JP2016066404A - Nonaqueous electrolytic solution and power storage device using the same - Google Patents

Nonaqueous electrolytic solution and power storage device using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nonaqueous electrolytic solution which enables the enhancement of an electrochemical property in a wide temperature range; and a power storage device using such a nonaqueous electrolytic solution.SOLUTION: A nonaqueous electrolytic solution comprises: a nonaqueous solvent; an electrolyte salt dissolved in the nonaqueous solvent; and at least one lithium phosphate expressed by the general formula (I) in which a particular polar group (X) is directly coupled to a phosphorus atom (P). A power storage device comprises the nonaqueous electrolytic solution. (In the general formula (I), R is an organic group selected from a group consisting of an alkyl group with 1-8C, an alkenyl group with 2-6C, an alkynyl group with 3-6C and an aryl group with 6-12C, in which part of hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom, or a lithium atom; and X is a polar group including a -C(=O) group, a -P(=O) group or a -S(=O)group.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液およびそれを用いた蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolytic solution capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range and an electricity storage device using the same.

近年、蓄電デバイス、特にリチウム二次電池は、携帯電話やノート型パソコン等の小型電子機器、電気自動車や電力貯蔵用として広く使用されている。これらの電子機器や自動車は、真夏の高温下や極寒の低温下等広い温度範囲で使用される可能性があるため、広い温度範囲でバランス良く電気化学特性を向上させることが求められている。
特に地球温暖化防止のため、CO排出量を削減することが急務となっており、リチウム二次電池やキャパシタ等の蓄電デバイスからなる蓄電装置を搭載した環境対応車の中でも、ハイブリッド電気自動車(HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(PHEV)、バッテリー電気自動車(BEV)の早期普及が求められている。自動車は移動距離が長いため、熱帯の非常に暑い地域から極寒の地域まで幅広い温度範囲の地域で使用される可能性がある。従って、特にこれらの車載用の蓄電デバイスは、高温から低温まで幅広い温度範囲で使用しても電気化学特性が低下しないことが要求されている。
尚、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。
In recent years, power storage devices, particularly lithium secondary batteries, have been widely used for small electronic devices such as mobile phones and notebook computers, electric vehicles, and power storage. Since these electronic devices and automobiles may be used in a wide temperature range such as a high temperature in midsummer or a low temperature of extremely cold, it is required to improve electrochemical characteristics in a wide range of temperatures.
In particular, in order to prevent global warming, there is an urgent need to reduce CO 2 emissions. Among environmentally friendly vehicles equipped with power storage devices consisting of power storage devices such as lithium secondary batteries and capacitors, hybrid electric vehicles ( HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and battery electric vehicles (BEV) are required to spread quickly. Due to the long travel distance of automobiles, automobiles may be used in areas with a wide temperature range from extremely hot areas in the tropics to extremely cold areas. Therefore, in particular, these in-vehicle power storage devices are required not to deteriorate in electrochemical characteristics even when used in a wide temperature range from high temperature to low temperature.
In the present specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including so-called lithium ion secondary batteries.

リチウム二次電池は、主にリチウムを吸蔵及び放出可能な材料を含む正極及び負極、リチウム塩と非水溶媒からなる非水電解液から構成され、非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等のカーボネートが使用されている。
また、負極としては、金属リチウム、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物(金属単体、酸化物、リチウムとの合金等)や炭素材料が知られており、特にリチウムを吸蔵及び放出することが可能なコークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の炭素材料を用いたリチウム二次電池が広く実用化されている。
The lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of occluding and releasing lithium, a non-aqueous electrolyte composed of a lithium salt and a non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent includes ethylene carbonate (EC), Carbonates such as propylene carbonate (PC) are used.
In addition, as the negative electrode, metal lithium, metal compounds that can occlude and release lithium (metal simple substance, oxide, alloy with lithium, etc.) and carbon materials are known, and in particular, lithium can be occluded and released. Lithium secondary batteries using carbon materials such as coke, artificial graphite and natural graphite have been widely put into practical use.

例えば、天然黒鉛や人造黒鉛等の高結晶化した炭素材料を負極材料として用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の溶媒が充電時に負極表面で還元分解することにより発生した分解物やガスが電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、サイクル特性の低下を生じることが分かっている。また、非水溶媒の分解物が蓄積すると、負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなり、広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすくなる。
更に、リチウム金属やその合金、スズ又はケイ素等の金属単体や酸化物を負極材料として用いたリチウム二次電池は、初期の容量は高いもののサイクル中に微粉化が進むため、炭素材料の負極に比べて非水溶媒の還元分解が加速的に起こり、電池容量やサイクル特性のような電池性能が大きく低下することが知られている。また、これらの負極材料の微粉化や非水溶媒の分解物が蓄積すると、負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなり、広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすくなる。
For example, a lithium secondary battery using a highly crystallized carbon material such as natural graphite or artificial graphite as a negative electrode material is a decomposition product generated by reductive decomposition of a solvent in a non-aqueous electrolyte on the negative electrode surface during charging. It has been found that the gas interferes with the desired electrochemical reaction of the battery, resulting in poor cycle characteristics. Moreover, if the decomposition product of the nonaqueous solvent accumulates, the insertion and extraction of lithium into the negative electrode cannot be performed smoothly, and the electrochemical characteristics when used in a wide temperature range are liable to deteriorate.
Furthermore, lithium secondary batteries using lithium metal, alloys thereof, simple metals such as tin or silicon, and oxides as negative electrode materials have high initial capacities, but fine powders progress during the cycle. In comparison, it is known that reductive decomposition of a non-aqueous solvent occurs at an accelerated rate, and battery performance such as battery capacity and cycle characteristics is greatly reduced. In addition, if these anode materials are pulverized or decomposition products of nonaqueous solvents accumulate, lithium cannot be smoothly stored and released, and the electrochemical characteristics when used in a wide temperature range are likely to deteriorate. .

一方、正極として、例えばLiCoO、LiMn、LiNiO、LiFePO等を用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の非水溶媒が充電状態で正極材料と非水電解液との界面において、局部的に一部酸化分解することにより発生した分解物やガスが電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、やはり広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性の低下を生じることが分かっている。 On the other hand, a lithium secondary battery using, for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFePO 4, or the like as the positive electrode includes a positive electrode material, a non-aqueous electrolyte, and a non-aqueous solvent in a non-aqueous electrolyte in a charged state. The degradation products and gas generated by partial oxidative decomposition at the interface of the battery hinder the desired electrochemical reaction of the battery, which also causes degradation of electrochemical characteristics when used in a wide temperature range. I know.

以上のように、正極上や負極上で非水電解液が分解するときの分解物やガスにより、リチウムイオンの移動が阻害されたり、電池が膨れたりすることで電池性能が低下していた。そのような状況にも関わらず、リチウム二次電池が搭載されている電子機器の多機能化はますます進み、電力消費量が増大する流れにある。そのため、リチウム二次電池の高容量化はますます進んでおり、電極の密度を高めたり、電池内の無駄な空間容積を減らす等、電池内の非水電解液の占める体積が小さくなっている。従って、少しの非水電解液の分解で、広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすい状況にある。
特許文献1には、トリエチルホスホノアセテートやトリエチルホスホノフォルメート等のリン酸エステル化合物を添加剤として含有する非水電解液が、連続充電特性、高温保存特性を改善し、ガス発生を抑制できることが記載されている。
As described above, the battery performance has been deteriorated due to the movement of lithium ions or the expansion of the battery due to the decomposition product or gas when the non-aqueous electrolyte is decomposed on the positive electrode or the negative electrode. In spite of such a situation, electronic devices equipped with lithium secondary batteries are becoming more and more multifunctional and power consumption is increasing. As a result, the capacity of lithium secondary batteries has been increasing, and the volume occupied by non-aqueous electrolyte in the battery has become smaller, such as increasing the electrode density and reducing the useless space volume in the battery. . Therefore, there is a situation in which the electrochemical characteristics when used in a wide temperature range are likely to deteriorate with a slight decomposition of the non-aqueous electrolyte.
Patent Document 1 discloses that a nonaqueous electrolytic solution containing a phosphate ester compound such as triethylphosphonoacetate or triethylphosphonoformate as an additive can improve continuous charge characteristics and high-temperature storage characteristics and suppress gas generation. Is described.

国際公開第2008/123038号パンフレットInternational Publication No. 2008/123038 Pamphlet

本発明は、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液およびそれを用いた蓄電デバイスを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolytic solution capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range and an electricity storage device using the same.

本発明者らは、上記従来技術の非水電解液の性能について詳細に検討した結果、前記特許文献1の非水電解質二次電池では、高温保存後の低温放電特性等の広い温度範囲での電気化学特性を向上させるという課題に対してはほとんど効果を発揮できないことが実情であった。
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、リン原子に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウムを一種以上含有することで、広い温度範囲で蓄電デバイスの電気化学特性、特にリチウム電池の電気化学特性を改善できることを見出し、本発明を完成した。このような効果は、前記特許文献1にはまったく示唆されていない。
As a result of examining the performance of the above-described conventional non-aqueous electrolyte in detail, the non-aqueous electrolyte secondary battery of Patent Document 1 has a wide temperature range such as low-temperature discharge characteristics after high-temperature storage. The fact was that it was almost impossible to achieve the effect of improving the electrochemical characteristics.
Therefore, the present inventors have made extensive studies to solve the above problems, and in a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, phosphoric acid in which a specific polar group is directly bonded to a phosphorus atom. The inventors have found that the inclusion of one or more types of lithium can improve the electrochemical characteristics of the electricity storage device, particularly the electrochemical characteristics of the lithium battery, over a wide temperature range, thereby completing the present invention. Such an effect is not suggested at all in Patent Document 1.

すなわち、本発明は、下記の(1)〜(4)を提供するものである。   That is, the present invention provides the following (1) to (4).

(1)非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、一般式(I)で表されるリン原子(P)に特定の極性基(X)が直接結合したリン酸リチウムを一種以上含有することを特徴とする非水電解液。 (1) In a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, lithium phosphate in which a specific polar group (X) is directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the general formula (I) A non-aqueous electrolyte characterized by containing one or more.

Figure 2016066404
(Rは炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、及び炭素数6〜12のアリール基からなる群より選ばれる水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基またはリチウム原子であり、Xは−C(=O)基、−P(=O)基、または−S(=O)基を含む極性基である。
Figure 2016066404
(R is a part of a hydrogen atom selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. Is an organic group optionally substituted with a halogen atom or a lithium atom, and X is a polar group containing a —C (═O) group, a —P (═O) group, or a —S (═O) 2 group. is there.

(2) 正極、負極、及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスにおいて、該非水電解液が前記一般式(II)〜(IV)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウムからなる群より選ばれる少なくとも一種を含有することを特徴とする蓄電デバイス。 (2) In an electricity storage device including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, the non-aqueous electrolyte is a phosphorus represented by the general formulas (II) to (IV). A power storage device comprising at least one selected from the group consisting of lithium phosphates in which a specific polar group is directly bonded to an atom (P).

Figure 2016066404
(R及びRはそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R 1 and R 2 are each independently synonymous with R.)

Figure 2016066404
(R、R、及びRはそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R 1 , R 3 , and R 4 are each independently synonymous with R.)

Figure 2016066404
(R及びRはそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R 1 and R 5 are each independently synonymous with R.)

(3)一般式(V)から(VII)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウム。 (3) Lithium phosphate in which a specific polar group is directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the general formulas (V) to (VII).

Figure 2016066404
(R11及びR12はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11及びR12の少なくとも1方は炭素数3〜6のアルキニル基である。)
Figure 2016066404
(R 11 and R 12 are each independently synonymous with R. However, at least one of R 11 and R 12 is an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms.)

Figure 2016066404
(R11、R13、及びR14はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11、R13、及びR14のすべてがリチウム原子の場合は除く。)
Figure 2016066404
(R 11 , R 13 , and R 14 are each independently synonymous with R, except when R 11 , R 13 , and R 14 are all lithium atoms.)

Figure 2016066404
(R11及びR15はそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R 11 and R 15 are each independently synonymous with R.)

(4)一般式(V)から(VII)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウムからなる蓄電デバイス用の添加剤。 (4) An additive for an electricity storage device comprising lithium phosphate in which a specific polar group is directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the general formulas (V) to (VII).

Figure 2016066404
(R11及びR12はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11及びR12の少なくとも1方は炭素数3〜6のアルキニル基である。)
Figure 2016066404
(R 11 and R 12 are each independently synonymous with R. However, at least one of R 11 and R 12 is an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms.)

Figure 2016066404
(R11、R13、及びR14はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11、R13、及びR14のすべてがリチウム原子の場合は除く。)
Figure 2016066404
(R 11 , R 13 , and R 14 are each independently synonymous with R, except when R 11 , R 13 , and R 14 are all lithium atoms.)

Figure 2016066404
(R11及びR15はそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R 11 and R 15 are each independently synonymous with R.)

本発明によれば、広い温度範囲での蓄電デバイスの電気化学特性、特に高温保存後の低温放電特性を向上できる非水電解液及びそれを用いたリチウム電池等の蓄電デバイスを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the non-aqueous electrolyte which can improve the electrochemical characteristic of the electrical storage device in a wide temperature range, especially the low temperature discharge characteristic after high temperature storage, and electrical storage devices, such as a lithium battery using the same, can be provided. .

本発明は、非水電解液およびそれを用いた蓄電デバイスに関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and an electricity storage device using the same.

〔非水電解液〕
本発明の非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、非水電解液中に前記一般式(I)で表されるリン原子(P)に特定の極性基(X)が直接結合したリン酸リチウムを一種以上含有することを特徴とする非水電解液である。
[Non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte of the present invention is a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent. The non-aqueous electrolyte is specific to the phosphorus atom (P) represented by the general formula (I) in the non-aqueous electrolyte. A non-aqueous electrolyte characterized by containing one or more types of lithium phosphate to which a polar group (X) is directly bonded.

本発明の非水電解液が、広い温度範囲で蓄電デバイスの電気化学特性を大幅に改善できる理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考える。
本発明で使用されるリン酸リチウムは、前記一般式(I)に記載のとおり、リン原子(P)に、−C(=O)基、−P(=O)基、または−S(=O)基から選ばれる特定の極性基(X)が直接結合している。そのため、電気化学的な分解をうけやすく正極及び負極上に緻密で耐熱性の高い被膜を形成する。また、前記一般式(I)で表されるリン酸リチウムは、文字通りリチウム塩であるため、前記の被膜はリチウムイオン伝導性に優れる。したがって、特許文献1記載のトリエチルホスホノアセテートやトリエチルホスホノフォルメートと比べて、広い温度範囲での電気化学特性が著しく向上すると考えられる。
The reason why the nonaqueous electrolytic solution of the present invention can greatly improve the electrochemical characteristics of the electricity storage device in a wide temperature range is not necessarily clear, but is considered as follows.
As described in the general formula (I), the lithium phosphate used in the present invention has a phosphorus atom (P), a -C (= O) group, a -P (= O) group, or -S (= O) A specific polar group (X) selected from two groups is directly bonded. Therefore, a dense and highly heat-resistant film is formed on the positive electrode and the negative electrode, which is easily subjected to electrochemical decomposition. Moreover, since the lithium phosphate represented by the general formula (I) is literally a lithium salt, the coating film is excellent in lithium ion conductivity. Therefore, compared with triethylphosphonoacetate and triethylphosphonoformate described in Patent Document 1, it is considered that the electrochemical characteristics in a wide temperature range are remarkably improved.

