、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、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、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、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、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、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、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、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、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、3−メチルスルホラン、ジメチルスルホン、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、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、石油等の工業オイル類;並びに、食用油が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a nonaqueous solvent, For example, Alcohols, such as methanol, ethanol, isopropanol; Methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, (gamma) -butyrolactone, (gamma) -valerolactone, (delta)- Acid esters such as 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, fluorobenzene, hexafluorobenzene Hydrocarbons such as dimethyl ether, diethyl ether, 1,2-dimethoxyethane, 1,4-dioxane, crown ethers, glymes, tetrahydrofuran, etc .; N, N-dimethylacetamide Amides such as 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 Carbonates such as isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, methyl butyl carbonate, dibutyl carbonate, ethyl propyl carbonate; acetonitrile, propylene Nitriles such as onitrile, adiponitrile, succinonitrile, malononitrile, acrylonitrile, methoxyacetonitrile; lactams such as N-methylpyrrolidone (NMP); sulfones such as sulfolane, 3-methylsulfolane, dimethylsulfone, and ethylmethylsulfone; propane Examples thereof include sulfonic acid esters such as 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個以上がフッ素原子又は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 two or more hydrogen atoms of a carbonate compound are substituted with a fluorine atom or a chlorine atom, one hydrogen atom of a nitrile or Compound in which 2 or more are substituted with fluorine atom or chlorine atom, Compound in which 1 or 2 or more of hydrogen atoms of sulfones are substituted with fluorine atom or chlorine atom, 1 of hydrogen atoms in ester compound Examples thereof include compounds in which one or two or more of them are 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、PFアニオン、PF(Cアニオン、PF(CFアニオン、BFアニオン、BF(CFアニオン、BF(CF)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ホニル)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(フルオロスルホニル)イミドアニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)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) ) Imide anion, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide anion, dicyanoamine anion, halide anion, and the like can be used.

非水溶媒は、酸エステル類、ラクトン類、カーボネート類、エーテル類、及びニトリル類のいずれか一種以上を含むことが好ましく、酸エステル類、ラクトン類、及びカーボネート類のいずれか一種以上を含むことがより好ましく、カーボネート類のいずれか一種以上を含むことが特に好ましい。   The non-aqueous solvent preferably contains at least one of acid esters, lactones, carbonates, ethers, and nitriles, and contains at least one of acid esters, lactones, and carbonates. Is more preferable, and it is particularly preferable that one or more carbonates are included.

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.

二種以上の非水溶媒を併用する場合には、そのうち一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, at least one of them is preferably a carbonate solvent. 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、一種単独で用いても、二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.

(フッ酸)
また、本実施形態に係る非水電解液は、フッ酸を含有してもよい。フッ酸の含有量は、0.5〜50ppmが好ましく、1〜30ppmがより好ましく、2〜20ppmがさらに好ましい。フッ酸の含有率が上記範囲であることにより、SEI膜の継続的な修復及び形成がより容易となる傾向にある。
(Hydrofluoric acid)
Moreover, the non-aqueous electrolyte according to the present embodiment may contain hydrofluoric acid. The content of hydrofluoric acid is preferably 0.5 to 50 ppm, more preferably 1 to 30 ppm, and still more preferably 2 to 20 ppm. When the content of hydrofluoric acid is in the above range, continuous repair and formation of the SEI film tend to be easier.

(水)
本実施形態に係る非水電解液は、水分を含まないことが好ましいが、本実施形態の課題解決を阻害しない範囲であれば、ごく微量の水分を含有してもよい。そのような水分の含有量は、非水電解液の全量に対して、0〜100ppmが好ましく、1〜50ppmがより好ましく、1〜30ppmがさらに好ましい。
(water)
The nonaqueous electrolytic solution according to the present embodiment preferably does not contain moisture, but may contain a very small amount of moisture as long as the solution of the problem of the present embodiment is not hindered. Such water content is preferably 0 to 100 ppm, more preferably 1 to 50 ppm, and still more preferably 1 to 30 ppm with respect to the total amount of the nonaqueous electrolytic solution.

