JP2016139567A - Additive agent for secondary battery, electrode using the same and electrolyte - Google Patents

Additive agent for secondary battery, electrode using the same and electrolyte Download PDF

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史行 田邊
Fumiyuki Tanabe
史行 田邊
泰知 松山
Taichi MATSUYAMA
泰知 松山
森 宏一
Koichi Mori
宏一 森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for suppressing gas generation from a nonaqueous electrolyte secondary battery and improving its charge and discharge cycle characteristics and output property.SOLUTION: Disclosed is a nonaqueous electrolyte secondary battery in which a compound (A) having at least one group selected from an urethane group, an urea group and a thiourethane group and a group represented by the following general formula (2) is added to an electrode or an electrolyte.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水電解液二次電池に有用な添加剤、それを用いた電極及び電解液に関する。   The present invention relates to an additive useful for a non-aqueous electrolyte secondary battery, an electrode using the additive, and an electrolyte.

リチウムイオン電池等の非水電解液二次電池は、高電圧、高エネルギー密度という特徴を持つことから、携帯情報機器分野等において広く利用され、その需要が急速に拡大しており、現在、携帯電話やノート型パソコンを始めとするモバイル情報化機器用の標準電池としてのポジションが確立されている。当然ながら、携帯機器等の高性能化と多機能化に伴い、その電源としての非水電解液二次電池に対しても更なる高性能化(例えば、高容量化と高エネルギー密度化)が求められている。この要求に応えるために種々の方法、例えば、電極の充填率の向上による高密度化、現行の活物質(特に負極)の利用深度の向上、新規高容量の活物質の開発等が行われている。そして、現実に非水電解液二次電池がこれらの方法によって確実に高容量化されている。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion batteries are characterized by high voltage and high energy density, so they are widely used in the field of portable information equipment, and the demand for them is rapidly expanding. A position as a standard battery for mobile information devices such as telephones and notebook computers has been established. Of course, along with the high performance and multi-functionality of portable devices, etc., even higher performance (for example, higher capacity and higher energy density) for non-aqueous electrolyte secondary batteries as its power source It has been demanded. In order to meet this demand, various methods such as higher density by improving the filling rate of electrodes, improvement of the depth of use of current active materials (especially negative electrodes), development of new high-capacity active materials, etc. have been carried out. Yes. In reality, the capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery is reliably increased by these methods.

また、非水電解液二次電池の更なる高容量化を図るために、正極活物質の利用率の向上や高電圧材料の開発が求められている。この中で、特に充電電圧の上昇による正極活物質の利用深度の向上が注目されている。例えば、作動電圧が4.2V級の非水電解液二次電池の活物質であるコバルト複合酸化物(LiCoO)は、現在のLi基準で4.3Vまで充電すると充電容量が約155mAh/gであるのに対し、4.50Vまで充電すると約190mAh/g以上である。このように充電電圧の向上で正極活物質の利用率が大きくなる。 Further, in order to further increase the capacity of the non-aqueous electrolyte secondary battery, improvement in the utilization rate of the positive electrode active material and development of a high voltage material are required. Among these, the improvement of the utilization depth of the positive electrode active material due to the increase in the charging voltage has attracted attention. For example, a cobalt composite oxide (LiCoO 2 ), which is an active material of a non-aqueous electrolyte secondary battery having an operating voltage of 4.2 V class, has a charge capacity of about 155 mAh / g when charged to 4.3 V based on the current Li standard. On the other hand, when charged to 4.50 V, it is about 190 mAh / g or more. Thus, the utilization rate of a positive electrode active material becomes large by the improvement of a charging voltage.

しかし、電池の高電圧化に伴って、電池の容量やエネルギー密度が向上する一方で、充放電サイクル特性の低下や、高温貯蔵時においてガスが発生することによる膨れがおきるという問題点があった。また、   However, as the voltage of the battery is increased, the capacity and energy density of the battery are improved, while the charge / discharge cycle characteristics are deteriorated, and there is a problem that the gas is swollen during high-temperature storage. . Also,

このような問題を解決するために様々な添加剤を添加する技術が開示されており、例えば特許文献1にはビニレンカーボネート(VC)を電解液に添加する技術が開示されており、特許文献2には1,3−プロパンスルトンを電解液に添加する技術が開示されている。また特許文献3にはシリコーンオイルを電解液に添加する技術が開示されている。   In order to solve such a problem, a technique for adding various additives is disclosed. For example, Patent Document 1 discloses a technique for adding vinylene carbonate (VC) to an electrolytic solution. Discloses a technique of adding 1,3-propane sultone to an electrolytic solution. Patent Document 3 discloses a technique for adding silicone oil to an electrolytic solution.

特開平11−067266号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-067266 特開2000−123868号公報JP 2000-123868 A 特開2000−294275号公報JP 2000-294275 A

しかし、これらの添加剤を用いてもサイクル特性の改善効果は不十分であり、更なる改善が求められていた。本発明はこの課題を鑑みてなされたものである。
すなわち本発明の解決しようとする課題は、非水電解液二次電池のガス発生を抑制し、かつ充放電のサイクル特性と出力特性を改善することである。
However, even if these additives are used, the effect of improving the cycle characteristics is insufficient, and further improvement has been demanded. The present invention has been made in view of this problem.
That is, the problem to be solved by the present invention is to suppress the gas generation of the nonaqueous electrolyte secondary battery and to improve the charge / discharge cycle characteristics and output characteristics.

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、本発明に到達した。すなわち本発明は、下記一般式(1)で表される基及びで表される基を有する化合物(A)を含有する二次電池用添加剤(B);前記二次電池用添加剤(B)を含有する電極;前記二次電池用添加剤(B)を含有する電解液;前記電極及び前記電解液のうち少なくとも一方を有するリチウムイオン電池;前記電極及び前記電解液のうち少なくとも一方を有するリチウムイオンキャパシタである。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have reached the present invention. That is, the present invention provides a secondary battery additive (B) comprising a group represented by the following general formula (1) and a compound (A) having a group represented by: An electrolyte solution containing the secondary battery additive (B); a lithium ion battery having at least one of the electrode and the electrolyte solution; and having at least one of the electrode and the electrolyte solution Lithium ion capacitor.

Figure 2016139567
[式(1)中、Rは水素原子又は炭素数1〜12の有機基である。]
Figure 2016139567
[In Formula (1), R is a hydrogen atom or a C1-C12 organic group. ]

Figure 2016139567
[式(2)中、R及びRは水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は水素原子がヘテロ原子を含む官能基に置換されていてもよい炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、複数個ある場合のR及びRは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。nは1〜300の整数である。]
Figure 2016139567
[In the formula (2), R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a functional group containing a hetero atom. When there are a plurality of monovalent hydrocarbon groups, R 1 and R 2 may be the same or different. n is an integer of 1 to 300. ]

本発明の二次電池用添加剤を含有する電極又は電解液を使用することで、リチウムイオン電池又はリチウムイオンキャパシタのガス発生を抑制し、かつ充放電のサイクル特性及び出力特性を改善することができる。   By using the electrode or electrolyte containing the secondary battery additive of the present invention, it is possible to suppress the gas generation of the lithium ion battery or lithium ion capacitor and improve the charge / discharge cycle characteristics and output characteristics. it can.

本発明の二次電池用添加剤(B)は一般式(1)で表される基及び下記一般式(2)で表される基を有する化合物(A)を含有する。   The additive (B) for secondary batteries of the present invention contains a compound (A) having a group represented by the general formula (1) and a group represented by the following general formula (2).

Figure 2016139567
Figure 2016139567

Figure 2016139567
Figure 2016139567

一般式(1)中、Rは水素原子又は炭素数1〜12の1価の有機基であり、炭素数1〜12の1価の有機基としては、炭素数1〜12の1価の脂肪族炭化水素基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、1−メチルプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基及びドデシル基等)、炭素数1〜12の1価の脂環式炭化水素基(シクロヘキシル基及びシクロペンチル基等)、炭素数6〜12の1価の芳香族炭化水素基(ベンジル基、フェニル基、メチルフェニル基、ビフェニル基及びナフチル基等)及びこれらの水素原子がヘテロ原子を含む官能基(アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基及びアルキルチオ基等)により置換された1価の基等が挙げられる。
これらのうち、電池出力特性の観点から、Rとしては水素原子及び炭素数1〜12の1価の脂肪族炭化水素基が好ましく、水素原子が更に好ましい。
In general formula (1), R is a hydrogen atom or a monovalent organic group having 1 to 12 carbon atoms, and the monovalent organic group having 1 to 12 carbon atoms may be a monovalent fat having 1 to 12 carbon atoms. Group hydrocarbon group (methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, 1-methylpropyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, 1-methylbutyl group 2-methylbutyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1-ethylpropyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 1,1,2-trimethylpropyl group, 1-ethyl-1-methylpropyl group, heptyl Octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group and dodecyl group), monovalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms (such as cyclohexyl group and cyclopentyl group), carbon number 6 To 12 monovalent aromatic hydrocarbon groups (benzyl group, phenyl group, methylphenyl group, biphenyl group, naphthyl group, etc.) and functional groups in which these hydrogen atoms contain a hetero atom (amino group, alkylamino group, dialkyl) And monovalent groups substituted by amino groups and alkylthio groups).
Among these, from the viewpoint of battery output characteristics, R is preferably a hydrogen atom or a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, and more preferably a hydrogen atom.

一般式(1)で表される基は、サイクル特性の観点からウレタン基、ウレア基、チオウレタン基、アロファネート基及びビウレット基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基に含まれる基であることが好ましく、ウレタン基、ウレア基及びチオウレタン基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基に含まれる基であることが更に好ましい。   The group represented by the general formula (1) is a group contained in at least one group selected from the group consisting of a urethane group, a urea group, a thiourethane group, an allophanate group, and a biuret group from the viewpoint of cycle characteristics. Preferably, it is a group contained in at least one group selected from the group consisting of a urethane group, a urea group and a thiourethane group.

ウレタン基はイソシアネート基と水酸基の反応により得ることができ、ウレア基はイソシアネート基とアミノ基の反応により得ることができる。チオウレタン基はイソシアネート基とメルカプト基の反応により得ることができる。アロファネート基はイソシアネート基とカルバメート基の反応により得ることができ、ビウレット基はイソシアネート基とカルバミド基の反応により得ることができる。   The urethane group can be obtained by the reaction of an isocyanate group and a hydroxyl group, and the urea group can be obtained by the reaction of an isocyanate group and an amino group. The thiourethane group can be obtained by the reaction of an isocyanate group and a mercapto group. Allophanate groups can be obtained by reaction of isocyanate groups and carbamate groups, and biuret groups can be obtained by reaction of isocyanate groups and carbamide groups.

式(2)中、R及びRは水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は水素原子がヘテロ原子を含む官能基に置換されていてもよい炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、複数個ある場合のR及びRは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
炭素数1〜20のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、ブトキシ基及びオクトキシ基等が挙げられる。
炭素数1〜20のヘテロ原子を含む官能基に置換されていてもよい1価の炭化水素基としては、炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、1−メチルプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基及びドデシル基等)、炭素数1〜20の1価の脂環式炭化水素基(シクロヘキシル基及びシクロペンチル基等)及び炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基(ベンジル基、フェニル基、メチルフェニル基、ビフェニル基及びナフチル基等)等が挙げられ、これらの基の水素原子を置換するヘテロ原子を含む官能基としては、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基及びアルキルチオ基等が挙げられる。
これらのうち出力特性の観点からメチル基が好ましく用いられる。
In the formula (2), R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a functional group containing a hetero atom. R 1 and R 2 in the case of plural valent hydrocarbon groups may be the same or different.
Examples of the alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a butoxy group, and an octoxy group.
The monovalent hydrocarbon group which may be substituted with a functional group containing a hetero atom having 1 to 20 carbon atoms includes a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms (methyl group, ethyl group, n -Propyl group, isopropyl group, n-butyl group, 1-methylpropyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 1,1-dimethylpropyl Group, 2,2-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1-ethylpropyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 1,1,2-trimethylpropyl group, 1-ethyl-1-methylpropyl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group Octyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, dodecyl group and the like), monovalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms (such as cyclohexyl group and cyclopentyl group) and 1 having 6 to 20 carbon atoms. Valent aromatic hydrocarbon groups (benzyl group, phenyl group, methylphenyl group, biphenyl group, naphthyl group, etc.) and the like, and the functional group containing a hetero atom replacing the hydrogen atom of these groups is an amino group , Alkylamino group, dialkylamino group, alkylthio group and the like.
Of these, a methyl group is preferably used from the viewpoint of output characteristics.

nは1〜300の整数である。   n is an integer of 1 to 300.

