JP2015195202A - Nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for enhancement of a nonaqueous electrolyte secondary battery in high-load discharge characteristic and high-temperature cycle characteristic.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte secondary battery comprises: a nonaqueous electrolyte containing a compound expressed by the formula (1); and a negative electrode including a negative electrode active material consisting of a carbonaceous material. (Rto Rindependently represent H, F or a fluorine-substituted/unsubstituted carbon hydride group; at least one of Rto Ris F or fluorine-substituted/unsubstituted carbon hydride group; if Rto Rinclude F, at least four or more of Rto Rinclude F; n is 0 or 1; if n=0, an aromatic ring and S are directly bonded with each other.)

Description

本発明は非水系電解液及びそれを用いた非水系電解液二次電池に関するものである。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.

含リチウム遷移金属酸化物を正極に用い、非水溶媒を電解液に用いるリチウム非水系電解液二次電池は、高いエネルギー密度を実現できることから、携帯電話、ラップトップコンピュータ等の小型電源から、自動車や鉄道、ロードレベリング用の大型電源まで広範な用途に適用されている。しかしながら、近年の非水系電解液電池に対する高性能化の要求はますます高まっており、二次電池の各種特性の改善が強く要求されている。   Lithium non-aqueous electrolyte secondary batteries that use lithium-containing transition metal oxides as positive electrodes and non-aqueous solvents as electrolytes can achieve high energy density, so they can be used from small power sources such as mobile phones and laptop computers to automobiles. It is applied to a wide range of applications, from large power supplies for railways and road leveling. However, in recent years, the demand for higher performance of non-aqueous electrolyte batteries is increasing, and there is a strong demand for improvement of various characteristics of secondary batteries.

リチウム非水系電解液二次電池においては、エチレンカーボネートやプロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネートやジエチルカーボネートやエチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、γ−ブチロラクトンやγ−バレロラクトン等の環状カルボン酸エステル類、酢酸メチルや酢酸エチルやプロピオン酸メチル等の鎖状カルボン酸エステル類の非水溶媒と、LiPFやLiBFやLiAsFやLiClOやLiCFSOやLiN(CFSO等の溶質(電解質)とを含有する非水系電解液が用いられる。 In lithium non-aqueous electrolyte secondary batteries, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, and cyclic carboxyls such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone are used. Non-aqueous solvents of acid esters, chain carboxylic acid esters such as methyl acetate, ethyl acetate, and methyl propionate; LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3, and LiN (CF 3 SO 2 ) A nonaqueous electrolytic solution containing a solute (electrolyte) such as 2 is used.

このような非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池では、その非水系電解液の組成によって反応性が異なるため、非水系電解液により電池特性が大きく変わることになる。非水系電解液二次電池の負荷特性、サイクル特性、保存特性等の電池特性を改良したり、過充電時の電池の安全性を高めたりするために、非水系電解液中の非水溶媒や電解質について種々の検討がなされている。   In the non-aqueous electrolyte secondary battery using such a non-aqueous electrolyte, the reactivity varies depending on the composition of the non-aqueous electrolyte, and thus the battery characteristics are greatly changed by the non-aqueous electrolyte. In order to improve battery characteristics such as load characteristics, cycle characteristics, and storage characteristics of non-aqueous electrolyte secondary batteries, and to improve battery safety during overcharge, non-aqueous solvents in non-aqueous electrolyte solutions Various studies have been made on electrolytes.

例えば特許文献1には、リチウムマンガン複合酸化物を活物質とする正極と、金属リチウム若しくはその合金、又はリチウム化合物を用いる負極と、非水電解液とからなるリチウムマンガン二次電池において、正極に脱水剤を備えることによって、充放電サイクル特性に優れたリチウムマンガン二次電池を提供する技術が開示されている。当該文献では、各種脱水剤を正極に予め含有させておくことで、マンガンの溶出が少なく、初期容量及び10サイクル後の容量維持率が向上することが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a lithium manganese secondary battery including a positive electrode using a lithium manganese composite oxide as an active material, a negative electrode using metallic lithium or an alloy thereof, or a lithium compound, and a nonaqueous electrolytic solution. A technique for providing a lithium manganese secondary battery having excellent charge / discharge cycle characteristics by providing a dehydrating agent is disclosed. In this document, it is disclosed that by containing various dehydrating agents in the positive electrode in advance, the elution of manganese is small and the initial capacity and the capacity retention rate after 10 cycles are improved.

特許文献2には、鎖状炭酸エステル、飽和環状炭酸エステル、及び不飽和環状炭酸エステルの混合溶媒、特定の鎖状イソシアナト化合物を含有する非水電解液によって、25℃、45℃におけるサイクル試験後の容量維持率が向上することが開示されている。
特許文献3には、ケイ素を構成元素として有する特定の負極を備える二次電池において、イソシアネート基および電子吸引性基を有するイソシアネート化合物を含有する電解液を用いることで、23℃において初期充放電特性を確保しつつサイクル特性が向上することが開示されている。
In Patent Document 2, after a cycle test at 25 ° C. and 45 ° C., using a mixed solvent of a chain carbonate ester, a saturated cyclic carbonate ester and an unsaturated cyclic carbonate ester, and a non-aqueous electrolyte containing a specific chain isocyanate compound. It is disclosed that the capacity retention rate of the battery is improved.
In Patent Document 3, in a secondary battery including a specific negative electrode having silicon as a constituent element, an initial charge / discharge characteristic at 23 ° C. is obtained by using an electrolyte solution containing an isocyanate compound having an isocyanate group and an electron-withdrawing group. It is disclosed that the cycle characteristics are improved while ensuring the above.

特許文献4には、特定の表面含酸素率である炭素質材料からなる負極活物質と、1,6−ジイソシアナトヘキサン等のイソシアネート基を有する化合物を含有する非水系電解液とを同時使用することで、高温時サイクル特性を改善させ、低温放電特性の劣化が小さい電池を実現する技術が開示されている。
非特許文献1には、テトラメチレンスルホンとパラトルエンスルホニルイソシアネートとを混合して用いた電解液が、熱安定性に優れ、リチウムイオン電池特性向上に資するという技術が開示されている。
Patent Document 4 simultaneously uses a negative electrode active material made of a carbonaceous material having a specific surface oxygen content and a nonaqueous electrolytic solution containing a compound having an isocyanate group such as 1,6-diisocyanatohexane. Thus, a technique for improving the high-temperature cycle characteristics and realizing a battery with low degradation of the low-temperature discharge characteristics is disclosed.
Non-Patent Document 1 discloses a technique in which an electrolytic solution using a mixture of tetramethylene sulfone and paratoluenesulfonyl isocyanate is excellent in thermal stability and contributes to improvement in lithium ion battery characteristics.

特開2000−285961号公報JP 2000-285661 A 特開2006−164759号公報JP 2006-164759 A 特開2009−245923号公報JP 2009-245923 A 特開2013−38072号公報JP 2013-38072 A

Journal of Power Sources 202(2012)322−331Journal of Power Sources 202 (2012) 322-331

しかしながら、近年の非水系電解液二次電池の特性改善への要求はますます高まっており、エネルギー密度、出力性能、寿命、高温耐性、低温特性、高負荷放電特性等の各種性能を高いレベルで併せ持つことが求められているが、上記特許文献1〜4および上記非特許文献1に開示の技術を含めて、そのような二次電池は未だ達成されていない。中でも、二次電池の初期インピーダンスの増加を抑えつつ、高温サイクル特性を向上させることが難しいという問題があった。自動車などでの使用では、電池の抵抗が問題とされることが多く、また、用途として10年を越える長期の信頼性が要求されるため、近年特に問題となっていた。   However, the demand for improving the characteristics of non-aqueous electrolyte secondary batteries in recent years is increasing, and various performances such as energy density, output performance, life, high temperature resistance, low temperature characteristics, and high load discharge characteristics are at a high level. Such secondary batteries have not been achieved yet, including the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Document 1 described above. In particular, there is a problem that it is difficult to improve the high-temperature cycle characteristics while suppressing an increase in the initial impedance of the secondary battery. In use in automobiles and the like, the resistance of the battery is often a problem, and since long-term reliability exceeding 10 years is required as an application, it has been particularly a problem in recent years.

また、本発明の発明者らによる検討によれば、特許文献1に記載の脱水材を正極に含有させる方法では、その後の電極作製や電池作製の工程において、パラトルエンスルホニルイソシアネートは空気中の水蒸気と反応してしまい、品質が変化してしまうことが見出された。また、特許文献2、特許文献3に記載のベンゼンスルフォニルイソシアネートを含有させた電解液を用いると、高負荷放電特性が悪化するという問題が見出された。さらに、本発明の発明者らによる検討によれば、特許文献4に記載の1,6−ジイソシアナトヘキサンを含有させた電解液を用いると、初期インピーダンスが著しく増加してしまうという問題点が見出された。非特許文献1に記載のパラトルエンスルホニルイソシアネートをテトラメチレンスルホンに含有させた電解液は粘度が極めて高く、電解液に用いた電池の充放電が行えずに、実用に堪えないという問題点が見出された。   Further, according to the study by the inventors of the present invention, in the method of incorporating the dehydrating material described in Patent Document 1 into the positive electrode, paratoluenesulfonyl isocyanate is water vapor in the air in the subsequent electrode manufacturing and battery manufacturing processes. It has been found that the quality changes. Moreover, when the electrolyte solution containing the benzenesulfonyl isocyanate described in Patent Document 2 and Patent Document 3 was used, a problem was found that the high-load discharge characteristics deteriorated. Furthermore, according to the study by the inventors of the present invention, when the electrolytic solution containing 1,6-diisocyanatohexane described in Patent Document 4 is used, the initial impedance is remarkably increased. It was found. An electrolyte solution containing para-toluenesulfonyl isocyanate described in Non-Patent Document 1 in tetramethylene sulfone has a very high viscosity, and the battery used for the electrolyte solution cannot be charged / discharged, so that there is a problem that it cannot be put into practical use. It was issued.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち本発明は、非水系電解液二次電池に関して、初期インピーダンスの増加を抑えつつ、高負荷放電特性に優れ、かつ高温サイクル特性に優れる二次電池を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、特定の化合物を非水系電解液中に含有させることによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。
The present invention has been made in view of the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a secondary battery that is excellent in high-load discharge characteristics and excellent in high-temperature cycle characteristics while suppressing an increase in initial impedance with respect to a non-aqueous electrolyte secondary battery.
As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by including a specific compound in the non-aqueous electrolyte solution, and the present invention has been completed. .

本発明の要旨は、以下に示す通りである。
〔1〕
金属イオンを吸蔵及び放出可能な正極と、金属イオンを吸蔵及び放出可能な負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質とを含む非水系電解液とを備えた非水系電解液二次電池であって、
該負極の負極活物質が炭素質材料であり、
該非水系電解液が、環状カーボネート及び鎖状カーボネートのうち少なくとも一方を含有し、
更に、下記一般式(1)で表される化合物を含有していることを特徴とする非水系電解
液二次電池。
The gist of the present invention is as follows.
[1]
A non-aqueous electrolyte solution comprising: a positive electrode capable of inserting and extracting metal ions; a negative electrode capable of storing and releasing metal ions; and a non-aqueous electrolyte solution including a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. A secondary battery,
The negative electrode active material of the negative electrode is a carbonaceous material,
The non-aqueous electrolyte contains at least one of a cyclic carbonate and a chain carbonate,
Furthermore, the non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by containing the compound represented by following General formula (1).

Figure 2015195202
Figure 2015195202

(式(1)中、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子またはフッ素置換されていてもよい炭化水素基であり、R〜Rのうち少なくとも一つはフッ素原子またはフッ素置換されていてもよい炭化水素基である。R〜Rにフッ素原子を含む場合、R〜Rのうち少なくとも4つ以上にフッ素原子を含む。nは0または1である。n=0の場合、芳香環とSが直接結合することを意味する。)
〔2〕
前記非水系電解液が、前記一般式(1)で表される化合物を、非水系電解液全量に対して0.01質量%以上2質量%以下の含有率で含有していることを特徴とする〔1〕に記載の非水系電解液二次電池。
〔3〕
前記正極が、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物またはリチウム鉄燐酸化合物のうち少なくとも一方を含有することを特徴とする〔1〕または〔2〕に記載の非水系電解液二次電池。
〔4〕
前記正極が、リチウム鉄燐酸化合物を含有することを特徴とする〔3〕に記載の非水系電解液二次電池。
〔5〕
前記一般式(1)中のR〜Rのうち少なくとも一つはフッ素原子または炭化水素基であることを特徴とする〔1〕ないし〔4〕のいずれか一つに記載の非水系電解液二次電池。
〔6〕
前記非水溶媒として環状カーボネート及び鎖状カーボネートを含有することを特徴とする〔1〕ないし〔6〕のいずれか一つに記載の非水系電解液二次電池。
〔7〕
前記非水溶媒の組成に関して、環状カーボネート及び鎖状カーボネートの合計に対する環状カーボネートの割合が25体積%以上であることを特徴とする〔6〕に記載の非水系電解液二次電池。
〔8〕
前記鎖状カーボネートとして、非対称鎖状カーボネートを含有することを特徴とする〔1〕ないし〔7〕のいずれか一つに記載の非水系電解液。
〔9〕
前記非水系電解液が、フッ素原子を有する環状カーボネート、炭素―炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、ジフルオロリン酸塩、フルオロ硫酸塩、一般式(1)で示される以外のイソシアナト基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、環状スルホン酸エステル、及びジカルボン酸錯体塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする〔1〕ないし〔8〕のいずれか一つに記載の非水系電解液二次電池。
(In formula (1), R 1 to R 5 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a hydrocarbon group optionally substituted with fluorine, and at least one of R 1 to R 5 is a fluorine atom. or when including fluorine substituted is also substituted hydrocarbon group .R 1 to R 5 fluorine atoms, .n comprising at least four or more fluorine atoms of R 1 to R 5 is 0 or 1 When n = 0, it means that the aromatic ring and S are directly bonded.)
[2]
The non-aqueous electrolyte contains the compound represented by the general formula (1) at a content of 0.01% by mass or more and 2% by mass or less with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to [1].
[3]
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to [1] or [2], wherein the positive electrode contains at least one of a lithium manganese composite oxide or a lithium iron phosphate compound having a spinel structure.
[4]
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to [3], wherein the positive electrode contains a lithium iron phosphate compound.
[5]
The nonaqueous electrolysis according to any one of [1] to [4], wherein at least one of R 1 to R 5 in the general formula (1) is a fluorine atom or a hydrocarbon group Liquid secondary battery.
[6]
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of [1] to [6], wherein the nonaqueous solvent contains a cyclic carbonate and a chain carbonate.
[7]
The nonaqueous electrolyte secondary battery according to [6], wherein the ratio of the cyclic carbonate to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is 25% by volume or more with respect to the composition of the nonaqueous solvent.
[8]
The non-aqueous electrolyte solution according to any one of [1] to [7], wherein the chain carbonate contains an asymmetric chain carbonate.
[9]
The non-aqueous electrolyte is a cyclic carbonate having a fluorine atom, a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, a difluorophosphate, a fluorosulfate, a compound having an isocyanate group other than that represented by the general formula (1), It contains at least one compound selected from the group consisting of a compound having a cyano group, a cyclic sulfonic acid ester, and a dicarboxylic acid complex salt, as described in any one of [1] to [8] Non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明の非水系電解液によれば、初期インピーダンスの増加を抑えつつ、高負荷放電特
性に優れ、かつ高温サイクル特性に優れる非水系電解液二次電池を提供することができる。
According to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that is excellent in high-load discharge characteristics and excellent in high-temperature cycle characteristics while suppressing an increase in initial impedance.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明は、これらの具体的内容に限定はされず、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is limited to these specific contents. However, various modifications can be made within the scope of the invention.

[1.非水系電解液]
本発明の非水系電解液は、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質とを含む非水系電解液であり、上記一般式(1)で示される化合物を含有する。以下、前記電解質、非水系溶媒、そして一般式(1)で示される化合物の順に説明する。
[1. Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention is a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent, and contains the compound represented by the general formula (1). Hereinafter, the electrolyte, the non-aqueous solvent, and the compound represented by the general formula (1) will be described in this order.

<1−1.電解質>
本発明の非水系電解液に用いる電解質は、特に限定されず、目的とする非水系電解液二次電池に応じて、任意に採用することができる。なお、電解質としてはリチウム塩を用いることが好ましい。
<1-1. Electrolyte>
The electrolyte used for the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is not particularly limited, and can be arbitrarily adopted depending on the intended non-aqueous electrolyte secondary battery. Note that lithium salt is preferably used as the electrolyte.

前記電解質の具体例としては、例えば、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、Li
BF4、LiAlF4等の無機リチウム塩;
LiCF3SO3、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、LiN(CF3SO2)(C25SO2)、LiN(CF3SO2)(C37SO2)、L
iN(CF3SO2)(FSO2)、リチウム環状1,2−エタンジスルホニルイミド、リ
チウム環状1,3−プロパンジスルホニルイミド、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、リチウム環状1,4−パーフルオロブタンジスルホニルイミド、LiC(CF3SO23、LiPF4(CF32、LiPF4(C252、LiPF4(CF3SO22、LiPF4(C25SO22、LiBF3(CF3)、LiBF3(C25)、LiBF2(CF32、LiBF2(C252、LiBF2(CF3SO22、LiBF2(C25SO22等の含フッ素有機リチウム塩;
KPF6、NaPF6、NaBF4、CF3SO3Na等のナトリウム塩又はカリウム塩;
等が挙げられる。
Specific examples of the electrolyte include, for example, LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , Li
Inorganic lithium salts such as BF 4 and LiAlF 4 ;
LiCF 3 SO 3 , LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 2 F 5 SO 2 ), LiN ( CF 3 SO 2 ) (C 3 F 7 SO 2 ), L
iN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ), lithium cyclic 1,2-ethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,3-propanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, lithium cyclic 1 , 3-perfluoropropanedisulfonylimide, lithium cyclic 1,4-perfluorobutanedisulfonylimide, LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , LiPF 4 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 3 (CF 3 ), LiBF 3 (C 2 F 5 ), LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C Fluorine-containing organic lithium salts such as 2 F 5 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 ;
Sodium or potassium salt such as KPF 6 , NaPF 6 , NaBF 4 , CF 3 SO 3 Na;
Etc.

これらのうち、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiN(C25SO22、リチウム環状1,2−パーフルオロエタン
ジスルホニルイミドが好ましく、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiN(CFSO2)(FSO2)がより好ましく、
特にLiPF6、LiBF4またはLiN(CF3SO22が好ましい。
Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,2-perfluoro Ethanedisulfonylimide is preferred, LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (FSO 2 ) are more preferred,
In particular, LiPF 6 , LiBF 4 or LiN (CF 3 SO 2 ) 2 is preferable.

これらの電解質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。なかでも、無機リチウム塩の2種の併用、無機リチウム塩と含フッ素有機リチウム塩の併用が、連続充電時のガス発生又は高温保存後の劣化が効果的に抑制されるので好ましい。
特に、LiPF6とLiBF4との併用や、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiN(FSO22、LiN(CF3SO22、LiN(CF3SO2)(FSO2)、LiN(C25SO22等の含フッ素有機リチウム塩との併用が好ましい。
LiPF6とLiBF4とを併用する場合、電解質全体に占めるLiBF4の割合が、0
.001質量%以上、20質量%以下であることが好ましい。この範囲内であると、LiBF4の解離度の低さのために、非水系電解液の抵抗が高くなることが抑制されうる。
These electrolytes may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio. Of these, the combined use of two inorganic lithium salts and the combined use of an inorganic lithium salt and a fluorine-containing organic lithium salt are preferable because gas generation during continuous charging or deterioration after high-temperature storage is effectively suppressed.
In particular, the combination and the LiPF 6 and LiBF 4, and an inorganic lithium salt such as LiPF 6, LiBF 4, LiN ( FSO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (CF 3 SO 2) (FSO 2 ) And a fluorine-containing organic lithium salt such as LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 are preferred.
When LiPF 6 and LiBF 4 are used in combination, the proportion of LiBF 4 in the entire electrolyte is 0
. It is preferable that it is 001 mass% or more and 20 mass% or less. Within this range, the resistance of the non-aqueous electrolyte solution can be suppressed due to the low degree of dissociation of LiBF 4 .

一方、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3
SO22、LiN(C25SO22等の含フッ素有機リチウム塩とを併用する場合、電解質全体に占める無機リチウム塩の割合は、70質量%以上、99.9質量%以下であることが好ましい。この範囲内であると、一般に無機リチウム塩と比較して分子量が大きい含フッ素有機リチウム塩の割合が高くなりすぎて、非水系電解液全体に占める非水溶媒の比率が低下し、非水系電解液の抵抗が高くなることが抑制されうる。
On the other hand, inorganic lithium salts such as LiPF 6 and LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3
SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) When used in combination with a fluorine-containing organic lithium salt of 2, etc., the proportion of the inorganic lithium salt in the whole electrolyte is 70 mass% or more, 99.9% or less It is preferable that Within this range, the ratio of the fluorine-containing organic lithium salt having a large molecular weight is generally too high compared to the inorganic lithium salt, and the ratio of the non-aqueous solvent in the entire non-aqueous electrolyte decreases, resulting in non-aqueous electrolysis. An increase in the resistance of the liquid can be suppressed.

本発明の非水系電解液の最終的な組成中におけるリチウム塩等の電解質の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、好ましくは0.5mol/L以上、3mol/L以下である。電解質濃度がこの下限以上であると、十分な非水系電解液のイオン伝導率が得られやすく、上限以下であると、粘度が上昇しすぎることが避けられる。以上により、良好なイオン伝導率と、二次電池の性能を確保しやすい。リチウム塩等の電解質の濃度は、より好ましくは0.6mol/L以上、更に好ましくは0.8mol/L以上、また、より好ましくは2mol/L以下、更に好ましくは1.5mol/L以下の範囲である。   The concentration of the electrolyte such as a lithium salt in the final composition of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but preferably 0.5 mol / L or more and 3 mol / L or less. It is. If the electrolyte concentration is above this lower limit, sufficient ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte can be easily obtained, and if it is lower than the upper limit, it is avoided that the viscosity increases excessively. As described above, it is easy to ensure good ion conductivity and performance of the secondary battery. The concentration of the electrolyte such as a lithium salt is more preferably in the range of 0.6 mol / L or more, further preferably 0.8 mol / L or more, more preferably 2 mol / L or less, still more preferably 1.5 mol / L or less. It is.

特に、非水系電解液の非水溶媒がアルキレンカーボネートやジアルキルカーボネートといったカーボネート化合物を主体とする場合には、LiPF6を単独で用いてもよいが、
LiBF4と併用すると連続充電による容量劣化が抑制されるので好ましい。これらを併
用する場合のLiPF61モルに対するLiBF4の使用量は、0.005モル以上、0.4モル以下であることが好ましい。この上限以下であれば、高温保存後の電池特性が低下することが避けやすく、下限以上であれば、連続充電時のガス発生や容量劣化を避けやすい。LiBF4の使用量は、LiPF61モルに対して、好ましくは0.01モル以上、特に好ましくは0.05モル以上であり、好ましくは0.2モル以下である。
In particular, when the non-aqueous solvent of the non-aqueous electrolyte is mainly a carbonate compound such as alkylene carbonate or dialkyl carbonate, LiPF 6 may be used alone,
Use in combination with LiBF 4 is preferable because capacity deterioration due to continuous charging is suppressed. When these are used in combination, the amount of LiBF 4 used relative to 1 mol of LiPF 6 is preferably 0.005 mol or more and 0.4 mol or less. If it is less than this upper limit, it is easy to avoid the battery characteristics after high temperature storage from being lowered, and if it is more than the lower limit, gas generation and capacity deterioration during continuous charging are easily avoided. The amount of LiBF 4 used is preferably 0.01 mol or more, particularly preferably 0.05 mol or more, and preferably 0.2 mol or less with respect to 1 mol of LiPF 6 .

<1−2.非水溶媒>
本発明の非水系電解液が含有する非水溶媒は、環状カーボネート及び鎖状カーボネートのうち少なくとも一方を含むのであれば、その他の溶媒の使用は特に制限されないが、以下に掲げる非水溶媒の内の1種以上であることが好ましい。
<1-2. Nonaqueous solvent>
The nonaqueous solvent contained in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is not particularly limited as long as it contains at least one of a cyclic carbonate and a chain carbonate. Among the nonaqueous solvents listed below, It is preferable that it is 1 or more types of these.

非水溶媒の例としては、環状カーボネート及び鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル及び環状カルボン酸エステル、鎖状エーテル及び環状エーテル、含燐有機溶媒、含硫黄有機溶媒、含硼素有機溶媒等が挙げられる。   Examples of non-aqueous solvents include cyclic carbonates and chain carbonates, chain carboxylic acid esters and cyclic carboxylic acid esters, chain ethers and cyclic ethers, phosphorus-containing organic solvents, sulfur-containing organic solvents, boron-containing organic solvents, and the like. It is done.

前記環状カーボネートの種類は、特に限定されず、例えば、アルキレンカーボネートが挙げられ、なかでもアルキレンカーボネートを構成するアルキレン基の炭素数は2〜6が好ましく、特に好ましくは2〜4である。環状カーボネートとして具体的には、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(2−エチルエチレンカーボネート、シス及びトランス2,3−ジメチルエチレンカーボネート)等が挙げられる。   The kind of the cyclic carbonate is not particularly limited, and examples thereof include alkylene carbonate. Among them, the number of carbon atoms of the alkylene group constituting the alkylene carbonate is preferably 2 to 6, particularly preferably 2 to 4. Specific examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate (2-ethylethylene carbonate, cis and trans 2,3-dimethylethylene carbonate) and the like.

これらの中でも、誘電率が高いために非水系電解液二次電池の抵抗を低減させることができることから、環状カーボネートとしてエチレンカーボネート又はプロピレンカーボネートが好ましく、特にエチレンカーボネートが好ましい。
また、フッ素原子を有する環状カーボネート類(以下、「フッ素化環状カーボネート」と略記する場合がある)も好適に用いることができる。
Among these, since the dielectric constant is high, the resistance of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be reduced. Therefore, ethylene carbonate or propylene carbonate is preferable as the cyclic carbonate, and ethylene carbonate is particularly preferable.
Further, cyclic carbonates having a fluorine atom (hereinafter sometimes abbreviated as “fluorinated cyclic carbonate”) can also be suitably used.

フッ素化環状カーボネートとしては、炭素原子数2〜6のフッ素化アルキレン基を有する環状カーボネートが挙げられ、より具体的には、例えばフッ素化エチレンカーボネート及びその誘導体である。前記フッ素化エチレンカーボネート及びその誘導体としては、例
えば、エチレンカーボネート又はアルキル基(例えば、炭素原子数1〜4個のアルキル基)で置換されたエチレンカーボネートのフッ素化物が挙げられ、中でもフッ素原子が1〜8個のエチレンカーボネートのフッ素化物が好ましい。
Examples of the fluorinated cyclic carbonate include cyclic carbonates having a fluorinated alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and more specifically, for example, fluorinated ethylene carbonate and derivatives thereof. Examples of the fluorinated ethylene carbonate and derivatives thereof include ethylene carbonate or a fluorinated product of ethylene carbonate substituted with an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). -8 fluorinated ethylene carbonates are preferred.

フッ素化エチレンカーボネート及びその誘導体としてより具体的には、モノフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(ジフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(トリフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−4−フルオロエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−5−フルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5,5−ジメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。   More specifically, as fluorinated ethylene carbonate and derivatives thereof, monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4-methylethylene carbonate, 4,5-difluoro -4-methylethylene carbonate, 4-fluoro-5-methylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-methylethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (difluoromethyl) -ethylene carbonate, 4 -(Trifluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -4-fluoroethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -5-fluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-dimethyl ester Ren carbonate, 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5,5-dimethylethylene carbonate.

中でも、モノフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5-ジフルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチ
ルエチレンカーボネートよりなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。前記4,5−ジフルオロエチレンカーボネートとしては、シス体よりもトランス体が好ましい。非水系電解液に高イオン伝導性を与え、かつ二次電池の電極上に好適に界面保護皮膜を形成するためである。
尚、フッ素化環状カーボネートは、溶媒のみならず下記<1−4.添加剤>に記載の添加剤としても有効な機能を発現する。フッ素化環状カーボネートを溶媒兼添加剤として用いる場合の配合量に明確な境界は存在せず、本明細書において、非水溶媒としての配合量及び添加剤の配合量として記載した配合量をそのまま踏襲できる。
Among these, at least one selected from the group consisting of monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, and 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate is more preferable. The 4,5-difluoroethylene carbonate is preferably a trans isomer rather than a cis isomer. This is because high ion conductivity is imparted to the nonaqueous electrolytic solution, and an interface protective film is suitably formed on the electrode of the secondary battery.
The fluorinated cyclic carbonate is not only a solvent but also the following <1-4. Also effective as an additive described in <Additives>. There is no clear boundary in the blending amount when fluorinated cyclic carbonate is used as a solvent and additive, and in this specification, the blending amount described as the blending amount as a non-aqueous solvent and the blending amount of the additive is followed as it is. it can.

前記鎖状カーボネートの種類は、特に限定されず、例えば、ジアルキルカーボネートが挙げられる。これらの中でも、ジアルキルカーボネートを構成するアルキル基の炭素数が、それぞれ1〜5のものが好ましく、1〜4のものがより好ましく、1〜3のものが特に好ましい。具体的には、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、等が好ましいジアルキルカーボネートとして挙げられる。   The kind of the chain carbonate is not particularly limited, and examples thereof include dialkyl carbonate. Among these, the alkyl group constituting the dialkyl carbonate preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 carbon atoms. Specifically, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, di-n-propyl carbonate, and the like are preferable dialkyl carbonates.

これらの中でも、工業的な入手性という観点からは、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネートが好ましく、その非対称性による電解液融点低下の観点からはエチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネートが好ましい。
また、フッ素原子を有する鎖状カーボネート類(以下、「フッ素化鎖状カーボネート」と略記する場合がある)も好適に用いることができる。フッ素化鎖状カーボネートが有するフッ素原子の数は、1以上であれば特に制限されないが、通常6以下であり、好ましくは4以下、より好ましくは3以下である。フッ素化鎖状カーボネートが複数のフッ素原子を有する場合、それらは互いに同一の炭素に結合していてもよく、異なる炭素に結合していてもよい。フッ素化鎖状カーボネートの具体例としては、フッ素化ジメチルカーボネート、フッ素化エチルメチルカーボネート、フッ素化ジエチルカーボネート等が挙げられる。
Among these, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, and diethyl carbonate are preferable from the viewpoint of industrial availability, and ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl are preferable from the viewpoint of lowering the melting point of the electrolyte due to the asymmetry. -N-propyl carbonate is preferred.
Further, chain carbonates having a fluorine atom (hereinafter sometimes abbreviated as “fluorinated chain carbonate”) can also be suitably used. Although the number of fluorine atoms contained in the fluorinated chain carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, it is usually 6 or less, preferably 4 or less, more preferably 3 or less. When the fluorinated chain carbonate has a plurality of fluorine atoms, they may be bonded to the same carbon or may be bonded to different carbons. Specific examples of the fluorinated chain carbonate include fluorinated dimethyl carbonate, fluorinated ethyl methyl carbonate, and fluorinated diethyl carbonate.

前記フッ素化ジメチルカーボネートとしては、フルオロメチルメチルカーボネート、ジフルオロメチルメチルカーボネート、トリフルオロメチルメチルカーボネート、ビス(フ
ルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロ)メチルカーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート等が挙げられる。
前記フッ素化エチルメチルカーボネートとしては、2−フルオロエチルメチルカーボネート、エチルフルオロメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、2−フルオロエチルフルオロメチルカーボネート、エチルジフルオロメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルフルオロメチルカーボネート、2−フルオロエチルジフルオロメチルカーボネート、エチルトリフルオロメチルカーボネート等が挙げられる。
Examples of the fluorinated dimethyl carbonate include fluoromethyl methyl carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, trifluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoro) methyl carbonate, and bis (trifluoromethyl) carbonate.
Examples of the fluorinated ethyl methyl carbonate include 2-fluoroethyl methyl carbonate, ethyl fluoromethyl carbonate, 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2-fluoroethyl fluoromethyl carbonate, ethyl difluoromethyl carbonate, 2,2,2-trimethyl Examples include fluoroethyl methyl carbonate, 2,2-difluoroethyl fluoromethyl carbonate, 2-fluoroethyl difluoromethyl carbonate, and ethyl trifluoromethyl carbonate.

前記フッ素化ジエチルカーボネートとしては、エチル−(2−フルオロエチル)カーボネート、エチル−(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、ビス(2−フルオロエチル)カーボネート、エチル−(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、2,2−ジフルオロエチル−2'−フルオロエチルカーボネート、ビス(2,2−ジフルオロエ
チル)カーボネート、2,2,2−トリフルオロエチル−2'−フルオロエチルカーボネ
ート、2,2,2−トリフルオロエチル−2',2'−ジフルオロエチルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。
Examples of the fluorinated diethyl carbonate include ethyl- (2-fluoroethyl) carbonate, ethyl- (2,2-difluoroethyl) carbonate, bis (2-fluoroethyl) carbonate, and ethyl- (2,2,2-trifluoro). Ethyl) carbonate, 2,2-difluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate, bis (2,2-difluoroethyl) carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl-2′-fluoroethyl carbonate, 2,2, Examples include 2-trifluoroethyl-2 ′, 2′-difluoroethyl carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, and the like.

尚、フッ素化鎖状カーボネートは、非水溶媒のみならず下記<1−4.添加剤>に記載の添加剤としても有効な機能を発現する。フッ素化鎖状カーボネートを溶媒兼添加剤として用いる場合の配合量に明確な境界は存在せず、本明細書において、非水溶媒としての配合量及び添加剤の配合量として記載した配合量をそのまま踏襲できる。   The fluorinated chain carbonate is not only a non-aqueous solvent but also the following <1-4. Also effective as an additive described in <Additives>. There is no clear boundary in the blending amount when the fluorinated chain carbonate is used as the solvent and additive, and in this specification, the blending amount described as the blending amount as the non-aqueous solvent and the blending amount of the additive is used as it is. You can follow.

上記鎖状カルボン酸エステルの種類も特に限定されず、例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸−i−プロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸−i−ブチル、酢酸−t−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−n−プロピル、プロピオン酸−i−プロピル、プロピオン酸−n−ブチル、プロピオン酸−i−ブチル、プロピオン酸−t−ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル等が挙げられる。   The type of the chain carboxylic acid ester is not particularly limited. For example, methyl acetate, ethyl acetate, acetic acid-n-propyl, acetic acid-i-propyl, acetic acid-n-butyl, acetic acid-i-butyl, acetic acid-t- Butyl, methyl propionate, ethyl propionate, propionate-n-propyl, propionate-i-propyl, propionate-n-butyl, propionate-i-butyl, propionate-t-butyl, methyl butyrate, ethyl butyrate Etc.

