JP2018049821A - Nonaqueous electrolyte for power storage element, nonaqueous electrolyte power storage element, and method for manufacturing nonaqueous electrolyte power storage element - Google Patents

Nonaqueous electrolyte for power storage element, nonaqueous electrolyte power storage element, and method for manufacturing nonaqueous electrolyte power storage element Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a nonaqueous electrolyte for a power storage element, which enables the improvement of a nonaqueous electrolyte power storage element in charge/discharge cycles performance; a nonaqueous electrolyte power storage element including the nonaqueous electrolyte; and a method for manufacturing the nonaqueous electrolyte power storage element.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte for a power storage element according to the present invention comprises: a nonaqueous solvent containing a propylene carbonate; and a sulfate ester compound. In the nonaqueous solvent, the content of the propylene carbonate is 2-25 vol.%. The sulfate ester compound is represented by the formula (1) below. In the formula (1), Rand Rindependently represent a hydrogen atom or a hydrocarbon group with 1-3 carbon atoms.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、蓄電素子用非水電解質、非水電解質蓄電素子、及び非水電解質蓄電素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolyte for a storage element, a nonaqueous electrolyte storage element, and a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte storage element.

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池は、エネルギー密度の高さから、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等に多用されている。上記非水電解質二次電池は、一般的には、セパレータで電気的に隔離された一対の電極と、この電極間に介在する非水電解質とを有し、両電極間でイオンの受け渡しを行うことで充放電するよう構成される。また、非水電解質二次電池以外の非水電解質蓄電素子として、リチウムイオンキャパシタや電気二重層キャパシタ等のキャパシタも広く普及している。   Nonaqueous electrolyte secondary batteries typified by lithium ion secondary batteries are widely used in electronic devices such as personal computers and communication terminals, automobiles and the like because of their high energy density. The nonaqueous electrolyte secondary battery generally has a pair of electrodes electrically isolated by a separator and a nonaqueous electrolyte interposed between the electrodes, and transfers ions between the electrodes. It is comprised so that it may charge / discharge. In addition, capacitors such as lithium ion capacitors and electric double layer capacitors are widely used as nonaqueous electrolyte storage elements other than nonaqueous electrolyte secondary batteries.

一般的に、上記非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解する電解質塩とを含み、必要に応じて他の成分が添加される。上記非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等の環状カーボネート、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)等の鎖状カーボネートなどが用いられ、フッ素化環状カーボネート等を併用する場合もある(特許文献1、2参照)。   Generally, the non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous solvent and an electrolyte salt that dissolves in the non-aqueous solvent, and other components are added as necessary. Examples of the non-aqueous solvent include cyclic carbonates such as ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC), chain carbonates such as diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate (EMC). May be used together (see Patent Documents 1 and 2).

国際公開第2012/032700号International Publication No. 2012/032700 特開2009−164053号公報JP 2009-164053 A

このような非水電解質蓄電素子に求められる性能の一つに充放電サイクル性能がある。特に、非水電解質蓄電素子は、高電圧で作動させるときに充放電サイクル容量維持率が低下するという不都合を有する。この容量維持率の低下は、正極近傍に存在する微量のフッ化水素(HF)により正極表面が侵されることに起因すると推測される。この侵食により、正極活物質成分が正極表面から溶出して負極側に拡散し、正極活物質成分が負極上に析出する。これによって、負極の不可逆容量や抵抗が増加し、充放電サイクル容量維持率が低下すると推測される。この反応は、非水溶媒の酸化分解が引き金となっており、特に高誘電率溶媒であるECを含む非水電解質を用いる場合、顕著に容量維持率の低下が生じる。   One of the performances required for such a non-aqueous electrolyte storage element is charge / discharge cycle performance. In particular, the non-aqueous electrolyte storage element has the disadvantage that the charge / discharge cycle capacity retention rate is reduced when operated at a high voltage. This decrease in capacity retention rate is presumed to be due to the positive electrode surface being attacked by a small amount of hydrogen fluoride (HF) present in the vicinity of the positive electrode. By this erosion, the positive electrode active material component is eluted from the positive electrode surface and diffuses to the negative electrode side, and the positive electrode active material component is deposited on the negative electrode. As a result, it is estimated that the irreversible capacity and resistance of the negative electrode increase, and the charge / discharge cycle capacity retention rate decreases. This reaction is triggered by oxidative decomposition of a non-aqueous solvent, and particularly when a non-aqueous electrolyte containing EC, which is a high dielectric constant solvent, is used, the capacity retention rate is significantly reduced.

ここで、ECの代替溶媒として、フッ素化環状カーボネートやPC等を用いることが考えられる。しかし、フッ素化環状カーボネートは高価であるため、主溶媒として多量に使用することが難しい。一方、PCを多量に用いると逆に充放電サイクル性能が大幅に低下する。これは、例えば負極に黒鉛が用いられている場合においては、黒鉛の層間にPCが共挿入すること等によると推測される。   Here, it is conceivable to use fluorinated cyclic carbonate or PC as an alternative solvent for EC. However, since fluorinated cyclic carbonate is expensive, it is difficult to use a large amount as a main solvent. On the other hand, when a large amount of PC is used, the charge / discharge cycle performance is significantly reduced. For example, when graphite is used for the negative electrode, it is presumed that PC is co-inserted between the graphite layers.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能を改善することができる蓄電素子用非水電解質、これを備える非水電解質蓄電素子、及びこの非水電解質蓄電素子の製造方法を提供することである。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte for a storage element that can improve the charge / discharge cycle performance of the nonaqueous electrolyte storage element, and a nonaqueous electrolyte equipped with the same. It is to provide an electrolyte storage element and a method for manufacturing the nonaqueous electrolyte storage element.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、プロピレンカーボネートを含む非水溶媒と硫酸エステル化合物とを含有し、上記非水溶媒におけるプロピレンカーボネートの含有量が2体積%以上25体積%以下であり、上記硫酸エステル化合物が下記式(1)で表される蓄電素子用非水電解質である。

Figure 2018049821
(式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜3の炭化水素基である。) One embodiment of the present invention made to solve the above-described problems contains a non-aqueous solvent containing propylene carbonate and a sulfate ester compound, and the content of propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 2% by volume or more and 25% by volume. The sulfuric acid ester compound is a non-aqueous electrolyte for a storage element represented by the following formula (1).
Figure 2018049821
(In Formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms.)

本発明の他の一態様は、上記蓄電素子用非水電解質と、黒鉛を含む負極とを備える非水電解質蓄電素子である。   Another embodiment of the present invention is a nonaqueous electrolyte storage element including the above nonaqueous electrolyte for a storage element and a negative electrode containing graphite.

本発明の他の一態様は、上記蓄電素子用非水電解質と、黒鉛を含む負極とを用いる非水電解質蓄電素子の製造方法である。   Another embodiment of the present invention is a method for producing a non-aqueous electrolyte storage element using the non-aqueous electrolyte for a storage element and a negative electrode containing graphite.

本発明によれば、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能を改善することができる蓄電素子用非水電解質、これを備える非水電解質蓄電素子、及びこの非水電解質蓄電素子の製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the nonaqueous electrolyte for electrical storage elements which can improve the charge / discharge cycle performance of a nonaqueous electrolyte electrical storage element, a nonaqueous electrolyte electrical storage element provided with the same, and the manufacturing method of this nonaqueous electrolyte electrical storage element are provided. can do.

図1は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を示す外観斜視図である。FIG. 1 is an external perspective view showing a nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention. 図2は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子を複数個集合して構成した蓄電装置を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a power storage device configured by assembling a plurality of nonaqueous electrolyte power storage elements according to an embodiment of the present invention.

本発明の一実施形態に係る蓄電素子用非水電解質は、プロピレンカーボネート(PC)を含む非水溶媒と硫酸エステル化合物とを含有し、上記非水溶媒におけるPCの含有量が2体積%以上25体積%以下であり、上記硫酸エステル化合物が下記式(1)で表される蓄電素子用非水電解質(以下、単に「非水電解質」ともいう。)である。   A nonaqueous electrolyte for a storage element according to an embodiment of the present invention contains a nonaqueous solvent containing propylene carbonate (PC) and a sulfate ester compound, and the content of PC in the nonaqueous solvent is 2% by volume or more and 25%. The sulfuric acid ester compound is a non-aqueous electrolyte for power storage elements represented by the following formula (1) (hereinafter also simply referred to as “non-aqueous electrolyte”).

Figure 2018049821
Figure 2018049821

式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜3の炭化水素基である。 In formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms.

当該非水電解質によれば、まず、非水溶媒において2体積%以上25体積%以下のPCを含有するため、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能を改善することができる。この理由は定かでは無いが、PCがECと比べて酸化電位が高いことにより、非水溶媒全体の酸化分解が抑制され、また、PCの含有量を25体積%以下とすることで、PC自体が負極に与えうる影響を低減できることなどが推測される。さらに当該非水電解質は、上記式(1)で表される硫酸エステル化合物を含有することにより、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能を改善することができる。この理由も定かでは無いが、上記化合物は、硫酸エステル構造とスルホン酸エステル構造とを有することなどによるものと推測される。すなわち、上記構造を有することにより、適切な電位で分解反応が生じ、この反応で生じる分解物によって正極表面へ効果的に被膜が形成され、これにより正極表面のHFによる侵食等が抑制されることなどが推測される。   According to the non-aqueous electrolyte, first, since 2% by volume to 25% by volume of PC is contained in the non-aqueous solvent, the charge / discharge cycle performance of the non-aqueous electrolyte storage element can be improved. The reason for this is not clear, but since the oxidation potential of PC is higher than that of EC, the oxidative decomposition of the entire non-aqueous solvent is suppressed, and the PC content is reduced to 25% by volume or less. It is estimated that the influence which can have on the negative electrode can be reduced. Furthermore, the said nonaqueous electrolyte can improve the charge / discharge cycle performance of a nonaqueous electrolyte electrical storage element by containing the sulfate ester compound represented by the said Formula (1). Although the reason for this is not clear, it is presumed that the above compound has a sulfate ester structure and a sulfonate ester structure. That is, by having the above structure, a decomposition reaction occurs at an appropriate potential, and a coating film is effectively formed on the surface of the positive electrode by the decomposition product generated by this reaction, thereby suppressing erosion by the HF on the surface of the positive electrode. Etc. are guessed.