化合物(A)は、電池の出力特性の観点から、アルキレンオキシ基(c)を有していることが好ましい。前記アルキレンオキシ基(c)としては炭素数2〜4のアルキレンオキシ基(エチレンオキシ基、プロピレンオキシ基及びブチレンオキシ基等)が挙げられる。中でも電池出力特性の観点からエチレンオキシ基が好ましい。
アルキレンオキシ基(c)は1個のアルキレンオキシ基で構成されていても、2個以上のアルキレンオキシ基が連続して結合して構成されていてもよく、電池出力特性の観点から、1個のアルキレンオキシ基又は2〜40個のアルキレンオキシ基が連続して結合して構成されていることが好ましく、3〜30個のアルキレンオキシ基が連続して結合して構成されていることが更に好ましい。
2個以上のアルキレンオキシ基が連続して結合している場合、結合しているアルキレンオキシ基は1種であっても、2種以上であってもよい。2種以上のアルキレンオキシ基が連続して結合している場合の結合様式は、ランダム、ブロック又はその混合のいずれであってもよい。
The compound (A) preferably has an alkyleneoxy group (c) from the viewpoint of battery output characteristics. Examples of the alkyleneoxy group (c) include alkyleneoxy groups having 2 to 4 carbon atoms (such as an ethyleneoxy group, a propyleneoxy group, and a butyleneoxy group). Among these, an ethyleneoxy group is preferable from the viewpoint of battery output characteristics.
The alkyleneoxy group (c) may be composed of one alkyleneoxy group or may be composed of two or more alkyleneoxy groups bonded in series, and from the viewpoint of battery output characteristics, It is preferable that the alkyleneoxy group or 2 to 40 alkyleneoxy groups are continuously bonded to each other, and that 3 to 30 alkyleneoxy groups are continuously bonded to each other. preferable.
When two or more alkyleneoxy groups are successively bonded, the bonded alkyleneoxy groups may be one type or two or more types. When two or more kinds of alkyleneoxy groups are continuously bonded, the bonding mode may be random, block, or a mixture thereof.

化合物(A)は、前記アルキレンオキシ基(c)を下記一般式(3)〜(5)で表される構造単位として有することが好ましい。

Figure 2016139567
Figure 2016139567
Figure 2016139567
The compound (A) preferably has the alkyleneoxy group (c) as a structural unit represented by the following general formulas (3) to (5).
Figure 2016139567
Figure 2016139567
Figure 2016139567

式(3)中、Lは炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数個ある場合のLはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。Lの具体例としてはエチレン基、1,3−プロピレン基、1,2−プロピレン基及びテトラメチレン基等が挙げられる。これらのうち電池特性の観点からエチレン基が好ましい。 In Formula (3), L 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of L 1 s , they may be the same or different. Specific examples of L 1 include an ethylene group, a 1,3-propylene group, a 1,2-propylene group, and a tetramethylene group. Among these, an ethylene group is preferable from the viewpoint of battery characteristics.

は炭素数1〜10の2価の炭化水素基であり、Lの具体例としてはメチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基及びヘキサメチレン基等が挙げられる。これらのうち電池特性の観点からメチレン基及びエチレン基が好ましい。 L 2 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and specific examples of L 2 include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, and a hexamethylene group. Among these, a methylene group and an ethylene group are preferable from the viewpoint of battery characteristics.

は水素原子又は水素原子がヘテロ原子を含む官能基により置換されていても良い炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。Lの具体例としては炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、1−メチルプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基及びドデシル基等)、炭素数1〜20の1価の脂環式炭化水素基(シクロヘキシル基及びシクロペンチル基等)及び炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基(ベンジル基、フェニル基、メチルフェニル基、ビフェニル基及びナフチル基等)等が挙げられる。これらのうち電池のサイクル特性の観点から水素原子及び炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基が好ましく用いられる。Rはより好ましくは水素原子である。なお、ヘテロ原子を含む官能基としては、アミノ基、アルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基及びアルキルチオ基等が挙げられる。
hは1〜40の整数であり、好ましくは3〜30、更に好ましくは5〜20である。
L 3 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in which the hydrogen atom may be substituted with a functional group containing a hetero atom. Specific examples of L 3 include monovalent aliphatic hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms (methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, 1-methylpropyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1-ethyl Propyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 1-methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 1,1,2 -Trimethylpropyl group, 1-ethyl-1-methylpropyl group, heptyl group, octyl group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group and dodecyl group ), Monovalent alicyclic hydrocarbon groups having 1 to 20 carbon atoms (such as cyclohexyl group and cyclopentyl group) and monovalent aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms (benzyl group, phenyl group, methylphenyl group) , Biphenyl group and naphthyl group). Among these, a hydrogen atom and a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms are preferably used from the viewpoint of the cycle characteristics of the battery. R 3 is more preferably a hydrogen atom. Examples of the functional group containing a hetero atom include an amino group, an alkylamino group, a dialkylamino group, and an alkylthio group.
h is an integer of 1 to 40, preferably 3 to 30, and more preferably 5 to 20.

式(4)中、Pは炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数個ある場合のPはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。Pの具体例としては前記のLと同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。
は炭素数1〜10の2価の炭化水素基であり、Pの具体例としては前記のLと同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。
iは1〜40の整数であり、好ましくは3〜30、更に好ましくは5〜20である。
In formula (4), P 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of P 1 s , P 1 may be the same or different. Specific examples of P 1 include the same as L 1 described above, and preferable ones are also the same.
P 2 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, include those similar to the L 2 of the specific examples of P 2, it is preferable also the same.
i is an integer of 1 to 40, preferably 3 to 30, and more preferably 5 to 20.

式(5)中、Wは炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数個ある場合のWはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。Wとしては前記のLと同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。Wは水素原子又は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であり、炭素数1〜20の1価の炭化水素基としては炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基(メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、1−メチルプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,1−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、3−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、1−メチルペンチル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1−エチル−1−メチルプロピル基、ヘプチル基、オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基及びドデシル基等)、炭素数1〜20の1価の脂環式炭化水素基(シクロヘキシル基及びシクロペンチル基等)及び炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基(フェニル基、メチルフェニル基、ベンジル基及びナフチル基等)等が挙げられる。
中でも水素原子及び炭素数1〜20の1価の脂肪族炭化水素基が好ましく、更に好ましくは水素原子、メチル基、エチル基、イソプロピル基及び2−エチルヘキシル基である。kは1〜40の整数であり、出力特性の観点から3〜30が好ましく、5〜20が特に好ましい。
In Formula (5), W 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of W 1 s , they may be the same or different. W 1 may be the same as L 1 described above, and preferred ones are also the same. W 2 is a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and the monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms is a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms ( Methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, 1-methylpropyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group 1,1-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl group, 1,2-dimethylpropyl group, 1-ethylpropyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 3-methylpentyl group, 2-methylpentyl group 1-methylpentyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 1,1,2-trimethylpropyl group, 1-ethyl-1-methylpropyl group, heptyl group, octyl Til group, isooctyl group, 2-ethylhexyl group, nonyl group, decyl group, undecyl group and dodecyl group), monovalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms (such as cyclohexyl group and cyclopentyl group) and carbon Examples thereof include monovalent aromatic hydrocarbon groups of 6 to 20 (phenyl group, methylphenyl group, benzyl group, naphthyl group, etc.) and the like.
Among these, a hydrogen atom and a monovalent aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms are preferable, and a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, and a 2-ethylhexyl group are more preferable. k is an integer of 1 to 40, preferably 3 to 30, and particularly preferably 5 to 20 from the viewpoint of output characteristics.

化合物(A)は電池特性の観点から、下記一般式(6)で表される基を有することが好ましい。   The compound (A) preferably has a group represented by the following general formula (6) from the viewpoint of battery characteristics.

Figure 2016139567
Figure 2016139567

式(6)中、Qは炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数個ある場合のQはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。Qとしては前記のLと同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。
は炭素数1〜10の2価の炭化水素基である。Qとしては前記のLと同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。
Mは1価の金属イオンであり、リチウムイオン、ナトリウムイオン及びカリウムイオン等のアルカリ金属イオン等が挙げられる。これらのうち、電池出力特性等の観点から、リチウムイオン及びナトリウムイオンが好ましい。
Aは−CO 又は−SO であり、電池出力特性の観点から−SO が好ましい。
jは0〜40の整数であり、出力特性の観点から3〜30が好ましく、5〜20が特に好ましい。mは0又は1であり、好ましくは1である。
In Formula (6), Q 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of Q 1 s , Q 1 may be the same or different. Examples of Q 1 include the same as L 1 described above, and preferable ones are also the same.
Q 2 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. The Q 2 same can be mentioned and L 2 above, it is preferable also the same.
M is a monovalent metal ion, and examples thereof include alkali metal ions such as lithium ion, sodium ion and potassium ion. Of these, lithium ions and sodium ions are preferable from the viewpoint of battery output characteristics and the like.
A is —CO 2 or —SO 3 , and —SO 3 is preferable from the viewpoint of battery output characteristics.
j is an integer of 0 to 40, preferably 3 to 30, and particularly preferably 5 to 20 from the viewpoint of output characteristics. m is 0 or 1, preferably 1.

化合物(A)の好ましい例としては下記一般式(7)で表されるものが挙げられる。

Figure 2016139567
Preferable examples of the compound (A) include those represented by the following general formula (7).
Figure 2016139567

式(7)中、R〜Rは水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、水素原子がヘテロ原子を含む官能基に置換されていてもよい炭素数1〜20の1価の炭化水素基である。nが2以上で複数のRが含まれる場合には、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。
〜Rとしては前記Rと同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。Z〜Zは炭素数1〜20のアルコキシ基、水素原子がヘテロ原子を含む官能基に置換されていてもよい炭素数1〜20の炭化水素基、下記一般式(8)で表される基又は下記一般式(9)で表される基であり、Z〜Zのうち少なくとも1つは一般式(8)で表される基又は一般式(9)で表される基である。Z〜Zとしては前記Rと同じものが挙げられ、好ましいものはR、一般式(8)で表される基及び一般式(9)で表される基である。
In Formula (7), R 3 to R 7 are a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or a 1 to 1 carbon atom that may be substituted with a functional group containing a hetero atom in the hydrogen atom. Valent hydrocarbon group. When n is 2 or more and a plurality of R 5 are contained, they may be the same or different.
Examples of R 3 to R 7 include the same as R 1, and preferred examples are also the same. Z 1 to Z 3 are represented by an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms in which a hydrogen atom may be substituted with a functional group containing a hetero atom, and the following general formula (8). Or a group represented by the following general formula (9), and at least one of Z 1 to Z 3 is a group represented by the general formula (8) or a group represented by the general formula (9). is there. Examples of Z 1 to Z 3 are the same as those described above for R 1, and preferred are R 1 , a group represented by general formula (8), and a group represented by general formula (9).

Figure 2016139567
Figure 2016139567

式(8)中、Rは炭素数1〜10の2価の炭化水素基であり、Rは炭素数1〜20の2価の炭化水素基であり、Xは酸素原子、硫黄原子又はイミノ基である。Fは炭素数1〜20の1価の炭化水素基又は前記の一般式(3)〜(6)で表される基である。 In Formula (8), R 8 is a C 1-10 divalent hydrocarbon group, R 9 is a C 1-20 divalent hydrocarbon group, and X is an oxygen atom, a sulfur atom or It is an imino group. F is a monovalent hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms or a group represented by the general formulas (3) to (6).