これらの中でも、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、酪酸エチルが、工業的な入手性や非水系電解液二次電池における種々の特性がよい点で好ましい。   Among these, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, and ethyl butyrate are preferable in terms of industrial availability and various characteristics in non-aqueous electrolyte secondary batteries.

更に上記環状カルボン酸エステルについても特に限定されず、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、δ−バレロラクトン等が挙げられる。
これらの中でも、γ−ブチロラクトンが、工業的な入手性や非水系電解液二次電池における種々の特性がよい点で好ましい。
Further, the cyclic carboxylic acid ester is not particularly limited, and examples thereof include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and δ-valerolactone.
Among these, γ-butyrolactone is preferable in terms of industrial availability and various characteristics in the non-aqueous electrolyte secondary battery.

上記鎖状エーテルの種類に関しても特に限定されず、例えば、ジメトキシメタン、ジメトキシエタン、ジエトキシメタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシメタン、エトキシメトキシエタン等が挙げられる。
中でも、ジメトキシエタン、ジエトキシエタンが、工業的な入手性や非水系電解液二次電池における種々の特性がよい点で好ましい。
The type of the chain ether is not particularly limited, and examples thereof include dimethoxymethane, dimethoxyethane, diethoxymethane, diethoxyethane, ethoxymethoxymethane, and ethoxymethoxyethane.
Of these, dimethoxyethane and diethoxyethane are preferable in terms of industrial availability and various characteristics in the non-aqueous electrolyte secondary battery.

また、環状エーテルも特に限定はされず、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等が挙げられる。   The cyclic ether is not particularly limited, and examples thereof include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran and the like.

また、上記含燐有機溶媒に関しても特に限定されず、例えば、燐酸トリメチル、燐酸トリエチル、燐酸トリフェニル、燐酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、亜燐酸トリメチル、亜燐酸トリエチル、亜燐酸トリフェニル、トリメチルホスフィンオキシド、トリエチルホスフィンオキシド、トリフェニルホスフィンオキシド等が挙げられる。   The phosphorus-containing organic solvent is not particularly limited. For example, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, triphenyl phosphate, tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), trimethyl phosphite, triethyl phosphite, phosphorous acid. Examples thereof include triphenyl, trimethylphosphine oxide, triethylphosphine oxide, triphenylphosphine oxide and the like.

上記含硫黄有機溶媒の種類についても、特に限定されず、例えば、エチレンサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、ブスルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジフェニルスルホン、メチルフェニルスルホン、ジブチルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等を挙げることができる。   The kind of the sulfur-containing organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include ethylene sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, Examples include dimethylsulfone, ethylmethylsulfone, diphenylsulfone, methylphenylsulfone, dibutyldisulfide, dicyclohexyldisulfide, tetramethylthiuram monosulfide, N, N-dimethylmethanesulfonamide, N, N-diethylmethanesulfonamide, and the like.

上記含硼素有機溶媒も、特に限定されず、例えば、2,4,6−トリメチルボロキシン、2,4,6−トリエチルボロキシン等のボロキシン等が挙げられる。   The boron-containing organic solvent is not particularly limited, and examples thereof include boroxines such as 2,4,6-trimethylboroxine and 2,4,6-triethylboroxine.

以上説明した非水溶媒の中でも、鎖状カーボネート及び環状カーボネート又は鎖状カルボン酸エステル及び環状カルボン酸エステルが、非水系電解液非水系電解液二次電池における種々の特性がよい点で好ましく、それらのなかでも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、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、酪酸エチル、γ−ブチロラクトンがより好ましく、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、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、酪酸エチルがより好ましい。   Among the non-aqueous solvents described above, chain carbonates and cyclic carbonates or chain carboxylic acid esters and cyclic carboxylic acid esters are preferable in terms of various characteristics in the non-aqueous electrolyte non-aqueous electrolyte secondary battery, Among them, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl methyl carbonate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate, methyl acetate, acetic acid More preferred are ethyl, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, and γ-butyrolactone, ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, , 2,2-trifluoroethyl methyl carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl butyrate is preferred.

これらの非水溶媒は1種を単独で用いても、2種類以上を併用してもよいが、2種以上の併用が好ましい。例えば、環状カーボネートを用いる場合は鎖状カーボネート類や鎖状エステル類等の低粘度溶媒との併用が好ましい。   These nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more, but two or more of them are preferably used. For example, when a cyclic carbonate is used, it is preferably used in combination with a low viscosity solvent such as a chain carbonate or a chain ester.

非水溶媒の好ましい組合せの1つは、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類を主体とする組合せである。中でも、非水溶媒全体に占める環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計が、好ましくは80体積%以上、より好ましくは85体積%以上、特に好ましくは90体積%以上であり、かつ環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計に対する環状カーボネート類の容量が、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上、更に好ましくは20体積%以上、特に好ましくは25体積%以上、最も好ましくは27体積%以上であり、好ましくは70体積%以下、より好ましくは60体積%以下、更に好ましくは50体積%以下、より更に好ましくは40体積%以下、特に好ましくは35体積%以下、最も好ましくは32体積%以下のものである。これらの非水溶媒の組み合わせを用いて作製された電池では、非水系電解液二次電池作製時の電解液含浸速度と高温保存特性(特に、高温保存後の残存容量及び高負荷放電容量)のバランスがよくなるので好ましい。   One preferred combination of non-aqueous solvents is a combination mainly composed of cyclic carbonates and chain carbonates. Among them, the total of the cyclic carbonates and the chain carbonates in the whole nonaqueous solvent is preferably 80% by volume or more, more preferably 85% by volume or more, and particularly preferably 90% by volume or more, and the cyclic carbonates. The volume of the cyclic carbonates with respect to the total of the chain carbonates is preferably 10% by volume or more, more preferably 15% by volume or more, still more preferably 20% by volume or more, particularly preferably 25% by volume or more, and most preferably 27% by volume or more, preferably 70% by volume or less, more preferably 60% by volume or less, still more preferably 50% by volume or less, still more preferably 40% by volume or less, particularly preferably 35% by volume or less, most preferably 32% by volume or less. In batteries made using a combination of these non-aqueous solvents, the electrolyte impregnation rate and high-temperature storage characteristics (particularly the remaining capacity and high-load discharge capacity after high-temperature storage) during non-aqueous electrolyte secondary battery preparation This is preferable because the balance is improved.

環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の好ましい組み合わせの例としては、エチレンカーボネートと鎖状カーボネート類の組み合わせが挙げられ、例えば、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等が挙げられる。   Examples of preferred combinations of cyclic carbonates and chain carbonates include combinations of ethylene carbonate and chain carbonates, such as ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, Examples thereof include ethylene carbonate, dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate.

これらのエチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせに、更にプロピレンカーボネートを加えた組み合わせも好ましい。プロピレンカーボネートを含有する場合、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの体積比は、99:1〜40:60が好ましく、特に好ましくは95:5〜50:50である。更に、非水溶媒全体に占めるプロピレンカーボネートの量を、0.1体積%以上、10体積%以下とすると、エチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせの特性を維持したまま、更に、優れた放電負荷特性が得られるので好ましい。非水溶媒全体に占めるプロピレンカーボネートの量は、より好ましくは1体積%、特に好ましくは2体積%以上であり、また、より好ましくは8体積%以下、特に好ましくは5体積%以下である。   A combination in which propylene carbonate is further added to the combination of these ethylene carbonate and chain carbonate is also preferable. When propylene carbonate is contained, the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is preferably 99: 1 to 40:60, particularly preferably 95: 5 to 50:50. Furthermore, when the amount of propylene carbonate in the entire non-aqueous solvent is 0.1% by volume or more and 10% by volume or less, further excellent discharge is maintained while maintaining the combination characteristics of ethylene carbonate and chain carbonates. This is preferable because load characteristics can be obtained. The amount of propylene carbonate in the entire non-aqueous solvent is more preferably 1% by volume, particularly preferably 2% by volume or more, more preferably 8% by volume or less, and particularly preferably 5% by volume or less.

これらの中で、鎖状カーボネート類として非対称鎖状カーボネート類を含有するものが更に好ましく、
特に、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートを含有するもの、
或いはこれらに加えて更にプロピレンカーボネートを含有するものが、二次電池のサイクル特性と放電負荷特性のバランスがよいので好ましい。特に、非対称鎖状カーボネート類がエチルメチルカーボネートであるものが好ましく、また、ジアルキルカーボネートを構成するアルキル基の炭素数が1〜2であるものが好ましい。
Among these, those containing asymmetric chain carbonates as chain carbonates are more preferable,
In particular, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate,
Alternatively, those containing propylene carbonate in addition to these are preferable because the balance between the cycle characteristics and discharge load characteristics of the secondary battery is good. In particular, it is preferable that the asymmetric chain carbonate is ethyl methyl carbonate, and it is preferable that the alkyl group constituting the dialkyl carbonate has 1 to 2 carbon atoms.

本発明において好ましい非水溶媒の他の例は、鎖状カルボン酸エステル類を含有するものである。特に、上記、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の混合溶媒に、鎖状カルボン酸エステル類を含有するものが、二次電池の放電負荷特性向上の観点から好ましく、この場合、鎖状カルボン酸エステル類としては、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、酪酸メチルが、特に好ましい。非水溶媒に占める鎖状カルボン酸エステル類の容量は、好ましくは5体積%以上、より好ましくは8体積%以上、特に好ましくは10体積%以上であり、好ましくは50体積%以下、より好ましくは35体積%以下、特に好ましくは30体積%以下、とりわけ好ましくは25体積%以下である。   Other examples of non-aqueous solvents preferable in the present invention are those containing chain carboxylic acid esters. In particular, those containing a chain carboxylic acid ester in the mixed solvent of cyclic carbonates and chain carbonates are preferable from the viewpoint of improving the discharge load characteristics of the secondary battery. In this case, the chain carboxylic acid ester As the class, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and methyl butyrate are particularly preferable. The capacity of the chain carboxylic acid esters in the non-aqueous solvent is preferably 5% by volume or more, more preferably 8% by volume or more, particularly preferably 10% by volume or more, preferably 50% by volume or less, more preferably It is 35% by volume or less, particularly preferably 30% by volume or less, and particularly preferably 25% by volume or less.

<1−3.一般式(1)で示される化合物>
本発明の非水系電解液は、下記一般式(1)で示される化合物(以下、「特定NCO化合物」と称する場合がある)を必須成分として含有する。本発明の非水系電解液においては、特定NCO化合物のうち1種を用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<1-3. Compound represented by general formula (1)>
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains a compound represented by the following general formula (1) (hereinafter sometimes referred to as “specific NCO compound”) as an essential component. In the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, one type of the specific NCO compound may be used, or two or more types may be used in any combination and ratio.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

(式(1)中、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子またはフッ素置換されていてもよい炭化水素基であり、R〜Rのうち少なくとも一つはフッ素原子またはフッ素置換されていてもよい炭化水素基である。R〜Rにフッ素原子を含む場合、R〜Rのうち少なくとも4つ以上にフッ素原子を含む。nは0または1である。n=
0の場合、芳香環とSが直接結合することを意味する。)
(In formula (1), R 1 to R 5 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a hydrocarbon group optionally substituted with fluorine, and at least one of R 1 to R 5 is a fluorine atom. or when including fluorine substituted is also substituted hydrocarbon group .R 1 to R 5 fluorine atoms, .n comprising at least four or more fluorine atoms of R 1 to R 5 is 0 or 1 N =
In the case of 0, it means that the aromatic ring and S are directly bonded. )

本発明では、特定NCO化合物を含有する非水系電解液を使用することで、非水系電解液二次電池の高負荷放電特性と高温サイクル特性を両立させることが可能となる。この作用・原理は明確ではないが、本発明者らは以下のように考える。ただし、本発明は、以下に記述する作用・原理に限定されるものではない。   In the present invention, by using a non-aqueous electrolyte containing a specific NCO compound, it is possible to achieve both high-load discharge characteristics and high-temperature cycle characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery. Although this action and principle are not clear, the present inventors consider as follows. However, the present invention is not limited to the operations and principles described below.

本発明の特定NCO化合物は、化合物自身が充電負極上にて還元され、その還元生成物により被膜状の構造物を形成することで、負極を保護するものと考えられる。この被膜状の構造物は、絶縁体であるがゆえに電解液の分解という副反応を抑制すると同時に、リチウム等の金属イオン伝導体であるがゆえに電極反応を阻害しないため、非水系電解液二次電池の充放電効率を向上させる。
このように充放電効率を向上させる観点から、還元生成物がリチウム等の金属イオンと適切に相互作用できる分極性官能基を有し、かつ、適度な緻密さで堆積でき、かつ、負極上に固定される化合物が好ましい。被膜上構造物が緻密でない場合や負極上から脱離してしまう場合は、電解液の継続的な分解反応を抑制することができずサイクル特性の悪化を招き、逆に緻密すぎる場合は、リチウム等の金属イオンの速やかな伝導を妨げてしまうため高負荷放電特性を損なってしまう。
この点、本発明の特定NCO化合物はスルホニル基やイソシアナト基のような分極性官能基を持つため、リチウム等の金属イオンと適切に相互作用することができる。また同時に、分子構造中のアリール基に置換基を有するため、負極活物質の主成分として炭素質材料を用いた場合、その炭素質材料中の芳香環とのπ−π相互作用が適切な強さであり、還元生成物が負極上に固定されるが、その堆積が緻密すぎず粗すぎず好適な程度であると考えられる。
The specific NCO compound of the present invention is considered to protect the negative electrode by reducing the compound itself on the charged negative electrode and forming a film-like structure with the reduction product. This film-like structure suppresses the side reaction of electrolyte decomposition because it is an insulator, and at the same time does not inhibit the electrode reaction because it is a metal ion conductor such as lithium. Improve battery charge / discharge efficiency.
Thus, from the viewpoint of improving the charge / discharge efficiency, the reduction product has a polarizable functional group capable of appropriately interacting with a metal ion such as lithium, can be deposited with an appropriate density, and is formed on the negative electrode. A compound to be immobilized is preferred. If the structure on the film is not dense or detaches from the negative electrode, the continuous decomposition reaction of the electrolyte cannot be suppressed, leading to deterioration of cycle characteristics. This impedes the rapid conduction of the metal ions, thus impairing the high load discharge characteristics.
In this respect, since the specific NCO compound of the present invention has a polarizable functional group such as a sulfonyl group or an isocyanato group, it can appropriately interact with a metal ion such as lithium. At the same time, since the aryl group in the molecular structure has a substituent, when a carbonaceous material is used as the main component of the negative electrode active material, the π-π interaction with the aromatic ring in the carbonaceous material is appropriately strong. Thus, although the reduction product is fixed on the negative electrode, it is considered that the deposit is not too dense and not too rough and is in a suitable level.

上記一般式(1)中のnは0または1であり、出力特性、サイクル特性向上等の観点から0であることが好ましい。一般式(1)で示される化合物が分解した際に、フェノール誘導体の発生がなく、非水系電解液二次電池の種々の特性を劣化させることがないためである。
上記一般式(1)中のR〜Rは、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子またはフッ素置換されていてもよい炭化水素基であり、R〜Rのうち少なくとも一つはフッ素原子またはフッ素置換されていてもよい炭化水素基による置換基である。R〜Rのうち、化合物の安定性の観点から少なくともRに置換されていることが好ましい。
In the general formula (1), n is 0 or 1, and is preferably 0 from the viewpoint of improving output characteristics and cycle characteristics. This is because when the compound represented by the general formula (1) is decomposed, no phenol derivative is generated, and various characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are not deteriorated.
R 1 to R 5 in the general formula (1) are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a hydrocarbon group which may be fluorine-substituted, and at least one of R 1 to R 5 is The substituent is a fluorine atom or an optionally substituted hydrocarbon group. Among R 1 to R 5 , at least R 3 is preferably substituted from the viewpoint of the stability of the compound.

炭化水素基としては、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基などが挙げられる。好ましくはアルキル基、アルケニル基、アルキニル基であり、より好ましくはアルキル基である。
アルキル基の場合は、通常炭素数6以下の、分岐していてもよいアルキル基であり、好ましくは3以下、より好ましくは炭素数2以下、最も好ましくは炭素数1の場合である。また、R〜Rの炭素数の合計は、10以下が好ましく、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下、特に好ましくは2以下であり、最も好ましくは合計の炭素数が1の場合である。
Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group, and an alkynyl group. Preferably they are an alkyl group, an alkenyl group, and an alkynyl group, More preferably, it is an alkyl group.
In the case of an alkyl group, it is usually an alkyl group having 6 or less carbon atoms which may be branched, preferably 3 or less, more preferably 2 or less carbon atoms, and most preferably 1 carbon atom. Further, the total number of carbon atoms of R 1 to R 5 is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, still more preferably 3 or less, particularly preferably 2 or less, and most preferably the total number of carbon atoms is 1. It is.

アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、s−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、t−アミル基、ヘキシル基、が挙げられ、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基が好ましく、メチル基、エチル基がより好ましく、メチル基が最も好ましい。上記のアルキル基であると、置換基の立体障害が好適であるため、電極反応の阻害を最小限に抑えつつ、副反応の抑制が可能である。   Specific examples of the alkyl group include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, s-butyl group, i-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, t -An amyl group and a hexyl group are mentioned, A methyl group, an ethyl group, n-propyl group, and i-propyl group are preferable, A methyl group and an ethyl group are more preferable, A methyl group is the most preferable. Since the steric hindrance of the substituent is suitable for the above alkyl group, side reactions can be suppressed while minimizing the inhibition of the electrode reaction.

また、上記のアルキル基は、一部または全ての水素がフッ素で置換されていてもよい。一部または全ての水素がフッ素で置換されているアルキル基の場合、通常炭素数4以下の、分岐していてもよいフッ素で置換されているアルキル基であり、好ましくは炭素数2以下、最も好ましくは炭素数1の場合である。   In the above alkyl group, part or all of hydrogen may be substituted with fluorine. In the case of an alkyl group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine, the alkyl group is usually an alkyl group having 4 or less carbon atoms and optionally substituted with fluorine, preferably 2 or less carbon atoms, Preferred is the case of 1 carbon.

一部または全ての水素がフッ素で置換されているアルキル基の具体例としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、4,4,4−トリフルオロブチル基が挙げられ、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基が好ましく、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基がより好ましく、トリフルオロメチル基が特に好ましい。上記のフッ素で置換されているアルキル基であると、上述の立体障害が適切であり、かつ生産が比較的容易であるためである。   Specific examples of the alkyl group in which some or all of the hydrogen atoms are substituted with fluorine include monofluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2-fluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2 , 2,2-trifluoroethyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 4,4,4-trifluorobutyl group, monofluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2 -A fluoroethyl group, a 2,2-difluoroethyl group, and a 2,2,2-trifluoroethyl group are preferable, a monofluoromethyl group, a difluoromethyl group, and a trifluoromethyl group are more preferable, and a trifluoromethyl group is particularly preferable. . This is because the above steric hindrance is appropriate and production is relatively easy when the alkyl group is substituted with fluorine.

一部または全ての水素がフッ素で置換されていてもよいアルキル基以外の炭化水素基として、一部または全ての水素がフッ素で置換されていてもよいシクロアルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。
シクロアルキル基の具体例としては、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基が挙げられ、シクロヘキシル基が好ましい。これらは一部または全てまたは全ての水素がフッ素で置換されていてもよい。上述のシクロアルキル基であると、立体障害が適切であり、かつ生産が比較的容易であるためである。
Examples of hydrocarbon groups other than alkyl groups in which some or all of hydrogen may be substituted with fluorine include cycloalkyl groups, alkenyl groups, and alkynyl groups in which some or all of hydrogen may be substituted with fluorine. Can be mentioned.
Specific examples of the cycloalkyl group include a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, a cycloheptyl group, and a cyclooctyl group, and a cyclohexyl group is preferable. In these, some or all or all of hydrogen may be substituted with fluorine. This is because the cycloalkyl group described above is suitable for steric hindrance and is relatively easy to produce.

アルケニル基の具体例としては、エテニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基が挙げられ、エテニル基が好ましい。これらは一部または全てまたは全ての水素がフッ素で置換されていてもよい。上述のアルケニル基であると、立体障害が適切であり、かつ生産が比較的容易であるためである。
アルキニル基の具体例としては、エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基が挙げられ、エチニル基が好ましい。これらは一部または全てまたは全ての水素がフッ素で置換されていてもよい。上述のアルキニル基であると、立体障害が適切であり、かつ生産が比較的容易であるためである。
Specific examples of the alkenyl group include an ethenyl group, a propenyl group, a butenyl group, and a pentenyl group, and an ethenyl group is preferable. In these, some or all or all of hydrogen may be substituted with fluorine. This is because the alkenyl group described above is suitable for steric hindrance and is relatively easy to produce.
Specific examples of the alkynyl group include an ethynyl group, a propynyl group, a butynyl group, and a pentynyl group, and an ethynyl group is preferable. In these, some or all or all of hydrogen may be substituted with fluorine. This is because the above-described alkynyl group has appropriate steric hindrance and is relatively easy to produce.

上記一般式(1)中のR〜Rは、それぞれ独立して、水素、フッ素原子または炭化水素基であることが好ましい。中でも、R〜Rがそれぞれ独立して、フッ素原子またはメチル基であることが好ましい。置換基が適切なサイズであるため、上述の被膜状構造物の堆積が適切に行われ、抵抗を最小限に抑えつつ、副反応の抑制が可能であるためである。 R 1 to R 5 in the general formula (1) are preferably each independently hydrogen, a fluorine atom, or a hydrocarbon group. Among these, it is preferable that R 1 to R 5 are each independently a fluorine atom or a methyl group. This is because, since the substituent has an appropriate size, the above-described film-like structure is appropriately deposited, and side reactions can be suppressed while minimizing the resistance.

上記一般式(1)中、R〜Rにフッ素原子を含む場合、R〜Rのうち少なくとも4つ以上にフッ素原子を含み、好ましくはR〜Rの5つ全てにフッ素原子を含む。一方、R〜Rに炭化水素基またはフッ素置換炭化水素基の場合は、R〜Rのうち3つ以下に炭化水素基またはフッ素置換炭化水素基を含むことが好ましく、より好ましくはR〜Rのうち2つ以下に炭化水素基またはフッ素置換炭化水素基を含み、最も好ましくはR〜Rのうち1つに炭化水素基またはフッ素置換炭化水素基を含む。上記の置換基の個数範囲は、置換基の大きさが理由であり、フッ素原子は炭化水素基やフッ素置換炭化水素基よりも極めて小さいためである。上記の範囲であれば、上述の被膜状構造物の堆積が緻密すぎず粗すぎず好適な程度に調整できるため好ましい。 In the general formula (1), when containing a fluorine atom in R 1 to R 5, it includes at least four or more fluorine atoms of R 1 to R 5, preferably fluorine to all five of R 1 to R 5 Contains atoms. On the other hand, in the case of the hydrocarbon group or a fluorine-substituted hydrocarbon group in R 1 to R 5, preferably contains 3 or less hydrocarbon group or a fluorine-substituted hydrocarbon group of R 1 to R 5, and more preferably Two or less of R 1 to R 5 contain a hydrocarbon group or a fluorine-substituted hydrocarbon group, and most preferably one of R 1 to R 5 contains a hydrocarbon group or a fluorine-substituted hydrocarbon group. This is because the number range of the substituent is because of the size of the substituent, and the fluorine atom is extremely smaller than the hydrocarbon group or the fluorine-substituted hydrocarbon group. If it is said range, since the deposit of the above-mentioned film-like structure is not too dense, it is not too coarse, and it can adjust to a suitable grade, it is preferable.

上記一般式(1)中、R〜Rに含まれるフッ素原子の数は、10以下であることが好ましく、8以下であることがより好ましく、6以下であることが特に好ましく、5以下
であることが最も好ましい。R〜Rに含まれるフッ素原子が多過ぎると、特定NCO化合物の非水溶媒への溶解度が低下してしまうためである。
In the general formula (1), the number of fluorine atoms contained in R 1 to R 5 is preferably 10 or less, more preferably 8 or less, particularly preferably 6 or less, and 5 or less. Most preferably. This is because when the number of fluorine atoms contained in R 1 to R 5 is too large, the solubility of the specific NCO compound in the non-aqueous solvent decreases.

本発明における特定NCO化合物の分子量に特に制限はなく、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常350以下、好ましくは300以下、より好ましくは290以下、特に好ましくは280以下が実用的である。上記分子量の範囲内にあると、非水系電解液に対する溶解性に優れ、より効果的に優れた効果を奏しやすくなる。
一般式(1)で示される特定NCO化合物の好ましい具体例としては、以下のものが挙げられる。特定NCO化合物の中でも非水系電解液中に溶解性に優れ、生産性が高めやすいためである。
There is no particular limitation on the molecular weight of the specific NCO compound in the present invention, and it is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Is. When the molecular weight is within the above range, the solubility in the non-aqueous electrolyte solution is excellent, and it becomes easier to achieve more effective effects.
Preferable specific examples of the specific NCO compound represented by the general formula (1) include the following. This is because the specific NCO compound is excellent in solubility in the non-aqueous electrolyte and the productivity is easily increased.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

より好ましい例としては、以下のものが挙げられる。立体障害が小さく、電極表面での反応性が最適であるためである。   More preferable examples include the following. This is because the steric hindrance is small and the reactivity on the electrode surface is optimal.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

特に好ましい例としては、以下の化合物が挙げられる。上記の還元生成物による被膜状の堆積物の緻密さを好適な程度に調整できるためである。   Particularly preferred examples include the following compounds. This is because the denseness of the film-like deposit due to the reduction product can be adjusted to a suitable level.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

最も好ましいのは下記構造式(3)で表される特定NCO化合物である。工業的に入手しやすいため、非水系電解液の製造工程が簡略化できるためである。   Most preferred is a specific NCO compound represented by the following structural formula (3). This is because it is easy to obtain industrially, and the manufacturing process of the non-aqueous electrolyte solution can be simplified.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

上記特定NCO化合物に関して、その製造方法に特に制限はなく、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。
非水系電解液中の特定NCO化合物の割合は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常、合計で0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上、特に好ましくは0.5質量%以上、最も好ましくは0.6質量%以上であり、通常、2質量%以下、好ましくは1.4質量%以下、より好ましくは1.3質量%以下、特に好ましくは1.2質量%以下、最も好ましくは1.1質量%以下である。上記の濃度であれば、還元生成物が適度に負極
表面を覆い、電極界面での作用がより好適に進行するため、電池特性を最適にすることが可能となる。
There is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method regarding the said specific NCO compound, It is possible to select and manufacture a well-known method arbitrarily.
The ratio of the specific NCO compound in the nonaqueous electrolytic solution is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but is generally 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably It is 0.2% by mass or more, more preferably 0.3% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, most preferably 0.6% by mass or more, and usually 2% by mass or less, preferably 1. It is 4% by mass or less, more preferably 1.3% by mass or less, particularly preferably 1.2% by mass or less, and most preferably 1.1% by mass or less. If it is said density | concentration, since a reduction | restoration product will cover the negative electrode surface moderately and the effect | action in an electrode interface will advance more suitably, it will become possible to optimize a battery characteristic.

特定NCO化合物は、非水系電解液に含有させ実際に非水系電解液二次電池の作製に供すると、その電池を解体して再び非水系電解液を抜き出しても、その中の含有量が著しく低下している場合が多い。従って、電池から抜き出した非水系電解液から、特定NCO化合物が極微量でも検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。また、特定NCO化合物は、非水系電解液として実際に非水系電解液二次電池の作製に供すると、その電池を解体して再び抜き出した非水系電解液には特定NCO化合物が含有されていなかった場合であっても、非水系電解液二次電池の他の構成部材である正極、負極若しくはセパレータ上で検出される場合も多い。従って、正極、負極、セパレータの少なくとも一構成部材から、特定NCO化合物が検出された場合は、その合計量を非水系電解液に含まれていたと仮定して、非水系電解液中の含有量として算定することが適切と考えられる。   When a specific NCO compound is contained in a non-aqueous electrolyte solution and actually used for the production of a non-aqueous electrolyte secondary battery, even if the battery is disassembled and the non-aqueous electrolyte solution is extracted again, the content in the non-aqueous electrolyte solution is remarkably high. In many cases, it is decreasing. Therefore, what can be detected even in a very small amount of the specific NCO compound from the non-aqueous electrolyte extracted from the battery is considered to be included in the present invention. In addition, when the specific NCO compound is actually used as a non-aqueous electrolyte solution for producing a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte solution disassembled and extracted again does not contain the specific NCO compound. Even in such a case, it is often detected on the positive electrode, the negative electrode, or the separator, which is another component of the non-aqueous electrolyte secondary battery. Therefore, when a specific NCO compound is detected from at least one constituent member of the positive electrode, the negative electrode, and the separator, the total amount is assumed to be contained in the non-aqueous electrolyte solution, and the content is determined as the content in the non-aqueous electrolyte solution. It is considered appropriate to calculate.

<1−4.添加剤>
本発明の非水系電解液は、本発明の効果を著しく損なわない範囲において、各種の添加剤を含有していてもよい。添加剤は、従来公知のものを任意に用いることができる。添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<1-4. Additives>
The nonaqueous electrolytic solution of the present invention may contain various additives as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. A conventionally well-known thing can be arbitrarily used for an additive. An additive may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

添加剤の例としては、過充電防止剤や、二次電池の高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤等が挙げられる。これらの中でも、高温保存後の容量維持特性や抵抗増加を抑制するための助剤として、フッ素原子を有する環状カーボネート、炭素―炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、ジフルオロリン酸塩、フルオロ硫酸塩、一般式(1)で示される以外のイソシアナト基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、環状スルホン酸エステル、及びジカルボン酸錯体塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(以下、「特定添加剤」と略記する場合がある)を含有することが好ましい。以下、特定添加剤とその他添加剤に分けて説明する。   Examples of the additive include an overcharge inhibitor and an auxiliary agent for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics of the secondary battery after high temperature storage. Among these, as an auxiliary agent for suppressing capacity maintenance characteristics and resistance increase after high-temperature storage, cyclic carbonate having fluorine atom, cyclic carbonate having carbon-carbon unsaturated bond, difluorophosphate, fluorosulfate, At least one compound selected from the group consisting of a compound having an isocyanate group other than that represented by the general formula (1), a compound having a cyano group, a cyclic sulfonic acid ester, and a dicarboxylic acid complex salt (hereinafter referred to as “specific additive”) It may be abbreviated as “)”. Hereinafter, the specific additive and other additives will be described separately.

<1−4−1.特定添加剤>
特定添加剤はいずれも、負極上にて還元された特定NCO化合物と反応し、電極反応に好適な被膜状構造物を協奏的に形成するものと考えられる。この作用・原理は、以下に記述する作用・原理に限定されるものではないが、本発明者らは以下のように推測する。(i)フッ素原子を有する環状カーボネート、(ii)炭素―炭素不飽和結合を有する環状カーボネート、(iii)ジフルオロリン酸塩、(iv)フルオロ硫酸塩、(v)一般式(1)で示される以外のイソシアナト基を有する化合物、(vi)シアノ基を有する化合物、(vii)環状スルホン酸エステル、及び(viii)ジカルボン酸錯体塩について、特定NCO化合物の還元により負極表面にて形成された求核種Nuとの推定反応機構を以下の反応式(1)に示す。
<1-4-1. Specific additive>
All of the specific additives are considered to react with the specific NCO compound reduced on the negative electrode to form a film-like structure suitable for the electrode reaction in concert. Although this action / principle is not limited to the action / principle described below, the present inventors presume as follows. (I) a cyclic carbonate having a fluorine atom, (ii) a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, (iii) a difluorophosphate, (iv) a fluorosulfate, (v) represented by the general formula (1) Nucleophilic species formed on the negative electrode surface by reduction of a specific NCO compound with respect to a compound having an isocyanato group other than (vi) a compound having a cyano group, (vii) a cyclic sulfonate ester, and (viii) a dicarboxylic acid complex salt The estimated reaction mechanism with Nu is shown in the following reaction formula (1).

Figure 2015195202
Figure 2015195202

(反応式中、Catは塩を構成するカチオンである。Qはフッ素を含む2価の有機基、Qは炭素―炭素不飽和結合を含む2価の有機基、QおよびQは1価の有機基、Qは2価の有機基、Qは単結合または2価の有機基、Xは錯体中心元素を含む2価の有機基をそれぞれ表す。)
上記反応式(1)に示すように、特定添加剤はいずれも求核攻撃受容部位を内包しており、示した各反応を開始反応として、特定NCO化合物と特定添加剤を原料とする、電極反応を好適にサポートする被膜状の構造物を協奏的に形成するものと推定される。
(In the reaction formula, Cat is a cation constituting a salt. Q 1 is a divalent organic group containing fluorine, Q 2 is a divalent organic group containing a carbon-carbon unsaturated bond, and Q 5 and Q 6 are Monovalent organic group, Q 7 represents a divalent organic group, Q 8 represents a single bond or a divalent organic group, and X represents a divalent organic group containing a complex center element.)
As shown in the above reaction formula (1), each of the specific additives contains a nucleophilic attack accepting site, and each of the indicated reactions is used as a starting reaction, and an electrode using the specific NCO compound and the specific additive as raw materials. It is presumed that a film-like structure that favorably supports the reaction is formed in concert.

特定添加剤の中でも、フッ素原子を有する環状カーボネート、ジフルオロリン酸塩、フルオロ硫酸塩、一般式(1)で示される以外のイソシアナト基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、環状スルホン酸エステル、ジカルボン酸錯体塩が好ましく、より好ましくは、フッ素原子を有する環状カーボネート、ジフルオロリン酸塩、フルオロ硫酸塩、シアノ基を有する化合物、環状スルホン酸エステル、ジカルボン酸錯体塩であり、特に好ましくは、ジフルオロリン酸塩、フルオロ硫酸塩、ジカルボン酸錯体塩であり、最も好ましいのはジカルボン酸錯体塩である。化合物中の求核攻撃受容部位の求電子性が好ましく、特定NCO化合物由来の求核種Nuとの反応性が好適であるためである。 Among specific additives, cyclic carbonates having fluorine atoms, difluorophosphates, fluorosulfates, compounds having isocyanate groups other than those represented by the general formula (1), compounds having cyano groups, cyclic sulfonates, dicarboxylic acids An acid complex salt is preferred, more preferably a cyclic carbonate having a fluorine atom, a difluorophosphate, a fluorosulfate, a compound having a cyano group, a cyclic sulfonic acid ester, or a dicarboxylic acid complex salt, particularly preferably a difluorophosphorus. Acid salts, fluorosulfates, and dicarboxylic acid complex salts, and most preferred are dicarboxylic acid complex salts. This is because the electrophilicity of the nucleophilic attack accepting site in the compound is preferable, and the reactivity with the nucleophilic species Nu derived from the specific NCO compound is preferable.