[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って、正極活物質として、LiNi1−y{式中、Mは、Coを含み、かつMnを含まない一種以上の金属原子であり、xは、0.5≦x≦2を満たす数であり、かつyは、1/3<y<1を満たす数である}で表される金属酸化物を正極活物質として含む。当該範囲でxの値を選択すると共にyが1/3を超えるように調整することで、高い電池容量を達成できる。また、Niと金属原子Mとを複合することで、Niに基づく不安定性を改善して電池の信頼性及び安全性を高めることができる。このような金属酸化物としては、LiNiCo1−y−zM’{式中、xは、0.5≦x≦2を満たす数であり、yは、1/3<y<1を満たす数であり、zは、0.0001<z<0.2を満たす数であり、かつM’は、Mnを含まない一種以上の金属原子である}で表される金属酸化物が好ましい。金属原子M’は、Al、Mg、Ti及びZrのいずれか一種以上を含むことがさらに好ましく、Alであることが最も好ましい。このような正極活物質を使用すると、安全性及び信頼性を低下させずに電池の高容量化が達成できる。
[Positive electrode]
The positive electrode acts as a positive electrode of a lithium ion secondary battery, and Li x Ni y M 1-y O 2 {wherein M includes Co and does not include Mn as a positive electrode active material. A metal oxide represented by the above metal atom, wherein x is a number satisfying 0.5 ≦ x ≦ 2 and y is a number satisfying 1/3 <y <1}. Include as a substance. A high battery capacity can be achieved by selecting a value of x within the range and adjusting y to exceed 1/3. Further, by combining Ni and the metal atom M, the instability based on Ni can be improved and the reliability and safety of the battery can be enhanced. As such a metal oxide, Li x Ni y Co 1-yz M ′ z O 2 {wherein x is a number satisfying 0.5 ≦ x ≦ 2 and y is 1/3 <A number satisfying y <1, z is a number satisfying 0.0001 <z <0.2, and M ′ is one or more metal atoms not containing Mn} Oxides are preferred. The metal atom M ′ preferably further contains at least one of Al, Mg, Ti, and Zr, and most preferably Al. When such a positive electrode active material is used, the capacity of the battery can be increased without deteriorating safety and reliability.

正極活物質は、特に限定されないが、例えば、下記式(3):
Li0.5NiCo1−y−zM’ (3)
{式(3)中、yは1/3<y<1であり、zは0.0001<z<0.2であり、かつM’は、Mnを含まない一種以上の金属原子である。}
で表される酸化物、
下記式(4):
LiNiCo1−y−zM’ (4)
{式(4)中、yは1/3<y<1であり、zは0.0001<z<0.2であり、M’は、Mnを含まない一種以上の金属原子である。}
で表される酸化物、
下記式(5):
zLiMcO3−(1−z)LiMdO (5)
{式(5)中、Mc及びMdは、各々独立に、Coを含み、かつMnを含まない遷移金属から成る群より選ばれる一種以上を示し、かつzは0.1≦z≦0.9である。}
で表される複合酸化物から成る群より選ばれる一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。
Although the positive electrode active material is not particularly limited, for example, the following formula (3):
Li 0.5 Ni y Co 1-yz M ′ z O 2 (3)
{In Formula (3), y is 1/3 <y <1, z is 0.0001 <z <0.2, and M ′ is one or more metal atoms not containing Mn. }
An oxide represented by
Following formula (4):
LiNi y Co 1-yz M ′ z O 2 (4)
{In Formula (4), y is 1/3 <y <1, z is 0.0001 <z <0.2, and M ′ is one or more metal atoms not containing Mn. }
An oxide represented by
Following formula (5):
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 containing Co and not containing Mn, and z is 0.1 ≦ z ≦ 0.9. It is. }
It is preferable that it is 1 or more types chosen from the group which consists of complex oxide represented by these. By using such a positive electrode active material, the structural stability of the positive electrode active material tends to be more excellent.

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であり、このような活物質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。   It is a spinel type positive electrode active material which is an oxide represented by the above formula (3). By using such an active material, for example, when the positive electrode is used at a higher potential exceeding 4.5V. However, the stability tends to be superior.