Figure 2016139567
Figure 2016139567

式(9)中、R10は炭素数1〜10の2価の炭化水素基であり、R11は炭素数1〜10の炭化水素基であり、Xは酸素原子、硫黄原子又はイミノ基である。 In the formula (9), R 10 is a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, R 11 is a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and X is an oxygen atom, a sulfur atom or an imino group. is there.

として好ましいものの具体例としては炭素数1〜10の2価の直鎖炭化水素基(例えば、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、オクチレン基、ドデシレン基)、炭素数1〜10の2価の脂環式炭化水素基(例えば、シクロヘキシレン基及びシクロペンチレン基)及び炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基(例えば、フェニレン基、メチルフェニレン基、ベンジレン基及びナフチレン基等)が挙げられる。これらのうち出力特性の観点からメチレン基、エチレン基及びプロピレン基が更に好ましく用いられる。 Specific examples of preferable R 8 include divalent linear hydrocarbon groups having 1 to 10 carbon atoms (for example, methylene group, ethylene group, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, octylene group, dodecylene group). A divalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (for example, cyclohexylene group and cyclopentylene group) and a monovalent aromatic hydrocarbon group having 6 to 10 carbon atoms (for example, phenylene group, methyl group) Phenylene group, benzylene group, naphthylene group, etc.). Of these, methylene group, ethylene group and propylene group are more preferably used from the viewpoint of output characteristics.

として好ましいものの具体例としては炭素数1〜20の2価の直鎖炭化水素基、炭素数1〜20の2価の脂環式炭化水素基及び炭素数6〜20の2価の芳香族炭化水素基が挙げられる。これらのうち特にヘキサメチレンジイソシアネートから2つのイソシアネート基を除いた残基、イソホロンジイソシアネートから2つのイソシアネート基を除いた残基、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートから2つのイソシアネート基を除いた残基及びジフェニルメタンジイソシアネートから2つのイソシアネート基を除いた残基が更に好ましく用いられる。 Specific examples of preferable R 9 include a divalent linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, a divalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and a divalent aroma having 6 to 20 carbon atoms. Group hydrocarbon group. Among these, in particular, a residue obtained by removing two isocyanate groups from hexamethylene diisocyanate, a residue obtained by removing two isocyanate groups from isophorone diisocyanate, a residue obtained by removing two isocyanate groups from dicyclohexylmethane diisocyanate, and two residues obtained from diphenylmethane diisocyanate. A residue excluding an isocyanate group is more preferably used.

Xとしては電池の出力特性等の観点から酸素原子が好ましい。
Fとして好ましいものの具体例としては、前記の炭素数1〜20の1価の直鎖炭化水素基、炭素数1〜20の1価の脂環式炭化水素基及び炭素数6〜20の1価の芳香族炭化水素基が挙げられる。これらのうち、出力特性の観点からメチル基、エチル基、ブチル基及び一般式(3)〜(6)で表される基が更に好ましく用いられる。
X is preferably an oxygen atom from the viewpoint of the output characteristics of the battery.
Specific examples of preferable F include the monovalent linear hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, the monovalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and the monovalent group having 6 to 20 carbon atoms. The aromatic hydrocarbon group of these is mentioned. Of these, methyl groups, ethyl groups, butyl groups, and groups represented by general formulas (3) to (6) are more preferably used from the viewpoint of output characteristics.

10は炭素数1〜10の2価の炭化水素基であり、R11は炭素数1〜10の炭化水素基である。
10として好ましいものの具体例としては前記Rと同じものが挙げられ、好ましいものも同じである。
11として好ましいものの具体例としては前記の炭素数1〜10の1価の直鎖炭化水素基、炭素数1〜10の1価の脂環式炭化水素基及び炭素数6〜10の1価の芳香族炭化水素基と同じものが挙げられる。これらのうち、出力特性の観点からブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基及びフェニル基が好ましく用いられる。
R 10 is a C 1-10 divalent hydrocarbon group, and R 11 is a C 1-10 hydrocarbon group.
Specific examples of preferable R 10 include the same as R 8 described above, and preferable examples thereof are also the same.
Specific examples of preferable R 11 include the aforementioned monovalent linear hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, monovalent alicyclic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and monovalent group having 6 to 10 carbon atoms. And the same aromatic hydrocarbon group. Of these, a butyl group, a hexyl group, a cyclohexyl group, and a phenyl group are preferably used from the viewpoint of output characteristics.

本発明の二次電池用添加剤が含有する化合物(A)は、例えばイソシアネート基を有する化合物(T1)と水酸基、アミノ基又はメルカプト基等の活性水素基を有するシロキサン結合を有する化合物(T2)を反応させる事で合成することができる。   The compound (A) contained in the secondary battery additive of the present invention is, for example, a compound (T1) having an isocyanate group and a compound (T2) having a siloxane bond having an active hydrogen group such as a hydroxyl group, an amino group or a mercapto group. It can be synthesized by reacting.

イソシアネート基を有する化合物(T1)としては炭素数2〜20のモノイソシアネート化合物(例えばエチルイソシアネート、ブチルイソシアネート、オクチルイソシアネート及びドデシルイソシアネート等)、炭素数4〜20のジイソシアネート化合物(例えばヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート及びトリレンジイソシアネート等)及び炭素数6〜30のトリイソシアネート化合物(例えばヘキサメチレンジイソシアネートのビウレット変性物及びヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性物等)並びにこれらの変性物等が挙げられる。   As the compound (T1) having an isocyanate group, a monoisocyanate compound having 2 to 20 carbon atoms (for example, ethyl isocyanate, butyl isocyanate, octyl isocyanate and dodecyl isocyanate), a diisocyanate compound having 4 to 20 carbon atoms (for example, hexamethylene diisocyanate, isophorone) Diisocyanate, dicyclohexylmethane diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, tolylene diisocyanate and the like) and triisocyanate compounds having 6 to 30 carbon atoms (for example, biuret-modified products of hexamethylene diisocyanate and isocyanurate-modified products of hexamethylene diisocyanate) and these And the like.

活性水素基を有するシロキサン結合を有する化合物(T2)として好ましいものとしては変性シリコーンオイルが挙げられる。変性シリコーンオイルとしては、カルビノール変性シリコーンオイル(信越化学工業社製:KF−6000及びX−22−4039等)、アミノ変性シリコーンオイル(信越化学工業社製:KF−8010等)及びメルカプト変性シリコーンオイル(信越化学工業社製:X−22−167B)等が挙げられる。
化合物(T2)としては、1,3−ビス(3−ヒドロキシプロピル)テトラメチルジシロキサン及び1,3−ビス(3−メルカプトプロピル)テトラメチルジシロキサンを用いることも好ましく、これらは和光純薬工業株式会社等から入手することができる。
A preferable example of the compound (T2) having a siloxane bond having an active hydrogen group is a modified silicone oil. Examples of the modified silicone oil include carbinol-modified silicone oil (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: KF-6000 and X-22-4039), amino-modified silicone oil (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: KF-8010), and mercapto-modified silicone. Oil (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. product: X-22-167B) etc. are mentioned.
As the compound (T2), 1,3-bis (3-hydroxypropyl) tetramethyldisiloxane and 1,3-bis (3-mercaptopropyl) tetramethyldisiloxane are also preferably used, and these are Wako Pure Chemical Industries, Ltd. It can be obtained from corporations.

本発明の二次電池用添加剤(B)は化合物(A)以外の成分を含有してもよく、非水溶媒(H)二次電池の電解質溶液等に用いられる有機溶剤(例えばビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、クロロエチレンカーボネート、エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、プロパンスルトン及びα−ブロモ−γ−ブチロラクトン)を含有してもよい。
二次電池用添加剤(B)中における化合物(A)の含有量は、二次電池用添加剤(B)の重量を基準として、10〜100重量%であることが好ましく、更に好ましくは50〜100重量%である。二次電池用添加剤(B)に含まれる化合物(A)は1種であってもよく、2種以上であってもよい。
The secondary battery additive (B) of the present invention may contain components other than the compound (A), and is an organic solvent (for example, vinylene carbonate, for example) used as an electrolyte solution for a nonaqueous solvent (H) secondary battery. Fluoroethylene carbonate, chloroethylene carbonate, ethylene sulfite, propylene sulfite, propane sultone, and α-bromo-γ-butyrolactone).
The content of the compound (A) in the secondary battery additive (B) is preferably 10 to 100% by weight, more preferably 50, based on the weight of the secondary battery additive (B). ~ 100% by weight. The compound (A) contained in the secondary battery additive (B) may be one type or two or more types.

本発明において二次電池とは、リチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池及びニッケル水素電池等の電気化学デバイスを含む。   In the present invention, the secondary battery includes electrochemical devices such as a lithium ion battery, a lithium ion capacitor, an electric double layer capacitor, a lead storage battery, a nickel-cadmium battery, and a nickel metal hydride battery.

本発明の電極は、二次電池用添加剤(B)、活物質(D)及び結着剤(E)並びに必要により導電助剤(K)を溶媒に分散させてスラリーを得た後、スラリーを集電体上に塗工して有機溶媒を乾燥させることで得ることができる。二次電池用添加剤(B)、活物質(D)、結着剤(E)、溶媒及び導電助剤(K)は、いずれも1種又は2種以上用いることができる。   The electrode of the present invention is obtained by dispersing a secondary battery additive (B), an active material (D), a binder (E) and, if necessary, a conductive additive (K) in a solvent to obtain a slurry. Can be obtained by coating on a current collector and drying the organic solvent. As the secondary battery additive (B), the active material (D), the binder (E), the solvent, and the conductive additive (K), any one or two or more of them can be used.

活物質(D)としては、負極活物質(D1)を用いることによりリチウムイオン電池用の負極が得られ、負極活物質(D1)にリチウムをドーピングすることによりリチウムイオンキャパシタ用負極が得られる。また、正極活物質としてはリチウムイオン電池用正極活物質(D2)及びリチウムイオンキャパシタ用正極活物質(D3)が挙げられる。
負極活物質(D1)としては、黒鉛、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体(例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの)、コークス類(例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス)、炭素繊維、導電性高分子(例えばポリアセチレン及びポリピロール)、スズ、シリコン、及び金属合金(例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等)等が挙げられる。
リチウムイオン電池用正極活物質(D2)としてはリチウムと遷移金属との複合酸化物(例えばLiCoO、LiNiO、LiMnO及びLiMn)、遷移金属酸化物(例えばMnO及びV)、遷移金属硫化物(例えばMoS及びTiS)、及び導電性高分子(例えばポリアニリン、ポリフッ化ビニリデン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−p−フェニレン及びポリカルバゾール)等が挙げられる。
リチウムイオンキャパシタ用正極活物質(D3)としては活性炭、炭素繊維及び導電性高分子(例えばポリアセチレン及びポリピロール)等が挙げられる。
As the active material (D), a negative electrode for a lithium ion battery is obtained by using the negative electrode active material (D1), and a negative electrode for a lithium ion capacitor is obtained by doping lithium into the negative electrode active material (D1). Moreover, as a positive electrode active material, the positive electrode active material (D2) for lithium ion batteries and the positive electrode active material (D3) for lithium ion capacitors are mentioned.
As the negative electrode active material (D1), graphite, amorphous carbon, a polymer compound fired body (for example, those obtained by firing and carbonizing a phenol resin, a furan resin, etc.), cokes (for example, pitch coke, needle coke, and petroleum coke), Examples thereof include carbon fibers, conductive polymers (for example, polyacetylene and polypyrrole), tin, silicon, and metal alloys (for example, lithium-tin alloy, lithium-silicon alloy, lithium-aluminum alloy, and lithium-aluminum-manganese alloy). .
Examples of the positive electrode active material (D2) for lithium ion batteries include composite oxides of lithium and transition metals (eg, LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 and LiMn 2 O 4 ), transition metal oxides (eg, MnO 2 and V 2 O). 5 ), transition metal sulfides (eg, MoS 2 and TiS 2 ), and conductive polymers (eg, polyaniline, polyvinylidene fluoride, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, poly-p-phenylene, and polycarbazole).
Examples of the positive electrode active material (D3) for the lithium ion capacitor include activated carbon, carbon fiber, and conductive polymer (for example, polyacetylene and polypyrrole).