特定添加剤の分子量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意で
あるが、50以上、250以下であるものが好ましい。この範囲であると、非水系電解液中での特定添加剤の溶解性が良好で、添加の効果を十分に発現することができる。
また、特定添加剤の製造方法にも特に制限は無く、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。また、市販のものを用いてもよい。
また、特定添加剤は、本発明の非水系電解液中に、いずれか1種を単独で含有させてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有させてもよい。
The molecular weight of the specific additive is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but those having a molecular weight of 50 or more and 250 or less are preferable. Within this range, the solubility of the specific additive in the non-aqueous electrolyte solution is good, and the effect of addition can be sufficiently exhibited.
Moreover, there is no restriction | limiting in particular also in the manufacturing method of a specific additive, It is possible to select and manufacture a well-known method arbitrarily. A commercially available product may also be used.
In addition, the specific additive may be included alone in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, or two or more specific additives may be combined in any combination and ratio.

<1−4−1−1.フッ素原子を有する環状カーボネート>
特定添加剤のうち、フッ素原子を有する環状カーボネート(以下、「F化カーボネート」と略記する場合がある)としては、フッ素原子を有するものであれば、特に限定されず、任意のF化カーボネートを用いることができる。
<1-4-1-1. Cyclic carbonate having a fluorine atom>
Among the specific additives, the cyclic carbonate having a fluorine atom (hereinafter sometimes abbreviated as “F-carbonate”) is not particularly limited as long as it has a fluorine atom. Can be used.

F化カーボネートが有するフッ素原子の数も、1個以上であれば特に限定されず、2個以下が特に好ましい。
F化カーボネートの例としては、フルオロエチレンカーボネート及びその誘導体等が挙げられる。
The number of fluorine atoms in the fluorinated carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, and 2 or less is particularly preferable.
Examples of the fluorinated carbonate include fluoroethylene carbonate and derivatives thereof.

フルオロエチレンカーボネート及びその誘導体の具体例としては、フルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(ジフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(トリフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−4−フルオロエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−5−フルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5,5−ジメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。   Specific examples of fluoroethylene carbonate and derivatives thereof include fluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4-methylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4- Methyl ethylene carbonate, 4-fluoro-5-methyl ethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-methyl ethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (difluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (tri Fluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -4-fluoroethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -5-fluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-dimethylethylene carbonate Boneto, 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5,5-dimethylethylene carbonate.

これらのF化カーボネートの中でも、フルオロエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−エチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネートが好ましく、特にフルオロエチレンカーボネートは、安定な被膜状の構造物の形成に寄与することができ、最も好適に用いられる。
F化カーボネートの含有量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液100質量%中、好ましくは0.001質量%以上、10.0質量%以下である。
Among these fluorinated carbonates, fluoroethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -ethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate, and 4,5-difluoroethylene carbonate are preferable, and in particular, fluoroethylene carbonate is a stable film. It is possible to contribute to the formation of the structure, and is most preferably used.
The content of the fluorinated carbonate is not particularly limited and may be arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, preferably 0.001% by mass or more. 0% by mass or less.

F化カーボネートの含有量がこの下限以上であると、非水系電解液二次電池に、十分なサイクル特性向上効果をもたらすことができる。また、この上限以下であると、非水系電解液二次電池の製造コストの増加を避けることができる。F化カーボネートの含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.2質量%以上、最も好ましくは0.5質量%以上、また、より好ましくは8.0質量%以下、更に好ましくは6.0質量%以下、特に好ましくは3.0質量%以下、最も好ましくは2.0質量%以下である。
尚、F化カーボネートは、添加剤のみならず、上記<1−2.非水溶媒>に記載の非水溶媒としても有効な機能を発現する。F化カーボネートを溶媒兼添加剤として用いる場合の配合量に明確な境界は存在せず、本明細書において、非水溶媒としての配合量及び添加剤の配合量として記載した配合量をそのまま踏襲できる。
When the content of the fluorinated carbonate is not less than this lower limit, a sufficient effect of improving cycle characteristics can be provided to the non-aqueous electrolyte secondary battery. Moreover, the increase in the manufacturing cost of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be avoided as it is below this upper limit. The content of fluorinated carbonate is more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.2% by mass or more, and most preferably 0.5% by mass or more. More preferably, it is 8.0 mass% or less, More preferably, it is 6.0 mass% or less, Most preferably, it is 3.0 mass% or less, Most preferably, it is 2.0 mass% or less.
In addition, the fluorinated carbonate not only includes the additive, but also <1-2. It also exhibits an effective function as a non-aqueous solvent described in Non-aqueous solvent>. There is no clear boundary in the blending amount when the fluorinated carbonate is used as the solvent and additive, and in this specification, the blending amount described as the blending amount as the non-aqueous solvent and the blending amount of the additive can be followed as it is. .

<1−4−1−2.炭素―炭素不飽和結合を有する環状カーボネート>
特定添加剤のうち、炭素―炭素不飽和結合を有する環状カーボネート(以下、「不飽和カーボネート」と略記する場合がある)としては、炭素−炭素二重結合や炭素−炭素三重結合等の炭素−炭素不飽和結合を有するカーボネートであれば、特に限定されず、任意の不飽和カーボネートを用いることができる。
不飽和カーボネートの例としては、ビニレンカーボネート類、炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類等が挙げられる。
<1-4-1-2. Cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond>
Among specific additives, cyclic carbonates having a carbon-carbon unsaturated bond (hereinafter sometimes abbreviated as “unsaturated carbonate”) include carbon-carbon double bonds, carbon-carbon triple bonds, etc. If it is a carbonate which has a carbon unsaturated bond, it will not specifically limit, Arbitrary unsaturated carbonates can be used.
Examples of the unsaturated carbonate include vinylene carbonates, ethylene carbonates substituted with a substituent having a carbon-carbon unsaturated bond, and the like.

ビニレンカーボネート類の具体例としては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート等が挙げられる。
炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類の具体例としては、ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、プロパルギルエチレンカーボネート等が挙げられる。
Specific examples of vinylene carbonates include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate and the like.
Specific examples of ethylene carbonates substituted with a substituent having a carbon-carbon unsaturated bond include vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate, ethynyl ethylene carbonate, propargyl ethylene carbonate, and the like.

中でも、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネートが好ましく、特にビニレンカーボネートは、安定な被膜状の構造物の形成に寄与することができ、より好適に用いられる。
不飽和カーボネートの含有量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液100質量%中、好ましくは0.001質量%以上、5.0質量%以下である。
Among these, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, and ethynyl ethylene carbonate are preferable. In particular, vinylene carbonate can contribute to the formation of a stable film-like structure and is more preferably used.
The content of the unsaturated carbonate is not particularly limited and may be arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, preferably 0.001% by mass or more. 0% by mass or less.

不飽和カーボネートの含有量がこの下限以上であると、非水系電解液二次電池に、十分なサイクル特性向上効果をもたらすことができる。また、この上限以下であると、非水系電解液二次電池の初期の抵抗増加を避けることができる。不飽和カーボネートの含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.2質量%以上、また、より好ましくは4.0質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以下、特に好ましくは2.0質量%以下である。   When the content of the unsaturated carbonate is not less than this lower limit, a sufficient effect of improving cycle characteristics can be provided to the non-aqueous electrolyte secondary battery. Moreover, the initial resistance increase of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be avoided as it is below this upper limit. The content of the unsaturated carbonate is more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 4.0% by mass or less. More preferably, it is 3.0 mass% or less, Most preferably, it is 2.0 mass% or less.

<1−4−1−3.ジフルオロリン酸塩>
特定添加剤のうち、ジフルオロリン酸塩としては、ジフルオロリン酸アニオンを構成要素とする塩であれば、特に限定されず、任意のジフルオロリン酸塩を用いることができる。
ジフルオロリン酸塩の例としては、ジフルオロリン酸リチウム塩、ジフルオロリン酸ナトリウム塩、ジフルオロリン酸カリウム塩、ジフルオロリン酸アンモニウム塩等が挙げられる。
<1-4-1-3. Difluorophosphate>
Among the specific additives, the difluorophosphate is not particularly limited as long as it is a salt having a difluorophosphate anion as a constituent element, and any difluorophosphate can be used.
Examples of the difluorophosphate include lithium difluorophosphate, sodium difluorophosphate, potassium difluorophosphate, ammonium difluorophosphate, and the like.

中でも、ジフルオロリン酸リチウム塩が、安定な被膜状の構造物の形成に寄与することができるため、より好適に用いられる。
ジフルオロリン酸塩の含有量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液100質量%中、好ましくは0.001質量%以上、2.0質量%以下である。
Among these, lithium difluorophosphate is more preferably used because it can contribute to the formation of a stable film-like structure.
The content of the difluorophosphate is not particularly limited, and may be arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, preferably 0.001% by mass or more, 2 0.0 mass% or less.

ジフルオロリン酸塩の含有量がこの下限以上であると、非水系電解液二次電池に、十分なサイクル特性向上効果をもたらすことができる。また、この上限以下であると、非水系電解液二次電池の製造コストの増加を避けることができる。ジフルオロリン酸塩の含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.2質量%以上、最も好ましくは0.3質量%以上、また、より好ましくは1.5質量%以下、更に好ましくは1.2質量%以下、特に好ましくは1.1質量%以下である。   When the content of difluorophosphate is at least the lower limit, a sufficient effect of improving cycle characteristics can be provided to the non-aqueous electrolyte secondary battery. Moreover, the increase in the manufacturing cost of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be avoided as it is below this upper limit. The content of difluorophosphate is more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.2% by mass or more, and most preferably 0.3% by mass or more. More preferably, it is 1.5 mass% or less, More preferably, it is 1.2 mass% or less, Most preferably, it is 1.1 mass% or less.

<1−4−1−4.フルオロ硫酸塩>
特定添加剤のうち、フルオロ硫酸塩としては、フルオロ硫酸アニオンを構成要素とする塩であれば、特に限定されず、任意のフルオロ硫酸塩を用いることができる。
フルオロ硫酸塩の例としては、フルオロ硫酸リチウム塩、フルオロ硫酸ナトリウム塩、フルオロ硫酸カリウム塩、フルオロ硫酸アンモニウム塩等が挙げられる。
<1-4-1-4. Fluorosulfate>
Among the specific additives, the fluorosulfate is not particularly limited as long as it is a salt having a fluorosulfuric acid anion as a constituent element, and any fluorosulfate can be used.
Examples of the fluorosulfate include lithium fluorosulfate, sodium fluorosulfate, potassium fluorosulfate, ammonium fluorosulfate, and the like.

中でも、フルオロ硫酸リチウム塩が、安定な被膜状の構造物の形成に寄与することができるため、より好適に用いられる。
フルオロ硫酸塩の含有量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液100質量%中、好ましくは0.001質量%以上、4.0質量%以下である。
Among these, lithium fluorosulfate is more preferably used because it can contribute to the formation of a stable film-like structure.
The content of the fluorosulfate is not particularly limited and may be arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, preferably 0.001% by mass or more. 0% by mass or less.

フルオロ硫酸塩の含有量がこの下限以上であると、非水系電解液二次電池に、十分なサイクル特性向上効果をもたらすことができる。また、この上限以下であると、非水系電解液二次電池の製造コストの増加を避けることができ、また正極集電体に頻繁に用いられるアルミニウムや外装体に頻繁に用いられる金属缶の腐食による性能低下を避けることができる。フルオロ硫酸塩の含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.2質量%以上、最も好ましくは0.3質量%以上、また、より好ましくは3.0質量%以下、更に好ましくは2.5質量%以下、特に好ましくは2.0質量%以下である。   When the content of the fluorosulfate is equal to or higher than this lower limit, a sufficient effect of improving cycle characteristics can be provided to the non-aqueous electrolyte secondary battery. Further, if it is below this upper limit, it is possible to avoid an increase in the manufacturing cost of the non-aqueous electrolyte secondary battery, and corrosion of aluminum frequently used for the positive electrode current collector and metal can often used for the exterior body. Performance degradation due to can be avoided. The content of fluorosulfate is more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.2% by mass or more, most preferably 0.3% by mass or more, More preferably, it is 3.0 mass% or less, More preferably, it is 2.5 mass% or less, Most preferably, it is 2.0 mass% or less.

<1−4−1−5.一般式(1)で示される以外のイソシアナト基を有する化合物>
特定添加剤のうち、一般式(1)で示される以外のイソシアナト基を有する化合物(以下、「イソシアネート」と略記する場合がある)としては、特に限定されず、任意のイソシアネートを用いることができる。
イソシアネートの例としては、モノイソシアネート類、ジイソシアネート類、トリイソシアネート類等が挙げられる。
<1-4-1-5. Compounds having isocyanato groups other than those represented by the general formula (1)>
Among the specific additives, a compound having an isocyanate group other than that represented by the general formula (1) (hereinafter sometimes abbreviated as “isocyanate”) is not particularly limited, and any isocyanate can be used. .
Examples of the isocyanate include monoisocyanates, diisocyanates, and triisocyanates.

前記モノイソシアネート類の具体例としては、イソシアナトメタン、イソシアナトエタン、1−イソシアナトプロパン、1−イソシアナトブタン、1−イソシアナトペンタン、1−イソシアナトヘキサン、1−イソシアナトヘプタン、1−イソシアナトオクタン、1−イソシアナトノナン、1−イソシアナトデカン、イソシアナトシクロヘキサン、メトキシカルボニルイソシアネート、エトキシカルボニルイソシアネート、プロポキシカルボニルイソシアネート、ブトキシカルボニルイソシアネート、メトキシスルホニルイソシアネート、エトキシスルホニルイソシアネート、プロポキシスルホニルイソシアネート、ブトキシスルホニルイソシアネート、フルオロスルホニルイソシアネート等が挙げられる。   Specific examples of the monoisocyanates include isocyanatomethane, isocyanatoethane, 1-isocyanatopropane, 1-isocyanatobutane, 1-isocyanatopentane, 1-isocyanatohexane, 1-isocyanatoheptane, 1 Isocyanatooctane, 1-isocyanatononane, 1-isocyanatodecane, isocyanatocyclohexane, methoxycarbonyl isocyanate, ethoxycarbonyl isocyanate, propoxycarbonyl isocyanate, butoxycarbonyl isocyanate, methoxysulfonyl isocyanate, ethoxysulfonyl isocyanate, propoxysulfonyl isocyanate, butoxysulfonyl Examples thereof include isocyanate and fluorosulfonyl isocyanate.

前記ジイソシアネート類の具体例としては、1,4−ジイソシアナトブタン、1,5−ジイソシアナトペンタン、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,7−ジイソシアナトヘプタン、1,8−ジイソシアナトオクタン、1,9−ジイソシアナトノナン、1,10−ジイソシアナトデカン、1,3−ジイソシアナトプロペン、1,4−ジイソシアナト−2−ブテン、1,4−ジイソシアナト−2−フルオロブタン、1,4−ジイソシアナト−2,3−ジフルオロブタン、1,5−ジイソシアナト−2−ペンテン、1,5−ジイソシアナト−2−メチルペンタン、1,6−ジイソシアナト−2−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−ヘキセン、1,6−ジイソシアナト−3−フルオロヘキサン、1,6−ジイソシアナト−3,4−ジフルオロヘキサン、トルエンジイソシアネート、キシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、1,2−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,2−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,3−ジイソシアナトシクロヘキサン、1,4−ジイソシアナトシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−1,1’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−2,2’−ジイソシアネー
ト、ジシクロヘキシルメタン−3,3’−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−
4,4’−ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ビシクロ[2.2.1]ヘ
プタン−2,5−ジイルビス(メチル=イソシアネート)、ビシクロ[2.2.1]ヘプタン−2,6−ジイルビス(メチル=イソシアネート)、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート等が挙げられる。
Specific examples of the diisocyanates include 1,4-diisocyanatobutane, 1,5-diisocyanatopentane, 1,6-diisocyanatohexane, 1,7-diisocyanatoheptane, 1,8-di- Isocyanatooctane, 1,9-diisocyanatononane, 1,10-diisocyanatodecane, 1,3-diisocyanatopropene, 1,4-diisocyanato-2-butene, 1,4-diisocyanato-2-fluoro Butane, 1,4-diisocyanato-2,3-difluorobutane, 1,5-diisocyanato-2-pentene, 1,5-diisocyanato-2-methylpentane, 1,6-diisocyanato-2-hexene, 1,6- Diisocyanato-3-hexene, 1,6-diisocyanato-3-fluorohexane, 1,6-diisocyanato-3,4-difluo Hexane, toluene diisocyanate, xylene diisocyanate, tolylene diisocyanate, 1,2-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1, 2-diisocyanatocyclohexane, 1,3-diisocyanatocyclohexane, 1,4-diisocyanatocyclohexane, dicyclohexylmethane-1,1′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-2,2′-diisocyanate, dicyclohexylmethane-3, 3'-diisocyanate, dicyclohexylmethane
4,4′-diisocyanate, isophorone diisocyanate, bicyclo [2.2.1] heptane-2,5-diylbis (methyl = isocyanate), bicyclo [2.2.1] heptane-2,6-diylbis (methyl = isocyanate) ), 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate and the like.

前記トリイソシアネート類の具体例としては、1,6,11−トリイソシアナトウンデカン、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレンジイソシアネート、1,3,5−トリイソシアネートメチルベンゼン、1,3,5−トリス(6−イソシアナトヘキサ−1−イル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、4−(イソシアナトメチル)オクタメチレン=ジイソシアネート等が挙げられる。   Specific examples of the triisocyanates include 1,6,11-triisocyanatoundecane, 4-isocyanatomethyl-1,8-octamethylene diisocyanate, 1,3,5-triisocyanate methylbenzene, 1,3, 5-tris (6-isocyanatohex-1-yl) -1,3,5-triazine-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -trione, 4- (isocyanatomethyl) octamethylene = diisocyanate, etc. Is mentioned.

以上に挙げた中でも、1,6−ジイソシアナトヘキサン、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,3,5−トリス(6−イソシアナトヘキサ−1−イル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン、2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアナートが、工業的に入手し易いものであり、本発明の非水系電解液の製造コストが低く抑えられる点で好ましい。また技術的な観点からも安定な被膜状の構造物の形成に寄与することができるため、これらのイソシアネートがより好適に用いられる。   Among these, 1,6-diisocyanatohexane, 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane, 1,3,5-tris (6-isocyanatohex-1-yl) -1,3 5-Triazine-2,4,6 (1H, 3H, 5H) -trione, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate are industrially available This is preferable because the manufacturing cost of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be kept low. Moreover, since it can contribute to formation of a stable film-like structure also from a technical viewpoint, these isocyanates are used more suitably.

イソシアネートの含有量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液100質量%中、好ましくは0.001質量%以上、1.0質量%以下である。
イソシアネートの含有量がこの下限以上であると、非水系電解液二次電池に、十分なサイクル特性向上効果をもたらすことができる。また、この上限以下であると、非水系電解液二次電池の初期の抵抗増加を避けることができる。イソシアネートの含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.2質量%以上、最も好ましくは0.3質量%以上、また、より好ましくは0.8質量%以下、更に好ましくは0.7質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以下、最も好ましくは0.5質量%以下である。
The content of the isocyanate is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, preferably 0.001% by mass or more and 1.0% by mass. % Or less.
When the isocyanate content is not less than this lower limit, a sufficient effect of improving cycle characteristics can be provided to the non-aqueous electrolyte secondary battery. Moreover, the initial resistance increase of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be avoided as it is below this upper limit. The content of isocyanate is more preferably 0.01% by mass or more, still more preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.2% by mass or more, most preferably 0.3% by mass or more, and more preferably Is 0.8% by mass or less, more preferably 0.7% by mass or less, particularly preferably 0.6% by mass or less, and most preferably 0.5% by mass or less.

<1−4−1−6.シアノ基を有する化合物>
特定添加剤のうち、シアノ基を有する化合物(以下、「ニトリル」と略記する場合がある)としては、特に限定されず、任意のニトリルを用いることができる。
ニトリルの例としては、モノニトリル類、ジニトリル類等が挙げられる。
前記モノニトリル類の具体例としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、イソブチロニトリル、バレロニトリル、イソバレロニトリル、ラウロニトリル、2−メチルブチロニトリル、トリメチルアセトニトリル、ヘキサンニトリル、シクロペンタンカルボニトリル、シクロヘキサンカルボニトリル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、クロトノニトリル、3−メチルクロトノニトリル、2−メチル−2−ブテン二トリル、2−ペンテンニトリル、2−メチル−2−ペンテンニトリル、3−メチル−2−ペンテンニトリル、2−ヘキセンニトリル、フルオロアセトニトリル、ジフルオロアセトニトリル、トリフルオロアセトニトリル、2−フルオロプロピオニトリル、3−フルオロプロピオニトリル、2 ,2−ジフルオロプロピオニトリル、2,3−ジフルオロプロピオニ
トリル、3 ,3−ジフルオロプロピオニトリル、2 ,2 ,3−トリフルオロプロピオニトリル、3 ,3 ,3−トリフルオロプロピオニトリル、3,3’−オキシジプロピオニトリル、3,3’−チオジプロピオニトリル、1,2,3−プロパントリカルボニトリル、1,3,5−ペンタントリカルボニトリル、ペンタフルオロプロピオニトリル等が挙げられる。
<1-4-1-6. Compound having cyano group>
Among the specific additives, the compound having a cyano group (hereinafter sometimes abbreviated as “nitrile”) is not particularly limited, and any nitrile can be used.
Examples of nitriles include mononitriles and dinitriles.
Specific examples of the mononitriles include acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, isobutyronitrile, valeronitrile, isovaleronitrile, lauronitrile, 2-methylbutyronitrile, trimethylacetonitrile, hexanenitrile, cyclopentanecarbonitrile. , Cyclohexanecarbonitrile, acrylonitrile, methacrylonitrile, crotononitrile, 3-methylcrotononitrile, 2-methyl-2-butenenitryl, 2-pentenenitrile, 2-methyl-2-pentenenitrile, 3-methyl- 2-pentenenitrile, 2-hexenenitrile, fluoroacetonitrile, difluoroacetonitrile, trifluoroacetonitrile, 2-fluoropropionitrile, 3-fluoropropionitrile, 2,2-diph Oropropionitrile, 2,3-difluoropropionitrile, 3,3-difluoropropionitrile, 2,2,3-trifluoropropionitrile, 3,3,3-trifluoropropionitrile, 3,3′- Examples thereof include oxydipropionitrile, 3,3′-thiodipropionitrile, 1,2,3-propanetricarbonitrile, 1,3,5-pentanetricarbonitrile, pentafluoropropionitrile and the like.

前記ジニトリル類の具体例としては、マロノニトリル、サクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、メチルマロノニトリル、エチルマロノニトリル、イソプロピルマロノニトリル、tert−ブチルマロノニトリル、メチルサクシノニトリル、2,2−ジメチルサクシノニトリル、2,3−ジメチルサクシノニトリル、2,3,3−トリメチルサクシノニトリル、2,2,3,3−テトラメチルサクシノニトリル、2,3−ジエチル−2,3−ジメチルサクシノニトリル、2,2−ジエチル−3,3−ジメチルサクシノニトリル、ビシクロヘキシル−1,1−ジカルボニトリル、ビシクロヘキシル−2,2−ジカルボニトリル、ビシクロヘキシル−3,3−ジカルボニトリル、2,5−ジメチル−2,5−ヘキサンジカルボニトリル、2,3−ジイソブチル−2,3−ジメチルサクシノニトリル、2,2−ジイソブチル−3,3−ジメチルサクシノニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2,3−ジメチルグルタロニトリル、2,4−ジメチルグルタロニトリル、2,2,3,3−テトラメチルグルタロニトリル、2,2,4,4−テトラメチルグルタロニトリル、2,2,3,4−テトラメチルグルタロニトリル、2,3,3,4−テトラメチルグルタロニトリル、マレオニトリル、フマロニトリル、1,4−ジシアノペンタン、2,6−ジシアノヘプタン、2,7−ジシアノオクタン、2,8−ジシアノノナン、1,6−ジシアノデカン、1,2−ジジアノベンゼン、1,3−ジシアノベンゼン、1,4−ジシアノベンゼン、3,3’−(エチレンジオキシ)ジプロピオニトリル、3,3’−(エチレンジチオ)ジプロピオニトリル等が挙げられる。   Specific examples of the dinitriles include malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimeonitrile, suberonitrile, azeronitrile, sebacononitrile, undecandinitrile, dodecandinitrile, methylmalononitrile, ethylmalononitrile, isopropylmalononitrile, tert -Butylmalononitrile, methylsuccinonitrile, 2,2-dimethylsuccinonitrile, 2,3-dimethylsuccinonitrile, 2,3,3-trimethylsuccinonitrile, 2,2,3,3-tetramethylsuccin Sinonitrile, 2,3-diethyl-2,3-dimethylsuccinonitrile, 2,2-diethyl-3,3-dimethylsuccinonitrile, bicyclohexyl-1,1-dicarbonitrile, bicyclohexyl-2,2 - Rubonitrile, bicyclohexyl-3,3-dicarbonitrile, 2,5-dimethyl-2,5-hexanedicarbonitrile, 2,3-diisobutyl-2,3-dimethylsuccinonitrile, 2,2-diisobutyl-3 , 3-Dimethylsuccinonitrile, 2-methylglutaronitrile, 2,3-dimethylglutaronitrile, 2,4-dimethylglutaronitrile, 2,2,3,3-tetramethylglutaronitrile, 2,2 , 4,4-tetramethylglutaronitrile, 2,2,3,4-tetramethylglutaronitrile, 2,3,3,4-tetramethylglutaronitrile, maleonitrile, fumaronitrile, 1,4-dicyanopentane, 2,6-dicyanoheptane, 2,7-dicyanooctane, 2,8-dicyanononane, 1,6-dicyanodecane, 1, - Gigi anode benzene, 1,3-dicyanobenzene, 1,4-dicyanobenzene, 3,3 '- (ethylenedioxy) dipropionate nitrile, 3,3' - (ethylene dithio) dipropionate nitrile, and the like.

以上に挙げた中でも、マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル等のジニトリル類が安定な被膜状の構造物の形成に寄与することができるため、より好適に用いられる。
ニトリルの含有量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液100質量%中、好ましくは0.001質量%以上、5.0質量%以下である。
Among the above, dinitriles such as malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimeonitrile, suberonitrile, azeronitrile, sebacononitrile, undecandinitrile, and dodecandinitrile contribute to the formation of a stable film-like structure. Therefore, it is used more suitably.
The content of nitrile is not particularly limited and may be arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, preferably 0.001% by mass or more and 5.0% by mass. % Or less.

ニトリルの含有量がこの下限以上であると、非水系電解液二次電池に、十分なサイクル特性向上効果をもたらすことができる。また、この上限以下であると、非水系電解液二次電池の初期の抵抗増加を避け、レート特性の悪化を抑制することができる。ニトリルの含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.2質量%以上、また、より好ましくは4.0質量%以下、更に好ましくは3.0質量%以下、特に好ましくは2.5質量%以下である。   When the nitrile content is at least this lower limit, a sufficient effect of improving cycle characteristics can be provided to the non-aqueous electrolyte secondary battery. Moreover, when it is below this upper limit, the initial resistance increase of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be avoided, and deterioration of rate characteristics can be suppressed. The nitrile content is more preferably 0.01% by mass or more, still more preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 4.0% by mass or less, still more preferably. Is 3.0% by mass or less, particularly preferably 2.5% by mass or less.

<1−4−1−7.環状スルホン酸エステル>
特定添加剤のうち、環状スルホン酸エステルとしては、特に限定されず、任意の環状スルホン酸エステルを用いることができる。
環状スルホン酸エステルの例としては、飽和環状スルホン酸エステル、不飽和環状スルホン酸エステル等が挙げられる。
<1-4-1-7. Cyclic sulfonate ester>
Among the specific additives, the cyclic sulfonate ester is not particularly limited, and any cyclic sulfonate ester can be used.
Examples of cyclic sulfonic acid esters include saturated cyclic sulfonic acid esters and unsaturated cyclic sulfonic acid esters.

前記飽和環状スルホン酸エステルの具体例としては、1,3−プロパンスルトン、1−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、2−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、3−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、1−メチル−1,3−プロパンスルトン、2−メチル−1,3−プロパンスルトン、3−メチル−1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、2−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、3−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、4−フルオロ−1,4−ブタンスルトン、1−メチル−1,4−ブタンスルトン、2−メチル−1,4−ブタンスルトン、3−メチル−1,4−ブタンスルトン、4−メチル−1,4−ブタンスルトン等が挙げられ
る。
Specific examples of the saturated cyclic sulfonate ester include 1,3-propane sultone, 1-fluoro-1,3-propane sultone, 2-fluoro-1,3-propane sultone, and 3-fluoro-1,3-propane. Sultone, 1-methyl-1,3-propane sultone, 2-methyl-1,3-propane sultone, 3-methyl-1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 1-fluoro-1,4-butane sultone 2-fluoro-1,4-butane sultone, 3-fluoro-1,4-butane sultone, 4-fluoro-1,4-butane sultone, 1-methyl-1,4-butane sultone, 2-methyl-1,4-butane sultone , 3-methyl-1,4-butane sultone, 4-methyl-1,4-butane sultone, and the like.

前記不飽和環状スルホン酸エステルの具体例としては、1−プロペン−1,3−スルトン、2−プロペン−1,3−スルトン、1−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、2−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、3−フルオロ−1−プロペン−1,3−スルトン、1−フルオロ−2−プロペン−1,3−スルトン、2−フルオロ−2−プロペン−1,3−スルトン、3−フルオロ−2−プロペン−1,3−スルトン、1−メチル−1−プロペン−1,3−スルトン、2−メチル−1−プロペン−1,3−スルトン、3−メチル−1−プロペン−1,3−スルトン、1−メチル−2−プロペン−1,3−スルトン、2−メチル−2−プロペン−1,3−スルトン、3−メチル−2−プロペン−1,3−スルトン、1−ブテン−1,4−スルトン、2−ブテン−1,4−スルトン、3−ブテン−1,4−スルトン、1−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、2−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、3−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、4−フルオロ−1−ブテン−1,4−スルトン、1−フルオロ−2−ブテン−1,4−スルトン、2−フルオロ−2−ブテン−1,4−スルトン、3−フルオロ−2−ブテン−1,4−スルトン、4−フルオロ−2−ブテン−1,4−スルトン、1−フルオロ−3−ブテン−1,4−スルトン、2−フルオロ−3−ブテン−1,4−スルトン、3−フルオロ−3−ブテン−1,4−スルトン、4−フルオロ−3−ブテン−1,4−スルトン、1−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、2−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、3−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、4−メチル−1−ブテン−1,4−スルトン、1−メチル−2−ブテン−1,4−スルトン、2−メチル−2−ブテン−1,4−スルトン、3−メチル−2−ブテン−1,4−スルトン、4−メチル−2−ブテン−1,4−スルトン、1−メチル−3−ブテン−1,4−スルトン、2−メチル−3−ブテン−1,4−スルトン、3−メチル−3−ブテン−1,4−スルトン、4−メチル−3−ブテン−1,4−スルトン等が挙げられる。   Specific examples of the unsaturated cyclic sulfonate ester include 1-propene-1,3-sultone, 2-propene-1,3-sultone, 1-fluoro-1-propene-1,3-sultone, 2-fluoro -1-propene-1,3-sultone, 3-fluoro-1-propene-1,3-sultone, 1-fluoro-2-propene-1,3-sultone, 2-fluoro-2-propene-1,3 -Sultone, 3-fluoro-2-propene-1,3-sultone, 1-methyl-1-propene-1,3-sultone, 2-methyl-1-propene-1,3-sultone, 3-methyl-1 -Propene-1,3-sultone, 1-methyl-2-propene-1,3-sultone, 2-methyl-2-propene-1,3-sultone, 3-methyl-2-propene-1,3-sultone , 1-butene , 4-sultone, 2-butene-1,4-sultone, 3-butene-1,4-sultone, 1-fluoro-1-butene-1,4-sultone, 2-fluoro-1-butene-1,4 -Sultone, 3-fluoro-1-butene-1,4-sultone, 4-fluoro-1-butene-1,4-sultone, 1-fluoro-2-butene-1,4-sultone, 2-fluoro-2 -Butene-1,4-sultone, 3-fluoro-2-butene-1,4-sultone, 4-fluoro-2-butene-1,4-sultone, 1-fluoro-3-butene-1,4-sultone 2-fluoro-3-butene-1,4-sultone, 3-fluoro-3-butene-1,4-sultone, 4-fluoro-3-butene-1,4-sultone, 1-methyl-1-butene -1,4-sultone, 2-methyl-1-but 1,4-sultone, 3-methyl-1-butene-1,4-sultone, 4-methyl-1-butene-1,4-sultone, 1-methyl-2-butene-1,4-sultone, 2-methyl-2-butene-1,4-sultone, 3-methyl-2-butene-1,4-sultone, 4-methyl-2-butene-1,4-sultone, 1-methyl-3-butene- 1,4-sultone, 2-methyl-3-butene-1,4-sultone, 3-methyl-3-butene-1,4-sultone, 4-methyl-3-butene-1,4-sultone, etc. It is done.

以上に挙げた中でも、1,3−プロパンスルトン、1−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、2−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、3−フルオロ−1,3−プロパンスルトン、1−プロペン−1,3−スルトンが、入手の容易さや安定な被膜状の構造物の形成に寄与することができる点から、より好適に用いられる。
環状スルホン酸エステルの含有量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液100質量%中、好ましくは0.001質量%以上、3.0質量%以下である。
Among these, 1,3-propane sultone, 1-fluoro-1,3-propane sultone, 2-fluoro-1,3-propane sultone, 3-fluoro-1,3-propane sultone, 1-propene- 1,3-sultone is more preferably used because it can be easily obtained and can contribute to the formation of a stable film-like structure.
The content of the cyclic sulfonic acid ester is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, preferably 0.001% by mass or more, 3 0.0 mass% or less.

環状スルホン酸エステルの含有量がこの下限以上であると、非水系電解液二次電池に、十分なサイクル特性向上効果をもたらすことができる。また、この上限以下であると、非水系電解液二次電池の製造コストの増加を避けることができる。環状スルホン酸エステルの含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.2質量%以上、最も好ましくは0.5質量%以上、また、より好ましくは2.5質量%以下、更に好ましくは2.0質量%以下、特に好ましくは1.8質量%以下、最も好ましくは1.5質量%以下である。   When the content of the cyclic sulfonic acid ester is not less than this lower limit, a sufficient effect of improving cycle characteristics can be provided to the non-aqueous electrolyte secondary battery. Moreover, the increase in the manufacturing cost of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be avoided as it is below this upper limit. The content of the cyclic sulfonic acid ester is more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.2% by mass or more, and most preferably 0.5% by mass or more. More preferably, it is 2.5 mass% or less, More preferably, it is 2.0 mass% or less, Especially preferably, it is 1.8 mass% or less, Most preferably, it is 1.5 mass% or less.