本発明の非水電解液に含まれるリン原子(P)に特定の極性基(X)が直接結合したリン酸リチウムは、下記一般式(I)で表される。   The lithium phosphate in which the specific polar group (X) is directly bonded to the phosphorus atom (P) contained in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention is represented by the following general formula (I).

Figure 2016066404
(Rは炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、及び炭素数6〜12のアリール基からなる群より選ばれる水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基またはリチウム原子であり、Xは−C(=O)基、−P(=O)基、又は−S(=O)基を含む極性基である。)
Figure 2016066404
(R is a part of a hydrogen atom selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. Is an organic group optionally substituted with a halogen atom or a lithium atom, and X is a polar group containing a —C (═O) group, a —P (═O) group, or a —S (═O) 2 group. is there.)

前記一般式(I)において、Rは炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、及び炭素数6〜12のアリール基からなる群より選ばれる水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基またはリチウム原子を示し、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜4のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、及び炭素数6〜10のアリール基からなる群より選ばれる水素原子の一部がハロゲン原子で置換されてもよい有機基またはリチウム原子が好ましく、炭素数1〜4のアルキル基、及び炭素数3〜4のアルキニル基からなる群より選ばれる水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基がより好ましい。   In the general formula (I), R is a group consisting of an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. A part of selected hydrogen atoms represents an organic group or lithium atom which may be substituted with a halogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 3 to 4 carbon atoms, or an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms An organic group or a lithium atom in which a part of hydrogen atoms selected from the group consisting of a group and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms may be substituted with a halogen atom, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and carbon An organic group in which part of the hydrogen atoms selected from the group consisting of alkynyl groups of 3 to 4 may be substituted with a halogen atom is more preferable.

前記Rが、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基の場合の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、もしくはn−オクチル基等の直鎖のアルキル基、iso−プロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、もしくはtert−アミル基等の分枝鎖のアルキル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、もしくはシクロヘキシル基などのシクロアルキル基、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、2−クロロエチル基、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−フルオロプロピル基、3−クロロプロピル基、3,3−ジフルオロプロピル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、2,2,3,3−テトラフルオロプロピル基、もしくは2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピル基等の水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルキル基、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、4−ペンテニル基、もしくは5−ヘキセン−1−イル基等の直鎖のアルケニル基、1−プロペン−2−イル基、1−ブテン−2−イル基、もしくは2−メチル−2−プロペン−1−イル基等の分岐のアルケニル基、3,3−ジフルオロ−2−プロペン−1−イル基、4,4−ジフルオロ−3−ブテン−1−イル基、3,3−ジクロロ−2−プロペン−1−イル基、もしくは4,4−ジクロロ−3−ブテン−1−イル基などの水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアルケニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、もしくは4−ヘプチニル基等の直鎖のアルキニル基、1−メチル−2−プロピニル基、1,1−ジメチル−2−プロピニル基、1−メチル−3−ブチニル基、もしくは1−メチル−4−ヘプチニル基等の分岐のアルキニル基、フェニル基、2−メチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル基、もしくは4−tert-ブチルフェニル基等のアリール基、又は、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、2−トリフルオロメチルフェニル基、3−トリフルオロメチルフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−2−トリフルオロメチルフェニル基、4−フルオロ−3−トリフルオロメチルフェニル基、2,4−ジフルオロフェニル基、2,6−ジフルオロフェニル基、3,5−ジフルオロフェニル基、2,4,6−トリフルオロフェニル基、2,3,5,6−テトラフルオロフェニル基、もしくはパーフルオロフェニル基等の水素原子の一部がハロゲン原子で置換されたアリール基が好適に挙げられ、中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、2,2−ジフルオロエチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、2−プロペニル基、もしくは2−プロピニル基が好ましく、メチル基、エチル基、2,2,2−トリフルオロエチル基、もしくは2−プロピニル基が更に好ましい。   Specific examples in the case where R is an organic group in which a part of hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, an n-pentyl group, Linear alkyl group such as n-hexyl group, n-heptyl group, or n-octyl group, branched chain alkyl group such as iso-propyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, or tert-amyl group Group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, or cyclohexyl group such as cyclohexyl group, fluoromethyl group, difluoromethyl group, 2-chloroethyl group, 2-fluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2, 2,2-trifluoroethyl group, 3-fluoropropyl group, 3-chloropropyl group, 3,3-difluoropropyl group, 3,3, -An alkyl group in which a part of hydrogen atoms such as trifluoropropyl group, 2,2,3,3-tetrafluoropropyl group, or 2,2,3,3,3-pentafluoropropyl group is substituted with a halogen atom A linear alkenyl group such as vinyl group, 1-propenyl group, 2-propenyl group, 2-butenyl group, 3-butenyl group, 4-pentenyl group, or 5-hexen-1-yl group, 1-propene- Branched alkenyl groups such as 2-yl group, 1-buten-2-yl group, or 2-methyl-2-propen-1-yl group, 3,3-difluoro-2-propen-1-yl group, 4 , 4-difluoro-3-buten-1-yl group, 3,3-dichloro-2-propen-1-yl group, or 4,4-dichloro-3-buten-1-yl group Part is a halogen atom Linear alkynyl group such as substituted alkenyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group or 4-heptynyl group, 1-methyl-2-propynyl group, 1,1-dimethyl-2 -Branched alkynyl group such as propynyl group, 1-methyl-3-butynyl group, or 1-methyl-4-heptynyl group, phenyl group, 2-methylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, An aryl group such as 2,4-di-tert-butylphenyl group or 4-tert-butylphenyl group, or 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 2-trifluoromethyl Phenyl group, 3-trifluoromethylphenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, 4-fluoro-2-trifluoromethylphenyl group Group, 4-fluoro-3-trifluoromethylphenyl group, 2,4-difluorophenyl group, 2,6-difluorophenyl group, 3,5-difluorophenyl group, 2,4,6-trifluorophenyl group, Preferable examples include aryl groups in which a part of hydrogen atoms such as 2,3,5,6-tetrafluorophenyl group or perfluorophenyl group are substituted with halogen atoms. Among them, methyl group, ethyl group, n- Propyl group, n-butyl group, 2,2-difluoroethyl group, 2,2,2-trifluoroethyl group, 2-propenyl group or 2-propynyl group are preferred, methyl group, ethyl group, 2,2, A 2-trifluoroethyl group or a 2-propynyl group is more preferable.

前記一般式(I)で表されるリン酸リチウムは、下記一般式(II)〜(IV)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウムである。   The lithium phosphate represented by the general formula (I) is lithium phosphate in which a specific polar group is directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the following general formulas (II) to (IV).

Figure 2016066404
(R及びRはそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R 1 and R 2 are each independently synonymous with R.)

Figure 2016066404
(R、R、及びRはそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R 1 , R 3 , and R 4 are each independently synonymous with R.)

Figure 2016066404
(R及びRはそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R 1 and R 5 are each independently synonymous with R.)

前記一般式(II)〜(IV)で表されるリン酸リチウムの中でも一般式(II)又は(III)がより好ましく、一般式(II)が更に好ましい。   Of the lithium phosphates represented by the general formulas (II) to (IV), the general formula (II) or (III) is more preferable, and the general formula (II) is more preferable.

前記一般式(II)において、R及びRはそれぞれ独立にRと同義であり、R及びRのうち少なくとも1つが、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基であることが好ましく、両方が水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基であることがより好ましい。 In the general formula (II), R 1 and R 2 are each independently synonymous with R, and at least one of R 1 and R 2 may be an organic group in which a part of hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom. It is preferably a group, and more preferably both are organic groups in which a part of hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom.

及びRが水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基である場合の具体例と好ましい範囲は、Rの好ましい範囲と同義であり、R及びRのうち少なくとも1つが炭素数3〜4のアルキニル基であることが更に好ましい。 Specific examples and preferred ranges in the case where R 1 and R 2 are organic groups in which a part of hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms are the same as the preferred ranges of R, and among R 1 and R 2 More preferably, at least one is an alkynyl group having 3 to 4 carbon atoms.

前記一般式(III)において、R、R、及びRはそれぞれ独立にRと同義であり、R、R、及びRの少なくとも1つが、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基であることが好ましく、少なくとも2つが水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基であることがより好ましく、全てが水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基であることが更に好ましい。 In the general formula (III), R 1 , R 3 , and R 4 are each independently synonymous with R, and at least one of R 1 , R 3 , and R 4 is a halogen atom part of which is a halogen atom It is preferably an organic group which may be substituted, more preferably at least two are organic groups in which some of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms, and all of the hydrogen atoms are partially halogenated. More preferably, it is an organic group which may be substituted with an atom.

、R、及びRが水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基である場合の具体例と好ましい範囲は、Rの好ましい範囲と同義であり、R、R、及びRのうち少なくとも1つが炭素数3〜4のアルキニル基であることが更に好ましい。 Specific examples and preferred ranges in which R 1 , R 3 , and R 4 are organic groups in which part of the hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms are the same as the preferred ranges of R, R 1 , More preferably, at least one of R 3 and R 4 is an alkynyl group having 3 to 4 carbon atoms.

前記一般式(IV)において、R及びRはそれぞれ独立にRと同義であり、R及びRの少なくとも1つが、水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基であることが好ましく、両方が水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基であることがより好ましい。 In the general formula (IV), R 1 and R 5 are each independently synonymous with R, and at least one of R 1 and R 5 may be an organic group in which a part of hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom. It is preferable that both are organic groups in which a part of hydrogen atoms may be substituted with a halogen atom.

及びRが水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基である場合の具体例と好ましい範囲は、Rの好ましい範囲と同義であり、R及びRのうち少なくとも1つが炭素数3〜4のアルキニル基であることが更に好ましい。 Specific examples and preferred ranges in the case where R 1 and R 5 are organic groups in which a part of hydrogen atoms may be substituted with halogen atoms are the same as the preferred ranges of R, and among R 1 and R 5 More preferably, at least one is an alkynyl group having 3 to 4 carbon atoms.

前記一般式(II)〜(IV)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウムとしては、具体的に以下の化合物が挙げられる。   Specific examples of the lithium phosphate in which a specific polar group is directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the general formulas (II) to (IV) include the following compounds.

[一般式(II)の化合物] [Compound of general formula (II)]

Figure 2016066404
Figure 2016066404

Figure 2016066404
Figure 2016066404

Figure 2016066404
Figure 2016066404

Figure 2016066404
Figure 2016066404

[一般式(III)の化合物] [Compound of general formula (III)]

Figure 2016066404
Figure 2016066404

[一般式(IV)の化合物] [Compound of general formula (IV)]

Figure 2016066404
が好適に挙げられる。
Figure 2016066404
Are preferable.

上記好適例の中でも化合物A1〜A16、A20〜A35、A40〜A49、A51、A57〜A61、A63〜A85、A87〜A89、B1〜B3、B9〜B13、B17〜B21、C1〜C3、又はC6〜C9が好ましく、化合物A1〜A4、A8、A20〜A21、A23〜A29、A33〜A35、A43〜A45、A51、A57、A60〜A61、A63〜A67、A77〜A80、A82、A84〜A85、A89、B1〜B3、B9〜B11、B17〜B18、B20〜B21、C1〜C2、又はC7がより好ましく、リチウム メチル メトキシカルボニルホスホネート(化合物A1)、リチウム エチル メトキシカルボニルホスホネート(化合物A2)、リチウム ブチル メトキシカルボニルホスホネート(化合物A4)、リチウム ブチル エトキシカルボニルホスホネート(化合物A8)、リチウム 2−プロペニル メトキシカルボニルホスホネート(化合物A20)、リチウム 2−プロピニル メトキシカルボニルホスホネート(化合物21)、リチウム 3−ブチン−2−イル メトキシカルボニルホスホネート(化合物23)、リチウム 2−メチル−3−ブチン−2−イル メトキシカルボニルホスホネート(化合物24)、リチウム フェニル メトキシカルボニルホスホネート(化合物A25)、リチウム 2,4−ジ−tert−ブチルフェニル メトキシカルボニルホスホネート(化合物A28)、リチウム エチル エトキシカルボニルホスホネート(化合物A33)、リチウム エチル ブトキシカルボニルホスホネート(化合物A35)、リチウム エチル 2,2−ジフルオロエトキシカルボニルホスホネート(化合物A44)、リチウム エチル 2,2,2−トリフルオロエトキシカルボニルホスホネート(化合物A45)、リチウム エチル 2−プロペニルオキシカルボニルホスホネート(化合物A51)、リチウム エチル 2−プロピニルオキシカルボニルホスホネート(化合物A57)、リチウム エチル 3−ブチン−2−イルオキシカルボニルホスホネート(化合物A60)、リチウム エチル 2−メチル−3−ブチン−2−イルオキシカルボニルホスホネート(化合物A61)、リチウム エチル フェニルオキシカルボニルホスホネート(化合物A63)、リチウム エチル 4−tert−ブチルフェニルオキシカルボニルホスホネート(化合物A66)、リチウム フェニル 4−tert−ブチルフェニルオキシカルボニルホスホネート(化合物A77)、ジリチウム メトキシカルボニルホスホネート(化合物A78)、ジリチウム エトキシカルボニルホスホネート(化合物A79)、エチル ジリチウム オキシカルボニルホスホネート(化合物A84)、トリリチウム オキシカルボニルホスホネート(化合物A89)、リチウム トリメチルハイポジホスフェート(化合物B1)、リチウム トリエチルハイポジホスフェート(化合物B2)、リチウム トリブチルハイポジホスフェート(化合物B3)、リチウム トリス(2−プロペニル)ハイポジホスフェート(化合物B9)、リチウム トリス(2−プロピニル)ハイポジホスフェート(化合物B10)、リチウム メチル メチルスルホニルホスホネート(化合物C1)、リチウム エチル メチルスルホニルホスホネート(化合物C2)、又はリチウム エチル 2−プロピン−1−イルスルホニルホスホネート(化合物C7)が特に好ましい。   Among the above preferred examples, compounds A1 to A16, A20 to A35, A40 to A49, A51, A57 to A61, A63 to A85, A87 to A89, B1 to B3, B9 to B13, B17 to B21, C1 to C3, or C6 To C9, and compounds A1 to A4, A8, A20 to A21, A23 to A29, A33 to A35, A43 to A45, A51, A57, A60 to A61, A63 to A67, A77 to A80, A82, A84 to A85, A89, B1-B3, B9-B11, B17-B18, B20-B21, C1-C2, or C7 are more preferable, and lithium methyl methoxycarbonylphosphonate (compound A1), lithium ethyl methoxycarbonylphosphonate (compound A2), lithium butyl Methoxycarbonylphosphonate (Compound A ), Lithium butyl ethoxycarbonylphosphonate (compound A8), lithium 2-propenyl methoxycarbonylphosphonate (compound A20), lithium 2-propynyl methoxycarbonylphosphonate (compound 21), lithium 3-butyn-2-yl methoxycarbonylphosphonate (compound 23) ), Lithium 2-methyl-3-butyn-2-yl methoxycarbonylphosphonate (compound 24), lithium phenyl methoxycarbonylphosphonate (compound A25), lithium 2,4-di-tert-butylphenyl methoxycarbonylphosphonate (compound A28) , Lithium ethyl ethoxycarbonylphosphonate (compound A33), lithium ethyl butoxycarbonylphosphonate (compound A35) Lithium ethyl 2,2-difluoroethoxycarbonylphosphonate (Compound A44), lithium ethyl 2,2,2-trifluoroethoxycarbonylphosphonate (Compound A45), lithium ethyl 2-propenyloxycarbonylphosphonate (Compound A51), lithium ethyl 2- Propynyloxycarbonylphosphonate (compound A57), lithium ethyl 3-butyn-2-yloxycarbonylphosphonate (compound A60), lithium ethyl 2-methyl-3-butyn-2-yloxycarbonylphosphonate (compound A61), lithium ethyl phenyl Oxycarbonylphosphonate (compound A63), lithium ethyl 4-tert-butylphenyloxycarbonylphosphonate (compound A66), lithium Umphenyl 4-tert-butylphenyloxycarbonylphosphonate (compound A77), dilithium methoxycarbonylphosphonate (compound A78), dilithium ethoxycarbonylphosphonate (compound A79), ethyl dilithium oxycarbonylphosphonate (compound A84), trilithium oxycarbonylphosphonate ( Compound A89), lithium trimethyl high positive phosphate (compound B1), lithium triethyl high positive phosphate (compound B2), lithium tributyl high positive phosphate (compound B3), lithium tris (2-propenyl) high positive phosphate (compound B9), lithium tris (2- Propynyl) high positive phosphate (compound B10), lithium methyl methylsulfate Niruhosuhoneto (Compound C1), lithium ethyl methylsulfonyl phosphonate (Compound C2), or lithium ethyl 2-propyn-1-yl-sulfonyl phosphonate (Compound C7) is particularly preferred.