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、Co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、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いられる。   Here, the spinel oxide represented by the above formula (3) is within the range of 10 mol% or less with respect to the number of moles of Co 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、金属原子M’がAl、Mg、Ti及びZrのいずれか一種以上であることがより好ましく、それらの中でもAlであることが好ましい。   The layered oxide positive electrode active material which is an oxide represented by the above formula (4) is not particularly limited, but from the viewpoint of stability at a high potential, the metal atom M ′ is Al, Mg, Ti and Zr. It is more preferable that it is any one or more of these, and among these, Al is preferable.

上記式(4)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、LiNi0.8Co0.15Al0.05、LiNi0.53Co0.3Al0.17などが挙げられる。上記式(4)で表される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(4)で表される酸化物は、一種を単独で又は二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 formula (4) is not particularly limited, for example, LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2, LiNi 0.53 Co 0.3 Al 0.17 O 2 etc. are mentioned. By using the oxide represented by the above formula (4), the stability tends to be more excellent. The oxide represented by the above formula (4) is used singly or in combination of two or more, or used in combination with the compound represented by the above 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 a part having the structure of the above formula (3) in one particle and the above formula ( It may be a structure in which a part having the structure of 4) is recognized together.

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):
zLiMnO3−(1−z)LiNiMnCo (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。}
で表される複合酸化物であることが好ましい。
Although it does not specifically limit as a composite layered oxide which is a complex oxide represented by the said Formula (5), For example, 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. }
It is preferable that it is complex oxide represented by these.

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、一種を単独で又は二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 singly or in combination of two or more.

本実施形態では、正極活物質は、二種以上の正極活物質の混合物でもよい。   In the present embodiment, the positive electrode active material may be a mixture of two or more positive electrode active materials.

また、正極活物質は、上記で説明した金属酸化物と、Mnを含有する正極活物質との混合物でもよい。その場合、Mnを含有する正極活物質は、LiNiMnM’1−y−z{式中、xは、0.5≦x≦2を満たす数であり、yは、0≦y<1を満たす数であり、zは、0<z≦1を満たす数であり、かつM’は、Mn以外の一種以上の金属原子である}で表される金属酸化物であることが好ましい。 Further, the positive electrode active material may be a mixture of the metal oxide described above and a positive electrode active material containing Mn. In that case, the positive electrode active material containing Mn is Li x Ni y Mn z M ′ 1-yz O 2 {wherein x is a number satisfying 0.5 ≦ x ≦ 2, and y is A number satisfying 0 ≦ y <1, z is a number satisfying 0 <z ≦ 1, and M ′ is a metal oxide represented by one or more metal atoms other than Mn}. It is preferable.

本実施形態では、正極活物質は、より高い電圧を実現する観点から、4.2V(vsLi/Li)を上回る電位で10mA/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。上記放電容量を有する正極活物質を含む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。よって、正極活物質が、4.2V(vsLi/Li)を上回る電位で10mAh/g以上の放電容量を有している限り、4.2V(vsLi/Li)以下の電位において放電容量を有していてもよい。 In the present embodiment, the positive electrode active material preferably has a discharge capacity of 10 mA / 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 a discharge capacity higher than 10 mAh / g. Even when a positive electrode containing a positive electrode active material having the above discharge capacity is provided, the battery of this 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. Thus, positive electrode active material, 4.2V (vsLi / Li +) as long as it has 10 mAh / g or more discharge capacity at potentials greater than, the discharge capacity at 4.2V (vsLi / Li +) potential below You may have.

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.

また、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。 Also, as the positive electrode active material, 4.2V (vsLi / Li +) and the positive electrode active material having a 10 mAh / g or more discharge capacity at potentials greater than, 4.2V (vsLi / Li +) 10mAh / g at the potential of more than A positive electrode active material having no discharge capacity as described above can also be used in combination. The 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.