<1−4−1−8.ジカルボン酸錯体塩>
特定添加剤のうち、ジカルボン酸錯体塩としては、特に限定されず、任意のジカルボン酸錯体塩を用いることができる。
ジカルボン酸錯体塩の例としては、錯体中心元素がホウ素であるジカルボン酸錯体塩、錯体中心元素がリンであるジカルボン酸錯体塩等が挙げられる。
<1-4-1-8. Dicarboxylic acid complex salt>
Among the specific additives, the dicarboxylic acid complex salt is not particularly limited, and any dicarboxylic acid complex salt can be used.
Examples of the dicarboxylic acid complex salt include a dicarboxylic acid complex salt whose complex central element is boron, and a dicarboxylic acid complex salt whose complex central element is phosphorus.

錯体中心元素がホウ素であるジカルボン酸錯体塩の具体例としては、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロ(オキサラト)ボレート、リチウムビス(マロ
ナト)ボレート、リチウムジフルオロ(マロナト)ボレート、リチウムビス(メチルマロナト)ボレート、リチウムジフルオロ(メチルマロナト)ボレート、リチウムビス(ジメチルマロナト)ボレート、リチウムジフルオロ(ジメチルマロナト)ボレート等が挙げられる。
Specific examples of the dicarboxylic acid complex salt whose complex central element is boron include lithium bis (oxalato) borate, lithium difluoro (oxalato) borate, lithium bis (malonate) borate, lithium difluoro (malonato) borate, lithium bis (methylmalonate) Examples thereof include borate, lithium difluoro (methylmalonate) borate, lithium bis (dimethylmalonate) borate, and lithium difluoro (dimethylmalonate) borate.

錯体中心元素がリンであるジカルボン酸錯体塩の具体例としては、リチウムトリス(オキサラト)ホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート、リチウムテトラフルオロ(オキサラト)ホスフェート、リチウムトリス(マロナト)ホスフェート、リチウムジフルオロビス(マロナト)ホスフェート、リチウムテトラフルオロ(マロナト)ホスフェート、リチウムトリス(メチルマロナト)ホスフェート、リチウムジフルオロビス(メチルマロナト)ホスフェート、リチウムテトラフルオロ(メチルマロナト)ホスフェート、リチウムトリス(ジメチルマロナト)ホスフェート、リチウムジフルオロビス(ジメチルマロナト)ホスフェート、リチウムテトラフルオロ(ジメチルマロナト)ホスフェート等が挙げられる。   Specific examples of the dicarboxylic acid complex salt in which the complex element is phosphorus include lithium tris (oxalato) phosphate, lithium difluorobis (oxalato) phosphate, lithium tetrafluoro (oxalato) phosphate, lithium tris (malonato) phosphate, lithium difluorobis (Malonate) phosphate, lithium tetrafluoro (malonate) phosphate, lithium tris (methylmalonate) phosphate, lithium difluorobis (methylmalonate) phosphate, lithium tetrafluoro (methylmalonate) phosphate, lithium tris (dimethylmalonate) phosphate, lithium difluorobis (dimethyl) Malonato) phosphate, lithium tetrafluoro (dimethylmalonate) phosphate and the like.

以上に挙げた中でも、リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロ(オキサラト)ボレート、リチウムトリス(オキサラト)ホスフェート、リチウムジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート、リチウムテトラフルオロ(オキサラト)ホスフェートが入手の容易さや安定な被膜状の構造物の形成に寄与することができる点から、より好適に用いられる。   Among these, lithium bis (oxalato) borate, lithium difluoro (oxalato) borate, lithium tris (oxalato) phosphate, lithium difluorobis (oxalato) phosphate, lithium tetrafluoro (oxalato) phosphate are readily available and stable coatings From the point which can contribute to formation of a shaped structure, it is used more suitably.

ジカルボン酸錯体塩の含有量は、特に限定されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、本発明の非水系電解液100質量%中、好ましくは0.001質量%以上、2.5質量%以下である。
ジカルボン酸錯体塩の含有量がこの下限以上であると、非水系電解液二次電池に、十分なサイクル特性向上効果をもたらすことができる。また、この上限以下であると、非水系電解液二次電池の製造コストの増加を避けることができ、また、ガス発生による非水系電解液二次電池の体積膨張を避けることができる。ジカルボン酸錯体塩の含有量は、より好ましくは0.01質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上、特に好ましくは0.2質量%以上、最も好ましくは0.5質量%以上、また、より好ましくは2.0質量%以下、更に好ましくは1.5質量%以下、特に好ましくは1.2質量%以下、最も好ましくは1.0以下である。
The content of the dicarboxylic acid complex salt is not particularly limited, and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, in 100% by mass of the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, preferably 0.001% by mass or more, 2 .5% by mass or less.
When the content of the dicarboxylic acid complex salt is equal to or higher than this lower limit, a sufficient effect of improving cycle characteristics can be provided to the non-aqueous electrolyte secondary battery. Moreover, when it is below this upper limit, the increase in the manufacturing cost of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be avoided, and the volume expansion of the non-aqueous electrolyte secondary battery due to gas generation can be avoided. The content of the dicarboxylic acid complex salt is more preferably 0.01% by mass or more, further preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.2% by mass or more, and most preferably 0.5% by mass or more. More preferably, it is 2.0 mass% or less, More preferably, it is 1.5 mass% or less, Especially preferably, it is 1.2 mass% or less, Most preferably, it is 1.0 or less.

<1−4−2.その他添加剤>
特定添加剤以外の添加剤としては、過充電防止剤、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤等が挙げられる。
<1-4-2. Other additives>
Examples of additives other than the specific additive include an overcharge inhibitor, an auxiliary agent for improving capacity retention characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage, and the like.

<1−4−2−1.過充電防止剤>
過充電防止剤の具体例としては、トルエン、キシレン等のトルエン誘導体;ビフェニル、2−メチルビフェニル、3−メチルビフェニル、4−メチルビフェニル等の無置換又はアルキル基で置換されたビフェニル誘導体;o−ターフェニル、m−ターフェニル、p−ターフェニル等の無置換又はアルキル基で置換されたターフェニル誘導体;無置換又はアルキル基で置換されたターフェニル誘導体の部分水素化物;シクロペンチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼン等のシクロアルキルベンゼン誘導体;クメン、1,3−ジイソプロピルベンゼン、1,4−ジイソプロピルベンゼン等のベンゼン環に直接結合する第3級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、t−ヘキシルベンゼン等のベンゼン環に直接結合する第4級炭素を有するアルキルベンゼン誘導体;ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の酸素原子を有する芳香族化合物;等の芳香族化合物が挙げられる。
<1-4-2-1. Overcharge prevention agent>
Specific examples of the overcharge inhibitor include toluene derivatives such as toluene and xylene; biphenyl derivatives substituted with an unsubstituted or alkyl group such as biphenyl, 2-methylbiphenyl, 3-methylbiphenyl, and 4-methylbiphenyl; o- Terphenyl derivatives that are unsubstituted or substituted with alkyl groups such as terphenyl, m-terphenyl, p-terphenyl; partial hydrides of terphenyl derivatives that are unsubstituted or substituted with alkyl groups; cyclopentylbenzene, cyclohexylbenzene, etc. Cycloalkylbenzene derivatives of the following: alkylbenzene derivatives having a tertiary carbon directly bonded to a benzene ring such as cumene, 1,3-diisopropylbenzene, 1,4-diisopropylbenzene; t-butylbenzene, t-amylbenzene, t-hexyl Benzene rings such as benzene Alkylbenzene derivative having a quaternary carbon direct bond; diphenyl ether, aromatic compounds having an oxygen atom of dibenzofuran and the like; aromatic compounds, and the like.

更に、他の過充電防止剤の具体例としては、フルオロベンゼン、フルオロトルエン、ベンゾトリフルオリド、2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、1,6−ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物;等も挙げられる。   Furthermore, specific examples of other overcharge preventing agents include partially fluorinated products of the aromatic compounds such as fluorobenzene, fluorotoluene, benzotrifluoride, 2-fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene and the like. And fluorinated anisole compounds such as 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole and 1,6-difluoroanisole;

なお、これらの過充電防止剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、任意の組合せで併用する場合にも上記に例示し同一の分類の化合物で併用してもよく、異なる分類の化合物で併用してもよい。
過充電防止剤を配合する場合、過充電防止剤の配合量は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液全体(100質量%)に対して、好ましくは0.001質量%以上、10質量%以下の範囲である。
In addition, these overcharge inhibitors may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. Moreover, when using together by arbitrary combinations, it may use together by the compound of the same classification illustrated above and may be used together by a compound of a different classification | category.
When the overcharge inhibitor is blended, the amount of the overcharge inhibitor is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but the total amount of non-aqueous electrolyte is preferably 0.1%. It is the range of 001 mass% or more and 10 mass% or less.

本発明の非水系電解液に過充電防止剤を、本発明の効果を著しく損なわない範囲で含有させることは、万が一、誤った使用法や充電装置の異常等の過充電保護回路が正常に動作しない状況になり過充電されたとしても問題ないように、非水系電解液二次電池の安全性を向上させることができるので好ましい。   If the non-aqueous electrolyte of the present invention contains an overcharge inhibitor within a range that does not significantly impair the effects of the present invention, the overcharge protection circuit such as an incorrect usage or an abnormality of the charging device should operate normally. It is preferable because the safety of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be improved so that there is no problem even if the battery is overcharged.

<1−4−2−2.助剤>
一方、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を改善するための助剤の具体例としては、次のようなものが挙げられる。
コハク酸、マレイン酸、フタル酸等のジカルボン酸の無水物;
エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−ジメチレンカーボネート等の不飽和結合を有するカーボネートに該当するもの以外のカーボネート化合物;
エチレンサルファイト等の環状サルファイト;
メタンスルホン酸メチル、ブスルファン等の鎖状スルホン酸エステル;
スルホラン、スルホレン等の環状スルホン;
ジメチルスルホン、ジフェニルスルホン、メチルフェニルスルホン等の鎖状スルホン;
ジブチルジスルフィド、ジシクロヘキシルジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のスルフィド類;
N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等のスルホンアミド類等の含硫黄化合物;
1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等の含窒素化合物;
ヘプタン、オクタン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物;
フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド等の含フッ素芳香族化合物
等が挙げられる。
<1-4-2-2. Auxiliary>
On the other hand, specific examples of the auxiliary for improving capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage include the following.
Dicarboxylic acid anhydrides such as succinic acid, maleic acid and phthalic acid;
Carbonate compounds other than those corresponding to carbonates having an unsaturated bond such as erythritan carbonate and spiro-bis-dimethylene carbonate;
Cyclic sulfites such as ethylene sulfite;
Chain sulfonate esters such as methyl methanesulfonate and busulfan;
Cyclic sulfones such as sulfolane and sulfolene;
Chain sulfones such as dimethyl sulfone, diphenyl sulfone, and methylphenyl sulfone;
Sulfides such as dibutyl disulfide, dicyclohexyl disulfide, tetramethylthiuram monosulfide;
Sulfur-containing compounds such as sulfonamides such as N, N-dimethylmethanesulfonamide and N, N-diethylmethanesulfonamide;
Nitrogen-containing compounds such as 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone;
Hydrocarbon compounds such as heptane, octane, cycloheptane;
Examples thereof include fluorine-containing aromatic compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, and benzotrifluoride.

なお、これらの助剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
また、本発明の非水系電解液がこれらの助剤を含有する場合、その含有量は本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液全体(100質量%)に対して、好ましくは0.001質量%以上、10質量%以下の範囲である。
In addition, these adjuvants may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
Moreover, when the non-aqueous electrolyte solution of the present invention contains these auxiliaries, the content thereof is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but with respect to the entire non-aqueous electrolyte solution (100% by mass). The range is preferably 0.001% by mass or more and 10% by mass or less.

<1−5.非水系電解液の製造方法>
本発明の非水系電解液は、前述の非水溶媒に、電解質と、特定NCO化合物と、必要に応じて前述の「特定添加剤」や「その他添加剤」を溶解することにより調製することができる。
非水系電解液を調製するに際しては、非水系電解液の各原料、すなわち、リチウム塩等
の電解質、特定NCO化合物、非水溶媒、特定添加剤、その他添加剤等は、予め脱水しておくことが好ましい。脱水の程度としては、通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下となるまで脱水することが望ましい。
<1-5. Method for producing non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be prepared by dissolving the electrolyte, the specific NCO compound, and, if necessary, the above-mentioned “specific additive” and “other additives” in the above-described non-aqueous solvent. it can.
When preparing a non-aqueous electrolyte, each raw material of the non-aqueous electrolyte, that is, an electrolyte such as a lithium salt, a specific NCO compound, a non-aqueous solvent, a specific additive, other additives, etc. should be dehydrated in advance. Is preferred. The degree of dehydration is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less.

非水系電解液中の水分を除去することで、水の電気分解、水とリチウム金属との反応、リチウム塩の加水分解等が生じ難くなる。脱水の手段としては特に制限はないが、例えば、脱水する対象が非水溶媒等の液体の場合は、モレキュラーシーブ等の乾燥剤を用いればよい。また脱水する対象が電解質等の固体の場合は、分解が起きる温度未満で加熱して乾燥させればよい。   By removing moisture in the non-aqueous electrolyte, water electrolysis, water-lithium metal reaction, lithium salt hydrolysis, and the like are less likely to occur. The dehydration means is not particularly limited. For example, when the object to be dehydrated is a liquid such as a non-aqueous solvent, a desiccant such as molecular sieve may be used. Further, when the object to be dehydrated is a solid such as an electrolyte, it may be heated and dried at a temperature lower than the temperature at which decomposition occurs.

[2.非水系電解液二次電池]
本発明の非水系電解液二次電池は、金属イオンを吸蔵及び放出可能な正極と、金属イオンを吸蔵及び放出可能な負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質とを含む非水系電解液とを備えた非水系電解液二次電池であって、該負極の負極活物質が炭素質材料であり、該非水系電解液が前記の本発明の非水系電解液である非水系電解液二次電池である。
[2. Non-aqueous electrolyte secondary battery]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode capable of occluding and releasing metal ions, a negative electrode capable of occluding and releasing metal ions, a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an aqueous electrolyte, wherein the negative electrode active material of the negative electrode is a carbonaceous material, and the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte of the present invention. It is a liquid secondary battery.

<2−1.電池構成>
本発明の非水系電解液二次電池は、負極および非水系電解液以外の構成については、従来公知の非水系電解液二次電池と同様であり、通常は、本発明の非水系電解液が含浸されている多孔膜(セパレータ)を介して正極と負極とが積層され、これらがケース(外装体)に収納された形態を有する。従って、本発明の非水系電解液二次電池の形状は特に制限されるものではなく、円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであってもよい。
<2-1. Battery configuration>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is the same as the conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery except for the negative electrode and the non-aqueous electrolyte. Usually, the non-aqueous electrolyte of the present invention is the same as the non-aqueous electrolyte secondary battery. A positive electrode and a negative electrode are laminated via an impregnated porous film (separator), and these are housed in a case (exterior body). Therefore, the shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.

<2−2.非水系電解液>
非水系電解液としては、上述の本発明の非水系電解液を用いる。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、本発明の非水系電解液に対し、その他の非水系電解液を混合して用いることも可能である。
<2-2. Non-aqueous electrolyte>
As the non-aqueous electrolyte, the above-described non-aqueous electrolyte of the present invention is used. In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is also possible to mix and use other nonaqueous electrolyte solution with respect to the nonaqueous electrolyte solution of this invention.

<2−3.負極>
本発明の負極に使用される負極活物質は、以下に説明する炭素質材料からなる。
<2-3. Negative electrode>
The negative electrode active material used for the negative electrode of this invention consists of a carbonaceous material demonstrated below.

<2−3−1.炭素質材料>
負極活物質として用いられる炭素質材料としては、特に限定されないが、下記(ア)〜(エ)から選ばれるものが、初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスがよい二次電池を与えるので好ましい。
(ア)天然黒鉛
(イ)人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を400℃から3200℃の範囲で1回以上熱処理して得られた炭素質材料
(ウ)負極活物質層が少なくとも2種類の異なる結晶性を有する炭素質から成り立ち、かつ/又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料
(エ)負極活物質層が少なくとも2種類の異なる配向性を有する炭素質から成り立ち、かつ/又はその異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料
(ア)〜(エ)の炭素質材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<2-3-1. Carbonaceous material>
Although it does not specifically limit as a carbonaceous material used as a negative electrode active material, The thing chosen from the following (a)-(e) gives a secondary battery with a good balance of initial irreversible capacity and high current density charge / discharge characteristics. Therefore, it is preferable.
(A) Natural graphite (A) Carbonaceous material obtained by heat-treating artificial carbonaceous material and artificial graphite material at least once in the range of 400 ° C. to 3200 ° C. (C) There are at least two types of negative electrode active material layers Carbonaceous material composed of carbonaceous materials having different crystallinity and / or having an interface where the crystalline carbonaceous materials having different crystalline properties are in contact with each other. (D) Carbonaceous material in which the negative electrode active material layer has at least two different orientations And / or carbonaceous materials (a) to (d) having an interface where carbonaceous materials having different orientations are in contact with each other may be used alone or in combination of two or more. You may use together in arbitrary combinations and ratios.

上記(イ)における人造炭素質物質又は人造黒鉛質物質の具体例としては、天然黒鉛、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ及びこれらピッチを酸化処理したもの;
ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素材;
ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物;
炭化可能な有機物及びこれらの炭化物;並びに、
炭化可能な有機物をベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n−へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液状の炭化物;
等が挙げられる。
その他、上記(ア)〜(エ)の炭素質材料はいずれも従来公知であり、その製造方法は当業者によく知られており、またこれらの市販品を購入することもできる。そして、以上具体的に説明したものも含めて、負極活物質としての炭素質材料は、次に示す(1)〜(8)の何れか1項目又は複数の項目を同時に満たしていることが望ましい。
Specific examples of the artificial carbonaceous material or artificial graphite material in (i) above include natural graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, petroleum-based pitch, and those obtained by oxidizing these pitches;
Needle coke, pitch coke and carbon materials partially graphitized from these;
Thermal decomposition products of organic substances such as furnace black, acetylene black and pitch-based carbon fiber;
Carbonizable organics and their carbides; and
Carbonized solution in which carbonizable organic material is dissolved in a low molecular organic solvent such as benzene, toluene, xylene, quinoline, n-hexane;
Etc.
In addition, the carbonaceous materials (a) to (d) above are conventionally known, and their production methods are well known to those skilled in the art, and these commercial products can also be purchased. And it is desirable for the carbonaceous material as the negative electrode active material, including those specifically described above, to satisfy one or more of the following items (1) to (8) at the same time. .

(1)X線パラメータ
炭素質材料の学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)は、0.335nm以上であることが好ましく、また、通常0.360nm以下であり、0.350nm以下が好ましく、0.345nm以下がより好ましい。また、学振法によるX線回折で求めた炭素質材料の結晶子サイズ(Lc)は、好ましくは1.0nm以上であり、より好ましくは1.5nm以上、更に好ましくは2nm以上である。
(1) X-ray parameters The d-value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method of carbonaceous materials is preferably 0.335 nm or more, and is usually 0.8. It is 360 nm or less, preferably 0.350 nm or less, and more preferably 0.345 nm or less. Further, the crystallite size (Lc) of the carbonaceous material obtained by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.0 nm or more, more preferably 1.5 nm or more, and further preferably 2 nm or more.

(2)体積基準平均粒径
炭素質材料の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)で、通常1μm以上であり、3μm以上がより好ましく、5μm以上が更に好ましく、7μm以上が特に好ましく、また、好ましくは100μm以下であり、50μm以下がより好ましく、40μm以下が更に好ましく、30μm以下が特に好ましく、25μm以下がとりわけ好ましい。体積基準平均粒径が上記範囲内であると、二次電池の不可逆容量が増大しすぎることもなく、初期の電池容量の損失を招くことを回避しやすくなる。また、後述する通り、塗布により負極を作製する際に、均一に塗面しやすく、電池製作工程上望ましい。
(2) Volume-based average particle diameter The volume-based average particle diameter of the carbonaceous material is a volume-based average particle diameter (median diameter) determined by a laser diffraction / scattering method, and is usually 1 μm or more, more preferably 3 μm or more. It is more preferably 5 μm or more, particularly preferably 7 μm or more, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less, further preferably 40 μm or less, particularly preferably 30 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less. When the volume reference average particle size is within the above range, the irreversible capacity of the secondary battery does not increase excessively, and it is easy to avoid incurring loss of the initial battery capacity. Further, as described later, when a negative electrode is produced by coating, it is easy to uniformly coat the surface, which is desirable in the battery manufacturing process.

体積基準平均粒径の測定は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約10mL)に炭素質材料粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(堀場製作所社製LA−700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径を、炭素質材料の体積基準平均粒径と定義する。   The volume-based average particle size is measured by dispersing the carbonaceous material powder in a 0.2% by mass aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and using a laser diffraction / scattering method. This is performed using a particle size distribution meter (LA-700, manufactured by Horiba, Ltd.). The median diameter determined by the measurement is defined as the volume-based average particle diameter of the carbonaceous material.

(3)ラマンR値、ラマン半値幅
炭素質材料のラマンR値は、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値として、好ましくは0.01以上であり、0.03以上がより好ましく、0.1以上が更に好ましく、また、好ましくは1.5以下であり、1.2以下がより好ましく、1以下が更に好ましく、0.5以下が特に好ましい。
(3) Raman R value, Raman half value width The Raman R value of the carbonaceous material is preferably 0.01 or more, more preferably 0.03 or more, as a value measured using an argon ion laser Raman spectrum method. It is more preferably 0.1 or more, preferably 1.5 or less, more preferably 1.2 or less, still more preferably 1 or less, and particularly preferably 0.5 or less.

ラマンR値が上記範囲にあると、粒子表面の結晶性が適度な範囲となり、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトの減少を抑制でき、充電受入性が低下し難くなる。また、集電体に、後述する負極形成材料(スラリー)を塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合にも、二次電池の負荷特性の低下を招き難くなる。更に、効率の低下やガス発生の増加を招き難くなる。
また、炭素質材料の1580cm-1付近のラマン半値幅は、特に限定されないが、10cm-1以上であり、15cm-1以上が好ましく、また、通常100cm-1以下であり、80cm-1以下が好ましく、60cm-1以下がより好ましく、40cm-1以下が特に好ましい。
When the Raman R value is in the above range, the crystallinity of the particle surface is in an appropriate range, and it is possible to suppress a decrease in sites where Li enters between layers with charge / discharge, and charge acceptability is hardly lowered. In addition, even when a negative electrode forming material (slurry), which will be described later, is applied to the current collector and then pressed to increase the density of the negative electrode, it is difficult to reduce the load characteristics of the secondary battery. Furthermore, it is difficult to cause a decrease in efficiency and an increase in gas generation.
Further, the Raman half-width in the vicinity of 1580 cm −1 of the carbonaceous material is not particularly limited, but is 10 cm −1 or more, preferably 15 cm −1 or more, and usually 100 cm −1 or less, and 80 cm −1 or less. Preferably, 60 cm −1 or less is more preferable, and 40 cm −1 or less is particularly preferable.

ラマン半値幅が上記範囲にあると、粒子表面の結晶性が適度な範囲となり、充放電に伴
ってLiが層間に入るサイトの減少を抑制でき、充電受入性が低下し難くなる。また、集電体に負極形成材料を塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合にも、二次電池の負荷特性の低下を招き難くなる。更に、効率の低下やガス発生の増加を招き難くなる。
ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(日本分光社製ラマン分光器)を用いて、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られるラマンスペクトルについて、1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出する。該測定で算出されるラマンR値を、本発明における炭素質材料のラマンR値と定義する。また、得られるラマンスペクトルの1580cm-1付近のピークPAの半値幅を測定
し、これを本発明における炭素質材料のラマン半値幅と定義する。
When the Raman half width is in the above range, the crystallinity of the particle surface is in an appropriate range, and the decrease in the sites where Li enters between the layers can be suppressed with charge / discharge, and the charge acceptability is hardly lowered. Further, even when the negative electrode is densified by applying the negative electrode forming material to the current collector and then pressing it, it is difficult to cause a reduction in load characteristics of the secondary battery. Furthermore, it is difficult to cause a decrease in efficiency and an increase in gas generation.
The measurement of the Raman spectrum, using a Raman spectrometer (manufactured by JASCO Corporation Raman spectrometer), the sample is naturally dropped into the measurement cell and filled, and while irradiating the sample surface in the cell with argon ion laser light, This is done by rotating the cell in a plane perpendicular to the laser beam. The resulting Raman spectrum, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and measuring the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity ratio R (R = I B / I A) Is calculated. The Raman R value calculated by the measurement is defined as the Raman R value of the carbonaceous material in the present invention. Further, the half width of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1 of the resulting Raman spectrum was measured, which is defined as the Raman half-value width of the carbonaceous material in the present invention.

また、上記のラマン測定条件は、次の通りである。
・アルゴンイオンレーザー波長 :514.5nm
・試料上のレーザーパワー :15〜25mW
・分解能 :10〜20cm-1
・測定範囲 :1100cm-1〜1730cm-1・ラマンR値、ラマン半値幅解析:バックグラウンド処理
・スムージング処理 :単純平均、コンボリューション5ポイント
Moreover, said Raman measurement conditions are as follows.
Argon ion laser wavelength: 514.5nm
・ Laser power on the sample: 15-25mW
・ Resolution: 10-20cm -1
・ Measurement range: 1100cm −1 to 1730cm −1・ Raman R value, Raman half-value analysis: Background processing ・ Smoothing processing: Simple average, convolution 5 points

(4)BET比表面積
炭素質材料のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値として、好ましくは0.1m2・g-1以上であり、0.7m2・g-1以上がより好ましく、1.0m2
-1以上が更に好ましく、1.5m2・g-1以上が特に好ましく、また、好ましくは10
0m2・g-1以下であり、25m2・g-1以下がより好ましく、15m2・g-1以下が更に
好ましく、10m2・g-1以下が特に好ましい。
(4) BET specific surface area The BET specific surface area of the carbonaceous material is preferably 0.1 m 2 · g -1 or more as a value of the specific surface area measured using the BET method, and 0.7 m 2 · g -1. More preferably, 1.0m 2 ·
g -1 or more is more preferable, 1.5 m 2 · g -1 or more is particularly preferable, and preferably 10 m
0 m 2 · g -1 or less, more preferably 25 m 2 · g -1 or less, more preferably 15 m 2 · g -1 or less, 10 m 2 · g -1 or less are especially preferred.

BET比表面積の値が上記範囲内にあると、炭素質材料を負極形成材料として用いた場合の充電時にリチウム等のカチオンの受け入れ性がよく、リチウム等が電極表面で析出し難くなり、二次電池の安定性低下を回避しやすい。更に。非水系電解液との反応性が抑制でき、ガス発生が少なく、好ましい二次電池が得られ易い。   When the value of the BET specific surface area is within the above range, the acceptability of cations such as lithium is good at the time of charging when the carbonaceous material is used as the negative electrode forming material, and lithium or the like is difficult to precipitate on the electrode surface. It is easy to avoid a decrease in battery stability. Furthermore. The reactivity with the non-aqueous electrolyte can be suppressed, gas generation is small, and a preferable secondary battery is easily obtained.

BET法による比表面積の測定は、表面積計(大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。該測定で求められる比表面積を、本発明における炭素質材料のBET比表面積と定義する。   The specific surface area was measured by the BET method using a surface area meter (a fully automated surface area measuring device manufactured by Okura Riken), preliminarily drying the sample at 350 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow, Using a nitrogen helium mixed gas accurately adjusted so that the value of the relative pressure becomes 0.3, the nitrogen adsorption BET one-point method by the gas flow method is used. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the carbonaceous material in the present invention.

(5)円形度
炭素質材料の球形の程度として円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
炭素質材料の粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度は1に近いほど望ましい。好ましくは0.1以上であり、0.5以上がより好ましく、0.8以上が更に好ましく、0.85以上が特に好ましく、0.9以上がとりわけ好ましい。
二次電池の高電流密度充放電特性は、一般に円形度が大きいほど向上する。従って、円形度が上記範囲を下回ると、負極活物質の充填性が低下し、粒子間の抵抗が増大して、二次電池の短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
(5) Circularity When the circularity is measured as a spherical degree of the carbonaceous material, it is preferably within the following range. The circularity is defined as “circularity = (peripheral length of an equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual perimeter of the particle projection shape)”, and is theoretical when the circularity is 1. Become a true sphere.
It is desirable that the circularity of particles having a carbonaceous material particle size in the range of 3 to 40 μm is closer to 1. Preferably it is 0.1 or more, 0.5 or more is more preferable, 0.8 or more is further more preferable, 0.85 or more is especially preferable, and 0.9 or more is especially preferable.
The high current density charge / discharge characteristics of the secondary battery generally improve as the circularity increases. Accordingly, when the circularity is less than the above range, the filling property of the negative electrode active material is lowered, the resistance between particles is increased, and the short-time high current density charge / discharge characteristics of the secondary battery may be lowered.

炭素質材料の円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製FPIA)を用いて行う。具体的には試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定する。該測定で求められる円形度を、本発明における炭素質材料の円形度と定義する。   The circularity of the carbonaceous material is measured using a flow particle image analyzer (FPIA manufactured by Sysmex Corporation). Specifically, about 0.2 g of a sample is dispersed in a 0.2 mass% aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and an ultrasonic wave of 28 kHz is output at 60 W for 1 After irradiating for minutes, the detection range is specified as 0.6 to 400 μm, and the particle size is measured for particles in the range of 3 to 40 μm. The circularity obtained by the measurement is defined as the circularity of the carbonaceous material in the present invention.

円形度を向上させる方法は、特に限定されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダー若しくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。   The method for improving the degree of circularity is not particularly limited, but a spheroidized sphere is preferable because the shape of the interparticle void when the electrode body is formed is preferable. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approximating a sphere by applying a shearing force and a compressive force, a mechanical / physical processing method of granulating a plurality of fine particles by an adhesive force possessed by a binder or particles, etc. Is mentioned.

(6)タップ密度
炭素質材料のタップ密度は、好ましくは0.1g・cm-3以上であり、0.5g・cm-3以上がより好ましく、0.7g・cm-3以上が更に好ましく、1g・cm-3以上が特に好ましい。また、2g・cm-3以下が好ましく、1.8g・cm-3以下がより好ましく、1.6g・cm-3以下が特に好ましい。
(6) The tap density of the tap density carbonaceous material, preferably at 0.1 g · cm -3 or more, 0.5 g · cm -3 or more, and more preferably 0.7 g · cm -3 or more, 1 g · cm −3 or more is particularly preferable. And is preferably 2 g · cm -3 or less, more preferably 1.8 g · cm -3 or less, 1.6 g · cm -3 or less are particularly preferred.

タップ密度が、上記範囲内であると、負極として用いた場合に充填密度を十分確保でき、高容量の二次電池を得ることができる。更に、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎず、粒子間の導電性が確保され、好ましい電池特性が得易くなる。
タップ密度の測定は、以下の通り行う。試料を目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体
密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量からタップ密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明における炭素質材料のタップ密度として定義する。
When the tap density is within the above range, a sufficient packing density can be secured when used as a negative electrode, and a high-capacity secondary battery can be obtained. Furthermore, voids between the particles in the electrode are not reduced too much, conductivity between the particles is ensured, and preferable battery characteristics are easily obtained.
The tap density is measured as follows. After passing the sample through a sieve having an opening of 300 μm, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell and filling the sample to the upper end surface of the cell, a powder density measuring device (for example, a tap denser manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.) is used. Using this, tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the tap density is calculated from the volume at that time and the mass of the sample. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the carbonaceous material in the present invention.

(7)配向比
炭素質材料の配向比は、好ましくは0.005以上であり、0.01以上がより好ましく、0.015以上が更に好ましく、また、好ましくは0.67以下である。配向比が、上記範囲を下回ると、二次電池の高密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
(7) Orientation ratio The orientation ratio of the carbonaceous material is preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, still more preferably 0.015 or more, and preferably 0.67 or less. When the orientation ratio is below the above range, the high-density charge / discharge characteristics of the secondary battery may be deteriorated. The upper limit of the above range is the theoretical upper limit value of the orientation ratio of the carbonaceous material.

炭素質材料の配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定することにより求める。具体的には、試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し、58.8MN・m-2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素質材料の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表される比を算出する。該測定で算出される配向比を、本発明における炭素質材料の配向比と定義する。 The orientation ratio of the carbonaceous material is obtained by measuring by X-ray diffraction after pressure-molding the sample. Specifically, 0.47 g of a sample is filled in a molding machine having a diameter of 17 mm, and the molded body obtained by compressing with 58.8 MN · m −2 is placed on the same surface as the surface of the measurement sample holder using clay. Then, the X-ray diffraction is measured. From the (110) diffraction and (004) diffraction peak intensities of the obtained carbonaceous material, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated. The orientation ratio calculated by the measurement is defined as the orientation ratio of the carbonaceous material in the present invention.

このときのX線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :
発散スリット=0.5度
受光スリット=0.15mm
散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
The X-ray diffraction measurement conditions at this time are as follows. “2θ” indicates a diffraction angle.
・ Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・ Slit:
Divergence slit = 0.5 degree Light receiving slit = 0.15 mm
Scattering slit = 0.5 degrees Measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 75 degrees ≦ 2θ ≦ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ≦ 2θ ≦ 57 degrees 1 degree / 60 seconds

(8)アスペクト比(粉)
炭素質材料のアスペクト比は、通常1以上、また、通常10以下であり、8以下が好ましく、5以下がより好ましい。アスペクト比が、上記範囲を外れると、極板化時に負極形成材料のスジ引きが起きたりし、均一な塗布面が得られず、二次電池の高電流密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の下限は、炭素質材料のアスペクト比の理論下限値である。
(8) Aspect ratio (powder)
The aspect ratio of the carbonaceous material is usually 1 or more and usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 5 or less. If the aspect ratio is out of the above range, streaks of the negative electrode forming material may occur during electrode plate formation, a uniform coated surface may not be obtained, and the high current density charge / discharge characteristics of the secondary battery may deteriorate. . The lower limit of the above range is the theoretical lower limit value of the aspect ratio of the carbonaceous material.

炭素質材料のアスペクト比の測定は、炭素質材料の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行う。具体的には厚さ50ミクロン以下の金属の端面に固定した任意の50個の炭素質材料粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の炭素質材料粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bを測定し、A/Bの平均値を求める。該測定で求められるアスペクト比(A/B)を、本発明における炭素質材料のアスペクト比と定義する。   The aspect ratio of the carbonaceous material is measured by magnifying and observing the carbonaceous material particles with a scanning electron microscope. Specifically, arbitrary 50 carbonaceous material particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 microns or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted, and observed three-dimensionally. Then, the longest diameter A of the carbonaceous material particles and the shortest diameter B orthogonal thereto are measured, and the average value of A / B is obtained. The aspect ratio (A / B) obtained by the measurement is defined as the aspect ratio of the carbonaceous material in the present invention.