特に、当該非水電解質は、通常使用時の充電終止電圧における正極電位が比較的貴となる充電条件が採用される非水電解質蓄電素子や、比較的貴な電位となり得る正極活物質を含む正極を備えた非水電解質蓄電素子に適用した場合に、非水溶媒等の酸化分解の抑制能を効果的に発揮することができる。通常使用時の充電終止電圧における正極電位が比較的貴となる充電条件とは、例えば、通常使用時の充電終止電圧における正極電位が4.35V(vs.Li/Li)より貴となる充電条件である。ここで、通常使用時とは、当該非水電解質蓄電素子について推奨され、又は指定される充電条件を採用して当該非水電解質蓄電素子を使用する場合であり、当該非水電解質蓄電素子のための充電器が用意されている場合は、その充電器を適用して当該非水電解質蓄電素子を使用する場合をいう。また、比較的貴な電位となり得る正極活物質とは、例えば、4.35V(vs.Li/Li)より貴な特定の電位となり得る正極活物質であり、リチウムイオン二次電池用正極活物質においては4.35V(vs.Li/Li)より貴な特定の電位に至って可逆的なリチウムイオンの挿入脱離が可能な正極活物質である。なお、例えば、黒鉛を負極活物質とする非水電解質蓄電素子では、設計にもよるが、充電終止電圧が5.0Vのとき、正極電位は約5.1V(vs.Li/Li)である。 In particular, the non-aqueous electrolyte includes a non-aqueous electrolyte storage element in which a charging condition in which a positive electrode potential at a charge end voltage during normal use is relatively noble and a positive electrode active material that can have a relatively noble potential. When applied to a non-aqueous electrolyte electricity storage device having the above, it is possible to effectively exhibit the ability to suppress oxidative decomposition of a non-aqueous solvent or the like. The charging condition in which the positive electrode potential at the end-of-charge voltage in normal use is relatively noble is, for example, charging in which the positive-electrode potential at the end-of-charge voltage in normal use is more noble than 4.35 V (vs. Li / Li + ). It is a condition. Here, the normal use is a case where the nonaqueous electrolyte storage element is used by adopting the recommended charging condition or the specified charging condition for the nonaqueous electrolyte storage element. When the battery charger is prepared, the battery charger is applied to use the nonaqueous electrolyte storage element. Further, the positive electrode active material that can be a relatively noble potential is, for example, a positive electrode active material that can be a specific potential nobler than 4.35 V (vs. Li / Li + ), and is a positive electrode active material for a lithium ion secondary battery. The material is a positive electrode active material capable of reversible insertion and desorption of lithium ions reaching a specific potential nobler than 4.35 V (vs. Li / Li + ). For example, in a nonaqueous electrolyte storage element using graphite as a negative electrode active material, the positive electrode potential is about 5.1 V (vs. Li / Li + ) when the end-of-charge voltage is 5.0 V, depending on the design. is there.

当該非水電解質は、フッ素化環状カーボネートをさらに含有することが好ましい。フッ素化環状カーボネートは耐酸化性が高く、非水電解質蓄電素子の充放電時に生じうる副反応(非水溶媒等の酸化分解等)を抑制すること等ができる。このため、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能、特に高電圧で作動する非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をより高めることなどができる。   The nonaqueous electrolyte preferably further contains a fluorinated cyclic carbonate. The fluorinated cyclic carbonate has high oxidation resistance, and can suppress side reactions (oxidative decomposition of a nonaqueous solvent, etc.) that may occur during charging / discharging of the nonaqueous electrolyte storage element. For this reason, the charge / discharge cycle performance of the nonaqueous electrolyte storage element, particularly the charge / discharge cycle performance of the nonaqueous electrolyte storage element operating at a high voltage can be further improved.

上記フッ素化環状カーボネートの含有量は、上記非水電解質の0.05質量%以上3質量%以下であることが好ましい。フッ素化環状カーボネートの含有量を上記範囲とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をより改善することができる。   The content of the fluorinated cyclic carbonate is preferably 0.05% by mass or more and 3% by mass or less of the nonaqueous electrolyte. By making content of a fluorinated cyclic carbonate into the said range, the charge / discharge cycle performance of a nonaqueous electrolyte electrical storage element can be improved more.

上記硫酸エステル化合物の含有量は、上記非水電解質の0.05質量%以上3質量%以下であることが好ましい。硫酸エステル化合物の含有量を上記範囲とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をより改善することができる。   The content of the sulfate ester compound is preferably 0.05% by mass or more and 3% by mass or less of the nonaqueous electrolyte. By making content of a sulfate ester compound into the said range, the charge / discharge cycle performance of a nonaqueous electrolyte electrical storage element can be improved more.

当該非水電解質は、リチウムオキサレート化合物をさらに含有することが好ましい。添加剤として上記硫酸エステル化合物とリチウムオキサレート化合物とを併用することにより、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をより改善することができる。   The non-aqueous electrolyte preferably further contains a lithium oxalate compound. By using the sulfate compound and the lithium oxalate compound together as an additive, the charge / discharge cycle performance of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved.

本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、当該非水電解質と、黒鉛を含む負極とを備える非水電解質蓄電素子である。   A nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention is a nonaqueous electrolyte storage element including the nonaqueous electrolyte and a negative electrode including graphite.

当該非水電解質蓄電素子は、本発明の一実施形態に係る非水電解質が用いられているため、充放電サイクル性能が改善される。特に、当該非水電解質においては、非水溶媒中のPCの含有量を25体積%以下と比較的少なくしているため、負極の黒鉛の層間へのPCの挿入による充放電サイクル容量維持率の低下を抑えることができる。なお、「黒鉛」とは、広角X線回析法により決定される002面の平均格子面間隔d002が0.340nm未満の炭素材料をいう。   Since the nonaqueous electrolyte storage element uses the nonaqueous electrolyte according to an embodiment of the present invention, the charge / discharge cycle performance is improved. In particular, in the non-aqueous electrolyte, since the content of PC in the non-aqueous solvent is relatively low at 25% by volume or less, the charge / discharge cycle capacity retention rate due to insertion of PC between the graphite layers of the negative electrode is reduced. The decrease can be suppressed. “Graphite” refers to a carbon material having an average lattice spacing d002 of 002 planes determined by a wide-angle X-ray diffraction method of less than 0.340 nm.

当該非水電解質蓄電素子においては、通常使用時の充電終止電圧における正極電位が、4.35V(vs.Li/Li)より貴となることが好ましい。当該非水電解質蓄電素子は、本発明の一実施形態に係る非水電解質が用いられているため、高電圧で作動する場合においても、そのサイクル容量維持率の低下が抑制される。従って、当該非水電解質蓄電素子は、通常使用時の充電終止電圧における正極電位が、4.35V(vs.Li/Li)より貴となる場合に、充放電サイクル性能の改善という効果をより十分に発揮することができる。 In the nonaqueous electrolyte storage element, it is preferable that the positive electrode potential at the end-of-charge voltage during normal use is nobler than 4.35 V (vs. Li / Li + ). Since the non-aqueous electrolyte storage element uses the non-aqueous electrolyte according to one embodiment of the present invention, even when operating at a high voltage, a decrease in the cycle capacity maintenance rate is suppressed. Therefore, the non-aqueous electrolyte storage element has the effect of improving the charge / discharge cycle performance when the positive electrode potential at the end-of-charge voltage during normal use is more noble than 4.35 V (vs. Li / Li + ). Can fully demonstrate.

本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、当該非水電解質と、黒鉛を含む負極とを用いる非水電解質蓄電素子の製造方法である。   The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte electrical storage element which concerns on one Embodiment of this invention is a manufacturing method of the nonaqueous electrolyte electrical storage element using the said nonaqueous electrolyte and the negative electrode containing graphite.

当該製造方法によれば、充放電サイクル性能が改善された非水電解質蓄電素子を製造することができる。   According to the manufacturing method, it is possible to manufacture a non-aqueous electrolyte storage element with improved charge / discharge cycle performance.

以下、本発明の一実施形態に係る非水電解質、非水電解質蓄電素子、及び非水電解質蓄電素子の製造方法について詳説する。   Hereinafter, a nonaqueous electrolyte, a nonaqueous electrolyte storage element, and a method for manufacturing a nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

<蓄電素子用非水電解質>
本発明の一実施形態に係る非水電解質は、非水溶媒、並びにこの非水溶媒に溶解している硫酸エステル化合物及び電解質塩を含む。また、当該非水電解質は、フッ素化環状カーボネートをさらに含有することが好ましい。当該非水電解質は、リチウムオキサレート化合物をさらに含有することも好ましい。なお、当該非水電解質は、液体に限定されるものではない。すなわち、当該非水電解質は、液体状のものだけに限定されず、固体状やゲル状のもの等も含まれる。
<Nonaqueous electrolyte for power storage element>
A nonaqueous electrolyte according to an embodiment of the present invention includes a nonaqueous solvent, and a sulfate ester compound and an electrolyte salt dissolved in the nonaqueous solvent. The nonaqueous electrolyte preferably further contains a fluorinated cyclic carbonate. The non-aqueous electrolyte preferably further contains a lithium oxalate compound. The non-aqueous electrolyte is not limited to a liquid. That is, the nonaqueous electrolyte is not limited to a liquid form, and includes a solid form or a gel form.