(満充電時におけるリチウム基準の正極電位)
本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の満充電時におけるリチウム基準の正極電位は、4.3V(vsLi/Li)を上回ることが好ましく、4.4V(vsLi/Li)を上回ることがさらに好ましい。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傾向にある。また、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エネルギー密度がより向上する傾向にある。なお、満充電時におけるリチウム基準の正極電位は、満充電時の電池の電圧を制御することにより制御することができる。
(Lithium standard positive electrode potential at full charge)
The positive electrode potential of the lithium reference when fully charged lithium ion secondary battery according to the present embodiment is preferably greater than 4.3V (vsLi / Li +), that exceeds 4.4V (vsLi / Li +) Further preferred. When the positive electrode potential at full charge exceeds 4.2 V (vsLi / Li + ), the charge / discharge capacity of the positive electrode active material of the lithium ion secondary battery tends to be efficiently utilized. Moreover, when the positive electrode potential at the time of full charge exceeds 4.2 V (vsLi / Li + ), the energy density of the lithium ion secondary battery tends to be further improved. The positive electrode potential based on lithium at the time of full charge can be controlled by controlling the voltage of the battery at the time of full charge.

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。また、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. Further, when a carbon negative electrode active material is used for the negative electrode, the potential of the lithium ion secondary battery at the time of full charge (Va) since the potential of the carbon negative electrode active material at the time of full charge is 0.05 V (vsLi / Li + ). ) 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.

本実施形態の正極活物質は、一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができるが、二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ることを妨げるものでもない。 The positive electrode active materials of the present embodiment can be used singly or in combination of two or more, but when two or more are combined, different ones can be used even if they combine the same positive electrode potential at full charge. May be combined. Moreover, it does not prevent that the positive electrode active material to combine includes what has a full charge potential of 4.2V (vsLi / Li + ) or less.

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.

(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.

[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れば特に限定されず、既知のものであってもよい。負極は、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一種以上の材料を含有する。負極は、負極活物質として、金属リチウム、炭素材料、珪素材料、リチウムと合金形成が可能な元素を含む材料、及び、リチウム含有化合物から成る群より選ばれる一種以上を含有することが好ましい。これらのなかでも、金属リチウム、炭素材料、珪素材料、及びリチウムと合金形成が可能な元素を含む材料から成る群より選ばれる一種以上の材料を含有することがより好ましい。このような負極活物質を用いることにより、電池容量がより向上する傾向にある。
[Negative electrode]
A negative electrode will not be specifically limited if it acts as a negative electrode of a lithium ion secondary battery, A well-known thing may be used. The negative electrode contains one or more materials selected from the group consisting of a material capable of inserting and extracting lithium ions as a negative electrode active material and metallic lithium. The negative electrode preferably contains, as the negative electrode active material, one or more selected from the group consisting of metallic lithium, a carbon material, a silicon material, a material containing an element capable of forming an alloy with lithium, and a lithium-containing compound. Among these, it is more preferable to contain one or more materials selected from the group consisting of metallic lithium, carbon materials, silicon materials, and materials containing elements capable of forming an alloy with lithium. By using such a negative electrode active material, the battery capacity tends to be further improved.

上記炭素材料としては、特に限定されないが、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、カーボンブラックなどが挙げられる。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、石油コークスなどが挙げられる。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、フラン樹脂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。   The carbon material is not particularly limited, for example, hard carbon, soft carbon, artificial graphite, natural graphite, graphite, pyrolytic carbon, coke, glassy carbon, organic polymer compound fired body, mesocarbon microbeads, Examples thereof include carbon fiber, activated carbon, 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 those obtained by firing and carbonizing a polymer material such as phenol resin and furan resin 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.

上記珪素材料としては、特に限定されないが、例えば、結晶性珪素化合物、アモルファス珪素化合物、有機珪素化合物、珪素材料と金属とのブレンド組成物、ポリマーアロイ又は合金等が挙げられる。また、ナノ珪素材料、繊維状珪素材料等の各種形態の珪素材料が挙げられる。   Although it does not specifically limit as said silicon material, For example, a crystalline silicon compound, an amorphous silicon compound, an organic silicon compound, the blend composition of a silicon material and a metal, a polymer alloy, or an alloy is mentioned. In addition, various forms of silicon materials such as nano silicon materials and fibrous silicon materials can be used.