<2−3−2.金属化合物系材料>
負極活物質として用いられる金属化合物系材料としては、金属イオンを吸蔵・放出可能であれば、特に限定されず、該金属イオンと合金を形成する単体金属若しくは合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硫化物、燐化物等の化合物が挙げられる。非水系電解液二次電池のエネルギー密度の観点から、該金属イオンとしてはリチウムイオンが好適に用いられる。このような金属化合物としては、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn等の金属を含有する化合物が挙げられる。なかでも、リチウムと合金を形成する単体金属若しくは合金であることが好ましく、周期表13族又は14族の金属・半金属元素(すなわち炭素を除く。また以降では金属及び半金属をまとめて「金属」と呼ぶ)を含む材料であることがより好ましく、更には、ケイ素(Si)、スズ(Sn)又は鉛(Pb)(以下、これら3種の元素を「SSP金属元素」という場合がある)の単体金属若しくはこれら原子を含む合金、又は、それらの金属(SSP金属元素)の化合物であることが好ましい。これらは、1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<2-3-2. Metal compound materials>
The metal compound-based material used as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude / release metal ions, and single metals or alloys that form alloys with the metal ions, or oxides, carbides thereof, Compounds such as nitrides, silicides, sulfides and phosphides are listed. From the viewpoint of the energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery, lithium ions are preferably used as the metal ions. Examples of such metal compounds include compounds containing metals such as Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, and Zn. Among them, a single metal or an alloy that forms an alloy with lithium is preferable, and a metal / metalloid element of group 13 or 14 of the periodic table (that is, carbon is excluded. It is more preferable that the material includes a material including silicon (Si), tin (Sn), or lead (Pb) (hereinafter, these three elements may be referred to as “SSP metal elements”). It is preferable that it is the simple metal of these, the alloy containing these atoms, or the compound of those metals (SSP metal element). These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

SSP金属元素から選ばれる少なくとも1種の原子を有する負極活物質の例としては、何れか1種のSSP金属元素の金属単体、2種以上のSSP金属元素からなる合金、1種又は2種以上のSSP金属元素とその他の1種又は2種以上の金属元素とからなる合金、並びに、1種又は2種以上のSSP金属元素を含有する化合物、又は、その化合物の酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硫化物、燐化物等の複合化合物が挙げられる。負極活物質としてこれらの金属単体、合金又は金属化合物を用いることで、二次電池の高容量化が可能である。   Examples of the negative electrode active material having at least one kind of atom selected from SSP metal elements include a single metal of any one SSP metal element, an alloy composed of two or more SSP metal elements, one kind or two or more kinds. Alloys composed of SSP metal elements and other one or more metal elements, and compounds containing one or more SSP metal elements, or oxides, carbides, and nitrides of the compounds And composite compounds such as silicides, sulfides and phosphides. By using these simple metals, alloys or metal compounds as the negative electrode active material, the capacity of the secondary battery can be increased.

また、これらの複合化合物が、金属単体、合金、又は非金属元素等の数種の元素と複雑に結合した化合物も、前記SSP金属元素から選ばれる1種の原子を有する負極活物質の例として挙げることができる。より具体的には、例えばケイ素やスズでは、これらの元素と負極として動作しない金属との合金を用いることができる。また例えばスズでは、スズとケイ素以外で負極として作用する金属と、更に負極として動作しない金属と、非金属元素との組み合わせで5〜6種の元素を含むような複雑な化合物も用いることができる。   In addition, a compound in which these complex compounds are complexly bonded to several elements such as a simple metal, an alloy, or a nonmetallic element is also an example of a negative electrode active material having one kind of atom selected from the SSP metal elements. Can be mentioned. More specifically, for example, in silicon and tin, an alloy of these elements and a metal that does not operate as a negative electrode can be used. In addition, for example, in the case of tin, a complex compound containing 5 to 6 kinds of elements in combination with a metal that acts as a negative electrode other than tin and silicon, a metal that does not operate as a negative electrode, and a nonmetallic element can also be used. .

これらの負極活物質の中でも、二次電池にしたときに単位質量当りの容量が大きいことから、何れか1種のSSP金属元素の金属単体、2種以上のSSP金属元素の合金、SSP金属元素の酸化物や炭化物、窒化物等が好ましく、特に、ケイ素及び/又はスズの金属
単体、合金、酸化物や炭化物、窒化物等が好ましく、ケイ素の金属単体、合金、酸化物や炭化物等が最も好ましい。
Among these negative electrode active materials, since the capacity per unit mass is large when a secondary battery is formed, any one element of an SSP metal element, an alloy of two or more SSP metal elements, an SSP metal element Oxides, carbides, nitrides, and the like of silicon and / or tin are preferable, in particular, silicon and / or tin simple metals, alloys, oxides, carbides, nitrides, etc. are preferable, and silicon simple metals, alloys, oxides, carbides, etc. are the most. preferable.

また、金属単体又は合金を用いるよりは二次電池の単位質量当りの容量には劣るものの、サイクル特性に優れることから、ケイ素及び/又はスズを含有する以下の化合物も好ましい。
・ケイ素及び/又はスズと酸素との元素比が通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下の「ケイ素及び/又はスズの酸化物」。
In addition, although the capacity per unit mass of the secondary battery is inferior to that of using a single metal or an alloy, the following compounds containing silicon and / or tin are also preferable because of excellent cycle characteristics.
The element ratio of silicon and / or tin to oxygen is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. “Silicon and / or tin oxide” of 3 or less, more preferably 1.1 or less.

・ケイ素及び/又はスズと窒素との元素比が通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下の「ケイ素及び/又はスズの窒化物」。
・ケイ素及び/又はスズと炭素との元素比が通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、更に好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、更に好ましくは1.1以下の「ケイ素及び/又はスズの炭化物」。
なお、以上説明した金属化合物系材料は、何れか1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
-Element ratio of silicon and / or tin and nitrogen is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. “Silicon and / or tin nitride” of 3 or less, more preferably 1.1 or less.
The elemental ratio of silicon and / or tin to carbon is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1. “Carbide of silicon and / or tin” of 3 or less, more preferably 1.1 or less.
In addition, as for the metal compound type material demonstrated above, any 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together by arbitrary combinations and a ratio.

<2−3−3.リチウム含有金属複合酸化物材料>
負極活物質として用いられるリチウム含有金属複合酸化物材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば特に限定はされないが、チタンを含むリチウム含有複合金属酸化物材料が好ましく、リチウムとチタンの複合酸化物(以下、「リチウムチタン複合酸化物」と略記する場合がある。)が特に好ましい。すなわち、スピネル構造を有するリチウムチタン複合酸化物を、リチウムイオン非水系電解液二次電池用負極活物質に含有させて用いると、二次電池の出力抵抗が大きく低減するので特に好ましい。
<2-3-3. Lithium-containing metal composite oxide material>
The lithium-containing metal composite oxide material used as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but lithium-containing composite metal oxide materials containing titanium are preferable, and lithium and titanium composite oxidation (Hereinafter sometimes abbreviated as “lithium titanium composite oxide”) is particularly preferable. That is, it is particularly preferable to use a lithium titanium composite oxide having a spinel structure in a negative electrode active material for a lithium ion non-aqueous electrolyte secondary battery because the output resistance of the secondary battery is greatly reduced.

また、リチウムチタン複合酸化物のリチウムやチタンが、他の金属元素、例えば、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素で置換されているものも好ましい。
負極活物質として好ましいリチウムチタン複合酸化物としては、下記一般式(5)で表されるリチウムチタン複合酸化物が挙げられる。
In addition, lithium or titanium of the lithium titanium composite oxide is at least selected from the group consisting of other metal elements such as Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb. Those substituted with one element are also preferred.
As a lithium titanium composite oxide preferable as the negative electrode active material, a lithium titanium composite oxide represented by the following general formula (5) can be given.

LixTiyz4 (5)
(一般式(5)中、Mは、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表す。また、一般式(5)中、0.7≦x≦1.5、1.5≦y≦2.3、0≦z≦1.6であることが、リチウムイオンのドープ・脱ドープの際の構造が安定であることから好ましい。)
上記の一般式(5)で表される組成の中でも、
(a)1.2≦x≦1.4、1.5≦y≦1.7、z=0
(b)0.9≦x≦1.1、1.9≦y≦2.1、z=0
(c)0.7≦x≦0.9、2.1≦y≦2.3、z=0
の構造が、電池性能のバランスが良好なため特に好ましい。
Li x Ti y M z O 4 (5)
(In the general formula (5), M represents at least one element selected from the group consisting of Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn, and Nb. In the general formula (5), 0.7 ≦ x ≦ 1.5, 1.5 ≦ y ≦ 2.3, and 0 ≦ z ≦ 1.6, the structure at the time of doping / dedoping with lithium ions Is preferable because it is stable.)
Among the compositions represented by the general formula (5),
(A) 1.2 ≦ x ≦ 1.4, 1.5 ≦ y ≦ 1.7, z = 0
(B) 0.9 ≦ x ≦ 1.1, 1.9 ≦ y ≦ 2.1, z = 0
(C) 0.7 ≦ x ≦ 0.9, 2.1 ≦ y ≦ 2.3, z = 0
This structure is particularly preferable because of a good balance of battery performance.

上記化合物の特に好ましい代表的な組成は、(a)ではLi4/3Ti5/34、(b)で
はLi1Ti24、(c)ではLi4/5Ti11/54である。また、z≠0の構造について
は、例えば、Li4/3Ti4/3Al1/34が好ましいものとして挙げられる。 本発明における負極活物質としてのリチウムチタン複合酸化物は、上記した要件に加えて、更に、下記の[1]〜[7]に示した物性及び形状等の特徴の内、少なくとも1項目を満たしていることが好ましく、複数の項目を同時に満たすことが特に好ましい。
Particularly preferred representative compositions of the above compounds are Li 4/3 Ti 5/3 O 4 in (a), Li 1 Ti 2 O 4 in (b), Li 4/5 Ti 11/5 O in (c). 4 . As for the structure of z ≠ 0, for example, Li 4/3 Ti 4/3 Al 1/3 O 4 is preferable. In addition to the above requirements, the lithium titanium composite oxide as the negative electrode active material in the present invention further satisfies at least one of the characteristics such as physical properties and shapes shown in the following [1] to [7]. It is preferable to satisfy a plurality of items at the same time.

[1]BET比表面積
負極活物質として用いられるリチウムチタン複合酸化物のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値として、0.5m2・g-1以上が好ましく、0.7m2・g-1以上がより好ましく、1.0m2・g-1以上が更に好ましく、1.5m2・g-1以上が特に好ましく、また、200m2・g-1以下が好ましく、100m2・g-1以下がより好ましく、50m2・g-1以下が更に好ましく、25m2・g-1以下が特に好ましい。
[1] BET specific surface area The BET specific surface area of the lithium titanium composite oxide used as the negative electrode active material is preferably 0.5 m 2 · g −1 or more as a specific surface area value measured using the BET method. 7 m 2 · g -1 or more is more preferable, 1.0 m 2 · g -1 or more is more preferable, 1.5 m 2 · g -1 or more is particularly preferable, and 200 m 2 · g -1 or less is preferable, and 100 m 2 · g −1 or less is more preferred, 50 m 2 · g −1 or less is more preferred, and 25 m 2 · g −1 or less is particularly preferred.

BET比表面積が、上記範囲内であると、負極活物質の非水系電解液と接する反応面積が減少し難く、二次電池の出力抵抗の増加を防ぐことができる。更に、チタンを含有する金属酸化物の結晶の表面や端面の部分の増加を抑え、これに起因する、結晶の歪も生じ難くなるため、好ましい二次電池が得易くなる。
リチウムチタン複合酸化物のBET法による比表面積の測定は、表面積計(大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下、350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。該測定で求められる比表面積を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物のBET比表面積と定義する。
When the BET specific surface area is within the above range, the reaction area in contact with the non-aqueous electrolyte solution of the negative electrode active material is difficult to decrease, and an increase in output resistance of the secondary battery can be prevented. Furthermore, since the increase in the surface and end face portions of the metal oxide crystal containing titanium is suppressed and the resulting crystal distortion is less likely to occur, a preferable secondary battery is easily obtained.
The specific surface area of the lithium-titanium composite oxide was preliminarily dried at 350 ° C. for 15 minutes under a nitrogen flow using a surface area meter (a fully automatic surface area measuring device manufactured by Rikura Okura) using a surface area meter. Thereafter, a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method is performed using a nitrogen helium mixed gas that is accurately adjusted so that the value of the relative pressure of nitrogen with respect to atmospheric pressure is 0.3. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the lithium titanium composite oxide in the present invention.

[2]体積基準平均粒径
リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒径(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)で定義される。
リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒径は、0.1μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、0.7μm以上が更に好ましく、また、50μm以下が好ましく、40μm以下がより好ましく、30μm以下が更に好ましく、25μm以下が特に好ましい。
[2] Volume-based average particle size The volume-based average particle size of the lithium-titanium composite oxide (secondary particle size when primary particles are aggregated to form secondary particles) is determined by the laser diffraction / scattering method. It is defined by the obtained volume-based average particle diameter (median diameter).
The volume-based average particle diameter of the lithium titanium composite oxide is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, further preferably 0.7 μm or more, more preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and 30 μm. The following is more preferable, and 25 μm or less is particularly preferable.

リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒径の測定は具体的には、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(10mL)にリチウムチタン複合酸化物粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(堀場製作所社製LA−700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径を、リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒径と定義する。
リチウムチタン複合酸化物の体積平均粒径が、上記範囲内であると、負極作製時にバインダーの量を抑えることでき、結果的に電池容量の低下を防ぎ易くなる。更に、負極極板化時に、均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましい。
Specifically, the volume-based average particle diameter of the lithium-titanium composite oxide was measured by adding a lithium-titanium composite oxide to a 0.2% by mass aqueous solution (10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate as a surfactant. The powder is dispersed and the measurement is performed using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (LA-700, manufactured by Horiba, Ltd.). The median diameter determined by the measurement is defined as the volume-based average particle diameter of the lithium titanium composite oxide.
When the volume average particle size of the lithium-titanium composite oxide is within the above range, the amount of the binder can be suppressed during the production of the negative electrode, and as a result, it becomes easy to prevent the battery capacity from being lowered. Furthermore, when forming a negative electrode plate, a uniform coating surface tends to be obtained, which is desirable in the battery manufacturing process.

[3]平均一次粒子径
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合においては、リチウムチタン複合酸化物の平均一次粒子径は、0.01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、0.1μm以上が更に好ましく、0.2μm以上が特に好ましく、また、2μm以下が好ましく、1.6μm以下がより好ましく、1.3μm以下が更に好ましく、1μm以下が特に好ましい。平均一次粒子径が、上記範囲内であると、球状の二次粒子を形成し易く、比表面積を確保し易くなるために、出力特性等の電池性能の低下を防ぎ易い。
[3] Average primary particle diameter When primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle diameter of the lithium titanium composite oxide is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more. Preferably, 0.1 μm or more is more preferable, 0.2 μm or more is particularly preferable, 2 μm or less is preferable, 1.6 μm or less is more preferable, 1.3 μm or less is further preferable, and 1 μm or less is particularly preferable. When the average primary particle diameter is within the above range, spherical secondary particles are easily formed and the specific surface area is easily secured, so that it is easy to prevent a decrease in battery performance such as output characteristics.

なお、リチウムチタン複合酸化物の平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、粒子が確認できる倍率、例えば10000〜100000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、その平均値をとることにより平均一時粒子径が求められる。   In addition, the average primary particle diameter of lithium titanium complex oxide is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification at which particles can be confirmed, for example, a magnification of 10,000 to 100,000 times, the longest value of the intercept by the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is determined for any 50 primary particles. The average temporary particle diameter is determined by determining the average value.

[4]形状
リチウムチタン複合酸化物の粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等のいずれでもよいが、中でも一次粒子が凝集して、二次粒子を形成しており、その二次粒子の形状が球状ないし楕円球状であるものが好ましい。
[4] Shape The shape of the lithium-titanium composite oxide particles may be any of lump shape, polyhedron shape, spherical shape, elliptical spherical shape, plate shape, needle shape, columnar shape, etc. as used in the past. Then, secondary particles are formed, and the shape of the secondary particles is preferably spherical or elliptical.

通常、電気化学素子はその充放電に伴い、電極中の活物質が膨張収縮をするため、そのストレスによる活物質の破壊や導電パス切れ等の劣化がおきやすい。そのため一次粒子のみの単一粒子の活物質であるよりも、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成したものである方が膨張収縮のストレスを緩和して、劣化を防ぐことができる。
また、板状等、軸配向性の粒子であるよりも、球状又は楕円球状の粒子の方が、電極の成形時の配向が少ないため、充放電時の電極の膨張収縮も少なく、また電極を作製する際の導電材との混合においても、均一に混合されやすいため好ましい。
In general, an electrochemical element expands and contracts as the active material in the electrode expands and contracts as it is charged and discharged. Therefore, the active material is easily damaged due to the stress or the conductive path is broken. Therefore, it is possible to relieve the stress of expansion and contraction and prevent deterioration when the primary particles are aggregated to form secondary particles, rather than being a single particle active material consisting of only primary particles.
In addition, since the orientation of the spherical or oval spherical particles is less during the molding of the electrode than the axially oriented particles such as a plate shape, the expansion and shrinkage of the electrode during charging and discharging is also small. Mixing with a conductive material at the time of manufacturing is also preferable because it can be easily mixed uniformly.

[5]タップ密度
リチウムチタン複合酸化物のタップ密度は、0.05g・cm-3以上が好ましく、0.1g・cm-3以上がより好ましく、0.2g・cm-3以上が更に好ましく、0.4g・cm-3以上が特に好ましく、また、2.8g・cm-3以下が好ましく、2.4g・cm-3以下が更に好ましく、2g・cm-3以下が特に好ましい。リチウムチタン複合酸化物のタップ密度が、上記範囲内であると、負極として用いた場合に十分な充填密度を確保でき、また粒子間の接触面積を確保できるため、粒子間の抵抗が増加し難く、出力抵抗が増加を防ぎ易い。更に、電極中の粒子間の空隙も適度なため、非水系電解液の流路を確保できるため、二次電池の出力抵抗の増加を防ぎ易い。さらに電極中の粒子間の空隙も適度なため、非水系電解液の流路を確保でき、二次電池の出力抵抗の増加を防ぎやすい。
[5] The tap density of the tap density lithium-titanium composite oxide is preferably from 0.05 g · cm -3 or more, 0.1 g · cm -3 or more, and more preferably 0.2 g · cm -3 or more, 0.4 g · cm -3 or more are particularly preferred, and is preferably 2.8 g · cm -3 or less, more preferably 2.4 g · cm -3 or less, particularly preferably 2 g · cm -3 or less. When the tap density of the lithium-titanium composite oxide is within the above range, a sufficient packing density can be secured when used as a negative electrode, and a contact area between the particles can be secured, so that the resistance between the particles hardly increases. It is easy to prevent the output resistance from increasing. Furthermore, since the space between the particles in the electrode is also appropriate, it is possible to secure a flow path for the non-aqueous electrolyte solution, and thus it is easy to prevent an increase in the output resistance of the secondary battery. Furthermore, since the space between the particles in the electrode is also appropriate, it is possible to secure a flow path for the non-aqueous electrolyte solution and to easily prevent an increase in the output resistance of the secondary battery.

リチウムチタン複合酸化物のタップ密度の測定は以下のようにして行う。試料を目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセルの上
端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量から密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物のタップ密度として定義する。
The tap density of the lithium titanium composite oxide is measured as follows. After passing the sample through a sieve having an opening of 300 μm, dropping the sample onto a 20 cm 3 tapping cell and filling the sample to the upper end surface of the cell, a powder density measuring device (for example, a tap denser manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.) is used. The tapping with a stroke length of 10 mm is performed 1000 times, and the density is calculated from the volume at that time and the mass of the sample. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the lithium titanium composite oxide in the present invention.

[6]円形度
リチウムチタン複合酸化物の球形の程度として、円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
[6] Circularity When the circularity is measured as the spherical degree of the lithium titanium composite oxide, it is preferably within the following range. The circularity is defined as “circularity = (peripheral length of an equivalent circle having the same area as the particle projection shape) / (actual perimeter of the particle projection shape)”, and is theoretical when the circularity is 1. Become a true sphere.

リチウムチタン複合酸化物の円形度は、1に近いほど望ましい。好ましくは、0.10以上であり、0.80以上がより好ましく、0.85以上が更に好ましく、0.90以上が特に好ましい。二次電池の高電流密度充放電特性は、一般に円形度が大きいほどが向上する。従って、円形度が上記範囲内であると、負極活物質の充填性が低下することなく、粒子間の抵抗の増大を防ぎ、短時間高電流密度充放電特性の低下を予防することができる。   The circularity of the lithium-titanium composite oxide is preferably closer to 1. Preferably, it is 0.10 or more, more preferably 0.80 or more, still more preferably 0.85 or more, and particularly preferably 0.90 or more. The high current density charge / discharge characteristics of the secondary battery generally improve as the circularity increases. Therefore, when the circularity is within the above range, the filling property of the negative electrode active material is not lowered, the increase in resistance between particles can be prevented, and the short time high current density charge / discharge characteristics can be prevented.

リチウムチタン複合酸化物の円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(シスメックス社製FPIA)を用いて行なう。具体的には試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜4
00μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定する。該測定で求められる円形度を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物の円形度と定義する。
The circularity of the lithium titanium composite oxide is measured using a flow type particle image analyzer (FPIA manufactured by Sysmex Corporation). Specifically, about 0.2 g of a sample is dispersed in a 0.2 mass% aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and an ultrasonic wave of 28 kHz is output at 60 W for 1 After irradiation for a minute, the detection range is 0.6 to 4
Measured for particles in the range of 3 to 40 μm, designated as 00 μm. The circularity obtained by the measurement is defined as the circularity of the lithium titanium composite oxide in the present invention.

[7]アスペクト比
リチウムチタン複合酸化物のアスペクト比は、1以上が好ましく、また、5以下が好ましく、4以下がより好ましく、3以下が更に好ましく、2以下が特に好ましい。アスペクト比が、上記範囲内であると、極板化時にスジ引きが発生し難くなり、均一な塗布面が得られ易いため、二次電池の短時間高電流密度充放電特性の低下を予防することができる。なお、上記範囲の下限は、リチウムチタン複合酸化物のアスペクト比の理論下限値である。
[7] Aspect ratio The aspect ratio of the lithium titanium composite oxide is preferably 1 or more, preferably 5 or less, more preferably 4 or less, still more preferably 3 or less, and particularly preferably 2 or less. When the aspect ratio is within the above range, streaking is less likely to occur when forming an electrode plate, and a uniform coated surface is easily obtained, thereby preventing a reduction in short-time high current density charge / discharge characteristics of the secondary battery. be able to. The lower limit of the above range is the theoretical lower limit value of the aspect ratio of the lithium titanium composite oxide.

リチウムチタン複合酸化物のアスペクト比の測定は、リチウムチタン複合酸化物の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行う。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個のリチウムチタン複合酸化物粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の粒子の最長となる径Aと、それと直交する最短となる径Bを測定し、A/Bの平均値を求める。該測定で求められるアスペクト比(A/B)を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物のアスペクト比と定義する。   The aspect ratio of the lithium titanium composite oxide is measured by magnifying and observing the particles of the lithium titanium composite oxide with a scanning electron microscope. When 50 arbitrary lithium-titanium composite oxide particles fixed to the end face of a metal having a thickness of 50 μm or less are selected, and the stage on which the sample is fixed is rotated and tilted, and three-dimensional observation is performed. The longest diameter A of the particles and the shortest diameter B orthogonal to the same are measured, and the average value of A / B is obtained. The aspect ratio (A / B) determined by the measurement is defined as the aspect ratio of the lithium titanium composite oxide in the present invention.

(リチウムチタン複合酸化物の製造法)
リチウムチタン複合酸化物の製造法としては、本発明の要旨を超えない範囲で特には制限されないが、いくつかの方法が挙げられ、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。
例えば、酸化チタン等のチタン原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質とLiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を均一に混合し、高温で焼成して活物質を得る方法
が挙げられる。
(Production method of lithium titanium composite oxide)
Although it does not restrict | limit especially as a manufacturing method of lithium titanium complex oxide in the range which does not exceed the summary of this invention, Several methods are mentioned, A general method is used as a manufacturing method of an inorganic compound.
For example, a method of obtaining an active material by uniformly mixing a titanium raw material such as titanium oxide and a raw material of another element and a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , or LiNO 3 as necessary, and firing at a high temperature Is mentioned.

特に球状又は楕円球状の活物質を作製するには種々の方法が考えられる。一例として、酸化チタン等のチタン原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作製回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を加えて高温で
焼成して活物質を得る方法が挙げられる。
In particular, various methods are conceivable for producing a spherical or ellipsoidal active material. As an example, a titanium precursor material such as titanium oxide and, if necessary, a raw material material of another element are dissolved or pulverized in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring to produce a spherical precursor. There is a method in which the active material is obtained by recovering and drying it if necessary, and then adding a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 and the like and baking at a high temperature.

また、別の例として、酸化チタン等のチタン原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これにLiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi
源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。
更に別の方法として、酸化チタン等のチタン原料物質と、LiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源と、必要に応じ他の元素の原料物質とを水等の溶媒中に溶解ないし粉砕
分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これを高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。
As another example, a titanium raw material such as titanium oxide and, if necessary, a raw material of another element are dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water. Or an elliptical precursor, and LiOH such as LiOH, Li 2 CO 3 and LiNO 3
A method of obtaining an active material by adding a source and baking at a high temperature can be mentioned.
As another method, a titanium raw material such as titanium oxide, a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , or LiNO 3 , and a raw material of another element as necessary are dissolved or pulverized in a solvent such as water. There is a method in which it is dispersed and dried by a spray dryer or the like to obtain a spherical or elliptical precursor, which is then fired at a high temperature to obtain an active material.

また、以上挙げた各種の方法における工程中において、Ti以外の元素、例えば、Al、Mn、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、C、Si、Sn、Agを、チタンを含有する金属酸化物構造中及び/又はチタンを含有する酸化物に接する形で存在させることも可能である。これらの元素を前記の形態で存在させ、負極活物質中に含有させることで、二次電池の作動電圧、容量を制御することが可能となる。   In addition, during the steps in the various methods mentioned above, elements other than Ti, such as Al, Mn, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, C, Si, Sn, and Ag may be present in the metal oxide structure containing titanium and / or in contact with the oxide containing titanium. By making these elements exist in the above-described form and contained in the negative electrode active material, the operating voltage and capacity of the secondary battery can be controlled.

<2−3−2.負極の構成、物性、調製方法>
上記活物質材料を含有する負極及び電極化手法、集電体については、公知の技術構成を採用することができるが、次に示す(i)〜(vi)の何れか1項目又は複数の項目を同時に満たしていることが望ましい。
<2-3-2. Structure, physical properties and preparation method of negative electrode>
For the negative electrode, the electrode forming method, and the current collector containing the active material, a known technical configuration can be adopted, and any one or a plurality of items (i) to (vi) shown below can be adopted. It is desirable to satisfy

(i)負極作製
負極の製造は、本発明の効果を著しく制限しない限り、公知の何れの方法をも用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリー状の負極形成材料とし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって、負極活物質層を形成することができる。
(I) Production of negative electrode Any known method can be used for production of the negative electrode as long as the effects of the present invention are not significantly limited. For example, a negative electrode active material is added with a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to form a slurry-like negative electrode forming material, which is applied to a current collector, dried and then pressed. Thus, a negative electrode active material layer can be formed.

(ii)集電体
負極活物質を保持させる集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられるが、加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
また、集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも、好ましくは金属薄膜、より好ましくは銅箔であり、更に好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔である。
(Ii) Current collector As the current collector for holding the negative electrode active material, a known material can be arbitrarily used. Examples of the current collector for the negative electrode include metal materials such as aluminum, copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.
In addition, the shape of the current collector may be, for example, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, or the like when the current collector is a metal material. Among these, a metal thin film is preferable, a copper foil is more preferable, and a rolled copper foil by a rolling method and an electrolytic copper foil by an electrolytic method are more preferable.

(iii)集電体と負極活物質層の厚さの比
集電体と負極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、「(非水系電解液の注液工程の直前の片面の負極活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)」の値が、150以下が好ましく、20以下がより好ましく、10以下が特に好ましく、また、0.1以上が好ましく、0.4以上がより好ましく、1以上が特に好ましい。
集電体と負極活物質層の厚さの比が、上記範囲を上回ると、二次電池の高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、二次電池の容量が減少する場合がある。
(Iii) Ratio of thickness of current collector and negative electrode active material layer The ratio of thickness of current collector and negative electrode active material layer is not particularly limited, but “(one side just before the non-aqueous electrolyte injection step) Negative electrode active material layer thickness) / (current collector thickness) "is preferably 150 or less, more preferably 20 or less, particularly preferably 10 or less, and more preferably 0.1 or more. 4 or more is more preferable, and 1 or more is particularly preferable.
If the ratio of the thickness of the current collector to the negative electrode active material layer exceeds the above range, the current collector may generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge of the secondary battery. On the other hand, below the above range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material may increase, and the capacity of the secondary battery may decrease.

(iv)電極密度
負極活物質を電極化した際の電極構造は、特には限定されず、集電体上に存在している負極活物質の密度は、1g・cm-3以上が好ましく、1.2g・cm-3以上がより好ましく、1.3g・cm-3以上が更に好ましく、また、4g・cm-3以下が好ましく、3g・cm-3以下がより好ましく、2.5g・cm-3以下が更に好ましく、1.7g・cm-3以下が特に好ましい。集電体上に存在している負極活物質の密度が、上記範囲内であると、負極活物質粒子が破壊されにくく、二次電池の初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を防ぎ易くなる。更に、負極活物質間の導電性を確保することができ、電池抵抗が増大することなく、単位容積当たりの容量を稼ぐことができる。
(Iv) Electrode density The electrode structure when the negative electrode active material is converted into an electrode is not particularly limited, and the density of the negative electrode active material present on the current collector is preferably 1 g · cm −3 or more, preferably 1 .2g · cm -3 or more preferably, 1.3 g · cm -3 or more, and also preferably 4g · cm -3 or less, more preferably 3 g · cm -3 or less, 2.5 g · cm - 3 or less is more preferable, and 1.7 g · cm −3 or less is particularly preferable. If the density of the negative electrode active material present on the current collector is within the above range, the negative electrode active material particles are less likely to be destroyed, increasing the initial irreversible capacity of the secondary battery, and the current collector / negative electrode active material It becomes easy to prevent deterioration of high current density charge / discharge characteristics due to a decrease in permeability of the non-aqueous electrolyte to the vicinity of the interface. Further, the conductivity between the negative electrode active materials can be ensured, and the capacity per unit volume can be earned without increasing the battery resistance.

(v)バインダー・溶媒等
負極活物質層を形成するためのスラリーは、通常、負極活物質に対して、溶媒にバインダー(結着材)、増粘剤等を混合したものを加えて調製される。
負極活物質を結着するバインダーとしては、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。
(V) Binder, solvent, etc. The slurry for forming the negative electrode active material layer is usually prepared by adding a mixture of a binder (binder), a thickener and the like to the negative electrode active material. The
The binder for binding the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution and the solvent used in manufacturing the electrode.

その具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物
;EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
Specific examples include resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene / butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluorine rubber, NBR (Acrylonitrile / butadiene rubber), rubbery polymers such as ethylene / propylene rubber; styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof; EPDM (ethylene / propylene / diene terpolymer), styrene / ethylene -Thermoplastic elastomeric polymers such as butadiene / styrene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene Soft resinous polymers such as ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer, etc. Fluoropolymers; polymer compositions having ionic conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions). These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電材を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。
前記水系溶媒の例としては水、アルコール等が挙げられ、前記有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。
The solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the negative electrode active material, the binder, and the thickener and conductive material used as necessary. Alternatively, either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine. N, N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. Can be mentioned.

特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤等を含有させ、SBR等のラテックスを用いてスラリー化することが好ましい。
なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
負極活物質100質量部に対するバインダーの割合は、0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上がより好ましく、0.6質量部以上が更に好ましく、また、20質量部以下が好ましく、15質量部以下がより好ましく、10質量部以下が更に好ましく、8質量部以下が特に好ましい。負極活物質に対するバインダーの割合が、上記範囲内であると、電池容量に寄与しないバインダーの割合が多くならないので、電池容量の低下を招き難くなる。更に、負極の強度低下も招き難くなる。
In particular, when an aqueous solvent is used, it is preferable to add a dispersant or the like in addition to the thickener and slurry it using a latex such as SBR.
In addition, these solvents may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
The ratio of the binder to 100 parts by mass of the negative electrode active material is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, further preferably 0.6 parts by mass or more, and preferably 20 parts by mass or less. 15 parts by mass or less is more preferable, 10 parts by mass or less is more preferable, and 8 parts by mass or less is particularly preferable. When the ratio of the binder to the negative electrode active material is within the above range, the ratio of the binder that does not contribute to the battery capacity does not increase, so that the battery capacity is hardly lowered. Furthermore, the strength of the negative electrode is hardly lowered.

特に、負極形成材料であるスラリーがSBRに代表されるゴム状高分子を主要成分として含有する場合には、負極活物質100質量部に対するバインダーの割合は、0.1質量部以上が好ましく、0.5質量部以上がより好ましく、0.6質量部以上が更に好ましく、また、5質量部以下が好ましく、3質量部以下がより好ましく、2質量部以下が更に好ましい。
また、スラリーがポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分として含有する場合には、負極活物質100質量部に対するバインダーの割合は、1質量部以上が好ましく、2質量部以上がより好ましく、3質量部以上が更に好ましく、また、15質量部以下が好ましく、10質量部以下がより好ましく、8質量部以下が更に好ましい。
In particular, when the slurry as the negative electrode forming material contains a rubbery polymer typified by SBR as a main component, the ratio of the binder to 100 parts by mass of the negative electrode active material is preferably 0.1 parts by mass or more. More preferably 5 parts by mass or more, more preferably 0.6 parts by mass or more, more preferably 5 parts by mass or less, more preferably 3 parts by mass or less, and still more preferably 2 parts by mass or less.
When the slurry contains a fluorine-based polymer typified by polyvinylidene fluoride as a main component, the ratio of the binder to 100 parts by mass of the negative electrode active material is preferably 1 part by mass or more and more preferably 2 parts by mass or more. Preferably, 3 parts by mass or more is more preferable, 15 parts by mass or less is preferable, 10 parts by mass or less is more preferable, and 8 parts by mass or less is still more preferable.

増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調整するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、燐酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein, and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

増粘剤を用いる場合、負極活物質100質量部に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量部以上であり、0.5質量部以上が好ましく、0.6質量部以上がより好ましい。また
、前記割合は通常5質量部以下であり、3質量部以下が好ましく、2質量部以下がより好ましい。負極活物質に対する増粘剤の割合が、上記範囲内にあると、スラリーの塗布性が良好となる。更に、負極活物質層に占める負極活物質の割合も適度なものとなり、電池容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する問題が生じ難くなる。
When using a thickener, the ratio of the thickener to 100 parts by mass of the negative electrode active material is usually 0.1 parts by mass or more, preferably 0.5 parts by mass or more, and more preferably 0.6 parts by mass or more. Moreover, the said ratio is 5 mass parts or less normally, 3 mass parts or less are preferable, and 2 mass parts or less are more preferable. When the ratio of the thickener to the negative electrode active material is within the above range, the coating property of the slurry becomes good. Furthermore, the ratio of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer is also moderate, and the problem of a decrease in battery capacity and a problem of an increase in resistance between the negative electrode active materials are less likely to occur.