結着剤(E)としては、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン及びポリプロピレン等の高分子化合物が挙げられる。   Examples of the binder (E) include polymer compounds such as starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, polyvinyl pyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, and polypropylene.

任意成分である導電助剤(K)としては、カーボンブラック類(例えばカーボンブラック、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)及び金属粉末(例えばアルミニウム粉及びニッケル粉)、導電性金属酸化物(例えば酸化亜鉛及び酸化チタン)等が挙げられる。   The conductive assistant (K) which is an optional component includes carbon blacks (for example, carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black) and metal powder (for example, aluminum powder and nickel powder) ), Conductive metal oxides (for example, zinc oxide and titanium oxide) and the like.

本発明の電極を調製する際に用いる溶媒としては水、N−メチルピロリドン、アセトン及びトルエン等が挙げられる。   Examples of the solvent used when preparing the electrode of the present invention include water, N-methylpyrrolidone, acetone and toluene.

活物質(D)の含有量は、電池容量の観点から、活物質(D)、結着剤(E)、二次電池用添加剤(B)の合計重量に基づいて、好ましくは70〜98重量%であり、更に好ましくは90〜98重量%である。
結着剤(E)の含有量は、電池容量の観点から、活物質(D)、結着剤(E)、二次電池用添加剤(B)の合計重量に基づいて、好ましくは0.5〜29重量%であり、更に好ましくは1〜10重量%である。
二次電池用添加剤(B)の含有量は、充放電サイクル特性、電池容量及び高温貯蔵特性の観点から、活物質(D)、結着剤(E)、二次電池用添加剤(B)の合計重量に基づいて、好ましくは0.01〜10重量%、更に好ましくは0.05〜1重量%である。
導電助剤(K)の含有量は、電池出力の観点から、活物質(D)、結着剤(E)、二次電池用添加剤(B)の合計重量に基づいて、好ましくは0〜29重量%であり、更に好ましくは1〜10重量%である。
The content of the active material (D) is preferably 70 to 98 based on the total weight of the active material (D), the binder (E), and the secondary battery additive (B) from the viewpoint of battery capacity. % By weight, more preferably 90-98% by weight.
The content of the binder (E) is preferably 0.00 based on the total weight of the active material (D), the binder (E), and the secondary battery additive (B) from the viewpoint of battery capacity. It is 5-29 weight%, More preferably, it is 1-10 weight%.
The content of the secondary battery additive (B) is selected from the viewpoints of charge / discharge cycle characteristics, battery capacity, and high-temperature storage characteristics, the active material (D), the binder (E), and the secondary battery additive (B). ), Preferably 0.01 to 10% by weight, more preferably 0.05 to 1% by weight.
The content of the conductive additive (K) is preferably 0 to 0 based on the total weight of the active material (D), the binder (E), and the secondary battery additive (B) from the viewpoint of battery output. 29% by weight, more preferably 1 to 10% by weight.

本発明の電解液は二次電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)を含有する。
本発明の電解液は二次電池用添加剤(B)及び電解質(G)を非水溶媒(H)に溶解させることにより得ることができる。
The electrolytic solution of the present invention contains a secondary battery additive (B), an electrolyte (G), and a nonaqueous solvent (H).
The electrolytic solution of the present invention can be obtained by dissolving the secondary battery additive (B) and the electrolyte (G) in a non-aqueous solvent (H).

電解質(G)としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、LiPF、LiBF、LiSbF、LiAsF及びLiClO等の無機酸のリチウム塩、LiN(CFSO、LiN(CSO及びLiC(CFSO等の有機酸のリチウム塩が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはLiPFである。 The electrolyte (G), normal is can be used such as those used in the electrolytic solution, for example, LiPF 6, LiBF 4, LiSbF 6, LiAsF 6 , and lithium salts of inorganic acids LiClO 4, etc., LiN (CF 3 Examples include lithium salts of organic acids such as SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 . Among these, LiPF 6 is preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.

非水溶媒(H)としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。   As the non-aqueous solvent (H), those used in ordinary electrolytes can be used, for example, lactone compounds, cyclic or chain carbonates, chain carboxylates, cyclic or chain ethers, phosphoric acid Esters, nitrile compounds, amide compounds, sulfones, sulfolanes, and the like and mixtures thereof can be used.

非水溶媒(H)の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは環状又は鎖状炭酸エステルである。
環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート及びブチレンカーボネート等が挙げられる。
鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート及びジ−n−プロピルカーボネート等が挙げられる。
Of the non-aqueous solvents (H), cyclic or chain carbonates are preferred from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.
Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate, ethylene carbonate and butylene carbonate.
Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, and di-n-propyl carbonate.

二次電池用添加剤(B)の含有量は、充放電サイクル特性、電池容量及び高温貯蔵特性の観点から、二次電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)の合計重量に基づいて、好ましくは0.01〜10重量%、更に好ましくは0.05〜1重量%である。
電解質(G)の含有量は、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から、二次電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)の合計重量に基づいて、好ましくは0.1〜30重量%であり、更に好ましくは0.5〜20重量%である。
非水溶媒(H)の含有量は、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から、二次電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)の合計重量に基づいて、好ましくは60〜99重量%であり、更に好ましくは85〜95重量%である。
The content of the secondary battery additive (B) is determined from the viewpoints of charge / discharge cycle characteristics, battery capacity, and high-temperature storage characteristics. Secondary battery additive (B), electrolyte (G), and nonaqueous solvent (H) Is preferably 0.01 to 10% by weight, and more preferably 0.05 to 1% by weight, based on the total weight.
The content of the electrolyte (G) is preferably based on the total weight of the secondary battery additive (B), the electrolyte (G) and the nonaqueous solvent (H) from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics. It is 0.1-30 weight%, More preferably, it is 0.5-20 weight%.
The content of the nonaqueous solvent (H) is based on the total weight of the secondary battery additive (B), the electrolyte (G) and the nonaqueous solvent (H) from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics. Preferably it is 60 to 99 weight%, More preferably, it is 85 to 95 weight%.

本発明の電解液は、更に過充電防止剤、脱水剤及び容量安定化剤等の添加剤を含有してもよい。
過充電防止剤としては、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン及びt−アミルベンゼン等の芳香族化合物等が挙げられる。過充電防止剤の使用量は、二次電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)の合計重量に基づいて、通常0〜5重量%、好ましくは0.5〜3重量%である。
The electrolytic solution of the present invention may further contain additives such as an overcharge inhibitor, a dehydrating agent and a capacity stabilizer.
Examples of the overcharge inhibitor include biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated terphenyl, aromatic compounds such as cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, and t-amylbenzene. The amount of the overcharge inhibitor used is usually 0 to 5% by weight, preferably 0.5 to 5% based on the total weight of the secondary battery additive (B), electrolyte (G) and nonaqueous solvent (H). 3% by weight.

脱水剤としては、ゼオライト、シリカゲル及び酸化カルシウム等が挙げられる。脱水剤の使用量は、二次電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)の合計重量に基づいて、通常0〜5重量%、好ましくは0.5〜3重量%である。   Examples of the dehydrating agent include zeolite, silica gel and calcium oxide. The amount of the dehydrating agent used is usually 0 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, based on the total weight of the secondary battery additive (B), electrolyte (G) and non-aqueous solvent (H). %.

容量安定化剤としては、フルオロエチレンカーボネート、無水コハク酸、1−メチル−2−ピペリドン、ヘプタン及びフルオロベンゼン等が挙げられる。容量安定化剤の使用量は、二次電池用添加剤(B)、電解質(G)及び非水溶媒(H)の合計重量に基づいて、通常0〜5重量%、好ましくは0.5〜3重量%である。   Examples of the capacity stabilizer include fluoroethylene carbonate, succinic anhydride, 1-methyl-2-piperidone, heptane, and fluorobenzene. The amount of the capacity stabilizer used is usually 0 to 5% by weight, preferably 0.5 to 5%, based on the total weight of the secondary battery additive (B), electrolyte (G) and nonaqueous solvent (H). 3% by weight.

本発明のリチウムイオン電池は、正極、負極及びセパレータを収納した電池缶内に電解液を注入して電池缶を密封する際に、正極又は負極として本発明の電極を用いる方法、電解液に本発明の電解液を用いる方法及びこれらを併用する方法により得ることが出来る。   The lithium ion battery of the present invention is a method of using the electrode of the present invention as a positive electrode or a negative electrode when an electrolyte is injected into a battery can containing a positive electrode, a negative electrode, and a separator to seal the battery can. It can be obtained by the method using the electrolytic solution of the invention and the method using these together.

セパレータとしては、ポリエチレン又はポリプロピレン製フィルムの微多孔膜、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維及びガラス繊維等からなる不織布並びにこれらの表面にシリカ、アルミナ及びチタニア等のセラミック微粒子を付着させたものが挙げられる。   Examples of separators include microporous films made of polyethylene or polypropylene films, multilayer films of porous polyethylene films and polypropylene, non-woven fabrics made of polyester fibers, aramid fibers, glass fibers, and the like, and silica, alumina, titania, etc. on their surfaces. The thing to which ceramic fine particles were made to adhere is mentioned.

電池缶としては、ステンレススチール、鉄、アルミニウム及びニッケルメッキスチール等の金属材料を用いることができるが、電池用途に応じてプラスチック材料を用いることもできる。また電池缶は、用途に応じて円筒型、コイン型、角型又はその他任意の形状にすることができる。   As the battery can, metal materials such as stainless steel, iron, aluminum, and nickel-plated steel can be used, but plastic materials can also be used depending on the battery application. Further, the battery can can be formed into a cylindrical shape, a coin shape, a square shape, or any other shape depending on the application.

本発明のリチウムイオンキャパシタは、本発明のリチウムイオン電池の基本構成において、正極をリチウムイオンキャパシタ用の正極に代え、電池缶をキャパシタ缶に代えることにより得られる。キャパシタ缶の材質及び形状としては、電池缶で例示したものと同様のものが挙げられる。   The lithium ion capacitor of the present invention can be obtained by replacing the positive electrode with a positive electrode for a lithium ion capacitor and replacing the battery can with a capacitor can in the basic configuration of the lithium ion battery of the present invention. Examples of the material and shape of the capacitor can include the same as those exemplified for the battery can.

以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、%は重量%、部は重量部を示す。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further, this invention is not limited to these. Hereinafter, unless otherwise specified, “%” represents “% by weight” and “parts” represents “parts by weight”.

<製造例1>
温度計、加熱冷却装置、撹拌機及び滴下ボンベを備得た。耐圧反応容器に、イセチオン酸リチウム132部及び水酸化カリウム1.3部を投入し、窒素置換後密閉し100℃に昇温したあと0.5kPaまで減圧し1時間攪拌した。ついで150℃まで昇温し、圧力が0.5MPaG以下になるように調整しながらエチレンオキサイド88部を5時間かけて滴下後同温度で3時間熟成し、イセチオン酸リチウムのエチレンオキサイド2モル付加物を得た。
<Production Example 1>
A thermometer, a heating / cooling device, a stirrer and a dropping cylinder were prepared. In a pressure resistant reactor, 132 parts of lithium isethionate and 1.3 parts of potassium hydroxide were added, sealed with nitrogen, sealed and heated to 100 ° C., then decompressed to 0.5 kPa and stirred for 1 hour. Next, the temperature was raised to 150 ° C., 88 parts of ethylene oxide was added dropwise over 5 hours while adjusting the pressure to be 0.5 MPaG or less, and then aged for 3 hours at the same temperature to give an ethylene oxide 2 mol adduct of lithium isethionate. Got.