さらに、上記リチウムと合金を形成可能な元素を含む材料としては、特に限定されないが、例えば、金属又は半金属の単体であっても合金であっても化合物であってもよく、またこれらの一種又は二種以上の相を少なくとも一部に有するようなものであってもよい。   Furthermore, the material containing an element capable of forming an alloy with lithium is not particularly limited. For example, the material may be a metal or a semimetal alone, an alloy, or a compound. Alternatively, it may have at least a part of two or more phases.

なお、本明細書において、「合金」には、二種以上の金属元素から成るものに加えて、一種以上の金属元素と一種以上の半金属元素とを有するものも含む。また、合金は、その全体として金属の性質を有するものであれば、非金属元素を有していてもよい。その合金の組織には固溶体、共晶(共融混合物)、金属間化合物又はこれらのうちの二種以上が共存する。   In the present specification, the “alloy” includes an alloy having one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to an alloy composed of two or more metal elements. Further, the alloy may have a nonmetallic element as long as it has metal properties as a whole. In the structure of the alloy, a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of these coexist.

このような金属元素及び半金属元素としては、特に限定されないが、例えば、チタン(Ti)、スズ(Sn)、鉛(Pb)、アルミニウム(Al)、インジウム(In)、珪素(Si)、亜鉛(Zn)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)、ガリウム(Ga)、ゲルマニウム(Ge)、ヒ素(As)、銀(Ag)、ハフニウム(Hf)、ジルコニウム(Zr)、イットリウム(Y)などが挙げられる。これらの中でも、長周期型周期表における4族又は14族の金属元素及び半金属元素が好ましく、チタン、珪素及びスズがより好ましい。   Such metal elements and metalloid elements are not particularly limited. For example, titanium (Ti), tin (Sn), lead (Pb), aluminum (Al), indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), bismuth (Bi), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), hafnium (Hf), zirconium (Zr), yttrium (Y), etc. Can be mentioned. Among these, metal elements and metalloid elements of Group 4 or 14 in the long-period periodic table are preferable, and titanium, silicon, and tin are more preferable.

珪素の合金としては、特に限定されないが、例えば、珪素以外の第2の構成元素として、スズ、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロムから成る群より選ばれる一種以上の元素を有するものが挙げられる。   Although it does not specifically limit as an alloy of silicon, For example, as a 2nd element other than silicon, tin, magnesium, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony And those having one or more elements selected from the group consisting of chromium.

スズの合金としては、特に限定されないが、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、珪素、マグネシウム、ニッケル、銅、鉄、コバルト、マンガン、亜鉛、インジウム、銀、チタン、ゲルマニウム、ビスマス、アンチモン及びクロム(Cr)から成る群より選ばれる一種以上の元素を有するものが挙げられる。   The tin alloy is not particularly limited. For example, as the second constituent element other than tin, silicon, magnesium, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony And one having one or more elements selected from the group consisting of chromium (Cr).

チタンの化合物、スズの化合物及び珪素の化合物としては、特に限定されないが、例えば酸素(O)又は炭素(C)を有するものが挙げられ、チタン、スズ又は珪素に加えて、上述の第2の構成元素を有していてもよい。   The titanium compound, the tin compound, and the silicon compound are not particularly limited, and examples thereof include those having oxygen (O) or carbon (C). In addition to titanium, tin, or silicon, the second compound described above is used. It may have a constituent element.

リチウム含有化合物としては、特に限定されないが、例えば、正極材料として例示したものと同じものを用いることができる。   Although it does not specifically limit as a lithium containing compound, For example, the same thing as what was illustrated as a positive electrode material can be used.

負極活物質は一種を単独で又は二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.

負極活物質の数平均粒子径(一次粒子径)は、好ましくは0.1μm〜100μm、より好ましくは1μm〜10μmである。負極活物質の数平均粒子径は、正極活物質の数平均粒子径と同様にして測定される。   The number average particle diameter (primary particle diameter) of the negative electrode active material is preferably 0.1 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 10 μm. The number average particle size of the negative electrode active material is measured in the same manner as the number average particle size of the positive electrode active material.