(vi)負極板の面積
負極板の面積は、特に限定されないが、対向する正極板よりもわずかに大きくして、正極板が負極板から外にはみ出すことがないように設計することが好ましい。また、二次電池の充放電を繰り返したときのサイクル寿命や高温保存による劣化を抑制する観点から、できる限り正極に等しい面積に近づけることが、より均一かつ有効に働く電極割合を高めて特性が向上するので好ましい。特に、二次電池が大電流で使用される場合には、この負極板の面積の設計が重要である。
(Vi) Area of Negative Electrode Plate The area of the negative electrode plate is not particularly limited, but it is preferably designed to be slightly larger than the opposing positive electrode plate so that the positive electrode plate does not protrude from the negative electrode plate. In addition, from the viewpoint of suppressing cycle life when recharging and discharging secondary batteries and deterioration due to high temperature storage, it is possible to increase the proportion of electrodes that work more uniformly and effectively, and to improve the characteristics, as close as possible to the area equal to the positive electrode. Since it improves, it is preferable. In particular, when the secondary battery is used with a large current, the design of the area of the negative electrode plate is important.

<2−4.正極>
以下に本発明の非水系電解液二次電池に使用される正極について説明する。
<2−4−1.正極活物質>
以下に正極に使用される正極活物質について説明する。
<2-4. Positive electrode>
The positive electrode used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described below.
<2-4-1. Cathode active material>
The positive electrode active material used for the positive electrode will be described below.

(1)組成
正極活物質としては、電気化学的に金属イオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限はないが、例えば、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものが好ましく、リチウムと少なくとも1種の遷移金属を含有する物質が好ましい。具体例としては、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属燐酸化合物、リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物、リチウム含有遷移金属ホウ酸化合物が挙げられる。
(1) Composition The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release metal ions. For example, a material that can electrochemically occlude and release lithium ions is preferable. Substances containing lithium and at least one transition metal are preferred. Specific examples include lithium transition metal composite oxides, lithium-containing transition metal phosphate compounds, lithium-containing transition metal silicate compounds, and lithium-containing transition metal borate compounds.

前記リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属としてはV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、前記複合酸化物の具体例としては、LiCoO2等のリチ
ウム・コバルト複合酸化物、LiNiO2等のリチウムニッケル複合酸化物、LiMnO2、LiMn24、Li2MnO4等のリチウムマンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn、W等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。
As the transition metal of the lithium transition metal composite oxide, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and the like are preferable. As a specific example of the composite oxide, lithium-cobalt composite oxide such as LiCoO 2 is used. , Lithium nickel composite oxides such as LiNiO 2 , lithium manganese composite oxides such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 4 , and part of transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal composite oxides And other metals such as Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, Nb, Mo, Sn, and W. It is done.

置換されたものの具体例としては、例えば、LiNi0.5Mn0.52、LiNi0.85
0.10Al0.052、LiNi0.33Co0.33Mn0.332、LiMn1.9Al0.14、L
iMn1.8Al0.24、LiMn1.5Ni0.54等が挙げられる。
中でも、リチウムとマンガンを含有する複合酸化物がより好ましい。コバルト又はニッケルは、資源量も少なく高価な金属であり、自動車用途等の高容量が必要とされる大型電池では活物質の使用量が大きくなることから、コストの点で好ましくないため、より安価な遷移金属としてマンガンを主成分に用いることが望ましい。すなわち、上記の具体例のうち、LiNi0.5Mn0.52、LiNi0.33Co0.33Mn0.332、LiMn1.9Al0.14、LiMn1.8Al0.24、LiMn1.5Ni0.54等をより好ましい具体例として
挙げることができる。
As specific examples of the substituted ones, for example, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.85 C
o 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 , L
Examples include iMn 1.8 Al 0.2 O 4 and LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 .
Among these, a composite oxide containing lithium and manganese is more preferable. Cobalt or nickel is an expensive metal with a small amount of resources, and it is not preferable in terms of cost because it uses a large amount of active material in large batteries that require high capacity, such as for automobiles. It is desirable to use manganese as the main transition metal. That is, among the above specific examples, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , LiMn 1.9 Al 0.1 O 4 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4, etc. Can be mentioned as a more preferred specific example.

中でも、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物が最も好ましい。リチウムマンガン複合酸化物の中で最も構造が安定であり、非水系電解液二次電池の異常時にも酸素放出しにくく、安全性に優れるためである。すなわち、上記の具体例のうちLiMn、LiMn1.8Al0.2、Li1.1Mn1.9Al0.1、LiMn1.5Ni0.5等を特に好ましい具体例として挙げることができる。
前記リチウム含有遷移金属燐酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、F
e、Co、Ni、Cu等が好ましく、前記燐酸化合物の具体例としては、例えば、LiFePO4、Li3Fe2(PO43、LiFeP27等の燐酸鉄類、LiCoPO4等の燐酸コバルト類、LiMnPO4等の燐酸マンガン類、これらのリチウム遷移金属燐酸化合物
の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn、W等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。
Among these, lithium manganese composite oxide having a spinel structure is most preferable. This is because the lithium manganese composite oxide has the most stable structure, hardly releases oxygen even when the non-aqueous electrolyte secondary battery is abnormal, and is excellent in safety. That is, among the above specific examples, LiMn 2 O 4 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , Li 1.1 Mn 1.9 Al 0.1 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4, etc. Can be mentioned as a particularly preferred specific example.
As the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound, V, Ti, Cr, Mn, F
e, Co, Ni, Cu and the like are preferable. Specific examples of the phosphoric acid compound include iron phosphates such as LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 and LiFeP 2 O 7 , and phosphoric acid such as LiCoPO 4. Cobalt, manganese phosphates such as LiMnPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn , Mg, Ga, Zr, Si, Nb, Mo, Sn, W and the like substituted with other metals.

中でも、リチウム鉄燐酸化合物が好ましい、鉄は資源量も豊富で極めて安価な金属であり、かつ有害性も少ないためである。すなわち、上記の具体例のうち、LiFePO4
より好ましい具体例として挙げることができる。
Among them, a lithium iron phosphate compound is preferable because iron is a very inexpensive metal with abundant resources and less harmful. That is, among the above specific examples, LiFePO 4 can be given as a more preferable specific example.

前記リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、前記ケイ酸化合物の具体例としては、例えば、LiFeSiO等のケイ酸鉄類、LiCoSiO等のケイ酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属ケイ酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn、W等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。 As the transition metal of the lithium-containing transition metal silicate compound, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and the like are preferable, and specific examples of the silicate compound include Li 2 FeSiO 4 and the like. Iron silicates, cobalt silicates such as Li 2 CoSiO 4 , some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal silicate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Examples include those substituted with other metals such as Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, Nb, Mo, Sn, and W.

前記リチウム含有遷移金属ホウ酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、前記ホウ酸化合物の具体例としては、例えば、LiFeBO3等のホウ酸鉄類、LiCoBO3等のホウ酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属ホウ酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn、W等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。 As the transition metal of the lithium-containing transition metal borate compound, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and the like are preferable. Specific examples of the borate compound include boron such as LiFeBO 3. Iron oxides, cobalt borates such as LiCoBO 3 , and some of transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal borate compounds are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Examples include those substituted with other metals such as Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, Nb, Mo, Sn, and W.

また、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属燐酸化合物、リチウム含有遷移金属ケイ酸化合物、リチウム含有遷移金属ホウ酸化合物の中では、リチウム遷移金属複合酸化物かリチウム含有遷移金属燐酸化合物が好ましい。製造が比較的容易であるためである。電池の性能という観点から特に好ましいのはリチウム遷移金属複合酸化物である。リチウムの吸蔵および放出の電位が十分に貴であるため、非水系電解液二次電池の電圧を高くすることができるためである。一方で、技術の持続可能性という観点から特に好ましいのはリチウム含有遷移金属燐酸化合物である。上述の通り、鉄は資源量も豊富で極めて安価な金属であり、かつ有害性も少ないためである。   Among lithium transition metal composite oxides, lithium-containing transition metal phosphate compounds, lithium-containing transition metal silicate compounds, and lithium-containing transition metal borate compounds, lithium transition metal composite oxides or lithium-containing transition metal phosphate compounds are preferred. . This is because the manufacturing is relatively easy. Particularly preferred from the viewpoint of battery performance is a lithium transition metal composite oxide. This is because the voltage of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be increased because the potential for insertion and extraction of lithium is sufficiently noble. On the other hand, lithium-containing transition metal phosphate compounds are particularly preferred from the standpoint of technology sustainability. As described above, iron is an abundant resource, a very inexpensive metal, and is less harmful.

(2)表面被覆
上記の正極活物質の表面に、主体となる正極活物質を構成する物質とは異なる組成の物質(以後、適宜「表面付着物質」という)が付着したものを、本発明における正極活物質として用いることもできる。前記表面付着物質の例としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩、炭素等が挙げられる。
(2) Surface coating A material having a composition different from that of the main constituent of the positive electrode active material (hereinafter referred to as “surface adhering substance” as appropriate) is attached to the surface of the positive electrode active material. It can also be used as a positive electrode active material. Examples of the surface adhering substances include aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate. And sulfates such as calcium sulfate and aluminum sulfate, carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate, and carbon.

これら表面付着物質は、例えば、溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加させた後に乾燥する方法、表面付着物質前駆体を溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加させた後に加熱等により反応させる方法、正極活物質前駆体に添加して同時に焼成する方法等により、正極活物質表面に付着させることができる。なお、炭素を付着させる場合には、炭素質を、例えば、活性炭等の形で後から機械的に付着させる方法も用いることができる。   These surface adhering substances are, for example, a method in which they are dissolved or suspended in a solvent and impregnated and added to the positive electrode active material and then dried, or a surface adhering substance precursor is dissolved or suspended in a solvent and impregnated and added to the positive electrode active material. Then, it can be made to adhere to the surface of the positive electrode active material by a method of reacting by heating or the like, a method of adding to the positive electrode active material precursor and firing simultaneously. In addition, when attaching carbon, the method of attaching carbonaceous material mechanically later, for example in the form of activated carbon etc. can also be used.

正極活物質の表面に付着している表面付着物質の質量は、正極活物質の質量と表面付着物質の質量の合計に対して、好ましくは0.1ppm以上であり、1ppm以上がより好ましく、10ppm以上が更に好ましい。また、好ましくは20%以下であり、10%以下がより好ましく、5%以下が更に好ましい。
表面付着物質により、正極活物質表面での非水系電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができる。また、付着量が上記範囲内にあると、その効果を十分に発現することができ、リチウムイオンの出入りを阻害することなく二次電池の抵抗も増加し難くなる。
The mass of the surface adhering substance adhering to the surface of the positive electrode active material is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, with respect to the total mass of the positive electrode active material and the mass of the surface adhering substance. The above is more preferable. Further, it is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, still more preferably 5% or less.
The surface adhering substance can suppress the oxidation reaction of the non-aqueous electrolyte on the surface of the positive electrode active material, and can improve the battery life. Further, when the adhesion amount is within the above range, the effect can be sufficiently exhibited, and the resistance of the secondary battery is hardly increased without inhibiting the entry / exit of lithium ions.

(3)形状
正極活物質粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が可能である。また、一次粒子が凝集して二次粒子を形成しており、その二次粒子の形状が球状又は楕円球状であってもよい。
(3) Shape The shape of the positive electrode active material particles can be a lump shape, polyhedron shape, spherical shape, elliptical spherical shape, plate shape, needle shape, columnar shape, or the like as used conventionally. Further, the primary particles may aggregate to form secondary particles, and the shape of the secondary particles may be spherical or elliptical.

(4)タップ密度
正極活物質のタップ密度は、好ましくは0.5g・cm-3以上であり、1.0g・cm-3以上がより好ましく、1.5g・cm-3以上が更に好ましい。また、好ましくは4.0g・cm-3以下であり、3.7g・cm-3以下がより好ましい。
タップ密度の高い正極活物質粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。正極活物質のタップ密度が上記範囲内にあると、正極活物質層形成時に必要な分散媒の量が適度なものとなるため、導電材やバインダーの量も適量となる。このため、正極活物質層への正極活物質の充填率が制約されることなく、電池容量への影響も少なくなる。
(4) Tap Density Tap density positive electrode active material, preferably at 0.5 g · cm -3 or more, more preferably 1.0 g · cm -3 or more, 1.5 g · cm -3 or more is more preferable. Further, it is preferably 4.0 g · cm −3 or less, and more preferably 3.7 g · cm −3 or less.
By using a positive electrode active material powder having a high tap density, a high-density positive electrode active material layer can be formed. When the tap density of the positive electrode active material is within the above range, the amount of the dispersion medium necessary for forming the positive electrode active material layer becomes appropriate, and the amount of the conductive material and the binder is also appropriate. For this reason, the filling rate of the positive electrode active material into the positive electrode active material layer is not restricted, and the influence on the battery capacity is reduced.

正極活物質のタップ密度の測定は、以下のように行う。試料を目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセル容積を満たした後、粉
体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量から密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明における正極活物質のタップ密度として定義する。
The tap density of the positive electrode active material is measured as follows. After passing the sample through a sieve with an opening of 300 μm and dropping the sample into a 20 cm 3 tapping cell to fill the cell volume, the stroke is measured using a powder density measuring instrument (eg, tap denser manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.). Tapping with a length of 10 mm is performed 1000 times, and the density is calculated from the volume at that time and the mass of the sample. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the positive electrode active material in the present invention.

(5)メジアン径d50
正極活物質の粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
メジアン径d50は、好ましくは0.1μm以上であり、0.5μm以上がより好ましく、1μm以上が更に好ましく、3μm以上が特に好ましく、また、好ましくは30μm以下であり、20μm以下がより好ましく、16μm以下が更に好ましく、15μm以下が特に好ましい。メジアン径d50が上記範囲内であると、高嵩密度品を得易くなくなり、更に、粒子内のリチウムの拡散に時間がかかるらないため、電池特性が低下し難くなる。また、二次電池の正極作製すなわち活物質と導電材やバインダー等を溶媒でスラリー化し、薄膜状に塗布する際には、スジ引き等も生じ難くなる。
(5) Median diameter d50
The median diameter d50 (secondary particle diameter when primary particles are aggregated to form secondary particles) of the positive electrode active material particles can be measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer. it can.
The median diameter d50 is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, further preferably 1 μm or more, particularly preferably 3 μm or more, preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and more preferably 16 μm. The following is more preferable, and 15 μm or less is particularly preferable. When the median diameter d50 is within the above range, it is difficult to obtain a high bulk density product, and further, it does not take time to diffuse lithium in the particles, so that the battery characteristics are hardly deteriorated. In addition, when producing a positive electrode for a secondary battery, that is, when an active material, a conductive material, a binder, and the like are slurried with a solvent and applied in a thin film form, streaking is less likely to occur.

なお、異なるメジアン径d50をもつ正極活物質を2種類以上、任意の比率で混合することで、正極作製時の充填性を更に向上させることもできる。
正極活物質のメジアン径d50は、0.1質量%ヘキサメタ燐酸ナトリウム水溶液を分散媒として用い、粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA−920)を用いて、正極活物質の分散液に対して5分間の超音波分散後に測定屈折率1.24に設定して測定する。
In addition, the filling property at the time of positive electrode preparation can be further improved by mixing two or more positive electrode active materials having different median diameters d50 in an arbitrary ratio.
The median diameter d50 of the positive electrode active material is 0.1% by weight sodium hexametaphosphate aqueous solution as a dispersion medium, and a particle size distribution meter (for example, LA-920 manufactured by Horiba, Ltd.) is used for the dispersion of the positive electrode active material. Then, after the ultrasonic dispersion for 5 minutes, the measurement refractive index is set to 1.24 and measured.

(6)平均一次粒子径
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合、正極活物質の平均一次粒子径は、好ましくは0.01μm以上であり、0.05μm以上がより好ましく、0.08μm以上が更に好ましく、0.1μm以上が特に好ましく、また、好ましくは3μm以下であり、2μm以下がより好ましく、1μm以下が更に好ましく、0.6μm以下が特に好ましい。上記範囲内であると、球状の二次粒子を形成し易くなり、粉体充填性が適度なものとなり、比表面積を十分確保できるため、出力特性等の電池性能の低下を抑制することができる。
(6) Average primary particle diameter When primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle diameter of the positive electrode active material is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, It is more preferably 0.08 μm or more, particularly preferably 0.1 μm or more, and preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less, still more preferably 1 μm or less, and particularly preferably 0.6 μm or less. Within the above range, it becomes easy to form spherical secondary particles, the powder filling property becomes appropriate, and a sufficient specific surface area can be secured, so that deterioration of battery performance such as output characteristics can be suppressed. .

なお、正極活物質の平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、10000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、その平均値をとることにより求められる。   The average primary particle size of the positive electrode active material is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification of 10000 times, the longest value of the intercept by the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is obtained for any 50 primary particles, and the average value is taken. Desired.

(7)BET比表面積
正極活物質のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値が、好ましくは0.2m2・g-1以上であり、0.3m2・g-1以上がより好ましく、0.4m2・g-1
以上が更に好ましく、また、好ましくは4.0m2・g-1以下であり、2.5m2・g-1以下がより好ましく、1.5m2・g-1以下が更に好ましい。BET比表面積の値が、上記
範囲内であると、電池性能の低下を防ぎ易い。更に、十分なタップ密度を確保でき、正極活物質層形成時の塗布性が良好となる。
(7) BET specific surface area The BET specific surface area of the positive electrode active material is preferably 0.2 m 2 · g -1 or more, preferably 0.3 m 2 · g -1 in terms of the specific surface area measured using the BET method. More preferably, 0.4 m 2 · g -1
Or more, and also preferably not more than 4.0m 2 · g -1, 2.5m more preferably 2 · g -1 or less, more preferably 1.5 m 2 · g -1 or less. When the value of the BET specific surface area is within the above range, it is easy to prevent a decrease in battery performance. Furthermore, a sufficient tap density can be ensured, and the applicability when forming the positive electrode active material layer is improved.

正極活物質のBET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて測定する。具体的には、試料に対して窒素流通下150℃で30分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって比表面積を測定する。該測定で求められる比表面積を、本発明における正極活物質のBET比表面積と定義する。   The BET specific surface area of the positive electrode active material is measured using a surface area meter (for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken). Specifically, the sample was pre-dried for 30 minutes at 150 ° C. under a nitrogen flow, and then the nitrogen-helium mixed gas accurately adjusted so that the relative pressure of nitrogen to the atmospheric pressure was 0.3. The specific surface area is measured by a nitrogen adsorption BET one-point method using a gas flow method. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the positive electrode active material in the present invention.

(8)正極活物質の製造法
正極活物質の製造法としては、本発明の要旨を超えない範囲で特には制限されないが、いくつかの方法が挙げられ、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。
特に球状ないし楕円球状の活物質を作製するには種々の方法が考えられるが、例えばその1例として、遷移金属硝酸塩、硫酸塩等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作製回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。
(8) Method for Producing Positive Electrode Active Material The method for producing the positive electrode active material is not particularly limited as long as it does not exceed the gist of the present invention, but there are several methods, which are common as methods for producing inorganic compounds. The method is used.
In particular, various methods are conceivable for producing a spherical or elliptical active material. For example, transition metal source materials such as transition metal nitrates and sulfates, and source materials of other elements as necessary. Is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring to produce and recover a spherical precursor, which is dried as necessary, and then LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO A method of obtaining an active material by adding a Li source such as 3 and baking at a high temperature can be mentioned.

また、別の方法の例として、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これにLiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法が
挙げられる。
In addition, as an example of another method, transition metal raw materials such as transition metal nitrates, sulfates, hydroxides, oxides and the like, and if necessary, raw materials of other elements are dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water. Then, it is dry-molded with a spray dryer or the like to obtain a spherical or oval spherical precursor, and a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 is added to the precursor and then fired at a high temperature to obtain an active material Is mentioned.

更に別の方法の例として、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、LiOH、Li2CO3、LiNO3等のLi源と、必要に応じ他の元素の原料
物質とを水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これを高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。
Examples of other methods include transition metal source materials such as transition metal nitrates, sulfates, hydroxides and oxides, Li sources such as LiOH, Li 2 CO 3 and LiNO 3 , and other elements as required. The raw material is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and is then dried by a spray dryer or the like to form a spherical or elliptical precursor, which is fired at a high temperature to obtain an active material. Can be mentioned.

<2−4−2.正極構造と作製法>
以下に、本発明に使用される正極の構成及びその作製法について説明する。
(正極の作製法)
正極は、正極活物質粒子とバインダーとを含有する正極活物質層を、集電体上に形成して作製される。正極活物質を用いる正極の製造は、公知の何れの方法で作製することができる。例えば、正極活物質とバインダー、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成させることにより正極を得ることができる。
<2-4-2. Positive electrode structure and fabrication method>
Below, the structure of the positive electrode used for this invention and its preparation method are demonstrated.
(Production method of positive electrode)
The positive electrode is produced by forming a positive electrode active material layer containing positive electrode active material particles and a binder on a current collector. The production of the positive electrode using the positive electrode active material can be produced by any known method. For example, a positive electrode active material and a binder, and if necessary, a conductive material and a thickener mixed in a dry form into a sheet form are pressure-bonded to the positive electrode current collector, or these materials are dissolved in a liquid medium Alternatively, a positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on the current collector by dispersing it as a slurry, applying this to a positive electrode current collector and drying it.

正極活物質の正極活物質層中の含有量は、好ましくは60質量%以上であり、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましく、また、好ましくは99.9質量%以下であり、99質量%以下がより好ましい。正極活物質の含有量が、上記範囲内であると、電気容量を十分確保できる。更に、正極の強度も十分なものとなる。なお、本発明における正極活物質粉体は、1種を単独で用いてもよく、異なる組成又は異なる粉体物性の2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよいが、2種以上の活物質を組み合わせて用いることが好ましい。中でも、前記リチウムマンガン複合酸化物を粉体の成分として用いることが好ましい。前記の通り、コバルト又はニッケルは、資源量も少なく高価な金属であり、自動車用途等の高容量が必要とされる大型電池では活物質の使用量が大きくなることから、コストの点で好ましくないため、より安価な遷移金属としてマンガンを主成分に用いることが望ましいためである。   The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more, and preferably 99.9% by mass or less. Yes, 99 mass% or less is more preferable. When the content of the positive electrode active material is within the above range, a sufficient electric capacity can be secured. Furthermore, the strength of the positive electrode is sufficient. In addition, the positive electrode active material powder in this invention may be used individually by 1 type, and may use together 2 or more types of a different composition or different powder physical properties by arbitrary combinations and ratios, but 2 or more types may be used. These active materials are preferably used in combination. Among these, the lithium manganese composite oxide is preferably used as a powder component. As described above, cobalt or nickel is an expensive metal with a small amount of resources, and is not preferable in terms of cost because the amount of active material used is large in large batteries that require a high capacity such as automotive applications. Therefore, it is desirable to use manganese as a main component as a cheaper transition metal.

中でもスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物と層状構造を有するリチウムニッケル複合酸化物とを同時に含有することが好ましい。リチウムマンガン複合酸化物の中で最も安全性に優れるスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物とリチウム遷移金属複合酸化物の中で最もエネルギー密度に優れる層状構造を有するリチウムニッケル複合酸化物の組み合わせにより、安全性とエネルギー密度の両立を果たせるからである。   In particular, it is preferable to simultaneously contain a lithium manganese composite oxide having a spinel structure and a lithium nickel composite oxide having a layered structure. Combination of lithium manganese composite oxide with spinel structure with the highest safety among lithium manganese composite oxide and lithium nickel composite oxide with layered structure with the highest energy density among lithium transition metal composite oxides This is because both safety and energy density can be achieved.

(導電材)
導電材としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラック;ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素質材料等が挙げられる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(Conductive material)
A known conductive material can be arbitrarily used as the conductive material. Specific examples include metal materials such as copper and nickel; graphite such as natural graphite and artificial graphite (graphite); carbon black such as acetylene black; and carbonaceous materials such as amorphous carbon such as needle coke. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中の導電材の含有量は、好ましくは0.01質量%以上であり、0.1質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましく、また、好ましくは50質量%以下であり、30質量%以下がより好ましく、15質量%以下が更に好ましい。含有量が上記範囲内であると、導電性を十分確保できる。更に、電池容量の低下も防ぎやすい。   The content of the conductive material in the positive electrode active material layer is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 1% by mass or more, and preferably 50% by mass or less. 30 mass% or less is more preferable, and 15 mass% or less is still more preferable. When the content is within the above range, sufficient conductivity can be secured. Furthermore, it is easy to prevent a decrease in battery capacity.

(バインダー)
正極活物質層の製造に用いるバインダーは、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に限定されない。
塗布法で正極を製造する場合は、バインダーは電極製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であれば特に限定されないが、その具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・
ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(binder)
The binder used for manufacturing the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution and the solvent used when manufacturing the electrode.
In the case of producing a positive electrode by a coating method, the binder is not particularly limited as long as it is a material that is dissolved or dispersed in a liquid medium used at the time of electrode production. Specific examples thereof include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, and polymethyl. Resin polymers such as methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose; rubbers such as SBR (styrene butadiene rubber), NBR (acrylonitrile butadiene rubber), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene propylene rubber Polymer: Styrene / butadiene / styrene block copolymer or hydrogenated product thereof, EPDM (ethylene / propylene /
Diene terpolymers, thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2- Soft resinous polymers such as polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetra Fluoropolymers such as fluoroethylene / ethylene copolymers; polymer compositions having ion conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions), and the like. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

正極活物質層中のバインダーの含有量は、好ましくは0.1質量%以上であり、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましく、また、好ましくは80質量%以下であり、60質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましく、10質量%以下が特に好ましい。バインダーの割合が、上記範囲内であると、正極活物質を十分保持でき、正極の機械的強度を確保できるため、サイクル特性等の電池性能が良好となる。更に、電池容量や導電性の低下を回避することにもつながる。   The binder content in the positive electrode active material layer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, further preferably 3% by mass or more, and preferably 80% by mass or less. 60 mass% or less is more preferable, 40 mass% or less is still more preferable, and 10 mass% or less is especially preferable. When the ratio of the binder is within the above range, the positive electrode active material can be sufficiently retained, and the mechanical strength of the positive electrode can be secured, so that battery performance such as cycle characteristics is improved. Furthermore, it also leads to avoiding a decrease in battery capacity and conductivity.

(液体媒体)
正極活物質層を形成するためのスラリーの調製に用いる液体媒体としては、正極活物質、導電材、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。
(Liquid medium)
The liquid medium used for preparing the slurry for forming the positive electrode active material layer is a solvent that can dissolve or disperse the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the thickener used as necessary. If it exists, there is no restriction | limiting in particular in the kind, You may use either an aqueous solvent or an organic solvent.

前記水系媒体の例としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。前記有機系媒体の例としては、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like. Examples of the organic medium include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone. Ketones; esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine and N, N-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) and dimethyl Examples include amides such as formamide and dimethylacetamide; aprotic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethyl sulfoxide. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

(増粘剤)
スラリーを形成するための液体媒体として水系媒体を用いる場合、増粘剤と、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のラテックスとを用いてスラリー化するのが好ましい。増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。
増粘剤としては、本発明の効果を著しく制限しない限り制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、燐酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
(Thickener)
When an aqueous medium is used as the liquid medium for forming the slurry, it is preferable to form a slurry using a thickener and a latex such as styrene butadiene rubber (SBR). A thickener is usually used to adjust the viscosity of the slurry.
The thickener is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly limited. Specifically, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof Etc. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

増粘剤を使用する場合には、正極活物質と増粘剤の質量の合計に対する増粘剤の割合は、好ましくは0.1質量%以上であり、0.5質量%以上がより好ましく、0.6質量%以上が更に好ましく、また、好ましくは5質量%以下であり、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。上記範囲内であると、スラリーの塗布性が良好となり、更に、正極活物質層に占める活物質の割合が十分なものとなるため、二次電池の容量が低下する問題や正極活物質間の抵抗が増大する問題を回避し易くなる。   When using a thickener, the ratio of the thickener to the total mass of the positive electrode active material and the thickener is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, 0.6 mass% or more is still more preferable, Preferably it is 5 mass% or less, 3 mass% or less is more preferable, and 2 mass% or less is still more preferable. When the content is within the above range, the coating property of the slurry becomes good, and further, the ratio of the active material in the positive electrode active material layer becomes sufficient. It becomes easy to avoid the problem that the resistance increases.

(圧密化)
集電体への上記スラリーの塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。正極活物質層の密度は、1g・cm-3以上が好ましく、1.5g・cm-3以上が更に好ましく、2g・cm-3以上が特に好ましく、また、4g・cm-3以下が好ましく、3.5g・cm-3以下が更に好ましく、3g・cm-3以下が特に好ましい。
正極活物質層の密度が、上記範囲内であると、集電体/活物質界面付近への非水系電解液の浸透性が低下することなく、特に二次電池の高電流密度での充放電特性が良好となる。更に、活物質間の導電性が低下し難くなり、電池抵抗が増大し難くなる。
(Consolidation)
In order to increase the packing density of the positive electrode active material, the positive electrode active material layer obtained by applying the slurry to the current collector and drying is preferably consolidated by a hand press, a roller press or the like. The density of the positive electrode active material layer is preferably 1 g · cm −3 or more, more preferably 1.5 g · cm −3 or more, particularly preferably 2 g · cm −3 or more, and preferably 4 g · cm −3 or less, 3.5 g · cm −3 or less is more preferable, and 3 g · cm −3 or less is particularly preferable.
When the density of the positive electrode active material layer is within the above range, charging / discharging at a high current density of the secondary battery, in particular, does not decrease the permeability of the non-aqueous electrolyte solution to the vicinity of the current collector / active material interface. Good characteristics. Furthermore, the electrical conductivity between the active materials is difficult to decrease, and the battery resistance is difficult to increase.

(集電体)
正極集電体の材質としては特に制限は無く、公知のものを任意に用いることができる。具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素質材料が挙げられる。中でも金属材料、特にアルミニウムが好ましい。
(Current collector)
There is no restriction | limiting in particular as a material of a positive electrode electrical power collector, A well-known thing can be used arbitrarily. Specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum; and carbonaceous materials such as carbon cloth and carbon paper. Of these, metal materials, particularly aluminum, are preferred.

集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素質材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。
集電体の厚さは任意であるが、好ましくは1μm以上であり、3μm以上がより好ましく、5μm以上が更に好ましく、また、好ましくは1mm以下であり、100μm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましい。集電体の厚さが、上記範囲内であると、集電体として必要な強度を十分確保することができる。更に、取り扱い性も良好となる。
Examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, foam metal, etc. A carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Of these, metal thin films are preferred. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.
The thickness of the current collector is arbitrary, but is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, further preferably 5 μm or more, and preferably 1 mm or less, more preferably 100 μm or less, and further preferably 50 μm or less. preferable. When the thickness of the current collector is within the above range, sufficient strength required for the current collector can be ensured. Furthermore, the handleability is also improved.

集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(非水系電解液注液直前の片面の活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)が、好ましくは150以下であり、20以下がより好ましく、10以下が特に好ましく、また、好ましくは0.1以上であり、0.4以上がより好ましく、1以上が特に好ましい。
集電体と正極活物質層の厚さの比が、上記範囲内であると、二次電池の高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じ難くなる。更に、正極活物質に対する集電体の体積比が増加し難くなり、電池容量の低下を防ぐことができる。
The thickness ratio between the current collector and the positive electrode active material layer is not particularly limited, but (active material layer thickness on one side immediately before non-aqueous electrolyte injection) / (current collector thickness) is preferably 150 or less, more preferably 20 or less, particularly preferably 10 or less, preferably 0.1 or more, more preferably 0.4 or more, and particularly preferably 1 or more.
When the ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer is within the above range, the current collector is unlikely to generate heat due to Joule heat during high current density charge / discharge of the secondary battery. Furthermore, it becomes difficult for the volume ratio of the current collector to the positive electrode active material to increase, and a decrease in battery capacity can be prevented.

(電極面積)
高出力かつ高温時の安定性を高める観点から、正極活物質層の面積は、電池外装ケースの外表面積に対して大きくすることが好ましい。具体的には、非水系電解液二次電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和を、面積比で20倍以上とすることが好ましく、40倍以上とすることがより好ましい。外装ケースの外表面積とは、有底角型形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分の縦と横と厚さの寸法から計算で求める総面積をいう。有底円筒形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分を円筒として近似する幾何表面積である。正極の電極面積の総和とは、負極活物質を含む合材層に対向する正極合材層の幾何表面積であり、集電体箔を介して両面に正極合材層を形成してなる構造では、それぞれの面を別々に算出する面積の総和をいう。
(Electrode area)
From the viewpoint of increasing the stability at high output and high temperature, the area of the positive electrode active material layer is preferably larger than the outer surface area of the battery outer case. Specifically, the total electrode area of the positive electrode with respect to the surface area of the exterior of the non-aqueous electrolyte secondary battery is preferably 20 times or more, more preferably 40 times or more. The outer surface area of the outer case is the total area obtained by calculation from the vertical, horizontal, and thickness dimensions of the case part filled with the power generation element excluding the protruding part of the terminal in the case of a bottomed square shape. . In the case of a bottomed cylindrical shape, the geometric surface area approximates the case portion filled with the power generation element excluding the protruding portion of the terminal as a cylinder. The total electrode area of the positive electrode is the geometric surface area of the positive electrode mixture layer facing the mixture layer containing the negative electrode active material, and in the structure in which the positive electrode mixture layer is formed on both sides via the current collector foil. , The sum of the areas where each surface is calculated separately.

(放電容量)
本発明の非水系電解液を用いる場合、非水系電解液二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、1アンペアーアワー(Ah)以上であると、低温放電特性の向上効果が大きくな
るため好ましい。そのため、正極板は、放電容量が満充電で、好ましくは3Ah(アンペアアワー)であり、より好ましくは4Ah以上、また、好ましくは20Ah以下であり、より好ましくは10Ah以下になるように設計する。
(Discharge capacity)
When the non-aqueous electrolyte of the present invention is used, the electric capacity of the battery element housed in one battery exterior of the non-aqueous electrolyte secondary battery (electric capacity when the battery is discharged from a fully charged state to a discharged state) ) Is 1 ampere hour (Ah) or more, since the effect of improving the low temperature discharge characteristics is increased. Therefore, the positive electrode plate is designed so that the discharge capacity is fully charged, preferably 3 Ah (ampere hour), more preferably 4 Ah or more, preferably 20 Ah or less, more preferably 10 Ah or less.