<実施例1>
化合物(A−1)の合成
撹拌機、温度計及び冷却管を取り付けたフラスコに、1,3−ビス(3−ヒドロキシプロピル)テトラメチルジシロキサン14.6部、シクロヘキシルイソシアネート14.6部、トルエン200部及びトリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス0.1部仕込み80℃で8時間加熱した。トルエンを減圧(1.3kPa)下に除去し、下記化学式(10)で示される化合物(A−1)25.3部を得た。化合物(A−1)を二次電池用添加剤(B−1)とした。

Figure 2016139567
<Example 1>
Synthesis of Compound (A-1) In a flask equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser tube, 14.6 parts of 1,3-bis (3-hydroxypropyl) tetramethyldisiloxane, 14.6 parts of cyclohexyl isocyanate, toluene 200 parts and 0.1 part of tris (2-ethylhexanoic acid) bismuth were charged and heated at 80 ° C. for 8 hours. Toluene was removed under reduced pressure (1.3 kPa) to obtain 25.3 parts of compound (A-1) represented by the following chemical formula (10). The compound (A-1) was used as the secondary battery additive (B-1).
Figure 2016139567

<実施例2>
化合物(A−2)の合成
1,3−ビス(3−ヒドロキシプロピル)テトラメチルジシロキサン14.6部の代わりに1,3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン14.5部を用いた以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(11)で示される化合物(A−2)21.5部を得た。化合物(A−2)を二次電池用添加剤(B−2)とした。

Figure 2016139567
<Example 2>
Synthesis of Compound (A-2) 14.5 parts of 1,3-bis (3-aminopropyl) tetramethyldisiloxane were used instead of 14.6 parts of 1,3-bis (3-hydroxypropyl) tetramethyldisiloxane. Except having used, it carried out similarly to Example 1 and obtained 21.5 parts of compounds (A-2) shown by following Chemical formula (11). The compound (A-2) was used as the secondary battery additive (B-2).
Figure 2016139567

<実施例3>
化合物(A−2)の合成
1,3−ビス(3−ヒドロキシプロピル)テトラメチルジシロキサン14.6部の代わりに1,3−ビス(3−メルカプトプロピル)テトラメチルジシロキサン16.5部を用いた以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(12)で示される化合物(A−3)25.8部を得た。化合物(A−3)を二次電池用添加剤(B−3)とした。

Figure 2016139567
<Example 3>
Synthesis of Compound (A-2) 16.5 parts of 1,3-bis (3-mercaptopropyl) tetramethyldisiloxane was used instead of 14.6 parts of 1,3-bis (3-hydroxypropyl) tetramethyldisiloxane. Except having used, it carried out similarly to Example 1 and obtained 25.8 parts of compounds (A-3) shown by following Chemical formula (12). The compound (A-3) was used as the secondary battery additive (B-3).
Figure 2016139567

<実施例4>
化合物(A−4)の合成
撹拌機、温度計及び冷却管を取り付けたフラスコに、1,3−ビス(3−ヒドロキシプロピル)テトラメチルジシロキサン7.3部、イソホロンジイソシアネート13.0部、トルエン200部及びトリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス0.1部仕込み80℃で8時間加熱した。その後、プロパルギルアルコール3.3部加え、80℃で更に5時間加熱した。トルエンを減圧(1.3kPa)下に除去し、下記化学式(13)で示される化合物(A−4)20.1部を得た。化合物(A−4)を二次電池用添加剤(B−4)とした。

Figure 2016139567
<Example 4>
Synthesis of Compound (A-4) 7.3 parts of 1,3-bis (3-hydroxypropyl) tetramethyldisiloxane, 13.0 parts of isophorone diisocyanate, toluene in a flask equipped with a stirrer, thermometer and condenser 200 parts and 0.1 part of tris (2-ethylhexanoic acid) bismuth were charged and heated at 80 ° C. for 8 hours. Thereafter, 3.3 parts of propargyl alcohol was added, and the mixture was further heated at 80 ° C. for 5 hours. Toluene was removed under reduced pressure (1.3 kPa) to obtain 20.1 parts of compound (A-4) represented by the following chemical formula (13). The compound (A-4) was used as an additive (B-4) for a secondary battery.
Figure 2016139567

<実施例5>
化合物(A−5)の合成
プロパルギルアルコール3.3部の代わりにエチレンシアノヒドリン4.1部を用いた以外は実施例4と同様にして行い下記化学式(14)で示される化合物(A−5)19.3部を得た。化合物(A−5)を二次電池用添加剤(B−5)とした。

Figure 2016139567
<Example 5>
Synthesis of Compound (A-5) Compound (A-5) represented by the following chemical formula (14) was prepared in the same manner as in Example 4 except that 4.1 parts of ethylene cyanohydrin was used instead of 3.3 parts of propargyl alcohol. 19.3 parts were obtained. Compound (A-5) was used as an additive for secondary battery (B-5).
Figure 2016139567

<実施例6>
化合物(A−6)の合成
プロパルギルアルコール3.3部の代わりにトリエチレングリコールモノメチルエーテル12.8部を用いた以外は実施例4と同様にして行い下記化学式(15)で示される化合物(A−6)25.9部を得た。化合物(A−6)を二次電池用添加剤(B−6)とした。

Figure 2016139567
<Example 6>
Synthesis of Compound (A-6) A compound represented by the following chemical formula (15) was prepared in the same manner as in Example 4 except that 12.8 parts of triethylene glycol monomethyl ether was used instead of 3.3 parts of propargyl alcohol. -6) 25.9 parts were obtained. Compound (A-6) was used as an additive for secondary battery (B-6).
Figure 2016139567

<実施例7>
化合物(A−7)の合成
プロパルギルアルコール3.3部の代わりにイセチオン酸リチウム7.7部を用いた以外は実施例4と同様にして行い下記化学式(16)で示される化合物(A−7)22.8部を得た。化合物(A−7)を二次電池用添加剤(B−7)とした。

Figure 2016139567
<Example 7>
Synthesis of Compound (A-7) Compound (A-7) represented by the following chemical formula (16) was prepared in the same manner as in Example 4 except that 7.7 parts of lithium isethionate was used instead of 3.3 parts of propargyl alcohol. ) 22.8 parts were obtained. The compound (A-7) was used as the secondary battery additive (B-7).
Figure 2016139567

<実施例8>
化合物(A−8)の合成
プロパルギルアルコール3.3部の代わりに製造例1で製造したイセチオン酸リチウムのエチレンオキサイド2モル付加物12.8部を用いた以外は実施例4と同様にして行い下記化学式(17)で示される化合物(A−8)24.3部を得た。化合物(A−8)を二次電池用添加剤(B−8)とした。

Figure 2016139567
<Example 8>
Synthesis of Compound (A-8) The same procedure as in Example 4 was conducted except that 12.8 parts of ethylene oxide 2 mol adduct of lithium isethionate prepared in Preparation Example 1 was used instead of 3.3 parts of propargyl alcohol. 24.3 parts of a compound (A-8) represented by the following chemical formula (17) was obtained. Compound (A-8) was used as an additive for secondary batteries (B-8).
Figure 2016139567

<実施例9>
化合物(A−9)の合成
1,3−ビス(3−ヒドロキシプロピル)テトラメチルジシロキサン14.6部の代わりに側鎖をカルビノール変性したシリコーンオイル(信越化学工業社製:X−22−4039)10.0部、シクロヘキシルイソシアネートを1.2部に変更した以外は実施例1と同様にして行い、側鎖にウレタン結合を有し主骨格にシロキサン結合を有する化合物(A−9)11.2部を得た。化合物(A−9)を二次電池用添加剤(B−9)とした。
<Example 9>
Synthesis of Compound (A-9) Silicone oil having a side chain modified with carbinol instead of 14.6 parts of 1,3-bis (3-hydroxypropyl) tetramethyldisiloxane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd .: X-22) 4039) Performed in the same manner as in Example 1 except that 10.0 parts of cyclohexyl isocyanate was changed to 1.2 parts. Compound (A-9) 11 having a urethane bond in the side chain and a siloxane bond in the main skeleton .2 parts were obtained. Compound (A-9) was used as an additive for secondary battery (B-9).

<比較例1>
デカメチルテトラシロキサンを比較用化合物(A’−1)とし比較用添加剤(B’−1)とした。
<Comparative Example 1>
Decamethyltetrasiloxane was used as a comparative compound (A′-1) and a comparative additive (B′-1).

<比較例2>
比較用化合物(A’−2)の合成
2−プロピン−1−オール3.4部の代わりにブタノール4.5部を用いた以外は実施例1と同様にして行い下記化学式(18)で示される化合物(A’−2)11.1部を得た。化合物(A’−2)を比較用添加剤(B’−2)とした。

Figure 2016139567
<Comparative example 2>
Synthesis of Comparative Compound (A′-2) The same procedure as in Example 1 was carried out except that 4.5 parts of butanol was used instead of 3.4 parts of 2-propyn-1-ol. 11.1 parts of compound (A′-2) was obtained. The compound (A′-2) was used as a comparative additive (B′-2).
Figure 2016139567

<比較例3>
ビニレンカーボネートを比較用化合物(A’−3)とし比較用添加剤(B’−3)とした。
<Comparative Example 3>
Vinylene carbonate was used as a comparative compound (A′-3) as a comparative additive (B′-3).

<比較例4>
1,3−プロパンスルトンを比較用化合物(A’−4)とし比較用添加剤(B’−4)とした。
<Comparative example 4>
1,3-propane sultone was used as a comparative compound (A′-4) and a comparative additive (B′-4).

実施例の二次電池用添加剤(B)及び比較例の比較用添加剤(B’)を表1にまとめる。
「アルキレンオキシ基の有無」及び「一般式(10)で表される基の有無」については、化合物がこれらの基を有する場合には「○」を、有さない場合には「−」をそれぞれ示した。
Table 1 summarizes the secondary battery additive (B) of the example and the comparative additive (B ′) of the comparative example.
Regarding “presence / absence of alkyleneoxy group” and “presence / absence of group represented by general formula (10)”, “◯” is indicated when the compound has these groups, and “−” is indicated when the compound does not exist. Shown respectively.

Figure 2016139567
Figure 2016139567

<実施例10〜19、比較例5〜9>
上記の二次電池用添加剤(B)又は比較用添加剤(B’)を表2に示した配合部数で含有するリチウムイオン電池用電極を下記の方法で作製し、該電極を使用して下記の方法でリチウムイオン電池を作製した。作製した電極を用いたリチウムイオン電池について、以下の方法で高電圧充放電サイクル特性、出力特性及びガス発生特性を評価し、結果を表2に示した。
<Examples 10 to 19 and Comparative Examples 5 to 9>
A lithium ion battery electrode containing the above-mentioned secondary battery additive (B) or comparative additive (B ′) in the number of parts shown in Table 2 was prepared by the following method, and the electrode was used. A lithium ion battery was produced by the following method. About the lithium ion battery using the produced electrode, the high voltage charging / discharging cycle characteristics, the output characteristics, and the gas generation characteristics were evaluated by the following methods. The results are shown in Table 2.

Figure 2016139567
Figure 2016139567

[リチウムイオン電池用正極の作製]
LiCoO2粉末90.0部、ケチェンブラック[シグマアルドリッチ(株)製]5部、ポリフッ化ビニリデン[シグマアルドリッチ(株)製]5部及び表2に示した部数の(B)又は(B’)を乳鉢で充分に混合した後、1−メチル−2−ピロリドン[東京化成工業(株)製]70.0部を添加し、更に乳鉢で充分に混合してスラリーを得た。得られたスラリーを、大気中でワイヤーバーを用いて厚さ20μmのアルミニウム電解箔上の片面に塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、更に減圧下(1.3kPa)、80℃で2時間乾燥して、15.95mmφに打ち抜き、実施例10〜19及び比較例5〜9のリチウムイオン電池用正極を作製した。
[Production of positive electrode for lithium ion battery]
9 parts by weight of LiCoO 2 powder, 5 parts by Ketjen Black [manufactured by Sigma-Aldrich Co., Ltd.], 5 parts by polyvinylidene fluoride [manufactured by Sigma-Aldrich Co., Ltd.] and the number of parts shown in Table 2 (B) or (B ′) After fully mixing with a mortar, 70.0 parts of 1-methyl-2-pyrrolidone [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] was added, and further mixed well with a mortar to obtain a slurry. The obtained slurry was applied to one side of an aluminum electrolytic foil having a thickness of 20 μm using a wire bar in the air, dried at 80 ° C. for 1 hour, and further under reduced pressure (1.3 kPa) at 80 ° C. It was dried for 2 hours and punched out to 15.95 mmφ to produce positive electrodes for lithium ion batteries of Examples 10 to 19 and Comparative Examples 5 to 9.