(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質量%〜80質量%であり、より好ましくは40質量%〜70質量%である。   Here, the solid content concentration in the negative electrode mixture-containing paste is preferably 30% by mass to 80% by mass, and more preferably 40% by mass 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]
本実施形態では、リチウムイオン電池などの非水電解液電池は、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を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]
In the present embodiment, a non-aqueous electrolyte battery such as a lithium ion battery can include a separator between the positive electrode and the negative electrode in order to give the battery safety such as prevention of a 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、セルロースなどが挙げられる。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, a cellulose etc. 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貼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 formed by sequentially forming a layer on another layer, that is, by sequentially multilayering, and a plurality of films prepared separately are 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。
<Method for manufacturing 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たり、電池製造時間が短縮したりすることがある。   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, or the battery manufacturing time may be shortened.

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としては、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、ラミネート形などが挙げられる。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好ましく、コイン型、円筒型、扁平型及びラミネート型がより好ましい。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は、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 examples thereof include a cylindrical shape, an oval shape, a rectangular tube shape, a button shape, a coin shape, a flat shape, and a laminate shape. Among these, a coin type, a cylindrical type, a rectangular tube type, a flat type and a laminate type are 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. In addition, a laminated battery has a battery case (exterior) configured by laminating an aluminum film and a resin like an aluminum laminate material from the viewpoints of lightness, durability, handleability, and cost. More preferably it is.

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。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0.001C〜0.5Cで行われることが好ましく、0.002C〜0.3Cで行われることがより好ましく、0.003C〜0.2Cで行われることがさらに好ましい。また、初回充電が定電圧充電を途中に経由して行われることも好ましい結果を与える。なお、定格容量を1時間で放電する定電流が1Cである。リチウム塩が電気化学的な反応に関与する電圧範囲を長く設定することによって、SEI(solid electrolyte interface)膜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。   The lithium ion secondary battery of this embodiment can function as a battery by initial 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 0.001C-0.5C, It is more preferable to be performed at 0.002C-0.3C, 0.003C 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, a SEI (Solid Electrolyte Interface) film 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1〜23〕
(1)非水電解液の調製
下記表1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1〜23の非水電解液を得た。製造例1〜23の非水電解液を、それぞれ電解液(A)〜(W)と呼ぶ。
[Production Examples 1 to 23]
(1) Preparation of Nonaqueous Electrolyte Solution As shown in Table 1 below, a predetermined amount of components constituting the nonaqueous electrolyte solution are prepared and stirred in an argon atmosphere to produce nonaqueous electrolyte solutions of Production Examples 1 to 23 Got. The nonaqueous electrolytic solutions of Production Examples 1 to 23 are referred to as electrolytic solutions (A) to (W), respectively.

Figure 2015164109
Figure 2015164109

〔製造例24〜28〕
(2)正極の調製
下記表2に示されるように金属の元素比を変化させた複合酸化物を正極活物質として用いて、アセチレンブラック及びPVDFバインダーを混合して、NMP溶媒を加えて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(a1)〜(d1)を得るだけでなく、正極板を3cm×4cmの長方形状に打ち抜いて正極(a2)〜(d2)も得た。なお、層状酸化物である(a)〜(c)の正極活物質は特開2008−166269号公報の実施例1に記載の合成法を用いて合成し、スピネル酸化物である(d)は常法によって合成した。
[Production Examples 24-28]
(2) Preparation of positive electrode As shown in Table 2 below, using a composite oxide in which the metal element ratio is changed as a positive electrode active material, acetylene black and PVDF binder are mixed, NMP solvent is added, and a slurry is prepared. 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 with a diameter of 16 mm to obtain positive electrodes (a1) to (d1), and the positive electrode plate was punched into a rectangular shape of 3 cm × 4 cm to obtain positive electrodes (a2) to (d2). It was. The positive electrode active materials (a) to (c) that are layered oxides were synthesized using the synthesis method described in Example 1 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-166269, and (d), which is a spinel oxide, It was synthesized by a conventional method.