上記範囲内であると、大電流の取り出し時に電極反応抵抗による電圧低下が大きくなり過ぎず、電力効率の悪化を防ぐことができる。更に、パルス充放電時の電池内部発熱による温度分布が大きくなり過ぎず、充放電繰り返しの耐久性が劣り、また、過充電や内部短絡等の異常時の急激な発熱に対して放熱効率も悪くなるといった現象を回避することができる。   Within the above range, the voltage drop due to the electrode reaction resistance does not become excessive when a large current is taken out, and the deterioration of the power efficiency can be prevented. Furthermore, the temperature distribution due to the internal heat generation of the battery during pulse charge / discharge is not too large, the durability of repeated charge / discharge is inferior, and the heat dissipation efficiency is poor against sudden heat generation during abnormalities such as overcharge and internal short circuit. The phenomenon of becoming can be avoided.

(正極板の厚さ)
正極板の厚さは、特に限定されないが、高容量かつ高出力、高レート特性の観点から、集電体の厚さを差し引いた正極活物質層の厚さは、集電体の片面に対して、10μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましく、また、200μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。
(Thickness of positive plate)
The thickness of the positive electrode plate is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity, high output, and high rate characteristics, the thickness of the positive electrode active material layer minus the thickness of the current collector is relative to one side of the current collector. 10 μm or more is preferable, 20 μm or more is more preferable, 200 μm or less is preferable, and 100 μm or less is more preferable.

<2−5.セパレータ>
本発明の非水系電解液二次電池において、正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、本発明の非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
セパレータの材料や形状については特に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のものを任意に採用することができる。中でも、本発明の非水系電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。
<2-5. Separator>
In the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, a separator is usually interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is usually used by impregnating the separator.
There is no restriction | limiting in particular about the material and shape of a separator, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, a well-known thing can be employ | adopted arbitrarily. Among them, a resin, glass fiber, inorganic material, etc. formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is used, and a porous sheet or a nonwoven fabric-like material having excellent liquid retention properties is used. Is preferred.

樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、アラミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、更に好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As materials for the resin and glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, aramid resins, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters and the like can be used. Of these, glass filters and polyolefins are preferred, and polyolefins are more preferred. These materials may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

上記セパレータの厚さは任意であるが、好ましくは1μm以上であり、5μm以上がより好ましく、10μm以上が更に好ましく、また、好ましくは50μm以下であり、40μm以下がより好ましく、30μm以下が更に好ましい。セパレータの厚さが、上記範囲内であると、絶縁性や機械的強度が良好なものとなる。更に、レート特性等の電池性能の低下を防ぐことができ、非水系電解液二次電池全体としてのエネルギー密度の低下も防ぐことができる。   The thickness of the separator is arbitrary, but is preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more, further preferably 10 μm or more, and preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, and even more preferably 30 μm or less. . When the thickness of the separator is within the above range, the insulation and mechanical strength are good. Furthermore, the battery performance such as rate characteristics can be prevented from being lowered, and the energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery as a whole can be prevented from being lowered.

更に、セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの空孔率は任意であるが、好ましくは20%以上であり、35%以上がより好ましく、45%以上が更に好ましく、また、好ましくは90%以下であり、85%以下がより好ましく、75%以下が更に好ましい。空孔率が、上記範囲内であると、膜抵抗が大きくなり過ぎず、二次電池のレート特性の悪化を抑制できる。更に、セパレータの機械的強度も適度なものなり、絶縁性の低下も抑制できる。   Furthermore, when a porous material such as a porous sheet or nonwoven fabric is used as the separator, the porosity of the separator is arbitrary, but is preferably 20% or more, more preferably 35% or more, and further 45% or more. Preferably, it is 90% or less, more preferably 85% or less, and further preferably 75% or less. When the porosity is within the above range, the membrane resistance does not increase excessively, and deterioration of the rate characteristics of the secondary battery can be suppressed. Furthermore, the mechanical strength of the separator becomes appropriate, and a decrease in insulation can be suppressed.

また、セパレータの平均孔径も任意であるが、好ましくは0.5μm以下であり、0.2μm以下がより好ましく、また、好ましくは0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲内であると、短絡が生じ難くなる。更に、膜抵抗も大きくなり過ぎず、二次電池のレート特性の低下を防ぐことができる。
一方、無機物の材料としては、例えば、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物類、窒化ア
ルミや窒化ケイ素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類が用いられ、粒子形状若しくは繊維形状のものが用いられる。
Moreover, although the average pore diameter of a separator is also arbitrary, Preferably it is 0.5 micrometer or less, 0.2 micrometer or less is more preferable, Preferably it is 0.05 micrometer or more. When the average pore diameter is within the above range, short circuit is difficult to occur. Furthermore, the membrane resistance does not increase too much, and the rate characteristics of the secondary battery can be prevented from being lowered.
On the other hand, as the inorganic material, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used. Things are used.

セパレータの形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状のセパレータでは、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。前記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製のバインダーを用いて前記無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を使用し、かつフッ素樹脂をバインダーとして使用して多孔層を形成させることが挙げられる。   As a form of the separator, a thin film shape such as a nonwoven fabric, a woven fabric, or a microporous film is used. A thin-film separator having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm is preferably used. In addition to the independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, a porous layer may be formed by using alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm on both sides of the positive electrode and using a fluororesin as a binder.

<2−6.電池設計>
(電極群)
電極群は、前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のものの何れでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、好ましくは40%以上であり、50%以上がより好ましく、また、好ましくは95%以下であり、90%以下がより好ましい。電極群占有率が、上記範囲内であると、電池容量が小さくなり難くなる。また、適度な空隙スペースを確保できるため、電池が高温になることによって部材が膨張したり非水系電解液の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、二次電池としての充放電繰り返し性能や高温保存特性等の諸特性を低下させたり、更には、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合を回避することができる。
<2-6. Battery design>
(Electrode group)
The electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are interposed via the separator, and a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are wound in a spiral shape via the separator. Either may be used. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as electrode group occupancy) is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, and preferably 95% or less, 90% The following is more preferable. When the electrode group occupancy is within the above range, the battery capacity is hardly reduced. In addition, since a moderate gap space can be secured, the internal pressure rises as the member expands or the vapor pressure of the liquid component of the non-aqueous electrolyte increases due to the high temperature of the battery. Various characteristics such as charge / discharge repeatability and high-temperature storage characteristics can be reduced, and further, it is possible to avoid a case where the gas release valve that releases the internal pressure to the outside operates.

(集電構造)
集電構造は特に限定されるものではないが、本発明の非水系電解液による放電特性の向上をより効果的に実現するには、配線部分や接合部分の抵抗を低減する構造にすることが好ましい。この様に内部抵抗を低減させた場合、本発明の非水系電解液を使用した効果は特に良好に発揮される。
(Current collection structure)
The current collecting structure is not particularly limited, but in order to more effectively realize the improvement of the discharge characteristics by the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, it is necessary to make the structure to reduce the resistance of the wiring part and the joint part. preferable. Thus, when internal resistance is reduced, the effect of using the non-aqueous electrolyte solution of this invention is exhibited especially favorable.

電極群が前述の積層構造のものでは、各電極層の金属芯部分を束ねて端子に溶接して形成される構造が好適に用いられる。1枚の電極面積が大きくなる場合には、内部抵抗が大きくなるので、電極内に複数の端子を設けて抵抗を低減することも好適に用いられる。電極群が前述の捲回構造のものでは、正極及び負極にそれぞれ複数のリード構造を設け、端子に束ねることにより、内部抵抗を低くすることができる。   In the case where the electrode group has the laminated structure described above, a structure formed by bundling the metal core portions of the electrode layers and welding them to the terminals is preferably used. When the area of one electrode increases, the internal resistance increases. Therefore, it is also preferable to reduce the resistance by providing a plurality of terminals in the electrode. When the electrode group has the winding structure described above, the internal resistance can be lowered by providing a plurality of lead structures for the positive electrode and the negative electrode, respectively, and bundling the terminals.

(保護素子)
保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)サーミスタ、温度ヒューズ、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等が挙げられる。前記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない電池設計にすることがより好ましい。
(Protective element)
As a protective element, PTC (Positive Temperature Coefficient) thermistor whose resistance increases when abnormal heat or excessive current flows, temperature fuse, valve that shuts off the current flowing in the circuit due to sudden rise in battery internal pressure or internal temperature at abnormal heat generation (Current cutoff valve) and the like. It is preferable to select a protective element that does not operate under normal use at a high current, and it is more preferable to design a battery that does not cause abnormal heat generation or thermal runaway without a protective element.

(外装体)
本発明の非水系電解液二次電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体(外装ケース)内に収納して構成される。この外装体に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り公知のものを任意に採用することができる。
外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に限定されるものではない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアル
ミニウム合金、マグネシウム合金、ニッケル、チタン等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
(Exterior body)
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is usually configured by housing the non-aqueous electrolyte, the negative electrode, the positive electrode, the separator, and the like in an exterior body (exterior case). There is no restriction | limiting in this exterior body, As long as the effect of this invention is not impaired remarkably, a well-known thing can be employ | adopted arbitrarily.
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel plate, stainless steel, aluminum or an aluminum alloy, a magnesium alloy, nickel, titanium, or a metal, or a laminated film (laminate film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, an aluminum or aluminum alloy metal or a laminate film is preferably used.

上記金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、又は、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。
また、外装ケースの形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであってもよい。
In the outer case using the above metals, the metal is welded to each other by laser welding, resistance welding, ultrasonic welding, or a sealed sealing structure, or a caulking structure using the above metals through a resin gasket To do. Examples of the outer case using the laminate film include a case where a resin-sealed structure is formed by heat-sealing resin layers. In order to improve sealing performance, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when a resin layer is heat-sealed through a current collecting terminal to form a sealed structure, a metal and a resin are joined, so that a resin having a polar group or a modified group having a polar group introduced as an intervening resin is used. Resins are preferably used.
The shape of the outer case is also arbitrary, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例にて非水系電解液の構成成分として使用した化合物は以下の化合物である。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded.
In addition, the compound used as a structural component of a non-aqueous electrolyte solution in an Example and a comparative example is the following compounds.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

<<実施例1−1〜1−4、比較例1−1〜1−3>>
[非水系電解液二次電池の作製]
<非水系電解液の調製>
[実施例1−1]
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物(体積比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1mol/L(非水系電解液中の濃度と
して)の濃度で溶解させ、更に、表1に示す化合物(a)を0.34質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。この非水系電解液を用いて下記の方法で非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
<< Examples 1-1 to 1-4, Comparative Examples 1-1 to 1-3 >>
[Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery]
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
[Example 1-1]
Under a dry argon atmosphere, a sufficiently dried LiPF 6 was dissolved in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 3: 7) at a concentration of 1 mol / L (as a concentration in the non-aqueous electrolyte), and The compound (a) shown in Table 1 was dissolved in an amount of 0.34% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte solution) to prepare a non-aqueous electrolyte solution. Using this non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced by the following method, and the following evaluation was performed.

[実施例1−2]
化合物(a)の濃度を0.68質量%としたこと以外は実施例1−1と同様に非水系電
解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[実施例1−3]
非水系電解液に化合物(a)を溶解させず、非水系電解液中に表1に示す化合物(b)を0.50質量%(非水系電解液中の濃度として)溶解させたこと以外は実施例1−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Example 1-2]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the concentration of the compound (a) was 0.68% by mass, and the following evaluation was performed.
[Example 1-3]
The compound (a) was not dissolved in the non-aqueous electrolyte solution, but the compound (b) shown in Table 1 was dissolved in 0.50% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte solution) in the non-aqueous electrolyte solution. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1, and the following evaluation was performed.

[実施例1−4]
化合物(b)の濃度を1.00質量%としたこと以外は実施例1−3と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[比較例1−1]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させなかったこと以外は実施例1−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Example 1-4]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-3 except that the concentration of the compound (b) was 1.00% by mass, and the following evaluation was performed.
[Comparative Example 1-1]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1 except that the compound (a) was not dissolved in the non-aqueous electrolyte, and the following evaluation was performed.

[比較例1−2]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させず、非水系電解液中に表1に示す化合物(c)を0.32質量%(非水系電解液中の濃度として)の濃度で溶解させたこと以外は実施例1−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[比較例1−3]
化合物(c)の濃度を0.64質量%としたこと以外は比較例1−2と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Comparative Example 1-2]
The compound (a) is not dissolved in the nonaqueous electrolytic solution, but the compound (c) shown in Table 1 is dissolved in the nonaqueous electrolytic solution at a concentration of 0.32% by mass (as the concentration in the nonaqueous electrolytic solution). A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 1-1, and the following evaluation was performed.
[Comparative Example 1-3]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as Comparative Example 1-2 except that the concentration of the compound (c) was 0.64% by mass, and the following evaluation was performed.

<正極の作製>
第一の正極活物質としてのアルミニウム置換マンガン酸リチウム(Li1.1Mn1.9Al0.14)72質量部、第二の正極活物質としてのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(Li1.15
Ni0.45Mn0.45Co0.102)18質量部、導電材としてのカーボンブラックを5質量
部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を5質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔に均一に塗布、乾燥した後、ロールプレスを行い正極とした。
<Preparation of positive electrode>
72 parts by mass of aluminum-substituted lithium manganate (Li 1.1 Mn 1.9 Al 0.1 O 4 ) as the first positive electrode active material, lithium nickel manganese cobalt composite oxide (Li 1.15 as the second positive electrode active material)
18 parts by mass of Ni 0.45 Mn 0.45 Co 0.10 O 2 ), 5 parts by mass of carbon black as a conductive material, and 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, in N-methyl-2-pyrrolidone The slurry was mixed and slurried and uniformly applied to a 15 μm thick aluminum foil and dried, followed by roll pressing to obtain a positive electrode.

<負極の作製>
活物質としてのグラファイト粉末93質量部、導電材としてのカーボンブラックを1質量部、結着材としてのKFポリマーL#9305(フッ化ビニリデン系重合体の濃度5質量%)を120質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔に均一に塗布して乾燥し、ロールプレスして負極とした。
<Production of negative electrode>
93 parts by mass of graphite powder as an active material, 1 part by mass of carbon black as a conductive material, and 120 parts by mass of KF polymer L # 9305 (concentration of vinylidene fluoride polymer as a binder) as a binder , Mixed and slurried in N-methyl-2-pyrrolidone, the obtained slurry was uniformly applied to a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and roll pressed to obtain a negative electrode.

<非水系電解液二次電池の製造>
上記の正極、負極、及びポリオレフィン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素をアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、前述の各実施例及び比較例の非水系電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。
[非水系電解液二次電池の評価]
・初期充放電
25℃の恒温槽中、シート状の非水系電解液二次電池を0.1C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする。以下同様。)で4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.1Cで2.7Vまで放電した。続いて0.3Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで2.7Vまで放電した。これを2サイクル、合計3サイクル行って非水系電解液二次電池を安定させた。その後電池を60℃に24時間保持しエージングを実施した。その後、0.3Cで充放電を行って、その放電容量を測
定し、初期容量とした。
<Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary battery>
The positive electrode, the negative electrode, and the polyolefin separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. The battery element thus obtained was wrapped with an aluminum laminate film, and after injecting the non-aqueous electrolytes of the above-described Examples and Comparative Examples, vacuum sealing was performed to produce a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery.
[Evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery]
Initial charge / discharge In a constant temperature bath of 25 ° C., sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery is 0.1 C (the rated capacity with a discharge capacity of 1 hour rate is 1 C. The current value is 1 C. The same applies hereinafter. )) To a constant current-constant voltage up to 4.2V, and then discharged to 2.7V at 0.1C. Subsequently, the battery was charged at a constant current-constant voltage up to 4.2 V at 0.3 C, and then discharged to 2.7 V at 0.3 C. This was carried out for 2 cycles for a total of 3 cycles to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Thereafter, the battery was kept at 60 ° C. for 24 hours to perform aging. Thereafter, charge and discharge were performed at 0.3 C, and the discharge capacity was measured to obtain an initial capacity.

・高負荷放電試験
高負荷放電試験は、電気自動車での実使用上限の高負荷と目される2Cにて実施した。0.3Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した電池を、2Cに相当する定電流値で2.7Vまで放電し、その放電容量と前述の初期容量を用いて、
(高負荷容量損失)=(2C放電容量)−(初期容量)
で表される、高負荷容量損失を算出した。
-High-load discharge test The high-load discharge test was conducted at 2C, which is considered to be the high load of the upper limit of actual use in electric vehicles. A battery charged with a constant current-constant voltage up to 4.2 V at 0.3 C is discharged to 2.7 V at a constant current value corresponding to 2 C, and using the discharge capacity and the initial capacity described above,
(High load capacity loss) = (2C discharge capacity)-(initial capacity)
The high load capacity loss represented by

下記表2に、高負荷容量損失を、比較例1−1を100%とした時の相対値で表す。即ち、表2に記載の高負荷容量損失は、値が小さいほど、高負荷条件下でも容量が減少せず好ましいと言える。なお、表1に示した分子量からわかるように、
・実施例1−1、実施例1−3、及び比較例1−2
・実施例1−2、実施例1−4、及び比較例1−3
は、それぞれ同質量モル濃度での比較になっている。
In Table 2 below, high load capacity loss is expressed as a relative value when Comparative Example 1-1 is taken as 100%. That is, it can be said that the smaller the value of the high load capacity loss shown in Table 2, the better the capacity does not decrease even under high load conditions. As can be seen from the molecular weight shown in Table 1,
-Example 1-1, Example 1-3, and Comparative Example 1-2
-Example 1-2, Example 1-4, and Comparative Example 1-3
Are respectively compared at the same mass molar concentration.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

表2から明らかなように、特定NCO化合物でない化合物を含有する非水系電解液を用いると高負荷容量損失が増大してしまうのに対し、非水系電解液中に特定NCO化合物を含有する本発明の非水系電解液を用いることで、化合物を含有しない非水系電解液を用いるよりも高負荷容量損失が減少し、高負荷放電特性に優れる非水系二次電池を提供できることが示されている。   As is apparent from Table 2, when a non-aqueous electrolyte containing a compound that is not a specific NCO compound is used, the high load capacity loss increases, whereas the non-aqueous electrolyte contains the specific NCO compound. It has been shown that the use of this non-aqueous electrolyte solution can provide a non-aqueous secondary battery having a high load capacity loss that is less than that of using a non-aqueous electrolyte solution that does not contain a compound and excellent in high-load discharge characteristics.

<<実施例2−1〜2−6、比較例2−1〜2−5>>
[非水系電解液二次電池の作製]
<非水系電解液の調製>
[実施例2−1]
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとの混合物(体積比3:6:1、以下「カーボネート溶媒」と記述)に、十分に乾燥させたLiPF6を0.9mol/L(非水系電解液中の濃度として)の濃度で
溶解させ、更に、表1に示す化合物(a)を1.2質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。この非水系電解液を用いて下記の方法で非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
<< Examples 2-1 to 2-6, Comparative Examples 2-1 to 2-5 >>
[Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery]
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
[Example 2-1]
Under a dry argon atmosphere, 0.9 mol / L of LiPF 6 sufficiently dried in a mixture of ethylene carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio 3: 6: 1, hereinafter referred to as “carbonate solvent”) In addition, the compound (a) shown in Table 1 is dissolved in an amount of 1.2% by mass (as the concentration in the non-aqueous electrolyte solution), and non-aqueous electrolysis is performed. A liquid was prepared. Using this non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced by the following method, and the following evaluation was performed.

[実施例2−2]
化合物(a)の濃度を1.3質量%としたこと以外は実施例2−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[実施例2−3]
化合物(a)の濃度を1.4質量%としたこと以外は実施例2−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Example 2-2]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the concentration of the compound (a) was 1.3% by mass, and the following evaluation was performed.
[Example 2-3]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the concentration of the compound (a) was 1.4% by mass, and the following evaluation was performed.

[実施例2−4]
化合物(a)の濃度を1.5質量%としたこと以外は実施例2−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Example 2-4]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the concentration of the compound (a) was 1.5% by mass, and the following evaluation was performed.

[実施例2−5]
化合物(a)の濃度を2.5質量%としたこと以外は実施例2−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Example 2-5]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the concentration of the compound (a) was 2.5% by mass, and the following evaluation was performed.

[実施例2−6]
化合物(a)の濃度を3.0質量%としたこと以外は実施例2−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Example 2-6]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the concentration of the compound (a) was 3.0% by mass, and the following evaluation was performed.

[比較例2−1]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させなかったこと以外は実施例2−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Comparative Example 2-1]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that the compound (a) was not dissolved in the non-aqueous electrolyte, and the following evaluation was performed.

[比較例2−2]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させず、非水系電解液中に表1に示す化合物(d)を0.5質量%(非水系電解液中の濃度として)溶解させたこと以外は実施例2−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[比較例2−3]
化合物(d)の濃度を1.0質量%としたこと以外は比較例2−2と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Comparative Example 2-2]
Other than not dissolving the compound (a) in the non-aqueous electrolyte solution but dissolving 0.5% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte solution) of the compound (d) shown in Table 1 in the non-aqueous electrolyte solution. Produced a non-aqueous electrolyte secondary battery in the same manner as in Example 2-1, and performed the following evaluation.
[Comparative Example 2-3]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 2-2 except that the concentration of the compound (d) was 1.0% by mass, and the following evaluation was performed.

[比較例2−4]
非水系電解液にカーボネート溶媒を用いず、テトラメチレンスルホン(以下、「TMS溶媒」と記述)に、十分に乾燥させたLiPF6を0.9mol/L(非水系電解液中の
濃度として)の濃度で溶解させ、更に、表1に示す化合物(a)を1.2質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。この非水系電解液を用いたこと以外は実施例2−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Comparative Example 2-4]
Without using a carbonate solvent in the non-aqueous electrolyte, tetramethylene sulfone (hereinafter referred to as “TMS solvent”) was sufficiently dried with 0.9 mol / L of LiPF 6 (as the concentration in the non-aqueous electrolyte). Furthermore, the compound (a) shown in Table 1 was dissolved in an amount of 1.2% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte solution) to prepare a non-aqueous electrolyte solution. A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that this non-aqueous electrolyte was used, and the following evaluation was performed.

[比較例2−5]
化合物(a)の濃度を1.5質量%としたこと以外は比較例2−4と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Comparative Example 2-5]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as Comparative Example 2-4 except that the concentration of the compound (a) was 1.5% by mass, and the following evaluation was performed.

<正極の作製>
第一の正極活物質としてのアルミニウム置換マンガン酸リチウム(Li1.1Mn1.9Al0.1)67.5質量部、第二の正極活物質としてのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33)22.5質量部、導電材としてのカーボンブラックを5質量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を5質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔に均一に塗布、乾燥した後、ロールプレスを行い正極とした。
<Preparation of positive electrode>
67.5 parts by mass of aluminum-substituted lithium manganate (Li 1.1 Mn 1.9 Al 0.1 O 4 ) as the first positive electrode active material, lithium nickel manganese cobalt composite oxide as the second positive electrode active material (Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 ) 22.5 parts by mass, 5 parts by mass of carbon black as a conductive material, 5 polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder A mass part was mixed and slurried in N-methyl-2-pyrrolidone, and this was uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm and dried, followed by roll pressing to obtain a positive electrode.

<負極の作製>
グラファイト粉末97.5質量部に、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)150質量部と、バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)2質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔に均一に塗布して乾燥し、ロールプレスして負極とした。
<Production of negative electrode>
97.5 parts by mass of graphite powder, 150 parts by mass of an aqueous dispersion of carboxymethylcellulose sodium (concentration of 1% by mass of carboxymethylcellulose sodium) as a thickener, and an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (styrene-butadiene rubber) as a binder 2 parts by mass) and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was uniformly applied to a 10 μm thick copper foil, dried, and roll-pressed to obtain a negative electrode.

<非水系電解液二次電池の製造>
上記の正極、負極、及びポリオレフィン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素をアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、前述の各実施例及び比較例の非水系電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。
<Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary battery>
The positive electrode, the negative electrode, and the polyolefin separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. The battery element thus obtained was wrapped with an aluminum laminate film, and after injecting the non-aqueous electrolytes of the above-described Examples and Comparative Examples, vacuum sealing was performed to produce a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery.

[非水系電解液二次電池の評価]
・初期充放電
25℃の恒温槽中、シート状の非水系電解液二次電池を0.1Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.1Cで2.7Vまで放電した。試験電池数のうち、この充放電ができなかった電池の割合を不良セル割合として表3に記した。
[Evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery]
-Initial charge / discharge In a 25 degreeC thermostat, the sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery was charged at constant current-constant voltage to 4.2 V at 0.1 C, and then discharged to 2.7 V at 0.1 C. Of the number of test batteries, the ratio of the batteries that could not be charged / discharged is shown in Table 3 as the ratio of defective cells.

続いて0.3Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで2.7Vまで放電した。これを2サイクル、合計3サイクル行って非水系電解液二次電池を安定させた。その後電池を60℃に24時間保持しエージングを実施した。その後、0.3Cで4.2Vまで充電、2.7Vまで放電を行って、その放電容量を測定し、初期容量とした。さらに、この初期容量のちょうど半分の容量まで充電して、充電状態50%の電池を得た。   Subsequently, the battery was charged at a constant current-constant voltage up to 4.2 V at 0.3 C, and then discharged to 2.7 V at 0.3 C. This was carried out for 2 cycles for a total of 3 cycles to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Thereafter, the battery was kept at 60 ° C. for 24 hours to perform aging. Then, it charged to 4.2V at 0.3C, discharged to 2.7V, the discharge capacity was measured, and it was set as the initial stage capacity. Furthermore, the battery was charged to exactly half the initial capacity, and a 50% charged battery was obtained.

・初期インピーダンス測定
初期充放電を実施した後、充電状態50%に調整した非水系電解液二次電池について、−10℃において交流インピーダンス測定を行った。0.01Hzの時のインピーダンスの絶対値を電池の初期インピーダンスとした。
表3に、初期インピーダンスを、比較例2−1の値を100%としたときの相対値で示す。初期インピーダンスは小さいほど、電池の容量を無駄なく用いることができるため、好ましい。
-Initial impedance measurement After implementing initial charging / discharging, about the non-aqueous electrolyte secondary battery adjusted to 50% of charge condition, alternating current impedance measurement was performed at -10 degreeC. The absolute value of the impedance at 0.01 Hz was defined as the initial impedance of the battery.
Table 3 shows the initial impedance as a relative value when the value of Comparative Example 2-1 is 100%. A smaller initial impedance is preferable because the capacity of the battery can be used without waste.

・高温サイクル試験
高温サイクル試験は、非水系電解液二次電池の実使用上限温度と目される55℃の高温環境下にて実施した。55℃の恒温槽中、1Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、1Cの定電流で2.7Vまで放電する過程を1サイクルとして、99サイクル実施した。99サイクル目の容量を「サイクル残存容量」とした。
表3に、サイクル残存容量を、比較例2−1の初期容量を100%としたときの相対値で示す。サイクル残存容量は大きな値が好ましい。
-High-temperature cycle test The high-temperature cycle test was conducted in a high-temperature environment of 55 ° C, which is regarded as the actual use upper limit temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery. In a constant temperature bath at 55 ° C., a constant current-constant voltage charge at 1 C to 4.2 V was performed, and a process of discharging to 2.7 V at a constant current of 1 C was regarded as 99 cycles. The capacity at the 99th cycle was defined as “cycle remaining capacity”.
Table 3 shows the cycle remaining capacity as a relative value when the initial capacity of Comparative Example 2-1 is 100%. The cycle remaining capacity is preferably a large value.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

表3から明らかなように、非水系電解液の溶媒として環状カーボネートまたは鎖状カーボネートを含有していることで、通常の充放電が可能となる。また、非水系電解液中に、特定NCO化合物を含有する本発明の非水系電解液を用いることで、化合物を含有しない非水系電解液、特定NCO化合物でない化合物を含有する非水系電解液を用いるのとは異なり、初期インピーダンスの増加を抑制し、かつ、高温下において繰り返し充放電されても残存容量が大きな電池を提供することができる。   As is apparent from Table 3, normal charge / discharge can be achieved by containing cyclic carbonate or chain carbonate as the solvent of the non-aqueous electrolyte solution. Further, by using the non-aqueous electrolyte solution of the present invention containing a specific NCO compound in the non-aqueous electrolyte solution, a non-aqueous electrolyte solution containing no compound or a non-aqueous electrolyte solution containing a compound that is not a specific NCO compound is used. Unlike the above, it is possible to provide a battery that suppresses an increase in initial impedance and has a large remaining capacity even when repeatedly charged and discharged at a high temperature.

<<実施例3−1、比較例3−1〜3−3>>
[非水系電解液二次電池の作製]
<非水系電解液の調製>
[実施例3−1]
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物(体積比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1mol/L(非水系電解液中の濃度と
して)の濃度で溶解させ、更に、表1に示す化合物(a)を0.7質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。この非水系電解液を用いて下記の方法で非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
<< Example 3-1 and Comparative Examples 3-1 to 3-3 >>
[Preparation of non-aqueous electrolyte secondary battery]
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
[Example 3-1]
Under a dry argon atmosphere, a sufficiently dried LiPF 6 was dissolved in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 3: 7) at a concentration of 1 mol / L (as a concentration in the non-aqueous electrolyte), and The compound (a) shown in Table 1 was dissolved in an amount of 0.7% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte solution) to prepare a non-aqueous electrolyte solution. Using this non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte secondary battery was produced by the following method, and the following evaluation was performed.

[比較例3−1]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させなかったこと以外は実施例3−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Comparative Example 3-1]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 3-1, except that the compound (a) was not dissolved in the non-aqueous electrolyte, and the following evaluation was performed.

[比較例3−2]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させず、非水系電解液中に表1に示す化合物(e)を0.7質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させたこと以外は実施例3−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[比較例3−3]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させず、非水系電解液中に表1に示す化合物(f)を0.5質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させたこと以外は実施例3
−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Comparative Example 3-2]
The compound (a) is not dissolved in the non-aqueous electrolyte solution, and the compound (e) shown in Table 1 is dissolved in the non-aqueous electrolyte solution in an amount of 0.7% by mass (as the concentration in the non-aqueous electrolyte solution). A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 3-1, and the following evaluation was performed.
[Comparative Example 3-3]
The compound (a) is not dissolved in the non-aqueous electrolyte solution, and the compound (f) shown in Table 1 is dissolved in the non-aqueous electrolyte solution in an amount of 0.5% by mass (as the concentration in the non-aqueous electrolyte solution). Example 3 except that
A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in -1, and the following evaluation was performed.

<正極の作製>
第一の正極活物質としてのアルミニウム置換マンガン酸リチウム(Li1.1Mn1.9Al0.1)67.5質量部、第二の正極活物質としてのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33)22.5質量部、導電材としてのカーボンブラックを5質量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を5質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔に均一に塗布、乾燥した後、ロールプレスを行い正極とした。
<Preparation of positive electrode>
67.5 parts by mass of aluminum-substituted lithium manganate (Li 1.1 Mn 1.9 Al 0.1 O 4 ) as the first positive electrode active material, lithium nickel manganese cobalt composite oxide as the second positive electrode active material (Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 ) 22.5 parts by mass, 5 parts by mass of carbon black as a conductive material, 5 polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder A mass part was mixed and slurried in N-methyl-2-pyrrolidone, and this was uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm and dried, followed by roll pressing to obtain a positive electrode.

<負極の作製>
グラファイト粉末97.5質量部に、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)150質量部と、バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)2質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔に均一に塗布して乾燥し、ロールプレスして負極とした。
<Production of negative electrode>
97.5 parts by mass of graphite powder, 150 parts by mass of an aqueous dispersion of carboxymethylcellulose sodium (concentration of 1% by mass of carboxymethylcellulose sodium) as a thickener, and an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (styrene-butadiene rubber) as a binder 2 parts by mass) and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was uniformly applied to a 10 μm thick copper foil, dried, and roll-pressed to obtain a negative electrode.

<非水系電解液二次電池の製造>
上記の正極、負極、及びポリオレフィン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素をアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、前述の各実施例及び比較例の非水系電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。
[非水系電解液二次電池の評価]
・初期充放電
25℃の恒温槽中、シート状の非水系電解液二次電池を0.1Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.1Cで2.7Vまで放電した。続いて0.3Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで2.7Vまで放電した。これを2サイクル、合計3サイクル行って非水系電解液二次電池を安定させた。その後電池を60℃に24時間保持しエージングを実施した。
<Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary battery>
The positive electrode, the negative electrode, and the polyolefin separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. The battery element thus obtained was wrapped with an aluminum laminate film, and after injecting the non-aqueous electrolytes of the above-described Examples and Comparative Examples, vacuum sealing was performed to produce a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery.
[Evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery]
-Initial charge / discharge In a 25 degreeC thermostat, the sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery was charged at constant current-constant voltage to 4.2 V at 0.1 C, and then discharged to 2.7 V at 0.1 C. Subsequently, the battery was charged at a constant current-constant voltage up to 4.2 V at 0.3 C, and then discharged to 2.7 V at 0.3 C. This was carried out for 2 cycles for a total of 3 cycles to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Thereafter, the battery was kept at 60 ° C. for 24 hours to perform aging.

・高温サイクル試験
高温サイクル試験は、非水系電解液二次電池の実使用上限温度と目される55℃の高温環境下にて実施した。55℃の恒温槽中、1Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、1Cの定電流で2.7Vまで放電する過程を1サイクルとして、100サイクル実施した。
-High-temperature cycle test The high-temperature cycle test was conducted in a high-temperature environment of 55 ° C, which is regarded as the actual use upper limit temperature of the non-aqueous electrolyte secondary battery. In a constant temperature bath at 55 ° C., a constant current-constant voltage charge at 1 C to 4.2 V was performed, and a process of discharging to 2.7 V at a constant current of 1 C was defined as one cycle, and 100 cycles were performed.

・耐久後インピーダンス測定
高温サイクル試験を実施した後、充電状態50%に調整した非水系電解液二次電池について、−10℃において交流インピーダンス測定を行った。0.01Hzの時のインピーダンスの絶対値を電池の耐久後インピーダンスとした。
表4に、耐久後インピーダンスを、比較例3−1の値を100%としたときの相対値で示す。耐久後インピーダンスは、値が小さいほど、電池の電圧や容量を損なわずに用いることができるため、好ましい。
-Impedance measurement after durability After performing a high-temperature cycle test, the alternating current impedance measurement was performed at -10 degreeC about the non-aqueous electrolyte secondary battery adjusted to 50% of charge condition. The absolute value of the impedance at 0.01 Hz was defined as the impedance after durability of the battery.
Table 4 shows the impedance after endurance as a relative value when the value of Comparative Example 3-1 is 100%. As the post-endurance impedance is smaller, it can be used without damaging the voltage and capacity of the battery.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

表4から明らかなように、特定NCO化合物でない化合物を含有する非水系電解液(比較例3−2、比較例3−3)は、化合物を含有しない非水系電解液(比較例3−1)よりも、耐久後インピーダンスが増大してしまう。一方、特定NCO化合物を含有する本発明の非水系電解液(実施例3−1)は、化合物を含有しない非水系電解液(比較例3−1)よりも、耐久後インピーダンスが減少し、耐久特性に優れる非水系二次電池を提供できることが示されている。   As is clear from Table 4, the non-aqueous electrolyte containing a compound that is not a specific NCO compound (Comparative Example 3-2, Comparative Example 3-3) is a non-aqueous electrolyte containing no compound (Comparative Example 3-1). Rather, the impedance after endurance increases. On the other hand, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention containing the specific NCO compound (Example 3-1) has lower endurance impedance and durability than the non-aqueous electrolyte solution containing no compound (Comparative Example 3-1). It has been shown that a non-aqueous secondary battery having excellent characteristics can be provided.

