JP2016201244A - Coating agent for electrode surface modification of electrode for nonaqueous electrolyte battery, manufacturing method for surface modification of electrode, and manufacturing method for nonaqueous electrolyte battery - Google Patents

Coating agent for electrode surface modification of electrode for nonaqueous electrolyte battery, manufacturing method for surface modification of electrode, and manufacturing method for nonaqueous electrolyte battery Download PDF

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Katsutoshi Suzuki
克俊 鈴木
沙央梨 板橋
Saori Itabashi
沙央梨 板橋
秀治 原田
Shuji Harada
秀治 原田
武田 一成
Kazunari Takeda
一成 武田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating agent for electrode surface modification capable of omitting the gas evacuation operation, by suppressing production of decomposition gas to be evacuated, because the battery container was conventionally brought into sealed state, after gas is evacuated at the time of initial charging.SOLUTION: A manufacturing method for nonaqueous electrolyte battery includes a first step for coating the surface of an electrode for a nonaqueous electrolyte battery with a coating agent for electrode surface modification where an ester compound is dissolved or dispersed into a solvent, and a second step of obtaining a surface modified electrode by heating the coating agent for electrode surface modification on the electrode after the first step, at 80-150°C, thereby forming a coating on the electrode surface. Heating in the second step is carried out until the following formula is satisfied. (A-B2)×100/(A-B1)≥50. (A is the solid component of the coating agent for electrode surface modification applied onto the electrode after the first step, B1 is the mass of a coat obtained when heated at 150°C for one hour in the normal pressure atmosphere, as sample test, B2 is the mass of a coat when actually heated at 80-150°C).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水電解液電池用の表面改質電極の製造方法、該表面改質電極を用いた非水電解液電池の製造方法、及び非水電解液電池用電極の電極表面改質用塗布剤に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a surface modified electrode for a non-aqueous electrolyte battery, a method for producing a non-aqueous electrolyte battery using the surface-modified electrode, and an electrode surface modification for a non-aqueous electrolyte battery electrode. It relates to a coating agent.

近年、情報関連機器、通信機器、即ちパソコン、ビデオカメラ、デジタルスチールカメラ、携帯電話等の小型、高エネルギー密度用途向け蓄電システムや電気自動車、ハイブリッド車、燃料電池車補助電源、電力貯蔵等の大型、パワー用途向けの蓄電システムが注目を集めている。その一つの候補としてリチウムイオン電池、リチウム電池、リチウムイオンキャパシタ等の非水電解液電池が盛んに開発されている。   In recent years, information-related equipment, communication equipment, ie personal computers, video cameras, digital still cameras, mobile phones, etc., large storage systems for high energy density applications, electric vehicles, hybrid vehicles, fuel cell vehicle auxiliary power supplies, power storage, etc. Power storage systems for power applications are attracting attention. As one candidate, non-aqueous electrolyte batteries such as lithium ion batteries, lithium batteries, and lithium ion capacitors have been actively developed.

これらの非水電解液電池は既に実用化されているものも多いが、耐久性に於いて種々の用途で満足できるものではなく、特に環境温度が45℃以上のときの劣化が大きいため、例えば、自動車用など長期間、温度の高い環境で使用する用途では問題がある。   Many of these nonaqueous electrolyte batteries have already been put into practical use, but they are not satisfactory in various applications in terms of durability, and particularly when the environmental temperature is 45 ° C. or higher, the deterioration is large. There is a problem in applications that are used in a high temperature environment for a long time such as for automobiles.

これまで非水電解液電池の耐久性を向上するための手段として、正極や負極の活物質をはじめとする様々な電池構成要素の最適化が検討されてきた。非水電解液もその例外ではなく、電解液が活性な正極や負極の表面で分解することによる劣化を、種々の耐久性向上剤による分解被膜で抑制することが提案されている。   So far, as a means for improving the durability of non-aqueous electrolyte batteries, optimization of various battery components including positive and negative electrode active materials has been studied. Non-aqueous electrolytes are no exception, and it has been proposed that degradation due to decomposition of the electrolyte on the surface of the active positive electrode or negative electrode is suppressed by decomposition coatings with various durability improvers.

特許文献1、2及び非特許文献1〜3では、電解液にシュウ酸基を有するホウ素、及びリンの錯体塩を添加すると電極界面に形成される被膜の効果で高温サイクル特性、出力特性が向上することが記載されている。しかしながら、これらのシュウ酸基を有する錯体塩は電気分解による被膜形成反応時にガスを発生するため、電池の内圧が上昇することによって、膨れや性能の劣化を引き起こす恐れがあり、問題となっている。   In Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 to 3, high temperature cycle characteristics and output characteristics are improved by the effect of a film formed on the electrode interface when boron having an oxalic acid group and a complex salt of phosphorus are added to the electrolyte. It is described to do. However, these complex salts having an oxalic acid group generate a gas during a film formation reaction by electrolysis, which may cause swelling and deterioration of performance due to an increase in the internal pressure of the battery, which is a problem. .

特許文献3〜5では、電池の内圧上昇を回避する方法として、初期充電時にガス抜きを行なった後、電池容器を密閉状態にする方法が提案されている。しかしながら、ガス抜きには長時間を要する必要があり、生産性向上の妨げとなる。   In Patent Documents 3 to 5, as a method of avoiding an increase in the internal pressure of the battery, a method of sealing the battery container after degassing during initial charging is proposed. However, degassing requires a long time, which hinders productivity improvement.

特許文献6には、電解液にビニレンカーボネートを添加することにより、電池特性を向上させることが提案されている。この方法は、ビニレンカーボネートの重合によるポリマー被膜で電極をコートすることにより、電解液の電極表面での分解を防ぐものであり、被膜形成時にガスを発生しにくく、また、電極作製時に被膜を形成させているため、電池の内圧が上昇することによる性能劣化の恐れがない。しかしながら、リチウムイオンがこの被膜を通過しにくいため電極内部抵抗が上昇し、入出力特性に関して不利に働くことが課題となっている。   Patent Document 6 proposes to improve battery characteristics by adding vinylene carbonate to an electrolytic solution. In this method, the electrode is coated with a polymer film by polymerization of vinylene carbonate to prevent decomposition of the electrolyte solution on the electrode surface, and it is difficult for gas to be generated during film formation, and the film is formed during electrode preparation. Therefore, there is no risk of performance deterioration due to an increase in the internal pressure of the battery. However, since lithium ions hardly pass through this coating, the internal resistance of the electrode is increased, which is disadvantageous in terms of input / output characteristics.

特許文献7〜10では、耐久性向上剤を電極合剤層内部に含ませることによって、電極表面に耐久性向上剤由来の被膜を形成させることで電極内部抵抗を低下させる方法が報告されている。しかしながら、初充電時のガス発生を抑制するものではない。   Patent Documents 7 to 10 report a method of reducing the internal resistance of the electrode by forming a film derived from the durability improver on the electrode surface by including the durability improver inside the electrode mixture layer. . However, it does not suppress the generation of gas during the initial charge.

特開2002−110235号公報JP 2002-110235 A 特開2005−005116号公報JP 2005-005116 A 特開2014−107020号公報JP 2014-107020 A 国際公開第2013/136445号International Publication No. 2013/136445 特開2008−262895号公報JP 2008-262895 A 特開2000−123867号公報JP 2000-123867 A 国際公開第2014/155989号International Publication No. 2014/155589 特開2008−270199号公報JP 2008-270199 A 特開2008−027778号公報JP 2008-027778 A 特開2012−064456号公報JP 2012-064456 A

Electrochim.Acta, 51, 3322−3326頁(2006年)Electrochim. Acta, 51, 3322-3326 (2006) Electrochemistry Communications,9,475−479頁(2007年)Electrochemistry Communications, 9, 475-479 (2007) Electrochemical and Solid−State Letters, 13(2), A11−A14頁(2007年)Electrochemical and Solid-State Letters, 13 (2), A11-A14 (2007)

従来の非水電解液電池の製造において、該電池の内圧上昇を回避する方法として、初期充電時にガス抜きを行なった後、電池容器を密閉状態にする方法が採用されてきたが、ガス抜きには長時間を要する必要があり、生産性向上の妨げとなっていた。   In the manufacture of conventional nonaqueous electrolyte batteries, as a method of avoiding an increase in the internal pressure of the battery, a method of degassing during initial charging and then sealing the battery container has been adopted. Required a long time, which hindered productivity improvement.

本発明は、非水電解液電池用の電極であって所定の操作(加熱を含む)により改質を行ったもの(本発明において「表面改質電極」と記載する)の製造方法、該表面改質電極を用いた非水電解液電池の製造方法、及び該表面改質電極を得るために用いる組成物(本発明において「電極表面改質用塗布剤」と記載する)を提供するものである。   The present invention relates to a method for producing an electrode for a non-aqueous electrolyte battery, which has been modified by a predetermined operation (including heating) (referred to as “surface modified electrode” in the present invention), the surface A method for producing a non-aqueous electrolyte battery using a modified electrode, and a composition used for obtaining the surface-modified electrode (referred to as “electrode surface modifying coating agent” in the present invention) are provided. is there.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、電極表面改質用塗布剤を電極上で熱分解させた表面改質電極がその目的に適合し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。該表面改質電極を用いて電池を組み立てることにより、組み立て後の電池の電気分解による内圧の上昇(即ち電気分解による電解液の分解ガスの発生)を抑制することができる。これによって、従来必要であったガス抜き操作を省略することができるため、非水電解液電池の生産性を向上させることができる。
即ち、本発明は、非水電解液電池用の表面改質電極の製造方法、該表面改質電極を用いた非水電解液電池の製造方法、及び非水電解液電池用電極の電極表面改質用塗布剤を提供するものである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that a surface-modified electrode obtained by thermally decomposing an electrode surface-modifying coating agent on an electrode can meet the purpose, The present invention has been made based on this finding. By assembling the battery using the surface-modified electrode, it is possible to suppress an increase in internal pressure due to electrolysis of the assembled battery (that is, generation of decomposition gas of the electrolyte due to electrolysis). As a result, the conventional degassing operation can be omitted, and the productivity of the non-aqueous electrolyte battery can be improved.
That is, the present invention provides a method for producing a surface-modified electrode for a non-aqueous electrolyte battery, a method for producing a non-aqueous electrolyte battery using the surface-modified electrode, and an electrode surface modification of the electrode for a non-aqueous electrolyte battery. A quality coating agent is provided.

本発明は、少なくとも、
非水電解液電池用の電極の表面に、溶媒にエステル化合物が溶解又は分散されて含まれる電極表面改質用塗布剤を塗布する、第一工程、
上記第一工程後の電極上の電極表面改質用塗布剤を、80〜150℃で加熱することにより上記電極の表面に被膜を形成して表面改質電極を得る、第二工程、
少なくとも、上記表面改質電極、非水電解液、及びセパレーターを備える非水電解液電池を組み立てる、第三工程、
を含み、
上記第二工程の加熱を以下の式[1]を満たすまで行うことを特徴とする、非水電解液電池の製造方法である。
(A−B2)×100/(A−B1) ≧ 50 [1]
ここで、
塗着量A:第一工程後に電極上に塗着した電極表面改質用塗布剤の固形分の計算値
(すなわち、電極上に塗布された電極表面改質用塗布剤の質量×電極表面改質用塗布剤の固形分濃度)
被膜質量B1:サンプル試験として、第二工程として常圧大気中150℃で1時間加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
被膜質量B2:実際に第二工程として80〜150℃で加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
なお、電極表面改質用塗布剤の固形分濃度は、電極表面改質用塗布剤の総質量に対する溶媒以外の成分の合計の質量割合を意味する。
The present invention includes at least
Applying a coating agent for electrode surface modification containing an ester compound dissolved or dispersed in a solvent to the surface of an electrode for a nonaqueous electrolyte battery;
A second step of obtaining a surface-modified electrode by forming a film on the surface of the electrode by heating the electrode surface-modifying coating agent on the electrode after the first step at 80 to 150 ° C .;
Assembling a non-aqueous electrolyte battery comprising at least the surface-modified electrode, the non-aqueous electrolyte, and the separator;
Including
It is a manufacturing method of the nonaqueous electrolyte battery characterized by performing heating of said 2nd process until the following formula [1] is satisfy | filled.
(A-B2) × 100 / (A-B1) ≧ 50 [1]
here,
Application amount A: Calculated value of solid content of electrode surface modification coating agent applied on electrode after first step (ie, mass of electrode surface modification coating agent applied on electrode × electrode surface modification) Solid content concentration of quality coating agent)
Coating mass B1: As a sample test, measured value of coating mass obtained when heated at 150 ° C. for 1 hour in atmospheric pressure as the second step Coating mass B2: Actually heated at 80 to 150 ° C. as the second step The measured value of the mass of the coating obtained at this time. The solid content concentration of the electrode surface modifying coating agent means the total mass ratio of components other than the solvent to the total mass of the electrode surface modifying coating agent.

上記第二工程の加熱を以下の式[2]を満たすまで行うことが好ましい。
50 ≦ (A−B2)×100/(A−B1) ≦ 100 [2]
ここで、
塗着量A、被膜質量B1、被膜質量B2は式[1]と同様である。
The heating in the second step is preferably performed until the following formula [2] is satisfied.
50 ≦ (A−B2) × 100 / (A−B1) ≦ 100 [2]
here,
The coating amount A, the coating mass B1, and the coating mass B2 are the same as those in the formula [1].

また、上記第二工程の加熱温度が、100〜150℃であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the heating temperature of said 2nd process is 100-150 degreeC.

また、上記第一工程に供される電極表面改質用塗布剤が、溶媒に、チオエステル化合物、炭酸エステル化合物、リン酸エステル化合物、硫酸エステル化合物、及び、炭酸エステル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることが好ましい。   The electrode surface modification coating agent provided for the first step is at least selected from the group consisting of a thioester compound, a carbonate ester compound, a phosphate ester compound, a sulfate ester compound, and a carbonate ester compound as a solvent. It is preferable that one is dissolved or dispersed.

また、上記第一工程に供される電極表面改質用塗布剤が、少なくとも、溶媒に、下記一般式[3]〜[6]で表される化合物から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることが好ましい。

Figure 2016201244
[一般式[3]中、Mはホウ素原子、リン原子又はケイ素原子を表し、mは1〜3、nは1〜4、pは0又は1である。Rは炭素数が3〜10のアルキレン基、炭素数が3〜10のハロゲン化アルキレン基、炭素数が6〜20のアリーレン基、又は炭素数が6〜20のハロゲン化アリーレン基(これらの基はその構造中に置換基を含有してもよいし、ヘテロ原子を含有してもよい。また、mが2以上の場合、m個存在するRはそれぞれが互いに結合していてもよい)を表し、Rはハロゲン原子を表し、X、Xはそれぞれ互いに独立して酸素原子又は硫黄原子を表し、Xは炭素原子又は硫黄原子を表す。qは、Xが炭素原子の場合は1、硫黄原子の場合は1又は2である。Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[4]中、Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[5]中、Xは(−CH−)、−CH(CH)−、−C(CH−、−CF−、−C(CF−、及び−C(C−からなる群から選ばれる基であり、rは1〜4のいずれかである。Z及びZは、それぞれ独立で、水素原子、−CF基、及び−CHCF基からなる群から選ばれる基である。]
Figure 2016201244
[一般式[6]中、
Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つであり、
Fはフッ素であり、
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるいずれか1つであり
Oは酸素であり、
Nは窒素である。
Yは炭素又は硫黄であり、Yが炭素である場合qは1であり、Yが硫黄である場合qは1又は2である。
Xは炭素又は硫黄であり、Xが炭素である場合rは1であり、Xが硫黄である場合rは1又は2である。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式[7]の様にお互いを含む環状構造を有しても良い。
Figure 2016201244
cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1となる。
oは2又は4、nは1又は2、pは0又は1、qは1又は2、rは1又は2、sは0又は1である。pが0の場合、Y−X間に直接結合を形成する。
sが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記の[8]〜[11]のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる[9]、[11]の場合、Rは存在しない。また[10]の様に二重結合が環の外に出た構造を取ることも出来る。この場合のR、Rはそれぞれ独立で水素、又は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。]
Figure 2016201244
In the electrode surface modification coating agent provided in the first step, at least one selected from compounds represented by the following general formulas [3] to [6] is dissolved or dispersed in at least a solvent. It is preferably included.
Figure 2016201244
[In General Formula [3], M represents a boron atom, a phosphorus atom, or a silicon atom, m is 1-3, n is 1-4, and p is 0 or 1. R 1 is an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms (these The group may contain a substituent or a hetero atom in the structure, and when m is 2 or more, m R 1 s may be bonded to each other. R 2 represents a halogen atom, X 1 and X 2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom, and X 3 represents a carbon atom or a sulfur atom. q is 1 when X 3 is a carbon atom, and 1 or 2 when X 3 is a sulfur atom. A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In General Formula [4], A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [5], X represents (—CH 2 —) r , —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, and It is a group selected from the group consisting of —C (C 6 H 5 ) 2 —, and r is any one of 1 to 4. Z 1 and Z 2 are each independently a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a —CF 3 group, and a —CH 2 CF 3 group. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [6],
D is a halogen ion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroborate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (difluorophospho Nyl) imide anion,
F is fluorine,
M is any one selected from the group consisting of Group 13 elements (Al, B), Group 14 elements (Si), and Group 15 elements (P, As, Sb), O is oxygen,
N is nitrogen.
Y is carbon or sulfur. When Y is carbon, q is 1. When Y is sulfur, q is 1 or 2.
X is carbon or sulfur, r is 1 when X is carbon, and r is 1 or 2 when X is sulfur.
R 1 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can be used) , or -N (R 2) - represents a. At this time, R 2 represents hydrogen, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. When the number of carbon atoms is 3 or more, R 2 can also take a branched chain or a cyclic structure.
R 4 and R 5 are each independently a hydrocarbon group optionally having a ring having 1 to 10 carbon atoms, a heteroatom, or a halogen atom. If the number of carbon atoms is 3 or more, a branched chain or An annular structure can also be used. Moreover, you may have a cyclic structure containing each other like following General formula [7].
Figure 2016201244
When c is 0 or 1, when n is 1, c is 0 (D is not present when c is 0), and when n is 2, c is 1.
o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 1 or 2, and s is 0 or 1. When p is 0, a direct bond is formed between Y and X.
When s is 0, N (R 4 ) (R 5 ) and R 1 are directly bonded, and in this case, the following structures [8] to [11] can be taken. In the case of [9] and [11] in which the direct bond is a double bond, R 5 does not exist. Moreover, it can also take the structure where the double bond went out of the ring like [10]. In this case, R 6 and R 7 are each independently hydrogen, or a hydrocarbon group that may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. For example, a branched chain or cyclic structure can be used. ]
Figure 2016201244

また、上記電極表面改質用塗布剤中の固形分の総量100質量%のうち、上記一般式[3]〜[6]で表される化合物の総量が20〜100質量%であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the total amount of the compounds represented by the above general formulas [3] to [6] is 20 to 100% by mass out of the total amount of 100% by mass of the solid content in the electrode surface modification coating agent. .

また、本発明は、少なくとも、
非水電解液電池用の電極の表面に、溶媒にエステル化合物が溶解又は分散されて含まれる電極表面改質用塗布剤を塗布する、第一工程、
上記第一工程後の電極上の電極表面改質用塗布剤を、80〜150℃で加熱することにより上記電極の表面に被膜を形成して表面改質電極を得る、第二工程、
を含み、
上記第二工程の加熱を以下の式[1]を満たすまで行うことを特徴とする、非水電解液電池用の表面改質電極の製造方法である。
(A−B2)×100/(A−B1) ≧ 50 [1]
ここで、
塗着量A:第一工程後に電極上に塗着した電極表面改質用塗布剤の固形分の計算値
(すなわち、電極上に塗布された電極表面改質用塗布剤の質量×電極表面改質用 塗布剤の固形分濃度)
被膜質量B1:サンプル試験として、第二工程として常圧大気中150℃で1時間加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
被膜質量B2:実際に第二工程として80〜150℃で加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
The present invention also includes at least
Applying a coating agent for electrode surface modification containing an ester compound dissolved or dispersed in a solvent to the surface of an electrode for a nonaqueous electrolyte battery;
A second step of obtaining a surface-modified electrode by forming a film on the surface of the electrode by heating the electrode surface-modifying coating agent on the electrode after the first step at 80 to 150 ° C .;
Including
It is a manufacturing method of the surface modification electrode for nonaqueous electrolyte batteries characterized by performing heating of said 2nd process until the following formula [1] is satisfied.
(A-B2) × 100 / (A-B1) ≧ 50 [1]
here,
Amount of coating A: Calculated value of the solid content of the coating agent for electrode surface modification coated on the electrode after the first step (ie, the mass of the coating agent for electrode surface modification coated on the electrode × electrode surface modification) Solid content concentration of coating agent for quality)
Coating mass B1: As a sample test, measured value of coating mass obtained when heated at 150 ° C. for 1 hour in atmospheric pressure as the second step Coating mass B2: Actually heated at 80 to 150 ° C. as the second step Measured value of the coating film mass

上記第二工程の加熱を以下の式[2]を満たすまで行うことが好ましい。
50 ≦ (A−B2)×100/(A−B1) ≦ 100 [2]
ここで、
塗着量A、被膜質量B1、被膜質量B2は式[1]と同様である。
The heating in the second step is preferably performed until the following formula [2] is satisfied.
50 ≦ (A−B2) × 100 / (A−B1) ≦ 100 [2]
here,
The coating amount A, the coating mass B1, and the coating mass B2 are the same as those in the formula [1].

また、上記第二工程の加熱温度が、100〜150℃であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the heating temperature of said 2nd process is 100-150 degreeC.

また、上記第一工程に供される電極表面改質用塗布剤が、溶媒に、チオエステル化合物、炭酸エステル化合物、リン酸エステル化合物、硫酸エステル化合物、及び、炭酸エステル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることが好ましい。   The electrode surface modification coating agent provided for the first step is at least selected from the group consisting of a thioester compound, a carbonate ester compound, a phosphate ester compound, a sulfate ester compound, and a carbonate ester compound as a solvent. It is preferable that one is dissolved or dispersed.

また、上記第一工程に供される電極表面改質用塗布剤が、少なくとも、溶媒に、下記一般式[3]〜[6]で表される化合物から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることが好ましい。

Figure 2016201244
[一般式[3]中、Mはホウ素原子、リン原子又はケイ素原子を表し、mは1〜3、nは1〜4、pは0又は1である。Rは炭素数が3〜10のアルキレン基、炭素数が3〜10のハロゲン化アルキレン基、炭素数が6〜20のアリーレン基、又は炭素数が6〜20のハロゲン化アリーレン基(これらの基はその構造中に置換基を含有してもよいし、ヘテロ原子を含有してもよい。また、mが2以上の場合、m個存在するRはそれぞれが互いに結合していてもよい)を表し、Rはハロゲン原子を表し、X、Xはそれぞれ互いに独立して酸素原子又は硫黄原子を表し、Xは炭素原子又は硫黄原子を表す。qは、Xが炭素原子の場合は1、硫黄原子の場合は1又は2である。Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[4]中、Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[5]中、Xは(−CH−)、−CH(CH)−、−C(CH−、−CF−、−C(CF−、及び−C(C−からなる群から選ばれる基であり、rは1〜4のいずれかである。Z及びZは、それぞれ独立で、水素原子、−CF基、及び−CHCF基からなる群から選ばれる基である。]
Figure 2016201244
[一般式[6]中、
Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つであり、
Fはフッ素であり、
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるいずれか1つであり
Oは酸素であり、
Nは窒素である。
Yは炭素又は硫黄であり、Yが炭素である場合qは1であり、Yが硫黄である場合qは1又は2である。
Xは炭素又は硫黄であり、Xが炭素である場合rは1であり、Xが硫黄である場合rは1又は2である。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式[7]の様にお互いを含む環状構造を有しても良い。
Figure 2016201244
cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1となる。
oは2又は4、nは1又は2、pは0又は1、qは1又は2、rは1又は2、sは0又は1である。pが0の場合、Y−X間に直接結合を形成する。
sが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記の[8]〜[11]のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる[9]、[11]の場合、Rは存在しない。また[10]の様に二重結合が環の外に出た構造を取ることも出来る。この場合のR、Rはそれぞれ独立で水素、又は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。]
Figure 2016201244
In the electrode surface modification coating agent provided in the first step, at least one selected from compounds represented by the following general formulas [3] to [6] is dissolved or dispersed in at least a solvent. It is preferably included.
Figure 2016201244
[In General Formula [3], M represents a boron atom, a phosphorus atom, or a silicon atom, m is 1-3, n is 1-4, and p is 0 or 1. R 1 is an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms (these The group may contain a substituent or a hetero atom in the structure, and when m is 2 or more, m R 1 s may be bonded to each other. R 2 represents a halogen atom, X 1 and X 2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom, and X 3 represents a carbon atom or a sulfur atom. q is 1 when X 3 is a carbon atom, and 1 or 2 when X 3 is a sulfur atom. A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In General Formula [4], A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [5], X represents (—CH 2 —) r , —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, and It is a group selected from the group consisting of —C (C 6 H 5 ) 2 —, and r is any one of 1 to 4. Z 1 and Z 2 are each independently a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a —CF 3 group, and a —CH 2 CF 3 group. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [6],
D is a halogen ion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroborate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (difluorophospho Nyl) imide anion,
F is fluorine,
M is any one selected from the group consisting of Group 13 elements (Al, B), Group 14 elements (Si), and Group 15 elements (P, As, Sb), O is oxygen,
N is nitrogen.
Y is carbon or sulfur. When Y is carbon, q is 1. When Y is sulfur, q is 1 or 2.
X is carbon or sulfur, r is 1 when X is carbon, and r is 1 or 2 when X is sulfur.
R 1 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can be used) , or -N (R 2) - represents a. At this time, R 2 represents hydrogen, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. When the number of carbon atoms is 3 or more, R 2 can also take a branched chain or a cyclic structure.
R 4 and R 5 are each independently a hydrocarbon group optionally having a ring having 1 to 10 carbon atoms, a heteroatom, or a halogen atom. If the number of carbon atoms is 3 or more, a branched chain or An annular structure can also be used. Moreover, you may have a cyclic structure containing each other like following General formula [7].
Figure 2016201244
When c is 0 or 1, when n is 1, c is 0 (D is not present when c is 0), and when n is 2, c is 1.
o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 1 or 2, and s is 0 or 1. When p is 0, a direct bond is formed between Y and X.
When s is 0, N (R 4 ) (R 5 ) and R 1 are directly bonded, and in this case, the following structures [8] to [11] can be taken. In the case of [9] and [11] in which the direct bond is a double bond, R 5 does not exist. Moreover, it can also take the structure where the double bond went out of the ring like [10]. In this case, R 6 and R 7 are each independently hydrogen, or a hydrocarbon group that may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. For example, a branched chain or cyclic structure can be used. ]
Figure 2016201244

また、上記電極表面改質用塗布剤中の固形分の総量100質量%のうち、上記一般式[3]〜[6]で表される化合物の総量が20〜100質量%であることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the total amount of the compounds represented by the above general formulas [3] to [6] is 20 to 100% by mass out of the total amount of 100% by mass of the solid content in the electrode surface modification coating agent. .

また、本発明は、溶媒に、チオエステル化合物、炭酸エステル化合物、リン酸エステル化合物、硫酸エステル化合物、及び、炭酸エステル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることを特徴とする、非水電解液電池の構成部材である電極の表面に塗布・加熱することにより被膜を形成するための電極表面改質用塗布剤である。   In the present invention, at least one selected from the group consisting of a thioester compound, a carbonate ester compound, a phosphate ester compound, a sulfate ester compound, and a carbonate ester compound is dissolved or dispersed in the solvent. An electrode surface modification coating agent for forming a film by coating and heating on the surface of an electrode that is a constituent member of a nonaqueous electrolyte battery.

また、上記電極表面改質用塗布剤は、少なくとも、溶媒に、下記一般式[3]〜[6]で表される化合物から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることが好ましい。

Figure 2016201244
[一般式[3]中、Mはホウ素原子、リン原子又はケイ素原子を表し、mは1〜3、nは1〜4、pは0又は1である。Rは炭素数が3〜10のアルキレン基、炭素数が3〜10のハロゲン化アルキレン基、炭素数が6〜20のアリーレン基、又は炭素数が6〜20のハロゲン化アリーレン基(これらの基はその構造中に置換基を含有してもよいし、ヘテロ原子を含有してもよい。また、mが2以上の場合、m個存在するRはそれぞれが互いに結合していてもよい)を表し、Rはハロゲン原子を表し、X、Xはそれぞれ互いに独立して酸素原子又は硫黄原子を表し、Xは炭素原子又は硫黄原子を表す。qは、Xが炭素原子の場合は1、硫黄原子の場合は1又は2である。Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[4]中、Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[5]中、Xは(−CH−)、−CH(CH)−、−C(CH−、−CF−、−C(CF−、及び−C(C−からなる群から選ばれる基であり、rは1〜4のいずれかである。Z及びZは、それぞれ独立で、水素原子、−CF基、及び−CHCF基からなる群から選ばれる基である。]
Figure 2016201244
[一般式[6]中、
Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つであり、
Fはフッ素であり、
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるいずれか1つであり
Oは酸素であり、
Nは窒素である。
Yは炭素又は硫黄であり、Yが炭素である場合qは1であり、Yが硫黄である場合qは1又は2である。
Xは炭素又は硫黄であり、Xが炭素である場合rは1であり、Xが硫黄である場合rは1又は2である。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式[7]の様にお互いを含む環状構造を有しても良い。
Figure 2016201244
cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1となる。
oは2又は4、nは1又は2、pは0又は1、qは1又は2、rは1又は2、sは0又は1である。pが0の場合、Y−X間に直接結合を形成する。
sが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記の[8]〜[11]のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる[9]、[11]の場合、Rは存在しない。また[10]の様に二重結合が環の外に出た構造を取ることも出来る。この場合のR、Rはそれぞれ独立で水素、又は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。]
Figure 2016201244
The electrode surface modification coating agent may contain at least one selected from the compounds represented by the following general formulas [3] to [6] dissolved or dispersed in a solvent. preferable.
Figure 2016201244
[In General Formula [3], M represents a boron atom, a phosphorus atom, or a silicon atom, m is 1-3, n is 1-4, and p is 0 or 1. R 1 is an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms (these The group may contain a substituent or a hetero atom in the structure, and when m is 2 or more, m R 1 s may be bonded to each other. R 2 represents a halogen atom, X 1 and X 2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom, and X 3 represents a carbon atom or a sulfur atom. q is 1 when X 3 is a carbon atom, and 1 or 2 when X 3 is a sulfur atom. A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In General Formula [4], A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [5], X represents (—CH 2 —) r , —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, and It is a group selected from the group consisting of —C (C 6 H 5 ) 2 —, and r is any one of 1 to 4. Z 1 and Z 2 are each independently a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a —CF 3 group, and a —CH 2 CF 3 group. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [6],
D is a halogen ion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroborate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (difluorophospho Nyl) imide anion,
F is fluorine,
M is any one selected from the group consisting of Group 13 elements (Al, B), Group 14 elements (Si), and Group 15 elements (P, As, Sb), O is oxygen,
N is nitrogen.
Y is carbon or sulfur. When Y is carbon, q is 1. When Y is sulfur, q is 1 or 2.
X is carbon or sulfur, r is 1 when X is carbon, and r is 1 or 2 when X is sulfur.
R 1 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can be used) , or -N (R 2) - represents a. At this time, R 2 represents hydrogen, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. When the number of carbon atoms is 3 or more, R 2 can also take a branched chain or a cyclic structure.
R 4 and R 5 are each independently a hydrocarbon group optionally having a ring having 1 to 10 carbon atoms, a heteroatom, or a halogen atom. If the number of carbon atoms is 3 or more, a branched chain or An annular structure can also be used. Moreover, you may have a cyclic structure containing each other like following General formula [7].
Figure 2016201244
When c is 0 or 1, when n is 1, c is 0 (D is not present when c is 0), and when n is 2, c is 1.
o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 1 or 2, and s is 0 or 1. When p is 0, a direct bond is formed between Y and X.
When s is 0, N (R 4 ) (R 5 ) and R 1 are directly bonded, and in this case, the following structures [8] to [11] can be taken. In the case of [9] and [11] in which the direct bond is a double bond, R 5 does not exist. Moreover, it can also take the structure where the double bond went out of the ring like [10]. In this case, R 6 and R 7 are each independently hydrogen, or a hydrocarbon group that may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. For example, a branched chain or cyclic structure can be used. ]
Figure 2016201244

上記電極表面改質用塗布剤中の固形分の総量100質量%のうち、上記一般式[3]〜[6]で表される化合物の総量が20〜100質量%であることが好ましい。   Of the total amount of solids in the electrode surface modification coating agent of 100% by mass, the total amount of the compounds represented by the general formulas [3] to [6] is preferably 20 to 100% by mass.

従来の非水電解液電池の製造では、電池を組み立てた後に電気分解に伴って電解液中でガスが発生するため、電池の内圧上昇を回避する目的でガス抜きの操作が必要であったが、
本発明では、予め電極表面に被膜を形成して表面改質した表面改質電極を用いて電池を組み立てることにより、組み立て後の電池の電気分解による内圧の上昇を抑制することができる。
これによって、従来必要であったガス抜き操作を省略することができるため、非水電解液電池の生産性を向上させることが可能となった。
In the manufacture of conventional non-aqueous electrolyte batteries, gas is generated in the electrolyte along with the electrolysis after the battery is assembled, so it was necessary to degas to avoid the increase in the internal pressure of the battery. ,
In the present invention, by assembling a battery using a surface-modified electrode that has been surface-modified by previously forming a film on the electrode surface, an increase in internal pressure due to electrolysis of the battery after assembly can be suppressed.
As a result, the degassing operation that has conventionally been required can be omitted, and the productivity of the non-aqueous electrolyte battery can be improved.

以下、本発明について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は本発明の実施形態の一例であり、これらの具体的内容に限定はされない。その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example of an embodiment of the present invention, and the specific contents thereof are not limited. Various modifications can be made within the scope of the gist.

[第一工程について]
(1)電極表面改質用塗布剤
本発明の非水電解液電池用の表面改質電極の製造方法、及び、該表面改質電極を用いた非水電解液電池の製造方法に用いる非水電解液電池用電極の電極表面改質用塗布剤は、少なくとも、溶媒と、上記一般式[3]〜[6]で表される化合物から選ばれる少なくとも1つを含有することが好ましい。
[About the first step]
(1) Coating agent for electrode surface modification Non-water used in the method for producing a surface modified electrode for a nonaqueous electrolyte battery of the present invention and the method for producing a nonaqueous electrolyte battery using the surface modified electrode The coating agent for modifying the electrode surface of the electrode for an electrolyte battery preferably contains at least one selected from a solvent and a compound represented by the above general formulas [3] to [6].

上記一般式[3]で表される化合物としては、例えば、[3−1]〜[3−5]等が挙げられる。なお、[3−3]と[3−4]は構造異性体であり、[3−3]はトランス体、[3−4]はシス体を表す。

Figure 2016201244
中でも、熱分解に伴う被膜形成のし易さの観点から、上記の[3−1]、[3−3]、[3−4]、及び[3−5]が特に好ましい。 Examples of the compound represented by the general formula [3] include [3-1] to [3-5]. [3-3] and [3-4] are structural isomers, [3-3] represents a trans isomer, and [3-4] represents a cis isomer.
Figure 2016201244
Among them, the above [3-1], [3-3], [3-4], and [3-5] are particularly preferable from the viewpoint of easy film formation accompanying thermal decomposition.

上記一般式[4]で表される化合物としては、[4−1]が特に好ましい。

Figure 2016201244
As the compound represented by the general formula [4], [4-1] is particularly preferable.
Figure 2016201244

上記一般式[5]で表される化合物としては、例えば、[5−1]〜[5−4]等が挙げられる。

Figure 2016201244
中でも、熱分解性の観点から、[5−1]が特に好ましい。 Examples of the compound represented by the general formula [5] include [5-1] to [5-4].
Figure 2016201244
Among these, [5-1] is particularly preferable from the viewpoint of thermal decomposability.

上記一般式[6]で表される化合物としては、例えば、[6−P1]〜[6−P9]、[6−B1]〜[6−B9]等が挙げられる。

Figure 2016201244
Figure 2016201244
中でも、非水電解液電池のサイクル特性が高まる点で、(6−P1)、(6−P2)、(6−P4)、(6−P7)、(6−B1)、(6−B2)、(6−B6)、(6−B7)及び(6−B9)からなる群から選ばれるいずれか1つであることが好ましい。なお、該サイクル特性向上の効果の強さは、6−P1>>6−P2>6−B9、6−B6>>6−P4である。そのため、6−P1が特に好ましい。 Examples of the compound represented by the general formula [6] include [6-P1] to [6-P9], [6-B1] to [6-B9], and the like.
Figure 2016201244
Figure 2016201244
Among these, (6-P1), (6-P2), (6-P4), (6-P7), (6-B1), (6-B2) is the point that the cycle characteristics of the nonaqueous electrolyte battery are enhanced. , (6-B6), (6-B7) and (6-B9) are preferred. The strength of the effect of improving the cycle characteristics is 6-P1 >>6-P2> 6-B9, 6-B6 >> 6-P4. Therefore, 6-P1 is particularly preferable.

電極表面改質用塗布剤に含まれる固形分としては、上記一般式[3]〜[6]で表される化合物以外の化合物も含ませることができるが、電極表面改質用塗布剤中の固形分の総量100質量%のうち、上記一般式[3]〜[6]で表される化合物の総量が20〜100質量%であることが好ましい。20質量%未満であると、当該化合物による被膜形成が十分に行なわれず、組み立て後の電池の電気分解による内圧の上昇(即ち電気分解による電解液の分解ガスの発生)を抑制する効果が得られ難い。より好ましくは50質量%以上であり、特に、80質量%以上であることが好ましい。   As solid content contained in the coating agent for electrode surface modification, compounds other than the compounds represented by the general formulas [3] to [6] can be included. Of the total solid content of 100% by mass, the total amount of the compounds represented by the above general formulas [3] to [6] is preferably 20 to 100% by mass. When the content is less than 20% by mass, the film formation by the compound is not sufficiently performed, and an effect of suppressing an increase in internal pressure due to electrolysis of the battery after assembly (that is, generation of decomposition gas of the electrolyte due to electrolysis) is obtained. hard. More preferably, it is 50 mass% or more, and it is especially preferable that it is 80 mass% or more.

上記一般式[3]〜[6]で表される化合物以外の化合物としては、例えば、重合性化合物を含有させてもよい。重合性化合物としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルアクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、ノルボルネン、1−メチルノルボルネン、5−メチルノルボルネン、5−エチルノルボルネン、5,6−ジメチルノルボルネン、7−メチルノルボルネン、5,5,6−トリメチルノルボルネン、トリシクロ[4.3.0.12.5 ]−3−デセン、トリシクロ[4.4.0.12.5]−3−ウンデセン、テトラシクロ[4.4.0.12.5 .17.10]−3−ドデセン、8−メチルテトラシクロ[4.4.0.12.5 .17.10]−3−ドデセン、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、アクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、メタクリル酸3−クロロ−2−ヒドロキシプロピル、2−(ヒドロキシメチル)アクリル酸エチル、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、メタクリル酸3−[トリス(トリメチルシリルオキシ)シリル]プロピル、メタクリル酸2−(トリメチルシリルオキシ)エチル、メタクリル酸3−(トリエトキシシリル)プロピル、アリルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、3−(アクリルオキシ)プロピルトリメトキシシラン、[ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル]トリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、トリエトキシビニルシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、N−[2−(N−ビニルベンジルアミノ)エチル]−3−アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩、アリルトリクロロシラン、トリクロロビニルシラン、3−メチル−1−ペンテン−4−イン−3−オール、2−(フルフリルチオ)エチルアミン、trans−アコニット酸、アクリル酸、4−アミノけい皮酸、アンゲリカ酸、2−アセトアミドアクリル酸、3−ブテン−1,2,3−トリカルボン酸、2−ブロモけい皮酸、4−ブロモクロトン酸、2−ベンジルアクリル酸、カフェイン酸、4−クロロけい皮酸、trans−けい皮酸、シトラコン酸、trans−p−クマル酸、trans−o−クマル酸、trans−m−クマル酸、クロトン酸、α−シアノけい皮酸、1−シクロヘキセン−1−カルボン酸、1−シクロペンテンカルボン酸、α−シアノ−4−ヒドロキシけい皮酸、トラウマチン酸、trans−2−デセン酸、3,4−ジメトキシけい皮酸、trans−2,3−ジメトキシけい皮酸、trans−2,5−ジクロロけい皮酸、フマル酸、フマル酸モノエチル、trans−2−ヘキセン酸、2−ヘプテン酸、イタコン酸モノメチル、マレイン酸 モノアミド、メサコン酸、メタクリル酸、4−メチル−2−ペンテン酸、trans,trans−ムコン酸、ムコブロム酸、ムコクロロ酸、3−メチルクロトン酸、4−メトキシけい皮酸、こはく酸モノ(2−アクリロイルオキシエチル)、3−(5−ニトロ−2−フリル)アクリル酸、3−(3−ピリジル)アクリル酸、α−フェニルけい皮酸、シキミ酸、チグリン酸、2−チオフェンアクリル酸、2−(トリフルオロメチル)アクリル酸、3−(トリフルオロメチル)けい皮酸、4−(トリフルオロメチル)けい皮酸、2−(トリフルオロメチル)けい皮酸、アリルメルカプタン、アリルグリシジルエ−テル、1,3−ブタジエンモノエポキシド、1,2−エポキシ−5−ヘキセン、1,2−エポキシ−9−デセン、アロバルビタール、1,9−デカジエン、1,11−ドデカジエン、ジシクロペンタジエン、2,5−ジメチル−1,5−ヘキサジエン、ジイソプロピリデンアセトン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、ジアリルマロン酸ジエチル、1,3−ジベンジリデン−2−シクロヘキサノン、2,6−ジメチル−2,4,6−オクタトリエン、1,5,9−デカトリエン、9,10−エポキシ−1,5−シクロドデカジエン、ファルネシルアセタート、ゲラニル−リナロール、ゲラニル ニトリル、1,5−ヘキサジエン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン−3,4−ジオール、イソプレン、(±)−リモネン、ミルセン、メチルシクロペンタジエン、2,5−ノルボルナジエン、1,7−オクタジエン、フマル酸モノエチル、マレイン酸水素エチル、マレイン酸 モノオクチル、マレイン酸モノメチル、フマル酸モノイソプロピル、こはく酸モノ(2−アクリロイルオキシエチル)、6−アクリルアミドヘキサン酸、アリルアミン、1−アリル−2−チオ尿素、1−アリル−3−(2−ヒドロキシエチル)−2−チオ尿素、アリル尿素、3−アミノクロトン酸メチル、3−アミノ−5,5−ジメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、S−アリル−L−システイン、3−アミノ−4,4,4−トリフルオロクロトン酸 エチル、3−アミノ−2−シクロヘキセン−1−オン、3−ベンザルブチルアミド、クロトンアミド、けい皮酸アミド、2−(1−シクロヘキセニル)エチルアミン、メタクリル酸グリシジル、ビニレンカーボネート、ポリエチレングリコールジアクリレート(例えば、新中村化学工業株式会社製、製品名:A−200、A−400、A−600)、ウレタンアクリレート(例えば、新中村化学工業株式会社製、製品名:UA−122P、UA−4HA、UA−6HA、UA−6LPA、UA−1100H、UA−53H、UA−4200、UA−200PA、UA−33H、UA−7100、UA−7200)が挙げられる。本発明において、これら化合物を1種単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いても構わない。
また、重合性化合物を含有させる場合は、アゾビスイソブチロニトリル、tert−ブチルパーオキシピバレート、ジ−tert−ブチルパーオキシド、i−ブチリルパーオキシド、ラウロイルパーオキサイド、スクシン酸パーオキシド、ジシンナミルパーオキシド、ジ−n−プロピルパーオキシジカーボネート、tert−ブチルパーオキシアリルモノカーボネート、過酸化ベンゾイルまたは過酸化水素、過硫酸アンモニウム等のラジカル重合開始剤をさらに含有させてもよい。
As compounds other than the compounds represented by the general formulas [3] to [6], for example, a polymerizable compound may be contained. Examples of the polymerizable compound include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, n-propyl acrylate, n-propyl methacrylate, isopropyl acrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate, Acrylamide, methacrylamide, N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide, diacetoneacrylamide, acrylonitrile, methacrylonitrile, styrene, vinyl fluoride, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, chlorotrifluoroethylene, tetrafluoroethylene, hexa Fluoropropylene, norbornene, 1-methylnorbornene, 5-methylno Borene, 5-ethylnorbornene, 5,6-dimethylnorbornene, 7-methylnorbornene, 5,5,6-trimethylnorbornene, tricyclo [4.3.0.12.5] -3-decene, tricyclo [4.4 0.12.5] -3-undecene, tetracyclo [4.4.0.12.5. 17.10] -3-dodecene, 8-methyltetracyclo [4.4.0.12.5. 17.10] -3-dodecene, 2-hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, 4-hydroxybutyl acrylate, 3- (trimethoxysilyl) propyl acrylate, 3-chloro-2-hydroxypropyl methacrylate, 2- (hydroxymethyl) ethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl methacrylate, 3- (trimethoxysilyl) propyl methacrylate, 3- [tris (trimethylsilyloxy) silyl] propyl methacrylate, methacrylic acid 2 -(Trimethylsilyloxy) ethyl, 3- (triethoxysilyl) propyl methacrylate, allyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, 3- (acryloxy) propyltrimethoxysilane, [bicyclo [2.2.1] To-5-en-2-yl] triethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, triethoxyvinylsilane, vinyltris (2-methoxyethoxy) silane, N- [2- (N-vinylbenzylamino) ethyl] -3-amino Propyltrimethoxysilane hydrochloride, allyltrichlorosilane, trichlorovinylsilane, 3-methyl-1-penten-4-in-3-ol, 2- (furfurylthio) ethylamine, trans-aconitic acid, acrylic acid, 4-aminocinnamic Acid, angelic acid, 2-acetamidoacrylic acid, 3-butene-1,2,3-tricarboxylic acid, 2-bromocinnamic acid, 4-bromocrotonic acid, 2-benzylacrylic acid, caffeic acid, 4-chloro Cinnamic acid, trans-cinnamic acid, citraconic acid, trans-p-coumaric acid, trans-o-coumaric acid, trans-m-coumaric acid, crotonic acid, α-cyanocinnamic acid, 1-cyclohexene-1-carboxylic acid, 1-cyclopentenecarboxylic acid, α-cyano-4-hydroxycinnamic acid, Traumatic acid, trans-2-decenoic acid, 3,4-dimethoxycinnamic acid, trans-2,3-dimethoxycinnamic acid, trans-2,5-dichlorocinnamic acid, fumaric acid, monoethyl fumarate, trans 2-hexenoic acid, 2-heptenoic acid, monomethyl itaconic acid, maleic acid monoamide, mesaconic acid, methacrylic acid, 4-methyl-2-pentenoic acid, trans, trans-muconic acid, mucobromic acid, mucochloroic acid, 3-methyl Crotonic acid, 4-methoxycinnamic acid, succinic acid mono (2-acryloyloxyethyl), 3- (5- Tro-2-furyl) acrylic acid, 3- (3-pyridyl) acrylic acid, α-phenylcinnamic acid, shikimic acid, tiglic acid, 2-thiophene acrylic acid, 2- (trifluoromethyl) acrylic acid, 3- (Trifluoromethyl) cinnamic acid, 4- (trifluoromethyl) cinnamic acid, 2- (trifluoromethyl) cinnamic acid, allyl mercaptan, allyl glycidyl ether, 1,3-butadiene monoepoxide, 1, 2-epoxy-5-hexene, 1,2-epoxy-9-decene, allobarbital, 1,9-decadiene, 1,11-dodecadiene, dicyclopentadiene, 2,5-dimethyl-1,5-hexadiene, di Isopropylideneacetone, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, diethyl diallylmalonate, 1,3-dibenzylidene-2-cycl Lohexanone, 2,6-dimethyl-2,4,6-octatriene, 1,5,9-decatriene, 9,10-epoxy-1,5-cyclododecadiene, farnesyl acetate, geranyl-linalool, geranyl nitrile, 1,5-hexadiene, 1,4-hexadiene, 1,5-hexadiene-3,4-diol, isoprene, (±) -limonene, myrcene, methylcyclopentadiene, 2,5-norbornadiene, 1,7-octadiene, Monoethyl fumarate, ethyl hydrogen maleate, monooctyl maleate, monomethyl maleate, monoisopropyl fumarate, mono (2-acryloyloxyethyl) succinate, 6-acrylamidohexanoic acid, allylamine, 1-allyl-2-thiourea 1-allyl-3- (2-hydroxyethyl) 2-thiourea, allylurea, methyl 3-aminocrotonate, 3-amino-5,5-dimethyl-2-cyclohexen-1-one, S-allyl-L-cysteine, 3-amino-4,4,4 -Ethyl trifluorocrotonate, 3-amino-2-cyclohexen-1-one, 3-benzalbutyramide, crotonamide, cinnamic acid amide, 2- (1-cyclohexenyl) ethylamine, glycidyl methacrylate, vinylene carbonate , Polyethylene glycol diacrylate (for example, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: A-200, A-400, A-600), urethane acrylate (for example, Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name: UA- 122P, UA-4HA, UA-6HA, UA-6LPA, UA-1100H, UA-53H, UA-42 00, UA-200PA, UA-33H, UA-7100, UA-7200). In the present invention, these compounds may be used alone or in combination of two or more.
When a polymerizable compound is contained, azobisisobutyronitrile, tert-butyl peroxypivalate, di-tert-butyl peroxide, i-butyryl peroxide, lauroyl peroxide, succinic acid peroxide, dicinnami A radical polymerization initiator such as luperoxide, di-n-propyl peroxydicarbonate, tert-butylperoxyallyl monocarbonate, benzoyl peroxide, hydrogen peroxide, or ammonium persulfate may be further contained.

電極表面改質用塗布剤に使用される溶媒としては、上記一般式[3]〜[6]で表される化合物を溶解できる非水溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ラクトン類、ニトリル類、イミド類、スルホン類等が使用できる。また、単一の溶媒だけでなく、二種類以上の混合溶媒でもよい。具体例としては、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ジエチルエーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、フラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、ジブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、及びγ−バレロラクトン等を挙げることができる。   The solvent used for the electrode surface modification coating agent is not particularly limited as long as it is a nonaqueous solvent capable of dissolving the compounds represented by the above general formulas [3] to [6]. , Esters, ethers, lactones, nitriles, imides, sulfones and the like can be used. Moreover, not only a single solvent but 2 or more types of mixed solvents may be sufficient. Specific examples include ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl butyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, Diethyl ether, acetonitrile, propionitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, furan, tetrahydropyran, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, dibutyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane, N, N- Examples thereof include dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.

また、上記溶媒が、環状カーボネート及び鎖状カーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。環状カーボネートの例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートを挙げることができ、鎖状カーボネートの例としては、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネートを挙げることができる。   Moreover, it is preferable that the said solvent contains at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a cyclic carbonate and a chain carbonate. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate and propylene carbonate, and examples of the chain carbonate include ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl propyl carbonate.

上記電極表面改質用塗布剤の固形分の濃度は、塗布のし易さや被膜形成の容易さの観点から、1〜30質量%が好ましく、より好ましくは2〜20質量%である。   The concentration of the solid content of the electrode surface modification coating agent is preferably 1 to 30% by mass, more preferably 2 to 20% by mass, from the viewpoint of ease of application and film formation.

(2)電極
上記の電極表面改質用塗布剤を塗布する電極としては、電極活物質を含むものであれば特に限定されるものではない。例えば、非水電解液中のカチオンがリチウムの場合、正極としては、特に限定されないが、リチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、又はマグネシウムイオンなどのアルカリ土類金属イオンが可逆的に挿入−脱離可能な材料が用いられ、負極活物質としては、特に限定されないが、リチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、又はマグネシウムイオンなどのアルカリ土類金属イオンが可逆的に挿入−脱離可能な材料が用いられる。
(2) Electrode The electrode for applying the electrode surface modification coating agent is not particularly limited as long as it contains an electrode active material. For example, when the cation in the non-aqueous electrolyte is lithium, the positive electrode is not particularly limited, but alkali metal ions such as lithium ions and sodium ions, or alkaline earth metal ions such as magnesium ions are reversible. A material capable of insertion and desorption is used, and the negative electrode active material is not particularly limited, but alkali metal ions such as lithium ions and sodium ions, or alkaline earth metal ions such as magnesium ions are reversibly inserted. A removable material is used.

正極活物質としては、例えば、非水電解液中のカチオンがリチウムの場合、LiCoO、LiNiO、LiMnO等のニッケル、マンガン、コバルトの少なくとも1種以上の金属を含有し、かつ層状構造を有するリチウム含有遷移金属複合酸化物、それらのリチウム含有遷移金属複合酸化物のCo、Mn、Ni等の遷移金属が複数混合したもの(LiNi0.8Co0.2、LiNi0.33Co0.33Mn0.33等)、それらのリチウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属の一部が他の遷移金属以外の金属に置換されたもの(LiNi0.85Co0.10Al0.05等)、LiMnやLiMn1.95Al0.05等のスピネル構造を有するリチウムマンガン複合酸化物、LiFePO、LiCoPO、LiMnPO等の遷移金属のリチウム含有オリビン型リン酸塩、TiO、V、MoO等の酸化物、TiS、FeS等の硫化物、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等が使用される。
また、非水電解液中のカチオンがナトリウムの場合は、NaFeO、NaCrO、NaNiO、NaMnO、NaCoO等のナトリウム含有遷移金属複合酸化物、それらのナトリウム含有遷移金属複合酸化物のFe、Cr、Ni、Mn、Co等の遷移金属が複数混合したもの、それらのナトリウム含有遷移金属複合酸化物の遷移金属の一部が他の遷移金属以外の金属に置換されたもの、NaFeP、NaCo(PO等の遷移金属のリン酸化合物、TiS、FeS等の硫化物、あるいはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、及びポリピロール等の導電性高分子、活性炭、ラジカルを発生するポリマー、カーボン材料等が使用される。
As the positive electrode active material, for example, when the cation in the non-aqueous electrolyte is lithium, it contains at least one metal of nickel, manganese, cobalt such as LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMnO 2 , and has a layered structure Lithium-containing transition metal composite oxides, and those obtained by mixing a plurality of transition metals such as Co, Mn, Ni, etc. of these lithium-containing transition metal composite oxides (LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 , LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2 etc.), in which a part of the transition metal of the lithium-containing transition metal composite oxide is replaced with a metal other than the transition metal (LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 etc.), LiMn 2 O 4 and LiMn 1.95 Al 0.05 O 4 etc. Lithium-containing olivine-type phosphates of transition metals such as FePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 , oxides such as TiO 2 , V 2 O 5 , MoO 3 , sulfides such as TiS 2 and FeS, or polyacetylene, polypara Conductive polymers such as phenylene, polyaniline, and polypyrrole, activated carbon, polymers that generate radicals, carbon materials, and the like are used.
In the case the cation of the non-aqueous electrolytic solution of the sodium, NaFeO 2, NaCrO 2, NaNiO 2, NaMnO 2, NaCoO sodium-containing transition metal composite oxides such as 2, Fe of their sodium-containing transition metal composite oxide , A mixture of a plurality of transition metals such as Cr, Ni, Mn, Co, etc., a transition metal in which a transition metal of the sodium-containing transition metal composite oxide is partially substituted with a metal other than the transition metal, Na 2 FeP Transition metal phosphate compounds such as 2 O 7 and NaCo 3 (PO 4 ) 2 P 2 O 7 , sulfides such as TiS 2 and FeS, or conductive polymers such as polyacetylene, polyparaphenylene, polyaniline, and polypyrrole Activated carbon, polymers that generate radicals, carbon materials, and the like.

負極活物質としては、例えば、非水電解液中のカチオンがリチウムの場合、リチウム金属、リチウムと他の金属との合金及び金属間化合物やリチウムを吸蔵および放出することが可能な種々の炭素材料、Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属の酸化物、Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属若しくはこれら金属を含む合金又はこれら金属若しくは合金とリチウムとの合金、リチウムチタン酸化物、金属窒化物、活性炭、導電性ポリマー等が用いられる。上記の炭素材料としては、(002)面の面間隔が0.34nmを超える非晶質炭素(例えば難黒鉛化性炭素(ハードカーボンとも呼ばれる)やコークスなど)や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛などが挙げられ、後者は、人造黒鉛、天然黒鉛などが用いられる。Si、Sn、Alから選ばれる1種以上の金属若しくはこれら金属を含む合金又はこれら金属若しくは合金とリチウムとの合金としては、例えばシリコン、スズ、アルミニウム等の金属、シリコン合金、スズ合金、アルミニウム合金等が挙げられ、これらの金属や合金が、充放電に伴いリチウムと合金化した材料も使用できる。リチウムチタン酸化物としては、例えば、スピネル構造を有するチタン酸リチウム、ラムスデライト構造を有するチタン酸リチウムなどを挙げることができる。
また、非水電解液中のカチオンがナトリウムの場合は、ハードカーボンやTiO、V、MoO等の酸化物等が用いられる。
As the negative electrode active material, for example, when the cation in the non-aqueous electrolyte is lithium, various carbon materials capable of inserting and extracting lithium metal, alloys of lithium and other metals, intermetallic compounds, and lithium Oxide of one or more metals selected from Si, Sn, Al, one or more metals selected from Si, Sn, Al, alloys containing these metals, alloys of these metals or alloys with lithium, lithium titanium Oxides, metal nitrides, activated carbon, conductive polymers and the like are used. Examples of the carbon material include amorphous carbon (for example, non-graphitizable carbon (also called hard carbon) and coke) whose (002) plane spacing exceeds 0.34 nm, and (002) plane spacing. Is 0.34 nm or less, and the latter is artificial graphite, natural graphite, or the like. Examples of one or more metals selected from Si, Sn, and Al, alloys containing these metals, or alloys of these metals or alloys and lithium include metals such as silicon, tin, and aluminum, silicon alloys, tin alloys, and aluminum alloys. A material in which these metals and alloys are alloyed with lithium along with charge and discharge can also be used. Examples of the lithium titanium oxide include lithium titanate having a spinel structure and lithium titanate having a ramsdellite structure.
When the cation in the non-aqueous electrolyte is sodium, hard carbon, oxides such as TiO 2 , V 2 O 5 , and MoO 3 are used.

次いで、上記電極の作製方法について説明する。なお、本発明で電極表面改質用塗布剤を塗布する対象となる電極には結着剤(バインダー)が含まれる。   Next, a method for manufacturing the electrode will be described. In addition, a binder (binder) is contained in the electrode used as the object which apply | coats the coating agent for electrode surface modification by this invention.

例えば、正極活物質を用いて電極を作製する場合は、正極活物質と必要に応じて導電剤及び結着剤(バインダー)とを混合して正極合剤を調製し、N−メチル−2−ピロリドンなどの分散媒に分散させて正極合剤スラリーを作製する。この正極合剤スラリーをアルミニウム又はアルミニウム合金などの正極集電体に塗布し乾燥させ、圧縮成型して正極が得られる。
上記導電剤としては、従来この種の非水電解液電池で用いられているものであればよく、特定の導電剤に限定されない。例えば、カーボン粉末やカーボンファイバー等のカーボン材料を用いることができる。カーボン粉末としては、種々のカーボンブラック(例えば、アセチレンブラック、ファーネスブラック、ケッチェンブラック等)、グラファイト粉末等のカーボン粉末を用いることができる。これらのうち一種又は二種以上を併用してもよい。
前記結着剤としては、一般的な非水電解液電池の正極に使用される結着剤と同様のものを適宜採用することができる。例えば、正極を作製するためにN−メチル−2−ピロリドンに分散した正極合剤スラリーを用いる場合には、有機溶媒(非水溶媒)に溶解または分散するポリマー材料を好ましく採用し得る。有機溶媒(非水溶媒)に溶解または分散するポリマー材料としては、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)等が例示される。あるいは、水に溶解または分散するポリマー材料を用いることができる。
For example, when producing an electrode using a positive electrode active material, a positive electrode active material is mixed with a conductive agent and a binder (binder) as necessary to prepare a positive electrode mixture, and N-methyl-2- A positive electrode mixture slurry is prepared by dispersing in a dispersion medium such as pyrrolidone. This positive electrode mixture slurry is applied to a positive electrode current collector such as aluminum or an aluminum alloy, dried, and compression molded to obtain a positive electrode.
The conductive agent is not limited to a specific conductive agent as long as it is conventionally used in this type of non-aqueous electrolyte battery. For example, carbon materials such as carbon powder and carbon fiber can be used. As the carbon powder, various carbon blacks (for example, acetylene black, furnace black, ketjen black, etc.), carbon powders such as graphite powder can be used. Among these, you may use together 1 type, or 2 or more types.
As said binder, the thing similar to the binder used for the positive electrode of a common nonaqueous electrolyte battery can be employ | adopted suitably. For example, when a positive electrode mixture slurry dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone is used for producing a positive electrode, a polymer material that is dissolved or dispersed in an organic solvent (non-aqueous solvent) can be preferably used. Examples of the polymer material dissolved or dispersed in an organic solvent (non-aqueous solvent) include polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinylidene chloride (PVDC). Alternatively, polymeric materials that dissolve or disperse in water can be used.

例えば、負極活物質を用いて電極を作製する場合は、負極活物質と必要に応じて結着剤、増粘剤とを混合して負極合剤を調製し、水やN−メチル−2−ピロリドンなどの分散媒に分散させて負極合剤スラリーを作製する。この負極合剤スラリーを銅などの負極集電体に塗布し乾燥させ、圧縮成型して負極が得られる。
上記結着剤としては、一般的な非水電解液電池の負極に使用される結着剤と同様のものを適宜採用することができる。例えば、負極を形成するために水に分散した負極合剤スラリーを用いる場合には、水に溶解または分散するポリマー材料を好ましく採用し得る。水に分散するポリマー材料としては、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、酢酸ビニル共重合体等が例示される。また、負極を形成するためにN−メチル−2−ピロリドンに分散した負極合剤スラリーを用いる場合には、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)等の、有機溶媒(非水溶媒)に溶解するポリマー材料を用いることができる。
また、上記増粘材としては、水もしくは有機溶媒(非水溶媒)に溶解又は分散するポリマー材料を用いることができる。水に溶解するポリマー材料としては、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース(MC)、酢酸フタル酸セルロース(CAP)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)等のセルロース系ポリマー;ポリビニルアルコール(PVA);等が挙げられる。
For example, when producing an electrode using a negative electrode active material, a negative electrode active material is mixed with a binder and a thickener as necessary to prepare a negative electrode mixture, and water or N-methyl-2- A negative electrode mixture slurry is prepared by dispersing in a dispersion medium such as pyrrolidone. This negative electrode mixture slurry is applied to a negative electrode current collector such as copper, dried, and compression molded to obtain a negative electrode.
As said binder, the thing similar to the binder used for the negative electrode of a common nonaqueous electrolyte battery can be employ | adopted suitably. For example, when a negative electrode mixture slurry dispersed in water is used to form a negative electrode, a polymer material that dissolves or disperses in water can be preferably used. Examples of the polymer material dispersed in water include styrene butadiene rubber (SBR), polyethylene oxide (PEO), and vinyl acetate copolymer. When a negative electrode mixture slurry dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone is used to form a negative electrode, an organic solvent (non-aqueous solvent) such as polyvinylidene fluoride (PVDF) or polyvinylidene chloride (PVDC) is used. ) Can be used.
As the thickener, a polymer material that is dissolved or dispersed in water or an organic solvent (non-aqueous solvent) can be used. Examples of polymer materials that dissolve in water include cellulose polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC), methyl cellulose (MC), cellulose acetate phthalate (CAP), and hydroxypropylmethyl cellulose (HPMC); polyvinyl alcohol (PVA); Can be mentioned.

(3)塗布方法
電極の表面に電極表面改質用塗布剤を塗布する方法としては、従来公知の方法と同様の技法を適宜採用することができる。例えば、スリットコーター、ダイコーター、グラビアコーター、ディップコーター、スピンコーター等の適当な塗布装置を使用することにより、電極の表面上に電極表面改質用塗布剤を好適に塗布することができる。
(3) Coating method As a method of coating the electrode surface modifying coating agent on the surface of the electrode, a technique similar to a conventionally known method can be appropriately employed. For example, by using an appropriate coating apparatus such as a slit coater, a die coater, a gravure coater, a dip coater, or a spin coater, the electrode surface modification coating agent can be suitably coated on the surface of the electrode.

[第二工程について]
第二工程では、上記第一工程後の電極上の電極表面改質用塗布剤を、80〜150℃で加熱することにより上記電極の表面に被膜を形成して表面改質電極を得る。なお、第二工程の加熱は以下の式[1]を満たすまで行う。
(A−B2)×100/(A−B1) ≧ 50 [1]
ここで、
塗着量A:第一工程後に電極上に塗着した電極表面改質用塗布剤の固形分の計算値
(すなわち、電極上に塗布された電極表面改質用塗布剤の質量×電極表面改質用 塗布剤の固形分濃度)
被膜質量B1:サンプル試験として、第二工程として常圧大気中150℃で1時間加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
被膜質量B2:実際に第二工程として80〜150℃で加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
[About the second step]
In the second step, the electrode surface modification coating agent on the electrode after the first step is heated at 80 to 150 ° C. to form a film on the surface of the electrode to obtain a surface modified electrode. The heating in the second step is performed until the following formula [1] is satisfied.
(A-B2) × 100 / (A-B1) ≧ 50 [1]
here,
Amount of coating A: Calculated value of the solid content of the coating agent for electrode surface modification coated on the electrode after the first step (ie, the mass of the coating agent for electrode surface modification coated on the electrode × electrode surface modification) Solid content concentration of coating agent for quality)
Coating mass B1: As a sample test, measured value of coating mass obtained when heated at 150 ° C. for 1 hour in atmospheric pressure as the second step Coating mass B2: Actually heated at 80 to 150 ° C. as the second step Measured value of the coating film mass

上記第一工程後の電極上の電極表面改質用塗布剤を常圧大気中150℃で1時間加熱すると、電極表面改質用塗布剤中の溶媒が揮発するとともに、電極表面改質用塗布剤中の固形分が十分に熱分解し良質な被膜が電極上に形成される。上記の熱分解により、電極表面改質用塗布剤の固形分(に由来する成分)が所定量減少する。詳細は不明であるが、当該質量減少はガスの発生や分解成分の揮発に起因すると考えられる。
上記式[1]は、
サンプル試験として、常圧大気中150℃で1時間加熱した際の熱分解によって減少した電極表面改質用塗布剤の固形分の質量(A−B1)に対する、
実際に第二工程として80〜150℃で加熱した際の熱分解によって減少した電極表面改質用塗布剤の固形分の質量(A−B2)
の割合(質量%)が50(%)以上であることを意味し、
該割合が50(%)以上の表面改質電極を用いると、組み立て後の電池の電気分解による内圧の上昇(即ち電気分解による電解液の分解ガスの発生)を抑制することができ、これにより、従来必要であったガス抜き操作を省略することができるため、非水電解液電池の生産性を向上させることが可能となる。
When the electrode surface modification coating agent on the electrode after the first step is heated at 150 ° C. in atmospheric pressure for 1 hour, the solvent in the electrode surface modification coating agent is volatilized and the electrode surface modification coating is performed. The solid content in the agent is sufficiently pyrolyzed and a good quality film is formed on the electrode. By the above thermal decomposition, the solid content (component derived from) of the electrode surface modification coating agent is reduced by a predetermined amount. Although details are unknown, it is considered that the mass reduction is caused by gas generation and volatilization of decomposition components.
The above formula [1] is
As a sample test, with respect to the mass (A-B1) of the solid content of the electrode surface modification coating agent reduced by thermal decomposition when heated at 150 ° C. in atmospheric pressure for 1 hour,
Mass of solid content of electrode surface modification coating agent decreased by thermal decomposition when actually heated at 80 to 150 ° C. as second step (A-B2)
Means that the ratio (% by mass) is 50 (%) or more,
When the surface-modified electrode having a ratio of 50 (%) or more is used, an increase in internal pressure due to electrolysis of the battery after assembly (that is, generation of decomposition gas of the electrolyte due to electrolysis) can be suppressed. Since the conventional degassing operation can be omitted, the productivity of the nonaqueous electrolyte battery can be improved.

実際に第二工程として80〜150℃で加熱した際も、電極上に塗布された電極表面改質用塗布剤中の溶媒が揮発するとともに、電極表面改質用塗布剤中の固形分が分解ガスの生成を伴って熱分解して、電極の表面に被膜が形成される。なお、実際に第二工程として80〜150℃で加熱する際は、大気圧下でもよいし、加圧下でもよいし、減圧下でもよい。さらには、大気中で行ってもよいし、不活性雰囲気下で行ってもよいし、所定のガスをフローしながら行ってもよい。   When heated at 80 to 150 ° C. as the second step, the solvent in the electrode surface modifying coating applied on the electrode volatilizes and the solid content in the electrode surface modifying coating is decomposed. Pyrolysis accompanied with gas generation forms a film on the surface of the electrode. In addition, when actually heating at 80-150 degreeC as a 2nd process, you may be under atmospheric pressure, may be under pressure, and may be under pressure reduction. Furthermore, it may be performed in the air, may be performed in an inert atmosphere, or may be performed while flowing a predetermined gas.

上記第二工程の加熱を以下の式[2]を満たすまで行うことがより好ましい。
50 ≦ (A−B2)×100/(A−B1) ≦ 100 [2]
ここで、
塗着量A、被膜質量B1、被膜質量B2は式[1]と同様である。
上記式[2]は、
サンプル試験として、常圧大気中150℃で1時間加熱した際の熱分解によって減少した電極表面改質用塗布剤の固形分の質量(A−B1)に対する、
実際に第二工程として80〜150℃で加熱した際の熱分解によって減少した電極表面改質用塗布剤の固形分の質量(A−B2)
の割合(質量%)が50〜100(%)であることを意味する。
該割合が50(%)以上の表面改質電極を用いると、組み立て後の電池の電気分解による内圧の上昇(即ち電気分解による電解液の分解ガスの発生)を抑制することができ、これにより、従来必要であったガス抜き操作を省略することができるため、非水電解液電池の生産性を向上させることが可能となる。また該割合が100(%)を超えると、電極表面改質用塗布剤の固形分(に由来する成分)が分解し過ぎてしまい、電池性能を低下させてしまう恐れがある。上記の割合が53〜100(%)となるまで、実際に第二工程として80〜150℃で加熱することがより好ましい。
It is more preferable to perform the heating in the second step until the following formula [2] is satisfied.
50 ≦ (A−B2) × 100 / (A−B1) ≦ 100 [2]
here,
The coating amount A, the coating mass B1, and the coating mass B2 are the same as those in the formula [1].
The above equation [2] is
As a sample test, with respect to the mass (A-B1) of the solid content of the electrode surface modification coating agent reduced by thermal decomposition when heated at 150 ° C. in atmospheric pressure for 1 hour,
Mass of solid content of electrode surface modification coating agent decreased by thermal decomposition when actually heated at 80 to 150 ° C. as second step (A-B2)
It means that the ratio (mass%) is 50 to 100 (%).
When the surface-modified electrode having a ratio of 50 (%) or more is used, an increase in internal pressure due to electrolysis of the battery after assembly (that is, generation of decomposition gas of the electrolyte due to electrolysis) can be suppressed. Since the conventional degassing operation can be omitted, the productivity of the nonaqueous electrolyte battery can be improved. Moreover, when this ratio exceeds 100 (%), there exists a possibility that the solid content (component derived from) of the coating agent for electrode surface modification may decompose | disassemble too much and battery performance may be reduced. It is more preferable to actually heat at 80 to 150 ° C. as the second step until the above ratio becomes 53 to 100 (%).

上記の加熱の温度が80℃未満であると上記第一工程後の電極上の電極表面改質用塗布剤の熱分解が十二分に進行しないこととなってしまう。また、上記の加熱の温度が150℃超であるとPVDF等の電極バインダーの融解現象が著しく、電極性能低下や初充電時のガス発生量の増大を招いてしまう。上記の加熱の温度が100〜150℃であると電極の構造を壊すことなく、電極表面改質用塗布剤を効果的に分解させることができるためより好ましい。   If the heating temperature is less than 80 ° C., the thermal decomposition of the electrode surface modification coating agent on the electrode after the first step does not proceed sufficiently. Further, if the heating temperature is higher than 150 ° C., the phenomenon of melting of the electrode binder such as PVDF is remarkably caused, resulting in a decrease in electrode performance and an increase in the amount of gas generated at the initial charge. The heating temperature of 100 to 150 ° C. is more preferable because the electrode surface modification coating agent can be effectively decomposed without breaking the electrode structure.

上記の加熱の方法としては、従来公知の加熱方法と同様の技法を適宜採用することができる。例えば、空気などの大気下および窒素やアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気下において熱風、低湿風等により電極表面改質用塗布剤を加熱分解させることで、上記電極の表面に被膜を形成することができる。なお、上記加熱(第二工程)によって、電極表面改質用塗布剤中の溶媒は蒸発し、除去されるが、加熱分解されてもよく、一部が電極上に残留しても良い。また、上記加熱(第二工程)によって、電極表面改質用塗布剤中の固形分は分解ガスの生成を伴って熱分解されるが、一部がそのまま電極上に残留しても良い。   As the heating method, a technique similar to a conventionally known heating method can be appropriately employed. For example, a film is formed on the surface of the electrode by thermally decomposing the electrode surface modification coating agent with hot air, low-humidity air, etc. in the atmosphere such as air or in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon gas. Can do. In addition, although the solvent in the electrode surface modification coating agent is evaporated and removed by the heating (second step), the solvent may be decomposed by heating or may partially remain on the electrode. Moreover, although the solid content in the electrode surface modification coating agent is thermally decomposed with the generation of a decomposition gas by the heating (second step), a part may remain on the electrode as it is.

ここで、上述した被膜は、電極の全面に形成されてもよく、一部に形成されていてもよい。例えば、正極集電体に正極活物質を含有する正極活物質層が被覆された構造を有する正極においては、その正極活物質層の表面の全部又は一部に上述した被膜が形成されていればよい。また、正極が粒子状の正極活物質を含有する場合には、その表面の全部又は一部に上述した被膜が形成されていればよく、粒子状の正極活物質の全面又は一部に被膜が形成されていればよい。
同様に、負極集電体に負極活物質を含有する負極活物質層が被覆された構造を有する負極においては、その負極活物質層の表面の全部又は一部に上述した被膜が形成されていればよい。また、負極が粒子状の負極活物質を含有する場合には、その表面の全部又は一部に上述した被膜が形成されていればよく、粒子状の負極活物質の全面又は一部に被膜が形成されていればよい。
また、被膜の厚みは、例えば200nm以下であることが好ましい。膜厚が200nmより厚くなると、電極抵抗が大きくなってしまうおそれがある。
Here, the film described above may be formed on the entire surface of the electrode, or may be formed on a part thereof. For example, in a positive electrode having a structure in which a positive electrode current collector is coated with a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material, if the above-described coating is formed on all or part of the surface of the positive electrode active material layer Good. Further, when the positive electrode contains a particulate positive electrode active material, it is sufficient that the above-described coating is formed on the whole or a part of the surface, and the coating is formed on the whole or a part of the particulate positive electrode active material. It only has to be formed.
Similarly, in a negative electrode having a structure in which a negative electrode current collector is coated with a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material, the above-described coating is formed on all or part of the surface of the negative electrode active material layer. That's fine. Further, when the negative electrode contains a particulate negative electrode active material, it is sufficient that the above-described coating is formed on all or part of the surface, and the coating is formed on the whole or part of the particulate negative electrode active material. It only has to be formed.
Moreover, it is preferable that the thickness of a film is 200 nm or less, for example. If the film thickness is greater than 200 nm, the electrode resistance may increase.

[第三工程について]
第三工程では、少なくとも、上記第二工程で得られた表面改質電極、非水電解液、及びセパレーターを備える非水電解液電池を組み立てる。その際、上記表面改質電極は、少なくとも正極及び負極のいずれか一方に用いられる。その他の構成部材には一般の非水電解液電池に使用されている、正極、負極、電解液、セパレーター、容器などが挙げられる。
[About the third step]
In the third step, a non-aqueous electrolyte battery including at least the surface modified electrode obtained in the second step, the non-aqueous electrolyte, and the separator is assembled. In that case, the said surface modification electrode is used for any one of a positive electrode and a negative electrode at least. Examples of other components include a positive electrode, a negative electrode, an electrolytic solution, a separator, and a container that are used in general non-aqueous electrolyte batteries.

非水電解液電池用電解液は非水系溶媒を用いれば、一般に非水電解液と呼ばれ、ポリマーを用いれば、ポリマー固体電解質と呼ばれるものになる。ポリマー固体電解質には可塑剤として非水系溶媒を含有するものも含まれる。   The non-aqueous electrolyte battery electrolyte is generally called a non-aqueous electrolyte if a non-aqueous solvent is used, and is called a polymer solid electrolyte if a polymer is used. The polymer solid electrolyte includes those containing a non-aqueous solvent as a plasticizer.

なお、この非水電解液電池用電解液と、リチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、又はアルカリ土類金属イオンが可逆的に挿入−脱離可能な負極材料と、リチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、又はアルカリ土類金属イオンが可逆的に挿入−脱離可能な正極材料を用いる電気化学ディバイスを非水電解液電池と呼ぶ。   This non-aqueous electrolyte battery electrolyte, a negative electrode material capable of reversibly inserting and removing alkali metal ions such as lithium ions and sodium ions, or alkaline earth metal ions, lithium ions and sodium An electrochemical device using a positive electrode material into which alkali metal ions such as ions or alkaline earth metal ions can be reversibly inserted and removed is called a non-aqueous electrolyte battery.

非水電解液に用いられる溶質は特に限定されず、任意のカチオンとアニオンの対からなる塩を用いることができる。具体例としては、カチオンとしてリチウムイオンやナトリウムイオンを始めとするアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオン、四級アルキルアンモニウムイオン等が挙げられ、アニオンとして、ヘキサフルオロリン酸、テトラフルオロホウ酸、過塩素酸、ヘキサフルオロヒ酸、ヘキサフルオロアンチモン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド、(トリフルオロメタンスルホニル)(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド、ビス(フルオロスルホニル)イミド、(トリフルオロメタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド、(ペンタフルオロエタンスルホニル)(フルオロスルホニル)イミド、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチド、ビス(ジフルオロホスホニル)イミド等のアニオンが挙げられる。これらの溶質は、一種類を単独で用いても良く、二種類以上を用途に合わせて任意の組合せ、比率で混合して用いても良い。中でも、電池としてのエネルギー密度、出力特性、寿命等から考えると、カチオンはリチウム、ナトリウム、マグネシウム、四級アルキルアンモニウムが、アニオンはヘキサフルオロリン酸、テトラフルオロホウ酸、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、ビス(フルオロスルホニル)イミド、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドが好ましい。   The solute used in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, and a salt composed of an arbitrary cation and anion pair can be used. Specific examples include alkali metal ions such as lithium ions and sodium ions, alkaline earth metal ions, quaternary alkylammonium ions, etc. as cations. Examples of anions include hexafluorophosphoric acid, tetrafluoroboric acid, peroxides. Chloric acid, hexafluoroarsenic acid, hexafluoroantimonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide, bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide, (trifluoromethanesulfonyl) (pentafluoroethanesulfonyl) imide, bis ( Fluorosulfonyl) imide, (trifluoromethanesulfonyl) (fluorosulfonyl) imide, (pentafluoroethanesulfonyl) (fluorosulfonyl) imide, tris (trifluoromethanesulfo Le) methide include anions such as bis (difluoromethyl phosphonate) imide. One kind of these solutes may be used alone, or two or more kinds of solutes may be mixed and used in any combination and ratio according to the application. Among them, considering the energy density, output characteristics, life, etc. of the battery, the cation is lithium, sodium, magnesium, quaternary alkyl ammonium, and the anion is hexafluorophosphoric acid, tetrafluoroboric acid, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide. Bis (fluorosulfonyl) imide and bis (difluorophosphonyl) imide are preferable.

非水溶媒としては、電解質と添加剤を溶解できる非プロトン性の溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えば、カーボネート類、エステル類、エーテル類、ラクトン類、ニトリル類、イミド類、スルホン類等が使用できる。また、単一の溶媒だけでなく、二種類以上の混合溶媒でもよい。具体例としては、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ジエチルエーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、フラン、テトラヒドロピラン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、ジブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,2−ジメトキシエタン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、及びγ−バレロラクトン等を挙げることができる。   The non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it is an aprotic solvent capable of dissolving the electrolyte and the additive, and examples thereof include carbonates, esters, ethers, lactones, nitriles, imides, sulfones. Can be used. Moreover, not only a single solvent but 2 or more types of mixed solvents may be sufficient. Specific examples include ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl propyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl butyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, Diethyl ether, acetonitrile, propionitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, furan, tetrahydropyran, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, dibutyl ether, diisopropyl ether, 1,2-dimethoxyethane, N, N- Examples thereof include dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone.

また、非水溶媒が、環状カーボネート及び鎖状カーボネートからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。環状カーボネートの例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートを挙げることができ、鎖状カーボネートの例としては、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネートを挙げることができる。   Moreover, it is preferable that a nonaqueous solvent contains at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a cyclic carbonate and a chain carbonate. Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate and propylene carbonate, and examples of the chain carbonate include ethyl methyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and methyl propyl carbonate.

なお、上記表面改質電極は、非水電解液電池を組み立てる前に、上記非水溶媒で洗浄してから用いても良い。   The surface-modified electrode may be used after being washed with the non-aqueous solvent before assembling the non-aqueous electrolyte battery.

さらには、本発明の要旨を損なわない限りにおいて、上記非水電解液に一般に用いられる添加剤を任意の比率で添加して含有させても良い。具体例としては、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、tert−ブチルベンゼン、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、tert−アミルベンゼン、ビフェニル、o−ターフェニル、4−フルオロビフェニル、フルオロベンゼン、2,4−ジフルオロベンゼン、ジフルオロアニソール、フルオロエチレンカーボネート、プロパンスルトン、1,3−プロペンスルトン、ジメチルビニレンカーボネート、メチレンメタンジスルホネート、ジメチレンメタンジスルホネート、トリメチレンメタンジスルホネート、上述の一般式[3]〜[6]で表される化合物等の過充電防止効果、負極被膜形成効果、正極保護効果を有する化合物が挙げられる。また、ポリマー電池と呼ばれる非水電解液電池に使用される場合のように非水電解液電池用電解液をゲル化剤や架橋ポリマーにより擬固体化して使用することも可能である。   Furthermore, as long as the gist of the present invention is not impaired, an additive generally used in the non-aqueous electrolyte may be added and contained in an arbitrary ratio. Specific examples include cyclohexylbenzene, biphenyl, tert-butylbenzene, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, ethynylethylene carbonate, tert-amylbenzene, biphenyl, o-terphenyl, 4-fluorobiphenyl, fluorobenzene, 2,4- Difluorobenzene, difluoroanisole, fluoroethylene carbonate, propane sultone, 1,3-propene sultone, dimethyl vinylene carbonate, methylene methane disulfonate, dimethylene methane disulfonate, trimethylene methane disulfonate, the above general formulas [3] to [3] 6] and the like, compounds having an effect of preventing overcharge, an effect of forming a negative electrode film, and an effect of protecting the positive electrode are included. Moreover, it is also possible to use the non-aqueous electrolyte battery electrolyte in a quasi-solid state with a gelling agent or a crosslinked polymer, as in the case of use in a non-aqueous electrolyte battery called a polymer battery.

正極と負極の接触を防ぐためのセパレーターとしては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンや、紙、又はガラス繊維等で作られた不織布や多孔質シートが使用される。これらのフィルムは、電解液がしみ込んでイオンが透過し易いように、微多孔化されているものが好ましい。   As the separator for preventing the contact between the positive electrode and the negative electrode, a polyolefin such as polypropylene or polyethylene, a nonwoven fabric made of paper, glass fiber, or the like, or a porous sheet is used. These films are preferably microporous so that the electrolyte can penetrate and ions can easily pass therethrough.

ポリオレフィンセパレーターとしては、例えば多孔性ポリオレフィンフィルム等の微多孔性高分子フィルムといった正極と負極とを電気的に絶縁し、かつリチウムイオンが透過可能な膜が挙げられる。多孔性ポリオレフィンフィルムの具体例としては、例えば多孔性ポリエチレンフィルム単独、又は多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンフィルムとを重ね合わせて複層フィルムとして用いてもよい。また、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとを複合化したフィルム等が挙げられる。   Examples of the polyolefin separator include a membrane that electrically insulates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass therethrough, such as a microporous polymer film such as a porous polyolefin film. As a specific example of the porous polyolefin film, for example, a porous polyethylene film alone or a porous polyethylene film and a porous polypropylene film may be overlapped and used as a multilayer film. Moreover, the film etc. which compounded the porous polyethylene film and the polypropylene film are mentioned.

以上の各要素からコイン状、円筒状、角形、又はアルミラミネートシート型等の形状の電気化学ディバイスが組み立てられる。   From the above elements, an electrochemical device having a shape such as a coin shape, a cylindrical shape, a square shape, or an aluminum laminate sheet shape is assembled.

以下、具体的な実験結果を説明する。
以下の例では具体的な化合物名や数値等を挙げて説明しているが、本発明はこれらに限定されるものではない。
Hereinafter, specific experimental results will be described.
In the following examples, specific compound names and numerical values are described for explanation, but the present invention is not limited to these.

以下に電極表面改質用塗布剤の合成例を示すが、これ以外の方法でも合成することは可能である。いずれの原料や、生成物の取り扱いにおいても、露点が−50℃以下の窒素雰囲気下にて行った。また、使用する硝子製反応器は150℃で12時間以上乾燥させた後に、露点が−50℃以下の窒素気流下で室温まで冷却させたものを用いた。   Although the synthesis example of the coating agent for electrode surface modification is shown below, it is also possible to synthesize by other methods. Any raw material or product was handled in a nitrogen atmosphere with a dew point of −50 ° C. or lower. The glass reactor used was one that had been dried at 150 ° C. for 12 hours or more and then cooled to room temperature under a nitrogen stream having a dew point of −50 ° C. or less.

[電極表面改質用塗布剤の合成例1] 電極表面改質用塗布剤1の合成
特開2003−137890号に開示された方法に従い、テトラフルオロホウ酸リチウムとシュウ酸とを四塩化ケイ素の存在下で反応させることによって合成された、ジフルオロオキサラトホウ酸リチウム(上述の化合物[3−1])を、エチルメチルカーボネート(以下EMC)溶媒に2質量%の濃度となるように溶解させることで、電極表面改質用塗布剤1を得た。
[Synthesis Example 1 of Electrode Surface Modification Coating Agent] Synthesis of Electrode Surface Modification Coating Agent 1 According to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-137890, lithium tetrafluoroborate and oxalic acid were mixed with silicon tetrachloride. Dissolving lithium difluorooxalatoborate (the above-mentioned compound [3-1]) synthesized by reacting in the presence in an ethylmethyl carbonate (hereinafter referred to as EMC) solvent to a concentration of 2% by mass. Thus, a coating agent 1 for electrode surface modification was obtained.

[電極表面改質用塗布剤の合成例2] 電極表面改質用塗布剤2の合成
国際公開第2010/071097号に開示された方法に従い、ヘキサフルオロリン酸リチウムとシュウ酸とを四塩化ケイ素の存在下で反応させ、さらに晶析精製することによって合成された、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸リチウムのトランス体(上述の化合物[3−3])を、EMC溶媒に2質量%の濃度となるように溶解させることで、電極表面改質用塗布剤2を得た。
[Synthesis Example 2 of Electrode Surface Modification Coating Agent] Synthesis of Electrode Surface Modification Coating Agent 2 According to the method disclosed in International Publication No. 2010/071097, lithium hexafluorophosphate and oxalic acid were mixed with silicon tetrachloride. The trans isomer of lithium difluorobis (oxalato) phosphate (the above-mentioned compound [3-3]) synthesized by reacting in the presence of crystallization and further purification by crystallization was added to an EMC solvent at a concentration of 2% by mass. The electrode surface modification coating agent 2 was obtained by dissolving in such a manner.

[電極表面改質用塗布剤の合成例3] 電極表面改質用塗布剤3の合成
国際公開第2010/071097号に開示された方法に従い、ヘキサフルオロリン酸リチウムとシュウ酸とを四塩化ケイ素の存在下で反応させ、さらに晶析精製することによって合成された、ジフルオロビス(オキサラト)リン酸リチウムのシス体(上述の化合物[3−4])を、EMC溶媒に2質量%の濃度となるように溶解させることで、電極表面改質用塗布剤3を得た。
[Synthesis Example 3 of Electrode Surface Modification Coating Agent] Synthesis of Electrode Surface Modification Coating Agent 3 According to the method disclosed in International Publication No. 2010/071097, lithium hexafluorophosphate and oxalic acid were mixed with silicon tetrachloride. The cis-form of the difluorobis (oxalato) lithium phosphate (the above-mentioned compound [3-4]), which was synthesized by reacting in the presence of water and further purified by crystallization, was dissolved in an EMC solvent at a concentration of 2% by mass. The electrode surface modification coating agent 3 was obtained by dissolving in such a manner.

[電極表面改質用塗布剤の合成例4] 電極表面改質用塗布剤4の合成
特許第4695802号に開示された方法に従い、五塩化リンとシュウ酸とを反応させた後に水素化リチウムを添加して反応させることによって合成されたトリス(オキサラト)リン酸リチウム(上述の化合物[3−5])を、EMC溶媒に2質量%の濃度となるように溶解させることで、電極表面改質用塗布剤4を得た。
[Synthesis Example 4 of Electrode Surface Modification Coating Agent] Synthesis of Electrode Surface Modification Coating Agent 4 According to the method disclosed in Japanese Patent No. 4695802, after reacting phosphorus pentachloride with oxalic acid, lithium hydride was added. Electrode surface modification by dissolving lithium tris (oxalato) phosphate (the above-mentioned compound [3-5]) synthesized by adding and reacting in an EMC solvent to a concentration of 2% by mass Coating agent 4 was obtained.

[電極表面改質用塗布剤の合成例5] 電極表面改質用塗布剤5の合成
特開2008−222484号に開示された方法に従い、ヘキサフルオロリン酸リチウムと水とフッ化物以外のハロゲン化物を反応させることによって合成されたジフルオロリン酸リチウム(上述の化合物[4−1])を、酢酸エチル溶媒に2質量%の濃度となるように溶解させることで、電極表面改質用塗布剤5を得た。
[Synthesis Example 5 of Electrode Surface Modification Coating Agent] Synthesis of Electrode Surface Modification Coating Agent 5 According to the method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-222484, halides other than lithium hexafluorophosphate, water, and fluoride. The electrode surface modification coating agent 5 is obtained by dissolving lithium difluorophosphate synthesized as described above (the above-mentioned compound [4-1]) in an ethyl acetate solvent to a concentration of 2% by mass. Got.

[電極表面改質用塗布剤の合成例6] 電極表面改質用塗布剤6の合成
特許第5247436号に開示された方法に従い、メタンジスルホン酸と水とパラホルムアルデヒドとを五酸化二リンの存在下で反応させることによって合成されたメチレンメタンジスルホネート(上述の化合物[5−1])を、EMC溶媒に2質量%の濃度となるように溶解させることで、電極表面改質用塗布剤6を得た。
[Synthesis Example 6 of Electrode Surface Modification Coating Agent] Synthesis of Electrode Surface Modification Coating Agent 6 According to the method disclosed in Japanese Patent No. 5247436, methanedisulfonic acid, water, and paraformaldehyde were present in the presence of diphosphorus pentoxide. The methylenemethane disulfonate (the above-mentioned compound [5-1]) synthesized by reacting under the above condition is dissolved in an EMC solvent so as to have a concentration of 2% by mass, whereby an electrode surface modification coating agent 6 is obtained. Got.

[電極表面改質用塗布剤の合成例7] 電極表面改質用塗布剤7の合成
ピコリン酸リチウムと五フッ化リンとを反応させ、さらに晶析精製することによって合成された、テトラフルオリド(ピリジニウム−2−カルボキシラト−κN,κO)リン酸(上述の化合物[6−P1])を、EMC溶媒に2質量%の濃度となるように溶解させることで、電極表面改質用塗布剤7を得た。
[Synthesis Example 7 of Electrode Surface Modification Coating Agent] Synthesis of Electrode Surface Modification Coating Agent Tetrafluoride synthesized by reacting lithium picolinate with phosphorus pentafluoride and further crystallization and purification. (Pyridinium-2-carboxylato-κN, κO) phosphoric acid (the above-mentioned compound [6-P1]) is dissolved in an EMC solvent so as to have a concentration of 2% by mass, thereby applying a coating agent for electrode surface modification. 7 was obtained.

以下に試験用の正極および負極の作製方法を示す。   A method for producing a positive electrode and a negative electrode for testing is shown below.

[NMC正極の作製]
LiNi1/3Mn1/3Co1/3粉末90質量%に、ポリフッ化ビニリデン(以下、PVDF)(バインダー)を5質量%、アセチレンブラック(導電材)を5質量%混合し、さらにN−メチルピロリドン(以下、NMP)を添加し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後、所定のサイズに打ち抜くことで試験用NMC正極を得た。
[Preparation of NMC positive electrode]
Mixing 90% by mass of LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 powder with 5% by mass of polyvinylidene fluoride (hereinafter PVDF) (binder) and 5% by mass of acetylene black (conductive material), N-methylpyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) was added to produce a positive electrode mixture paste. This paste was applied onto an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, and then punched into a predetermined size to obtain a test NMC positive electrode.

[NaFe0.5Co0.5正極の作製]
NaFe0.5Co0.5粉末85質量%に、PVDF(バインダー)を5質量%、アセチレンブラック(導電材)を10質量%混合し、さらにNMPを添加し、正極合材ペーストを作製した。このペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに打ち抜くことで試験用NaFe0.5Co0.5正極を得た。
[Preparation of NaFe 0.5 Co 0.5 O 2 Positive Electrode]
85% by mass of NaFe 0.5 Co 0.5 O 2 powder, 5% by mass of PVDF (binder) and 10% by mass of acetylene black (conductive material) are mixed, and NMP is further added to produce a positive electrode mixture paste. did. This paste was applied onto an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, and then punched out to a predetermined size to obtain a test NaFe 0.5 Co 0.5 O 2 positive electrode.

[NCA正極の作製]
リチウム・ニッケル・コバルト・アルミニウム複合酸化物としてLiNi0.85Co0.10Al0.05(NCA)粉末(戸田工業製)およびアセチレンブラック(導電剤)を乾式混合し、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、NCA合剤ペーストを調製した。このペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用NCA正極を得た。正極中の固形分比率は、NCA:導電剤:PVDF=85:5:10(質量比)とした。
[Preparation of NCA positive electrode]
LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 (NCA) powder (manufactured by Toda Kogyo Co., Ltd.) and acetylene black (conductive agent) as a lithium / nickel / cobalt / aluminum composite oxide are dry-mixed and used as a binder. A certain PVDF was uniformly dispersed in previously dissolved NMP, mixed, and NMP for viscosity adjustment was further added to prepare an NCA mixture paste. This paste was applied on an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, and then a test NCA positive electrode processed into a predetermined size was obtained. The solid content ratio in the positive electrode was NCA: conductive agent: PVDF = 85: 5: 10 (mass ratio).

[LMO正極の作製]
リチウムマンガン複合酸化物としてLiMn1.95Al0.05(LMO)粉末およびアセチレンブラック(導電剤)を乾式混合し、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、LMO合剤ペーストを調製した。このペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用LMO正極を得た。正極中の固形分比率は、LMO:導電剤:PVDF=85:5:10(質量比)とした。
[Production of LMO positive electrode]
LiMn 1.95 Al 0.05 O 4 (LMO) powder and acetylene black (conductive agent) are dry-mixed as a lithium manganese composite oxide, and uniformly dispersed in NMP in which PVDF as a binder is dissolved beforehand. Then, NMP for viscosity adjustment was further added to prepare an LMO mixture paste. This paste was applied on an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, and then a test LMO positive electrode processed into a predetermined size was obtained. The solid content ratio in the positive electrode was LMO: conductive agent: PVDF = 85: 5: 10 (mass ratio).

[LFP正極の作製]
リチウム含有オリビン型リン酸塩としてLiFePO(LFP)粉末と、アセチレンブラック(導電剤1)と、気相法炭素繊維(昭和電工製VGCF(登録商標)−H)(導電剤2)とを乾式混合し、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、LFP合剤ペーストを調製した。このペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用LFP正極を得た。正極中の固形分比率は、LFP:導電剤1:導電剤2:PVDF=85:4:1:10(質量比)とした。
[Production of LFP positive electrode]
LiFePO 4 (LFP) powder, acetylene black (conductive agent 1), and vapor grown carbon fiber (VGCF (registered trademark) -H manufactured by Showa Denko) (conductive agent 2) as a lithium-containing olivine-type phosphate The mixture was mixed, uniformly dispersed in NMP in which PVDF as a binder was previously dissolved, mixed, and NMP for viscosity adjustment was further added to prepare an LFP mixture paste. This paste was applied on an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, and then a test LFP positive electrode processed into a predetermined size was obtained. The solid content ratio in the positive electrode was LFP: conductive agent 1: conductive agent 2: PVDF = 85: 4: 1: 10 (mass ratio).

[黒鉛負極の作製]
黒鉛粉末90質量%に、バインダーとして10質量%のPVDFを混合し、さらにNMPを添加し、負極合材ペーストを作製した。このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行なうことで、シート状の黒鉛負極を得た。
[Production of graphite negative electrode]
90% by mass of graphite powder was mixed with 10% by mass of PVDF as a binder, and NMP was further added to prepare a negative electrode mixture paste. This paste was applied on a copper foil (current collector), dried and pressurized to obtain a sheet-like graphite negative electrode.

[ハードカーボン負極の作製]
ハードカーボン粉末90質量%に、バインダーとして10質量%のPVDFを混合し、さらにNMPを添加し、負極合材ペーストを作製した。このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに打ち抜くことで試験用ハードカーボン負極を得た。
[Production of hard carbon negative electrode]
90% by mass of hard carbon powder was mixed with 10% by mass of PVDF as a binder, and NMP was further added to prepare a negative electrode mixture paste. This paste was applied on a copper foil (current collector), dried and pressurized, and then punched into a predetermined size to obtain a test hard carbon negative electrode.

[非晶質炭素負極の作製]
非晶質炭素粉末としては、株式会社クレハ製のカーボトロン(登録商標)Pを用い、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、非晶質炭素合剤ペーストを調製した。このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用非晶質炭素負極を得た。負極中の固形分比率は、非晶質炭素粉末:PVDF=90:10(質量比)とした。
[Production of amorphous carbon anode]
As amorphous carbon powder, Kaboha Co., Ltd. Carbotron (registered trademark) P is used, and PVDF as a binder is uniformly dispersed and mixed in NMP previously dissolved, and further NMP for viscosity adjustment is added. In addition, an amorphous carbon mixture paste was prepared. This paste was applied onto a copper foil (current collector), dried and pressurized, and then an amorphous carbon negative electrode for testing processed into a predetermined size was obtained. The solid content ratio in the negative electrode was amorphous carbon powder: PVDF = 90: 10 (mass ratio).

[(人造黒鉛+天然黒鉛混合)負極の作製]
人造黒鉛として昭和電工(株)製SCMG(登録商標)−AR粉末を、天然黒鉛として関西熱化学(株)製天然黒鉛粒子(平均粒子径25μm)を用い、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、(人造黒鉛+天然黒鉛)混合の合剤ペーストを調製した。このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用(人造黒鉛+天然黒鉛混合)負極を得た。負極中の固形分比率は、人造黒鉛粉末:天然黒鉛粉末:PVDF=72:18:10(質量比)とした。
[Production of (artificial graphite + natural graphite mixed) negative electrode]
SCMG (registered trademark) -AR powder manufactured by Showa Denko KK as artificial graphite and natural graphite particles (average particle diameter of 25 μm) manufactured by Kansai Thermochemical Co., Ltd. as natural graphite, and PVDF as a binder are dissolved in advance. The mixture was uniformly dispersed and mixed in NMP, and NMP for viscosity adjustment was further added to prepare a mixture paste of (artificial graphite + natural graphite). This paste was applied on a copper foil (current collector), dried and pressurized, and then a test (artificial graphite + natural graphite mixed) negative electrode processed into a predetermined size was obtained. The solid content ratio in the negative electrode was artificial graphite powder: natural graphite powder: PVDF = 72: 18: 10 (mass ratio).

[SiO負極の作製]
ケイ素酸化物粉末として、熱処理により不均化されたケイ素酸化物粉末(シグマアルドリッチジャパン株式会社製SiO(xは0.3〜1.6)、平均粒径5μm)、塊状人造黒鉛粉末として日立化成工業製MAG−D(粒径20μm以下)の混合粉末を用い、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、さらにケッチェンブラック(導電剤)を加えて混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、SiO合剤ペーストを調製した。このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用SiO負極を得た。負極中の固形分比率は、SiO:MAG―D:導電剤:PVDF=35:47:8:10(質量比)とした。
なお、SiO負極の充電容量が正極の充電容量よりも大きくなるように、正極活物質とSiO粉末との量を調節し、充電の途中でSiO負極にリチウム金属が析出しないように塗布量も調節した。
[Preparation of SiO x negative electrode]
As silicon oxide powder, silicon oxide powder disproportionated by heat treatment (SiO x (x is 0.3 to 1.6) manufactured by Sigma-Aldrich Japan, average particle diameter 5 μm), Hitachi Using a mixed powder of MAG-D (particle size of 20 μm or less) manufactured by Kasei Kogyo Co., Ltd., uniformly dispersing it in NMP in which PVDF, which is a binder, was previously dissolved, and adding ketjen black (conductive agent) and mixing. Further, NMP for viscosity adjustment was added to prepare a SiO x mixture paste. This paste was applied on a copper foil (current collector), dried and pressurized, and then a test SiO x negative electrode processed into a predetermined size was obtained. The solid content ratio in the negative electrode was SiO x : MAG-D: conductive agent: PVDF = 35: 47: 8: 10 (mass ratio).
The amount of the positive electrode active material and the SiO x powder is adjusted so that the charge capacity of the SiO x negative electrode is larger than the charge capacity of the positive electrode, and applied so that lithium metal does not deposit on the SiO x negative electrode during charging. The amount was also adjusted.

[Si負極の作製]
Si粉末として、Si粉末(平均粒子径:10μm/6μm=質量比9/1の混合粉末)を用い、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、さらにケッチェンブラック(導電剤1)と気相法炭素繊維(昭和電工製VGCF(登録商標)−H)(導電剤2)とを加えて混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、Si合剤ペーストを調製した。このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用Si負極を得た。負極中の固形分比率は、Si粉末:導電剤1:導電剤2:PVDF=78:7:3:12(質量比)とした。
なお、Si負極の充電容量が正極の充電容量よりも大きくなるように、正極活物質とSi粉末との量を調節し、充電の途中でSi負極にリチウム金属が析出しないように塗布量も調節した。
[Preparation of Si negative electrode]
As Si powder, Si powder (average particle size: 10 μm / 6 μm = mixed powder with a mass ratio of 9/1) is used, and uniformly dispersed in NMP in which PVDF as a binder is previously dissolved. (Conductive agent 1) and vapor grown carbon fiber (Showa Denko VGCF (registered trademark) -H) (conductive agent 2) were added and mixed, and NMP for viscosity adjustment was further added to prepare a Si mixture paste. . This paste was applied onto a copper foil (current collector), dried and pressurized, and then a test Si negative electrode processed into a predetermined size was obtained. The solid content ratio in the negative electrode was Si powder: conductive agent 1: conductive agent 2: PVDF = 78: 7: 3: 12 (mass ratio).
The amount of positive electrode active material and Si powder is adjusted so that the charge capacity of the Si negative electrode is larger than the charge capacity of the positive electrode, and the coating amount is also adjusted so that lithium metal does not deposit on the Si negative electrode during charging. did.

[Sn負極の作製]
Sn粉末として、平均粒子径:10μmのSn粉末を用い、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、さらにグラファイト(ロンザ製KS-15)(導電剤1)と気相法炭素繊維(昭和電工製VGCF(登録商標)−H)(導電剤2)とを加えて混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、Sn合剤ペーストを調製した。このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用Sn負極を得た。負極中の固形分比率は、Sn粉末:導電剤1:導電剤2:PVDF=78:8:3:11(質量比)とした。
なお、Sn負極の充電容量が正極の充電容量よりも大きくなるように、正極活物質とSn粉末との量を調節し、充電の途中でSn負極にリチウム金属が析出しないように塗布量も調節した。
[Preparation of Sn negative electrode]
Sn powder having an average particle diameter of 10 μm was used as Sn powder, and was uniformly dispersed in NMP in which PVDF as a binder was previously dissolved. Further, graphite (KS-15 made by Lonza) (conductive agent 1) and air Phase method carbon fiber (Showa Denko VGCF (registered trademark) -H) (conductive agent 2) was added and mixed, and NMP for viscosity adjustment was further added to prepare Sn mixture paste. This paste was applied on a copper foil (current collector), dried and pressurized, and then a test Sn negative electrode processed into a predetermined size was obtained. The solid content ratio in the negative electrode was Sn powder: conductive agent 1: conductive agent 2: PVDF = 78: 8: 3: 11 (mass ratio).
The amount of the positive electrode active material and the Sn powder is adjusted so that the charge capacity of the Sn negative electrode is larger than the charge capacity of the positive electrode, and the coating amount is also adjusted so that lithium metal does not deposit on the Sn negative electrode during the charge. did.

[Sn合金負極の作製]
本試験用Sn合金負極の作製については、特開2008−016424号公報に記載の手順に従った。すなわち、原料であるCo・Sn合金粉末と、炭素粉末とを所定の割合で混合し、全体の投入粉末量を10gとして乾式混合した。この混合物を直径9mmの鋼玉約400gとともに、遊星ボールミルの反応容器中にセットした。反応容器中をアルゴン雰囲気に置換し、毎分250回転の回転速度にて10分間の運転+10分間の休止の動作を、運転時間の合計が20時間になるまで繰り返した。その後、反応容器を室温まで冷却して合成された負極活物質粉末について組成分析を行ったところ、Snの含有量は49.5質量%、Coの含有量は29.7質量%、炭素の含有量は20.8質量%、SnとCoとの合計に対するCoの割合、Co/(Sn+Co)は37.5質量%であった。
なお、炭素の含有量は、炭素・硫黄分析装置により測定し、Sn、Coの含有量は、ICP−MS(誘導結合プラズマ質量分析法)により測定した。
この負極活物質を用い、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、さらにケッチェンブラック(導電剤1)と気相法炭素繊維(昭和電工製VGCF(登録商標)−H)(導電剤2)を加えて混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、Sn合金合剤ペーストを調製した。
このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用Sn合金負極を得た。
負極中の固形分比率は、Co・Sn合金粉末:導電剤1:導電剤2:PVDF=80:7:3:10(質量比)とした。
なお、Sn合金負極の充電容量が正極の充電容量よりも大きくなるように、正極活物質とSn合金粉末との量を調節し、充電の途中でSn合金負極にリチウム金属が析出しないように塗布量も調節した。
[Preparation of Sn alloy negative electrode]
For the production of the Sn alloy negative electrode for this test, the procedure described in JP-A-2008-016424 was followed. That is, the raw material Co · Sn alloy powder and the carbon powder were mixed at a predetermined ratio, and the total amount of the charged powder was 10 g and dry-mixed. This mixture was set together with about 400 g of steel balls having a diameter of 9 mm in a reaction vessel of a planetary ball mill. The inside of the reaction vessel was replaced with an argon atmosphere, and the operation of 10 minutes of operation and the pause of 10 minutes at a rotation speed of 250 revolutions per minute was repeated until the total operation time reached 20 hours. Thereafter, the composition of the negative electrode active material powder synthesized by cooling the reaction vessel to room temperature was analyzed. As a result, the Sn content was 49.5% by mass, the Co content was 29.7% by mass, and the carbon content was The amount was 20.8% by mass, the ratio of Co to the total of Sn and Co, and Co / (Sn + Co) was 37.5% by mass.
The carbon content was measured by a carbon / sulfur analyzer, and the Sn and Co contents were measured by ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry).
Using this negative electrode active material, PVDF as a binder was uniformly dispersed in NMP previously dissolved, and further Ketjen black (conductive agent 1) and vapor grown carbon fiber (VGCF (registered trademark) manufactured by Showa Denko) -H) (conductive agent 2) was added and mixed, and NMP for viscosity adjustment was further added to prepare a Sn alloy mixture paste.
This paste was applied on a copper foil (current collector), dried and pressurized, and then a test Sn alloy negative electrode processed into a predetermined size was obtained.
The solid content ratio in the negative electrode was Co / Sn alloy powder: conductive agent 1: conductive agent 2: PVDF = 80: 7: 3: 10 (mass ratio).
The amount of the positive electrode active material and the Sn alloy powder is adjusted so that the charge capacity of the Sn alloy negative electrode is larger than the charge capacity of the positive electrode, and applied so that lithium metal does not deposit on the Sn alloy negative electrode during charging. The amount was also adjusted.

[LTO負極の作製]
LiTi12(LTO)粉末として、LTO粉末(平均粒子径:0.90μm/3.40μm=質量比9/1の混合粉末)を用い、結着剤であるPVDFを予め溶解させたNMP中に均一に分散させ、さらにケッチェンブラック(導電剤1)と気相法炭素繊維(昭和電工製VGCF(登録商標)−H)(導電剤2)を加えて混合し、さらに粘度調整用NMPを加え、LTO合剤ペーストを調製した。
このペーストを銅箔(集電体)上に塗布して、乾燥、加圧を行った後に、所定のサイズに加工した試験用LTO負極を得た。負極中の固形分比率は、LTO粉末:導電剤1:導電剤2:PVDF=83:5:2:10(質量比)とした。
なお、LTO負極の充電容量が正極の充電容量よりも大きくなるように、正極活物質とLTO粉末との量を調節し、充電の途中でLTO負極にリチウム金属が析出しないように塗布量も調節した。
[Production of LTO negative electrode]
As Li 4 Ti 5 O 12 (LTO) powder, LTO powder (average particle size: 0.90 μm / 3.40 μm = mixed powder with a mass ratio of 9/1) was used, and PVDF as a binder was dissolved in advance. Disperse uniformly in NMP, add ketjen black (conductive agent 1) and vapor-grown carbon fiber (Showa Denko VGCF (registered trademark) -H) (conductive agent 2), mix, and further adjust viscosity NMP was added to prepare an LTO mixture paste.
This paste was applied on a copper foil (current collector), dried and pressurized, and then a test LTO negative electrode processed into a predetermined size was obtained. The solid content ratio in the negative electrode was LTO powder: conductive agent 1: conductive agent 2: PVDF = 83: 5: 2: 10 (mass ratio).
The amount of positive electrode active material and LTO powder is adjusted so that the charge capacity of the LTO negative electrode is larger than the charge capacity of the positive electrode, and the coating amount is also adjusted so that lithium metal does not deposit on the LTO negative electrode during charging. did.

[表面改質NMC正極の作製例]
上記試験用NMC正極の上に、スリットコーターを用いて上記電極表面改質用塗布剤1〜7を塗布し、空気雰囲気下にて恒温槽内で、下記の表1に記載の第二工程の加熱条件にて加熱することによって、表面改質NMC正極を得た。
なお、第二工程の加熱による熱分解の進行を、式[1]の値、すなわち(A−B2)×100/(A−B1)の値として表1に示す。
ここで、
塗着量A:電極上に塗布された電極表面改質用塗布剤の質量の2%として計算で求めた。
被膜質量B1:サンプル試験として、第二工程として常圧大気中150℃で1時間加熱した際に得られる被膜の質量を計測して求めた。
被膜質量B2:実際に第二工程として50℃、90℃、110℃、150℃、200℃で加熱した際に得られる被膜の質量を計測して求めた。(また、このとき得られた被膜の膜厚も測定した)
[Example of preparation of surface modified NMC positive electrode]
On the test NMC positive electrode, the electrode surface modification coating agents 1 to 7 are applied using a slit coater, and the second step described in Table 1 below is performed in a thermostatic chamber under an air atmosphere. A surface-modified NMC positive electrode was obtained by heating under heating conditions.
The progress of thermal decomposition by heating in the second step is shown in Table 1 as the value of equation [1], that is, the value of (A−B2) × 100 / (A−B1).
here,
Amount of coating A: Calculated as 2% of the mass of the electrode surface modifying coating applied on the electrode.
Coating mass B1: As a sample test, the mass of the coating obtained when heated at 150 ° C. in atmospheric pressure for 1 hour as the second step was determined by measurement.
Film mass B2: The mass of the film obtained when heated at 50 ° C., 90 ° C., 110 ° C., 150 ° C., and 200 ° C. was actually measured as the second step. (The film thickness of the film obtained at this time was also measured)

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質NaFe0.5Co0.5正極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用NaFe0.5Co0.5正極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表2の通り、表面改質NaFe0.5Co0.5正極を得た。
[Production Example of Surface Modified NaFe 0.5 Co 0.5 O 2 Positive Electrode]
Surface modified NaFe as shown in Table 2 by the same method as in the preparation of the surface modified NMC positive electrode except that the above test NaFe 0.5 Co 0.5 O 2 positive electrode was used instead of the NMC positive electrode. A 0.5 Co 0.5 O 2 positive electrode was obtained.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質NCA正極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用NCA正極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表3の通り、表面改質NCA正極を得た。
[Example of preparation of surface modified NCA cathode]
A surface modified NCA positive electrode was obtained as shown in Table 3 in the same manner as in the preparation example of the surface modified NMC positive electrode except that the above test NCA positive electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質LMO正極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用LMO正極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表4の通り、表面改質LMO正極を得た。
[Example of preparation of surface modified LMO positive electrode]
A surface-modified LMO positive electrode was obtained as shown in Table 4 in the same manner as in the preparation of the surface-modified NMC positive electrode except that the test LMO positive electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質LFP正極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用LFP正極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表5の通り、表面改質LFP正極を得た。
[Example of production of surface modified LFP positive electrode]
A surface-modified LFP positive electrode was obtained as shown in Table 5 by the same method as in the preparation example of the surface-modified NMC positive electrode except that the above test LFP positive electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質黒鉛負極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用黒鉛負極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表6の通り、表面改質黒鉛負極を得た。
[Production example of surface modified graphite anode]
A surface-modified graphite negative electrode was obtained as shown in Table 6 by the same method as in the preparation example of the surface-modified NMC positive electrode, except that the test graphite negative electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質ハードカーボン負極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用ハードカーボン負極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表7の通り、表面改質ハードカーボン負極を得た。
[Production example of surface modified hard carbon anode]
A surface-modified hard carbon negative electrode was obtained as shown in Table 7 in the same manner as in the preparation example of the surface-modified NMC positive electrode except that the test hard carbon negative electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質非晶質炭素負極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用非晶質炭素負極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表8の通り、表面改質非晶質炭素負極を得た。
[Production example of surface-modified amorphous carbon anode]
A surface-modified amorphous carbon negative electrode was obtained as shown in Table 8 in the same manner as in the preparation of the surface-modified NMC positive electrode except that the test amorphous carbon negative electrode was used instead of the NMC positive electrode. It was.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質(人造黒鉛+天然黒鉛混合)負極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用(人造黒鉛+天然黒鉛混合)負極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表9の通り、表面改質(人造黒鉛+天然黒鉛混合)負極(表中で「混合黒鉛」と表記)を得た。
[Example of surface modification (artificial graphite + natural graphite mixed) negative electrode]
Surface modified (artificial graphite) as shown in Table 9 in the same manner as in the preparation of the surface modified NMC positive electrode except that the above test (artificial graphite + natural graphite mixed) negative electrode was used instead of the NMC positive electrode. + Natural graphite mixed) Negative electrode (denoted as “mixed graphite” in the table) was obtained.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質SiO負極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用SiO負極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表10の通り、表面改質SiO負極を得た。
[Example of preparation of surface-modified SiO x negative electrode]
A surface-modified SiO x negative electrode was obtained as shown in Table 10 by the same method as in the preparation example of the surface-modified NMC positive electrode except that the test SiO x negative electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質Si負極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用Si負極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表11の通り、表面改質Si負極を得た。
[Production example of surface-modified Si negative electrode]
A surface-modified Si negative electrode was obtained as shown in Table 11 by the same method as in the preparation example of the surface-modified NMC positive electrode except that the test Si negative electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質Sn負極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用Sn負極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表12の通り、表面改質Sn負極を得た。
[Example of preparation of surface-modified Sn negative electrode]
A surface-modified Sn negative electrode was obtained as shown in Table 12 by the same method as in the preparation example of the surface-modified NMC positive electrode except that the test Sn negative electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質Sn合金負極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用Sn合金負極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表13の通り、表面改質Sn合金負極を得た。
[Example of preparation of surface-modified Sn alloy negative electrode]
A surface-modified Sn alloy negative electrode was obtained as shown in Table 13 by the same method as in the preparation of the surface-modified NMC positive electrode except that the test Sn alloy negative electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[表面改質LTO負極の作製例]
NMC正極の代わりに、上記試験用LTO負極を用いたこと以外は、表面改質NMC正極の作製例と同様の方法によって、表14の通り、表面改質LTO負極を得た。
[Example of preparation of surface modified LTO negative electrode]
A surface-modified LTO negative electrode was obtained as shown in Table 14 in the same manner as in the preparation example of the surface-modified NMC positive electrode except that the test LTO negative electrode was used instead of the NMC positive electrode.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[試験用電解液の調製]
表15に記載の通りに、溶質を非水溶媒に1.0モル/リットルの濃度となるように混合することで、非水電解液電池用電解液No.1を得た。また、該電解液No.1に対して、化合物[3−1]、[3−3]、[3−4]、[3−5]、[4−1]、[5−1]、及び[6−P1]をそれぞれ0.2質量%の濃度となるように添加し、1時間撹拌することで、非水電解液電池用電解液No.2〜8を得た。なお、表中でEMCはエチルメチルカーボネートであり、ECはエチレンカーボネートであり、LiPFはヘキサフルオロリン酸リチウムである。上記の電解液の調製は、液温を40℃以下に維持しながら行った。
[Preparation of test electrolyte]
As shown in Table 15, the solute was mixed with a non-aqueous solvent so as to have a concentration of 1.0 mol / liter. 1 was obtained. In addition, the electrolytic solution No. 1 with respect to compound [3-1], [3-3], [3-4], [3-5], [4-1], [5-1], and [6-P1], respectively. By adding to a concentration of 0.2% by mass and stirring for 1 hour, the electrolyte No. for non-aqueous electrolyte battery was obtained. 2-8 were obtained. In the table, EMC is ethyl methyl carbonate, EC is ethylene carbonate, and LiPF 6 is lithium hexafluorophosphate. The above electrolytic solution was prepared while maintaining the liquid temperature at 40 ° C. or lower.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

[実施例1−1〜1−28、比較例1−1〜1−22]
表16に示すように、上記表面改質NMC正極1−1〜1−6、2−1〜2−6、3−1〜3−6、4−1〜4−6、5−1〜5−6、6−1〜6−6、及び7−1〜7−6、試験用NMC正極、試験用黒鉛負極を組み合わせた電極と、上記電解液1〜8を浸み込ませた微多孔性ポリプロピレン−ポリエチレン2層フィルムからなるセパレーターとを備えるアルミラミネート外装セル(容量30mAh)を組み立てることで実施例1−1〜1−28、比較例1−1〜1−22に係る非水電解液電池を得た。なお、電極は所定の容量となる大きさに切り出して使用した。
[Examples 1-1 to 1-28, Comparative examples 1-1 to 1-22]
As shown in Table 16, the surface-modified NMC positive electrodes 1-1 to 1-6, 2-1 to 2-6, 3-1 to 3-6, 4-1 to 4-6, and 5-1 to 5 -6, 6-1 to 6-6, and 7-1 to 7-6, an electrode combining a test NMC positive electrode, a test graphite negative electrode, and microporous soaked with the electrolytes 1 to 8 Non-aqueous electrolyte batteries according to Examples 1-1 to 1-28 and Comparative Examples 1-1 to 1-22 by assembling an aluminum laminate exterior cell (capacity 30 mAh) including a separator made of a polypropylene-polyethylene two-layer film Got. In addition, the electrode was cut out and used in a size having a predetermined capacity.

まず、作製したセルを用いて、25℃の環境温度で、0.1C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)レート(3mA)で充電上限電圧4.3Vまで定電流定電圧充電を行ない、シリコンオイルを用いた浮力法によりガス発生量(初充電後ガス発生量)を評価した。「初充電後ガス発生量」を表16に示す。当然ながら、初充電後ガス発生量が少ないほど、電池の内圧上昇や膨れを回避しやすく、電池の製造において従来必要であったガス抜き操作を省略することができるため、好ましい。
その後、放電終止電圧3.0Vまで0.2Cレート(6mA)定電流で放電を行い、その後、充電上限電圧4.3V、0.2Cレート(6mA)で定電流定電圧充電し、放電終止電圧3.0Vまで0.2Cレート(6mA)定電流で放電を行う充放電サイクルを3回繰り返した(コンディショニング操作)。
First, using the produced cell, at an ambient temperature of 25 ° C., at a rate (3 mA) of 0.1 C (the rated capacity due to the discharge capacity of 1 hour rate is 1 C, the current value for discharging in 1 hour is the same hereinafter). The battery was charged at a constant current and a constant voltage up to a charge upper limit voltage of 4.3 V, and the gas generation amount (gas generation amount after initial charge) was evaluated by a buoyancy method using silicon oil. “Gas generation after initial charge” is shown in Table 16. Naturally, the smaller the amount of gas generated after the initial charge, the easier it is to avoid an increase in the internal pressure and swelling of the battery, and the degassing operation conventionally required in the manufacture of the battery can be omitted.
Thereafter, discharging is performed at a constant current of 0.2 C rate (6 mA) to a final discharge voltage of 3.0 V, and then charging is performed at a constant current and constant voltage at a charging upper limit voltage of 4.3 V and a 0.2 C rate (6 mA). A charge / discharge cycle of discharging to 3.0 V at a constant current of 0.2 C rate (6 mA) was repeated three times (conditioning operation).

このコンディショニング後、60℃の環境温度での充放電試験を実施した。充電は、充電上限電圧4.3Vまで3Cレート(90mA)で定電流定電圧充電を実施し、放電は、放電終止電圧3.0Vまで3Cレート(90mA)定電流で放電を行う充放電サイクルを500回繰り返した。なお、本評価では安全面等を考慮し、全ての評価中、各非水電解液電池を固定した状態にて実施した。
500サイクル後の放電容量を初期の放電容量に対する百分率で表した値である「サイクル後容量維持率」を表16に示す。なお表16のサイクル後容量維持率は比較例1−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。当然ながら、サイクル後容量維持率が高いほど、電池寿命が長くなるため、好ましい。
After this conditioning, a charge / discharge test at an environmental temperature of 60 ° C. was performed. Charging is performed at a constant current / constant voltage charging at a 3C rate (90 mA) up to a charging upper limit voltage of 4.3V, and discharging is performed at a charging / discharging cycle in which discharging is performed at a 3C rate (90 mA) constant current up to a discharge end voltage of 3.0V. Repeated 500 times. In this evaluation, in consideration of safety and the like, the nonaqueous electrolyte battery was fixed during all evaluations.
Table 16 shows “capacity maintenance ratio after cycle” which is a value obtained by expressing the discharge capacity after 500 cycles as a percentage of the initial discharge capacity. The capacity retention rate after cycling in Table 16 is a relative value when the capacity retention rate after cycling of the battery according to Comparative Example 1-22 is set to 100. Naturally, the higher the post-cycle capacity retention rate, the longer the battery life, which is preferable.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

本発明で規定する表面改質NMC正極を使用した実施例1−1〜1−28における初充電後のガス発生量は、NMC正極を用いた比較例1−22と比較して、大幅に低減されていることが確認された。表面改質によってNMC正極上に形成された被膜が、電解液の分解を抑制したものと推察される。   The amount of gas generated after the initial charge in Examples 1-1 to 1-28 using the surface-modified NMC positive electrode defined by the present invention is significantly reduced as compared with Comparative Example 1-22 using the NMC positive electrode. It has been confirmed. It is inferred that the coating formed on the NMC positive electrode by the surface modification suppressed the decomposition of the electrolytic solution.

また、本発明の第二工程の加熱条件から外れる比較例は、本発明で規定する表面改質NMC正極を使用した実施例1−1〜1−28に比べて、いずれも初充電後のガス発生量が多く、ガス発生量の低減効果が不十分であることが確認された(実施例1−1〜1−4と比較例1−1、1−2との比較、実施例1−5〜1−8と比較例1−4、1−5との比較、実施例1−9〜1−12と比較例1−7、1−8との比較、実施例1−13〜1−16と比較例1−10、1−11との比較、実施例1−17〜1−20と比較例1−13、1−14との比較、実施例1−21〜1−24と比較例1−16、1−17との比較、実施例1−25〜1−28と比較例1−19、1−20との比較)。第二工程の加熱を50℃で1時間行った場合は、電極表面改質用塗布剤の分解が不十分な被膜が形成され、初充電時に未反応だった電極表面改質用塗布剤の分解が起こりそれに伴ってガス発生量が増大したものと推察される。また、第二工程の加熱を200℃で1時間行った場合は、恐らく電極バインダーの融解現象が起こり電極の構造が損なわれたため、ガス発生量が増大したものと推察される。   Moreover, the comparative example which remove | deviates from the heating conditions of the 2nd process of this invention is all the gas after initial charge compared with Examples 1-1 to 1-28 using the surface modification NMC positive electrode prescribed | regulated by this invention. It was confirmed that the generation amount was large and the effect of reducing the gas generation amount was insufficient (Comparison between Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Examples 1-1 and 1-2, Example 1-5) To 1-8 and Comparative Examples 1-4 and 1-5, Examples 1-9 to 1-12 and Comparative Examples 1-7 and 1-8, and Examples 1-13 to 1-16 And Comparative Examples 1-10 and 1-11, Examples 1-17 to 1-20 and Comparative Examples 1-13 and 1-14, Examples 1-21 to 1-24 and Comparative Example 1 -16, comparison with 1-17, comparison between Examples 1-25 to 1-28 and Comparative Examples 1-19 and 1-20). When heating in the second step was performed at 50 ° C. for 1 hour, a coating with insufficient decomposition of the electrode surface modification coating agent was formed, and decomposition of the electrode surface modification coating agent that was unreacted at the first charge It is assumed that the amount of gas generated increased with this. Further, when the heating in the second step is performed at 200 ° C. for 1 hour, it is presumed that the gas generation amount increased because the electrode binder probably melted and the structure of the electrode was damaged.

初充電時に電極上での被膜形成効果を有する化合物[3−1]、[3−3]、[3−4]、[3−5]、[4−1]、[5−1]、及び[6−P1]を、それぞれ添加剤として含有する電解液2〜8を用い、正極として試験用NMC正極を用いた比較例は、それぞれ対応する化合物を含む電極表面改質用塗布剤を用いて作製した表面改質NMC正極を用いた実施例と比較して、いずれも初充電後のガス発生量が多く、ガス発生量の低減効果が不十分であることが確認された(実施例1−1〜1−4と比較例1−3との比較、実施例1−5〜1−8と比較例1−6との比較、実施例1−9〜1−12と比較例1−9との比較、実施例1−13〜1−16と比較例1−12との比較、実施例1−17〜1−20と比較例1−15との比較、実施例1−21〜1−24と比較例1−18との比較、実施例1−25〜1−28と比較例1−21との比較)。上記の比較例では、添加剤として電解液中に存在する上記化合物、及び電解液の電気分解に起因して、ガス発生量が増加したものと推察される。   Compounds [3-1], [3-3], [3-4], [3-5], [4-1], [5-1] having a film forming effect on the electrode at the initial charge, and The comparative examples using [6-P1] containing electrolytes 2 to 8 each containing an additive and using the test NMC positive electrode as the positive electrode each use a coating agent for electrode surface modification containing the corresponding compound. Compared with the Example using the produced surface-modified NMC positive electrode, it was confirmed that all had a large amount of gas generation after the initial charge, and the effect of reducing the amount of gas generation was insufficient (Example 1). 1 to 1-4 and Comparative Example 1-3, Examples 1-5 to 1-8 and Comparative Example 1-6, Examples 1-9 to 1-12 and Comparative Example 1-9 Comparison, Examples 1-13 to 1-16 and Comparative Example 1-12, Examples 1-17 to 1-20 and Comparative Example 1-15, and Examples -21~1-24 a comparison with Comparative Example 1-18, the comparison of Comparative Example 1-21 to Example 1-25~1-28). In the above comparative example, it is surmised that the amount of gas generation increased due to the above-described compound present in the electrolytic solution as an additive and the electrolysis of the electrolytic solution.

また、本発明で規定する表面改質NMC正極を使用した実施例1−1〜1−28におけるサイクル後容量維持率は、初充電時に電極上での被膜形成効果を有する化合物を添加した電解液を用いた比較例と同等性能を示すことが確認された(実施例1−1〜1−4と比較例1−3との比較、実施例1−5〜1−8と比較例1−6との比較、実施例1−9〜1−12と比較例1−9との比較、実施例1−13〜1−16と比較例1−12との比較、実施例1−17〜1−20と比較例1−15との比較、実施例1−21〜1−24と比較例1−18との比較、実施例1−25〜1−28と比較例1−21との比較)。これは、電極表面改質用塗布剤が熱分解されることで電極上に良質な被膜が形成されたためであると推察される。   In addition, the capacity retention ratio after cycles in Examples 1-1 to 1-28 using the surface-modified NMC positive electrode defined in the present invention is an electrolytic solution to which a compound having a film forming effect on the electrode at the first charge is added. (Comparison between Examples 1-1 to 1-4 and Comparative Example 1-3, Examples 1-5 to 1-8 and Comparative Example 1-6) Comparison between Examples 1-9 to 1-12 and Comparative Example 1-9, Comparison between Examples 1-13 to 1-16 and Comparative Example 1-12, Examples 1-17 to 1- 20 and Comparative Example 1-15, Examples 1-21 to 1-24 and Comparative Example 1-18, and Examples 1-25 to 1-28 and Comparative Example 1-21). This is presumably because a good-quality film was formed on the electrode by thermally decomposing the electrode surface modification coating agent.

従って、本発明で規定する表面改質NMC正極を使用すると、組み立て後の電池の電気分解によるガス発生が抑制され、内圧の上昇を抑制することができる。これによって、従来必要であったガス抜き操作を省略することができるため、非水電解液電池の生産性を向上させることが可能となると考えられる。   Therefore, when the surface-modified NMC positive electrode defined in the present invention is used, gas generation due to electrolysis of the assembled battery is suppressed, and an increase in internal pressure can be suppressed. As a result, it is possible to improve the productivity of the non-aqueous electrolyte battery because it is possible to omit the degassing operation that has been conventionally required.

[実施例2−1〜2−28、比較例2−1〜2−22]
[実施例3−1〜3−28、比較例3−1〜3−22]
[実施例4−1〜4−28、比較例4−1〜4−22]
[実施例5−1〜5−28、比較例5−1〜5−22]
[実施例6−1〜6−28、比較例6−1〜6−22]
[実施例7−1〜7−28、比較例7−1〜7−22]
[実施例8−1〜8−28、比較例8−1〜8−22]
[実施例9−1〜9−28、比較例9−1〜9−22]
[実施例10−1〜10−28、比較例10−1〜10−22]
[実施例11−1〜11−28、比較例11−1〜11−22]
[実施例12−1〜12−28、比較例12−1〜12−22]
[実施例13−1〜13−28、比較例13−1〜13−22]
[実施例14−1〜14−28、比較例14−1〜14−22]
表17〜29に示すように、電極(表面改質正極、表面改質負極、試験用正極、試験用負極)の種類を変えた以外は、実施例1−1〜1−28、比較例1−1〜1−22と同様の方法によって、それぞれの実施例、及び比較例に係る非水電解液電池を作製し、同様の方法によって、初充電後のガス発生量とサイクル後容量維持率を評価した。
なお、実施例2−1〜2−28、比較例2−1〜2−22において、充電上限電圧を4.2V、放電終止電圧を2.7Vとした。また、表17のサイクル後容量維持率は比較例2−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例3−1〜3−28、比較例3−1〜3−22において、充電上限電圧を4.2Vとした。また、表18のサイクル後容量維持率は比較例3−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例4−1〜4−28、比較例4−1〜4−22において、充電上限電圧を4.2Vとした。また、表19のサイクル後容量維持率は比較例4−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例5−1〜5−28、比較例5−1〜5−22において、充電上限電圧を4.0V、放電終止電圧を2.0Vとした。また、表20のサイクル後容量維持率は比較例5−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例6−1〜6−28、比較例6−1〜6−22において、表21のサイクル後容量維持率は比較例6−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例7−1〜7−28、比較例7−1〜7−22において、充電上限電圧を4.2V、放電終止電圧を2.7Vとした。また、表22のサイクル後容量維持率は比較例7−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例8−1〜8−28、比較例8−1〜8−22において、充電上限電圧を4.2V、放電終止電圧を2.7Vとした。また、表23のサイクル後容量維持率は比較例8−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例9−1〜9−28、比較例9−1〜9−22において、充電上限電圧を4.2V、放電終止電圧を2.7Vとした。また、表24のサイクル後容量維持率は比較例9−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例10−1〜10−28、比較例10−1〜10−22において、0.05Cレート(1.5mA)で充電上限電圧4.2Vまで充電することとし、放電終止電圧を2.5Vとした。また、表25のサイクル後容量維持率は比較例10−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例11−1〜11−28、比較例11−1〜11−22において、0.05Cレート(1.5mA)で充電上限電圧4.2Vまで充電することとし、放電終止電圧を2.5Vとした。また、表26のサイクル後容量維持率は比較例11−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例12−1〜12−28、比較例12−1〜12−22において、0.05Cレート(1.5mA)で充電上限電圧4.2Vまで充電することとし、放電終止電圧を2.5Vとした。また、表27のサイクル後容量維持率は比較例12−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例13−1〜13−28、比較例13−1〜13−22において、0.05Cレート(1.5mA)で充電上限電圧4.2Vまで充電することとし、放電終止電圧を2.5Vとした。また、表28のサイクル後容量維持率は比較例13−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例14−1〜14−28、比較例14−1〜14−22において、充電上限電圧を4.2V、放電終止電圧を2.7Vとした。また、表29のサイクル後容量維持率は比較例14−22に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
上記の実施例及び比較例は、実施例1−1〜1−28、及び比較例1−1〜1−22と同様の傾向を示した。従って、表面改質の対象となる電極の種類を変えても、本発明で規定する表面改質電極(表面改質正極、表面改質負極)を使用すると、組み立て後の電池の電気分解によるガス発生が抑制され、内圧の上昇を抑制することができる。これによって、従来必要であったガス抜き操作を省略することができるため、非水電解液電池の生産性を向上させることが可能となると考えられる。
[Examples 2-1 to 2-28, Comparative examples 2-1 to 2-22]
[Examples 3-1 to 3-28, Comparative examples 3-1 to 3-22]
[Examples 4-1 to 4-28, Comparative examples 4-1 to 4-22]
[Examples 5-1 to 5-28, Comparative examples 5-1 to 5-22]
[Examples 6-1 to 6-28, Comparative Examples 6-1 to 6-22]
[Examples 7-1 to 7-28, Comparative examples 7-1 to 7-22]
[Examples 8-1 to 8-28, Comparative Examples 8-1 to 8-22]
[Examples 9-1 to 9-28, Comparative Examples 9-1 to 9-22]
[Examples 10-1 to 10-28, Comparative Examples 10-1 to 10-22]
[Examples 11-1 to 11-28, Comparative Examples 11-1 to 11-22]
[Examples 12-1 to 12-28, Comparative Examples 12-1 to 12-22]
[Examples 13-1 to 13-28, Comparative Examples 13-1 to 13-22]
[Examples 14-1 to 14-28, Comparative Examples 14-1 to 14-22]
As shown in Tables 17 to 29, Examples 1-1 to 1-28, Comparative Example 1 except that the types of electrodes (surface-modified positive electrode, surface-modified negative electrode, test positive electrode, test negative electrode) were changed. The non-aqueous electrolyte batteries according to the respective examples and comparative examples were prepared by the same method as -1 to 1-22, and the gas generation amount after the initial charge and the capacity retention rate after the cycle were determined by the same method. evaluated.
In Examples 2-1 to 2-28 and Comparative Examples 2-1 to 2-22, the charge upper limit voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 2.7 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 17 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 2-22 is taken as 100.
In Examples 3-1 to 3-28 and Comparative Examples 3-1 to 3-22, the charging upper limit voltage was set to 4.2V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 18 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 3-22 is 100.
In Examples 4-1 to 4-28 and Comparative Examples 4-1 to 4-22, the charging upper limit voltage was set to 4.2V. In addition, the capacity retention rate after cycling in Table 19 is a relative value when the capacity retention rate after cycling of the battery according to Comparative Example 4-22 is 100.
In Examples 5-1 to 5-28 and Comparative Examples 5-1 to 5-22, the charge upper limit voltage was 4.0 V and the discharge end voltage was 2.0 V. Further, the after-cycle capacity retention rate in Table 20 is a relative value when the after-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 5-22 is taken as 100.
In Examples 6-1 to 6-28 and Comparative Examples 6-1 to 6-22, the post-cycle capacity retention rate in Table 21 was set to 100 after the cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 6-22. Relative value.
In Examples 7-1 to 7-28 and Comparative Examples 7-1 to 7-22, the charge upper limit voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 2.7 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 22 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 7-22 is taken as 100.
In Examples 8-1 to 8-28 and Comparative Examples 8-1 to 8-22, the charge upper limit voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 2.7 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 23 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 8-22 is taken as 100.
In Examples 9-1 to 9-28 and Comparative Examples 9-1 to 9-22, the charge upper limit voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 2.7 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 24 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 9-22 is 100.
In Examples 10-1 to 10-28 and Comparative Examples 10-1 to 10-22, charging was performed at a 0.05 C rate (1.5 mA) to a charging upper limit voltage of 4.2 V, and the discharge end voltage was 2 .5V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 25 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 10-22 is 100.
In Examples 11-1 to 11-28 and Comparative Examples 11-1 to 11-22, the battery was charged to a charge upper limit voltage of 4.2 V at a 0.05 C rate (1.5 mA). .5V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 26 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 11-22 is 100.
In Examples 12-1 to 12-28 and Comparative Examples 12-1 to 12-22, the battery is charged to a charge upper limit voltage of 4.2 V at a 0.05 C rate (1.5 mA). .5V. The post-cycle capacity retention rate in Table 27 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 12-22 is 100.
In Examples 13-1 to 13-28 and Comparative Examples 13-1 to 13-22, the battery was charged to a charge upper limit voltage of 4.2 V at a 0.05 C rate (1.5 mA). .5V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 28 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 13-22 is 100.
In Examples 14-1 to 14-28 and Comparative Examples 14-1 to 14-22, the charge upper limit voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 2.7 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 29 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 14-22 is 100.
The above Examples and Comparative Examples showed the same tendency as Examples 1-1 to 1-28 and Comparative Examples 1-1 to 1-22. Therefore, even if the type of electrode to be surface-modified is changed, if the surface-modified electrode (surface-modified positive electrode, surface-modified negative electrode) defined in the present invention is used, the gas generated by the electrolysis of the assembled battery Generation | occurrence | production is suppressed and the raise of an internal pressure can be suppressed. As a result, it is possible to improve the productivity of the non-aqueous electrolyte battery because it is possible to omit the degassing operation that has been conventionally required.

Figure 2016201244
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表30に示すように、電極(表面改質正極、表面改質負極、試験用正極、試験用負極)の種類を変えた以外は、実施例1−1〜1−28、比較例1−1〜1−22と同様の方法によって、それぞれの実施例、及び比較例に係る非水電解液電池を作製し、同様の方法によって、初充電後のガス発生量とサイクル後容量維持率を評価した。
なお、実施例15−1、比較例15−1において、充電上限電圧を4.3V、放電終止電圧を3.0Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−1に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例15−2、比較例15−2において、充電上限電圧を4.2V、放電終止電圧を2.7Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−2に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例15−3、比較例15−3において、充電上限電圧を4.2V、放電終止電圧を2.7Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−3に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例15−4、比較例15−4において、充電上限電圧を4.2V、放電終止電圧を2.7Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−4に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例15−5、比較例15−5において、0.05Cレート(1.5mA)で充電上限電圧4.2Vまで充電することとし、放電終止電圧を2.5Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−5に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例15−6、比較例15−6において、0.05Cレート(1.5mA)で充電上限電圧4.2Vまで充電することとし、放電終止電圧を2.5Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−6に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例15−7、比較例15−7において、0.05Cレート(1.5mA)で充電上限電圧4.2Vまで充電することとし、放電終止電圧を2.5Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−7に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例15−8、比較例15−8において、0.05Cレート(1.5mA)で充電上限電圧4.2Vまで充電することとし、放電終止電圧を2.5Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−8に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例15−9、比較例15−9において、充電上限電圧を4.2V、放電終止電圧を2.7Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−9に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
なお、実施例15−10、比較例15−10において、充電上限電圧を4.3V、放電終止電圧を3.0Vとした。また、表30のサイクル後容量維持率は比較例15−10に係る電池のサイクル後容量維持率を100としたときの相対値である。
As shown in Table 30, Examples 1-1 to 1-28 and Comparative Example 1-1 except that the types of electrodes (surface modified positive electrode, surface modified negative electrode, test positive electrode, test negative electrode) were changed. The non-aqueous electrolyte batteries according to the respective examples and comparative examples were produced by the same method as in ˜1-22, and the gas generation amount after the initial charge and the capacity retention rate after the cycle were evaluated by the same method. .
In Example 15-1 and Comparative Example 15-1, the charge upper limit voltage was 4.3 V and the discharge end voltage was 3.0 V. In addition, the capacity retention rate after cycle in Table 30 is a relative value when the capacity retention rate after cycle of the battery according to Comparative Example 15-1 is 100.
In Example 15-2 and Comparative Example 15-2, the charge upper limit voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 2.7 V. In addition, the capacity retention rate after cycling in Table 30 is a relative value when the capacity retention rate after cycling of the battery according to Comparative Example 15-2 is 100.
In Example 15-3 and Comparative Example 15-3, the charge upper limit voltage was 4.2 V and the discharge end voltage was 2.7 V. Further, the capacity retention rate after cycle in Table 30 is a relative value when the capacity retention rate after cycle of the battery according to Comparative Example 15-3 is 100.
In Example 15-4 and Comparative Example 15-4, the charge upper limit voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 2.7 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 30 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 15-4 is 100.
In Example 15-5 and Comparative Example 15-5, the battery was charged to a charge upper limit voltage of 4.2 V at a 0.05 C rate (1.5 mA), and the discharge end voltage was set to 2.5 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 30 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 15-5 is 100.
In Example 15-6 and Comparative Example 15-6, charging was performed at a 0.05 C rate (1.5 mA) to a charging upper limit voltage of 4.2 V, and a discharge final voltage was set to 2.5 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 30 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 15-6 is 100.
In Example 15-7 and Comparative Example 15-7, charging was performed at a 0.05 C rate (1.5 mA) to a charging upper limit voltage of 4.2 V, and a discharge final voltage was set to 2.5 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 30 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 15-7 is 100.
In Example 15-8 and Comparative Example 15-8, the battery was charged to a charge upper limit voltage of 4.2 V at a 0.05 C rate (1.5 mA), and the discharge end voltage was set to 2.5 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 30 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 15-8 is 100.
In Example 15-9 and Comparative Example 15-9, the charge upper limit voltage was 4.2 V, and the discharge end voltage was 2.7 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 30 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 15-9 is 100.
In Example 15-10 and Comparative Example 15-10, the charge upper limit voltage was 4.3 V, and the discharge end voltage was 3.0 V. Further, the post-cycle capacity retention rate in Table 30 is a relative value when the post-cycle capacity retention rate of the battery according to Comparative Example 15-10 is taken as 100.

Figure 2016201244
Figure 2016201244

本発明で規定する表面改質正極及び表面改質負極を使用した実施例15−1〜15−10における初充電後のガス発生量は、それぞれ対応する試験用正極と試験用負極を用いた比較例と比較して、ガス発生量の大幅な低減効果が確認された。表面改質によって正極、及び負極上に形成された被膜が、電解液の分解を抑制したものと推察される。
また、「表面改質正極と表面改質負極とを併用する」ことにより、「表面改質正極と試験用負極を用いた場合」や「試験用正極と表面改質負極を用いた場合」と比べて、ガス発生量の低減、及びサイクル後容量維持率の向上効果が得られた(例えば、実施例15−1と実施例1−3、及び実施例6−3との比較)。
In Examples 15-1 to 15-10 using the surface-modified positive electrode and the surface-modified negative electrode specified in the present invention, the amounts of gas generated after the initial charge were compared using the corresponding test positive electrode and test negative electrode, respectively. Compared with the example, a significant reduction effect of gas generation was confirmed. It is inferred that the coating formed on the positive electrode and the negative electrode by surface modification suppressed the decomposition of the electrolytic solution.
In addition, by using “a surface modified positive electrode and a surface modified negative electrode in combination”, “when using a surface modified positive electrode and a test negative electrode” or “when using a test positive electrode and a surface modified negative electrode” In comparison, an effect of reducing the amount of gas generated and improving the capacity retention rate after cycling was obtained (for example, comparison between Example 15-1, Example 1-3, and Example 6-3).

以上の結果から、
本発明で規定する表面改質正極及び表面改質負極を、正極、または負極の少なくとも一方に用いた電池(以降、「本発明の電池」と記載することがある)は、
表面改質していない正極及び負極を用いた「従来の電池」と比較して、
初充電後のガス発生量が大幅に低減されており、内圧の上昇を抑制することができる。
これによって、従来の電池の製造において必要であったガス抜き操作を省略することができるため、非水電解液電池の生産性を向上させることが可能となる。
また、本発明の電池は、上記のガス発生抑制効果に加えて、
電極表面改質用塗布剤が適度に熱分解されることで電極上に良質な被膜が形成された結果、
初充電時に電極上での被膜形成効果を有する化合物を添加剤として含有する電解液を用い、表面改質していない正極及び負極を用いた、従来の電池と同程度のサイクル特性向上効果を発現する。
なお、上述の正極、負極、及び電解液を組み合わせた電池は、本発明の一例を示すものであり、それ以外の組合せの電池についても、同様の評価結果の傾向を示すことが確認されている。
From the above results,
A battery using the surface-modified positive electrode and the surface-modified negative electrode defined in the present invention as at least one of the positive electrode and the negative electrode (hereinafter, sometimes referred to as “battery of the present invention”)
Compared to “conventional batteries” using positive and negative electrodes that are not surface modified,
The amount of gas generated after the initial charge is greatly reduced, and an increase in internal pressure can be suppressed.
As a result, it is possible to omit the degassing operation that is necessary in the production of the conventional battery, and thus it is possible to improve the productivity of the nonaqueous electrolyte battery.
Further, the battery of the present invention, in addition to the gas generation suppression effect described above,
As a result of a good quality film being formed on the electrode as the electrode surface modification coating agent is appropriately pyrolyzed,
Uses an electrolyte containing a compound that has a film-forming effect on the electrode during the initial charge as an additive, and uses the positive and negative electrodes that are not surface-modified. To do.
In addition, the battery which combined the above-mentioned positive electrode, negative electrode, and electrolyte solution shows an example of this invention, and it is confirmed that the battery of other combinations also shows the tendency of the same evaluation result. .

Claims (15)

少なくとも、
非水電解液電池用の電極の表面に、溶媒にエステル化合物が溶解又は分散されて含まれる電極表面改質用塗布剤を塗布する、第一工程、
前記第一工程後の電極上の電極表面改質用塗布剤を、80〜150℃で加熱することにより前記電極の表面に被膜を形成して表面改質電極を得る、第二工程、
少なくとも、前記表面改質電極、非水電解液、及びセパレーターを備える非水電解液電池を組み立てる、第三工程、
を含み、
前記第二工程の加熱を以下の式[1]を満たすまで行うことを特徴とする、非水電解液電池の製造方法。
(A−B2)×100/(A−B1) ≧ 50 [1]
ここで、
塗着量A:第一工程後に電極上に塗着した電極表面改質用塗布剤の固形分の計算値
(すなわち、電極上に塗布された電極表面改質用塗布剤の質量×電極表面改質用塗布剤の固形分濃度)
被膜質量B1:サンプル試験として、第二工程として常圧大気中150℃で1時間加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
被膜質量B2:実際に第二工程として80〜150℃で加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
at least,
Applying a coating agent for electrode surface modification containing an ester compound dissolved or dispersed in a solvent to the surface of an electrode for a nonaqueous electrolyte battery;
A second step of obtaining a surface-modified electrode by forming a film on the surface of the electrode by heating the electrode surface-modifying coating agent on the electrode after the first step at 80 to 150 ° C .;
Assembling a non-aqueous electrolyte battery comprising at least the surface-modified electrode, the non-aqueous electrolyte, and a separator;
Including
The method of manufacturing a non-aqueous electrolyte battery, wherein the heating in the second step is performed until the following formula [1] is satisfied.
(A-B2) × 100 / (A-B1) ≧ 50 [1]
here,
Application amount A: Calculated value of solid content of electrode surface modification coating agent applied on electrode after first step (ie, mass of electrode surface modification coating agent applied on electrode × electrode surface modification) Solid content concentration of quality coating agent)
Coating mass B1: As a sample test, measured value of coating mass obtained when heated at 150 ° C. for 1 hour in atmospheric pressure as the second step Coating mass B2: Actually heated at 80 to 150 ° C. as the second step Measured value of the coating film mass
前記第二工程の加熱を以下の式[2]を満たすまで行うことを特徴とする、請求項1に記載の非水電解液電池の製造方法。
50 ≦ (A−B2)×100/(A−B1) ≦ 100 [2]
ここで、
塗着量A、被膜質量B1、被膜質量B2は式[1]と同様である。
The method for producing a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the heating in the second step is performed until the following formula [2] is satisfied.
50 ≦ (A−B2) × 100 / (A−B1) ≦ 100 [2]
here,
The coating amount A, the coating mass B1, and the coating mass B2 are the same as those in the formula [1].
前記第二工程の加熱温度が、100〜150℃であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の非水電解液電池の製造方法。 The method for producing a nonaqueous electrolyte battery according to claim 1 or 2, wherein the heating temperature in the second step is 100 to 150 ° C. 前記第一工程に供される電極表面改質用塗布剤が、溶媒に、チオエステル化合物、炭酸エステル化合物、リン酸エステル化合物、硫酸エステル化合物、及び、炭酸エステル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の非水電解液電池の製造方法。 The coating agent for electrode surface modification provided for the first step is at least one selected from the group consisting of a thioester compound, a carbonate ester compound, a phosphate ester compound, a sulfate ester compound, and a carbonate ester compound as a solvent. The method for producing a non-aqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the non-aqueous electrolyte battery is contained by being dissolved or dispersed. 前記第一工程に供される電極表面改質用塗布剤が、少なくとも、溶媒に、下記一般式[3]〜[6]で表される化合物から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の非水電解液電池の製造方法。
Figure 2016201244
[一般式[3]中、Mはホウ素原子、リン原子又はケイ素原子を表し、mは1〜3、nは1〜4、pは0又は1である。Rは炭素数が3〜10のアルキレン基、炭素数が3〜10のハロゲン化アルキレン基、炭素数が6〜20のアリーレン基、又は炭素数が6〜20のハロゲン化アリーレン基(これらの基はその構造中に置換基を含有してもよいし、ヘテロ原子を含有してもよい。また、mが2以上の場合、m個存在するRはそれぞれが互いに結合していてもよい)を表し、Rはハロゲン原子を表し、X、Xはそれぞれ互いに独立して酸素原子又は硫黄原子を表し、Xは炭素原子又は硫黄原子を表す。qは、Xが炭素原子の場合は1、硫黄原子の場合は1又は2である。Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[4]中、Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[5]中、Xは(−CH−)、−CH(CH)−、−C(CH−、−CF−、−C(CF−、及び−C(C−からなる群から選ばれる基であり、rは1〜4のいずれかである。Z及びZは、それぞれ独立で、水素原子、−CF基、及び−CHCF基からなる群から選ばれる基である。]
Figure 2016201244
[一般式[6]中、
Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つであり、
Fはフッ素であり、
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるいずれか1つであり
Oは酸素であり、
Nは窒素である。
Yは炭素又は硫黄であり、Yが炭素である場合qは1であり、Yが硫黄である場合qは1又は2である。
Xは炭素又は硫黄であり、Xが炭素である場合rは1であり、Xが硫黄である場合rは1又は2である。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式[7]の様にお互いを含む環状構造を有しても良い。
Figure 2016201244
cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1となる。
oは2又は4、nは1又は2、pは0又は1、qは1又は2、rは1又は2、sは0又は1である。pが0の場合、Y−X間に直接結合を形成する。
sが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記の[8]〜[11]のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる[9]、[11]の場合、Rは存在しない。また[10]の様に二重結合が環の外に出た構造を取ることも出来る。この場合のR、Rはそれぞれ独立で水素、又は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。]
Figure 2016201244
The electrode surface modification coating agent provided for the first step includes at least one selected from the compounds represented by the following general formulas [3] to [6] dissolved or dispersed in a solvent. The method for producing a non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the battery is a non-aqueous electrolyte battery.
Figure 2016201244
[In General Formula [3], M represents a boron atom, a phosphorus atom, or a silicon atom, m is 1-3, n is 1-4, and p is 0 or 1. R 1 is an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms (these The group may contain a substituent or a hetero atom in the structure, and when m is 2 or more, m R 1 s may be bonded to each other. R 2 represents a halogen atom, X 1 and X 2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom, and X 3 represents a carbon atom or a sulfur atom. q is 1 when X 3 is a carbon atom, and 1 or 2 when X 3 is a sulfur atom. A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In General Formula [4], A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [5], X represents (—CH 2 —) r , —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, and It is a group selected from the group consisting of —C (C 6 H 5 ) 2 —, and r is any one of 1 to 4. Z 1 and Z 2 are each independently a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a —CF 3 group, and a —CH 2 CF 3 group. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [6],
D is a halogen ion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroborate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (difluorophospho Nyl) imide anion,
F is fluorine,
M is any one selected from the group consisting of Group 13 elements (Al, B), Group 14 elements (Si), and Group 15 elements (P, As, Sb), O is oxygen,
N is nitrogen.
Y is carbon or sulfur. When Y is carbon, q is 1. When Y is sulfur, q is 1 or 2.
X is carbon or sulfur, r is 1 when X is carbon, and r is 1 or 2 when X is sulfur.
R 1 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can be used) , or -N (R 2) - represents a. At this time, R 2 represents hydrogen, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. When the number of carbon atoms is 3 or more, R 2 can also take a branched chain or a cyclic structure.
R 4 and R 5 are each independently a hydrocarbon group optionally having a ring having 1 to 10 carbon atoms, a heteroatom, or a halogen atom. If the number of carbon atoms is 3 or more, a branched chain or An annular structure can also be used. Moreover, you may have a cyclic structure containing each other like following General formula [7].
Figure 2016201244
When c is 0 or 1, when n is 1, c is 0 (D is not present when c is 0), and when n is 2, c is 1.
o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 1 or 2, and s is 0 or 1. When p is 0, a direct bond is formed between Y and X.
When s is 0, N (R 4 ) (R 5 ) and R 1 are directly bonded, and in this case, the following structures [8] to [11] can be taken. In the case of [9] and [11] in which the direct bond is a double bond, R 5 does not exist. Moreover, it can also take the structure where the double bond went out of the ring like [10]. In this case, R 6 and R 7 are each independently hydrogen, or a hydrocarbon group that may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. For example, a branched chain or cyclic structure can be used. ]
Figure 2016201244
前記電極表面改質用塗布剤中の固形分の総量100質量%のうち、前記一般式[3]〜[6]で表される化合物の総量が20〜100質量%であることを特徴とする、請求項5に記載の非水電解液電池の製造方法。 The total amount of the compounds represented by the general formulas [3] to [6] is 20 to 100% by mass out of 100% by mass of the total solid content in the electrode surface modification coating agent. The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte battery of Claim 5. 少なくとも、
非水電解液電池用の電極の表面に、溶媒にエステル化合物が溶解又は分散されて含まれる電極表面改質用塗布剤を塗布する、第一工程、
前記第一工程後の電極上の電極表面改質用塗布剤を、80〜150℃で加熱することにより前記電極の表面に被膜を形成して表面改質電極を得る、第二工程、
を含み、
前記第二工程の加熱を以下の式[1]を満たすまで行うことを特徴とする、非水電解液電池用の表面改質電極の製造方法。
(A−B2)×100/(A−B1) ≧ 50 [1]
ここで、
塗着量A:第一工程後に電極上に塗着した電極表面改質用塗布剤の固形分の計算値
(すなわち、電極上に塗布された電極表面改質用塗布剤の質量×電極表面改質用塗布剤の固形分濃度)
被膜質量B1:サンプル試験として、第二工程として常圧大気中150℃で1時間加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
被膜質量B2:実際に第二工程として80〜150℃で加熱した際に得られる被膜の質量の計測値
at least,
Applying a coating agent for electrode surface modification containing an ester compound dissolved or dispersed in a solvent to the surface of an electrode for a nonaqueous electrolyte battery;
A second step of obtaining a surface-modified electrode by forming a film on the surface of the electrode by heating the electrode surface-modifying coating agent on the electrode after the first step at 80 to 150 ° C .;
Including
The method for producing a surface-modified electrode for a non-aqueous electrolyte battery, wherein the heating in the second step is performed until the following formula [1] is satisfied.
(A-B2) × 100 / (A-B1) ≧ 50 [1]
here,
Application amount A: Calculated value of solid content of electrode surface modification coating agent applied on electrode after first step (ie, mass of electrode surface modification coating agent applied on electrode × electrode surface modification) Solid content concentration of quality coating agent)
Coating mass B1: As a sample test, measured value of coating mass obtained when heated at 150 ° C. for 1 hour in atmospheric pressure as the second step Coating mass B2: Actually heated at 80 to 150 ° C. as the second step Measured value of the coating film mass
前記第二工程の加熱を以下の式[2]を満たすまで行うことを特徴とする、請求項7に記載の非水電解液電池用の表面改質電極の製造方法。
50 ≦ (A−B2)×100/(A−B1) ≦ 100 [2]
ここで、
塗着量A、被膜質量B1、被膜質量B2は式[1]と同様である。
The method for producing a surface-modified electrode for a non-aqueous electrolyte battery according to claim 7, wherein the heating in the second step is performed until the following formula [2] is satisfied.
50 ≦ (A−B2) × 100 / (A−B1) ≦ 100 [2]
here,
The coating amount A, the coating mass B1, and the coating mass B2 are the same as those in the formula [1].
前記第二工程の加熱温度が、100〜150℃であることを特徴とする、請求項7又は8に記載の表面改質電極の製造方法。 The method for producing a surface-modified electrode according to claim 7 or 8, wherein the heating temperature in the second step is 100 to 150 ° C. 前記第一工程に供される電極表面改質用塗布剤が、溶媒に、チオエステル化合物、炭酸エステル化合物、リン酸エステル化合物、硫酸エステル化合物、及び、炭酸エステル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることを特徴とする、請求項7〜9のいずれかに記載の表面改質電極の製造方法。 The coating agent for electrode surface modification provided for the first step is at least one selected from the group consisting of a thioester compound, a carbonate ester compound, a phosphate ester compound, a sulfate ester compound, and a carbonate ester compound as a solvent. The method for producing a surface-modified electrode according to any one of claims 7 to 9, wherein the surface-modified electrode is contained by being dissolved or dispersed. 前記第一工程に供される電極表面改質用塗布剤が、少なくとも、溶媒に、下記一般式[3]〜[6]で表される化合物から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることを特徴とする、請求項7〜10のいずれかに記載の表面改質電極の製造方法。
Figure 2016201244
[一般式[3]中、Mはホウ素原子、リン原子又はケイ素原子を表し、mは1〜3、nは1〜4、pは0又は1である。Rは炭素数が3〜10のアルキレン基、炭素数が3〜10のハロゲン化アルキレン基、炭素数が6〜20のアリーレン基、又は炭素数が6〜20のハロゲン化アリーレン基(これらの基はその構造中に置換基を含有してもよいし、ヘテロ原子を含有してもよい。また、mが2以上の場合、m個存在するRはそれぞれが互いに結合していてもよい)を表し、Rはハロゲン原子を表し、X、Xはそれぞれ互いに独立して酸素原子又は硫黄原子を表し、Xは炭素原子又は硫黄原子を表す。qは、Xが炭素原子の場合は1、硫黄原子の場合は1又は2である。Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[4]中、Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[5]中、Xは(−CH−)、−CH(CH)−、−C(CH−、−CF−、−C(CF−、及び−C(C−からなる群から選ばれる基であり、rは1〜4のいずれかである。Z及びZは、それぞれ独立で、水素原子、−CF基、及び−CHCF基からなる群から選ばれる基である。]
Figure 2016201244
[一般式[6]中、
Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つであり、
Fはフッ素であり、
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるいずれか1つであり
Oは酸素であり、
Nは窒素である。
Yは炭素又は硫黄であり、Yが炭素である場合qは1であり、Yが硫黄である場合qは1又は2である。
Xは炭素又は硫黄であり、Xが炭素である場合rは1であり、Xが硫黄である場合rは1又は2である。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式[7]の様にお互いを含む環状構造を有しても良い。
Figure 2016201244
cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1となる。
oは2又は4、nは1又は2、pは0又は1、qは1又は2、rは1又は2、sは0又は1である。pが0の場合、Y−X間に直接結合を形成する。
sが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記の[8]〜[11]のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる[9]、[11]の場合、Rは存在しない。また[10]の様に二重結合が環の外に出た構造を取ることも出来る。この場合のR、Rはそれぞれ独立で水素、又は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。]
Figure 2016201244
The coating agent for electrode surface modification provided for the first step includes at least one selected from compounds represented by the following general formulas [3] to [6] dissolved or dispersed in a solvent. The method for producing a surface-modified electrode according to any one of claims 7 to 10, wherein the method is a product.
Figure 2016201244
[In General Formula [3], M represents a boron atom, a phosphorus atom, or a silicon atom, m is 1-3, n is 1-4, and p is 0 or 1. R 1 is an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms (these The group may contain a substituent or a hetero atom in the structure, and when m is 2 or more, m R 1 s may be bonded to each other. R 2 represents a halogen atom, X 1 and X 2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom, and X 3 represents a carbon atom or a sulfur atom. q is 1 when X 3 is a carbon atom, and 1 or 2 when X 3 is a sulfur atom. A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In General Formula [4], A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [5], X represents (—CH 2 —) r , —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, and It is a group selected from the group consisting of —C (C 6 H 5 ) 2 —, and r is any one of 1 to 4. Z 1 and Z 2 are each independently a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a —CF 3 group, and a —CH 2 CF 3 group. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [6],
D is a halogen ion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroborate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (difluorophospho Nyl) imide anion,
F is fluorine,
M is any one selected from the group consisting of Group 13 elements (Al, B), Group 14 elements (Si), and Group 15 elements (P, As, Sb), O is oxygen,
N is nitrogen.
Y is carbon or sulfur. When Y is carbon, q is 1. When Y is sulfur, q is 1 or 2.
X is carbon or sulfur, r is 1 when X is carbon, and r is 1 or 2 when X is sulfur.
R 1 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can be used) , or -N (R 2) - represents a. At this time, R 2 represents hydrogen, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. When the number of carbon atoms is 3 or more, R 2 can also take a branched chain or a cyclic structure.
R 4 and R 5 are each independently a hydrocarbon group optionally having a ring having 1 to 10 carbon atoms, a heteroatom, or a halogen atom. If the number of carbon atoms is 3 or more, a branched chain or An annular structure can also be used. Moreover, you may have a cyclic structure containing each other like following General formula [7].
Figure 2016201244
When c is 0 or 1, when n is 1, c is 0 (D is not present when c is 0), and when n is 2, c is 1.
o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 1 or 2, and s is 0 or 1. When p is 0, a direct bond is formed between Y and X.
When s is 0, N (R 4 ) (R 5 ) and R 1 are directly bonded, and in this case, the following structures [8] to [11] can be taken. In the case of [9] and [11] in which the direct bond is a double bond, R 5 does not exist. Moreover, it can also take the structure where the double bond went out of the ring like [10]. In this case, R 6 and R 7 are each independently hydrogen, or a hydrocarbon group that may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. For example, a branched chain or cyclic structure can be used. ]
Figure 2016201244
前記電極表面改質用塗布剤中の固形分の総量100質量%のうち、前記一般式[3]〜[6]で表される化合物の総量が20〜100質量%であることを特徴とする、請求項11に記載の表面改質電極の製造方法。 The total amount of the compounds represented by the general formulas [3] to [6] is 20 to 100% by mass out of 100% by mass of the total solid content in the electrode surface modification coating agent. The method for producing a surface-modified electrode according to claim 11. 溶媒に、チオエステル化合物、炭酸エステル化合物、リン酸エステル化合物、硫酸エステル化合物、及び、炭酸エステル化合物からなる群から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることを特徴とする、非水電解液電池の構成部材である電極の表面に塗布・加熱することにより被膜を形成するための電極表面改質用塗布剤。 The solvent contains at least one selected from the group consisting of a thioester compound, a carbonate ester compound, a phosphate ester compound, a sulfate ester compound, and a carbonate ester compound, dissolved or dispersed therein, An electrode surface modification coating agent for forming a film by coating and heating the surface of an electrode which is a constituent member of a water electrolyte battery. 少なくとも、溶媒に、下記一般式[3]〜[6]で表される化合物から選ばれる少なくとも1つが溶解又は分散されて含まれるものであることを特徴とする、請求項13に記載の電極表面改質用塗布剤。
Figure 2016201244
[一般式[3]中、Mはホウ素原子、リン原子又はケイ素原子を表し、mは1〜3、nは1〜4、pは0又は1である。Rは炭素数が3〜10のアルキレン基、炭素数が3〜10のハロゲン化アルキレン基、炭素数が6〜20のアリーレン基、又は炭素数が6〜20のハロゲン化アリーレン基(これらの基はその構造中に置換基を含有してもよいし、ヘテロ原子を含有してもよい。また、mが2以上の場合、m個存在するRはそれぞれが互いに結合していてもよい)を表し、Rはハロゲン原子を表し、X、Xはそれぞれ互いに独立して酸素原子又は硫黄原子を表し、Xは炭素原子又は硫黄原子を表す。qは、Xが炭素原子の場合は1、硫黄原子の場合は1又は2である。Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[4]中、Aa+はアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオン、又はオニウムカチオンを表し、aは該当するカチオンの価数を表す。a〜dは1又は2であり、かつ、a×b=c×dを満たす。]
Figure 2016201244
[一般式[5]中、Xは(−CH−)、−CH(CH)−、−C(CH−、−CF−、−C(CF−、及び−C(C−からなる群から選ばれる基であり、rは1〜4のいずれかである。Z及びZは、それぞれ独立で、水素原子、−CF基、及び−CHCF基からなる群から選ばれる基である。]
Figure 2016201244
[一般式[6]中、
Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン、(フルオロスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つであり、
Fはフッ素であり、
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるいずれか1つであり
Oは酸素であり、
Nは窒素である。
Yは炭素又は硫黄であり、Yが炭素である場合qは1であり、Yが硫黄である場合qは1又は2である。
Xは炭素又は硫黄であり、Xが炭素である場合rは1であり、Xが硫黄である場合rは1又は2である。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式[7]の様にお互いを含む環状構造を有しても良い。
Figure 2016201244
cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1となる。
oは2又は4、nは1又は2、pは0又は1、qは1又は2、rは1又は2、sは0又は1である。pが0の場合、Y−X間に直接結合を形成する。
sが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記の[8]〜[11]のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる[9]、[11]の場合、Rは存在しない。また[10]の様に二重結合が環の外に出た構造を取ることも出来る。この場合のR、Rはそれぞれ独立で水素、又は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。]
Figure 2016201244
The electrode surface according to claim 13, wherein at least one selected from the compounds represented by the following general formulas [3] to [6] is dissolved or dispersed in the solvent. Coating agent for modification.
Figure 2016201244
[In General Formula [3], M represents a boron atom, a phosphorus atom, or a silicon atom, m is 1-3, n is 1-4, and p is 0 or 1. R 1 is an alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, a halogenated alkylene group having 3 to 10 carbon atoms, an arylene group having 6 to 20 carbon atoms, or a halogenated arylene group having 6 to 20 carbon atoms (these The group may contain a substituent or a hetero atom in the structure, and when m is 2 or more, m R 1 s may be bonded to each other. R 2 represents a halogen atom, X 1 and X 2 each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom, and X 3 represents a carbon atom or a sulfur atom. q is 1 when X 3 is a carbon atom, and 1 or 2 when X 3 is a sulfur atom. A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In General Formula [4], A a + represents an alkali metal cation, an alkaline earth metal cation, or an onium cation, and a represents the valence of the corresponding cation. a to d are 1 or 2, and a × b = c × d is satisfied. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [5], X represents (—CH 2 —) r , —CH (CH 3 ) —, —C (CH 3 ) 2 —, —CF 2 —, —C (CF 3 ) 2 —, and It is a group selected from the group consisting of —C (C 6 H 5 ) 2 —, and r is any one of 1 to 4. Z 1 and Z 2 are each independently a group selected from the group consisting of a hydrogen atom, a —CF 3 group, and a —CH 2 CF 3 group. ]
Figure 2016201244
[In the general formula [6],
D is a halogen ion, hexafluorophosphate anion, tetrafluoroborate anion, bis (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (fluorosulfonyl) imide anion, (fluorosulfonyl) (trifluoromethanesulfonyl) imide anion, bis (difluorophospho Nyl) imide anion,
F is fluorine,
M is any one selected from the group consisting of Group 13 elements (Al, B), Group 14 elements (Si), and Group 15 elements (P, As, Sb), O is oxygen,
N is nitrogen.
Y is carbon or sulfur. When Y is carbon, q is 1. When Y is sulfur, q is 1 or 2.
X is carbon or sulfur, r is 1 when X is carbon, and r is 1 or 2 when X is sulfur.
R 1 is a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom or a halogen atom (in the case of 3 or more carbon atoms, a branched chain or cyclic structure can be used) , or -N (R 2) - represents a. At this time, R 2 represents hydrogen, an alkali metal, a hydrocarbon group which may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. When the number of carbon atoms is 3 or more, R 2 can also take a branched chain or a cyclic structure.
R 4 and R 5 are each independently a hydrocarbon group optionally having a ring having 1 to 10 carbon atoms, a heteroatom, or a halogen atom. If the number of carbon atoms is 3 or more, a branched chain or An annular structure can also be used. Moreover, you may have a cyclic structure containing each other like following General formula [7].
Figure 2016201244
When c is 0 or 1, when n is 1, c is 0 (D is not present when c is 0), and when n is 2, c is 1.
o is 2 or 4, n is 1 or 2, p is 0 or 1, q is 1 or 2, r is 1 or 2, and s is 0 or 1. When p is 0, a direct bond is formed between Y and X.
When s is 0, N (R 4 ) (R 5 ) and R 1 are directly bonded, and in this case, the following structures [8] to [11] can be taken. In the case of [9] and [11] in which the direct bond is a double bond, R 5 does not exist. Moreover, it can also take the structure where the double bond went out of the ring like [10]. In this case, R 6 and R 7 are each independently hydrogen, or a hydrocarbon group that may have a ring having 1 to 10 carbon atoms, a hetero atom, or a halogen atom. For example, a branched chain or cyclic structure can be used. ]
Figure 2016201244
前記電極表面改質用塗布剤中の固形分の総量100質量%のうち、前記一般式[3]〜[6]で表される化合物の総量が20〜100質量%であることを特徴とする、請求項13又は14に記載の電極表面改質用塗布剤。 The total amount of the compounds represented by the general formulas [3] to [6] is 20 to 100% by mass out of 100% by mass of the total solid content in the electrode surface modification coating agent. The coating agent for electrode surface modification according to claim 13 or 14.
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