本発明の非水電解液において、非水電解液に含有される前記一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムの含有量は、非水電解液中に0.001〜10質量%であることが好ましい。該含有量が10質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され低温特性が低下するおそれが少なく、また0.001質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が高まるので上記範囲であることが好ましい。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましい。また、その上限は、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。   In the non-aqueous electrolyte of the present invention, the content of lithium phosphate in which the specific polar group represented by the general formula (I) contained in the non-aqueous electrolyte is directly bonded to the phosphorus atom is the non-aqueous electrolyte. It is preferable that it is 0.001-10 mass% inside. If the content is 10% by mass or less, there is little possibility that a film is excessively formed on the electrode and the low-temperature characteristics are deteriorated, and if it is 0.001% by mass or more, the formation of the film is sufficient and a wide temperature range. The above range is preferable because the improvement effect of electrochemical characteristics in the range is enhanced. The content is more preferably 0.05% by mass or more, and further preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolyte. Moreover, the upper limit is more preferably 5% by mass or less, and further preferably 3% by mass or less.

本発明の非水電解液において、前記一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを以下に述べる非水溶媒、電解質塩、更にその他の添加剤を組み合わせることにより、広い温度範囲で電気化学特性が相乗的に向上するという特異な効果を発現する。   In the non-aqueous electrolyte of the present invention, a non-aqueous solvent, an electrolyte salt, and other additives described below for lithium phosphate in which the specific polar group represented by the general formula (I) is directly bonded to a phosphorus atom When combined, it produces a unique effect that the electrochemical properties are synergistically improved over a wide temperature range.

〔非水溶媒〕
本発明の非水電解液に使用される非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状エステル、ラクトン、エーテル、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。広い温度範囲で電気化学特性が相乗的に向上するため、鎖状エステルが含まれることが好ましく、鎖状カーボネートが含まれることが更に好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートの両方が含まれることがもっとも好ましい。
[Nonaqueous solvent]
As the nonaqueous solvent used in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, one or more selected from cyclic carbonates, chain esters, lactones, ethers, and amides are preferably exemplified. In order to improve the electrochemical properties synergistically over a wide temperature range, it is preferable that a chain ester is included, more preferably a chain carbonate is included, and both a cyclic carbonate and a chain carbonate are included. preferable.

なお、「鎖状エステル」なる用語は、鎖状カーボネート及び鎖状カルボン酸エステルを含む概念として用いる。   The term “chain ester” is used as a concept including a chain carbonate and a chain carboxylic acid ester.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、トランスもしくはシス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(以下、両者を総称して「DFEC」という)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる一種又は二種以上が挙げられ、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、ビニレンカーボネート及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる一種又は二種以上がより好適である。   Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), trans or Cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter collectively referred to as “DFEC”), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), and 4-ethynyl-1 , 3-dioxolan-2-one (EEC) or two or more selected from ethylene carbonate, propylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, vinylene carbonate and 4-ethynyl- Selected from 1,3-dioxolan-2-one (EEC) One or two or more is more preferable.

また、前記炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合又はフッ素原子を有する環状カーボネートのうち少なくとも一種を使用すると広い温度範囲での電気化学特性が一段と向上するので好ましく、炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を含む環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートを両方含むことがより好ましい。炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートとしては、VC、VEC、又はEECが更に好ましく、フッ素原子を有する環状カーボネートとしては、FEC又はDFECが更に好ましい。   Further, it is preferable to use at least one of unsaturated carbonates such as carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds or cyclic carbonates having a fluorine atom, since the electrochemical properties in a wide temperature range are further improved. -It is more preferable that both a cyclic carbonate containing an unsaturated bond such as a carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom are included. As the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond, VC, VEC, or EEC is more preferable, and as the cyclic carbonate having a fluorine atom, FEC or DFEC is more preferable.

炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して、好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは0.2体積%以上、更に好ましくは0.7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは7体積%以下、より好ましくは4体積%以下、更に好ましくは2.5体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と広い温度範囲での電気化学特性を増すことができるので好ましい。   The content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 0.8%, based on the total volume of the nonaqueous solvent. 2 vol% or more, more preferably 0.7 vol% or more, and the upper limit thereof is preferably 7 vol% or less, more preferably 4 vol% or less, further preferably 2.5 vol% or less. And, it is preferable because electrochemical characteristics in a wider temperature range can be further increased without impairing Li ion permeability.

フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは4体積%以上、更に好ましくは6体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは35体積%以下、より好ましくは25体積%以下、更に15体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができるので好ましい。   The content of the cyclic carbonate having a fluorine atom is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 4% by volume or more, still more preferably 6% by volume or more, based on the total volume of the nonaqueous solvent. When the upper limit is preferably 35% by volume or less, more preferably 25% by volume or less, and further 15% by volume or less, electrochemical characteristics in a wider temperature range can be improved without impairing Li ion permeability. It is preferable because it is possible.

非水溶媒が炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートの両方を含む場合、フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量に対する炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、好ましくは0.2体積%以上、より好ましくは3体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、その上限としては、好ましくは40体積%以下、より好ましくは30体積%以下、更に15体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができるので特に好ましい。   When the non-aqueous solvent contains both a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom, the carbon to the content of the cyclic carbonate having a fluorine atom The content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.2% by volume or more, more preferably 3% by volume or more, and further preferably 7% by volume or more. The upper limit is preferably 40% by volume or less, more preferably 30% by volume or less, and further 15% by volume or less, which improves electrochemical characteristics in a wider temperature range without impairing Li ion permeability. This is particularly preferable.

また、非水溶媒がエチレンカーボネートと炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの両方を含むと電極上に形成される被膜の広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができるので好ましく、エチレンカーボネート及び炭素−炭素二重結合もしくは炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対し、好ましくは3体積%以上、より好ましくは5体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは45体積%以下、より好ましくは35体積%以下、更に好ましくは25体積%以下である。   In addition, when the non-aqueous solvent contains both ethylene carbonate and a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond, the electrochemistry over a wide temperature range of the film formed on the electrode It is preferable because the characteristics can be improved, and the content of ethylene carbonate and a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably based on the total volume of the nonaqueous solvent. 3 volume% or more, more preferably 5 volume% or more, more preferably 7 volume% or more, and the upper limit thereof is preferably 45 volume% or less, more preferably 35 volume% or less, still more preferably 25 volume%. % Or less.

これらの溶媒は一種類で使用してもよく、また二種類以上を組み合わせて使用した場合は、広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が更に向上するので好ましく、3種類以上を組み合わせて使用することが特に好ましい。これらの環状カーボネートの好適な組合せとしては、ECとPC、ECとVC、PCとVC、VCとFEC、ECとFEC、PCとFEC、FECとDFEC、ECとDFEC、PCとDFEC、VCとDFEC、VECとDFEC、VCとEEC、ECとEEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとVEC、ECとVCとEEC、ECとEECとFEC、PCとVCとFEC、ECとVCとDFEC、PCとVCとDFEC、ECとPCとVCとFEC、又はECとPCとVCとDFEC等が好ましい。前記の組合せのうち、ECとVC、ECとFEC、PCとFEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとEEC、ECとEECとFEC、PCとVCとFEC、又はECとPCとVCとFEC等の組合せがより好ましい。   These solvents may be used alone, and when used in combination of two or more, it is preferable because the effect of improving electrochemical characteristics over a wide temperature range is further improved, and used in combination of three or more. It is particularly preferable to do this. Preferred combinations of these cyclic carbonates include EC and PC, EC and VC, PC and VC, VC and FEC, EC and FEC, PC and FEC, FEC and DFEC, EC and DFEC, PC and DFEC, VC and DFEC , VEC and DFEC, VC and EEC, EC and EEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and VEC, EC and VC and EEC, EC and EEC and FEC, PC And VC and FEC, EC and VC and DFEC, PC and VC and DFEC, EC and PC and VC and FEC, or EC and PC, VC and DFEC are preferable. Of the above combinations, EC and VC, EC and FEC, PC and FEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and EEC, EC and EEC and FEC, PC and A combination of VC and FEC, or EC, PC, VC and FEC is more preferable.

鎖状エステルとしては、メチルエチルカーボネート(MEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、メチルイソプロピルカーボネート(MIPC)、メチルブチルカーボネート、及びエチルプロピルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の非対称鎖状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート、及びジブチルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の対称鎖状カーボネート、ピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、ピバリン酸プロピル等のピバリン酸エステル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酢酸メチル、及び酢酸エチル(EA)から選ばれる1種又は2種以上の鎖状カルボン酸エステルが好適に挙げられる。   As the chain ester, one or more asymmetric chain carbonates selected from methyl ethyl carbonate (MEC), methyl propyl carbonate (MPC), methyl isopropyl carbonate (MIPC), methyl butyl carbonate, and ethyl propyl carbonate, One or more symmetrical linear carbonates selected from dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, and dibutyl carbonate, pivalate esters such as methyl pivalate, ethyl pivalate, and propyl pivalate Preferable examples include one or more chain carboxylic acid esters selected from methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate (EA).

前記鎖状エステルの中でも、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、プロピオン酸メチル、酢酸メチル及び酢酸エチル(EA)から選ばれるメチル基を有する鎖状エステルが好ましく、特にメチル基を有する鎖状カーボネートが好ましい。   Among the chain esters, chain esters having a methyl group selected from dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl propionate, methyl acetate and ethyl acetate (EA) are preferable. In particular, a chain carbonate having a methyl group is preferred.

また、鎖状カーボネートを用いる場合には、2種以上を用いることが好ましい。さらに対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートの両方が含まれるとより好ましく、対称鎖状カーボネートの含有量が非対称鎖状カーボネートより多く含まれると更に好ましい。   Moreover, when using chain carbonate, it is preferable to use 2 or more types. Further, it is more preferable that both a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate are contained, and it is further more preferable that the content of the symmetric chain carbonate is more than that of the asymmetric chain carbonate.

鎖状エステルの含有量は、特に制限されないが、非水溶媒の総体積に対して、60〜90体積%の範囲で用いるのが好ましい。該含有量が60体積%以上であれば非水電解液の粘度が高くなりすぎず、90体積%以下であれば非水電解液の電気伝導度が低下して広い温度範囲での電気化学特性が低下するおそれが少ないので上記範囲であることが好ましい。   The content of the chain ester is not particularly limited, but it is preferably used in the range of 60 to 90% by volume with respect to the total volume of the nonaqueous solvent. If the content is 60% by volume or more, the viscosity of the non-aqueous electrolyte does not become too high, and if it is 90% by volume or less, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte is lowered and electrochemical characteristics in a wide temperature range. The above range is preferable because there is little risk of decrease.

鎖状カーボネート中に対称鎖状カーボネートが占める体積の割合は、51体積%以上が好ましく、55体積%以上がより好ましい。その上限としては、95体積%以下がより好ましく、85体積%以下であると更に好ましい。対称鎖状カーボネートにジメチルカーボネートが含まれると特に好ましい。また、非対称鎖状カーボネートはメチル基を有するとより好ましく、メチルエチルカーボネートが特に好ましい。上記の場合に一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。   The volume ratio of the symmetric chain carbonate in the chain carbonate is preferably 51% by volume or more, and more preferably 55% by volume or more. The upper limit is more preferably 95% by volume or less, and still more preferably 85% by volume or less. It is particularly preferred that the symmetric chain carbonate contains dimethyl carbonate. The asymmetric chain carbonate preferably has a methyl group, and methyl ethyl carbonate is particularly preferable. The above case is preferable because electrochemical characteristics in a wider temperature range are improved.

環状カーボネートと鎖状エステルの割合は、高温下での電気化学特性向上の観点から、環状カーボネート:鎖状エステル(体積比)が10:90〜45:55が好ましく、15:85〜40:60がより好ましく、20:80〜35:65が特に好ましい。   The ratio between the cyclic carbonate and the chain ester is preferably 10:90 to 45:55, and 15:85 to 40:60, from the viewpoint of improving electrochemical properties at high temperatures. Is more preferable, and 20:80 to 35:65 is particularly preferable.

その他の非水溶媒としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等の環状エーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等の鎖状エーテル、ジメチルホルムアミド等のアミド、スルホラン等のスルホン、及びγ−ブチロラクトン(GBL)、γ−バレロラクトン、α−アンゲリカラクトン等のラクトンから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。   Other nonaqueous solvents include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and 1,4-dioxane, chains such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, and 1,2-dibutoxyethane. Preferable examples include one or two or more selected from amides such as cyclic ethers, amides such as dimethylformamide, sulfones such as sulfolane, and lactones such as γ-butyrolactone (GBL), γ-valerolactone, and α-angelicalactone.

上記その他の非水溶媒は通常、適切な物性を達成するために、混合して使用される。その組合せは、例えば、環状カーボネートと鎖状エステルとラクトンとの組合せ又は環状カーボネートと鎖状エステルとエーテルとの組合せ等が好適に挙げられ、環状カーボネートと鎖状エステルとラクトンとの組合せがより好ましく、ラクトンの中でもγ−ブチロラクトン(GBL)を用いると更に好ましい。   The other non-aqueous solvents are usually used as a mixture in order to achieve appropriate physical properties. As the combination, for example, a combination of a cyclic carbonate, a chain ester, and a lactone, or a combination of a cyclic carbonate, a chain ester, and an ether is preferably exemplified, and a combination of a cyclic carbonate, a chain ester, and a lactone is more preferable. Of these lactones, γ-butyrolactone (GBL) is more preferred.