Figure 2015164109
Figure 2015164109

〔製造例29〜33〕
下記表3に示されるように複合酸化物とマンガン酸リチウムとを混合した組成物を正極活物質として用い、製造例24と同様に正極板を製造した。正極板を直径16mmの円盤状に打ち抜いて正極(f1)〜(j1)を得るだけでなく、正極板を3cm×4cmの長方形状に打ち抜いて正極(f2)〜(j2)も得た。
[Production Examples 29 to 33]
As shown in Table 3 below, a positive electrode plate was produced in the same manner as in Production Example 24 using a composition obtained by mixing a composite oxide and lithium manganate as a positive electrode active material. In addition to punching the positive electrode plate into a disk shape having a diameter of 16 mm to obtain positive electrodes (f1) to (j1), the positive electrode plate was punched into a rectangular shape of 3 cm × 4 cm to obtain positive electrodes (f2) to (j2).

Figure 2015164109
Figure 2015164109

(3)負極の調製
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」)、スチレンブタジエンゴム及びカルボキシメチルセルロースを混合して、水を溶媒として加えて、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(k1)及び3cm×4cmの長方形状に打ち抜いて負極(k2)を得た。
(3) Preparation of negative electrode 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 Co.), styrene Butadiene rubber and carboxymethylcellulose were mixed and water was added as a solvent to prepare a slurry. 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 (k1) and a rectangular shape of 3 cm × 4 cm to obtain a negative electrode (k2).

(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(a1)〜(j1)と負極(k1)とをポリエチレンから成るセパレータ(膜厚25μm、空孔率50%)の両側に重ね合わせて積層体を得た。この積層体を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。この電池を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。
なお、充電は4.4Vまで行った。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、いずれも4.45Vであった。
(Production example 1 of lithium ion secondary battery)
The positive electrodes (a1) to (j1) and the negative electrode (k1) produced as described above were superposed on both sides of a polyethylene separator (film thickness 25 μm, porosity 50%) to obtain a laminate. This laminate was inserted into a disk-type battery case made of SUS. 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 battery was kept in a thermostatic bath set at 25 ° C. for 24 hours, and the non-aqueous electrolyte was sufficiently adapted to the laminated body so that 1C = 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.
Charging was performed up to 4.4V. 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. Was also 4.45V.

(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(a2)〜(j2)と負極(k2)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(A)〜(W)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。この電池を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=40.0mA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。なお、充電は、4.4Vまで行った。
(Production example 2 of a lithium ion secondary battery)
An electrode tab is welded to the positive electrodes (a2) to (j2) and the negative electrode (k2) produced 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 a resin, and the three pieces were heat-sealed to obtain a laminate type battery. Next, 0.5 mL of the electrolytes (A) to (W) are injected into the battery case, the laminate is immersed in the electrolyte, and then the battery case is sealed to produce a lithium ion secondary battery (small battery). did. This battery was kept in a thermostat set at 25 ° C. for 24 hours, and the non-aqueous electrolyte solution was sufficiently adapted to the laminate so that 1C = 40.0 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 0.1 C-constant voltage, and 3 at a constant current of 0.3 C. It was completed by initial conditioning by discharging to 0.0V. Charging was performed up to 4.4V.

(4)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。
(4) 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.

〔放電温度特性試験〕
リチウムイオン二次電池の製造例1で製造した電池を用いて評価した。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、各種温度で2.0mAの定電流で3.0Vまで放電し、25℃での放電容量に対する各種温度での放電容量維持率を測定した。結果を下記表4に示す。
[Discharge temperature characteristics test]
Evaluation was performed using the battery manufactured in Production Example 1 of a lithium ion secondary battery. 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. Thereafter, the battery was discharged at a constant current of 2.0 mA to 3.0 V at various temperatures, and the discharge capacity retention rate at various temperatures relative to the discharge capacity at 25 ° C. was measured. The results are shown in Table 4 below.