(非水溶媒)
上記非水溶媒は、PCを含む。上記非水溶媒におけるPCの含有量の下限は、2体積%であり、5体積%が好ましく、8体積%がより好ましい。一方、この含有量の上限は、25体積%であり、20体積%が好ましく、15体積%がより好ましく、12体積%がさらに好ましい。PCの含有量を上記下限以上及び上記上限以下とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能を高めることができる。
(Non-aqueous solvent)
The non-aqueous solvent includes PC. The lower limit of the PC content in the non-aqueous solvent is 2% by volume, preferably 5% by volume, and more preferably 8% by volume. On the other hand, the upper limit of the content is 25% by volume, preferably 20% by volume, more preferably 15% by volume, and still more preferably 12% by volume. The charge / discharge cycle performance of the nonaqueous electrolyte storage element can be enhanced by setting the PC content to the above lower limit or more and the upper limit or less.

上記非水溶媒は、PC以外の有機溶媒を含有する。他の有機溶媒としては、PC以外の環状カーボネート、鎖状カーボネート、エステル、エーテル、アミド、スルホン、ラクトン、ニトリル等を挙げることができる。これらの中でも、環状カーボネート又は鎖状カーボネートを少なくとも用いることが好ましく、鎖状カーボネートを用いることがより好ましい。   The non-aqueous solvent contains an organic solvent other than PC. Examples of other organic solvents include cyclic carbonates other than PC, chain carbonates, esters, ethers, amides, sulfones, lactones, and nitriles. Among these, it is preferable to use at least cyclic carbonate or chain carbonate, and it is more preferable to use chain carbonate.

上記環状カーボネートとしては、EC、ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、クロロエチレンカーボネート、スチレンカーボネート、カテコールカーボネート、1−フェニルビニレンカーボネート、1,2−ジフェニルビニレンカーボネート等を挙げることができる。   Examples of the cyclic carbonate include EC, butylene carbonate (BC), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), chloroethylene carbonate, styrene carbonate, catechol carbonate, 1-phenyl vinylene carbonate, and 1,2-diphenyl vinylene carbonate. Etc.

上記環状カーボネートの中でも、特に、高誘電率溶媒であるECの含有量は、少ないことが好ましい。上記非水溶媒中のECの含有量の上限としては、20体積%が好ましく、10体積%がより好ましく、5体積%がさらに好ましく、2体積%がよりさらに好ましく、特に1体積%がさらに好ましく、ECを実質的に含有しなくてもよい。   Among the cyclic carbonates, it is particularly preferable that the content of EC, which is a high dielectric constant solvent, is small. The upper limit of the EC content in the non-aqueous solvent is preferably 20% by volume, more preferably 10% by volume, further preferably 5% by volume, still more preferably 2% by volume, and particularly preferably 1% by volume. , EC may not be substantially contained.

上記非水溶媒中のPCを含む全環状カーボネートに占めるPCの含有量の下限は、50体積%が好ましく、80体積%がより好ましく、95体積%がさらに好ましく、99体積%がよりさらに好ましい。この含有量の上限は、100体積%であってよい。このように、PC以外の環状カーボネートの含有量を少なくすることで、非水溶媒全体の誘電率が適度になることなどにより、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をさらに改善することなどができる。   The lower limit of the content of PC in the total cyclic carbonate including PC in the non-aqueous solvent is preferably 50% by volume, more preferably 80% by volume, still more preferably 95% by volume, and still more preferably 99% by volume. The upper limit of this content may be 100% by volume. Thus, by reducing the content of cyclic carbonate other than PC, the dielectric constant of the entire nonaqueous solvent becomes appropriate, and thus the charge / discharge cycle performance of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved. it can.

上記鎖状カーボネートは、PC等と混合して用いることで粘度を下げる効果などがある。上記鎖状カーボネートとしては、DEC、EMC、ジメチルカーボネート(DMC)、ジフェニルカーボネート等を挙げることができ、これらの中でもEMCが好ましい。   The chain carbonate has an effect of lowering viscosity by being mixed with PC or the like. Examples of the chain carbonate include DEC, EMC, dimethyl carbonate (DMC), diphenyl carbonate and the like. Among these, EMC is preferable.

上記非水溶媒に占める上記鎖状カーボネートの含有量の下限としては、70体積%が好ましく、80体積%がより好ましく、85体積%がさらに好ましく、88体積%がよりさらに好ましい。一方、この上限としては、95体積%が好ましく、92体積%がより好ましい。鎖状カーボネートの含有量を上記範囲とすることにより、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をより改善することなどができる。   The lower limit of the content of the chain carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 70% by volume, more preferably 80% by volume, still more preferably 85% by volume, and still more preferably 88% by volume. On the other hand, as this upper limit, 95 volume% is preferable and 92 volume% is more preferable. By setting the content of the chain carbonate in the above range, the charge / discharge cycle performance of the nonaqueous electrolyte storage element can be further improved.

上記非水溶媒において、PCを含む環状カーボネート及び鎖状カーボネートの合計含有量の下限は、80体積%が好ましく、95体積%がより好ましく、99体積%以上がより好ましい。この合計含有量の上限は、100体積%であってよい。このように、非水溶媒に占める環状カーボネート及び鎖状カーボネートの合計含有量を高めることで、非水溶媒全体の誘電率が適度になることなどにより、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をさらに改善することなどができる。   In the above non-aqueous solvent, the lower limit of the total content of cyclic carbonate and chain carbonate containing PC is preferably 80% by volume, more preferably 95% by volume, and more preferably 99% by volume or more. The upper limit of this total content may be 100% by volume. Thus, by increasing the total content of the cyclic carbonate and the chain carbonate in the non-aqueous solvent, the dielectric constant of the entire non-aqueous solvent becomes appropriate. Further improvements can be made.

なお、上記非水溶媒は、PCと上記有機溶媒のうちの1種とのみから構成されていてもよいし、PCと上記有機溶媒の2種以上とを混合して用いてもよい。上記非水溶媒を構成する各有機溶媒の含有率は、非水溶媒全体に対してそれぞれ5体積%以上とすることができる。また、上記非水溶媒は、フッ素原子を含まない化合物のみから構成されていてもよい。   In addition, the said non-aqueous solvent may be comprised only from 1 type of PC and the said organic solvent, and may mix and use 2 types or more of PC and the said organic solvent. The content rate of each organic solvent which comprises the said nonaqueous solvent can be 5 volume% or more with respect to the whole nonaqueous solvent, respectively. The non-aqueous solvent may be composed only of a compound not containing a fluorine atom.

(硫酸エステル化合物)
上記硫酸エステル化合物は、下記式(1)で表される化合物である。
(Sulfate ester compound)
The sulfate ester compound is a compound represented by the following formula (1).

Figure 2018049821
Figure 2018049821

式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜3の炭化水素基である。 In formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms.

上記炭素数1〜3の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、又はi−プロピル基であるアルキル基や、ビニル基等のアルケニル基などを挙げることができる。   As said C1-C3 hydrocarbon group, the alkyl group which is a methyl group, an ethyl group, n-propyl group, or i-propyl group, alkenyl groups, such as a vinyl group, etc. can be mentioned.

上記Rとしては、水素原子が好ましい。 R 1 is preferably a hydrogen atom.

上記Rとしては、炭素数1〜3の炭化水素基が好ましく、炭素数1〜3のアルキル基がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。 R 2 is preferably a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and further preferably a methyl group.

当該非水電解質における上記硫酸エステルの含有量の下限としては、0.05質量%が好ましく、0.1質量%がより好ましく、0.5質量%がさらに好ましく、1質量%がよりさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、例えば5質量%であってもよいが、3質量%が好ましく、2.5質量%がより好ましい。上記硫酸エステル化合物の含有量を上記下限以上及び上記上限以下とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をより改善することができる。   As a minimum of content of the above-mentioned sulfate ester in the nonaqueous electrolyte, 0.05 mass% is preferred, 0.1 mass% is more preferred, 0.5 mass% is still more preferred, and 1 mass% is still more preferred. On the other hand, the upper limit of the content may be, for example, 5% by mass, but is preferably 3% by mass, and more preferably 2.5% by mass. By making content of the said sulfate ester compound more than the said minimum and below the said upper limit, the charge / discharge cycle performance of a nonaqueous electrolyte electrical storage element can be improved more.

(リチウムオキサレート化合物)
上記リチウムオキサレート化合物とは、通常、リチウムイオンとシュウ酸イオン((C2−:oxalate)又はシュウ酸基を有するアニオンとを含む塩である。
(Lithium oxalate compound)
The lithium oxalate compound is usually a salt containing lithium ions and oxalate ions ((C 2 O 4 ) 2− : oxalate) or anions having an oxalate group.

上記リチウムオキサレート化合物としては、リチウムビスオキサレートボレート(Li[B(C])、リチウムジフルオロオキサレートボレート(Li[BF(C)])、リチウムジフルオロビスオキサレートホスフェート(Li[PF(C])等を挙げることができる。これらの中でも、リチウムビスオキサレートボレート、リチウムジフルオロオキサレートボレート等、中心原子としてのホウ素(B)に少なくとも一つのシュウ酸基が結合したアニオンを含む化合物が好ましく、リチウムビスオキサレートボレートがより好ましい。 Examples of the lithium oxalate compound include lithium bisoxalate borate (Li [B (C 2 O 4 ) 2 ]), lithium difluorooxalate borate (Li [BF 2 (C 2 O 4 )]), lithium difluorobisoxa Rate phosphate (Li [PF 2 (C 2 O 4 ) 2 ]) and the like. Among these, compounds containing an anion in which at least one oxalic acid group is bonded to boron (B) as a central atom, such as lithium bisoxalate borate and lithium difluorooxalate borate are preferable, and lithium bisoxalate borate is more preferable. .

当該非水電解質における上記リチウムオキサレート化合物の含有量の下限としては、0.05質量%が好ましく、0.1質量%がより好ましく、0.5質量%がさらに好ましく、1質量%がよりさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、例えば5質量%であってもよいが、3質量%が好ましく、2.5質量%がより好ましい。上記リチウムオキサレート化合物の含有量を上記下限以上及び上記上限以下とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をより改善することができる。   As a minimum of content of the said lithium oxalate compound in the said nonaqueous electrolyte, 0.05 mass% is preferable, 0.1 mass% is more preferable, 0.5 mass% is further more preferable, 1 mass% is still more preferable. On the other hand, the upper limit of the content may be, for example, 5% by mass, but is preferably 3% by mass, and more preferably 2.5% by mass. By making content of the said lithium oxalate compound more than the said minimum and below the said upper limit, the charge / discharge cycle performance of a nonaqueous electrolyte electrical storage element can be improved more.

(電解質塩)
上記電解質塩としては、一般的な蓄電素子用非水電解質の電解質塩として通常用いられる公知の電解質塩を用いることができる。上記電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。
(Electrolyte salt)
As said electrolyte salt, the well-known electrolyte salt normally used as an electrolyte salt of the general nonaqueous electrolyte for electrical storage elements can be used. Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt, and the like, and lithium salt is preferable.

上記リチウム塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO、LiN(SOF)等の無機リチウム塩、LiSOCF、LiN(SOCF、LiN(SO、LiN(SOCF)(SO)、LiC(SOCF、LiC(SO等のフッ化炭化水素基を有するリチウム塩などを挙げることができる。これらの中でも、無機リチウム塩が好ましく、LiPFがより好ましい。 Examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 , LiSO 3 CF 3 , LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO Fluorohydrocarbon groups such as 2 C 2 F 5 ) 2 , LiN (SO 2 CF 3 ) (SO 2 C 4 F 9 ), LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiC (SO 2 C 2 F 5 ) 3 A lithium salt having Among these, inorganic lithium salts are preferable, and LiPF 6 is more preferable.

なお、当該非水電解質が上記リチウムオキサレート化合物を含有する場合、上記リチウムオキサレート化合物は、電解質塩としても機能することができる。当該非水電解質においては、電解質塩として上記リチウムオキサレート化合物のみが含有されていてもよいが、上記リチウムオキサレート化合物が含有されている場合、リチウムオキサレート化合物とは別の電解質塩がさらに含有されていることが好ましい。   In addition, when the non-aqueous electrolyte contains the lithium oxalate compound, the lithium oxalate compound can also function as an electrolyte salt. In the non-aqueous electrolyte, only the lithium oxalate compound may be contained as an electrolyte salt, but when the lithium oxalate compound is contained, an electrolyte salt different from the lithium oxalate compound is further contained. It is preferable that

当該非水電解質における上記電解質塩の含有量の下限としては、0.1mol dm−3が好ましく、0.3mol dm−3がより好ましく、0.5mol dm−3がさらに好ましく、0.mol dm−3Mが特に好ましい。一方、この上限としては、特に限定されないが、2.5mol dm−3が好ましく、2mol dm−3がより好ましく、1.5mol dm−3がさらに好ましい。 The lower limit of the content of the electrolyte salt in the nonaqueous electrolyte is preferably 0.1 mol dm -3, and more preferably 0.3 mol dm -3, more preferably 0.5 mol dm -3, 0. mol dm −3 M is particularly preferred. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 2.5 mol dm -3, and more preferably 2 mol dm -3, more preferably 1.5 mol dm -3.

当該非水電解質における上記リチウムオキサレート化合物以外の電解質塩の含有量の下限としては、0.1mol dm−3が好ましく、0.3mol dm−3がより好ましく、0.5mol dm−3がさらに好ましく、0.7mol dm−3が特に好ましい。一方、この上限としては、特に限定されないが、2.5mol dm−3が好ましく、2mol dm−3がより好ましく、1.5mol dm−3がさらに好ましい。 As a minimum of content of electrolyte salts other than the above-mentioned lithium oxalate compound in the nonaqueous electrolyte, 0.1 mol dm -3 is preferred, 0.3 mol dm -3 is more preferred, and 0.5 mol dm -3 is still more preferred. 0.7 mol dm -3 is particularly preferred. On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but is preferably 2.5 mol dm -3, and more preferably 2 mol dm -3, more preferably 1.5 mol dm -3.

(添加剤)
当該非水電解質は、本発明の効果を阻害しない限り、上記非水溶媒、上記式(1)で表される硫酸エステル化合物、上記リチウムオキサレート化合物及び上記電解質塩以外の添加剤を含有していてもよい。上記添加剤としては、フッ素化環状カーボネート及びその他の添加剤を挙げることができる。ここで、上記各添加剤の含有量は、通常、上記非水溶媒全体に対してそれぞれ5体積%未満である。
(Additive)
The nonaqueous electrolyte contains additives other than the nonaqueous solvent, the sulfate ester compound represented by the formula (1), the lithium oxalate compound, and the electrolyte salt as long as the effects of the present invention are not impaired. May be. Examples of the additive include a fluorinated cyclic carbonate and other additives. Here, the content of each additive is usually less than 5% by volume with respect to the whole non-aqueous solvent.

(フッ素化環状カーボネート)
上記フッ素化環状カーボネートとは、EC、PC、BC等の環状カーボネートが有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された化合物をいう。このフッ素化環状カーボネートは、上記非水溶媒には該当しないものとする。
(Fluorinated cyclic carbonate)
The fluorinated cyclic carbonate refers to a compound in which part or all of the hydrogen atoms of a cyclic carbonate such as EC, PC, BC are substituted with fluorine atoms. This fluorinated cyclic carbonate does not correspond to the non-aqueous solvent.

上記フッ素化環状カーボネートとしては、フルオロエチレンカーボネート(FEC)、ジフルオロエチレンカーボネート等のフッ素化エチレンカーボネート、フッ素化プロピレンカーボネート、フッ素化ブチレンカーボネート等を挙げることができるが、フッ素化エチレンカーボネートが好ましく、FECがより好ましい。上記フッ素化環状カーボネートは、1種を単独で、又は2種以上を混合して用いることができる。   Examples of the fluorinated cyclic carbonate include fluorinated ethylene carbonate such as fluoroethylene carbonate (FEC) and difluoroethylene carbonate, fluorinated propylene carbonate, and fluorinated butylene carbonate. Fluorinated ethylene carbonate is preferred, and FEC Is more preferable. The said fluorinated cyclic carbonate can be used individually by 1 type or in mixture of 2 or more types.

上記フッ素化環状カーボネートの含有量としては特に制限されないが、当該非水電解質に対する含有量の下限としては、0.05質量%が好ましく、0.1質量%がより好ましく、0.3質量%がさらに好ましく、0.5質量%がよりさらに好ましい。フッ素化環状カーボネートの含有量を上記下限以上とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をより改善することなどができる。一方、この含有量の上限としては、通常5質量%未満であるが、3質量%が好ましく、2質量%がより好ましく、1.5質量%がさらに好ましい。フッ素化環状カーボネートの含有量を上記上限以下とすることで、非水電解質蓄電素子の充放電サイクル性能をより十分なものとすることができると共に、高価なフッ素化環状カーボネートの使用量を抑え、当該非水電解質自体のコストの上昇を抑えることもできる。   The content of the fluorinated cyclic carbonate is not particularly limited, but the lower limit of the content with respect to the nonaqueous electrolyte is preferably 0.05% by mass, more preferably 0.1% by mass, and 0.3% by mass. More preferably, 0.5 mass% is still more preferable. By making content of a fluorinated cyclic carbonate more than the said minimum, the charge / discharge cycle performance of a nonaqueous electrolyte electrical storage element can be improved more. On the other hand, the upper limit of the content is usually less than 5% by mass, preferably 3% by mass, more preferably 2% by mass, and still more preferably 1.5% by mass. By making the content of the fluorinated cyclic carbonate not more than the above upper limit, the charge / discharge cycle performance of the nonaqueous electrolyte electricity storage device can be made more sufficient, and the amount of expensive fluorinated cyclic carbonate used is suppressed, An increase in the cost of the nonaqueous electrolyte itself can also be suppressed.

(その他の添加剤等)
上記フッ素化環状カーボネート以外の他の添加剤としては、一般的な蓄電素子用非水電解質に含有される各種添加剤を挙げることができる。当該非水電解質におけるフッ素化環状カーボネート以外の他の添加剤の合計含有量としては、5質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましいこともある。
(Other additives)
Examples of additives other than the fluorinated cyclic carbonate include various additives contained in a general non-aqueous electrolyte for power storage elements. The total content of additives other than the fluorinated cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte is preferably 5% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less.

当該非水電解質は、通常、上記非水溶媒に、硫酸エステル化合物、リチウムオキサレート化合物、電解質塩等の各成分を添加し、溶解させることにより得ることができる。   The non-aqueous electrolyte can be usually obtained by adding and dissolving each component such as a sulfate ester compound, a lithium oxalate compound, and an electrolyte salt in the non-aqueous solvent.

<非水電解質蓄電素子>
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、正極、負極及び非水電解質を有する。以下、非水電解質蓄電素子の一例として、非水電解質二次電池について説明する。上記正極及び負極は、通常、セパレータを介して積層又は巻回により交互に重畳された電極体を形成する。この電極体はケースに収納され、このケース内に非水電解質が充填される。当該非水電解質二次電池においては、非水電解質として、上述した当該蓄電素子用非水電解質が用いられている。上記非水電解質は、正極と負極との間に介在する。また、上記負極は、黒鉛を含む。また、上記ケースとしては、非水電解質二次電池のケースとして通常用いられる公知の金属ケース、樹脂ケース等を用いることができる。
<Nonaqueous electrolyte storage element>
A nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous electrolyte. Hereinafter, a nonaqueous electrolyte secondary battery will be described as an example of a nonaqueous electrolyte storage element. The positive electrode and the negative electrode usually form an electrode body that is alternately superposed by stacking or winding via a separator. This electrode body is housed in a case, and the case is filled with a nonaqueous electrolyte. In the non-aqueous electrolyte secondary battery, the above-described non-aqueous electrolyte for a storage element is used as the non-aqueous electrolyte. The non-aqueous electrolyte is interposed between the positive electrode and the negative electrode. The negative electrode includes graphite. In addition, as the case, a known metal case, a resin case or the like that is usually used as a case of a nonaqueous electrolyte secondary battery can be used.

当該非水電解質二次電池(蓄電素子)は、高い作動電圧で用いることができる。例えば、通常使用時の充電終止電圧における正極電位は、4.35V(vs.Li/Li)より貴であることが好ましく、4.4V(vs.Li/Li)より貴であることがより好ましい。一方、この通常使用時の充電終止電圧における正極電位の上限は、例えば5.1V(vs.Li/Li)であり、5.0V(vs.Li/Li)であってもよい。 The nonaqueous electrolyte secondary battery (storage element) can be used at a high operating voltage. For example, it the positive electrode potential in the normal charge voltage at the time of use is preferably nobler than 4.35V (vs.Li/Li +), which is nobler than 4.4V (vs.Li/Li +) More preferred. On the other hand, the upper limit of the positive electrode potential at the charge voltage at the time of normal use, for example, 5.1V (vs.Li/Li +), may be 5.0V (vs.Li/Li +).

(正極)
上記正極は、正極基材、及びこの正極基材に直接又は中間層を介して配される正極活物質層を有する。
(Positive electrode)
The positive electrode has a positive electrode base material and a positive electrode active material layer disposed on the positive electrode base material directly or via an intermediate layer.

上記正極基材は、導電性を有する。基材の材質としては、アルミニウム、チタン、タンタル、ステンレス鋼等の金属又はそれらの合金が用いられる。これらの中でも、耐電位性、導電性の高さ及びコストのバランスからアルミニウム及びアルミニウム合金が好ましい。また、正極基材の形成形態としては、箔、蒸着膜等が挙げられ、コストの面から箔が好ましい。つまり、正極基材としてはアルミニウム箔が好ましい。なお、アルミニウム又はアルミニウム合金としては、JIS−H−4000(2014年)に規定されるA1085P、A3003P等が例示できる。   The positive electrode base material has conductivity. As the material of the substrate, metals such as aluminum, titanium, tantalum, stainless steel, or alloys thereof are used. Among these, aluminum and aluminum alloys are preferable from the balance of potential resistance, high conductivity and cost. Moreover, foil, a vapor deposition film, etc. are mentioned as a formation form of a positive electrode base material, and foil is preferable from the surface of cost. That is, an aluminum foil is preferable as the positive electrode base material. Examples of aluminum or aluminum alloy include A1085P and A3003P defined in JIS-H-4000 (2014).

上記中間層は、正極基材の表面の被覆層であり、炭素粒子等の導電性粒子を含むことで正極基材と正極活物質層との接触抵抗を低減する。中間層の構成は特に限定されず、例えば樹脂バインダー及び導電性粒子を含有する組成物により形成できる。なお、「導電性」を有するとは、JIS−H−0505(1975年)に準拠して測定される体積抵抗率が10Ω・cm以下であることを意味し、「非導電性」とは、上記体積抵抗率が10Ω・cm超であることを意味する。 The said intermediate | middle layer is a coating layer of the surface of a positive electrode base material, and reduces the contact resistance of a positive electrode base material and a positive electrode active material layer by including electroconductive particles, such as a carbon particle. The structure of an intermediate | middle layer is not specifically limited, For example, it can form with the composition containing a resin binder and electroconductive particle. “Conductive” means that the volume resistivity measured in accordance with JIS-H-0505 (1975) is 10 7 Ω · cm or less, and “nonconductive” Means that the volume resistivity is more than 10 7 Ω · cm.

上記正極活物質層は、正極活物質を含むいわゆる正極合材から形成される。また、正極活物質層を形成する正極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。   The positive electrode active material layer is formed from a so-called positive electrode mixture containing a positive electrode active material. In addition, the positive electrode mixture for forming the positive electrode active material layer contains optional components such as a conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler as necessary.

上記正極活物質としては、例えばLiMO(Mは少なくとも一種の遷移金属を表す)で表される複合酸化物(層状のα―NaFeO型結晶構造を有するLiCoO,LiNiO,LiMnO,LiNiαCo(1−α),LiNiαMnβCo(1−α−β)等、スピネル型結晶構造を有するLiMn,LiNiαMn(2−α)等)、LiMe(XO(Meは少なくとも一種の遷移金属を表し、Xは例えばP、Si、B、V等を表す)で表されるポリアニオン化合物(LiFePO,LiMnPO,LiNiPO,LiCoPO,Li(PO,LiMnSiO,LiCoPOF等)が挙げられる。これらの化合物中の元素又はポリアニオンは、他の元素又はアニオン種で一部が置換されていてもよい。正極活物質層においては、これら化合物の1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 As the positive electrode active material, for example, a composite oxide represented by Li x MO y (M represents at least one transition metal) (Li x CoO 2 having a layered α-NaFeO 2 type crystal structure, Li x NiO) 2, Li x MnO 3, Li x Ni α Co (1-α) O 2, Li x Ni α Mn β Co (1-α-β) O 2 , etc., Li x Mn 2 O 4 having a spinel type crystal structure , Li x Ni α Mn (2-α) O 4 ), Li w Me x (XO y ) z (Me represents at least one transition metal, X represents P, Si, B, V, etc.) And a polyanion compound represented by the formula (LiFePO 4 , LiMnPO 4 , LiNiPO 4 , LiCoPO 4 , Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 , Li 2 MnSiO 4 , Li 2 CoPO 4 F, etc.). The elements or polyanions in these compounds may be partially substituted with other elements or anion species. In the positive electrode active material layer, one kind of these compounds may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.

上記正極活物質は、非水電解質二次電池の通常使用時の充電終止電圧における正極電位が4.35V(vs.Li/Li)、より好適には4.4V(vs.Li/Li)より貴となり得る正極活物質を含むことが好ましい。当該非水電解質二次電池(蓄電素子)に含有される非水電解質は、耐酸化分解性が高い。従って、このような貴な電位となり得る正極活物質を含む場合も、非水電解質の分解が良好に抑制される。従って、4.35V(vs.Li/Li)より貴な特定の電位となり得る正極活物質を用いることで、高エネルギー密度を有し、高率放電性能にも優れ、かつ充放電サイクル性能が改善された非水電解質蓄電素子とすることができる。 The positive electrode active material has a positive electrode potential of 4.35 V (vs. Li / Li + ), more preferably 4.4 V (vs. Li / Li + ) at the end-of-charge voltage during normal use of the nonaqueous electrolyte secondary battery. It is preferable to include a positive electrode active material that can be more noble. The non-aqueous electrolyte contained in the non-aqueous electrolyte secondary battery (storage element) has high oxidation and decomposition resistance. Therefore, even when such a positive electrode active material that can be a noble potential is included, the decomposition of the nonaqueous electrolyte is satisfactorily suppressed. Therefore, by using a positive electrode active material that can be a specific potential nobler than 4.35 V (vs. Li / Li + ), it has high energy density, excellent high rate discharge performance, and charge / discharge cycle performance. It can be set as the improved nonaqueous electrolyte electrical storage element.

4.35V(vs.Li/Li)より貴な電位に至って可逆的なリチウムイオンの挿入脱離が可能な正極活物質としては、例えば、スピネル型結晶構造を有するLiNiαMn(2−α)の一例であるLiNi0.5Mn1.5や、ポリアニオン化合物の一例であるLiNiPO、LiCoPO、LiCoPOF、LiMnSiO等を挙げることができる。 As a positive electrode active material capable of reversible insertion and desorption of lithium ions reaching a noble potential from 4.35 V (vs. Li / Li + ), for example, Li x Ni α Mn (2 can be cited an example and LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 which is a -α) O 4, LiNiPO 4, LiCoPO 4 is an example of a polyanionic compound, Li 2 CoPO 4 F, the Li 2 MnSiO 4, and the like.

上記導電剤としては、電池性能に悪影響を与えない導電性材料であれば特に限定されない。このような導電剤としては、天然又は人造の黒鉛、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、金属、導電性セラミックス等が挙げられ、アセチレンブラックが好ましい。導電剤の形状としては、粉状、繊維状等が挙げられる。   The conductive agent is not particularly limited as long as it is a conductive material that does not adversely affect battery performance. Examples of such a conductive agent include natural or artificial graphite, furnace black, acetylene black, carbon black such as ketjen black, metal, conductive ceramics, and the like, and acetylene black is preferable. Examples of the shape of the conductive agent include powder and fiber.

上記バインダー(結着剤)としては、フッ素樹脂(ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド等の熱可塑性樹脂;エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のエラストマー;多糖類高分子等が挙げられる。   Examples of the binder (binder) include fluororesins (polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.), thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyimide; ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), Examples thereof include elastomers such as sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR) and fluororubber; polysaccharide polymers and the like.

上記増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース(CMC)、メチルセルロース等の多糖類高分子が挙げられる。また、増粘剤がリチウムと反応する官能基を有する場合、予めメチル化等によりこの官能基を失活させておくことが好ましい。   Examples of the thickener include polysaccharide polymers such as carboxymethylcellulose (CMC) and methylcellulose. When the thickener has a functional group that reacts with lithium, it is preferable to deactivate this functional group in advance by methylation or the like.

上記フィラーとしては、電池性能に悪影響を与えないものであれば特に限定されない。フィラーの主成分としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、シリカ、アルミナ、ゼオライト、ガラス等が挙げられる。   The filler is not particularly limited as long as it does not adversely affect battery performance. Examples of the main component of the filler include polyolefins such as polypropylene and polyethylene, silica, alumina, zeolite, and glass.

(負極)
上記負極は、負極基材、及びこの負極基材に直接又は中間層を介して配される負極活物質層を有する。上記中間層は正極の中間層と同様の構成とすることができる。
(Negative electrode)
The negative electrode includes a negative electrode base material and a negative electrode active material layer disposed on the negative electrode base material directly or via an intermediate layer. The intermediate layer can have the same configuration as the positive electrode intermediate layer.

上記負極基材は、正極基材と同様の構成とすることができるが、材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属又はそれらの合金が用いられ、銅又は銅合金が好ましい。つまり、負極基材としては銅箔が好ましい。銅箔としては、圧延銅箔、電解銅箔等が例示される。   The negative electrode base material can have the same configuration as the positive electrode base material, but as a material, a metal such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel or an alloy thereof is used, and copper or a copper alloy is used. preferable. That is, copper foil is preferable as the negative electrode substrate. Examples of the copper foil include rolled copper foil and electrolytic copper foil.

上記負極活物質層は、負極活物質を含むいわゆる負極合材から形成される。また、負極活物質層を形成する負極合材は、必要に応じて導電剤、バインダー(結着剤)、増粘剤、フィラー等の任意成分を含む。導電剤、結着剤、増粘剤、フィラー等の任意成分は、正極活物質層と同様のものを用いることができる。   The negative electrode active material layer is formed from a so-called negative electrode mixture containing a negative electrode active material. Moreover, the negative electrode composite material which forms a negative electrode active material layer contains arbitrary components, such as a electrically conductive agent, a binder (binder), a thickener, and a filler as needed. The same components as those for the positive electrode active material layer can be used as optional components such as a conductive agent, a binder, a thickener, and a filler.

上記負極活物質は、黒鉛を含む。なお、黒鉛とその他の負極活物質とを併用しても良い。他の負極活物質としては、例えばSi、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;ポリリン酸化合物;非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等が挙げられる。   The negative electrode active material includes graphite. Note that graphite and other negative electrode active materials may be used in combination. Other negative electrode active materials include, for example, metals and semimetals such as Si and Sn; metal oxides and semimetal oxides such as Si oxide and Sn oxide; polyphosphate compounds; non-graphitic carbon (easily graphitizable) Carbon or non-graphitizable carbon).

上記負極活物質に占める黒鉛の含有量の下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、95質量%がさらに好ましく、99質量%がよりさらに好ましい。一方、この含有量の上限は、100質量%であってよい。   The lower limit of the graphite content in the negative electrode active material is preferably 50% by mass, more preferably 80% by mass, still more preferably 95% by mass, and even more preferably 99% by mass. On the other hand, the upper limit of this content may be 100 mass%.

上記負極活物質層における負極活物質の含有量の下限としては、50質量%が好ましく、80質量%がより好ましく、90質量%がさらに好ましい。負極活物質の含有量を上記下限以上とすることで、放電容量を高めることなどができる。一方、この含有量の上限としては、例えば99質量%が好ましく、97質量%がより好ましい。   As a minimum of content of a negative electrode active material in the above-mentioned negative electrode active material layer, 50 mass% is preferred, 80 mass% is more preferred, and 90 mass% is still more preferred. By setting the content of the negative electrode active material to the above lower limit or more, the discharge capacity can be increased. On the other hand, as an upper limit of this content, 99 mass% is preferable, for example, and 97 mass% is more preferable.

さらに、負極合材(負極活物質層)は、B、N、P、F、Cl、Br、I等の典型非金属元素、Li、Na、Mg、Al、K、Ca、Zn、Ga、Ge等の典型金属元素、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Zr、Ta、Hf、Nb、W等の遷移金属元素を含有してもよい。   Furthermore, the negative electrode mixture (negative electrode active material layer) includes typical nonmetallic elements such as B, N, P, F, Cl, Br, and I, Li, Na, Mg, Al, K, Ca, Zn, Ga, and Ge. Typical metal elements such as Sc, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Zr, Ta, Hf, Nb, and W may be contained.

(セパレータ)
上記セパレータの材質としては、例えば織布、不織布、多孔質樹脂フィルム等が用いられる。これらの中でも、強度の観点から多孔質樹脂フィルムが好ましく、非水電解質の保液性の観点から不織布が好ましい。上記セパレータの主成分としては、強度の観点から例えばポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンが好ましく、耐酸化分解性の観点から例えばポリイミドやアラミド等が好ましい。また、これらの樹脂を複合してもよい。
(Separator)
As the material of the separator, for example, a woven fabric, a nonwoven fabric, a porous resin film, or the like is used. Among these, a porous resin film is preferable from the viewpoint of strength, and a nonwoven fabric is preferable from the viewpoint of liquid retention of the nonaqueous electrolyte. The main component of the separator is preferably a polyolefin such as polyethylene or polypropylene from the viewpoint of strength, and is preferably polyimide or aramid from the viewpoint of resistance to oxidative degradation. These resins may be combined.

なお、セパレータと電極(通常、正極)との間に、無機層が配設されていても良い。この無機層は、耐熱層等とも呼ばれる多孔質の層である。また、多孔質樹脂フィルムの一方の面に無機層が形成されたセパレータを用いることもできる。上記無機層は、通常、無機粒子及びバインダーとで構成され、その他の成分が含有されていてもよい。   An inorganic layer may be provided between the separator and the electrode (usually a positive electrode). This inorganic layer is a porous layer also called a heat-resistant layer. Moreover, the separator by which the inorganic layer was formed in one surface of the porous resin film can also be used. The inorganic layer is usually composed of inorganic particles and a binder, and may contain other components.

<非水電解質蓄電素子の製造方法>
本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子の製造方法は、当該非水電解質と、黒鉛を含む負極とを用いる非水電解質蓄電素子の製造方法である。当該製造方法は、例えば、正極を作製する工程、黒鉛を含む負極を作製する工程、非水電解質を調製する工程、正極及び負極をセパレータを介して積層又は巻回することにより交互に重畳された電極体を形成する工程、正極及び負極(電極体)を電池容器に収容する工程、並びに上記電池容器に上記非水電解質を注入する工程を備える。注入後、注入口を封止することにより非水電解質蓄電素子を得ることができる。
<Method for Manufacturing Nonaqueous Electrolyte Storage Element>
The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte electrical storage element which concerns on one Embodiment of this invention is a manufacturing method of the nonaqueous electrolyte electrical storage element using the said nonaqueous electrolyte and the negative electrode containing graphite. In the manufacturing method, for example, a step of producing a positive electrode, a step of producing a negative electrode containing graphite, a step of preparing a nonaqueous electrolyte, and laminating or winding the positive electrode and the negative electrode through a separator are alternately superimposed. A step of forming an electrode body, a step of accommodating a positive electrode and a negative electrode (electrode body) in a battery container, and a step of injecting the nonaqueous electrolyte into the battery container. After the injection, the nonaqueous electrolyte storage element can be obtained by sealing the injection port.

<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、上記正極又は負極において、中間層を設けなくてもよい。また、当該蓄電素子用非水溶媒は、黒鉛を含まない負極を有する非水電解質蓄電素子に適用することもできる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in a mode in which various changes and improvements are made in addition to the above-described mode. For example, the intermediate layer may not be provided in the positive electrode or the negative electrode. In addition, the nonaqueous solvent for a power storage element can also be applied to a nonaqueous electrolyte power storage element having a negative electrode that does not contain graphite.

また、上記実施の形態においては、非水電解質蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の非水電解質蓄電素子であってもよい。その他の非水電解質蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。   In the above embodiment, the non-aqueous electrolyte storage element is mainly described as a non-aqueous electrolyte secondary battery. However, other non-aqueous electrolyte storage elements may be used. Examples of other nonaqueous electrolyte storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like.

図1に、本発明に係る非水電解質蓄電素子の一実施形態である矩形状の非水電解質蓄電素子1(非水電解質二次電池)の概略図を示す。なお、同図は、容器内部を透視した図としている。図1に示す非水電解質蓄電素子1は、電極体2が電池容器3に収納されている。電極体2は、正極活物質を備える正極と、黒鉛を含む負極活物質を備える負極とが、セパレータを介して捲回されることにより形成されている。正極は、正極リード4’を介して正極端子4と電気的に接続され、負極は、負極リード5’を介して負極端子5と電気的に接続されている。また、電池容器3には、本発明の一実施形態に係る非水電解質が注入されている。   FIG. 1 shows a schematic diagram of a rectangular nonaqueous electrolyte storage element 1 (nonaqueous electrolyte secondary battery) which is an embodiment of the nonaqueous electrolyte storage element according to the present invention. In the figure, the inside of the container is seen through. In the nonaqueous electrolyte storage element 1 shown in FIG. 1, an electrode body 2 is housed in a battery container 3. The electrode body 2 is formed by winding a positive electrode including a positive electrode active material and a negative electrode including a negative electrode active material containing graphite via a separator. The positive electrode is electrically connected to the positive electrode terminal 4 via the positive electrode lead 4 ′, and the negative electrode is electrically connected to the negative electrode terminal 5 via the negative electrode lead 5 ′. Moreover, the nonaqueous electrolyte which concerns on one Embodiment of this invention is inject | poured into the battery container 3. FIG.

本発明に係る非水電解質蓄電素子の構成については特に限定されるものではなく、円筒型電池、角型電池(矩形状の電池)、扁平型電池等が一例として挙げられる。本発明は、上記の非水電解質蓄電素子を複数備える蓄電装置としても実現することができる。蓄電装置の一実施形態を図2に示す。図2において、蓄電装置30は、複数の蓄電ユニット20を備えている。それぞれの蓄電ユニット20は、複数の非水電解質蓄電素子1を備えている。上記蓄電装置30は、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、プラグインハイブリッド自動車(PHEV)等の自動車用電源として搭載することができる。   The configuration of the nonaqueous electrolyte storage element according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical battery, a square battery (rectangular battery), a flat battery, and the like. The present invention can also be realized as a power storage device including a plurality of the above nonaqueous electrolyte power storage elements. One embodiment of a power storage device is shown in FIG. In FIG. 2, the power storage device 30 includes a plurality of power storage units 20. Each power storage unit 20 includes a plurality of nonaqueous electrolyte power storage elements 1. The power storage device 30 can be mounted as a power source for vehicles such as an electric vehicle (EV), a hybrid vehicle (HEV), a plug-in hybrid vehicle (PHEV), and the like.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

実施例及び比較例で用いた各添加剤を以下に示す。
化合物A:下記式(A)で表される硫酸エステル化合物
Each additive used in Examples and Comparative Examples is shown below.
Compound A: sulfate compound represented by the following formula (A)

Figure 2018049821
化合物a:下記式(a)で表されるプロペンスルトン
Figure 2018049821
Compound a: propene sultone represented by the following formula (a)

Figure 2018049821
化合物b:下記式(b)で表される硫酸エステル化合物
Figure 2018049821
Compound b: sulfate compound represented by the following formula (b)

Figure 2018049821
Figure 2018049821

[実施例1]
(非水電解質の調製)
PC:EMCを15:85の体積比で混合した非水溶媒に、電解質塩としてLiPFを1.2mol dm−3の濃度で溶解させ、これに添加剤として2質量%の上記化合物A及び1質量%のFECを添加し、実施例1の非水電解質を得た。
[Example 1]
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
LiPF 6 as an electrolyte salt was dissolved at a concentration of 1.2 mol dm −3 in a non-aqueous solvent in which PC: EMC was mixed at a volume ratio of 15:85, and 2% by mass of the above compounds A and 1 as additives were added thereto. The non-aqueous electrolyte of Example 1 was obtained by adding mass% FEC.

(正極板の作製)
正極活物質として、Li1.18Ni0.10Co0.17Mn0.55を用いた。質量比で、正極活物質:ポリフッ化ビニリデン(PVdF):アセチレンブラック(AB)=94:1.5:4.5の割合(固形物換算)の割合で含み、N−メチルピロリドンを分散媒とする正極ペーストを作製した。この正極ペーストを正極活物質が単位電極面積あたり13.5mg/cm含まれるように、正極基材としての帯状のアルミニウム箔の両面に塗布した。これをローラープレス機により加圧して正極活物質層を成型した後、100℃で10時間減圧乾燥して、極板中の液分を除去した。このようにして正極板を得た。
(Preparation of positive electrode plate)
Li 1.18 Ni 0.10 Co 0.17 Mn 0.55 O 2 was used as the positive electrode active material. In a mass ratio, the positive electrode active material: polyvinylidene fluoride (PVdF): acetylene black (AB) = 94: 1.5: 4.5 (in terms of solids), and containing N-methylpyrrolidone as a dispersion medium A positive electrode paste was prepared. This positive electrode paste was applied to both surfaces of a strip-shaped aluminum foil as a positive electrode substrate so that the positive electrode active material was contained at 13.5 mg / cm 2 per unit electrode area. This was pressed with a roller press to form a positive electrode active material layer, and then dried under reduced pressure at 100 ° C. for 10 hours to remove the liquid in the electrode plate. In this way, a positive electrode plate was obtained.

(負極板の作製)
負極活物質として、黒鉛を用いた。質量比で、黒鉛:スチレンブタジエンゴム(SBR):カルボキシメチルセルロース(CMC)=97:2:1の割合(固形分換算)で含み、水を分散媒とする負極ペーストを作製した。この負極ペーストを、負極活物質が単位電極面積あたり11.5mg/cm含まれるように、負極基材としての帯状の銅箔集電体の両面に塗布した。これをローラープレス機により加圧して負極活物質層を成型した後、100℃で12時間減圧乾燥して、極板中の水分を除去した。このようにして負極板を得た。
(Preparation of negative electrode plate)
Graphite was used as the negative electrode active material. A negative electrode paste containing water as a dispersion medium was prepared in a mass ratio of graphite: styrene butadiene rubber (SBR): carboxymethyl cellulose (CMC) = 97: 2: 1 (in terms of solid content). This negative electrode paste was applied to both surfaces of a strip-shaped copper foil current collector as a negative electrode substrate so that the negative electrode active material was contained at 11.5 mg / cm 2 per unit electrode area. This was pressed with a roller press to form a negative electrode active material layer, and then dried under reduced pressure at 100 ° C. for 12 hours to remove moisture in the electrode plate. In this way, a negative electrode plate was obtained.

(非水電解質蓄電素子の作製)
セパレータとして、無機層が表面に形成されたポリオレフィン製微多孔膜を用いた。このセパレータを介して、上記正極板と上記負極板とを積層することにより電極体を作製した。この電極体を金属樹脂複合フィルム製のケースに収納し、内部に上記非水電解質を注入した後、熱溶着により封口し、実施例1のラミネートセル型の非水電解質蓄電素子(二次電池)を得た。
(Preparation of nonaqueous electrolyte storage element)
As the separator, a polyolefin microporous film having an inorganic layer formed on the surface thereof was used. The electrode body was produced by laminating the positive electrode plate and the negative electrode plate with the separator interposed therebetween. The electrode body is housed in a case made of a metal resin composite film, and the nonaqueous electrolyte is injected into the case, and then sealed by thermal welding. The laminated cell type nonaqueous electrolyte storage element (secondary battery) of Example 1 Got.

[実施例2〜5、比較例1〜10]
用いた溶媒及び添加剤の種類及び量を表1及び表2に示すとおりとしたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜5及び比較例1〜10の各非水電解質及び非水電解質蓄電素子を得た。なお、表中「−」は、相当する添加剤を用いていないことを示す。また、実施例1及び比較例1については、比較のため表1及び表2の双方に記載している。
[Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 to 10]
The nonaqueous electrolytes of Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 10 were the same as Example 1 except that the types and amounts of the solvents and additives used were as shown in Tables 1 and 2. A nonaqueous electrolyte storage element was obtained. In the table, “-” indicates that the corresponding additive is not used. Further, Example 1 and Comparative Example 1 are described in both Table 1 and Table 2 for comparison.

[評価]
(初期化成)
得られた各非水電解質蓄電素子について、以下の条件にて初期化成を行った。25℃で4.50Vまで0.1Cの定電流充電したのちに、4.50Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.02Cとなるまでとした。充電後に10分間の休止を設けた後に、25℃で2.00Vまで0.1Cの定電流で放電した。
[Evaluation]
(Initialization)
About each obtained nonaqueous electrolyte electrical storage element, initialization was performed on condition of the following. The battery was charged at a constant current of 0.1 C to 4.50 V at 25 ° C. and then charged at a constant voltage of 4.50 V. The charge termination conditions were until the charge current reached 0.02C. After a 10-minute pause after charging, the battery was discharged at a constant current of 0.1 C up to 2.00 V at 25 ° C.

(初期容量確認試験)
初期化成後、以下の条件にて初期容量確認試験を行った。25℃で4.35Vまで0.1Cの定電流充電したのちに、4.35Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.02Cとなるまでとした。充電後に10分間の休止を設けたのちに、25℃で2.00Vまで1.0Cで定電流放電した。これにより、初期放電容量(初期容量)を測定した。
(Initial capacity confirmation test)
After the initialization, an initial capacity confirmation test was performed under the following conditions. The battery was charged at a constant current of 0.1 C to 4.35 V at 25 ° C. and then charged at a constant voltage of 4.35 V. The charge termination conditions were until the charge current reached 0.02C. After a 10-minute rest after charging, the battery was discharged at a constant current of 1.0 C up to 2.00 V at 25 ° C. Thereby, the initial discharge capacity (initial capacity) was measured.

(充放電サイクル試験)
次いで、以下のサイクル試験を行った。45℃において、充電電流1.0C、充電終止電圧4.35Vとして定電流定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.02Cとなるまでとした。その後、10分間の休止期間を設けた。その後、放電電流1.0C、放電終止電圧2.00Vとして定電流放電を行い、その後、10分間の休止期間を設けた。この充放電を100サイクル実施した。なお、負極に黒鉛を用いた上記充放電サイクル試験の充電終止電圧における正極電位は、約4.45V(vs.Li/Li)である。
(Charge / discharge cycle test)
Next, the following cycle test was performed. At 45 ° C., the battery was charged at a constant current and a constant voltage with a charge current of 1.0 C and a charge end voltage of 4.35 V. The charge termination conditions were until the charge current reached 0.02C. A 10 minute rest period was then provided. Thereafter, a constant current discharge was performed with a discharge current of 1.0 C and a discharge end voltage of 2.00 V, and then a 10-minute rest period was provided. This charging / discharging was performed 100 cycles. The positive electrode potential at the end-of-charge voltage in the charge / discharge cycle test using graphite as the negative electrode is about 4.45 V (vs. Li / Li + ).

その後、初期容量確認試験と同様の方法にて、25℃における放電容量確認試験を行った。初期の放電容量に対するサイクル試験後の放電容量を百分率で示したものを表1及び表2に示す。   Thereafter, a discharge capacity confirmation test at 25 ° C. was performed in the same manner as the initial capacity confirmation test. Tables 1 and 2 show the discharge capacity after the cycle test with respect to the initial discharge capacity as a percentage.

Figure 2018049821
Figure 2018049821

Figure 2018049821
Figure 2018049821

上記表1に示されるように、上記式(1)で表される硫酸エステル化合物である化合物Aが添加された実施例1、2においては、他のエステル化合物を添加した比較例1、2や、エステル化合物を添加していない比較例3と比べて、容量維持率が高い、すなわち充放電サイクル性能が改善されていることがわかる。なお、比較例1の化合物aは、スルホン酸エステル構造を有するものの、硫酸エステル構造は有さない。比較例2の化合物bは、2つの環状硫酸エステル構造を有するものの、スルホン酸エステル構造を有さない。一方、実施例で用いた化合物Aは、環状硫酸エステル構造とスルホン酸エステル構造との双方を有する。従って、本実施例の非水電解質蓄電素子が高い容量維持率を有するとの効果は、上記構造を有する化合物を用いることによって生じる特有なものであると推測される。   As shown in Table 1 above, in Examples 1 and 2 to which Compound A, which is a sulfate ester compound represented by the above formula (1), was added, Comparative Examples 1 and 2 to which other ester compounds were added and It can be seen that the capacity retention rate is high, that is, the charge / discharge cycle performance is improved as compared with Comparative Example 3 in which no ester compound is added. In addition, although the compound a of the comparative example 1 has a sulfonate structure, it does not have a sulfate structure. Compound b of Comparative Example 2 has two cyclic sulfate structures, but does not have a sulfonate structure. On the other hand, Compound A used in Examples has both a cyclic sulfate structure and a sulfonate structure. Therefore, it is presumed that the effect that the nonaqueous electrolyte electricity storage device of this example has a high capacity retention rate is a unique effect caused by using a compound having the above structure.

また、表2に示されるように、PCの含有量を所定範囲内とすることで、高い容量維持率を示すことがわかる。一方、比較例5〜10の結果から、他のエステル化合物を添加した場合、溶媒比を変えたり、FECの添加量を増やしたりしても、充放電サイクル性能は、各実施例ほど改善されないことがわかる。   Moreover, as Table 2 shows, it turns out that a high capacity | capacitance maintenance factor is shown by making content of PC into the predetermined range. On the other hand, from the results of Comparative Examples 5 to 10, when other ester compounds are added, even if the solvent ratio is changed or the amount of FEC added is increased, the charge / discharge cycle performance is not improved as much as each Example. I understand.

[実施例6〜7、比較例11]
用いた溶媒及び添加剤の種類及び量を表3に示すとおりとし、小型角型のケースに電極体を収納したこと、及び定格容量が異なること以外は、実施例1と同様にして、実施例6〜7及び比較例11の各非水電解質及び小型角型の非水電解質蓄電素子を得た。なお、表3中、LiBOBは、リチウムビスオキサレートボレートを表す。また、「−」は、相当する添加剤を用いていないことを示す。
[Examples 6 to 7, Comparative Example 11]
Examples and amounts of solvents and additives used are as shown in Table 3, and the examples are the same as in Example 1 except that the electrode body is housed in a small rectangular case and the rated capacity is different. The nonaqueous electrolytes of 6 to 7 and Comparative Example 11 and the small rectangular nonaqueous electrolyte storage element were obtained. In Table 3, LiBOB represents lithium bisoxalate borate. Further, “-” indicates that the corresponding additive is not used.

[評価]
(初期化成)
得られた各非水電解質蓄電素子について、以下の条件にて初期化成を行った。25℃で4.475Vまで0.1Cの定電流充電したのちに、4.475Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.05Cとなるまでとした。充電後に10分間の休止を設けた後に、25℃で2.00Vまで0.1Cの定電流で放電した。
[Evaluation]
(Initialization)
About each obtained nonaqueous electrolyte electrical storage element, initialization was performed on condition of the following. The battery was charged at a constant current of 0.1 C to 4.475 V at 25 ° C., and then charged at a constant voltage of 4.475 V. The charge termination condition was set until the charge current reached 0.05C. After a 10-minute pause after charging, the battery was discharged at a constant current of 0.1 C up to 2.00 V at 25 ° C.

(初期容量確認試験)
初期化成後、以下の条件にて初期容量確認試験を行った。25℃で4.35Vまで0.1Cの定電流充電したのちに、4.35Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.05Cとなるまでとした。充電後に10分間の休止を設けたのちに、25℃で2.00Vまで0.1Cで定電流放電した。放電後に10分間の休止を設けた。次いで、再度25℃で4.35Vまで0.1Cの定電流充電したのちに、4.35Vで定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.05Cとなるまでとした。充電後に10分間の休止を設けたのちに、25℃で2.00Vまで1.0Cで定電流放電した。これにより、初期放電容量(初期容量)を測定した。
(Initial capacity confirmation test)
After the initialization, an initial capacity confirmation test was performed under the following conditions. The battery was charged at a constant current of 0.1 C to 4.35 V at 25 ° C. and then charged at a constant voltage of 4.35 V. The charge termination condition was set until the charge current reached 0.05C. After a 10-minute rest after charging, the battery was discharged at a constant current of 0.1 C up to 2.00 V at 25 ° C. A 10-minute pause was provided after the discharge. Next, the battery was charged at a constant current of 0.1 C to 4.35 V again at 25 ° C., and then charged at a constant voltage of 4.35 V. The charge termination condition was set until the charge current reached 0.05C. After a 10-minute rest after charging, the battery was discharged at a constant current of 1.0 C up to 2.00 V at 25 ° C. Thereby, the initial discharge capacity (initial capacity) was measured.

(充放電サイクル試験)
次いで、以下のサイクル試験を行った。45℃において、充電電流1.0C、充電終止電圧4.35Vとして定電流定電圧充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.1Cとなるまでとした。その後、10分間の休止期間を設けた。その後、放電電流0.1C、放電終止電圧2.00Vとして定電流放電を行い、その後、10分間の休止期間を設けた。この充放電を300サイクル実施した。なお、負極に黒鉛を用いた上記充放電サイクル試験の充電終止電圧における正極電位は、約4.45V(vs.Li/Li)である。
(Charge / discharge cycle test)
Next, the following cycle test was performed. At 45 ° C., the battery was charged at a constant current and a constant voltage with a charge current of 1.0 C and a charge end voltage of 4.35 V. The charge termination condition was set until the charge current reached 0.1C. A 10 minute rest period was then provided. Thereafter, a constant current discharge was performed with a discharge current of 0.1 C and a discharge end voltage of 2.00 V, and then a 10-minute rest period was provided. This charging / discharging was performed 300 cycles. The positive electrode potential at the end-of-charge voltage in the charge / discharge cycle test using graphite as the negative electrode is about 4.45 V (vs. Li / Li + ).

その後、初期容量確認試験と同様の方法にて、25℃における放電容量確認試験を行った。初期の放電容量に対するサイクル試験後の放電容量を百分率で示したものを表3に示す。   Thereafter, a discharge capacity confirmation test at 25 ° C. was performed in the same manner as the initial capacity confirmation test. Table 3 shows the discharge capacity after the cycle test with respect to the initial discharge capacity as a percentage.

Figure 2018049821
Figure 2018049821

表3に示されるように、上記式(1)で表される硫酸エステル化合物である化合物Aを添加した実施例6に対して、上記化合物Aとリチウムオキサレート化合物であるLiBOBとを添加した実施例7は、添加剤の合計量は同じであるにもかかわらず、容量維持率がより改善されることがわかる。一方、LiBOBのみを同量添加した比較例11の容量維持率はそれほど高くなく、実施例7の効果は、2つの添加剤を組み合わせた場合に生じる効果であるといえる。   As shown in Table 3, Example 6 in which Compound A, which is a sulfate ester compound represented by Formula (1), was added to Example 6 in which Compound A and LiBOB, which is a lithium oxalate compound, were added. Example 7 shows that the capacity retention is improved even though the total amount of additives is the same. On the other hand, the capacity retention rate of Comparative Example 11 in which only the same amount of LiBOB was added is not so high, and the effect of Example 7 can be said to be an effect produced when two additives are combined.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等の電源として使用される非水電解質蓄電素子、及びこれに備わる蓄電素子用非水電解質等に適用できる。   The present invention can be applied to electronic devices such as personal computers and communication terminals, nonaqueous electrolyte storage elements used as power sources for automobiles, and nonaqueous electrolytes for storage elements provided therein.

1 非水電解質蓄電素子
2 電極体
3 電池容器
4 正極端子
4’ 正極リード
5 負極端子
5’ 負極リード
20 蓄電ユニット
30 蓄電装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte electrical storage element 2 Electrode body 3 Battery container 4 Positive electrode terminal 4 'Positive electrode lead 5 Negative electrode terminal 5' Negative electrode lead 20 The electrical storage unit 30 The electrical storage apparatus

Claims (6)

プロピレンカーボネートを含む非水溶媒と硫酸エステル化合物とを含有し、
上記非水溶媒におけるプロピレンカーボネートの含有量が2体積%以上25体積%以下であり、
上記硫酸エステル化合物が下記式(1)で表される蓄電素子用非水電解質。
Figure 2018049821
(式(1)中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜3の炭化水素基である。)
Containing a non-aqueous solvent containing propylene carbonate and a sulfate ester compound,
The propylene carbonate content in the non-aqueous solvent is 2% by volume or more and 25% by volume or less,
The nonaqueous electrolyte for electrical storage elements in which the said sulfate ester compound is represented by following formula (1).
Figure 2018049821
(In Formula (1), R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or a hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms.)
フッ素化環状カーボネートをさらに含有する請求項1の蓄電素子用非水電解質。   The nonaqueous electrolyte for an electricity storage device according to claim 1, further comprising a fluorinated cyclic carbonate. リチウムオキサレート化合物をさらに含有する請求項1の蓄電素子用非水電解質。   The nonaqueous electrolyte for an electricity storage device according to claim 1, further comprising a lithium oxalate compound. 請求項1、請求項2又は請求項3の蓄電素子用非水電解質と、
黒鉛を含む負極と
を備える非水電解質蓄電素子。
A non-aqueous electrolyte for a storage element according to claim 1, claim 2 or claim 3,
A non-aqueous electrolyte electricity storage device comprising: a negative electrode containing graphite.
通常使用時の充電終止電圧における正極電位が、4.35V(vs.Li/Li)より貴となる請求項4の非水電解質蓄電素子。 The nonaqueous electrolyte storage element according to claim 4, wherein the positive electrode potential at the end-of-charge voltage during normal use is nobler than 4.35 V (vs. Li / Li + ). 請求項1、請求項2又は請求項3の蓄電素子用非水電解質と、黒鉛を含む負極とを用いる非水電解質蓄電素子の製造方法。   The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte electrical storage element using the nonaqueous electrolyte for electrical storage elements of Claim 1, Claim 2, or Claim 3 and the negative electrode containing graphite.
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