その他の非水溶媒の含有量は、非水溶媒の総体積に対して、通常1%以上、好ましくは2%以上であり、また通常40%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下である。   The content of the other nonaqueous solvent is usually 1% or more, preferably 2% or more, and usually 40% or less, preferably 30% or less, more preferably 20%, based on the total volume of the nonaqueous solvent. It is as follows.

一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させる目的で、非水電解液中にさらにその他の添加剤を加えることが好ましい。
その他の添加剤の具体例としては、以下の(A)〜(I)の化合物が挙げられる。
For the purpose of improving electrochemical characteristics over a wider temperature range, it is preferable to add other additives to the non-aqueous electrolyte.
Specific examples of other additives include the following compounds (A) to (I).

(A)アセトニトリル、プロピオニトリル、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、及びセバコニトリルから選ばれる一種又は二種以上のニトリル。 (A) One or more nitriles selected from acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimeonitrile, suberonitrile, and sebacononitrile.

(B)シクロヘキシルベンゼン、フルオロシクロヘキシルベンゼン化合物(1−フルオロ−2−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−3−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−4−シクロヘキシルベンゼン)、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン、1−フルオロ−4−tert−ブチルベンゼン等の分枝アルキル基を有する芳香族化合物や、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、ジフェニルエーテル、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン(o−、m−、p−体)、アニソール、2,4−ジフルオロアニソール、ターフェニルの部分水素化物(1,2−ジシクロヘキシルベンゼン、2−フェニルビシクロヘキシル、1,2−ジフェニルシクロヘキサン、o−シクロヘキシルビフェニル)等の芳香族化合物。 (B) cyclohexylbenzene, fluorocyclohexylbenzene compound (1-fluoro-2-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-3-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-4-cyclohexylbenzene), tert-butylbenzene, tert-amylbenzene, 1 Aromatic compounds having a branched alkyl group such as fluoro-4-tert-butylbenzene, biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-isomer), diphenyl ether, fluorobenzene, difluorobenzene (o-, m -, P-form), anisole, 2,4-difluoroanisole, terphenyl partially hydride (1,2-dicyclohexylbenzene, 2-phenylbicyclohexyl, 1,2-diphenylcyclohexane, o-cyclohexylbiphenyl), etc. Aroma Compound.

(C)メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、ブチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートから選ばれる一種又は二種以上のイソシアネート化合物。 (C) selected from methyl isocyanate, ethyl isocyanate, butyl isocyanate, phenyl isocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl methacrylate One or more isocyanate compounds.

(D)2−プロピニル メチル カーボネート、酢酸 2−プロピニル、ギ酸 2−プロピニル、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、メチル 2−プロピニルオギザレート、エチル 2−プロピニルオギザレート、グルタル酸 ジ(2−プロピニル)、2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、2−ブチン−1,4−ジイル ジホルメート、及び2,4−ヘキサジイン−1,6−ジイル ジメタンスルホネートから選ばれる一種又は二種以上の三重結合含有化合物。 (D) 2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl acetate, 2-propynyl formate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonate, 2-propynyl vinylsulfonate, 2- (methanesulfonyloxy) propionate 2- Propynyl, di (2-propynyl) oxalate, methyl 2-propynyl oxalate, ethyl 2-propynyl oxalate, di (2-propynyl) glutarate, 2-butyne-1,4-diyl dimethanesulfonate, 2- One or more triple bond-containing compounds selected from butyne-1,4-diyl diformate and 2,4-hexadiyne-1,6-diyl dimethanesulfonate.

(E)1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、又は5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド等のスルトン、エチレンサルファイト、ヘキサヒドロベンゾ[1,3,2]ジオキサチオラン−2−オキシド(1,2−シクロヘキサンジオールサイクリックサルファイトともいう)、又は5−ビニル−ヘキサヒドロ−1,3,2−ベンゾジオキサチオール−2−オキシド等の環状サルファイト、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ブタン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、又はメチレンメタンジスルホネート等のスルホン酸エステル、ジビニルスルホン、1,2−ビス(ビニルスルホニル)エタン、又はビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテル等のビニルスルホン化合物から選ばれる一種又は二種以上のS=O基含有化合物。 (E) 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 2,2-dioxide-1,2-oxathiolan-4-yl Acetate, or sultone such as 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolane-4-one 2,2-dioxide, ethylene sulfite, hexahydrobenzo [1,3,2] dioxathiolane-2-oxide (1,2 -Cyclohexanediol cyclic sulfite), or cyclic sulfites such as 5-vinyl-hexahydro-1,3,2-benzodioxathiol-2-oxide, butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, butane -1,4-diyl dimethanesulfonate, or methylenemethane disulfonate Phosphate esters, divinyl sulfone, 1,2-bis (vinylsulfonyl) ethane, or bis (2-vinylsulfonylethyl) one or two or more of the S = O group containing compound selected from vinyl sulfone compounds such as ethers.

(F)1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,3,5−トリオキサン等の環状アセタール化合物。 (F) Cyclic acetal compounds such as 1,3-dioxolane, 1,3-dioxane and 1,3,5-trioxane.

(G)リン酸トリメチル、リン酸トリブチル、及びリン酸トリオクチル、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)メチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)エチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2−ジフルオロエチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、リン酸ビス(2,2−ジフルオロエチル)2,2,2−トリフルオロエチル、リン酸ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)2,2,2−トリフルオロエチル及びリン酸(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)メチル、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、メチレンビスホスホン酸メチル、メチレンビスホスホン酸エチル、エチレンビスホスホン酸メチル、エチレンビスホスホン酸エチル、ブチレンビスホスホン酸メチル、ブチレンビスホスホン酸エチル、メチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、及びピロリン酸メチル、ピロリン酸エチルから選ばれる一種又は二種以上のリン含有化合物。 (G) Trimethyl phosphate, tributyl phosphate, trioctyl phosphate, tris (2,2,2-trifluoroethyl phosphate), bis (2,2,2-trifluoroethyl) methyl phosphate, bis phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) ethyl, bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate 2,2-difluoroethyl, bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate 2, 2,3,3-tetrafluoropropyl, bis (2,2-difluoroethyl) phosphate 2,2,2-trifluoroethyl, bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate 2,2 , 2-trifluoroethyl and phosphoric acid (2,2,2-trifluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) methyl, phosphoric acid tris (1,1,1,3,3,3 -Hexaful Lopropan-2-yl), methyl methylene bisphosphonate, ethyl methylene bisphosphonate, methyl ethylene bisphosphonate, ethyl ethylene bisphosphonate, methyl butylene bisphosphonate, ethyl butylene bisphosphonate, methyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- ( Dimethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (dimethoxy) Phosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) L) Acetate, 2-propynyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, and one or more phosphorus-containing compounds selected from methyl pyrophosphate and ethyl pyrophosphate.

(H)無水酢酸、無水プロピオン酸等の鎖状のカルボン酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸、3−アリル無水コハク酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、又は3−スルホ−プロピオン酸無水物等の環状酸無水物。 (H) Chain carboxylic anhydrides such as acetic anhydride and propionic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, 3-allyl succinic anhydride, glutaric anhydride, itaconic anhydride, or 3-sulfo-propionic anhydride Cyclic acid anhydrides such as products.

(I)メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はエトキシヘプタフルオロシクロテトラホスファゼン等の環状ホスファゼン化合物。 (I) Cyclic phosphazene compounds such as methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, phenoxypentafluorocyclotriphosphazene, or ethoxyheptafluorocyclotetraphosphazene.

上記の中でも、(A)ニトリル、(B)芳香族化合物、及び(C)イソシアネート化合物から選ばれる少なくとも1種以上を含むと一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。   Among these, it is preferable to include at least one selected from (A) nitrile, (B) aromatic compound, and (C) isocyanate compound, since the electrochemical characteristics in a wider temperature range are further improved.

(A)ニトリルの中では、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、及びピメロニトリルから選ばれる一種又は二種以上がより好ましい。   Among (A) nitriles, one or more selected from succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile are more preferable.

(B)芳香族化合物の中では、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、及びtert−アミルベンゼンから選ばれる一種又は二種以上がより好ましく、ビフェニル、o−ターフェニル、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、及びtert−アミルベンゼンから選ばれる一種又は二種以上が特に好ましい。   (B) Among aromatic compounds, one or more selected from biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-isomer), fluorobenzene, cyclohexylbenzene, tert-butylbenzene, and tert-amylbenzene Are more preferable, and one or more selected from biphenyl, o-terphenyl, fluorobenzene, cyclohexylbenzene, and tert-amylbenzene are particularly preferable.

(C)イソシアネート化合物の中では、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートから選ばれる一種又は二種以上がより好ましい。   Among (C) isocyanate compounds, one or more selected from hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl methacrylate are more preferable.

前記(A)〜(C)の化合物の含有量は、非水電解液中に0.01〜7質量%が好ましい。この範囲では、被膜が厚くなり過ぎずに十分に形成され、一段と広い温度範囲での電気化学特性が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、その上限は、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。   The content of the compounds (A) to (C) is preferably 0.01 to 7% by mass in the non-aqueous electrolyte. In this range, the film is sufficiently formed without becoming too thick, and the electrochemical characteristics in a wider temperature range are enhanced. The content is more preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolyte, and the upper limit thereof is more preferably 5% by mass or less, further preferably 3% by mass or less. .

また、(D)三重結合含有化合物、(E)スルトン、環状サルファイト、スルホン酸エステル、ビニルスルホンから選ばれる環状又は鎖状のS=O基含有化合物、(F)環状アセタール化合物、(G)リン含有化合物、(H)環状酸無水物、及び(I)環状ホスファゼン化合物を含むと一段と広い温度範囲での電気化学特性性が向上するので好ましい。   (D) Triple bond-containing compound, (E) Sultone, cyclic sulfite, sulfonic acid ester, cyclic S = O group-containing compound selected from vinyl sulfone, (F) cyclic acetal compound, (G) It is preferable to include a phosphorus-containing compound, (H) a cyclic acid anhydride, and (I) a cyclic phosphazene compound because the electrochemical properties in a wider temperature range are further improved.

(D)三重結合含有化合物としては、2−プロピニル メチル カーボネート、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、メチル 2−プロピニル オギザレート、エチル 2−プロピニル オギザレート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネートから選ばれる一種又は二種以上が好ましく、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネートから選ばれる一種又は二種以上が更に好ましい。   (D) As a triple bond containing compound, 2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonate, 2-propynyl vinylsulfonate, 2-propynyl 2- (methanesulfonyloxy) propionate, di One or more selected from (2-propynyl) oxalate, methyl 2-propynyl oxalate, ethyl 2-propynyl oxalate, and 2-butyne-1,4-diyl dimethanesulfonate, 2-propynyl methanesulfonate, One or more selected from 2-propynyl vinyl sulfonate, 2-propynyl 2- (methanesulfonyloxy) propionate, di (2-propynyl) oxalate, and 2-butyne-1,4-diyl dimethanesulfonate Preferred.

(E)スルトン、環状サルファイト、スルホン酸エステル、及びビニルスルホンから選ばれる環状又は鎖状のS=O基含有化合物(但し、三重結合含有化合物、及び前記一般式のいずれかで表される特定のリチウム塩は含まない)を用いることが好ましい。   (E) A cyclic or chain-containing S═O group-containing compound selected from sultone, cyclic sulfite, sulfonic acid ester, and vinyl sulfone (provided that the triple bond-containing compound and any of the above general formulas are specified) It is preferable to use a lithium salt.

前記環状のS=O基含有化合物としては、1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド、メチレン メタンジスルホネート、エチレンサルファイト、及び4−(メチルスルホニルメチル)−1,3,2−ジオキサチオラン 2−オキシドから選ばれる一種又は二種以上が好適に挙げられる。   Examples of the cyclic S═O group-containing compound include 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 2,2-dioxide- 1,2-oxathiolan-4-yl acetate, 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolan-4-one 2,2-dioxide, methylene methane disulfonate, ethylene sulfite, and 4- (methylsulfonylmethyl)- One, two or more selected from 1,3,2-dioxathiolane 2-oxide are preferred.

また、鎖状のS=O基含有化合物としては、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ブタン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、ジメチル メタンジスルホネート、ペンタフルオロフェニル メタンスルホネート、ジビニルスルホン、及びビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテルから選ばれる一種又は二種以上が好適に挙げられる。   Examples of the chain-like S═O group-containing compound include butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, butane-1,4-diyl dimethanesulfonate, dimethylmethane disulfonate, pentafluorophenyl methanesulfonate, divinylsulfone, And one or more selected from bis (2-vinylsulfonylethyl) ether are preferred.

前記環状又は鎖状のS=O基含有化合物の中でも、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、及び5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ペンタフルオロフェニル メタンスルホネート、ジビニルスルホンから選ばれる一種又は二種以上が更に好ましい。   Among the cyclic or chain-containing S═O group-containing compounds, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, 2,2-dioxide-1,2-oxathiolan-4-yl acetate , And 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolane-4-one 2,2-dioxide, butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, pentafluorophenyl methanesulfonate, divinylsulfone, or two or more thereof Is more preferable.

(F)環状アセタール化合物としては、1,3−ジオキソラン、又は1,3−ジオキサンが好ましく、1,3−ジオキサンが更に好ましい。   (F) As the cyclic acetal compound, 1,3-dioxolane or 1,3-dioxane is preferable, and 1,3-dioxane is more preferable.

(G)リン含有化合物としては、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、メチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、又は2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートが好ましく、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、又は2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートが更に好ましい。   (G) Phosphorus-containing compounds include tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), tris phosphate (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl), methyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2 -(Diethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (Dimethoxyphospho Ryl) acetate or 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate is preferred, and tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), tris phosphate (1,1,1,3,3,3- Hexafluoropropan-2-yl), ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate or 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate is more preferred.

(H)環状酸無水物としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、又は3−アリル無水コハク酸が好ましく、無水コハク酸又は3−アリル無水コハク酸が更に好ましい。   (H) As the cyclic acid anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, or 3-allyl succinic anhydride is preferable, and succinic anhydride or 3-allyl succinic anhydride is more preferable.

(I)環状ホスファゼン化合物としては、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はフェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン等の環状ホスファゼン化合物が好ましく、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はエトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼンが更に好ましい。   (I) As the cyclic phosphazene compound, a cyclic phosphazene compound such as methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, or phenoxypentafluorocyclotriphosphazene is preferable, and methoxypentafluorocyclotriphosphazene or ethoxypentafluorocyclo More preferred is triphosphazene.

前記(D)〜(I)の化合物の含有量は、非水電解液中に0.001〜5質量%が好ましい。この範囲では、被膜が厚くなり過ぎずに十分に形成され、一段と広い温度範囲での電気化学特性が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.01質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、その上限は、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。   The content of the compounds (D) to (I) is preferably 0.001 to 5% by mass in the non-aqueous electrolyte. In this range, the film is sufficiently formed without becoming too thick, and the electrochemical characteristics in a wider temperature range are enhanced. The content is more preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolyte, and the upper limit thereof is more preferably 3% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less. .