〔高温保存試験〕
リチウムイオン二次電池の製造例2で製造した電池を用いて評価した。40.0mA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、40.0mAの定電流で3.0Vまでの放電を行った。続いて40.0mAの定電流で充電し、4.4Vの定電圧に達した後、4.4V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45℃で7日間保管(フロート)し、20mAの定電流で3.0Vまで放電した時の残存容量と回復容量を測定し、保存前の放電容量に対する放電容量維持率を測定した。結果を下記表4に示す。なお、測定は25℃で行った。
[High temperature storage test]
Evaluation was performed using the battery manufactured in Manufacturing Example 2 of a lithium ion secondary battery. The battery was charged at a constant current of 40.0 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. Thereafter, discharging to 3.0 V was performed at a constant current of 40.0 mA. Subsequently, the battery is charged at a constant current of 40.0 mA, reaches a constant voltage of 4.4 V, is charged at a constant voltage of 4.4 V, and is charged for a total of 8 hours. Store (float) at 45 ° C for 7 days while maintaining a fully charged state, measure the remaining capacity and recovery capacity when discharged to 3.0 V at a constant current of 20 mA, and maintain the discharge capacity against the discharge capacity before storage. Was measured. The results are shown in Table 4 below. The measurement was performed at 25 ° C.

Figure 2015164109
Figure 2015164109

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非水電解液;並びに
正極活物質として、LiNi1−y{式中、Mは、Coを含み、かつMnを含まない一種以上の金属原子であり、xは、0.5≦x≦2を満たす数であり、かつyは、1/3<y<1を満たす数である}で表される金属酸化物を含む正極;
を含む非水電解液電池。
A non-aqueous electrolyte containing 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; and positive electrode As an active material, Li x Ni y M 1-y O 2 {wherein M is one or more metal atoms including Co and not including Mn, and x satisfies 0.5 ≦ x ≦ 2. A positive electrode including a metal oxide represented by the following formula: y is a number satisfying 1/3 <y <1;
Non-aqueous electrolyte battery containing.
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. 前記非水電解液は、一種以上のカーボネート溶媒及び一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 non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte further includes one or more carbonate solvents and one or more lithium salts. 前記正極活物質は、層状型結晶構造を有する、請求項1〜3のいずれか一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 active material has a layered crystal structure. 前記金属酸化物は、LiNiCo1−y−zM’{式中、xは、0.5≦x≦2を満たす数であり、yは、1/3<y<1を満たす数であり、zは、0.0001<z<0.2を満たす数であり、かつM’は、Mnを含まない一種以上の金属原子である}で表される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の非水電解液電池。 The metal oxide is Li x Ni y Co 1-yz M ′ z O 2 {wherein x is a number satisfying 0.5 ≦ x ≦ 2, and y is 1/3 <y <. 1 is a number satisfying 1, z is a number satisfying 0.0001 <z <0.2, and M ′ is one or more metal atoms not containing Mn}. The nonaqueous electrolyte battery as described in any one of -4. 前記金属原子M’は、Al、Mg、Ti及びZrのいずれか一種以上を含む、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 metal atom M ′ includes at least one of Al, Mg, Ti, and Zr. 前記正極活物質は、二種以上の正極活物質の混合物である、請求項1〜6のいずれか一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 active material is a mixture of two or more positive electrode active materials. 前記正極活物質は、前記金属酸化物と、Mnを含有する正極活物質との混合物である、請求項1〜7のいずれかに一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 active material is a mixture of the metal oxide and a positive electrode active material containing Mn. 前記正極活物質は、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1〜8のいずれか一項に記載の非水電解液電池。 The non-aqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 8, 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 + ). 前記正極活物質は、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1〜9のいずれか一項に記載の非水電解液電池。 The non-aqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the positive electrode active material has a discharge capacity of 10 mA / g or more at a potential exceeding 4.3 V (vsLi / Li + ). 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1〜10のいずれか一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. リチウムイオン二次電池である請求項1〜11のいずれか一項に記載の非水電解液電池。   It is a lithium ion secondary battery, The nonaqueous electrolyte battery as described in any one of Claims 1-11.
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