[リチウムイオン電池用負極の作製]
平均粒子径約8〜12μmの黒鉛粉末92.5部、ポリフッ化ビニリデン7.5部、1−メチル−2−ピロリドン[東京化成工業(株)製]200部及び表2に示した部数の(B)を乳鉢で充分に混合しスラリーを得た。得られたスラリーを、大気中でワイヤーバーを用いて厚さ20μmの銅箔の片面に塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、更に減圧下(1.3kPa)、80℃で2時間乾燥して、16.15mmφに打ち抜き、プレス機で厚さ3μmにして実施例10〜19及び比較例5〜9のリチウムイオン電池用負極を作製した。
[Production of negative electrode for lithium ion battery]
92.5 parts of graphite powder having an average particle diameter of about 8 to 12 μm, 7.5 parts of polyvinylidene fluoride, 200 parts of 1-methyl-2-pyrrolidone [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] and the number of parts shown in Table 2 ( B) was thoroughly mixed in a mortar to obtain a slurry. The obtained slurry was applied to one side of a 20 μm-thick copper foil in the air using a wire bar, dried at 80 ° C. for 1 hour, and further under reduced pressure (1.3 kPa) at 80 ° C. for 2 hours. It dried, punched to 16.15 mmphi, and made the thickness of 3 micrometers with the press machine, and produced the negative electrode for lithium ion batteries of Examples 10-19 and Comparative Examples 5-9.

[リチウムイオン電池の作製]
2032型コインセル内の両端に、実施例10〜19及び比較例5〜9の正極及び負極をそれぞれの塗布面が向き合うように配置して、電極間にセパレータ(ポリプロピレン製不織布)を挿入し、リチウムイオン電池用セルを作製した。エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(体積比率1:1)に、LiPFを12重量%の割合で溶解させた電解液を作製したセルに注液密封した。以下の方法で高電圧充放電サイクル特性を評価した結果を表2に示した。
[Production of lithium-ion batteries]
The positive electrode and the negative electrode of Examples 10 to 19 and Comparative Examples 5 to 9 are arranged at both ends in the 2032 type coin cell so that the coated surfaces face each other, and a separator (polypropylene non-woven fabric) is inserted between the electrodes. An ion battery cell was produced. The solution was poured and sealed in a cell in which an electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 1: 1) at a ratio of 12 wt%. The results of evaluating the high voltage charge / discharge cycle characteristics by the following method are shown in Table 2.

<高電圧充放電サイクル特性の評価>
充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、0.1Cの電流で電圧4.5Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で電池電圧を3.5Vまで放電し、この充放電を繰り返した。この時の初回充電時の電池容量と50サイクル目充電時の電池容量を測定し、下記式から充放電サイクル特性を算出した。数値が大きい程、充放電サイクル特性が良好であることを示す。
高電圧充放電サイクル特性(%)=(50サイクル目充電時の電池容量/初回充電時の電池容量)×100
<Evaluation of high voltage charge / discharge cycle characteristics>
Using a charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.], the battery voltage is charged at 0.1 C current to a voltage of 4.5 V, and after 10 minutes of rest, the battery voltage at 0.1 C current Was discharged to 3.5 V, and this charge / discharge was repeated. At this time, the battery capacity at the first charge and the battery capacity at the 50th cycle charge were measured, and the charge / discharge cycle characteristics were calculated from the following formula. It shows that charging / discharging cycling characteristics are so favorable that a numerical value is large.
High voltage charge / discharge cycle characteristics (%) = (battery capacity at the 50th cycle charge / battery capacity at the first charge) × 100

<出力特性の評価>
充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、0.1Cの電流で電圧4.5Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で電圧を3.5Vまで放電し、放電容量(以下0.1C放電容量と記載)を測定した。次に0.1Cの電流で電圧4.5Vまで充電し、10分間の休止後、1Cの電流で電圧を3.5Vまで放電し容量(以下1C放電容量と記載)を測定し、下記式から1C放電時の容量維持率を算出し、出力特性(%)として表2に記載した。数値が大きい程、出力特性が良好であることを示す。
1C放電時の容量維持率(%)=(1C放電容量/0.1C放電容量)×100
<Evaluation of output characteristics>
Using a charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.], charge to a voltage of 4.5 V with a current of 0.1 C, and after a pause of 10 minutes, apply a voltage with a current of 0.1 C The battery was discharged to 3.5 V, and the discharge capacity (hereinafter referred to as 0.1 C discharge capacity) was measured. Next, the battery was charged to a voltage of 4.5 V with a current of 0.1 C, and after 10 minutes of rest, the voltage was discharged to 3.5 V with a current of 1 C, and the capacity (hereinafter referred to as 1 C discharge capacity) was measured. The capacity retention rate during 1 C discharge was calculated and listed in Table 2 as output characteristics (%). The larger the value, the better the output characteristics.
Capacity maintenance rate during 1 C discharge (%) = (1 C discharge capacity / 0.1 C discharge capacity) × 100

<ガス発生特性の評価>
実施例10〜19及び比較例5〜9の正極及び負極をラミネートセル中にそれぞれの塗布面が向き合うように配置して、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒(体積比率1:1)に、LiPF6を12重量%の割合で溶解させた電解液を注入・密封し、セルの厚みを測定し、この値を初期厚さとした。
充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、0.1Cの電流で電圧4.5Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で電圧3.5Vまで放電する、というサイクルを3回繰り返した。更に0.1Cの電流で電圧4.5Vまで充電し、電圧を維持したまま60℃で7日間保存した。その後、セルの厚みを測定し、測定後厚さとした。初期厚さと測定後厚さの値を用いて、下記式から厚さ増加率(ガス発生特性)をもとめた。厚さ増加率が少ないほどガス発生抑制効果が大きいことを示す。
厚さ増加率(%)=(測定後厚さ/初期厚さ)×100
<Evaluation of gas generation characteristics>
The positive electrode and the negative electrode of Examples 10 to 19 and Comparative Examples 5 to 9 were placed in a laminate cell so that the coated surfaces face each other, and a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (volume ratio 1) 1), an electrolyte solution in which LiPF6 was dissolved at a ratio of 12% by weight was injected and sealed, the cell thickness was measured, and this value was taken as the initial thickness.
Using a charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470 type” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.], charge to a voltage of 4.5 V with a current of 0.1 C, and after a pause of 10 minutes, a voltage of 3 with a current of 0.1 C The cycle of discharging to 5 V was repeated three times. Further, the battery was charged to a voltage of 4.5 V with a current of 0.1 C, and stored at 60 ° C. for 7 days while maintaining the voltage. Then, the thickness of the cell was measured and set as the post-measurement thickness. Using the values of the initial thickness and the thickness after measurement, the thickness increase rate (gas generation characteristics) was obtained from the following formula. The smaller the thickness increase rate, the greater the effect of suppressing gas generation.
Thickness increase rate (%) = (Thickness after measurement / Initial thickness) × 100

<実施例20〜26、比較例10〜14>
上記の二次電池用添加剤(B)又は比較用添加剤(B’)を表2に示した配合部数で含有するリチウムイオン電池用電解液を下記の方法で作製し、これを使用したリチウムイオン電池を下記の方法で作製した。作製した電解液を用いたリチウムイオン電池について、上記の方法で高電圧充放電サイクル特性及び出力特性を評価し、下記の方法でガス発生特性を評価し、結果を表3に示した。
<Examples 20 to 26, Comparative Examples 10 to 14>
Lithium ion battery electrolyte containing the above-mentioned secondary battery additive (B) or comparative additive (B ′) in the number of parts shown in Table 2 was prepared by the following method, and lithium was used. An ion battery was produced by the following method. About the lithium ion battery using the produced electrolyte solution, the high voltage charging / discharging cycle characteristics and the output characteristics were evaluated by the above methods, the gas generation characteristics were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 3.

Figure 2016139567
Figure 2016139567

[電解液の調製]
エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒(体積比率1:1)87.5部に、表2に示した部数で(B)又は(B’)を配合し、そこに12重量%となるように電解質としてのLiPFを溶解させ、実施例20〜26及び比較例10〜14の電解液を調製した。
[Preparation of electrolyte]
87.5 parts of a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate (volume ratio 1: 1) is blended with (B) or (B ′) in the number of parts shown in Table 2, and the electrolyte is 12% by weight. LiPF 6 was dissolved, and electrolytic solutions of Examples 20 to 26 and Comparative Examples 10 to 14 were prepared.

[リチウムイオン電池用正極の作製]
LiCoO2粉末90.0部、ケチェンブラック[シグマアルドリッチ社製]5部、ポリフッ化ビニリデン[シグマアルドリッチ社製]5部を乳鉢で充分に混合した後、1−メチル−2−ピロリドン[東京化成工業(株)製]70.0部を添加し、更に乳鉢で充分に混合してスラリーを得た。得られたスラリーを、大気中でワイヤーバーを用いて厚さ20μmのアルミニウム電解箔上の片面に塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、更に減圧下(1.3kPa)、80℃で2時間乾燥して、15.95mmφに打ち抜き、リチウムイオン電池用正極を作製した。
[Production of positive electrode for lithium ion battery]
After 90.0 parts of LiCoO2 powder, 5 parts of Ketjen black [Sigma-Aldrich] and 5 parts of polyvinylidene fluoride [Sigma-Aldrich] were thoroughly mixed in a mortar, 1-methyl-2-pyrrolidone [Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] Made by Co., Ltd.] 70.0 parts was added, and further mixed well in a mortar to obtain a slurry. The obtained slurry was applied to one side of an aluminum electrolytic foil having a thickness of 20 μm using a wire bar in the air, dried at 80 ° C. for 1 hour, and further under reduced pressure (1.3 kPa) at 80 ° C. It was dried for 2 hours and punched out to 15.95 mmφ to produce a positive electrode for a lithium ion battery.

[リチウムイオン電池用負極の作製]
平均粒子径約8〜12μmの黒鉛粉末92.5部、ポリフッ化ビニリデン7.5部、1−メチル−2−ピロリドン200部を乳鉢で充分に混合しスラリーを得た。得られたスラリーを、大気中でワイヤーバーを用いて厚さ20μmの銅箔の片面に塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、更に減圧下(1.3kPa)、80℃で2時間乾燥して、16.15mmφに打ち抜き、プレス機で厚さ3μmにしてリチウムイオン電池用黒鉛系負極を作製した。
[Production of negative electrode for lithium ion battery]
A slurry was obtained by thoroughly mixing 92.5 parts of graphite powder having an average particle size of about 8 to 12 μm, 7.5 parts of polyvinylidene fluoride and 200 parts of 1-methyl-2-pyrrolidone in a mortar. The obtained slurry was applied to one side of a 20 μm-thick copper foil in the air using a wire bar, dried at 80 ° C. for 1 hour, and further under reduced pressure (1.3 kPa) at 80 ° C. for 2 hours. It was dried, punched to 16.15 mmφ, and made 3 μm thick with a press machine to produce a graphite-based negative electrode for lithium ion batteries.

[リチウムイオン電池の作製]
2032型コインセル内の両端に、上記正極及び負極を、それぞれの塗布面が向き合うように配置して、電極間にセパレータ(ポリプロピレン製不織布)を挿入し、リチウムイオン電池用セルを作製し、実施例20〜26及び比較例10〜14の電解液を、作成したリチウムイオン電池用セルに注液後密封し二次電池を作製した。
[Production of lithium-ion batteries]
The above-described positive electrode and negative electrode are arranged at both ends in a 2032 type coin cell so that the respective coated surfaces face each other, and a separator (non-woven fabric made of polypropylene) is inserted between the electrodes to produce a cell for a lithium ion battery. The electrolyte solutions 20 to 26 and Comparative Examples 10 to 14 were poured into the prepared lithium ion battery cells and sealed to prepare secondary batteries.