また、一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させる目的で、非水電解液中にさらに、シュウ酸骨格を有するリチウム塩、リン酸骨格を有するリチウム塩及びS=O基を有するリチウム塩の中から選ばれる一種以上のリチウム塩を含むことが好ましい。
リチウム塩の具体例としては、リチウム ビス(オキサラト)ボレート〔LiBOB〕、リチウム ジフルオロ(オキサラト)ボレート〔LiDFOB〕、リチウム テトラフルオロ(オキサラト)ホスフェート〔LiTFOP〕、及びリチウム ジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート〔LiDFOP〕から選ばれる少なくとも一種のシュウ酸骨格を有するリチウム塩、LiPOやLiPOF等のリン酸骨格を有するリチウム塩、リチウム トリフルオロ((メタンスルホニル)オキシ)ボレート〔LiTFMSB〕、リチウム ペンタフルオロ((メタンスルホニル)オキシ)ホスフェート〔LiPFMSP〕、リチウム メチルサルフェート〔LMS〕、リチウムエチルサルフェート〔LES〕、リチウム 2,2,2−トリフルオロエチルサルフェート〔LFES〕、及びFSOLiから選ばれる一種以上のS=O基を有するリチウム塩が好適に挙げられ、LiBOB、LiDFOB、LiTFOP、LiDFOP、LiPO、LiTFMSB、LMS、LES、LFES、及びFSOLiから選ばれるリチウム塩を含むことがより好ましい。
In addition, for the purpose of improving electrochemical characteristics in a wider temperature range, a lithium salt having an oxalic acid skeleton, a lithium salt having a phosphoric acid skeleton, and a lithium salt having an S═O group are further included in the non-aqueous electrolyte. It is preferable to include one or more lithium salts selected from the inside.
Specific examples of lithium salts include lithium bis (oxalato) borate [LiBOB], lithium difluoro (oxalato) borate [LiDFOB], lithium tetrafluoro (oxalato) phosphate [LiTFOP], and lithium difluorobis (oxalato) phosphate [LiDFOP]. Lithium salt having at least one oxalic acid skeleton selected from: lithium salt having phosphoric acid skeleton such as LiPO 2 F 2 and Li 2 PO 3 F, lithium trifluoro ((methanesulfonyl) oxy) borate [LiTFMSB], lithium Pentafluoro ((methanesulfonyl) oxy) phosphate [LiPFMSP], lithium methyl sulfate [LMS], lithium ethyl sulfate [LES], lithium 2,2,2-tri Le Oro ethylsulfate [LFES], and the lithium salt is suitably exemplified with one or more S = O group selected from FSO 3 Li, LiBOB, LiDFOB, LiTFOP, LiDFOP, LiPO 2 F 2, LiTFMSB, LMS, LES More preferably, it contains a lithium salt selected from LFES, LFES, and FSO 3 Li.

シュウ酸骨格を有するリチウム塩、リン酸骨格を有するリチウム塩及びS=O基を有するリチウム塩の中からから選ばれる一種以上のリチウム塩の総含有量は、非水電解液中に0.001〜10質量%が好ましい。該含有量が10質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され保存特性が低下するおそれが少なく、また0.001質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、高温、高電圧で使用した場合の特性の改善効果が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上が好ましく、0.1質量%以上がより好ましく、0.3質量%以上が更に好ましく、その上限は、5質量%以下が好ましく、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。   The total content of one or more lithium salts selected from lithium salts having an oxalic acid skeleton, lithium salts having a phosphoric acid skeleton, and lithium salts having an S═O group is 0.001 in the non-aqueous electrolyte. -10 mass% is preferable. If the content is 10% by mass or less, a film is excessively formed on the electrode and is less likely to deteriorate the storage characteristics. If the content is 0.001% by mass or more, formation of the film is sufficient, The effect of improving the characteristics when used at a high voltage is increased. The content is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.3% by mass or more, and the upper limit is preferably 5% by mass or less in the non-aqueous electrolyte. 3 mass% or less is more preferable, and 2 mass% or less is still more preferable.

(電解質塩)
本発明に使用される電解質塩としては、下記のリチウム塩が好適に挙げられる。
リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClO等の無機リチウム塩、LiN(SOF)〔LiFSI〕、LiN(SOCF、LiN(SO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CF、LiPF(iso−C7、LiPF(iso−C7)等の鎖状のフッ化アルキル基を含有するリチウム塩や、(CF(SONLi、(CF(SONLi等の環状のフッ化アルキレン鎖を有するリチウム塩等が好適に挙げられ、これらの中から選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が好適に挙げられ、これらの一種又は二種以上を混合して使用することができる。
これらの中でも、LiPF、LiBF、LiN(SOCF、LiN(SO、及びLiN(SOF)〔LiFSI〕から選ばれる一種又は二種以上が好ましく、LiPFを用いることがもっとも好ましい。電解質塩の濃度は、前記の非水溶媒に対して、通常0.3M以上が好ましく、0.7M以上がより好ましく、1.1M以上が更に好ましい。またその上限は、2.5M以下が好ましく、2.0M以下がより好ましく、1.6M以下が更に好ましい。
また、これらの電解質塩の好適な組み合わせとしては、LiPFを含み、更にLiBF、LiN(SOCF、及びLiN(SOF)〔LiFSI〕から選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が非水電解液中に含まれている場合が好ましく、LiPF以外のリチウム塩が非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上であると、広い温度範囲での電気化学特性の向上効果が発揮されやすく、0.005M以下であると広い温度範囲での電気化学特性の向上効果が低下する懸念が少ないので好ましい。好ましくは0.01M以上、特に好ましくは0.03M以上、最も好ましくは0.04M以上である。その上限は、好ましくは0.4M以下、特に好ましくは0.2M以下である。
(Electrolyte salt)
Preferred examples of the electrolyte salt used in the present invention include the following lithium salts.
Examples of lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , and LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 [LiFSI], LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (iso-C 3 F 7 ) 3 , lithium salts containing a chain-like fluorinated alkyl group such as LiPF 5 (iso-C 3 F 7 ), (CF 2 ) 2 (SO 2 ) 2 NLi, (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 Preferred examples include lithium salts having a cyclic fluorinated alkylene chain such as NLi, and preferred examples include at least one lithium salt selected from these, and one or more of these may be used. The above can be mixed and used.
Among these, at least one selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , and LiN (SO 2 F) 2 [LiFSI] is used. Preferably, LiPF 6 is used. The concentration of the electrolyte salt is usually preferably 0.3 M or more, more preferably 0.7 M or more, and further preferably 1.1 M or more with respect to the non-aqueous solvent. Moreover, the upper limit is preferably 2.5M or less, more preferably 2.0M or less, and still more preferably 1.6M or less.
In addition, as a preferable combination of these electrolyte salts, LiPF 6 is included, and at least one lithium selected from LiBF 4 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 F) 2 [LiFSI] is used. The case where the salt is contained in the non-aqueous electrolyte is preferable, and the proportion of the lithium salt other than LiPF 6 in the non-aqueous solvent is 0.001M or more, which improves the electrochemical characteristics in a wide temperature range. The effect is easily exerted, and it is preferable that it is 0.005 M or less because there is little concern that the effect of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range is reduced. Preferably it is 0.01M or more, Especially preferably, it is 0.03M or more, Most preferably, it is 0.04M or more. The upper limit is preferably 0.4M or less, particularly preferably 0.2M or less.

〔非水電解液の製造〕
本発明の非水電解液は、例えば、前記の非水溶媒を混合し、これに前記の電解質塩及び該非水電解液に対して前記一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを添加することにより得ることができる。
この際、用いる非水溶媒及び非水電解液に加える化合物は、生産性を著しく低下させない範囲内で、予め精製して、不純物が極力少ないものを用いることが好ましい。
[Production of non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte of the present invention is prepared, for example, by mixing the non-aqueous solvent described above with a specific polar group represented by the general formula (I) being phosphorous with respect to the electrolyte salt and the non-aqueous electrolyte. It can be obtained by adding lithium phosphate directly bonded to the atom.
At this time, it is preferable that the compound added to the non-aqueous solvent and the non-aqueous electrolyte to be used is one that is purified in advance and has as few impurities as possible within a range that does not significantly reduce the productivity.

本発明の非水電解液は、下記の第1〜第4の蓄電デバイスに使用することができ、非水電解質として、液体状のものだけでなくゲル化されているものも使用し得る。更に本発明の非水電解液は固体高分子電解質用としても使用できる。中でも電解質塩にリチウム塩を使用する第1の蓄電デバイス用(即ち、リチウム電池用)又は第4の蓄電デバイス用(即ち、リチウムイオンキャパシタ用)として用いることが好ましく、リチウム電池用として用いることがより好ましく、リチウム二次電池用として用いることが更に好ましい。   The nonaqueous electrolytic solution of the present invention can be used in the following first to fourth power storage devices, and not only a liquid but also a gelled one can be used as the nonaqueous electrolyte. Furthermore, the non-aqueous electrolyte of the present invention can be used for a solid polymer electrolyte. In particular, it is preferably used for the first electricity storage device (that is, for a lithium battery) or the fourth electricity storage device (that is, for a lithium ion capacitor) that uses a lithium salt as an electrolyte salt, and is used for a lithium battery. More preferably, it is more preferably used for a lithium secondary battery.

〔第1の蓄電デバイス(リチウム電池)〕
本明細書においてリチウム電池とは、リチウム一次電池及びリチウム二次電池の総称である。また、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。本発明のリチウム電池は、正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている前記非水電解液からなる。非水電解液以外の正極、負極等の構成部材は特に制限なく使用できる。
例えば、リチウム二次電池用正極活物質としては、コバルト、マンガン及びニッケルから選ばれる一種又は二種以上を含有するリチウムとの複合金属酸化物が使用される。これらの正極活物質は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなリチウム複合金属酸化物としては、例えば、LiCoO、LiMn、LiNiO、LiCo1−xNi(0.01<x<1)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi1/2Mn3/2、及びLiCo0.98Mg0.02から選ばれる一種又は二種以上が挙げられる。また、LiCoOとLiMn、LiCoOとLiNiO、LiMnとLiNiOのように併用してもよい。
[First power storage device (lithium battery)]
In this specification, the lithium battery is a general term for a lithium primary battery and a lithium secondary battery. In this specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery. The lithium battery of the present invention comprises the nonaqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous solvent. Components other than the non-aqueous electrolyte, such as a positive electrode and a negative electrode, can be used without particular limitation.
For example, as the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a composite metal oxide with lithium containing one or more selected from cobalt, manganese and nickel is used. These positive electrode active materials can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Examples of such a lithium composite metal oxide include LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiCo 1-x Ni x O 2 (0.01 <x <1), LiCo 1/3 Ni 1/3. One type or two or more types selected from Mn 1/3 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , and LiCo 0.98 Mg 0.02 O 2 may be mentioned. Moreover, LiCoO 2 and LiMn 2 O 4, LiCoO 2 and LiNiO 2, may be used in combination as LiMn 2 O 4 and LiNiO 2.

また、過充電時の安全性やサイクル特性を向上したり、4.3V以上の充電電位での使用を可能にするために、リチウム複合金属酸化物の一部は他元素で置換してもよい。例えば、コバルト、マンガン、ニッケルの一部をSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、Cu、Bi、Mo、La等の少なくとも一種以上の元素で置換したり、Oの一部をSやFで置換したり、又はこれらの他元素を含有する化合物を被覆することもできる。
これらの中では、LiCoO、LiMn、LiNiOのような満充電状態における正極の充電電位がLi基準で4.3V以上で使用可能なリチウム複合金属酸化物が好ましく、LiCo1−x(但し、MはSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、及びCuから選ばれる一種又は二種以上の元素、0.001≦x≦0.05)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi1/2Mn3/2、LiMnOとLiMO(Mは、Co、Ni、Mn、Fe等の遷移金属)との固溶体のような4.4V以上で使用可能なリチウム複合金属酸化物がより好ましい。高充電電圧で動作するリチウム複合金属酸化物を使用すると、充電時における電解液との反応により特に広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすいが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができる。
特にMnを含む正極の場合に正極からのMnイオンの溶出に伴い電池の抵抗が増加しやすい傾向にあるため、広い温度範囲で使用した場合における電気化学特性が低下しやすい傾向にあるが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができるので好ましい。
In addition, in order to improve safety and cycle characteristics during overcharge, or to enable use at a charging potential of 4.3 V or higher, a part of the lithium composite metal oxide may be substituted with another element. . For example, a part of cobalt, manganese, nickel is replaced with at least one element such as Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, Cu, Bi, Mo, La, A part of O can be substituted with S or F, or a compound containing these other elements can be coated.
Among these, lithium composite metal oxides such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , and LiNiO 2 that can be used at a charged potential of the positive electrode in a fully charged state of 4.3 V or more on the basis of Li are preferable, and LiCo 1-x M x O 2 (where M is one or more elements selected from Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, and Cu, 0.001 ≦ x ≦ 0. 05), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 , Li 2 MnO 3 and LiMO 2 (M is a transition of Co, Ni, Mn, Fe, etc.) A lithium composite metal oxide that can be used at 4.4 V or higher, such as a solid solution with (metal), is more preferable. When a lithium composite metal oxide that operates at a high charging voltage is used, the electrochemical characteristics when used in a wide temperature range are liable to deteriorate due to a reaction with the electrolyte during charging, but the lithium secondary battery according to the present invention Then, the deterioration of these electrochemical characteristics can be suppressed.
In particular, in the case of a positive electrode containing Mn, the resistance of the battery tends to increase with the elution of Mn ions from the positive electrode, so that the electrochemical characteristics when used in a wide temperature range tend to be lowered. The lithium secondary battery according to the invention is preferable because it can suppress a decrease in these electrochemical characteristics.

更に、正極活物質として、リチウム含有オリビン型リン酸塩を用いることもできる。特に鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる一種又は二種以上を含むリチウム含有オリビン型リン酸塩が好ましい。その具体例としては、LiFePO、LiCoPO、LiNiPO、及びLiMnPOから選ばれる一種又は二種以上が挙げられる。
これらのリチウム含有オリビン型リン酸塩の一部は他元素で置換してもよく、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンの一部をCo、Mn、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Nb、Cu、Zn、Mo、Ca、Sr、W、及びZrから選ばれる一種又は二種以上の元素で置換したり、又はこれらの他元素を含有する化合物や炭素材料で被覆することもできる。これらの中では、LiFePO又はLiMnPOが好ましい。
また、リチウム含有オリビン型リン酸塩は、例えば前記の正極活物質と混合して用いることもできる。
Furthermore, lithium-containing olivine-type phosphate can also be used as the positive electrode active material. In particular, lithium-containing olivine-type phosphate containing one or more selected from iron, cobalt, nickel and manganese is preferable. Specific examples thereof include one or more selected from LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , and LiMnPO 4 .
Some of these lithium-containing olivine-type phosphates may be substituted with other elements, and some of iron, cobalt, nickel, and manganese are replaced with Co, Mn, Ni, Mg, Al, B, Ti, V, and Nb. , Cu, Zn, Mo, Ca, Sr, W, and Zr may be substituted with one or more elements selected from these, or may be coated with a compound or carbon material containing these other elements. Among these, LiFePO 4 or LiMnPO 4 is preferable.
Moreover, lithium containing olivine type | mold phosphate can also be mixed with the said positive electrode active material, for example, and can be used.