<<実施例4−1〜4−3、比較例4−1〜4−5>>
<負極の作製>
グラファイト粉末97.5質量部に、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)150質量部と、バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)2質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔に均一に塗布して乾燥し、ロールプレスして負極とした。
<< Examples 4-1 to 4-3, Comparative Examples 4-1 to 4-5 >>
<Production of negative electrode>
97.5 parts by mass of graphite powder, 150 parts by mass of an aqueous dispersion of carboxymethylcellulose sodium (concentration of 1% by mass of carboxymethylcellulose sodium) as a thickener, and an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (styrene-butadiene rubber) as a binder 2 parts by mass) and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was uniformly applied to a 10 μm thick copper foil, dried, and roll-pressed to obtain a negative electrode.

<非水系電解液二次電池の製造>
後述する正極、上記の負極、及びポリオレフィン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素をアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、後述する各実施例及び比較例の非水系電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。このようにして得られた非水系電解液二次電池を後述のように評価した。
<Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A positive electrode described later, the negative electrode, and a polyolefin separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. The battery element thus obtained was wrapped in an aluminum laminate film, and after injecting the nonaqueous electrolytes of Examples and Comparative Examples described later, vacuum sealing was performed to produce a sheet-like nonaqueous electrolyte secondary battery. The non-aqueous electrolyte secondary battery thus obtained was evaluated as described below.

[実施例4−1]
<正極の作製>
正極活物質としてのリン酸鉄リチウム(LiFePO)83.5質量部、導電材としてのカーボンブラックを10質量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を6.5質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔に均一に塗布、乾燥した後、ロールプレスを行い正極とした。(以下、当該正極をLFPと記述)
[Example 4-1]
<Preparation of positive electrode>
83.5 parts by mass of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) as a positive electrode active material, 10 parts by mass of carbon black as a conductive material, and 6.5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, After mixing and slurrying in N-methyl-2-pyrrolidone, this was uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm and dried, followed by roll pressing to obtain a positive electrode. (Hereinafter, the positive electrode is described as LFP)

<非水系電解液の調製>
続いて、乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物(体積比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1mol/L(非水系電解液中
の濃度として)の濃度で溶解させ、更に、表1に示す化合物(a)を0.35質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
Subsequently, LiPF 6 that was sufficiently dried was dissolved in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 3: 7) at a concentration of 1 mol / L (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) in a dry argon atmosphere. Furthermore, the compound (a) shown in Table 1 was dissolved in an amount of 0.35% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) to prepare a non-aqueous electrolyte.

<非水系電解液二次電池の高温サイクル評価>
・初期充放電
この正極および非水系電解液を用いて上記の方法で作製した電池を25℃の恒温槽中において0.2Cで3.8Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで2.5Vまで放電した。続いて0.3Cで3.8Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで2.5Vまで放電した。これを2サイクル、合計3サイクル行って非水系電解液二次電池を安定させた。その後電池を60℃に12時間保持しエージングを実施した。
・高温サイクル評価
上記エージング後の電池を55℃の恒温槽中において1Cで3.8Vまで定電流−定電圧充電した後、1Cの定電流で2.5Vまで放電する過程を1サイクルとして、20サイクル実施した。
<High-temperature cycle evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
-Initial charge / discharge After charging the battery produced by the above method using this positive electrode and the non-aqueous electrolyte in a constant temperature bath at 25 ° C to 3.8V at 0.2C, at 0.3C The battery was discharged to 2.5V. Subsequently, the battery was charged at a constant current-constant voltage to 3.8 V at 0.3 C, and then discharged to 2.5 V at 0.3 C. This was carried out for 2 cycles for a total of 3 cycles to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Thereafter, the battery was kept at 60 ° C. for 12 hours to perform aging.
-High-temperature cycle evaluation After charging the battery after aging to a constant current-constant voltage to 3.8 V at 1 C in a constant temperature bath at 55 ° C., the process of discharging to 2.5 V at a constant current of 1 C is defined as 20 cycles. Cycled.

[実施例4−2]
化合物(a)の濃度を0.70質量%としたこと以外は実施例4−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、評価を実施した。
[Example 4-2]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 4-1, except that the concentration of the compound (a) was 0.70% by mass.

[実施例4−3]
<正極の作製>
第一の正極活物質としてのアルミニウム置換マンガン酸リチウム(Li1.1Mn1.9Al0.1)67.5質量部、第二の正極活物質としてのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33)22.5質量部、導電材としてのカーボンブラックを5質量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を5質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔に均一に塗布、乾燥した後、ロールプレスを行い正極とした。(以下、当該正極をLMO+NMCと記述)
<非水系電解液の調製>
続いて、乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物(体積比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1mol/L(非水系電解液中
の濃度として)の濃度で溶解させ、更に、表1に示す化合物(a)を0.70質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。
[Example 4-3]
<Preparation of positive electrode>
67.5 parts by mass of aluminum-substituted lithium manganate (Li 1.1 Mn 1.9 Al 0.1 O 4 ) as the first positive electrode active material, lithium nickel manganese cobalt composite oxide as the second positive electrode active material (Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 ) 22.5 parts by mass, 5 parts by mass of carbon black as a conductive material, 5 polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder A mass part was mixed and slurried in N-methyl-2-pyrrolidone, and this was uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm and dried, followed by roll pressing to obtain a positive electrode. (Hereinafter, the positive electrode is described as LMO + NMC)
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
Subsequently, LiPF 6 that was sufficiently dried was dissolved in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 3: 7) at a concentration of 1 mol / L (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) in a dry argon atmosphere. Furthermore, the compound (a) shown in Table 1 was dissolved in an amount of 0.70% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte solution) to prepare a non-aqueous electrolyte solution.

<非水系電解液二次電池の高温サイクル評価>
・初期充放電
この正極および非水系電解液を用いて上記の方法で作製した電池を25℃の恒温槽中において0.1Cで4.2Vまで定電流充電した後、0.1Cで2.7Vまで放電した。続いて0.3Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで2.7Vまで放電した。これを2サイクル、合計3サイクル行って非水系電解液二次電池を安定させた。その後電池を60℃に24時間保持しエージングを実施した。
・高温サイクル評価
上記エージング後の電池を55℃の恒温槽中において1Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、1Cの定電流で2.7Vまで放電する過程を1サイクルとして、20サイクル実施した。
<High-temperature cycle evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
-Initial charging / discharging The battery produced by the above method using the positive electrode and the non-aqueous electrolyte solution was charged at a constant current of 0.1 C to 4.2 V in a thermostatic bath at 25 ° C., and then 2.7 V at 0.1 C. Discharged until. Subsequently, the battery was charged at a constant current-constant voltage up to 4.2 V at 0.3 C, and then discharged to 2.7 V at 0.3 C. This was carried out for 2 cycles for a total of 3 cycles to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Thereafter, the battery was kept at 60 ° C. for 24 hours to perform aging.
-High-temperature cycle evaluation The battery after the above aging was charged in a constant temperature-constant voltage to 4.2V at 1C in a constant temperature bath at 55 ° C, and then discharged to 2.7V at a constant current of 1C as one cycle. Cycled.

[実施例4−4]
<正極の作製>
正極活物質としてのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33)90質量部、導電材としてのカーボンブラックを7質量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を3質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔に均一に塗布、乾燥した後、ロールプレスを行い正極とした。(以下、当該正極をNMCと
記述)
<非水系電解液の調製>
続いて、乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物(体積比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1mol/L(非水系電解液中
の濃度として)の濃度で溶解させ、更に、表1に示す化合物(a)を0.35質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。
[Example 4-4]
<Preparation of positive electrode>
90 parts by mass of lithium nickel manganese cobalt composite oxide (Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 ) as a positive electrode active material, 7 parts by mass of carbon black as a conductive material, binder 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a mixture and slurried in N-methyl-2-pyrrolidone, uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and then subjected to a roll press. A positive electrode was obtained. (Hereinafter, the positive electrode is described as NMC)
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
Subsequently, LiPF 6 that was sufficiently dried was dissolved in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 3: 7) at a concentration of 1 mol / L (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) in a dry argon atmosphere. Furthermore, the compound (a) shown in Table 1 was dissolved in an amount of 0.35% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) to prepare a non-aqueous electrolyte.

<非水系電解液二次電池の高温サイクル評価>
・初期充放電
この正極および非水系電解液を用いて上記の方法で作製した二次電池を25℃の恒温槽中において0.2Cで4.1Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで3Vまで放電した。続いて0.3Cで4.1Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで3Vまで放電した。これを2サイクル、合計3サイクル行って非水系電解液二次電池を安定させた。その後電池を60℃に12時間保持しエージングを実施した。
・高温サイクル評価
上記エージング後の電池を55℃の恒温槽中において1Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、1Cの定電流で2.7Vまで放電する過程を1サイクルとして、20サイクル実施した。
<High-temperature cycle evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
-Initial charging / discharging After charging the secondary battery produced by the above method using the positive electrode and the non-aqueous electrolyte in a constant temperature bath at 25 C to 4.1 V in a thermostatic chamber at 25 ° C, Discharged to 3V at 3C. Subsequently, the battery was charged at a constant current-constant voltage to 4.1 V at 0.3 C, and then discharged to 3 V at 0.3 C. This was carried out for 2 cycles for a total of 3 cycles to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Thereafter, the battery was kept at 60 ° C. for 12 hours to perform aging.
-High-temperature cycle evaluation The battery after the above aging was charged in a constant temperature-constant voltage to 4.2V at 1C in a constant temperature bath at 55 ° C, and then discharged to 2.7V at a constant current of 1C as one cycle. Cycled.

[実施例4−5]
非水系電解液中に化合物(a)を0.70質量%(非水系電解液中の濃度として)溶解させたこと以外は実施例4−4と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Example 4-5]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared in the same manner as in Example 4-4 except that 0.70% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) of the compound (a) was dissolved in the non-aqueous electrolyte. The following evaluation was carried out.

[比較例4−1]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させなかったこと以外は実施例4−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、評価を実施した。
[Comparative Example 4-1]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 4-1, except that the compound (a) was not dissolved in the non-aqueous electrolyte.

[比較例4−2]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させなかったこと以外は実施例4−3と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Comparative Example 4-2]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 4-3 except that the compound (a) was not dissolved in the non-aqueous electrolyte, and the following evaluation was performed.

[比較例4−3]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させなかったこと以外は実施例4−4と同様に非水系電解液二次電池を作製し、下記評価を実施した。
[Comparative Example 4-3]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced in the same manner as in Example 4-4 except that the compound (a) was not dissolved in the non-aqueous electrolyte, and the following evaluation was performed.

表5に、20サイクル目の容量の1サイクル目の容量に対する比率を容量維持率として示す。また、化合物(a)を含有させたことによる容量維持率の向上度合についても合わせて示す。   Table 5 shows the ratio of the capacity at the 20th cycle to the capacity at the first cycle as a capacity retention rate. Moreover, it shows together about the improvement degree of the capacity | capacitance maintenance factor by having contained the compound (a).

Figure 2015195202
Figure 2015195202

表5から明らかなように、特定NCO化合物を含有する非水系電解液を用いると高温サイクル特性が向上することが示されているが、中でも特定の正極を用いた非水系電解液二次電池において、顕著な特性の向上が見られることが示されている。   As is apparent from Table 5, high-temperature cycle characteristics are shown to be improved when a non-aqueous electrolyte solution containing a specific NCO compound is used. In particular, in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a specific positive electrode. It has been shown that a significant improvement in properties can be seen.

<<実施例5−1〜5−2、比較例5−1〜5−5>>
<負極の作製>
グラファイト粉末97.5質量部に、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)150質量部と、バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)2質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔に均一に塗布して乾燥し、ロールプレスして負極とした。
<< Examples 5-1 to 5-2, Comparative Examples 5-1 to 5-5 >>
<Production of negative electrode>
97.5 parts by mass of graphite powder, 150 parts by mass of an aqueous dispersion of carboxymethylcellulose sodium (concentration of 1% by mass of carboxymethylcellulose sodium) as a thickener, and an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (styrene-butadiene rubber) as a binder 2 parts by mass) and mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was uniformly applied to a 10 μm thick copper foil, dried, and roll-pressed to obtain a negative electrode.

<非水系電解液二次電池の製造>
後述する正極、上記の負極、及びポリオレフィン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素をアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、後述する実施例及び比較例の非水系電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。このようにして得られた非水系電解液二次電池を後述のように評価した。
<Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary battery>
A positive electrode described later, the negative electrode, and a polyolefin separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. The battery element thus obtained was wrapped in an aluminum laminate film, and after injecting nonaqueous electrolytes of Examples and Comparative Examples described later, vacuum sealing was performed to produce a sheet-like nonaqueous electrolyte secondary battery. The non-aqueous electrolyte secondary battery thus obtained was evaluated as described below.

[実施例5−1]
<正極の作製>
正極活物質としてのリン酸鉄リチウム(LiFePO)83.5質量部、導電材としてのカーボンブラックを10質量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を6.5質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔に均一に塗布、乾燥した後、ロールプレスを行い正極とした。(以下、当該正極をLFPと記述)
[Example 5-1]
<Preparation of positive electrode>
83.5 parts by mass of lithium iron phosphate (LiFePO 4 ) as a positive electrode active material, 10 parts by mass of carbon black as a conductive material, and 6.5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, After mixing and slurrying in N-methyl-2-pyrrolidone, this was uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm and dried, followed by roll pressing to obtain a positive electrode. (Hereinafter, the positive electrode is described as LFP)

<非水系電解液の調製>
続いて、乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物(体積比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1mol/L(非水系電解液中
の濃度として)の濃度で溶解させ、更に、表1に示す化合物(a)を0.35質量%(非
水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
Subsequently, LiPF 6 that was sufficiently dried was dissolved in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 3: 7) at a concentration of 1 mol / L (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) in a dry argon atmosphere. Furthermore, the compound (a) shown in Table 1 was dissolved in an amount of 0.35% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) to prepare a non-aqueous electrolyte.

<非水系電解液二次電池の高温耐性評価>
・初期充放電
この正極および非水系電解液を用いて上記の方法で作製した電池を25℃の恒温槽中において0.2Cで3.8Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで2.5Vまで放電した。続いて0.3Cで3.8Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで2.5Vまで放電した。これを2サイクル、合計3サイクル行って非水系電解液二次電池を安定させた。
・高温耐性評価
上記の電池を25℃の恒温槽中において1Cで3.8Vまで定電流−定電圧充電した後、60℃の恒温槽にて12時間放置した。
<High temperature resistance evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
-Initial charge / discharge After charging the battery produced by the above method using this positive electrode and the non-aqueous electrolyte in a constant temperature bath at 25 ° C to 3.8V at 0.2C, at 0.3C The battery was discharged to 2.5V. Subsequently, the battery was charged at a constant current-constant voltage to 3.8 V at 0.3 C, and then discharged to 2.5 V at 0.3 C. This was carried out for 2 cycles for a total of 3 cycles to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery.
-High temperature tolerance evaluation After charging the above battery at a constant current-constant voltage to 3.8 V at 1 C in a constant temperature bath at 25 ° C, the battery was left in a constant temperature bath at 60 ° C for 12 hours.

[実施例5−2]
化合物(a)の濃度を0.70質量%としたこと以外は実施例5−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、評価を実施した。
[Example 5-2]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-1, except that the concentration of the compound (a) was 0.70% by mass.

[実施例5−3]
<正極の作製>
正極活物質としてのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33)90質量部、導電材としてのカーボンブラックを7質量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を3質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔に均一に塗布、乾燥した後、ロールプレスを行い正極とした。(以下、当該正極をNMCと記述)
<非水系電解液の調製>
続いて、乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物(体積比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1mol/L(非水系電解液中
の濃度として)の濃度で溶解させ、更に、表1に示す化合物(a)を0.35質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。
[Example 5-3]
<Preparation of positive electrode>
90 parts by mass of lithium nickel manganese cobalt composite oxide (Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 ) as a positive electrode active material, 7 parts by mass of carbon black as a conductive material, binder 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a mixture and slurried in N-methyl-2-pyrrolidone, uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and then subjected to a roll press. A positive electrode was obtained. (Hereinafter, the positive electrode is described as NMC)
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
Subsequently, LiPF 6 that was sufficiently dried was dissolved in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 3: 7) at a concentration of 1 mol / L (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) in a dry argon atmosphere. Furthermore, the compound (a) shown in Table 1 was dissolved in an amount of 0.35% by mass (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) to prepare a non-aqueous electrolyte.

<非水系電解液二次電池の高温耐性評価>
・初期充放電
この正極および非水系電解液を用いて上記の方法で作製した電池を25℃の恒温槽中において0.2Cで4.1Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで3Vまで放電した。続いて0.3Cで4.1Vまで定電流−定電圧充電した後、0.3Cで3Vまで放電した。これを2サイクル、合計3サイクル行って非水系電解液二次電池を安定させた。
・高温耐性評価
上記の電池を25℃の恒温槽中において1Cで4.1Vまで定電流−定電圧充電した後、60℃の恒温槽にて12時間放置した。
<High temperature resistance evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
-Initial charge / discharge After charging the battery produced by the above method using this positive electrode and the non-aqueous electrolyte in a constant temperature bath at 25 ° C to 4.1V at 0.2C, then at 0.3C Discharged to 3V. Subsequently, the battery was charged at a constant current-constant voltage to 4.1 V at 0.3 C, and then discharged to 3 V at 0.3 C. This was carried out for 2 cycles for a total of 3 cycles to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery.
-High temperature tolerance evaluation After charging the above-mentioned battery at a constant current-constant voltage at 1 C to 4.1 V in a constant temperature bath at 25 ° C, it was left in a constant temperature bath at 60 ° C for 12 hours.

[実施例5−4]
化合物(a)の濃度を0.70質量%としたこと以外は実施例5−3と同様に非水系電解液二次電池を作製し、評価を実施した。
[Example 5-4]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-3 except that the concentration of the compound (a) was 0.70% by mass.

[比較例5−1]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させなかったこと以外は実施例5−1と同様に非水系電解液二次電池を作製し、評価を実施した。
[Comparative Example 5-1]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-1, except that the compound (a) was not dissolved in the non-aqueous electrolyte.

[比較例5−2]
非水系電解液中に化合物(a)を溶解させなかったこと以外は実施例5−3と同様に非水系電解液二次電池を作製し、評価を実施した。
[Comparative Example 5-2]
A non-aqueous electrolyte secondary battery was prepared and evaluated in the same manner as in Example 5-3 except that the compound (a) was not dissolved in the non-aqueous electrolyte.

表6に、放置直前の電池の25℃でのOCVと放置直後の電池の25℃でのOCVとの差すなわち放置時OCV低下について、正極種毎に化合物(a)の含有量0質量%のとき(比較例5−1、比較例5−2)を100として規格化した数値を示す。   Table 6 shows the difference between the OCV at 25 ° C. of the battery immediately before being left and the OCV at 25 ° C. of the battery immediately after being left, that is, the decrease in OCV at the time of leaving, with the content of the compound (a) being 0% by mass for each positive electrode type. The numerical values normalized with time (Comparative Example 5-1 and Comparative Example 5-2) as 100 are shown.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

表6から明らかなように、同様に特定NCO化合物を含有する非水系電解液を用いた評価において、正極がLFP正極である非水系電解液二次電池では、放置時OCV低下への影響を抑制することができる。   As is clear from Table 6, in the evaluation using the non-aqueous electrolyte solution containing the specific NCO compound, the non-aqueous electrolyte secondary battery whose positive electrode is the LFP positive electrode suppresses the influence on the OCV decrease when left as it is. can do.

<<実施例6−1、比較例6−1〜6−4>>
<正極の作製>
正極活物質としてのリチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物(Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33)85質量部、導電材としてのカーボンブラックを10質量部、結着材としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)を5質量部とを、N−メチル−2−ピロリドン中で混合・スラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔に均一に塗布、乾燥した後、ロールプレスを行い正極とした。
<< Example 6-1 and Comparative Examples 6-1 to 6-4 >>
<Preparation of positive electrode>
85 parts by mass of lithium nickel manganese cobalt composite oxide (Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 ) as a positive electrode active material, 10 parts by mass of carbon black as a conductive material, binder 5 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a mixture and slurried in N-methyl-2-pyrrolidone, uniformly applied to an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and then roll-pressed. A positive electrode was obtained.

<負極の作製>
(Si含有負極の作製)
平均粒子径0.2μmのSi微粒子50gを平均粒径35μmの鱗片状黒鉛2000g中に分散させ、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)に投入し、ローター回転数7000rpm、180秒装置内を循環又は滞留させて処理し、Siと黒鉛粒子の複合体を得た。得られた複合体に、焼成後の被覆率が7.5%になるように炭素質物となる有機化合物としてのコールタールピッチを混合し、2軸混練機により混練・分散させた。得られた分散物を、焼成炉に導入し、窒素雰囲気下1000℃、3時間焼成した。得られた焼成物は、更にハンマーミルで粉砕後、篩(45μm)を実施し、負極活物質を作製した。前記測定法で測定した、珪素元素の含有量、平均粒径(d50)、タップ密度、比表面積はそれぞれ、2.0質量%、20μm、1.0g cm−3、7.2m−1であった。
上述の負極活物質、および増粘材、結着材としてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)を使用し、ディスパーザーで混合してスラリー化した。このスラリ
ーを厚さ10μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして負極とした。なお、乾燥後の負極において、負極活物質:カルボキシメチルセルロースナトリウム:スチレンブタジエンゴム=97.5:1:1.5の質量比となるように作製した。
上記と同様の方法によって、表7に表される炭素質材料含有量の負極活物質1〜4を作製した。炭素質材料含有量は、Si微粒子と黒鉛粒子との合計(100質量%)に対するSi微粒子の分析結果による質量濃度(質量%)より算出したものである。
<Production of negative electrode>
(Preparation of Si-containing negative electrode)
50 g of Si fine particles having an average particle size of 0.2 μm are dispersed in 2000 g of scaly graphite having an average particle size of 35 μm, and are introduced into a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.). It was made to stay and processed, and the composite_body | complex of Si and a graphite particle was obtained. The obtained composite was mixed with coal tar pitch as an organic compound to be a carbonaceous material so that the coverage after firing was 7.5%, and kneaded and dispersed by a biaxial kneader. The obtained dispersion was introduced into a firing furnace and fired at 1000 ° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The fired product obtained was further pulverized with a hammer mill and then sieved (45 μm) to prepare a negative electrode active material. The silicon element content, average particle size (d50), tap density, and specific surface area measured by the above measurement methods were 2.0% by mass, 20 μm, 1.0 g cm −3 , and 7.2 m 2 g −1, respectively. Met.
An aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of 1% by mass of carboxymethylcellulose sodium) and an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber), respectively, as the above-described negative electrode active material, thickener and binder 50% by mass) and mixed with a disperser to form a slurry. This slurry was uniformly applied to one side of a 10 μm thick copper foil, dried, and then pressed to obtain a negative electrode. In addition, in the negative electrode after drying, it produced so that it might become mass ratio of negative electrode active material: Carboxymethylcellulose sodium: styrene butadiene rubber = 97.5: 1: 1.5.
Negative electrode active materials 1 to 4 having a carbonaceous material content shown in Table 7 were produced by the same method as described above. The carbonaceous material content is calculated from the mass concentration (% by mass) based on the analysis result of the Si particles with respect to the total (100% by mass) of the Si particles and the graphite particles.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

(グラファイト負極の作製)
グラファイト粉末、および増粘材、結着材としてそれぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)を使用し、ディスパーザーで混合してスラリー化した。このスラリーを厚さ10μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして負極とした。なお、乾燥後の負極において、負極活物質:カルボキシメチルセルロースナトリウム:スチレンブタジエンゴム=97.5:1:1.5の質量比となるように作製した。
(Production of graphite negative electrode)
Graphite powder, thickener, and binder as aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of 1% by mass of sodium carboxymethylcellulose) and aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber of 50% by mass), respectively. And mixed with a disperser to form a slurry. This slurry was uniformly applied to one side of a 10 μm thick copper foil, dried, and then pressed to obtain a negative electrode. In addition, in the negative electrode after drying, it produced so that it might become mass ratio of negative electrode active material: Carboxymethylcellulose sodium: styrene butadiene rubber = 97.5: 1: 1.5.

<非水系電解液の調製>
続いて、乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとの混合物(体積比3:7)に、十分に乾燥させたLiPF6を1mol/L(非水系電解液中
の濃度として)の濃度で溶解させ、更に、ビニレンカーボネート(VC)とフルオロエチレンカーボネートをそれぞれ2.0質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で添加した(これを基準電解液と呼ぶ)。基準電解液全体に対して、表1に示す化合物(a)を2.0質量%(非水系電解液中の濃度として)の量で溶解させ、非水系電解液を調製した。
<Preparation of non-aqueous electrolyte solution>
Subsequently, LiPF 6 that was sufficiently dried was dissolved in a mixture of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 3: 7) at a concentration of 1 mol / L (as a concentration in the non-aqueous electrolyte) in a dry argon atmosphere. Furthermore, vinylene carbonate (VC) and fluoroethylene carbonate were added in amounts of 2.0% by mass (as the concentration in the non-aqueous electrolyte solution), respectively (this is referred to as a reference electrolyte solution). The compound (a) shown in Table 1 was dissolved in an amount of 2.0% by mass (as a concentration in the nonaqueous electrolyte solution) with respect to the entire reference electrolyte solution to prepare a nonaqueous electrolyte solution.

<非水系電解液二次電池の製造>
上記の正極、負極、及びポリオレフィン製セパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層した。こうして得られた電池要素をアルミニウムラミネートフィルムで包み込み、上述の非水系電解液を注入した後で真空封止し、シート状の非水系電解液二次電池を作製した。このようにして得られた非水系電解液二次電池を後述のように評価した。
<Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary battery>
The positive electrode, the negative electrode, and the polyolefin separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. The battery element thus obtained was wrapped in an aluminum laminate film, and the above non-aqueous electrolyte solution was injected, followed by vacuum sealing to produce a sheet-like non-aqueous electrolyte secondary battery. The non-aqueous electrolyte secondary battery thus obtained was evaluated as described below.

<非水系電解液二次電池の45℃サイクル評価>
・初期充放電
25℃の恒温槽中、ラミネート型セルの非水系電解液二次電池を0.05Cに相当する電流で4.0Vまで定電流−定電圧充電を行った。その後、0.05Cで2.5Vまで定電流放電した。続いて0.2Cで4.0Vまで定電流−定電圧充電した後、0.2Cで2
.5Vまで定電流放電し、0.2Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.2Cで2.5Vまで定電流放電し非水系電解液二次電池を安定させた。その後、0.2Cで4.3Vまで定電流−定電圧充電を行った後、0.2Cで2.5Vまで定電流放電させた。
続いて非水系電解液二次電池を45℃の恒温槽中、0.5Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.5Cの定電流で2.5Vまで放電する過程を1サイクルとして、10サイクル実施し、初期のコンディショニングを行った。
・45℃サイクル評価
上記の電池を45℃の恒温槽中において0.5Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電した後、0.5Cの定電流で2.5Vまで放電する過程を1サイクルとして、50サイクル実施した。
<45 ° C cycle evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
-Initial charging / discharging In a 25 degreeC thermostat, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the lamination type cell was charged by constant current-constant voltage charge to 4.0V with the electric current equivalent to 0.05C. Then, constant current discharge was carried out to 0.05V at 0.05C. Subsequently, after constant current-constant voltage charging to 4.0 V at 0.2 C, 2 at 0.2 C
. The battery was discharged at a constant current to 5 V, charged at a constant current-constant voltage to 4.2 V at 0.2 C, and then discharged at a constant current to 2.5 V at 0.2 C to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. Then, after performing constant current-constant voltage charge to 4.3V at 0.2C, it was discharged at constant current to 2.5V at 0.2C.
Subsequently, the process of discharging the non-aqueous electrolyte secondary battery to a constant current-constant voltage at 0.5 C to 4.2 V in a 45 ° C. thermostatic chamber, and then discharging to 2.5 V at a constant current of 0.5 C 1 As a cycle, 10 cycles were performed, and initial conditioning was performed.
-45 ° C cycle evaluation After charging the above battery in a 45 ° C constant temperature bath to a constant current-constant voltage at 0.5C to 4.2V, the process of discharging to 2.5V at a constant current of 0.5C is one cycle. As a result, 50 cycles were carried out.

50サイクル目の容量の1サイクル目の容量に対する比率を容量維持率として示す。   The ratio of the capacity at the 50th cycle to the capacity at the first cycle is shown as a capacity maintenance rate.

Figure 2015195202
Figure 2015195202

表8から明らかなように、負極中のSi含有量を所定の量とした二次電池において、特定NCO化合物を含有する非水系電解液を用いることで、高温サイクル容量維持率を高く保つことが可能となる。   As is apparent from Table 8, in the secondary battery in which the Si content in the negative electrode is a predetermined amount, the high temperature cycle capacity maintenance rate can be kept high by using a non-aqueous electrolyte solution containing a specific NCO compound. It becomes possible.

本発明の非水系電解液によれば、インピーダンスが小さく、かつ、高温下において繰り返し充放電されても、容量減少の小さい等の特徴を持つ電池を提供することができるので、非水系電解液二次電池が用いられる電子機器等のあらゆる分野において好適に利用できる。また、非水系電解液を用いるリチウムイオンキャパシタ等の電解コンデンサにおいても好適に利用できる。   According to the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, it is possible to provide a battery having characteristics such as low impedance and low capacity reduction even when repeatedly charged and discharged at high temperatures. It can be suitably used in all fields such as electronic devices in which secondary batteries are used. Moreover, it can utilize suitably also in electrolytic capacitors, such as a lithium ion capacitor using a non-aqueous electrolyte solution.

本発明の非水系電解液及び非水系電解液二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。その用途の具体例としては、ラップトップコンピュータ、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンタ、携帯オーディオプレーヤー、小型ビデオカメラ、液晶テレビ、ハンディクリーナー、トランシーバ、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ等を挙げることができる。   The application of the non-aqueous electrolyte solution and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known applications. Specific examples of applications include laptop computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, mobile audio players, small video cameras, LCD TVs, handy cleaners, transceivers, electronic notebooks, calculators, and memories. Cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, automobiles, motorcycles, motorbikes, bicycles, lighting equipment, toys, game machines, watches, electric tools, strobes, cameras, etc.

Claims (9)

金属イオンを吸蔵及び放出可能な正極と、金属イオンを吸蔵及び放出可能な負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質とを含む非水系電解液とを備えた非水系電解液二次電池であって、
該負極の負極活物質が炭素質材料であり、
該非水系電解液が、環状カーボネート及び鎖状カーボネートのうち少なくとも一方を含有し、
さらに下記一般式(1)で表される化合物を含有していることを特徴とする非水系電解液二次電池。
Figure 2015195202
(式(1)中、R〜Rはそれぞれ独立して、水素原子、フッ素原子またはフッ素置換されていてもよい炭化水素基であり、R〜Rのうち少なくとも一つはフッ素原子またはフッ素置換されていてもよい炭化水素基である。R〜Rにフッ素原子を含む場合、R〜Rのうち少なくとも4つ以上にフッ素原子を含む。nは0または1である。n=0の場合、芳香環とSが直接結合することを意味する。)
A non-aqueous electrolyte solution comprising: a positive electrode capable of inserting and extracting metal ions; a negative electrode capable of storing and releasing metal ions; and a non-aqueous electrolyte solution including a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. A secondary battery,
The negative electrode active material of the negative electrode is a carbonaceous material,
The non-aqueous electrolyte contains at least one of a cyclic carbonate and a chain carbonate,
Furthermore, the compound represented by following General formula (1) is contained, The non-aqueous electrolyte solution secondary battery characterized by the above-mentioned.
Figure 2015195202
(In formula (1), R 1 to R 5 are each independently a hydrogen atom, a fluorine atom or a hydrocarbon group optionally substituted with fluorine, and at least one of R 1 to R 5 is a fluorine atom. or when including fluorine substituted is also substituted hydrocarbon group .R 1 to R 5 fluorine atoms, .n comprising at least four or more fluorine atoms of R 1 to R 5 is 0 or 1 When n = 0, it means that the aromatic ring and S are directly bonded.)
前記非水系電解液が、前記一般式(1)で表される化合物を、非水系電解液全量に対して0.01質量%以上2質量%以下の含有率で含有していることを特徴とする請求項1に記載の非水系電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte contains the compound represented by the general formula (1) at a content of 0.01% by mass or more and 2% by mass or less with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1. 前記正極が、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物またはリチウム鉄燐酸化合物のうち少なくとも一方を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の非水系電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the positive electrode contains at least one of a lithium manganese composite oxide or a lithium iron phosphate compound having a spinel structure. 前記正極が、リチウム鉄燐酸化合物を含有することを特徴とする請求項3に記載の非水系電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein the positive electrode contains a lithium iron phosphate compound. 前記一般式(1)中のR〜Rのうち少なくとも一つはフッ素原子またはアルキル基であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の非水系電解液二次電池。 5. The non-aqueous electrolyte secondary solution according to claim 1, wherein at least one of R 1 to R 5 in the general formula (1) is a fluorine atom or an alkyl group. battery. 前記非水溶媒として環状カーボネート及び鎖状カーボネートを含有することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の非水系電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the non-aqueous solvent contains a cyclic carbonate and a chain carbonate. 前記非水溶媒の組成に関して、環状カーボネート及び鎖状カーボネートの合計に対する環状カーボネートの割合が25体積%以上であることを特徴とする請求項6に記載の非水系電解液二次電池。   The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 6, wherein the ratio of the cyclic carbonate to the total of the cyclic carbonate and the chain carbonate is 25% by volume or more with respect to the composition of the nonaqueous solvent. 前記鎖状カーボネートとして、非対称鎖状カーボネートを含有することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の非水系電解液二次電池。   The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 1, wherein the chain carbonate contains an asymmetric chain carbonate. 前期非水系電解液が、フッ素原子を有する環状カーボネート、炭素―炭素不飽和結合を
有する環状カーボネート、ジフルオロリン酸塩、フルオロ硫酸塩、一般式(1)で示される以外のイソシアナト基を有する化合物、シアノ基を有する化合物、環状スルホン酸エステル、及びジカルボン酸錯体塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含有することを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の非水系電解液二次電池。
The non-aqueous electrolyte in the previous period is a cyclic carbonate having a fluorine atom, a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, a difluorophosphate, a fluorosulfate, a compound having an isocyanate group other than that represented by the general formula (1), The non-aqueous system according to claim 1, comprising at least one compound selected from the group consisting of a compound having a cyano group, a cyclic sulfonic acid ester, and a dicarboxylic acid complex salt. Electrolyte secondary battery.
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