<ガス発生の評価>
上記正極及び負極をラミネートセル中にそれぞれの塗布面が向き合うように配置して、実施例20〜26、比較例10〜14の電解液を注入・密封し、セルの厚みを測定し、初期厚さとした。充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、0.1Cの電流で電圧4.5Vまで充電し、10分間の休止後、0.1Cの電流で電圧3.0Vまで放電する、というサイクルを3回繰り返した。更に0.1Cの電流で電圧4.5Vまで充電し、電圧を維持したまま60℃で7日間保存した。その後、セルの厚みを測定し、測定後厚さとした。初期厚さと測定後厚さの値を用いて下記式から厚さ増加率(ガス発生特性)をもとめた。厚さ増加率が少ないほどガス発生抑制効果が大きいことを示す。
厚さ増加率(%)=(測定後厚さ/初期厚さ)×100−100
<Evaluation of gas generation>
The positive electrode and the negative electrode are placed in the laminate cell so that the coated surfaces face each other, the electrolytes of Examples 20 to 26 and Comparative Examples 10 to 14 are injected and sealed, the cell thickness is measured, and the initial thickness Say it. Using a charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470 type” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.], charge to a voltage of 4.5 V with a current of 0.1 C, and after a pause of 10 minutes, a voltage of 3 with a current of 0.1 C The cycle of discharging to 0 V was repeated three times. Further, the battery was charged to a voltage of 4.5 V with a current of 0.1 C, and stored at 60 ° C. for 7 days while maintaining the voltage. Then, the thickness of the cell was measured and set as the post-measurement thickness. Using the values of the initial thickness and the thickness after measurement, the thickness increase rate (gas generation characteristics) was obtained from the following formula. The smaller the thickness increase rate, the greater the effect of suppressing gas generation.
Thickness increase rate (%) = (Thickness after measurement / Initial thickness) × 100-100

<実施例27〜36、比較例15〜19>
上記の二次電池用添加剤(B)又は比較二次電池用添加剤(B’)を表4に示した配合部数で含有するリチウムイオンキャパシタ用電極を下記の方法で作製し、作製した電極を使用して下記の方法でリチウムイオンキャパシタを作製した。作製した電極を用いたリチウムイオンキャパシタについて、以下の方法で高電圧充放電サイクル特性、出力特性及びガス発生特性を評価し、結果を表4に示した。
<Examples 27 to 36, Comparative Examples 15 to 19>
An electrode for a lithium ion capacitor containing the additive for secondary battery (B) or additive for comparative secondary battery (B ′) in the number of parts shown in Table 4 was prepared by the following method, and the electrode was prepared. A lithium ion capacitor was prepared by the following method. About the lithium ion capacitor using the produced electrode, the high voltage charging / discharging cycle characteristic, the output characteristic, and the gas generation characteristic were evaluated by the following methods, and the results are shown in Table 4.

Figure 2016139567
Figure 2016139567

[リチウムイオンキャパシタ用正極の作製]
活性炭粉末90.0部、ケチェンブラック[シグマアルドリッチ社製]5.0部、ポリフッ化ビニリデン[シグマアルドリッチ社製]5.0部及び表4に示した部数の(B)又は(B’)を乳鉢で充分に混合した後、1−メチル−2−ピロリドン[東京化成工業(株)製]70.0部を添加し、更に乳鉢で充分に混合してスラリーを得た。得られたスラリーを、大気中でワイヤーバーを用いて厚さ20μmのアルミニウム電解箔上の片面に塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、更に減圧下(1.3kPa)、80℃で2時間乾燥して、15.95mmφに打ち抜き、リチウムイオンキャパシタ用正極を作製した。
[Production of positive electrode for lithium ion capacitor]
Activated carbon powder 90.0 parts, Ketjen black [Sigma-Aldrich] 5.0 parts, polyvinylidene fluoride [Sigma-Aldrich] 5.0 parts and the number of parts shown in Table 4 (B) or (B ′) After fully mixing with a mortar, 70.0 parts of 1-methyl-2-pyrrolidone [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] was added, and further mixed well with a mortar to obtain a slurry. The obtained slurry was applied to one side of an aluminum electrolytic foil having a thickness of 20 μm using a wire bar in the air, dried at 80 ° C. for 1 hour, and further under reduced pressure (1.3 kPa) at 80 ° C. It was dried for 2 hours and punched out to 15.95 mmφ to produce a positive electrode for a lithium ion capacitor.

[リチウムイオンキャパシタ用負極の作製]
平均粒子径約8〜12μmの黒鉛粉末92.5部、ポリフッ化ビニリデン7.5部、1−メチル−2−ピロリドン[東京化成工業(株)製]200部及び表4に示した部数の(B)を乳鉢で充分に混合しスラリーを得た。得られたスラリーを、厚さ20μmの銅箔の片面に塗布し、80℃で1時間乾燥させた後、更に減圧下(1.3kPa)、80℃で2時間乾燥して、16.15mmφに打ち抜き、プレス機で厚さ30μmにした。得られた電極と、リチウム金属箔を、セパレータ(ポリプロピレン製不織布)で挟んでビーカーセルにセットし、負極理論容量の約75%のリチウムイオンを約10時間かけて負極に吸蔵させ、リチウムイオンキャパシタ用負極を作製した。
[Production of negative electrode for lithium ion capacitor]
92.5 parts of graphite powder having an average particle size of about 8 to 12 μm, 7.5 parts of polyvinylidene fluoride, 200 parts of 1-methyl-2-pyrrolidone [manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.] and the parts shown in Table 4 ( B) was thoroughly mixed in a mortar to obtain a slurry. The obtained slurry was applied to one side of a 20 μm thick copper foil, dried at 80 ° C. for 1 hour, and further dried under reduced pressure (1.3 kPa) at 80 ° C. for 2 hours to 16.15 mmφ. Punched out and made 30 μm thick with a press. The obtained electrode and lithium metal foil are sandwiched between separators (polypropylene nonwoven fabric) and set in a beaker cell, and about 75% of the negative electrode theoretical capacity of lithium ions is occluded in the negative electrode over about 10 hours. A negative electrode was prepared.

[リチウムイオンキャパシタの作製]
ポリプロピレンのアルミラミネートフィルムからなる収納ケースに、実施例27〜36、比較例15〜19の正極及び負極を、それぞれの塗布面が向き合うように配置して、電極間にセパレータ(ポリプロピレン製不織布)を挿入し、キャパシタ用セルを作製した。プロピレンカーボネート(PC)に、LiPF6を12重量%の割合で溶解させた電解液を作製したセルに注液密封した。
[Production of lithium ion capacitors]
In a storage case made of an aluminum laminate film of polypropylene, the positive electrodes and negative electrodes of Examples 27 to 36 and Comparative Examples 15 to 19 are arranged so that the respective application surfaces face each other, and a separator (nonwoven fabric made of polypropylene) is placed between the electrodes. The capacitor cell was prepared by inserting. The solution was injected and sealed in a cell in which an electrolytic solution in which LiPF6 was dissolved in a proportion of 12% by weight in propylene carbonate (PC) was produced.

<高電圧充放電サイクル特性の評価>
充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、1Cの電流で電圧3.8Vまで充電し、10分間の休止後、1Cの電流で電圧2.0Vまで放電し、この充放電を繰り返した。この時の初回充電時の電池容量と50サイクル目充電時の電池容量を測定し、下記式から充放電サイクル特性を算出した。数値が大きい程、充放電サイクル特性が良好であることを示す。
高電圧充放電サイクル特性(%)=(50サイクル目充電時の電池容量/初回充電時の電池容量)×100
<Evaluation of high voltage charge / discharge cycle characteristics>
Using a charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.], the battery is charged to a voltage of 3.8 V with a current of 1 C, discharged after a pause of 10 minutes to a voltage of 2.0 V with a current of 1 C. This charge / discharge was repeated. At this time, the battery capacity at the first charge and the battery capacity at the 50th cycle charge were measured, and the charge / discharge cycle characteristics were calculated from the following formula. It shows that charging / discharging cycling characteristics are so favorable that a numerical value is large.
High voltage charge / discharge cycle characteristics (%) = (battery capacity at the 50th cycle charge / battery capacity at the first charge) × 100

<キャパシタ出力特性の評価>
充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、1Cの電流で電圧3.8Vまで充電し、10分間の休止後、1Cの電流で電圧を1.0Vまで放電し、放電容量(以下1C放電容量と記載)を測定した。次に1Cの電流で電圧3.8Vまで充電し、10分間の休止後、10Cの電流で電圧を2.0Vまで放電し容量(以下10C放電容量と記載)を測定し、下記式から10C放電時の容量維持率を算出し、出力特性(%)として表4に記載した。数値が大きい程、出力特性が良好であることを示す。
10C放電時の容量維持率(%)=(10C放電容量/1C放電容量)×100
<Evaluation of capacitor output characteristics>
Charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.] is charged to a voltage of 3.8 V with a current of 1 C, and after a pause of 10 minutes, the voltage is increased to 1.0 V with a current of 1 C. After discharging, the discharge capacity (hereinafter referred to as 1C discharge capacity) was measured. Next, the battery is charged to a voltage of 3.8 V with a current of 1 C, and after a pause of 10 minutes, the voltage is discharged to 2.0 V with a current of 10 C, and the capacity (hereinafter referred to as 10 C discharge capacity) is measured. The capacity retention ratio at the time was calculated and listed in Table 4 as output characteristics (%). The larger the value, the better the output characteristics.
Capacity maintenance rate during 10C discharge (%) = (10C discharge capacity / 1C discharge capacity) × 100

<ガス発生特性の評価>
上記方法で作製したラミネートセルの厚みを測定し、初期厚さとした。充放電測定装置「バッテリーアナライザー1470型」[東陽テクニカ(株)製]を用いて、1Cの電流で電圧3.8Vまで充電し、10分間の休止後、1Cの電流で電圧2.0Vまで放電した。更に1Cの電流で電圧3.8Vまで充電し、電圧を維持したまま60℃で7日間保存した。その後、セルの厚みを測定し、測定後厚さとした。初期厚さと測定後厚さの値を用いて、下記式から厚さ増加率(ガス発生特性)をもとめた。厚さ増加率が少ないほどガス発生抑制効果が大きいことを示す。
厚さ増加率(%)=(測定後厚さ/初期厚さ)×100−100
<Evaluation of gas generation characteristics>
The thickness of the laminate cell produced by the above method was measured and used as the initial thickness. Using a charge / discharge measuring device “Battery Analyzer 1470” [manufactured by Toyo Technica Co., Ltd.], the battery is charged to a voltage of 3.8 V with a current of 1 C, discharged after a pause of 10 minutes to a voltage of 2.0 V with a current of 1 C. did. The battery was further charged to a voltage of 3.8 V with a current of 1 C, and stored at 60 ° C. for 7 days while maintaining the voltage. Then, the thickness of the cell was measured and set as the post-measurement thickness. Using the values of the initial thickness and the thickness after measurement, the thickness increase rate (gas generation characteristics) was obtained from the following formula. The smaller the thickness increase rate, the greater the effect of suppressing gas generation.
Thickness increase rate (%) = (Thickness after measurement / Initial thickness) × 100-100

<実施例37〜43、比較例20〜24>
上記の二次電池用添加剤(B)又は比較用添加剤(B’)を表3に示した配合部数で含有するリチウムイオンキャパシタ用電解液を下記の方法で作製し、作製した電解液を使用したリチウムイオンキャパシタを下記の方法で作製した。作製した電解液を使用したリチウムイオンキャパシタについて、上記の方法で高電圧充放電サイクル特性、出力特性及びガス発生特性を評価し、結果を表5に示した。
<Examples 37 to 43, Comparative Examples 20 to 24>
An electrolyte for a lithium ion capacitor containing the above-mentioned secondary battery additive (B) or comparative additive (B ′) in the number of parts shown in Table 3 was prepared by the following method. The used lithium ion capacitor was produced by the following method. About the lithium ion capacitor using the produced electrolyte solution, the high voltage charging / discharging cycle characteristic, the output characteristic, and the gas generation characteristic were evaluated by the above-mentioned method, and the results are shown in Table 5.

Figure 2016139567
Figure 2016139567

[電解液の調製]
プロピレンカーボネート87.5部からなる非水溶媒に、表5に示した部数で二次電池用添加剤(B)を配合し、そこに12重量%となるように電解質としてのLiPF6を溶解させ、実施例37〜43及び比較例20〜24の電解液を調製した。
[Preparation of electrolyte]
In a non-aqueous solvent consisting of 87.5 parts of propylene carbonate, the additive for secondary battery (B) was blended in the number of parts shown in Table 5, and LiPF6 as an electrolyte was dissolved therein so as to be 12% by weight, The electrolyte solutions of Examples 37 to 43 and Comparative Examples 20 to 24 were prepared.

[正極の作製]
正極活物質として、アルカリ賦活法によって得られた比表面積が約2200m2/gである活性炭を用いた。活性炭粉末、アセチレンブラック及びポリフッ化ビニリデンを、それぞれ重量比80:10:10の割合となるように混合し、この混合物を、溶媒である1−メチル−2−ピロリドン中に添加し、撹拌混合してスラリーを得た。このスラリーを、厚さ30μmのアルミニウム箔の上にドクターブレード法で塗布し、仮乾燥した後、電極サイズが20mm×30mmとなるように切り取った。電極の厚みは約50μmであった。セルの組み立て前には、真空中で120℃、10時間乾燥しリチウムイオンキャパシタ用の正極を作製した。
[Production of positive electrode]
As the positive electrode active material, activated carbon having a specific surface area of about 2200 m 2 / g obtained by an alkali activation method was used. Activated carbon powder, acetylene black, and polyvinylidene fluoride are mixed in a weight ratio of 80:10:10, and this mixture is added to 1-methyl-2-pyrrolidone as a solvent and mixed by stirring. To obtain a slurry. This slurry was applied onto an aluminum foil having a thickness of 30 μm by a doctor blade method, temporarily dried, and then cut so that the electrode size was 20 mm × 30 mm. The electrode thickness was about 50 μm. Before assembling the cell, it was dried in a vacuum at 120 ° C. for 10 hours to produce a positive electrode for a lithium ion capacitor.

[負極の作製]
平均粒子径約8〜12μmの黒鉛粉末80部、アセチレンブラック10部、及びポリフッ化ビニリデン10部を混合し、この混合物を溶媒である1−メチル−2−ピロリドンに添加して撹拌混合し、スラリーを得た。このスラリーを、厚さ18μmの銅箔の上にドクターブレード法で塗布し、仮乾燥した後、電極サイズが20mm×30mmとなるように切り取った。電極の厚みは、約50μmであった。更に真空中で120℃、5時間乾燥した。得られた電極と、リチウム金属箔を、セパレータ(ポリプロピレン製不織布)で挟んでビーカーセルにセットし、負極理論容量の約75%のリチウムイオンを約10時間かけて負極に吸蔵させ、リチウムイオンキャパシタ用負極を作製した。
[Production of negative electrode]
80 parts of graphite powder having an average particle size of about 8 to 12 μm, 10 parts of acetylene black, and 10 parts of polyvinylidene fluoride are mixed, and this mixture is added to 1-methyl-2-pyrrolidone as a solvent and mixed by stirring. Got. This slurry was applied onto a copper foil having a thickness of 18 μm by a doctor blade method and temporarily dried, and then cut so that the electrode size was 20 mm × 30 mm. The electrode thickness was about 50 μm. Further, it was dried in vacuum at 120 ° C. for 5 hours. The obtained electrode and lithium metal foil are sandwiched between separators (polypropylene nonwoven fabric) and set in a beaker cell, and about 75% of the negative electrode theoretical capacity of lithium ions is occluded in the negative electrode over about 10 hours. A negative electrode was prepared.

[キャパシタセルの組み立て]
上記正極と負極の間に、セパレータ(ポリプロピレン製不織布)を挿入し、これに実施例37〜43及び比較例20〜24の電解液を含浸させ、ポリプロピレンのアルミラミネートフィルムからなる収納ケースに入れて密封しリチウムイオンキャパシタセルを作製した。
[Assembly of capacitor cell]
A separator (polypropylene nonwoven fabric) is inserted between the positive electrode and the negative electrode, impregnated with the electrolytic solutions of Examples 37 to 43 and Comparative Examples 20 to 24, and placed in a storage case made of a polypropylene aluminum laminate film. Sealed to produce a lithium ion capacitor cell.

本発明の二次電池用添加剤(B)を用いて作製したリチウムイオン電池及びリチウムイオンキャパシタは、上記実施例、比較例の結果から充放電サイクル性能及びガス発生特性に優れていることがわかった。基とシロキサン結合(b)を同時に有する化合物はそれぞれ単独に有する化合物より優れていることから、これらの相乗効果により効果的に働いたものと考えられる(実施例10〜12、比較例1、2等)。推定ではあるが高極性な基が活物質表面への吸着を促し、結合(b)が強固な保護被膜を電極上に形成したためと考えている。カルビノール変性シリコーンオイルにウレタン基を導入した化合物(B−9)の効果は基と結合(b)の相乗効果を示唆するものである(実施例19等)。
また、分子中にアルキレンオキシ基や一般式(3)〜(6)で表される結合を有するものは、サイクル特性や出力特性でより優れていることがわかった(実施例4〜8)。
The lithium ion battery and lithium ion capacitor produced using the secondary battery additive (B) of the present invention are found to have excellent charge / discharge cycle performance and gas generation characteristics from the results of the above Examples and Comparative Examples. It was. Since the compound having the group and the siloxane bond (b) at the same time is superior to the compound having each independently, it is considered that these synergistic effects worked effectively (Examples 10 to 12, Comparative Examples 1 and 2). etc). It is presumed that the high polar group promoted the adsorption to the active material surface and formed a protective film having a strong bond (b) on the electrode. The effect of the compound (B-9) in which a urethane group is introduced into carbinol-modified silicone oil suggests a synergistic effect of the group and the bond (b) (Example 19).
Moreover, it turned out that what has a bond represented by an alkyleneoxy group and general formula (3)-(6) in a molecule | numerator is more excellent in cycling characteristics and output characteristics (Examples 4-8).

本発明の二次電池用添加剤(B)を使用した電極及び電解液は、リチウムイオン電池及びチウムイオンキャパシタ等の電気化学デバイス用に有用であり、特に電気自動車用リチウムイオン電池及びリチウムイオンキャパシタに好適である。また、本発明において開示した以外の電気化学デバイス(電気二重層キャパシタ、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、空気電池、アルカリ電池等)についても適用可能である。
The electrode and electrolyte using the secondary battery additive (B) of the present invention are useful for electrochemical devices such as lithium ion batteries and thium ion capacitors, and particularly for lithium ion batteries and lithium ion capacitors for electric vehicles. Is preferred. Moreover, it is applicable also to electrochemical devices (electric double layer capacitor, nickel metal hydride battery, nickel cadmium battery, air battery, alkaline battery, etc.) other than those disclosed in the present invention.

Claims (9)

下記一般式(1)で表される基及び下記一般式(2)で表される基を有する化合物(A)を含有する二次電池用添加剤(B)。
Figure 2016139567
[式(1)中、Rは水素原子又は炭素数1〜12の有機基である。]
Figure 2016139567
[式(2)中、R及びRは水素原子、ヒドロキシ基、炭素数1〜20のアルコキシ基又は水素原子がヘテロ原子を含む官能基に置換されていてもよい炭素数1〜20の炭化水素基であり、複数個ある場合のR及びRは、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。nは1〜300の整数である。]
A secondary battery additive (B) containing a compound (A) having a group represented by the following general formula (1) and a group represented by the following general formula (2).
Figure 2016139567
[In Formula (1), R is a hydrogen atom or a C1-C12 organic group. ]
Figure 2016139567
[In the formula (2), R 1 and R 2 are a hydrogen atom, a hydroxy group, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms or a hydrogen atom having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a functional group containing a hetero atom. When there are a plurality of hydrocarbon groups, R 1 and R 2 may be the same or different. n is an integer of 1 to 300. ]
一般式(1)で表される基がウレタン基、ウレア基及びチオウレタン基からなる群より選ばれる少なくとも1つの基に含まれる基である請求項1に記載の二次電池用添加剤(B)。   The additive for secondary batteries according to claim 1, wherein the group represented by the general formula (1) is a group contained in at least one group selected from the group consisting of a urethane group, a urea group, and a thiourethane group. ). 化合物(A)が更にアルキレンオキシ基(c)を有する請求項1又は2に記載の二次電池用添加剤(B)。   The additive (B) for secondary batteries according to claim 1 or 2, wherein the compound (A) further has an alkyleneoxy group (c). 化合物(A)が前記アルキレンオキシ基(c)を下記一般式(3)〜(5)で表される構造単位として有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の二次電池用添加剤(B)。
Figure 2016139567
[式(3)中、Lは炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数個ある場合のLはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、Lは炭素数1〜10の2価の炭化水素基であり、Lは水素原子又は水素原子がヘテロ原子を含む官能基に置換されていてもよい炭素数1〜20の炭化水素基であり、hは1〜40の整数である。]
Figure 2016139567
[式(4)中、Pは炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数個ある場合のPはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、Pは炭素数1〜10の2価の炭化水素基であり、iは1〜40の整数である。]
Figure 2016139567
[式(5)中、Wは炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数個ある場合のWはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、Wは炭素数1〜20の炭化水素基であり、kは1〜40の整数である。]
The additive for secondary batteries according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound (A) has the alkyleneoxy group (c) as a structural unit represented by the following general formulas (3) to (5). (B).
Figure 2016139567
[In Formula (3), L 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of L 1 s , L 1 may be the same or different, and L 2 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. A divalent hydrocarbon group, L 3 is a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a functional group containing a hetero atom, and h is an integer of 1 to 40 It is. ]
Figure 2016139567
[In Formula (4), P 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of P 1 s , each P 1 may be the same or different, and P 2 has 1 to 10 carbon atoms. It is a bivalent hydrocarbon group, i is an integer of 1-40. ]
Figure 2016139567
[In Formula (5), W 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of W 1 s , they may be the same or different, and W 2 is an alkylene group having 1 to 20 carbon atoms. It is a hydrocarbon group, k is an integer of 1-40. ]
化合物(A)が更に下記一般式(6)で表される基を有する請求項1〜4のいずれか1項に記載の二次電池用添加剤。
Figure 2016139567
[式(6)中、Qは炭素数2〜4のアルキレン基であり、複数個ある場合のQはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、Qは炭素数1〜10の2価の炭化水素基であり、Aは−CO 又は−SO であり、Mは1価の金属イオンであり、jは0〜40の整数であり、mは0又は1である。]
The additive for secondary batteries according to any one of claims 1 to 4, wherein the compound (A) further has a group represented by the following general formula (6).
Figure 2016139567
[In Formula (6), Q 1 is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and when there are a plurality of Q 1 s , Q 1 may be the same or different, and Q 2 is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms. A divalent hydrocarbon group, A is —CO 2 or —SO 3 , M is a monovalent metal ion, j is an integer of 0 to 40, and m is 0 or 1. . ]
請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池用添加剤(B)を含有する電極。   The electrode containing the additive (B) for secondary batteries of any one of Claims 1-5. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の二次電池用添加剤(B)を含有する電解液。   The electrolyte solution containing the additive (B) for secondary batteries of any one of Claims 1-5. 請求項6に記載の電極及び/又は請求項7に記載の電解液を有するリチウムイオン電池。   A lithium ion battery comprising the electrode according to claim 6 and / or the electrolytic solution according to claim 7. 請求項6に記載の電極及び/又は請求項7に記載の電解液を有するリチウムイオンキャパシタ。   A lithium ion capacitor having the electrode according to claim 6 and / or the electrolytic solution according to claim 7.
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