JP2019117811A - Nonaqueous electrolyte solution for secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same - Google Patents

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竜一 加藤
稔 古田土
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稔 古田土
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Abstract

To provide a nonaqueous electrolyte solution for a secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery which enable the large enhancement of low-temperature characteristics.SOLUTION: The above problem is solved by a nonaqueous electrolyte solution for a secondary battery, comprising: a nonaqueous solvent; and a lithium salt. The nonaqueous solvent is a mixed solvent containing at least ethylene carbonate and a chain carbonate. The proportion of the ethylene carbonate to a total amount of the nonaqueous solvent is 1 vol.% or more and 25 vol.% or less. Of the nonaqueous solvent, the total percentage of the ethylene carbonate and chain carbonate which account for is 80 vol.% or more. The electrolyte solution further comprises a compound having a S-F bond in its molecule, which is a sulfonyl fluoride or fluorosulfonate and which is included at a total amount of 10 ppm or more and 5 mass% or less in the whole nonaqueous electrolyte solution. The compound may be otherwise added to the electrolyte solution.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、リチウム二次電池用非水系電解液及びそれを用いたリチウム二次電池に関する。   The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery using the same.

近年、電子機器の小型化に伴い、二次電池に対する高容量化への要求が高くなっており、ニッケル・カドミウム電池やニッケル・水素電池に比べてエネルギー密度の高いリチウム二次電池が注目されている。   In recent years, with the miniaturization of electronic devices, the demand for higher capacity for secondary batteries is increasing, and lithium secondary batteries having higher energy density than nickel-cadmium batteries and nickel-hydrogen batteries are attracting attention. There is.

リチウム二次電池の電解液としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiN(CF3SO22、LiCF3(CF23SO3等の電解質を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル類、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等の鎖状エーテル類、及びスルフォラン、ジエチルスルホン等の含硫黄有機溶媒等の非水溶媒に溶解させた非水系電解液が用いられている。 Examples of electrolytes for lithium secondary batteries include electrolytes such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiCF 3 (CF 2 ) 3 SO 3, and the like. Cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, linear carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, linear esters such as methyl acetate and methyl propionate , Non-aqueous solvents such as cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and tetrahydropyran, chain ethers such as dimethoxyethane and dimethoxymethane, and sulfur-containing organic solvents such as sulfolane and diethyl sulfone. Water-based electrolyte solution It is needed.

このようなリチウム非水系電解液を用いた二次電池では、その非水系電解液の組成によって、反応性、イオン伝導性が異なるため、非水系電解液により電池特性は大きく変わることになる。また、電池の特性として、低温環境下では内部抵抗が高くなり、一定の放電速度(以下、「レート」と略記する)で放電を行った場合の放電容量が低下するという問題があった。   In the secondary battery using such a lithium non-aqueous electrolyte, the reactivity and the ion conductivity are different depending on the composition of the non-aqueous electrolyte, so the battery characteristics are largely changed by the non-aqueous electrolyte. Further, as a characteristic of the battery, there is a problem that the internal resistance becomes high in a low temperature environment, and the discharge capacity in the case of discharging at a constant discharge rate (hereinafter abbreviated as "rate") decreases.

リチウム二次電池が多種の電子機器、更には自動車や電動工具に使用される中で、低温環境下でも性能を大きく低下させることのない電解液が求められていた。例えば、特許文献1には、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒に、2−メチルテトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、4−メチル1,3−ジオキソラン等を混合し、低温特性を改良することが提案されている。しかし、これらの方法では、−20℃や−30℃といった厳しい寒冷地での電池使用を想定した場合、充分と言えるほどの特性を得ることはできなかった。   As lithium secondary batteries are used in various electronic devices, as well as in automobiles and power tools, there has been a demand for an electrolyte which does not significantly reduce the performance even in a low temperature environment. For example, in Patent Document 1, 2-methyltetrahydrofuran, 1,2-dimethoxyethane, 4-methyl 1,3-dioxolane or the like is mixed with a mixed solvent of ethylene carbonate and diethyl carbonate to improve low-temperature characteristics. Proposed. However, in these methods, when using batteries in severe cold regions such as -20 ° C and -30 ° C, sufficient characteristics can not be obtained.

また、特許文献2には、環状シロキサン及び/又はその反応生成物を含有する非水系電解液を用いること、特許文献3には特定の構造をもつケイ素化合物を含有する非水系電解液を用いることが記載されており、共に入出力特性及びサイクル特性を改善することができるとしてある。これらの方法は確かに有効ではあるが、未だ充分ではなかった。   Further, Patent Document 2 uses a non-aqueous electrolyte containing cyclic siloxane and / or a reaction product thereof, and Patent Document 3 uses a non-aqueous electrolyte containing a silicon compound having a specific structure. Are both described as being able to improve input / output characteristics and cycle characteristics. These methods are effective but certainly not sufficient.

特開平3−55770号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-55570 特開2004−71458号公報JP 2004-71458 A 特開2004−87459号公報JP 2004-87459 A

本発明は、かかる背景技術に鑑みてなされたものであり、その課題は、低温特性を大きく向上させる二次電池用非水系電解液及び非水系電解液二次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the background art, and an object thereof is to provide a non-aqueous electrolytic solution and a non-aqueous electrolytic solution secondary battery for a secondary battery, which significantly improve low-temperature characteristics.

本発明者は、上記課題に鑑み鋭意研究した結果、非水系電解液の非水溶媒としてエチレンカーボネートを含有する混合溶媒を使用し、該混合溶媒におけるエチレンカーボネートの割合を1容量%以上、25容量%以下とした上で、同時に特定の化学物質も含有させることによって、相乗的に非常に良好な低温特性を実現できることを見出し、本発明に到達した。   As a result of intensive studies conducted in view of the above problems, the present inventor uses a mixed solvent containing ethylene carbonate as a non-aqueous solvent for a non-aqueous electrolytic solution, and the proportion of ethylene carbonate in the mixed solvent is 1% by volume or more and 25 vol. The present inventors have found that the present invention can be achieved by synergistically achieving very good low temperature properties by containing a specific chemical substance at the same time, while making it less than 10%.

すなわち、本発明は、非水溶媒とリチウム塩を含有してなる二次電池用非水系電解液において、該非水溶媒が、少なくともエチレンカーボネートを含有する混合溶媒であって、非水溶媒総量に対するエチレンカーボネートの割合が、1容量%以上、25容量%以下であり、更に、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩及びプロピオン酸塩からなる群より選ばれた少なくとも1種以上の化合物を、非水系電解液全体中に10ppm以上含有すること又は添加したことを特徴とする二次電池用非水系電解液に存する。

Figure 2019117811
[一般式(1)中、R及びRは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基を表し、nは3〜10の整数を表す。]
Figure 2019117811
[一般式(2)中、R〜Rは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基を表し、xは1〜3の整数を表し、p、q及びrはそれぞれ0〜3の整数を表し、1≦p+q+r≦3である。]
Figure 2019117811
[一般式(3)中、R〜Rは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基を表し、AはH、C、N、O、F、S、Si及び/又はPから構成される基を表す。] That is, according to the present invention, in the non-aqueous electrolyte for a secondary battery comprising a non-aqueous solvent and a lithium salt, the non-aqueous solvent is a mixed solvent containing at least ethylene carbonate, and ethylene relative to the total non-aqueous solvent. The cyclic siloxane compound represented by the general formula (1), the fluorosilane compound represented by the general formula (2), and the general formula (3), wherein the proportion of the carbonate is 1% by volume or more and 25% by volume or less And at least one selected from the group consisting of compounds having S-F bond in the molecule, nitrates, nitrites, monofluorophosphates, difluorophosphates, acetates and propionates. The present invention resides in a non-aqueous electrolyte for a secondary battery characterized by containing 10 ppm or more of the above-mentioned compound in the whole non-aqueous electrolyte or added thereto.
Figure 2019117811
[In the general formula (1), R 1 and R 2 represent identical there may be different even if an organic group having 1 to 12 carbon atoms with each other, n represents an integer of 3 to 10. ]
Figure 2019117811
[In general formula (2), R 3 to R 5 each represents an organic group having 1 to 12 carbon atoms which may be the same as or different from each other, x represents an integer of 1 to 3 and p, q and r represents an integer of 0 to 3, and 1 ≦ p + q + r ≦ 3. ]
Figure 2019117811
[In the general formula (3), R 6 to R 8 each independently represent the same or different organic group having 1 to 12 carbon atoms, and A represents H, C, N, O, F, S, Represents a group composed of Si and / or P. ]

また、本発明は、非水系電解液、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極並びに正極を備えた非水系電解液二次電池であって、該非水系電解液が、上記二次電池用非水系電解液であることを特徴とする非水系電解液二次電池に存する。   The present invention is also a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte solution, a negative electrode capable of absorbing and desorbing lithium ions, and a positive electrode, wherein the non-aqueous electrolyte solution is the non-aqueous electrolyte for the above-mentioned secondary battery. It resides in a non-aqueous electrolyte secondary battery characterized in that it is a solution.

また、本発明は、非水系電解液、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極並びに正極を備えた非水系電解液二次電池であって、該非水系電解液が、上記二次電池用非水系電解液であり、かつ、下記(1)、(2)及び/又は(3)の性質を有することを特徴とする非水系電解液二次電池に存する。
(1)前記二次電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和が面積比で20倍以上である。
(2)前記二次電池の直流抵抗成分が10ミリオーム(mΩ)以下である。
(3)前記二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量が3アンペアーアワー(Ah)以上である。
The present invention is also a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte solution, a negative electrode capable of absorbing and desorbing lithium ions, and a positive electrode, wherein the non-aqueous electrolyte solution is the non-aqueous electrolyte for the above-mentioned secondary battery. A non-aqueous electrolytic solution secondary battery, which is a liquid and has the following properties (1), (2) and / or (3).
(1) The sum of the electrode area of the positive electrode and the surface area of the exterior of the secondary battery is 20 times or more in area ratio.
(2) The DC resistance component of the secondary battery is 10 milliohms (mΩ) or less.
(3) The electric capacity of the battery element housed in one battery outer case of the secondary battery is 3 amperes-hour (Ah) or more.

本発明によれば、非水系電解液二次電池の低温特性を大きく向上させる、より詳しくは、サイクル特性や保存特性を悪化させずに低温特性を向上させることが可能である。   According to the present invention, it is possible to largely improve the low temperature characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, more specifically, to improve the low temperature characteristics without deteriorating the cycle characteristics and the storage characteristics.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、これらの内容に特定はされない。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 embodiment of the present invention will be described in detail, but the description of the configuration requirements described below is an example (representative example) of the embodiment of the present invention, and the contents thereof are not specified. Various modifications may be made within the scope of the present invention.

<リチウム二次電池用非水系電解液>
本発明の二次電池用非水系電解液は、常用の非水系電解液と同じく、電解質及びこれを溶解する非水溶媒を含有する。
<Nonaqueous Electrolyte for Lithium Secondary Battery>
The non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery of the present invention contains an electrolyte and a non-aqueous solvent which dissolves the same, as the non-aqueous electrolyte solution in common use.

[リチウム塩]
本発明において、電解質としては、リチウム二次電池用非水系電解液の電解質として用い得ることが知られているリチウム塩が好適に用いられ、特に制限はないが、例えば次のものが挙げられる。
[Lithium salt]
In the present invention, as the electrolyte, a lithium salt which is known to be usable as an electrolyte of a non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries is suitably used, and although there is no particular limitation, for example, the following can be mentioned.

無機リチウム塩:
LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6等の無機フッ化物塩;LiClO4、LiBrO4、LiIO4等の過ハロゲン酸塩;LiAlCl4等の無機塩化物塩等。
含フッ素有機リチウム塩:
LiCF3SO3等のパーフルオロアルカンスルホン酸塩;LiN(CF3SO22、LiN(CF3CF2SO22、LiN(CF3SO2)(C49SO2)等のパーフルオロアルカンスルホニルイミド塩;LiC(CF3SO23等のパーフルオロアルカンスルホニルメチド塩;Li[PF5(CF2CF2CF3)]、Li[PF4(CF2CF2CF32]、Li[PF3(CF2CF2CF33]、Li[PF5(CF2CF2CF2CF3)]、Li[PF4(CF2CF2CF2CF32]、Li[PF3(CF2CF2CF2CF33]等のフルオロアルキルフッ化リン酸塩等。
オキサラトボレート塩:
リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等。
Inorganic lithium salt:
Inorganic fluoride salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 and LiSbF 6 ; perhalogenates such as LiClO 4 , LiBrO 4 and LiIO 4 ; inorganic chloride salts such as LiAlCl 4 and the like.
Fluorine-containing organic lithium salt:
Perfluoroalkanesulfonic acid salts such as LiCF 3 SO 3 ; LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), etc. Perfluoroalkanesulfonylimide salts; Perfluoroalkanesulfonyl methide salts such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 ; Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 3 )], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 3) ) 2], Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 3) 3], Li [PF 5 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3)], Li [PF 4 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3) 2 Fluoroalkyl fluorophosphates such as Li [PF 3 (CF 2 CF 2 CF 2 CF 3 ) 3 ], and the like.
Oxalato borate salt:
Lithium bis (oxalato) borate, lithium difluoro oxalato borate and the like.

これらは、1種を単独で使用しても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。これらのなかでも、非水溶媒に対する溶解性、二次電池とした場合の充放電特性、出力特性、サイクル特性等を総合的に判断すると、LiPF6が好ましい。 One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio. Among these, LiPF 6 is preferable in comprehensively judging solubility in a non-aqueous solvent, charge / discharge characteristics in the case of using a secondary battery, output characteristics, cycle characteristics and the like.

非水系電解液中の上記リチウム塩の濃度は、特に制限はないが、通常0.5mol/L以上、好ましくは0.6mol/L以上、より好ましくは0.7mol/L以上である。また、その上限は、通常2mol/L以下、好ましくは1.8mol/L以下、より好ましくは1.7mol/L以下である。濃度が低すぎると、電解液の電気伝導率が不十分の場合があり、一方、濃度が高すぎると、粘度上昇のため電気伝導度が低下する場合があり、リチウム二次電池の性能が低下する場合がある。   The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, but is usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.6 mol / L or more, and more preferably 0.7 mol / L or more. The upper limit is usually 2 mol / L or less, preferably 1.8 mol / L or less, more preferably 1.7 mol / L or less. If the concentration is too low, the conductivity of the electrolyte may be insufficient. If the concentration is too high, the conductivity may decrease due to the increase in viscosity, and the performance of the lithium secondary battery is degraded. May.

2種以上を併用する場合の好ましい一例は、LiPF6とLiBF4との併用であり、この場合には、両者の合計に占めるLiBF4の割合は、0.01質量%以上、20質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上、5質量%以下であるのが特に好ましい。 A preferred example in the case of using two or more in combination is a combination of LiPF 6 and LiBF 4. In this case, the proportion of LiBF 4 in the total of both is 0.01% by mass or more and 20% by mass or less It is preferable that it is 0.1 mass% or more and 5 mass% or less.

また、他の一例は、無機フッ化物塩とパーフルオロアルカンスルホン酸イミド塩との併用であり、この場合には、両者の合計に占める無機フッ化物塩の割合は、70質量%以上、99質量%以下であることが好ましく、80質量%以上、98質量%以下であることがより好ましい。この両者の併用は、高温保存による劣化を抑制する効果がある。   Another example is the combined use of an inorganic fluoride salt and a perfluoroalkanesulfonic acid imide salt. In this case, the proportion of the inorganic fluoride salt in the total of both is 70% by mass or more and 99% by mass. % Or less is preferable, and 80% by mass or more and 98% by mass or less are more preferable. The combined use of the two has the effect of suppressing deterioration due to high temperature storage.

[非水溶媒]
本発明の非水溶媒は、エチレンカーボネートを必須成分として含有する混合溶媒であるが、エチレンカーボネート以外の非水溶媒として、従来から非水系電解液の溶媒として提案されているものの中から、適宜選択して用いることができる。そのようなものとして、例えば、次のものが挙げられる。
1)エチレンカーボネート以外の環状カーボネート
エチレンカーボネートは環状カーボネート類であるが、本発明においては、他の環状カーボネートを追加することができる。他の環状カーボネートを用いる場合、これら他の環状カーボネートを構成するアルキレン基の炭素数は、好ましくは3〜6、特に好ましくは3〜4である。中でも、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が好ましく、プロピレンカーボネートが特に好ましい。
2)鎖状カーボネート
鎖状カーボネートとしては、ジアルキルカーボネートが好ましく、構成するアルキル基の炭素数は、それぞれ、1〜5が好ましく、特に好ましくは1〜4である。具体的には例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート等のジアルキルカーボネートが挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが好ましい。
3)環状エステル
具体的には例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が挙げられる。
4)鎖状エステル
具体的に例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル等が挙げられる。
5)環状エーテル
具体的には例えば、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等が挙げられる。
6)鎖状エーテル
具体的には例えば、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等が挙げられる。
7)含硫黄有機溶媒
具体的には例えば、スルフォラン、ジエチルスルホン等が挙げられる。
[Non-aqueous solvent]
The non-aqueous solvent of the present invention is a mixed solvent containing ethylene carbonate as an essential component, but it may be appropriately selected from non-aqueous solvents other than ethylene carbonate, which have conventionally been proposed as solvents for non-aqueous electrolytes. Can be used. As such, for example, the following may be mentioned.
1) Cyclic carbonates other than ethylene carbonate Ethylene carbonates are cyclic carbonates, but in the present invention, other cyclic carbonates can be added. When other cyclic carbonates are used, the carbon number of the alkylene group constituting these other cyclic carbonates is preferably 3 to 6, particularly preferably 3 to 4. Among them, propylene carbonate, butylene carbonate and the like are preferable, and propylene carbonate is particularly preferable.
2) Chain-like carbonate As a chain-like carbonate, a dialkyl carbonate is preferable, As for carbon number of the alkyl group to comprise, 1-5 are respectively preferable, Especially preferably, it is 1-4. Specific examples thereof include dialkyl carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, and ethyl-n-propyl carbonate. Among them, dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are preferable.
3) Cyclic ester Specifically, for example, γ-butyrolactone, γ-valerolactone and the like can be mentioned.
4) Chain-like ester Specifically, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate etc. are mentioned, for example.
5) Cyclic Ether Specifically, for example, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, tetrahydropyran and the like can be mentioned.
6) Chain Ether Specifically, for example, dimethoxyethane, dimethoxymethane and the like can be mentioned.
7) Sulfur-Containing Organic Solvent Specifically, for example, sulfolane, diethylsulfone and the like can be mentioned.

これらの非水溶媒は、エチレンカーボネート以外に1種を用いても、2種類以上を併用してもよい。例えば、鎖状カーボネート類や鎖状エステル類等の低粘度溶媒を併用するのが、高い電流値での充放電特性の観点から好ましい。   As these non-aqueous solvents, one type may be used other than ethylene carbonate, or two or more types may be used in combination. For example, it is preferable to use a low viscosity solvent such as chain carbonates or chain esters in combination from the viewpoint of charge and discharge characteristics at a high current value.

非水溶媒の好ましい組合せの一つは、エチレンカーボネートと鎖状カーボネート類を主体とする組合せである。なかでも、非水溶媒に占めるエチレンカーボネート類と鎖状カーボネート類との合計が、80容量%以上、好ましくは85容量%以上、より好ましくは90容量%以上であるものが好ましい。   One preferred combination of non-aqueous solvents is a combination based on ethylene carbonate and linear carbonates. Among them, it is preferable that the total of ethylene carbonates and chain carbonates in the non-aqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 85% by volume or more, and more preferably 90% by volume or more.

この混合溶媒に、リチウム塩と、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩及びプロピオン酸塩からなる群より選ばれた少なくとも一種以上を含有する非水系電解液は、これを用いて作製された電池の低温特性が良好な上、サイクル特性と高温保存特性(特に、高温保存後の残存容量及び高負荷放電容量)及びガス発生抑制のバランスがよくなるので好ましい。   In this mixed solvent, a lithium salt, a cyclic siloxane compound represented by the general formula (1), a fluorosilane compound represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (3), S in the molecule A non-aqueous electrolytic solution containing at least one selected from the group consisting of a compound having a —F bond, a nitrate, a nitrite, a monofluorophosphate, a difluorophosphate, an acetate and a propionate, It is preferable because the low temperature characteristics of the battery manufactured using the battery are good, and the balance between the cycle characteristics and the high temperature storage characteristics (in particular, the remaining capacity after high temperature storage and the high load discharge capacity) and the gas generation suppression are improved.

エチレンカーボネート類と鎖状カーボネート類の好ましい組み合わせの具体例としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等が挙げられる。   Specific examples of preferable combinations of ethylene carbonates and chain carbonates include ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene Carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, etc. may be mentioned.

これらのエチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせに、更に、プロピレンカーボネートを加えた組み合わせも、好ましい組み合わせとして挙げられる。プロピレンカーボネートを含有する場合には、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容量比は、好ましくは99:1〜40:60、特に好ましくは95:5〜50:50である。更に、非水溶媒全体に占めるプロピレンカーボネートの量を、通常0.1容量%以上、好ましくは1容量%以上、より好ましくは2容量%以上、通常10容量%以下、好ましくは8容量%以下、より好ましくは5容量%以下とすると、エチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との組み合わせの特性を維持したまま、更に低温特性が優れるので好ましい。   A combination in which propylene carbonate is further added to the combination of ethylene carbonate and linear carbonates is also mentioned as a preferable combination. When containing propylene carbonate, the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is preferably 99: 1 to 40:60, particularly preferably 95: 5 to 50:50. Furthermore, the amount of propylene carbonate in the entire nonaqueous solvent is usually 0.1% by volume or more, preferably 1% by volume or more, more preferably 2% by volume or more, and usually 10% by volume or less, preferably 8% by volume or less More preferably, the content is 5% by volume or less, because the low-temperature properties are further excellent while maintaining the properties of the combination of ethylene carbonate and linear carbonates.

これらの中で、非対称鎖状カーボネート類を含有するものが更に好ましく、特に、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート等のように、エチレンカーボネートと対称鎖状カーボネート類と非対称鎖状カーボネート類を含有するものが、サイクル特性と低温出力特性が共に良好となり好ましい。電解液としての粘度、電気伝導度の観点から、ジアルキルカーボネートを構成するアルキル基の炭素数は小さい方が好ましく、1〜2が特に好ましい。具体的には、非対称鎖状カーボネート類が、エチルメチルカーボネートであるのが、粘度が小さいことの他、特定化合物を使用した際の低温出力向上効果が大きくなる点で好ましい。   Among these, those containing asymmetric linear carbonates are more preferable, and in particular, ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate and ethyl Those containing ethylene carbonate, symmetrical linear carbonates and asymmetric linear carbonates, such as methyl carbonate, are preferable because both cycle characteristics and low-temperature output characteristics are good. From the viewpoint of the viscosity as the electrolytic solution and the electrical conductivity, the carbon number of the alkyl group constituting the dialkyl carbonate is preferably small, and 1 to 2 is particularly preferable. Specifically, it is preferable that the asymmetric linear carbonates be ethyl methyl carbonate in that the low temperature output improvement effect when using a specific compound is increased in addition to the small viscosity.

好ましい混合溶媒の他の例は、鎖状エステルを含有するものである。特に、上記、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の混合溶媒に、鎖状エステルを含有するものが、電池の低温特性向上の観点から好ましく、鎖状エステルとしては,酢酸メチル、酢酸エチルが、特に好ましい。非水溶媒に占める鎖状エステルの容量は、通常5%以上、好ましくは8%以上、より好ましくは15%以上であり、通常50%以下、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは25%以下である。   Another example of a preferred mixed solvent is one containing a linear ester. In particular, one containing a chain ester in the mixed solvent of cyclic carbonates and chain carbonates is preferable from the viewpoint of improving the low temperature characteristics of the battery, and methyl acetate and ethyl acetate are particularly preferable as the chain ester. preferable. The volume of the linear ester in the non-aqueous solvent is usually 5% or more, preferably 8% or more, more preferably 15% or more, and usually 50% or less, preferably 35% or less, more preferably 30% or less, More preferably, it is 25% or less.

本発明において、これらの混合溶媒全体中に占めるエチレンカーボネートの割合は、1容量%以上であるが、3容量%以上が特に好ましく、5容量%以上が更に好ましく、10容量%以上がより好ましい。上限は、25容量%以下であるが、20容量%以下が特に好ましく、15容量%以下が更に好ましい。下限を下回ると電池の繰り返し充放電(サイクル)特性や高温保存特性が低下する場合があり、更に、電気伝導度の低下から出力特性の悪化を招く場合がある。上限を上回ると本発明の特定化合物と混合した際に得られる低温特性向上の効果が小さくなる場合がある。また、本発明の非水系電解液は、直流抵抗成分が10ミリオーム(mΩ)以下の低抵抗な二次電池や、定格放電容量3アンペアアワー(Ah)以上20Ah未満の比較的大容量な二次電池に対して使用することが特に好ましく、大きな低温出力を発揮できる。   In the present invention, the proportion of ethylene carbonate in the entire mixed solvent is 1% by volume or more, preferably 3% by volume or more, more preferably 5% by volume or more, and more preferably 10% by volume or more. The upper limit is 25% by volume or less, preferably 20% by volume or less, and more preferably 15% by volume or less. Below the lower limit, the repeated charge / discharge (cycle) characteristics of the battery and the high temperature storage characteristics may be deteriorated, and furthermore, the electric conductivity may be deteriorated to cause deterioration of the output characteristics. If the upper limit is exceeded, the effect of improving the low temperature properties obtained when mixed with the specific compound of the present invention may be reduced. In addition, the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is a low-resistance secondary battery having a DC resistance component of 10 milliohms (mΩ) or less, or a relatively large secondary battery with a rated discharge capacity of 3 amps-hour (Ah) or more and less than 20 Ah. It is particularly preferable to use for a battery, and can exhibit a large low temperature output.

[特定化合物]
本発明の非水系電解液は、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩及びプロピオン酸塩からなる群より選ばれた少なくとも1種以上の化合物(これらを「特定化合物」と略記することがある)を含有することを特徴とする。
[Specific compound]
The non-aqueous electrolytic solution of the present invention includes a cyclic siloxane compound represented by the general formula (1), a fluorosilane compound represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (3), and At least one compound selected from the group consisting of compounds having -F bond, nitrates, nitrites, monofluorophosphates, difluorophosphates, acetates and propionates (these compounds are referred to as "specific compounds" and And the like, which may be abbreviated.

[[一般式(1)で表される環状シロキサン化合物]]
一般式(1)で表される環状シロキサン化合物におけるR及びRは互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基であるが、R及びRとしては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基等の鎖状アルキル基;シクロヘキシル基、ノルボルナニル基等の環状アルキル基;ビニル基、1−プロペニル基、アリル基、ブテニル基、1,3−ブタジエニル基等のアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブチニル基等のアルキニル基;トリフルオロメチル基等のハロゲン化アルキル基;3−ピロリジノプロピル基等の飽和複素環基を有するアルキル基;アルキル置換基を有していてもよいフェニル基等のアリール基;フェニルメチル基、フェニルエチル基等のアラルキル基;トリメチルシリル基等のトリアルキルシリル基;トリメチルシロキシ基等のトリアルキルシロキシ基等が挙げられる。
[[Cyclic siloxane compound represented by Formula (1)]]
R 1 and R 2 in the cyclic siloxane compound represented by the general formula (1) are organic groups having 1 to 12 carbon atoms which may be the same as or different from each other, and as R 1 and R 2 , Linear alkyl groups such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl and t-butyl; cyclic alkyl such as cyclohexyl and norbornanyl; vinyl Alkenyl groups such as 1-propenyl group, allyl group, butenyl group and 1,3-butadienyl group; alkynyl groups such as ethynyl group, propynyl group and butynyl group; halogenated alkyl groups such as trifluoromethyl group; 3-pyrrolidino An alkyl group having a saturated heterocyclic group such as a propyl group; an aryl group such as a phenyl group which may have an alkyl substituent; a phenylmethyl group; Examples include aralkyl groups such as phenethyl group; trialkylsilyl groups such as trimethylsilyl group; trialkylsiloxy groups such as trimethylsiloxy group.

中でも、炭素数が少ないものの方が特性が発現しやすく、炭素数1〜6の有機基が好ましい。また、アルケニル基は電解液や電極表面の被膜に作用して入出力特性を向上させ、アリール基は充放電時に電池内で発生するラジカルを捕捉して電池性能全般を向上させる作用を有するので好ましい。従って、R及びRとしては、メチル基、ビニル基又はフェニル基が特に好ましい。 Among them, those having a smaller number of carbon atoms are more likely to exhibit characteristics, and organic groups having 1 to 6 carbon atoms are preferable. The alkenyl group is preferable because it acts on the electrolytic solution and the film on the surface of the electrode to improve input / output characteristics, and the aryl group has a function to capture radicals generated in the battery during charge and discharge to improve overall battery performance. . Therefore, as R 1 and R 2 , a methyl group, a vinyl group or a phenyl group is particularly preferable.

一般式(1)中、nは3〜10の整数を表すが、3〜6の整数が好ましく、3又は4が特に好ましい。   In general formula (1), although n represents the integer of 3-10, the integer of 3-6 is preferable and 3 or 4 is especially preferable.

一般式(1)で表される環状シロキサン化合物の例としては、例えば、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、ヘキサエチルシクロトリシロキサン、ヘキサフェニルシクロトリシロキサン、1,3,5−トリメチル−1,3,5−トリビニルシクロトリシロキサン等のシクロトリシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン等のシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン等のシクロペンタシロキサン等が挙げられる。このうち、シクロトリシロキサンが特に好ましい。   Examples of the cyclic siloxane compound represented by the general formula (1) include, for example, hexamethylcyclotrisiloxane, hexaethylcyclotrisiloxane, hexaphenylcyclotrisiloxane, 1,3,5-trimethyl-1,3,5. -Cyclotrisiloxane such as trivinylcyclotrisiloxane, cyclotetrasiloxane such as octamethylcyclotetrasiloxane, cyclopentasiloxane such as decamethylcyclopentasiloxane, and the like. Among these, cyclotrisiloxane is particularly preferable.

[[一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物]]
一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物におけるR〜Rは、互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基であるが、一般式(1)におけるR及びRの例として挙げた鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、飽和複素環基を有するアルキル基、アルキル基を有していてもよいフェニル基等のアリール基、アラルキル基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシ基に加え、エトキシカルボニルエチル基等のカルボニル基;アセトキシ基、アセトキシメチル基、トリフルオロアセトキシ基等のカルボキシル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、フェノキシ基、アリロキシ基等のオキシ基;アリルアミノ基等のアミノ基;ベンジル基等を挙げることができる。
[[Fluorosilane Compound Represented by General Formula (2)]]
R 3 to R 5 in the fluorosilane compound represented by the general formula (2) are organic groups having 1 to 12 carbon atoms which may be the same as or different from each other, and R in the general formula (1) The linear alkyl group, the cyclic alkyl group, the alkenyl group, the alkynyl group, the halogenated alkyl group, the alkyl group having a saturated heterocyclic group, the phenyl group which may have an alkyl group, etc. mentioned as examples of 1 and R 2 In addition to aryl groups, aralkyl groups, trialkylsilyl groups and trialkylsiloxy groups, and carbonyl groups such as ethoxycarbonylethyl group; carboxyl groups such as acetoxy group, acetoxymethyl group and trifluoroacetoxy group; methoxy group, ethoxy group, Oxy groups such as propoxy group, butoxy group, phenoxy group and allyloxy group; amino groups such as allylamino group; Mention may be made of the group, and the like.

一般式(2)中、xは1〜3の整数を表し、p、q及びrはそれぞれ0〜3の整数を表し、1≦p+q+r≦3である。   In general formula (2), x represents an integer of 1 to 3, p, q and r each represent an integer of 0 to 3, and 1 ≦ p + q + r ≦ 3.

一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物の例としては、トリメチルフルオロシラン、トリエチルフルオロシラン、トリプロピルフルオロシラン、フェニルジメチルフルオロシラン、トリフェニルフルオロシラン、ビニルジメチルフルオロシラン、ビニルジエチルフルオロシラン、ビニルジフェニルフルオロシラン、トリメトキシフルオロシラン、トリエトキシフルオロシラン等のモノフルオロシラン類の他、ジメチルジフルオロシラン、ジエチルジフルオロシラン、ジビニルジフルオロシラン、エチルビニルジフルオロシラン等のジフルオロシラン類;メチルトリフルオロシラン、エチルトリフルオロシラン等のトリフルオロシラン類も挙げられる。   Examples of the fluorosilane compound represented by the general formula (2) include trimethylfluorosilane, triethylfluorosilane, tripropylfluorosilane, phenyldimethylfluorosilane, triphenylfluorosilane, vinyldimethylfluorosilane, vinyl diethylfluorosilane, In addition to monofluorosilanes such as vinyldiphenylfluorosilane, trimethoxyfluorosilane and triethoxyfluorosilane, difluorosilanes such as dimethyldifluorosilane, diethyldifluorosilane, divinyldifluorosilane and ethylvinyldifluorosilane; methyl trifluorosilane, Also included are trifluorosilanes such as ethyl trifluorosilane.

一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物は、沸点が低いと、揮発してしまうため電解液に所定量含有させるのが難しくなる場合がある。また、電解液に含有させた後も、充放電による電池の発熱や外部環境が高温になる様な条件下で揮発してしまう可能性がある。よって、1気圧で、50℃以上の沸点を持つものが好ましく、中でも60℃以上の沸点を持つものが特に好ましい。   Since the fluorosilane compound represented by General formula (2) will volatilize if a boiling point is low, it may become difficult to make the electrolytic solution contain a predetermined amount. Further, even after being contained in the electrolytic solution, there is a possibility that the heat generation of the battery due to charge and discharge and the volatilization may be performed under such conditions that the external environment becomes high temperature. Therefore, one having a boiling point of 50 ° C. or more at 1 atmospheric pressure is preferable, and one having a boiling point of 60 ° C. or more is particularly preferable.

また、一般式(1)の化合物と同様に、有機基としては炭素数の少ないものの方が効果が発現しやすく、炭素数1〜6のアルケニル基は電解液や電極表面の被膜に作用して入出力特性を向上させ、アリール基は充放電時に電池内で発生するラジカルを捕捉して電池性能全般を向上させる作用を有する。従って、この観点からは有機基としては、メチル基、ビニル基又はフェニル基が好ましく、化合物の例としては、トリメチルフルオロシラン、ビニルジメチルフルオロシラン、フェニルジメチルフルオロシラン、ビニルジフェニルフルオロシラン等が特に好ましい。   Further, like the compound of the general formula (1), the organic group having a smaller number of carbon atoms is more effective, and the alkenyl group having 1 to 6 carbon atoms acts on the film of the electrolytic solution or the electrode surface. The aryl group has an effect of capturing radicals generated in the battery at the time of charge and discharge to improve the overall battery performance by improving the input / output characteristics. Therefore, from this viewpoint, as the organic group, a methyl group, a vinyl group or a phenyl group is preferable, and as an example of the compound, trimethylfluorosilane, vinyldimethylfluorosilane, phenyldimethylfluorosilane, vinyldiphenylfluorosilane, etc. are particularly preferable. .

[[一般式(3)で表される化合物]]
一般式(3)で表される化合物におけるR〜Rは、互いに同一であっても異なっていてもよい炭素数1〜12の有機基であるが、その例としては、一般式(2)のR〜Rの例として挙げた鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、飽和複素環基を有するアルキル基、アルキル基を有していてもよいフェニル基等のアリール基、アラルキル基、トリアルキルシリル基、トリアルキルシロキシ基、カルボニル基、カルボキシル基、オキシ基、アミノ基、ベンジル基等を同様に挙げることができる。
[[Compound represented by formula (3)]]
R 6 to R 8 in the compound represented by the general formula (3) are organic groups having 1 to 12 carbon atoms which may be the same as or different from each other, and examples thereof include It may have an alkyl group having an alkyl group having a chain alkyl group, a cyclic alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, a halogenated alkyl group, a saturated heterocyclic group, and an alkyl group mentioned as examples of R 3 to R 5 in Likewise, aryl groups such as phenyl group, aralkyl groups, trialkylsilyl groups, trialkylsiloxy groups, carbonyl groups, carboxyl groups, oxy groups, amino groups, benzyl groups and the like can be mentioned.

一般式(3)で表される化合物におけるAは、H、C、N、O、F、S、Si及び/又はPから構成される基であれば特に制限はないが、一般式(3)中の酸素原子に直接結合する元素としては、C、S、Si又はPが好ましい。これら原子の存在形態としては、例えば、鎖状アルキル基、環状アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、ハロゲン化アルキル基、カルボニル基、スルホニル基、トリアルキルシリル基、ホスホリル基、ホスフィニル基等に含まれるものが好ましい。また、一般式(3)で表される化合物の分子量は、1000以下が好ましく、中でも800以下が特に好ましく、500以下が更に好ましい。   A in the compound represented by the general formula (3) is not particularly limited as long as it is a group composed of H, C, N, O, F, S, Si and / or P, but the general formula (3) As the element directly bonded to the oxygen atom in the inside, C, S, Si or P is preferable. Examples of the form of these atoms include, for example, chain alkyl groups, cyclic alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, halogenated alkyl groups, carbonyl groups, sulfonyl groups, trialkylsilyl groups, phosphoryl groups, phosphinyl groups and the like. Is preferred. In addition, the molecular weight of the compound represented by the general formula (3) is preferably 1000 or less, particularly preferably 800 or less, and more preferably 500 or less.

一般式(3)で表される化合物の例としては、ヘキサメチルジシロキサン、1,3−ジエチルテトラメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン等のシロキサン化合物類;メトキシトリメチルシラン、エトキシトリメチルシラン等のアルコキシシラン類;ビス(トリメチルシリル)パーオキサイド等の過酸化物類;酢酸トリメチルシリル、酢酸トリエチルシリル、プロピオン酸トリメチルシリル、メタクリル酸トリメチルシリル、トリフルオロ酢酸トリメチルシリル等のカルボン酸エステル類;メタンスルホン酸トリメチルシリル、エタンスルホン酸トリメチルシリル、メタンスルホン酸トリエチルシリル、フルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル等のスルホン酸エステル類;ビス(トリメチルシリル)スルフェート等の硫酸エステル類;トリス(トリメチルシロキシ)ボロン等のホウ酸エステル類;トリス(トリメチルシリル)ホスフェート、トリス(トリメチルシリル)ホスファイト等のリン酸若しくは亜リン酸エステル類等が挙げられる。   Examples of the compound represented by the general formula (3) include siloxane compounds such as hexamethyldisiloxane, 1,3-diethyltetramethyldisiloxane, hexaethyldisiloxane, octamethyltrisiloxane and the like; methoxytrimethylsilane, ethoxy Alkoxysilanes such as trimethylsilane; peroxides such as bis (trimethylsilyl) peroxide; carboxylic acid esters such as trimethylsilyl acetate, triethylsilyl acetate, trimethylsilyl propionate, trimethylsilyl methacrylate, and trimethylsilyl trifluoroacetate; methanesulfonic acid Sulfonic acid esters such as trimethylsilyl, trimethylsilyl ethanesulfonate, triethylsilyl methanesulfonate, trimethylsilyl fluoromethanesulfonate; bis (trimethylsilyl) Sulfuric esters such as sulfates; tris (trimethylsiloxy) borate esters such as boron; tris (trimethylsilyl) phosphate, tris (trimethylsilyl) phosphite phosphoric acid or phosphorous acid esters such as phosphite and the like.

このうち、シロキサン化合物類、スルホン酸エステル類、硫酸エステル類が好ましく、スルホン酸エステル類が特に好ましい。シロキサン化合物類としては、ヘキサメチルジシロキサンが好ましく、スルホン酸エステル類としては、メタンスルホン酸トリメチルシリルが好ましく、硫酸エステル類としては、ビス(トリメチルシリル)スルフェートが好ましい。   Among these, siloxane compounds, sulfonic acid esters and sulfuric acid esters are preferable, and sulfonic acid esters are particularly preferable. As siloxane compounds, hexamethyldisiloxane is preferable, as sulfonic acid esters, trimethylsilyl methanesulfonate is preferable, and as sulfuric acid esters, bis (trimethylsilyl) sulfate is preferable.

[[分子内にS−F結合を有する化合物]]
分子内にS−F結合を有する化合物としては特に限定はないが、スルホニルフルオライド類、フルオロスルホン酸エステル類が好ましい。例えば、メタンスルホニルフルオライド、エタンスルホニルフルオライド、メタンビス(スルホニルフルオライド)、エタン−1,2−ビス(スルホニルフルオライド)、プロパン−1,3−ビス(スルホニルフルオライド)、ブタン−1,4−ビス(スルホニルフルオライド)、ジフルオロメタンビス(スルホニルフルオライド)、1,1,2,2−テトラフルオロエタン−1,2−ビス(スルホニルフルオライド)、1,1,2,2,3,3−ヘキサフルオロプロパン−1,3−ビス(スルホニルフルオライド)、フルオロスルホン酸メチル、フルオロスルホン酸エチル等が挙げられる。中でも、メタンスルホニルフルオライド、メタンビス(スルホニルフルオライド)又はフルオロスルホン酸メチルが好ましい。
[[Compound having S-F bond in molecule]]
The compound having an S—F bond in the molecule is not particularly limited, but sulfonyl fluorides and fluorosulfonic acid esters are preferable. For example, methanesulfonyl fluoride, ethanesulfonyl fluoride, methanebis (sulfonyl fluoride), ethane-1,2-bis (sulfonyl fluoride), propane-1,3-bis (sulfonyl fluoride), butane-1,4 Bis (sulfonyl fluoride), difluoromethane bis (sulfonyl fluoride), 1,1,2,2-tetrafluoroethane-1,2-bis (sulfonyl fluoride), 1,1,2,2,3, 3-hexafluoropropane-1,3-bis (sulfonyl fluoride), methyl fluorosulfonate, ethyl fluorosulfonate and the like. Among them, methanesulfonyl fluoride, methane bis (sulfonyl fluoride) or methyl fluorosulfonate is preferable.

[[硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩]]
硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩、プロピオン酸塩のカウンターカチオンとしては特に限定はないが、Li、Na、K、Mg、Ca、Fe、Cu等の金属元素の他、NR9101112(式中、R9〜R12は、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜12の有機基を表わす。)で表現されるアンモニウム、4級アンモニウムが挙げられる。ここで、R9〜R12の炭素数1〜12の有機基としては、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子で置換されていてもよいアリール基、窒素原子含有複素環基等が挙げられる。R9〜R12としては、それぞれ、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、窒素原子含有複素環基等が好ましい。これらのカウンターカチオン中でも、リチウム二次電池に用いたときの電池特性の点から、リチウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム又はNR9101112が好ましく、リチウムが特に好ましい。
[[Nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate, propionate]]
There are no particular limitations on the counter cation of nitrate, nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate and propionate, but metal elements such as Li, Na, K, Mg, Ca, Fe, and Cu And ammonium represented by NR 9 R 10 R 11 R 12 (wherein, R 9 to R 12 each independently represent a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms), quaternary ammonium Can be mentioned. Here, the organic group having 1 to 12 carbon atoms of R 9 to R 12 is an alkyl group which may be substituted by a halogen atom, a cycloalkyl group which may be substituted by a halogen atom, or a halogen atom. And aryl groups, nitrogen atom-containing heterocyclic groups, and the like. As R 9 to R 12 , a hydrogen atom, an alkyl group, a cycloalkyl group, a nitrogen atom-containing heterocyclic group and the like are preferable. Among these counter cations, lithium, sodium, potassium, magnesium, calcium or NR 9 R 10 R 11 R 12 is preferable, and lithium is particularly preferable, from the viewpoint of battery characteristics when used in a lithium secondary battery.

また、中でも、硝酸塩又はジフルオロリン酸塩が、出力特性向上率や、サイクル特性の点で好ましく、ジフルオロリン酸リチウムが特に好ましい。また、これらの化合物は、非水溶媒中で合成されたものを実質的にそのまま用いてもよく、別途合成して実質的に単離されたものを、非水溶媒中又は非水系電解液中に添加してもよい。   Further, among them, nitrate or difluorophosphate is preferable in view of the output characteristic improvement rate and cycle characteristics, and lithium difluorophosphate is particularly preferable. Moreover, as these compounds, those synthesized in a non-aqueous solvent may be used substantially as they are, and those separately synthesized and substantially isolated may be used in a non-aqueous solvent or in a non-aqueous electrolytic solution May be added to

特定化合物、すなわち、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩又はプロピオン酸塩は、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の化合物を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、特定化合物で、上記それぞれに分類される化合物の中であっても、1種を単独で用いてもよく、2種類以上の化合物を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   Specific compound, that is, a cyclic siloxane compound represented by the general formula (1), a fluorosilane compound represented by the general formula (2), a compound represented by the general formula (3), and an SF bond in the molecule Compounds, nitrates, nitrites, monofluorophosphates, difluorophosphates, acetates or propionates may be used alone or in any combination and ratio of two or more compounds. You may In addition, among the compounds classified as the specific compounds, one kind may be used alone, or two or more kinds of compounds may be used in combination in an optional combination and ratio.

非水系電解液中のこれら特定化合物の割合は、全非水系電解液に対して、合計で10ppm以上(0.001質量%以上)が必須であるが、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、更に好ましくは0.1質量%以上である。また、上限は、好ましくは5質量%以下、より好ましくは4質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。特定化合物の濃度が低すぎると低温特性の改善効果が得られ難い場合があり、一方、濃度が高すぎると充放電効率の低下を招く場合がある。   The proportion of these specific compounds in the non-aqueous electrolyte is essentially 10 ppm or more (0.001 mass% or more) in total with respect to all the non-aqueous electrolytes, but preferably 0.01 mass% or more, more preferably Preferably it is 0.05 mass% or more, More preferably, it is 0.1 mass% or more. The upper limit is preferably 5% by mass or less, more preferably 4% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less. When the concentration of the specific compound is too low, the improvement effect of the low temperature characteristics may be difficult to obtain, while when the concentration is too high, the charge and discharge efficiency may be lowered.

また、これら特定化合物は、非水系電解液として実際に二次電池作製に供すると、その電池を解体して再び非水系電解液を取り出しても、その中の含有量が著しく低下している場合が多い。電池から抜き出した非水系電解液から、上記特定化合物が少なくとも10ppm検出できるものは本発明に含まれるとみなされる。   In addition, when the specific compounds are actually used as a non-aqueous electrolyte solution for the preparation of a secondary battery, even if the battery is disassembled and the non-aqueous electrolyte solution is taken out again, the content therein is significantly reduced. There are many. