JP2015191808A - Additive for nonaqueous electrolyte, nonaqueous electrolyte and power storage device - Google Patents

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浩司 藤田
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恭幸 高井
佑軌 河野
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佑軌 河野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: an additive for a nonaqueous electrolyte which is excellent in storage stability, and, when being used for a power storage device, forms a stable solid electrolyte interface on an electrode surface and thereby can improve battery characteristics such as cycle characteristics, charge/discharge capacity and internal resistance; a nonaqueous electrolyte containing the additive for a nonaqueous electrolyte; and a power storage device including the nonaqueous electrolyte.SOLUTION: An additive for a nonaqueous electrolyte contains a sulfur-containing diphenylene compound represented by the following formula (1). In the formula (1), Xand Xeach represent a vinyl group, an allyl group or a glycidyl group, and Y represents a sulfur atom or a -SO- group.

Description

本発明は、非水電解液用添加剤に関する。また、本発明は、該非水電解液用添加剤を含む非水電解液、及び、該非水電解液を用いた蓄電デバイスに関する。 The present invention relates to an additive for a non-aqueous electrolyte. The present invention also relates to a non-aqueous electrolyte containing the additive for non-aqueous electrolyte, and an electricity storage device using the non-aqueous electrolyte.

近年、環境問題の解決、持続可能な循環型社会の実現に対する関心が高まるにつれ、リチウムイオン電池に代表される非水電解液二次電池の研究が広範囲に行われている。なかでも、リチウムイオン電池は高い使用電圧とエネルギー密度から、ノート型パソコン、携帯電話等の電源として用いられている。これらのリチウムイオン電池は、鉛電池やニッケルカドミウム電池と比較してエネルギー密度が高く、高容量化の実現が期待されている。
しかしながら、リチウムイオン電池には、充放電サイクルの経過に伴って電池の容量が低下するという問題がある。これは、長期間の充放電サイクルの経過に伴い、電極反応による電解液の分解や電極活物質層への電解質の含浸性の低下、更にリチウムイオンのインターカレーション効率の低下が生じること等が要因に挙げられる。
In recent years, research on non-aqueous electrolyte secondary batteries represented by lithium ion batteries has been extensively conducted as interest in solving environmental problems and realizing a sustainable recycling society has increased. In particular, lithium ion batteries are used as power sources for notebook computers, mobile phones and the like because of their high operating voltage and energy density. These lithium ion batteries have higher energy density compared to lead batteries and nickel cadmium batteries, and are expected to realize higher capacities.
However, the lithium ion battery has a problem that the capacity of the battery decreases with the progress of the charge / discharge cycle. This is because, over the course of a long charge / discharge cycle, the decomposition of the electrolyte solution due to the electrode reaction, the impregnation of the electrolyte into the electrode active material layer, and the decrease in lithium ion intercalation efficiency may occur. It is cited as a factor.

充放電サイクルの経過に伴う電池の容量の低下を抑制する方法として、電解液に各種添加剤を加える方法が検討されている。添加剤は、最初の充放電時に分解され、電極表面上に固体電解質界面(SEI)と呼ばれる被膜を形成する。SEIは、充放電サイクルの最初のサイクルにおいて形成するため、電解液の分解に電気が消費されることはなく、リチウムイオンはSEIを介して電極を行き来することができる。すなわち、SEIの形成は充放電サイクルを繰り返した場合の非水電解液二次電池等の蓄電デバイスの劣化を防ぎ、電池特性、保存特性又は負荷特性等を向上させることに大きな役割を果たすと考えられている。 A method of adding various additives to an electrolytic solution has been studied as a method of suppressing a decrease in battery capacity with the progress of a charge / discharge cycle. The additive is decomposed during the first charge and discharge to form a film called a solid electrolyte interface (SEI) on the electrode surface. Since the SEI is formed in the first cycle of the charge / discharge cycle, electricity is not consumed for the decomposition of the electrolytic solution, and lithium ions can move back and forth through the SEI. That is, the formation of SEI is considered to play a major role in preventing deterioration of power storage devices such as non-aqueous electrolyte secondary batteries when charging / discharging cycles are repeated, and improving battery characteristics, storage characteristics, load characteristics, etc. It has been.

SEIを形成する電解液用添加剤として、例えば、特許文献1〜3には、環状モノスルホン酸エステル、特許文献4には、含硫黄芳香族化合物、特許文献5にはジスルフィド化合物、特許文献6〜9にはジスルホン酸エステルがそれぞれ開示されている。
また、特許文献10〜13には、ビニレンカーボネートやビニルエチレンカーボネートを含有する電解液が開示されており、特許文献14、15には、1,3−プロパンスルトンやブタンスルトンを含有する電解液が開示されている。
Examples of the electrolyte additive for forming SEI include cyclic monosulfonate esters in Patent Documents 1 to 3, sulfur-containing aromatic compounds in Patent Document 4, disulfide compounds in Patent Document 5, and Patent Document 6 ~ 9 each disclose a disulfonic acid ester.
Patent Documents 10 to 13 disclose an electrolytic solution containing vinylene carbonate or vinyl ethylene carbonate, and Patent Documents 14 and 15 disclose an electrolytic solution containing 1,3-propane sultone or butane sultone. Has been.

特開昭63−102173号公報JP 63-102173 A 特開2000−003724号公報JP 2000-003724 A 特開平11−339850号公報JP 11-339850 A 特開平05−258753号公報JP 05-258753 A 特開2001−052735号公報JP 2001-052735 A 特開2009−038018号公報JP 2009-038018 A 特開2005−203341号公報JP-A-2005-203341 特開2004−281325号公報JP 2004-281325 A 特開2005−228631号公報JP 2005-228631 A 特開平04−87156号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 04-87156 特開平05−74486号公報Japanese Patent Laid-Open No. 05-74486 特開平08−45545号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 08-45545 特開2001−6729号公報JP 2001-6729 A 特開昭63−102173号公報JP 63-102173 A 特開平10−50342号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-50342

非水電解液二次電池等の電極における電気化学的還元に対する非水電解液用添加剤の適応性の指標として、例えば、「Geun−Chang,Hyung−Jin kim,Seung−ll Yu,Song−Hui Jun,Jong−Wook Choi,Myung−Hwan Kim.Journal of The Electrochemical Society,147,12,4391(2000)」には、非水電解液用添加剤を構成する化合物のLUMO(最低空分子軌道)エネルギーのエネルギー準位を用いる方法が報告されている。このような文献では、LUMOエネルギーが低い化合物ほど優れた電子受容体であり、非水電解液二次電池等の電極表面上に安定なSEIを形成することができる非水電解液用添加剤になるとされている。従って、化合物のLUMOエネルギーを測定することにより、該化合物が非水電解液二次電池等の電極表面上に安定なSEIを形成する性能を有するかどうかを容易に評価することができ、この方法が現在では非常に有用な手段となっている。 As an index of the adaptability of non-aqueous electrolyte additives to electrochemical reduction in electrodes of non-aqueous electrolyte secondary batteries and the like, for example, “Geun-Chang, Hyung-Jin Kim, Seung-ll Yu, Song-Hui Jun, Jong-Wook Choi, Myung-Hwan Kim.Journal of The Electrochemical Society, 147, 12, 4391 (2000) "includes the LUMO (minimum unoccupied molecular orbital) energy of the compound constituting the additive for non-aqueous electrolytes. A method using a plurality of energy levels has been reported. In such a document, a compound having a lower LUMO energy is an electron acceptor that is more excellent, and is a non-aqueous electrolyte additive that can form a stable SEI on the surface of an electrode such as a non-aqueous electrolyte secondary battery. It is supposed to be. Therefore, by measuring the LUMO energy of a compound, it is possible to easily evaluate whether the compound has the ability to form stable SEI on the electrode surface of a nonaqueous electrolyte secondary battery or the like. Is now a very useful tool.

一方で、特許文献1〜9に開示されている化合物は、LUMOエネルギーが高く、非水電解液用添加剤としての性能が不充分であったり、LUMOエネルギーが低くても化学的に不安定であったりする等の問題があった。とりわけ、ジスルホン酸エステル化合物は低いLUMOエネルギーを示すものの、水分に対する安定性が低く容易に劣化するため、長期間保管する場合には、厳密な水分含有量及び温度の管理が必要であった。更に、例えば、一般的にリチウムイオン電池としては約60℃、リチウムイオンキャパシタとしては約80℃の耐熱温度が求められていることから、蓄電デバイスに用いられる非水電解液用添加剤の高温での安定性の向上は重要な課題の1つであった。 On the other hand, the compounds disclosed in Patent Documents 1 to 9 have high LUMO energy, insufficient performance as additives for non-aqueous electrolytes, and are chemically unstable even when LUMO energy is low. There was a problem such as. In particular, although the disulfonic acid ester compound exhibits low LUMO energy, it has a low stability to moisture and easily deteriorates. Therefore, when it is stored for a long period of time, it is necessary to strictly control the moisture content and temperature. Furthermore, for example, since a heat resistant temperature of about 60 ° C. is generally required for a lithium ion battery and about 80 ° C. for a lithium ion capacitor, the additive for non-aqueous electrolyte used in an electricity storage device is high. Improving the stability of was an important issue.

また、電極表面に形成されるSEIの性能は、用いる添加剤によって異なり、サイクル特性、充放電容量、内部抵抗等、多くの電池特性に深く関与している。しかしながら、従来の添加剤を用いた場合では、充分な性能を持つSEIを形成させ、長期に亘ってその電池特性を高く維持し続けることは困難であった。
例えば、特許文献10〜15に記載されているビニレンカーボネート系化合物や1,3−プロパンスルトン等のスルトン系化合物を添加剤として用いた電解液は、負極表面上に電気化学的還元分解を生じて生成したSEIによって、不可逆的な容量低下を抑制することが可能となっている。しかし、これらの添加剤によって形成されたSEIは電極を保護する性能に優れるものの、リチウムイオンのイオン伝導性が低いため、内部抵抗を低下させる性能は小さかった。更に、形成されたSEIは、長期間の使用に耐える強度がなく、使用中にSEIが分解したり、SEIに亀裂が生じたりすることによって負極表面が露出し、電解液の分解が生じて電池特性が低下するといった問題点があった。
The performance of SEI formed on the electrode surface varies depending on the additive used, and is deeply involved in many battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance. However, when conventional additives are used, it has been difficult to form SEI with sufficient performance and to keep its battery characteristics high over a long period of time.
For example, an electrolytic solution using a vinylene carbonate compound or a sultone compound such as 1,3-propane sultone described in Patent Documents 10 to 15 as an additive causes electrochemical reductive decomposition on the negative electrode surface. The generated SEI can suppress irreversible capacity reduction. However, although SEI formed by these additives is excellent in the performance of protecting the electrode, the performance of lowering the internal resistance is small because of the low ion conductivity of lithium ions. Further, the formed SEI does not have the strength to withstand long-term use, and the SEI is decomposed during use or the SEI cracks, so that the surface of the negative electrode is exposed and the electrolyte is decomposed. There was a problem that the characteristics deteriorated.

このように、従来の非水電解液用添加剤は、電極を保護する性能や内部抵抗を低下させる等の性能において、長期に亘って充分な性能を有するものではなく、改善の余地があった。即ち、電極表面上に安定で、かつ、サイクル特性、充放電容量、内部抵抗等を向上させるSEIを形成させ、非水電解液二次電池等の蓄電デバイスの電池特性を向上させる新規な電解液用添加剤の開発が求められていた。 As described above, the conventional additive for non-aqueous electrolyte does not have sufficient performance over a long period of time in performance of protecting the electrode or reducing internal resistance, and there is room for improvement. . That is, a novel electrolytic solution that improves the battery characteristics of an electricity storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery by forming SEI that is stable on the electrode surface and that improves cycle characteristics, charge / discharge capacity, internal resistance, etc. Development of additives for use was required.

本発明は、保存安定性に優れ、蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができる非水電解液用添加剤を提供することを目的とする。また、本発明は、該非水電解液用添加剤を用いた非水電解液、及び、該非水電解液を用いた蓄電デバイスを提供することを目的とする。 The present invention is non-aqueous that has excellent storage stability and can improve battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance by forming stable SEI on the electrode surface when used in an electricity storage device. It aims at providing the additive for electrolyte solutions. Another object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte using the additive for non-aqueous electrolyte and an electricity storage device using the non-aqueous electrolyte.

本発明は、下記式(1)で表される含硫黄ジフェニレン化合物(以下、「本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物」ともいう)を含有する非水電解液用添加剤である。
なお、本発明の非水電解液用添加剤は、本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物のみを含有するものに限定されず、本発明の目的を損なわない範囲で、他の成分を含有してもよい。
The present invention is an additive for a non-aqueous electrolyte solution containing a sulfur-containing diphenylene compound represented by the following formula (1) (hereinafter also referred to as “a sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention”).
The additive for non-aqueous electrolyte of the present invention is not limited to the one containing only the sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention, and may contain other components as long as the object of the present invention is not impaired. Good.

Figure 2015191808
Figure 2015191808

式(1)中、X及びXは、ビニル基、アリル基、又は、グリシジル基を示し、Yは、硫黄原子又は−SO−基を示す。
以下に本発明を詳細に説明する。
In Formula (1), X 1 and X 2 represent a vinyl group, an allyl group, or a glycidyl group, and Y represents a sulfur atom or a —SO 2 — group.
The present invention is described in detail below.

本発明者らは、前記式(1)で表される含硫黄ジフェニレン化合物は、硫黄原子を3個有することで、電気化学的還元を受けやすい低いLUMOエネルギーを示し、かつ、化学的に安定であることを見出した。そこで本発明者らは、該含硫黄ジフェニレン化合物を含有する非水電解液用添加剤を非水電解液に含有させ、更に該非水電解液を非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The present inventors have shown that the sulfur-containing diphenylene compound represented by the above formula (1) has three LU atoms, exhibits low LUMO energy that is susceptible to electrochemical reduction, and is chemically stable. I found out. Therefore, the present inventors include a non-aqueous electrolyte additive containing the sulfur-containing diphenylene compound in a non-aqueous electrolyte, and further uses the non-aqueous electrolyte for a power storage device such as a non-aqueous electrolyte secondary battery. In such a case, it has been found that stable SEI can be formed on the electrode surface to improve battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance, and the present invention has been completed.

本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物が、非水電解液用添加剤として、サイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善する理由は詳らかではないが、次のように考えられる。本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物は、重合性の高い化合物であり、電気化学的還元を受けた際に直ちに重合し、硫黄原子を含む極性基を多数含有するSEIを形成すると考えられる。この被膜に含有する硫黄原子は非共有電子対を持つためリチウムイオンとの相互作用性が高く、硫黄原子を含む極性基を多数含有するSEIは、優れたイオン伝導度を示すことができることから、非常に高性能なSEIであると考えられる。このSEIが形成した結果、内部抵抗の増加を抑制し、サイクル特性、充放電容量等の電池特性を改善させることができるものと思われる。 The reason why the sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention improves battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance as an additive for non-aqueous electrolytes is not clear, but is considered as follows. The sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention is a highly polymerizable compound, and is considered to polymerize immediately upon being subjected to electrochemical reduction to form SEI containing a large number of polar groups containing sulfur atoms. Since the sulfur atom contained in this film has an unshared electron pair, the interaction with lithium ions is high, and SEI containing a large number of polar groups containing sulfur atoms can exhibit excellent ionic conductivity. It is considered to be a very high performance SEI. As a result of the formation of this SEI, it is considered that an increase in internal resistance can be suppressed and battery characteristics such as cycle characteristics and charge / discharge capacity can be improved.

前記式(1)中、X及びXは、ビニル基、アリル基、又は、グリシジル基を示し、Yは、硫黄原子、又は、−SO−基を示す。
及びXは、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよいが、製造が容易である等の観点から、同一の基であることが好ましい。
Wherein in formula (1), X 1 and X 2 include a vinyl group, an allyl group, or represents a glycidyl group, Y is a sulfur atom, or, -SO 2 - a group.
X 1 and X 2 may be the same or different, but are preferably the same group from the viewpoint of easy production.

本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物としては、例えば、ビス(4−エテニルチオフェニル)スルフィド、ビス(4−プロペニルチオフェニル)スルフィド、ビス(4−グリシジルチオフェニル)スルフィド、ビス(4−エテニルチオフェニル)スルホン、ビス(4−プロペニルチオフェニル)スルホン、及び、ビス(4−グリシジルチオフェニル)スルホン等が挙げられる。これらのなかでも、保存安定性の観点等からビス(4−グリシジルチオフェニル)スルフィド、ビス(4−グリシジルチオフェニル)スルホンが好ましい。 Examples of the sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention include bis (4-ethenylthiophenyl) sulfide, bis (4-propenylthiophenyl) sulfide, bis (4-glycidylthiophenyl) sulfide, and bis (4-ethenylthiophenyl). ) Sulfone, bis (4-propenylthiophenyl) sulfone, bis (4-glycidylthiophenyl) sulfone, and the like. Among these, bis (4-glycidylthiophenyl) sulfide and bis (4-glycidylthiophenyl) sulfone are preferable from the viewpoint of storage stability.

本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物を製造する方法としては、例えば、対応するジチオール化合物にハロゲン化物を反応させる方法等が挙げられる。
具体的には例えば、前記式(1)における、Yが硫黄原子であり、X及びXが共にビニル基である化合物(ビス(4−エテニルチオフェニル)スルフィド)を製造する場合は、ジチオール化合物にジハロエタンを反応させた後、ジメチルスルホキシド等の極性溶媒中で、脱ハロゲン化水素をする方法や、ジチオール化合物とハロゲン化ビニルとを塩基の存在下に反応させる方法等を用いることができる。
Examples of the method for producing the sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention include a method of reacting a corresponding dithiol compound with a halide.
Specifically, for example, in the case of producing a compound (bis (4-ethenylthiophenyl) sulfide) in which Y in formula (1) is a sulfur atom and X 1 and X 2 are both vinyl groups, dithiol After reacting the compound with dihaloethane, a method of dehydrohalogenating in a polar solvent such as dimethyl sulfoxide, a method of reacting the dithiol compound and vinyl halide in the presence of a base, or the like can be used.

本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物は、電気化学的還元を受けやすい低いLUMOエネルギーを示すため、本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物を含有する本発明の非水電解液用添加剤は、非水電解液に含有されて非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができる。また、本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物は、水分や温度変化に対して安定であるため、本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物を含有する本発明の非水電解液用添加剤は、長期間、室温で保存することが可能である。したがって、該非水電解液用添加剤を含有する非水電解液も、長期間の保存及び使用に耐えることができる。 Since the sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention exhibits low LUMO energy that is susceptible to electrochemical reduction, the additive for a non-aqueous electrolyte solution of the present invention containing the sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention is non-aqueous electrolysis. When used in power storage devices such as non-aqueous electrolyte secondary batteries contained in the solution, stable SEI is formed on the electrode surface to improve battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance. Can do. Moreover, since the sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention is stable against moisture and temperature changes, the additive for a non-aqueous electrolyte solution of the present invention containing the sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention is It can be stored at room temperature. Therefore, the non-aqueous electrolyte containing the non-aqueous electrolyte additive can withstand long-term storage and use.

本発明の非水電解液用添加剤、非水溶媒、及び、電解質を含有する非水電解液もまた、本発明の1つである。 The non-aqueous electrolyte containing the additive for non-aqueous electrolyte, the non-aqueous solvent, and the electrolyte of the present invention is also one aspect of the present invention.

本発明の非水電解液における本発明の非水電解液用添加剤の含有量の好ましい下限は0.005質量%、好ましい上限は10質量%である。本発明の非水電解液用添加剤の含有量が0.005質量%未満であると、非水電解液二次電池等に用いた場合に電極表面での電気的分解によって安定なSEIを充分に形成できないおそれがある。本発明の非水電解液用添加剤の含有量が10質量%を超えると、溶解しにくくなるだけでなく非水電解液の粘度が上昇し、イオンの移動度を充分に確保できなくなるため、電解液の導電性等を充分に確保することができず、非水電解液二次電池等の蓄電デバイスに用いた場合に充放電特性等に支障をきたすことがある。本発明の非水電解液用添加剤の含有量のより好ましい下限は0.01質量%である。
なお、本発明の非水電解液用添加剤は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、本発明の非水電解液用添加剤を2種以上用いる場合の合計の含有量は、好ましい下限が0.005質量%、好ましい上限が10質量%である。
The minimum with preferable content of the additive for nonaqueous electrolytes of this invention in the nonaqueous electrolyte of this invention is 0.005 mass%, and a preferable upper limit is 10 mass%. When the content of the additive for non-aqueous electrolyte of the present invention is less than 0.005% by mass, stable SEI is sufficiently obtained by electrolysis on the electrode surface when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery or the like. May not be formed. When the content of the additive for non-aqueous electrolyte of the present invention exceeds 10% by mass, not only is it difficult to dissolve, but also the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases, and it becomes impossible to ensure sufficient ion mobility. The electroconductivity etc. of electrolyte solution cannot fully be ensured, but when it uses for electrical storage devices, such as a nonaqueous electrolyte secondary battery, it may interfere with charging / discharging characteristics. The more preferable lower limit of the content of the additive for non-aqueous electrolyte of the present invention is 0.01% by mass.
In addition, the additive for non-aqueous electrolytes of this invention may be used independently, and may be used in combination of 2 or more type. In addition, as for the total content when using 2 or more types of additives for non-aqueous electrolytes of this invention, a preferable minimum is 0.005 mass% and a preferable upper limit is 10 mass%.

本発明の非水電解液は、必要に応じて、本発明の非水電解液用添加剤と共に、ビニレンカーボネート(VC)、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、1,3−プロパンスルトン(PS)等の一般的な添加剤を含有してもよい。 The non-aqueous electrolyte of the present invention, if necessary, together with the additive for non-aqueous electrolyte of the present invention, such as vinylene carbonate (VC), fluoroethylene carbonate (FEC), 1,3-propane sultone (PS), etc. You may contain a general additive.

前記非水溶媒としては、得られる非水電解液の粘度を低く抑える等の観点から、非プロトン性溶媒が好適である。なかでも、環状カーボネート、鎖状カーボネート、脂肪族カルボン酸エステル、ラクトン、ラクタム、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン、及び、これらのハロゲン誘導体からなる群より選択される少なくとも1種を含有することが好ましい。なかでも、環状カーボネート、鎖状カーボネートがより好ましく用いられる。 As the non-aqueous solvent, an aprotic solvent is preferable from the viewpoint of keeping the viscosity of the obtained non-aqueous electrolyte low. Among them, it may contain at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, lactones, lactams, cyclic ethers, chain ethers, sulfones, and halogen derivatives thereof. preferable. Of these, cyclic carbonates and chain carbonates are more preferably used.

前記環状カーボネートとしては、例えば、炭酸エチレン(EC)、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン等が挙げられる。
前記鎖状カーボネートとしては、例えば、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル(DEC)、炭酸エチルメチル等が挙げられる。
前記脂肪族カルボン酸エステルとしては、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル等が挙げられる。
前記ラクトンとしては、例えば、γ−ブチロラクトン等が挙げられる。
前記ラクタムとしては、例えば、ε−カプロラクタム、N−メチルピロリドン等が挙げられる。
前記環状エーテルとしては、例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキソラン等が挙げられる。
前記鎖状エーテルとしては、例えば、1,2−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン等が挙げられる。
前記スルホンとしては、例えば、スルホラン等が挙げられる。
前記ハロゲン誘導体としては、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−クロロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン等が挙げられる。
これらの非水溶媒は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの非水溶媒は、例えば、リチウムイオン電池等の非水電解液二次電池や、リチウムイオンキャパシタ等の電気二重層キャパシタ等に好ましく用いられる。
Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate, butylene carbonate, and the like.
Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate.
Examples of the aliphatic carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, and methyl trimethyl acetate.
Examples of the lactone include γ-butyrolactone.
Examples of the lactam include ε-caprolactam and N-methylpyrrolidone.
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane and the like.
Examples of the chain ether include 1,2-diethoxyethane, ethoxymethoxyethane, and the like.
Examples of the sulfone include sulfolane.
Examples of the halogen derivative include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-chloro-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-difluoro-1,3-dioxolane-2- ON etc. are mentioned.
These nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more.
These nonaqueous solvents are preferably used for nonaqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion batteries, electric double layer capacitors such as lithium ion capacitors, and the like.

前記電解質としては、リチウムイオンのイオン源となるリチウム塩が好ましい。なかでも、LiAlCl、LiBF、LiPF、LiClO、LiAsF、及び、LiSbFからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。なかでも、解離度が高く電解液のイオン伝導度を高めることができ、さらには耐酸化還元特性により長期間使用による蓄電デバイスの性能劣化を抑制する作用がある等の観点から、LiBF及び/又はLiPFであることがより好ましい。これらの電解質は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお、前記LiBF、LiPFが用いられる場合、非水溶媒としては、環状カーボネート及び鎖状カーボネートをそれぞれ1種以上混合することが好ましく、炭酸エチレン及び炭酸ジエチルを混合することがより好ましい。
The electrolyte is preferably a lithium salt that serves as a source of lithium ions. Among them, LiAlCl 4, LiBF 4, LiPF 6, LiClO 4, LiAsF 6 and is preferably at least one selected from the group consisting of LiSbF 6. Among them, LiBF 4 and / or LiBF 4 and / or LiF 4 and / or from the viewpoint that the degree of dissociation is high, the ionic conductivity of the electrolytic solution can be increased, and further, the oxidation-reduction properties have an effect of suppressing performance deterioration of the electricity storage device due to long-term use. or more preferably LiPF 6. These electrolytes may be used alone or in combination of two or more.
Incidentally, the LiBF 4, if the LiPF 6 is used as the non-aqueous solvent, preferably mixed one or more respective cyclic carbonate and chain carbonate is more preferable to mix ethylene carbonate and diethyl carbonate.

本発明の非水電解液における前記電解質の濃度の好ましい下限は0.1mol/L、好ましい上限は2.0mol/Lである。前記電解質の濃度が0.1mol/L未満であると、非水電解液の導電性等を充分に確保することができず、蓄電デバイスに用いた場合に放電特性及び充電特性等に支障をきたすことがある。前記電解質の濃度が2.0mol/Lを超えると、粘度が上昇し、イオンの移動度を充分に確保できなくなるため、非水電解液の導電性等を充分に確保することができず、蓄電デバイスに用いた場合に放電特性及び充電特性等に支障をきたすことがある。前記電解質の濃度のより好ましい下限は0.5mol/L、より好ましい上限は1.5mol/Lである。 The preferable lower limit of the concentration of the electrolyte in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is 0.1 mol / L, and the preferable upper limit is 2.0 mol / L. When the concentration of the electrolyte is less than 0.1 mol / L, the conductivity of the non-aqueous electrolyte cannot be sufficiently ensured, and the discharge characteristics and the charge characteristics are hindered when used in an electricity storage device. Sometimes. When the concentration of the electrolyte exceeds 2.0 mol / L, the viscosity increases and the mobility of ions cannot be sufficiently ensured, so that the conductivity of the non-aqueous electrolyte cannot be sufficiently secured and When used in a device, the discharge characteristics and charging characteristics may be hindered. A more preferred lower limit of the electrolyte concentration is 0.5 mol / L, and a more preferred upper limit is 1.5 mol / L.

本発明の非水電解液、正極、及び、負極を備えた蓄電デバイスもまた、本発明の1つである。蓄電デバイスとしては、非水電解液二次電池や電気二重層キャパシタ等がある。これらの中でもリチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタが好適である。 An electricity storage device including the non-aqueous electrolyte, positive electrode, and negative electrode of the present invention is also one aspect of the present invention. Examples of the electricity storage device include a non-aqueous electrolyte secondary battery and an electric double layer capacitor. Of these, lithium ion batteries and lithium ion capacitors are preferred.

図1は、本発明の蓄電デバイスの一例を模式的に示した断面図である。
図1において、本発明の蓄電デバイスにかかる非水電解液二次電池1は、正極集電体2の一方面側に正極活物質層3が設けられてなる正極板4、及び、負極集電体5の一方面側に負極活物質層6が設けられてなる負極板7を有する。正極板4と負極板7とは、本発明の非水電解液8と非水電解液8中に設けたセパレータ9を介して対向配置されている。
なお、図1では、蓄電デバイスとして非水電解液二次電池を示したが、本発明の蓄電デバイスはこれに限定されることはなく、その他の電気二重層キャパシタ等の蓄電デバイスにも適用できる。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the electricity storage device of the present invention.
In FIG. 1, a nonaqueous electrolyte secondary battery 1 according to an electricity storage device of the present invention includes a positive electrode plate 4 in which a positive electrode active material layer 3 is provided on one side of a positive electrode current collector 2, and a negative electrode current collector. A negative electrode plate 7 having a negative electrode active material layer 6 provided on one surface side of the body 5 is provided. The positive electrode plate 4 and the negative electrode plate 7 are disposed to face each other with a separator 9 provided in the non-aqueous electrolyte 8 and the non-aqueous electrolyte 8 of the present invention.
In FIG. 1, a non-aqueous electrolyte secondary battery is shown as the electricity storage device, but the electricity storage device of the present invention is not limited to this, and can be applied to other electricity storage devices such as electric double layer capacitors. .

前記正極集電体2及び前記負極集電体5としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属からなる金属箔を用いることができる。 As the positive electrode current collector 2 and the negative electrode current collector 5, for example, a metal foil made of a metal such as aluminum, copper, nickel, and stainless steel can be used.

前記正極活物質層3に用いる正極活物質としては、リチウム含有複合酸化物が好ましく用いられ、例えば、LiMnO、LiFeO、LiCoO、LiMn、LiFeSiO、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiFePO等のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。 As the positive electrode active material used for the positive electrode active material layer 3, a lithium-containing composite oxide is preferably used. For example, LiMnO 2 , LiFeO 2 , LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiNi 1/3 Co Examples thereof include lithium-containing composite oxides such as 1/3 Mn 1/3 O 2 and LiFePO 4 .

前記負極活物質層6に用いる負極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵、放出することができる材料が挙げられる。このような材料としては、黒鉛、非晶質炭素等の炭素材料や、酸化インジウム、酸化シリコン、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化リチウム等の酸化物材料等が挙げられる。
また、負極活物質として、リチウム金属、及び、リチウムと合金を形成することができる金属材料を用いることもできる。前記リチウムと合金を形成することができる金属としては、例えば、Cu、Sn、Si、Co、Mn、Fe、Sb、Ag等が挙げられ、これらの金属とリチウムを含む2元又は3元からなる合金を用いることもできる。
これらの負極活物質は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the negative electrode active material used for the negative electrode active material layer 6 include a material that can occlude and release lithium. Examples of such materials include carbon materials such as graphite and amorphous carbon, and oxide materials such as indium oxide, silicon oxide, tin oxide, zinc oxide, and lithium oxide.
In addition, as the negative electrode active material, lithium metal and a metal material capable of forming an alloy with lithium can be used. Examples of the metal capable of forming an alloy with lithium include Cu, Sn, Si, Co, Mn, Fe, Sb, Ag, and the like, and are composed of binary or ternary containing these metals and lithium. An alloy can also be used.
These negative electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.

前記セパレータ9としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂等からなる多孔質フィルムを用いることができる。 As the separator 9, for example, a porous film made of polyethylene, polypropylene, fluororesin, or the like can be used.

本発明によれば、保存安定性に優れ、蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができる非水電解液用添加剤を提供することができる。また、本発明によれば、該非水電解液用添加剤を用いた非水電解液、及び、該非水電解液を用いた蓄電デバイスを提供することができる。 According to the present invention, when used in an electricity storage device, it has excellent storage stability and can form stable SEI on the electrode surface to improve battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance. An additive for non-aqueous electrolyte can be provided. Moreover, according to this invention, the nonaqueous electrolyte using this additive for nonaqueous electrolytes, and the electrical storage device using this nonaqueous electrolyte can be provided.

本発明の蓄電デバイスの一例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically an example of the electrical storage device of this invention.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
炭酸エチレン(EC)と炭酸ジエチル(DEC)とを、EC:DEC=30:70の体積組成比で混合して得られた混合非水溶媒に、電解質としてLiPFを1.0mol/Lの濃度となるように溶解し、該混合非水溶媒と該電解質とからなる溶液全重量に対し、非水電解液用添加剤として表1に示した化合物1を、含有割合が0.5質量%となるように添加し、非水電解液を調製した。
(Example 1)
In a mixed non-aqueous solvent obtained by mixing ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) at a volume composition ratio of EC: DEC = 30: 70, a concentration of 1.0 mol / L of LiPF 6 as an electrolyte The compound 1 shown in Table 1 as an additive for a non-aqueous electrolyte is 0.5% by mass with respect to the total weight of the solution composed of the mixed non-aqueous solvent and the electrolyte. The nonaqueous electrolyte solution was prepared.

(実施例2)
化合物1の含有割合を1.0質量%となるようにしたこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Example 2)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the content ratio of Compound 1 was 1.0% by mass.

(実施例3)
化合物1に代えて、表1に示した化合物2を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Example 3)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1, except that Compound 2 shown in Table 1 was added instead of Compound 1 so that the content ratio was 1.0% by mass.

(実施例4)
化合物1に代えて、表1に示した化合物3を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
Example 4
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound 3 shown in Table 1 was added instead of the compound 1 so that the content ratio was 1.0% by mass.

(実施例5)
化合物1に代えて、表1に示した化合物4を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Example 5)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound 4 shown in Table 1 was added instead of the compound 1 so that the content ratio was 1.0% by mass.

(実施例6)
化合物1に代えて、表1に示した化合物5を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Example 6)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound 5 shown in Table 1 was added instead of the compound 1 so that the content ratio was 1.0% by mass.

(実施例7)
化合物1に代えて、表1に示した化合物6を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Example 7)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound 6 shown in Table 1 was added instead of the compound 1 so that the content ratio was 1.0% by mass.

(比較例1)
化合物1を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 1)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that Compound 1 was not used.

(比較例2)
化合物1に代えて、1,3−プロパンスルトンを含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 2)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1,3-propane sultone was added in such a manner that the content ratio was 1.0% by mass instead of Compound 1.

(比較例3)
化合物1に代えて、ビニレンカーボネート(VC)を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 3)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that vinylene carbonate (VC) was added so as to have a content ratio of 1.0% by mass instead of Compound 1.

(比較例4)
ビニレンカーボネート(VC)の含有割合を2.0質量%となるようにしたこと以外は、比較例3と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 4)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 3 except that the content of vinylene carbonate (VC) was 2.0% by mass.

(比較例5)
化合物1に代えて、フルオロエチレンカーボネート(FEC)を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 5)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that fluoroethylene carbonate (FEC) was added so that the content ratio was 1.0% by mass instead of Compound 1.

(比較例6)
フルオロエチレンカーボネート(FEC)の含有割合を2.0質量%となるようにしたこと以外は、比較例5と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 6)
A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Comparative Example 5 except that the content ratio of fluoroethylene carbonate (FEC) was 2.0% by mass.

(比較例7)
化合物1における式(1)のYの部分を硫黄原子から酸素原子に変えた化合物(ビス(4−エテニルチオフェニル)エーテル)を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例1と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 7)
Except that the compound (bis (4-ethenylthiophenyl) ether) in which the Y part of the formula (1) in the compound 1 is changed from a sulfur atom to an oxygen atom is added so that the content ratio is 1.0% by mass. A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1.

(比較例8)
化合物2における式(1)のYの部分を硫黄原子から酸素原子に変えた化合物(ビス(4−プロペニルチオフェニル)エーテル)を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例3と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 8)
Except that the compound (bis (4-propenylthiophenyl) ether) in which the Y part of the formula (1) in the compound 2 is changed from a sulfur atom to an oxygen atom is added so that the content ratio is 1.0 mass%. A non-aqueous electrolyte was prepared in the same manner as in Example 3.

(比較例9)
化合物3における式(1)のYの部分を硫黄原子から酸素原子に変えた化合物(ビス(4−グリシジルチオフェニル)エーテル)を含有割合が1.0質量%となるように添加したこと以外は、実施例4と同様にして非水電解液を調製した。
(Comparative Example 9)
Except having added the compound (bis (4-glycidyl thiophenyl) ether) which changed the Y part of Formula (1) in the compound 3 from the sulfur atom to the oxygen atom so that a content rate might be 1.0 mass%. A nonaqueous electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 4.

<評価>
(LUMOエネルギーの測定)
実施例で用いた化合物1〜6について、LUMO(最低空分子軌道)エネルギーを測定するため、Gaussian03ソフトウェアにより、半経験的分子軌道計算を行った。軌道計算により得られた化合物1〜6のLUMOエネルギーを表1に示した。
<Evaluation>
(Measurement of LUMO energy)
For compounds 1-6 used in the examples, semi-empirical molecular orbital calculations were performed with Gaussian 03 software to measure the LUMO (lowest unoccupied molecular orbital) energy. Table 1 shows LUMO energies of Compounds 1 to 6 obtained by orbit calculation.

Figure 2015191808
Figure 2015191808

(安定性)
実施例で用いた化合物1〜6、及び、比較例5、6で用いたフルオロエチレンカーボネート(FEC)について、温度40±2℃、湿度75±5%の恒温恒湿環境下で90日間の保存試験を行い、H−核磁気共鳴スペクトル(H−NMR)を測定し、保存前後の各化合物のピークを確認し、保存前後でH−NMRのピーク変化がなかった場合を「○」、保存前後でH−NMRのわずかなピーク変化が確認された場合を「△」、保存前後でH−NMRの明らかなピーク変化が確認された場合を「×」として安定性を評価した。結果を表2に示した。
(Stability)
The compounds 1 to 6 used in the examples and the fluoroethylene carbonate (FEC) used in Comparative Examples 5 and 6 were stored for 90 days in a constant temperature and humidity environment at a temperature of 40 ± 2 ° C. and a humidity of 75 ± 5%. test carried out, 1 H- measure nuclear magnetic resonance spectra (1 H-NMR), check the peak of each compound before and after the storage, the case where there is no peak change in 1 H-NMR before and after storage "○" The stability was evaluated as “Δ” when a slight peak change of 1 H-NMR was confirmed before and after storage, and “x” when a clear peak change of 1 H-NMR was confirmed before and after storage. . The results are shown in Table 2.

Figure 2015191808
Figure 2015191808

表2に示したように、比較例5、6で用いたフルオロエチレンカーボネート(FEC)は、一部加水分解されていると考えられ、安定性が劣るものであった。一方、実施例で用いた化合物1〜6は、ほとんど変化が見られず、安定性に優れるものであった。 As shown in Table 2, the fluoroethylene carbonate (FEC) used in Comparative Examples 5 and 6 was considered to be partially hydrolyzed and had poor stability. On the other hand, the compounds 1 to 6 used in the examples were hardly changed and excellent in stability.

(放電容量維持率及び内部抵抗比の評価)
正極活物質としてLiMn、及び、導電性付与剤としてカーボンブラックを乾式混合し、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(PVDF)を溶解させたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に均一に分散させ、スラリーを作製した。得られたスラリーを正極集電体となるアルミ金属箔(角型、厚さ20μm)上に塗布後、NMPを蒸発させることにより正極シートを作製した。得られた正極シート中の固形分比率は、質量比で、正極活物質:導電性付与剤:PVDF=80:10:10とした。
一方、負極シートとして、市販の黒鉛塗布電極シート(宝泉社製)を用いた。
実施例及び比較例で得られた各非水電解液中にて、負極シートと正極シートとを、ポリエチレンからなるセパレータを介して積層し、円筒型二次電池を作製した。
得られた各円筒型二次電池に対して、25℃において、充電レートを0.3C、放電レートを0.3C、充電終止電圧を4.2V、及び、放電終止電圧を2.5Vとして充放電サイクル試験を行った。200サイクル後の放電容量維持率(%)と200サイクル後の内部抵抗比を表3に示した。
なお、「200サイクル後の放電容量維持率(%)」とは、200サイクル試験後の放電容量(mAh)を、10サイクル試験後の放電容量(mAh)で割った値に100をかけたものである。また、「200サイクル後の内部抵抗比」とは、サイクル試験前の抵抗を1としたときの、200サイクル試験後の抵抗を相対値で示したものである。
(Evaluation of discharge capacity maintenance ratio and internal resistance ratio)
Disperse uniformly in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in which LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material and carbon black as a conductivity imparting agent are dry mixed and polyvinylidene fluoride (PVDF) is dissolved as a binder To prepare a slurry. The obtained slurry was applied on an aluminum metal foil (square shape, thickness 20 μm) serving as a positive electrode current collector, and then NMP was evaporated to prepare a positive electrode sheet. The solid content ratio in the obtained positive electrode sheet was a mass ratio of positive electrode active material: conductivity imparting agent: PVDF = 80: 10: 10.
On the other hand, as the negative electrode sheet, a commercially available graphite coated electrode sheet (manufactured by Hosen Co., Ltd.) was used.
In each of the non-aqueous electrolytes obtained in the examples and comparative examples, the negative electrode sheet and the positive electrode sheet were laminated via a separator made of polyethylene to produce a cylindrical secondary battery.
Each cylindrical secondary battery obtained was charged at 25 ° C. with a charge rate of 0.3 C, a discharge rate of 0.3 C, a charge end voltage of 4.2 V, and a discharge end voltage of 2.5 V. A discharge cycle test was conducted. Table 3 shows the discharge capacity retention rate (%) after 200 cycles and the internal resistance ratio after 200 cycles.
“Discharge capacity maintenance rate after 200 cycles (%)” is obtained by multiplying the value obtained by dividing discharge capacity (mAh) after 200 cycle test by discharge capacity (mAh) after 10 cycle test by 100. It is. The “internal resistance ratio after 200 cycles” is a relative value of the resistance after the 200 cycle test when the resistance before the cycle test is 1.

Figure 2015191808
Figure 2015191808

表3から、本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物である化合物1〜6を含む各実施例の非水電解液を用いた円筒型二次電池は、比較例の非水電解液を用いた円筒型二次電池と比較して、サイクル試験時における放電容量維持率が高いことが分かる。従って、本発明にかかる含硫黄ジフェニレン化合物を非水電解液用添加剤として含む実施例の非水電解液を非水電解液二次電池に用いた場合、比較例の非水電解液を用いた場合と比較して、非水電解液二次電池の電極表面上に充放電サイクルに対して安定なSEIを形成していることがわかる。また、実施例の非水電解液は、内部抵抗比が小さいことから、サイクル時による内部抵抗の増加を抑制できることが分かる。 From Table 3, the cylindrical secondary battery using the non-aqueous electrolyte of each Example containing the compounds 1-6 which are the sulfur-containing diphenylene compounds according to the present invention is a cylindrical type using the non-aqueous electrolyte of the comparative example. It can be seen that the discharge capacity retention rate during the cycle test is higher than that of the secondary battery. Therefore, when the non-aqueous electrolyte of the example containing the sulfur-containing diphenylene compound according to the present invention as an additive for a non-aqueous electrolyte was used for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte of the comparative example was used. Compared with the case, it turns out that SEI stable with respect to the charge / discharge cycle is formed on the electrode surface of the nonaqueous electrolyte secondary battery. Moreover, since the non-aqueous electrolyte of an Example has a small internal resistance ratio, it turns out that the increase in internal resistance by the time of a cycle can be suppressed.

本発明によれば、保存安定性に優れ、蓄電デバイスに用いた場合に、電極表面上に安定なSEIを形成してサイクル特性、充放電容量、内部抵抗等の電池特性を改善することができる非水電解液用添加剤を提供することができる。また、本発明によれば、該非水電解液用添加剤を用いた非水電解液、及び、該非水電解液を用いた蓄電デバイスを提供することができる。 According to the present invention, when used in an electricity storage device, it has excellent storage stability and can form stable SEI on the electrode surface to improve battery characteristics such as cycle characteristics, charge / discharge capacity, and internal resistance. An additive for non-aqueous electrolyte can be provided. Moreover, according to this invention, the nonaqueous electrolyte using this additive for nonaqueous electrolytes, and the electrical storage device using this nonaqueous electrolyte can be provided.

1 非水電解液二次電池
2 正極集電体
3 正極活物質層
4 正極板
5 負極集電体
6 負極活物質層
7 負極板
8 非水電解液
9 セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte secondary battery 2 Positive electrode collector 3 Positive electrode active material layer 4 Positive electrode plate 5 Negative electrode collector 6 Negative electrode active material layer 7 Negative electrode plate 8 Nonaqueous electrolyte 9 Separator

Claims (9)

下記式(1)で表される含硫黄ジフェニレン化合物を含有することを特徴とする非水電解液用添加剤。
Figure 2015191808
式(1)中、X及びXは、ビニル基、アリル基、又は、グリシジル基を示し、Yは、硫黄原子又は−SO−基を示す。
A non-aqueous electrolyte additive comprising a sulfur-containing diphenylene compound represented by the following formula (1).
Figure 2015191808
In Formula (1), X 1 and X 2 represent a vinyl group, an allyl group, or a glycidyl group, and Y represents a sulfur atom or a —SO 2 — group.
請求項1記載の非水電解液用添加剤、非水溶媒、及び、電解質を含有する非水電解液。 A nonaqueous electrolytic solution comprising the additive for nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, a nonaqueous solvent, and an electrolyte. 非水溶媒は、非プロトン性溶媒である請求項2記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to claim 2, wherein the nonaqueous solvent is an aprotic solvent. 非プロトン性溶媒は、環状カーボネート、鎖状カーボネート、脂肪族カルボン酸エステル、ラクトン、ラクタム、環状エーテル、鎖状エーテル、スルホン、及び、これらのハロゲン誘導体からなる群より選択される少なくとも1種である請求項3記載の非水電解液。 The aprotic solvent is at least one selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, lactones, lactams, cyclic ethers, chain ethers, sulfones, and halogen derivatives thereof. The nonaqueous electrolytic solution according to claim 3. 電解質は、リチウム塩を含有する請求項2、3又は4記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to claim 2, 3 or 4, wherein the electrolyte contains a lithium salt. リチウム塩は、LiAlCl、LiBF、LiPF、LiClO、LiAsF、及び、LiSbFからなる群より選択される少なくとも1種である請求項5記載の非水電解液。 Lithium salt, LiAlCl 4, LiBF 4, LiPF 6, LiClO 4, LiAsF 6, and the nonaqueous electrolytic solution according to claim 5, wherein at least one selected from the group consisting of LiSbF 6. 請求項2、3、4、5又は6記載の非水電解液、正極、及び、負極を備えた蓄電デバイス。 The electrical storage device provided with the nonaqueous electrolyte solution of Claim 2, 3, 4, 5 or 6, a positive electrode, and a negative electrode. 蓄電デバイスがリチウムイオン電池である、請求項7記載の蓄電デバイス。 The electricity storage device according to claim 7, wherein the electricity storage device is a lithium ion battery. 蓄電デバイスがリチウムイオンキャパシタである、請求項7記載の蓄電デバイス。 The electricity storage device according to claim 7, wherein the electricity storage device is a lithium ion capacitor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113140795A (en) * 2021-03-30 2021-07-20 山东海容电源材料股份有限公司 High-voltage lithium ion battery electrolyte
US11505653B2 (en) 2017-07-24 2022-11-22 3M Innovative Properties Company Compositions and methods of making a polymerized composition

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11505653B2 (en) 2017-07-24 2022-11-22 3M Innovative Properties Company Compositions and methods of making a polymerized composition
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