また、リチウム一次電池用正極としては、CuO、CuO、AgO、AgCrO、CuS、CuSO、TiO、TiS、SiO、SnO、V、V12、VO、Nb、Bi、BiPb,Sb、CrO、Cr、MoO、WO、SeO、MnO、Mn、Fe、FeO、Fe、Ni、NiO、CoO、CoO等の、一種又は二種以上の金属元素の酸化物又はカルコゲン化合物、SO、SOCl等の硫黄化合物、一般式(CFnで表されるフッ化炭素(フッ化黒鉛)等が挙げられる。これらの中でも、MnO、V、フッ化黒鉛等が好ましい。 As the positive electrode for lithium primary battery, CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, Ag 2 CrO 4, CuS, CuSO 4, TiO 2, TiS 2, SiO 2, SnO, V 2 O 5, V 6 O 12 , VO x , Nb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 Pb 2 O 5 , Sb 2 O 3 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , MoO 3 , WO 3 , SeO 2 , MnO 2 , Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Ni 2 O 3 , NiO, CoO 3 , CoO and other oxides or chalcogen compounds of one or more metal elements, sulfur such as SO 2 and SOCl 2 Examples thereof include a compound and fluorocarbon (fluorinated graphite) represented by the general formula (CF x ) n . Among these, MnO 2, V 2 O 5 , fluorinated graphite and the like are preferable.

上記の正極活物質10gを蒸留水100mlに分散させた時の上澄み液のpHとしては10.0〜12.5である場合、一段と広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が得られやすいので好ましく、更に10.5〜12.0である場合が好ましい。
また、正極中に元素としてNiが含まれる場合、正極活物質中のLiOH等の不純物が増える傾向があるため、一段と広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が得られやすいので好ましく、正極活物質中のNiの原子濃度が5〜25atomic%である場合が更に好ましく、8〜21atomic%である場合が特に好ましい。
When the pH of the supernatant liquid when 10.0 g of the positive electrode active material is dispersed in 100 ml of distilled water is 10.0 to 12.5, the effect of improving the electrochemical characteristics in a wider temperature range can be easily obtained. The case of 10.5 to 12.0 is more preferable.
Further, when Ni is contained as an element in the positive electrode, since impurities such as LiOH in the positive electrode active material tend to increase, an effect of improving electrochemical characteristics in a wider temperature range is easily obtained, which is preferable. The case where the atomic concentration of Ni in the substance is 5 to 25 atomic% is more preferable, and the case where it is 8 to 21 atomic% is particularly preferable.

正極の導電剤は、化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に制限はない。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、及びサーマルブラックから選ばれる一種又は二種以上のカーボンブラック等が挙げられる。また、グラファイトとカーボンブラックを適宜混合して用いてもよい。導電剤の正極合剤への添加量は、1〜10質量%が好ましく、特に2〜5質量%が好ましい。   The conductive agent for the positive electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. For example, graphite such as natural graphite (scaly graphite, etc.), graphite such as artificial graphite, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and one or more carbon blacks selected from thermal black It is done. Further, graphite and carbon black may be appropriately mixed and used. 1-10 mass% is preferable and, as for the addition amount to the positive mix of a electrically conductive agent, 2-5 mass% is especially preferable.

正極は、前記の正極活物質をアセチレンブラック、カーボンブラック等の導電剤、及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンとブタジエンの共重合体(SBR)、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体(NBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレンプロピレンジエンターポリマー等の結着剤と混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン等の高沸点溶剤を加えて混練して正極合剤とした後、この正極合剤を集電体のアルミニウム箔やステンレス製のラス板等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
正極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.5g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは2g/cm以上であり、より好ましくは、3g/cm以上であり、更に好ましくは、3.6g/cm以上である。なお、その上限としては、4g/cm以下が好ましい。
The positive electrode is composed of a conductive agent such as acetylene black and carbon black, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of styrene and butadiene (SBR), acrylonitrile and butadiene. Mixing with a binder such as copolymer (NBR), carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene propylene diene terpolymer, etc., and adding a high boiling point solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone to knead and mix Then, this positive electrode mixture was applied to a current collector aluminum foil, a stainless steel lath plate, etc., dried and pressure-molded, and then subjected to vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours. It can be manufactured by heat treatment.
The density of the part except the collector of the positive electrode is usually at 1.5 g / cm 3 or more, for further increasing the capacity of the battery, it is preferably 2 g / cm 3 or more, more preferably, 3 g / cm 3 It is above, More preferably, it is 3.6 g / cm 3 or more. The upper limit is preferably 4 g / cm 3 or less.

リチウム二次電池用負極活物質としては、リチウム金属やリチウム合金、及びリチウムを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料〔易黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.37nm以上の難黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛等〕、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、LiTi12等のチタン酸リチウム化合物等を一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中では、リチウムイオンの吸蔵及び放出能力において、人造黒鉛や天然黒鉛等の高結晶性の炭素材料を使用することがより好ましく、格子面(002)の面間隔(d002)が0.340nm(ナノメータ)以下、特に0.335〜0.337nmである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することが更に好ましい。
特に複数の扁平状の黒鉛質微粒子が互いに非平行に集合又は結合した塊状構造を有する人造黒鉛粒子や、圧縮力、摩擦力、剪断力等の機械的作用を繰り返し与え、鱗片状天然黒鉛を球形化処理した粒子、を用いることが好ましい。
負極の集電体を除く部分の密度を1.5g/cm以上の密度に加圧成形したときの負極シートのX線回折測定から得られる黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比I(110)/I(004)が0.01以上となると一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましく、0.05以上となることがより好ましく、0.1以上となることが更に好ましい。また、過度に処理し過ぎて結晶性が低下し電池の放電容量が低下する場合があるので、ピーク強度の比I(110)/I(004)の上限は0.5以下が好ましく、0.3以下がより好ましい。
また、高結晶性の炭素材料(コア材)はコア材よりも低結晶性の炭素材料によって被膜されていると、広い温度範囲での電気化学特性が一段と良好となるので好ましい。被覆の炭素材料の結晶性は、TEMにより確認することができる。
高結晶性の炭素材料を使用すると、充電時において非水電解液と反応し、界面抵抗の増加によって低温もしくは高温における電気化学特性を低下させる傾向があるが、本発明に係るリチウム二次電池では広い温度範囲での電気化学特性が良好となる。
Examples of the negative electrode active material for a lithium secondary battery include lithium metal, lithium alloy, and a carbon material capable of occluding and releasing lithium (easily graphitized carbon and a (002) plane spacing of 0.37 nm or more). Non-graphitizable carbon, graphite with (002) plane spacing of 0.34 nm or less, etc.], tin (single), tin compound, silicon (single), silicon compound, lithium titanate such as Li 4 Ti 5 O 12 A compound etc. can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
Among these, it is more preferable to use a highly crystalline carbon material such as artificial graphite or natural graphite in terms of the ability to occlude and release lithium ions, and the lattice spacing ( 002 ) has an interplanar spacing (d 002 ) of 0.1. It is more preferable to use a carbon material having a graphite type crystal structure of 340 nm (nanometer) or less, particularly 0.335 to 0.337 nm.
In particular, artificial graphite particles having a massive structure in which a plurality of flat graphite fine particles are assembled or bonded non-parallel to each other, and mechanical actions such as compressive force, frictional force, shearing force, etc. are repeatedly applied, and scaly natural graphite is spherical. It is preferable to use particles that have been treated.
The peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal obtained from the X-ray diffraction measurement of the negative electrode sheet when the density of the portion excluding the current collector of the negative electrode is pressed to a density of 1.5 g / cm 3 or more. ) And the (004) plane peak intensity I (004) ratio I (110) / I (004) is preferably 0.01 or more because the electrochemical characteristics in a wider temperature range are further improved. More preferably, it is more preferably 0.1 or more. In addition, since the crystallinity may be lowered due to excessive treatment and the discharge capacity of the battery may be lowered, the upper limit of the peak intensity ratio I (110) / I (004) is preferably 0.5 or less. 3 or less is more preferable.
In addition, it is preferable that the highly crystalline carbon material (core material) is coated with a carbon material having lower crystallinity than the core material because electrochemical characteristics in a wide temperature range are further improved. The crystallinity of the carbon material of the coating can be confirmed by TEM.
When a highly crystalline carbon material is used, it reacts with the non-aqueous electrolyte during charging and tends to lower the electrochemical characteristics at low or high temperatures due to an increase in interface resistance. However, in the lithium secondary battery according to the present invention, Excellent electrochemical characteristics over a wide temperature range.

また、負極活物質としてのリチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物としては、Si、Ge、Sn、Pb、P、Sb、Bi、Al、Ga、In、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Mg、Sr、Ba等の金属元素を少なくとも一種含有する化合物が挙げられる。これらの金属化合物は単体、合金、酸化物、窒化物、硫化物、硼化物、リチウムとの合金等、何れの形態で用いてもよいが、単体、合金、酸化物、リチウムとの合金の何れかが高容量化できるので好ましい。中でも、Si、Ge及びSnから選ばれる少なくとも一種の元素を含有するものが好ましく、Si及びSnから選ばれる少なくとも一種の元素を含むものが電池を高容量化できるのでより好ましい。   Examples of the metal compound capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material include Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. , Zn, Ag, Mg, Sr, Ba, and other compounds containing at least one metal element. These metal compounds may be used in any form such as a simple substance, an alloy, an oxide, a nitride, a sulfide, a boride, and an alloy with lithium, but any of a simple substance, an alloy, an oxide, and an alloy with lithium. Is preferable because the capacity can be increased. Among these, those containing at least one element selected from Si, Ge and Sn are preferable, and those containing at least one element selected from Si and Sn are more preferable because the capacity of the battery can be increased.

負極は、上記の正極の作製と同様な導電剤、結着剤、高沸点溶剤を用いて混練して負極合剤とした後、この負極合剤を集電体の銅箔等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
負極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.1g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは1.5g/cm以上であり、より好ましくは1.7g/cm以上である。なお、その上限としては、2g/cm以下が好ましい。
The negative electrode is kneaded using the same conductive agent, binder, and high-boiling solvent as in the production of the positive electrode, and then the negative electrode mixture is applied to the copper foil of the current collector. After being dried and pressure-molded, it can be produced by heat treatment under vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours.
The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode is usually 1.1 g / cm 3 or more, and is preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 1.7 g in order to further increase the battery capacity. / Cm 3 or more. The upper limit is preferably 2 g / cm 3 or less.

また、リチウム一次電池用の負極活物質としては、リチウム金属又はリチウム合金が挙げられる。   Moreover, lithium metal or a lithium alloy is mentioned as a negative electrode active material for lithium primary batteries.

リチウム電池の構造には特に限定はなく、単層又は複層のセパレータを有するコイン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート電池等を適用できる。
電池用セパレータとしては、特に制限はないが、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンの単層又は積層の微多孔性フィルム、織布、不織布等を使用できる。
The structure of the lithium battery is not particularly limited, and a coin-type battery, a cylindrical battery, a square battery, a laminated battery, or the like having a single-layer or multi-layer separator can be applied.
Although there is no restriction | limiting in particular as a separator for batteries, The single layer or laminated microporous film of polyolefin, such as a polypropylene and polyethylene, a woven fabric, a nonwoven fabric, etc. can be used.

本発明におけるリチウム二次電池は、充電終止電圧が4.2V以上、特に4.3V以上の場合にも広い温度範囲での電気化学特性に優れ、更に、4.4V以上においても特性は良好である。放電終止電圧は、通常2.8V以上、更には2.5V以上とすることができるが、本願発明におけるリチウム二次電池は、2.0V以上とすることができる。電流値については特に限定されないが、通常0.1〜30Cの範囲で使用される。また、本発明におけるリチウム電池は、−40〜100℃、好ましくは−10〜80℃で充放電することができる。   The lithium secondary battery according to the present invention has excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range even when the end-of-charge voltage is 4.2 V or more, particularly 4.3 V or more, and the characteristics are also good at 4.4 V or more. is there. The end-of-discharge voltage is usually 2.8 V or higher, and more preferably 2.5 V or higher, but the lithium secondary battery in the present invention can be 2.0 V or higher. Although it does not specifically limit about an electric current value, Usually, it uses in the range of 0.1-30C. Moreover, the lithium battery in this invention can be charged / discharged at -40-100 degreeC, Preferably it is -10-80 degreeC.

本発明においては、リチウム電池の内圧上昇の対策として、電池蓋に安全弁を設けたり、電池缶やガスケット等の部材に切り込みを入れる方法も採用することができる。また、過充電防止の安全対策として、電池の内圧を感知して電流を遮断する電流遮断機構を電池蓋に設けることができる。   In the present invention, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the lithium battery, a method of providing a safety valve on the battery lid or cutting a member such as a battery can or a gasket can be employed. Further, as a safety measure for preventing overcharge, the battery lid can be provided with a current interruption mechanism that senses the internal pressure of the battery and interrupts the current.

〔第2の蓄電デバイス(電気二重層キャパシタ)〕
電解液と電極界面の電気二重層容量を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。本発明の一例は、電気二重層キャパシタである。この蓄電デバイスに用いられる最も典型的な電極活物質は、活性炭である。二重層容量は概ね表面積に比例して増加する。
[Second power storage device (electric double layer capacitor)]
It is an electricity storage device that stores energy by using the electric double layer capacity at the interface between the electrolyte and the electrode. An example of the present invention is an electric double layer capacitor. The most typical electrode active material used for this electricity storage device is activated carbon. Double layer capacity increases roughly in proportion to surface area.

〔第3の蓄電デバイス〕
電極のドープ/脱ドープ反応を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。この蓄電デバイスに用いられる電極活物質として、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化銅等の金属酸化物や、ポリアセン、ポリチオフェン誘導体等のπ共役高分子が挙げられる。これらの電極活物質を用いたキャパシタは、電極のドープ/脱ドープ反応にともなうエネルギー貯蔵が可能である。
[Third power storage device]
It is an electrical storage device which stores energy using dope / dedope reaction of an electrode. Examples of the electrode active material used in this power storage device include metal oxides such as ruthenium oxide, iridium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and copper oxide, and π-conjugated polymers such as polyacene and polythiophene derivatives. Capacitors using these electrode active materials can store energy associated with electrode doping / dedoping reactions.

〔第4の蓄電デバイス(リチウムイオンキャパシタ)〕
負極であるグラファイト等の炭素材料へのリチウムイオンのインターカレーションを利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。リチウムイオンキャパシタ(LIC)と呼ばれる。正極は、例えば活性炭電極と電解液との間の電気ニ重層を利用したものや、π共役高分子電極のドープ/脱ドープ反応を利用したもの等が挙げられる。電解液には少なくともLiPF等のリチウム塩が含まれる。
[Fourth storage device (lithium ion capacitor)]
It is an electricity storage device that stores energy by utilizing lithium ion intercalation with a carbon material such as graphite as a negative electrode. It is called a lithium ion capacitor (LIC). Examples of the positive electrode include those using an electric double layer between an activated carbon electrode and an electrolytic solution, and those using a π-conjugated polymer electrode doping / dedoping reaction. The electrolytic solution contains at least a lithium salt such as LiPF 6 .

上述の蓄電デバイスの構成例では、一般式(II)〜(IV)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを電解液に含有する例について説明したが、該リン酸リチウムを電解液以外の他の蓄電デバイス構成要素に含有してもよい。   In the above-described configuration example of the electricity storage device, the example in which the electrolyte includes lithium phosphate in which the specific polar group represented by the general formulas (II) to (IV) is directly bonded to the phosphorus atom has been described. You may contain lithium acid in other electrical storage device components other than electrolyte solution.

以下に説明する第二の態様〜第四の態様では、一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを予め電解液以外の他の構成要素に添加した蓄電デバイスの例について説明する。   In the second to fourth aspects described below, lithium phosphate in which the specific polar group represented by the general formula (I) is directly bonded to the phosphorus atom is added in advance to other components other than the electrolytic solution. An example of the electricity storage device will be described.

[第二の態様:一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを正極に添加する例]
一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを、前述した正極活物質や導電剤、及び結着剤と混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン等の高沸点溶剤を加えて混練して正極合剤とした後、この正極合剤を集電体のアルミニウム箔やステンレス製のラス板等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
[Second embodiment: Example in which lithium phosphate in which specific polar group represented by general formula (I) is directly bonded to phosphorus atom is added to positive electrode]
Lithium phosphate in which a specific polar group represented by the general formula (I) is directly bonded to a phosphorus atom is mixed with the above-described positive electrode active material, conductive agent, and binder, and this is mixed with 1-methyl-2- After adding a high boiling point solvent such as pyrrolidone and kneading to make a positive electrode mixture, this positive electrode mixture was applied to a current collector aluminum foil or stainless steel lath plate, etc., dried, and pressure molded, It can be produced by heat treatment under vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours.

一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムの添加量は、正極活物質に対して0.001〜10質量%であることが好ましい。該添加量は、正極活物質に対して0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましい。また、その上限は、8質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。   The addition amount of lithium phosphate in which the specific polar group represented by the general formula (I) is directly bonded to the phosphorus atom is preferably 0.001 to 10% by mass with respect to the positive electrode active material. The addition amount is more preferably 0.05% by mass or more, and further preferably 0.1% by mass or more with respect to the positive electrode active material. Moreover, the upper limit is more preferably 8% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.

[第三の態様:一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを負極に添加する例]
一般式(I)で表されるカルボン酸リチウム塩を上記の正極の作製と同様な導電剤、結着剤、高沸点溶剤を用いて混練して負極合剤とした後、この負極合剤を集電体の銅箔等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
[Third embodiment: Example in which lithium phosphate in which specific polar group represented by general formula (I) is directly bonded to phosphorus atom is added to negative electrode]
The lithium carboxylate represented by the general formula (I) is kneaded using the same conductive agent, binder, and high-boiling solvent as in the production of the positive electrode to obtain a negative electrode mixture. It can be produced by applying to a copper foil or the like of a current collector, drying and press-molding, and then heat-treating under vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours.

一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムの添加量は、負極活物質に対して0.001〜10質量%であることが好ましい。該添加量は、負極活物質に対して0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましい。また、その上限は、8質量%以下がより好ましく、5質量%以下が更に好ましい。   The addition amount of lithium phosphate in which the specific polar group represented by the general formula (I) is directly bonded to the phosphorus atom is preferably 0.001 to 10% by mass with respect to the negative electrode active material. The addition amount is more preferably 0.05% by mass or more, and still more preferably 0.1% by mass or more with respect to the negative electrode active material. Moreover, the upper limit is more preferably 8% by mass or less, and further preferably 5% by mass or less.

[第四の態様:一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムをセパレータに添加する例]
一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを有機溶媒や水に溶解した溶液に、セパレータを浸して含浸させた後、乾燥させる方法により一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを表面や孔内に含んだセパレータを作製することができる。また、一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを有機溶媒や水に分散させた塗工液を調製し、セパレータの表面全体に塗工液を塗布することにより作製することができる。
[Fourth aspect: Example in which lithium phosphate in which specific polar group represented by general formula (I) is directly bonded to phosphorus atom is added to separator]
The separator is immersed in a solution in which a lithium phosphate having a specific polar group represented by the general formula (I) directly bonded to a phosphorus atom dissolved in an organic solvent or water is impregnated, and then dried by a method of drying the general formula ( A separator containing lithium phosphate, in which the specific polar group represented by I) is directly bonded to the phosphorus atom, on the surface or in the pores can be produced. In addition, a coating liquid is prepared by dispersing lithium phosphate in which a specific polar group represented by the general formula (I) is directly bonded to a phosphorus atom in an organic solvent or water, and the coating liquid is applied to the entire surface of the separator. It can produce by apply | coating.

本発明の新規物質である一般式(V)〜(VII)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウム。   A lithium phosphate in which a specific polar group is directly bonded to a phosphorus atom (P) represented by general formulas (V) to (VII), which is a novel substance of the present invention.

Figure 2016066404
(R11及びR12はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11及びR12の少なくとも1方は炭素数3〜6のアルキニル基である。)
Figure 2016066404
(R 11 and R 12 are each independently synonymous with R. However, at least one of R 11 and R 12 is an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms.)

Figure 2016066404
(R11、R13、及びR14はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11、R13、及びR14のすべてがリチウム原子の場合は除く。)
Figure 2016066404
(R 11 , R 13 , and R 14 are each independently synonymous with R, except when R 11 , R 13 , and R 14 are all lithium atoms.)

Figure 2016066404
(R11及びR15はそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R 11 and R 15 are each independently synonymous with R.)

本発明に使用される一般式(V)〜(VII)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウムは、前駆体であるリン酸エステルを溶媒の存在下、リチウム塩と反応させることによって合成することができるが、これらの方法に何ら限定されるものではない。   The lithium phosphate in which a specific polar group is directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the general formulas (V) to (VII) used in the present invention, the phosphate ester as a precursor is added in the presence of a solvent. Although it can synthesize | combine by making it react with lithium salt, it is not limited to these methods at all.

前駆体となるリン酸エステルは公知の方法によって合成することができ、例えばJournal of the American Chemical Society,2006,vol.128,#15,p.5251−5261、Angewandte Chemie−International Edition,2010,vol.49,#38,p.6852−6855、独国特許第956404号公報等に記載の方法を適用することができる。   The phosphoric acid ester used as a precursor can be synthesized by a known method. For example, Journal of the American Chemical Society, 2006, vol. 128, # 15, p. 5251-5261, Angelwandte Chemie-International Edition, 2010, vol. 49, # 38, p. The method described in Japanese Patent No. 6852-6855, German Patent No. 956404, or the like can be applied.

前記リチウム塩基としては、酢酸リチウム、ギ酸リチウム、プロピオン酸リチウム、トリフルオロ酢酸リチウム、シュウ酸リチウム、もしくは安息香酸リチウム等のカルボン酸リチウム、フッ化リチウム、塩化リチウム、臭化リチウム、もしくはヨウ化リチウム等のハロゲン化アルカリ金属塩、炭酸リチウム、又は水酸化リチウム等が好適に挙げられるが、これらに何ら限定されるものではない。   Examples of the lithium base include lithium acetate, lithium formate, lithium propionate, lithium trifluoroacetate, lithium oxalate, or lithium benzoate, lithium fluoride, lithium chloride, lithium chloride, lithium bromide, or lithium iodide. Suitable examples include alkali metal halides such as lithium carbonate, lithium carbonate, and lithium hydroxide, but are not limited thereto.

上記リチウム塩の中でも、酢酸リチウム、塩化リチウム、ヨウ化リチウム、炭酸リチウム、又は水酸化リチウムが好ましく、酢酸リチウム又は塩化リチウムがより好ましい。   Among the lithium salts, lithium acetate, lithium chloride, lithium iodide, lithium carbonate, or lithium hydroxide is preferable, and lithium acetate or lithium chloride is more preferable.

リチウム塩の使用量としては、リン酸エステル1モルに対して0.5モル以上であることが好ましく、0.7モル以上であることがより好ましく、0.9モル以上であることが更に好ましい。0.5モルより少ないと反応が十分に進行せず、収率が低下するためである。上限としては2モル以下が好ましく、1.5モル以下がより好ましく、1.1モル以下であることが更に好ましい。リチウム塩の使用量が2モルより多いと副反応が進行しやすく、収率が低下してしまい、不純物が増加してしまうためである。   The amount of the lithium salt used is preferably 0.5 mol or more, more preferably 0.7 mol or more, still more preferably 0.9 mol or more with respect to 1 mol of the phosphate ester. . This is because if the amount is less than 0.5 mol, the reaction does not proceed sufficiently and the yield decreases. As an upper limit, 2 mol or less is preferable, 1.5 mol or less is more preferable, and it is still more preferable that it is 1.1 mol or less. This is because when the amount of the lithium salt used is more than 2 moles, side reactions are likely to proceed, the yield decreases, and impurities increase.

反応に用いる溶媒としては、水、アルコール、ニトリル、ケトン、スルホン、アミド、エーテル、エステル、芳香族、又はハロゲン化炭化水素が好適に挙げられ、中でもアルコール、ケトン、又はエーテルが好ましい。   As the solvent used in the reaction, water, alcohol, nitrile, ketone, sulfone, amide, ether, ester, aromatic, or halogenated hydrocarbon is preferably exemplified, and alcohol, ketone, or ether is particularly preferable.

前記溶媒としては具体的に以下のものが好適に挙げられる。
水、メタノール、エタノール、n−プロパノール等のアルコール、アセトニトリルもしくはプロピオニトリル等のニトリル、アセトン、メチルエチルケトン、もしくはメチルイソブチルケトン等のケトン、ジメチルスルホキシド等のスルホン、N,N−ジメチルホルムアミドもしくはN,N−ジメチルアセトアミド等のアミド、ジエチルエーテルもしくはテトラヒドロフラン等のエーテル、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、もしくは炭酸エチルメチル等のエステル、トルエンもしくはキシレン等の芳香族、又はジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、もしくはo−ジクロロベンゼン等のハロゲン系炭化水素が好適に挙げられるが、反応を阻害しない溶媒であれば、何らこれらに限定されるものではない。
Specific examples of the solvent include the following.
Water, alcohol such as methanol, ethanol, n-propanol, nitrile such as acetonitrile or propionitrile, ketone such as acetone, methyl ethyl ketone, or methyl isobutyl ketone, sulfone such as dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide or N, N -Amides such as dimethylacetamide, ethers such as diethyl ether or tetrahydrofuran, ethyl acetate, ethyl propionate, esters such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, or ethyl methyl carbonate, aromatics such as toluene or xylene, or dichloromethane, 1,2 -Halogen-based hydrocarbons such as dichloroethane or o-dichlorobenzene are preferably exemplified, but the solvent is not limited thereto as long as it does not inhibit the reaction.

中でも、メタノール、エタノール等のアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、もしくはメチルイソブチルケトン等のケトン、又はジエチルエーテルもしくはテトラヒドロフラン等のエーテルが好ましく、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルエーテル、もしくはテトラヒドロフランがより好ましい。   Among them, alcohols such as methanol and ethanol, ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, or ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran are preferable, and acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ether, and tetrahydrofuran are more preferable.

前記溶媒の使用量の下限は、リン酸エステル1質量部に対して、0.5質量部以上が好ましく、1質量部以上がより好ましい。有機溶媒の使用量の上限は、リン酸エステル1質量部に対して、50質量部以下が好ましく、20質量部以下がより好ましい。   0.5 mass part or more is preferable with respect to 1 mass part of phosphate ester, and, as for the minimum of the usage-amount of the said solvent, 1 mass part or more is more preferable. The upper limit of the amount of the organic solvent used is preferably 50 parts by mass or less and more preferably 20 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the phosphate ester.

反応温度の上限としては、80℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましく、60℃以下が特に好ましい。反応温度が80℃より高い場合、副反応が進行しやすくなるためである。下限としては、0℃以上が好ましく、5℃以上がより好ましく、10℃以上が特に好ましい。反応温度が0℃より低い場合、反応速度が大幅に低下するためである。ただし、使用する溶媒の沸点が80℃以下の場合、その溶媒の沸点を反応温度の上限とし、使用する溶媒の融点が0℃以上の場合、その有機溶媒の融点を反応温度の下限とする。   As an upper limit of reaction temperature, 80 degrees C or less is preferable, 70 degrees C or less is more preferable, and 60 degrees C or less is especially preferable. This is because when the reaction temperature is higher than 80 ° C., the side reaction easily proceeds. As a minimum, 0 degreeC or more is preferable, 5 degreeC or more is more preferable, and 10 degreeC or more is especially preferable. This is because when the reaction temperature is lower than 0 ° C., the reaction rate is greatly reduced. However, when the boiling point of the solvent used is 80 ° C. or lower, the boiling point of the solvent is the upper limit of the reaction temperature, and when the melting point of the solvent used is 0 ° C. or higher, the melting point of the organic solvent is the lower limit of the reaction temperature.

反応時間としては、上記の反応温度や、リチウム塩及び溶媒の使用量により上下するが、下限は0.5時間以上であることが好ましく、1時間以上であることがより好ましい。0.5時間未満では反応が十分に進行しないからである。一方で、上限は24時間以下であることが好ましく、16時間以下であることがより好ましい。24時間を超えてしまうと、副反応が進行しやすくなるためである。   The reaction time varies depending on the reaction temperature and the amount of lithium salt and solvent used, but the lower limit is preferably 0.5 hours or more, and more preferably 1 hour or more. This is because the reaction does not proceed sufficiently in less than 0.5 hours. On the other hand, the upper limit is preferably 24 hours or less, and more preferably 16 hours or less. This is because if the time exceeds 24 hours, the side reaction tends to proceed.

以下、一般式(I)で表されるリン酸リチウムの合成例、及びそれを用いた電解液の実施例を示すが、本発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。   Hereinafter, although the synthesis example of lithium phosphate represented by general formula (I) and the Example of electrolyte solution using the same are shown, this invention is not limited at all by these examples.

合成例1[リチウム エチル 2−プロピニルオキシカルボニルホスホネート(化合物A57)の合成]
2−プロピニル (ジエトキシホスホリルホリル)ホルメート10.00g(45.4mmol)を、塩化リチウム1.73g(40.9mmol)とアセトン70gのスラリーに添加し6時間還流した。室温まで冷却して白色結晶を濾別し、テトラヒドロフランで洗浄した後、減圧乾燥し2.45gのリチウム エチル 2−プロピニルオキシカルボニルホスホネートを得た(収率30%)。
得られたリチウム エチル 2−プロピニルオキシカルボニルホスホネートについて、H−NMRの測定を行い、その構造を確認した。
(1)H−NMR(400MHz,DMSO−d):δ = 4.61(dd, J = 2.4, 0.9 Hz, 2 H), 3.84-3.77(m, 2 H), 3.49(t, J = 2.4 Hz, 1 H), 1.12(t, J = 7.1 Hz, 3 H)
Synthesis Example 1 [Synthesis of Lithium Ethyl 2-propynyloxycarbonylphosphonate (Compound A57)]
2-Propinyl (diethoxyphosphorylphoryl) formate (10.00 g, 45.4 mmol) was added to a slurry of lithium chloride (1.73 g, 40.9 mmol) and acetone (70 g) and refluxed for 6 hours. After cooling to room temperature, white crystals were separated by filtration, washed with tetrahydrofuran, and then dried under reduced pressure to obtain 2.45 g of lithium ethyl 2-propynyloxycarbonylphosphonate (yield 30%).
About the obtained lithium ethyl 2-propynyloxycarbonyl phosphonate, < 1 > H-NMR measurement was performed and the structure was confirmed.
(1) 1 H-NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ = 4.61 (dd, J = 2.4, 0.9 Hz, 2 H), 3.84-3.77 (m, 2 H), 3.49 (t, J = 2.4 Hz, 1 H), 1.12 (t, J = 7.1 Hz, 3 H)

実施例1〜19、比較例1〜2
〔リチウムイオン二次電池の作製〕
LiNi1/3Mn1/3Co1/3;94質量%、アセチレンブラック(導電剤);3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、正極シートを作製した。正極の集電体を除く部分の密度は3.6g/cmであった。また、ケイ素(単体);10質量%、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質);80質量%、アセチレンブラック(導電剤);5質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、負極シートを作製した。負極の集電体を除く部分の密度は1.5g/cmであった。また、この電極シートを用いてX線回折測定した結果、黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比〔I(110)/I(004)〕は0.1であった。そして、正極シート、微多孔性ポリエチレンフィルム製セパレータ、負極シートの順に積層し、表1〜3に記載の組成の非水電解液を加えて、2032型コイン電池を作製した。
Examples 1-19, Comparative Examples 1-2
[Production of lithium ion secondary battery]
LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ; 94% by mass, acetylene black (conductive agent); 3% by mass are mixed, and polyvinylidene fluoride (binder); In addition to the solution dissolved in -2-pyrrolidone, the mixture was mixed to prepare a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, punched out to a predetermined size, and a positive electrode sheet was produced. The density of the portion excluding the current collector of the positive electrode was 3.6 g / cm 3 . Further, silicon (simple substance): 10% by mass, artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material); 80% by mass, acetylene black (conductive agent); Adhesive); 5% by mass was added to and mixed with the solution in which 1-methyl-2-pyrrolidone was dissolved to prepare a negative electrode mixture paste. This negative electrode mixture paste was applied to one side of a copper foil (current collector), dried and pressurized, punched out to a predetermined size, and a negative electrode sheet was produced. The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode was 1.5 g / cm 3 . As a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio of the peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal to the peak intensity I (004) of the (004) plane [I (110) / I (004)] was 0.1. And it laminated | stacked in order of the positive electrode sheet, the separator made from a microporous polyethylene film, and the negative electrode sheet, and added the non-aqueous electrolyte of the composition of Tables 1-3, and produced the 2032 type coin battery.

〔高温充電保存後の低温特性の評価〕
<初期の放電容量>
上記の方法で作製したコイン電池を用いて、25℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で、終止電圧4.35Vまで3時間充電し、−10℃に恒温槽の温度を下げ、1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電して、初期の−10℃の放電容量を求めた。
<高温充電保存試験>
次に、このコイン電池を65℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.35Vまで3時間充電し、4.35Vに保持した状態で10日間保存を行った。その後、25℃の恒温槽に入れ、一旦1Cの定電流下終止電圧2.75Vまで放電した。
<高温充電保存後の放電容量>
更にその後、初期の放電容量の測定と同様にして、高温充電保存後の−10℃の放電容量を求めた。
<高温充電保存後の低温特性>
高温充電保存後の低温特性を下記の−10℃放電容量の維持率より求めた。
高温充電保存後の−10℃放電容量維持率(%)=(高温充電保存後の−10℃の放電容量/初期の−10℃の放電容量)×100
電池特性を表1〜3に示す。
[Evaluation of low temperature characteristics after high temperature charge storage]
<Initial discharge capacity>
Using the coin battery produced by the above method, in a constant temperature bath at 25 ° C., charge at a constant current of 1 C and a constant voltage to a final voltage of 4.35 V for 3 hours, lower the temperature of the constant temperature bath to −10 ° C., The battery was discharged to a final voltage of 2.75 V under a constant current of 1 C, and an initial discharge capacity of −10 ° C. was obtained.
<High-temperature charge storage test>
Next, this coin battery was charged in a constant temperature bath of 65 ° C. with a constant current and a constant voltage of 1 C for 3 hours to a final voltage of 4.35 V, and stored for 10 days in a state where it was maintained at 4.35 V. Then, it put into the thermostat of 25 degreeC, and discharged once to the final voltage 2.75V under the constant current of 1C.
<Discharge capacity after storage at high temperature>
Thereafter, in the same manner as the measurement of the initial discharge capacity, the discharge capacity at −10 ° C. after storage at high temperature was obtained.
<Low temperature characteristics after high temperature charge storage>
The low temperature characteristic after high temperature charge storage was calculated | required from the following -10 degreeC discharge capacity maintenance factor.
−10 ° C. discharge capacity retention ratio after storage at high temperature charge (%) = (− 10 ° C. discharge capacity after initial storage at high temperature / initial discharge capacity at −10 ° C.) × 100
The battery characteristics are shown in Tables 1-3.

Figure 2016066404
Figure 2016066404

Figure 2016066404
Figure 2016066404

Figure 2016066404
Figure 2016066404

実施例20、比較例3
実施例1用いた正極活物質に変えて、LiNi1/2Mn3/2(正極活物質)を用いて、正極シートを作製した。非晶質炭素で被覆されたLiNi1/2Mn3/2;94質量%、アセチレンブラック(導電剤);3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、正極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を4.9V、放電終止電圧を2.7Vとしたこと、非水電解液の組成を所定のものに変えたことの他は、実施例1と同様にコイン電池を作製し、電池評価を行った。結果を表4に示す。
Example 20, Comparative Example 3
A positive electrode sheet was produced using LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 (positive electrode active material) instead of the positive electrode active material used in Example 1. LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 coated with amorphous carbon; 94% by mass, acetylene black (conductive agent); 3% by mass are mixed in advance and polyvinylidene fluoride (binder); 3% by mass Was added to a solution dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone and mixed to prepare a positive electrode mixture paste. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, punched out to a predetermined size, and a positive electrode sheet was prepared. A coin battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the discharge end voltage was 4.9 V and the non-aqueous electrolyte composition was changed to a predetermined one. . The results are shown in Table 4.

Figure 2016066404
Figure 2016066404

実施例21、及び比較例4
実施例1で用いた負極活物質に変えて、チタン酸リチウムLiTi12(負極活物質)を用いて、負極シートを作製した。チタン酸リチウムLiTi12;80質量%、アセチレンブラック(導電剤);15質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤);5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、負極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を2.8V、放電終止電圧を1.2Vとしたこと、非水電解液の組成を所定のものに変えたことの他は、実施例1と同様にコイン電池を作製し、電池評価を行った。結果を表5に示す。
Example 21 and Comparative Example 4
In place of the negative electrode active material used in Example 1, a negative electrode sheet was prepared using lithium titanate Li 4 Ti 5 O 12 (negative electrode active material). Lithium titanate Li 4 Ti 5 O 12 ; 80% by mass, acetylene black (conductive agent); 15% by mass are mixed in advance, and polyvinylidene fluoride (binder); 5% by mass in 1-methyl-2-pyrrolidone A negative electrode mixture paste was prepared by adding to the dissolved solution and mixing. This negative electrode mixture paste was applied onto a copper foil (current collector), dried and pressurized, punched out to a predetermined size, and a negative electrode sheet was produced. A coin battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the discharge end voltage was 8 V, the discharge end voltage was 1.2 V, and the composition of the nonaqueous electrolyte was changed to a predetermined one. The results are shown in Table 5.

Figure 2016066404
Figure 2016066404

実施例22〜23
一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを正極活物質100%に対して、所定量を添加して作製した正極を用いた以外は、比較例1と同様にリチウム二次電池を作製し、電池評価を行った。結果を表6に示す。
Examples 22-23
Comparative example except that a positive electrode prepared by adding a predetermined amount of lithium phosphate in which a specific polar group represented by the general formula (I) is directly bonded to a phosphorus atom to 100% of the positive electrode active material was used. A lithium secondary battery was prepared in the same manner as in Example 1, and the battery was evaluated. The results are shown in Table 6.

実施例24〜25
一般式(I)で表される特定の極性基がリン原子に直接結合したリン酸リチウムを正極には添加せず、負極に添加した以外は、比較例1と同様にリチウム二次電池を作製し、電池評価を行った。結果を表6に示す。
Examples 24-25
A lithium secondary battery was produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that lithium phosphate in which the specific polar group represented by the general formula (I) was directly bonded to the phosphorus atom was not added to the positive electrode, but was added to the negative electrode. The battery was evaluated. The results are shown in Table 6.

Figure 2016066404
Figure 2016066404

上記実施例1〜19のリチウム二次電池は何れも、本願発明の非水電解液において一般式(I)で表されるリン原子(P)に特定の極性基(X)が直接結合したリン酸リチウムを添加しなかった場合の比較例1、トリエチルホスホノフォルメートを添加した場合の比較例2のリチウム二次電池に比べ、広い温度範囲での電気化学特性が顕著に向上している。以上より、本発明の効果は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、本願発明のリン原子(P)に特定の極性基(X)が直接結合したリン酸リチウムを含有させた場合に特有の効果であることが判明した。
また、実施例20と比較例3の対比、実施例21と比較例4の対比から正極にニッケルマンガン酸リチウム塩(LiNi1/2Mn3/2)を用いた場合や、負極にチタン酸リチウムを用いた場合にも同様な効果がみられることから、特定の正極や負極に依存した効果でないことは明らかである。
In any of the lithium secondary batteries of Examples 1 to 19, phosphorus in which a specific polar group (X) is directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the general formula (I) in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention. Compared to the lithium secondary battery of Comparative Example 1 in which no lithium acid was added and Comparative Example 2 in which triethylphosphonoformate was added, the electrochemical characteristics in a wide temperature range were remarkably improved. As described above, the effect of the present invention is that, in a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, lithium phosphate in which a specific polar group (X) is directly bonded to the phosphorus atom (P) of the present invention is used. It was found that the effect was unique when it was contained.
Further, from the comparison between Example 20 and Comparative Example 3 and the comparison between Example 21 and Comparative Example 4, when nickel manganate lithium salt (LiNi 1/2 Mn 3/2 O 4 ) was used for the positive electrode, or titanium was used for the negative electrode. Since the same effect is observed when lithium acid is used, it is clear that the effect is not dependent on a specific positive electrode or negative electrode.

また、実施例22〜25と比較例1の対比から、一般式(I)で表されるリン原子(P)に特定の極性基(X)が直接結合したリン酸リチウムを電解液以外の部位に含む場合においても、効果があることが判明した。   Further, from the comparison between Examples 22 to 25 and Comparative Example 1, lithium phosphate in which a specific polar group (X) was directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the general formula (I) It was found that there is an effect even if it is included in.

更に、本発明の非水電解液は、リチウム一次電池の広い温度範囲での放電特性を改善する効果も有する。   Furthermore, the non-aqueous electrolyte of the present invention also has an effect of improving the discharge characteristics in a wide temperature range of the lithium primary battery.

本発明の非水電解液を使用すれば、広い温度範囲における電気化学特性に優れた蓄電デバイスを得ることができる。特にハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、バッテリー電気自動車等に搭載されるリチウム二次電池等の蓄電デバイス用の非水電解液として使用すると、広い温度範囲で電気化学特性が低下しにくい蓄電デバイスを得ることができる。   If the non-aqueous electrolyte of the present invention is used, an electricity storage device having excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range can be obtained. Especially when used as a non-aqueous electrolyte for electricity storage devices such as lithium secondary batteries mounted on hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, battery electric vehicles, etc., the electricity storage devices are unlikely to deteriorate in electrochemical characteristics over a wide temperature range. Can be obtained.

Claims (5)

非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、一般式(I)で表されるリン原子(P)に特定の極性基(X)が直接結合したリン酸リチウムを一種以上含有することを特徴とする非水電解液。
Figure 2016066404
(Rは炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、炭素数3〜6のアルキニル基、及び炭素数6〜12のアリール基からなる群より選ばれる水素原子の一部がハロゲン原子で置換されていてもよい有機基またはリチウム原子であり、Xは−C(=O)基、−P(=O)基、又は−S(=O)基を含む極性基である。)
In a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, it contains at least one lithium phosphate in which a specific polar group (X) is directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the general formula (I) A non-aqueous electrolyte characterized by:
Figure 2016066404
(R is a part of a hydrogen atom selected from the group consisting of an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 6 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms. Is an organic group optionally substituted with a halogen atom or a lithium atom, and X is a polar group containing a —C (═O) group, a —P (═O) group, or a —S (═O) 2 group. is there.)
前記リン酸リチウムが、下記一般式(II)〜(IV)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウムからなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1に記載の非水電解液。
Figure 2016066404
(R及びRはそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R、R、及びRはそれぞれ独立にRと同義である。)
Figure 2016066404
(R及びRはそれぞれ独立にRと同義である。)
The lithium phosphate is at least one selected from the group consisting of lithium phosphates in which a specific polar group is directly bonded to a phosphorus atom (P) represented by the following general formulas (II) to (IV). The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1.
Figure 2016066404
(R 1 and R 2 are each independently synonymous with R.)
Figure 2016066404
(R 1 , R 3 , and R 4 are each independently synonymous with R.)
Figure 2016066404
(R 1 and R 5 are each independently synonymous with R.)
正極、負極、及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスにおいて、該非水電解液が請求項2に記載の非水電解液であることを特徴とする蓄電デバイス。   An electricity storage device comprising a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, wherein the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte according to claim 2. device. 一般式(V)から(VII)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウム。
Figure 2016066404
(R11及びR12はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11及びR12の少なくとも1方は炭素数3〜6のアルキニル基である。)
Figure 2016066404
(R11、R13、及びR14はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11、R13、及びR14のすべてがリチウム原子の場合は除く。)
Figure 2016066404
(R11及びR15はそれぞれ独立にRと同義である。)
Lithium phosphate in which a specific polar group is directly bonded to the phosphorus atom (P) represented by the general formulas (V) to (VII).
Figure 2016066404
(R 11 and R 12 are each independently synonymous with R. However, at least one of R 11 and R 12 is an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms.)
Figure 2016066404
(R 11 , R 13 , and R 14 are each independently synonymous with R, except when R 11 , R 13 , and R 14 are all lithium atoms.)
Figure 2016066404
(R 11 and R 15 are each independently synonymous with R.)
一般式(V)から(VII)で表されるリン原子(P)に特定の極性基が直接結合したリン酸リチウムからなる蓄電デバイス用の添加剤。
Figure 2016066404
(R11及びR12はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11及びR12の少なくとも1方は炭素数3〜6のアルキニル基である。)
Figure 2016066404
(R11、R13、及びR14はそれぞれ独立にRと同義である。ただし、R11、R13、及びR14のすべてがリチウム原子の場合は除く。)
Figure 2016066404
(R11及びR15はそれぞれ独立にRと同義である。)
An additive for an electricity storage device comprising lithium phosphate in which a specific polar group is directly bonded to a phosphorus atom (P) represented by general formulas (V) to (VII).
Figure 2016066404
(R 11 and R 12 are each independently synonymous with R. However, at least one of R 11 and R 12 is an alkynyl group having 3 to 6 carbon atoms.)
Figure 2016066404
(R 11 , R 13 , and R 14 are each independently synonymous with R, except when R 11 , R 13 , and R 14 are all lithium atoms.)
Figure 2016066404
(R 11 and R 15 are each independently synonymous with R.)
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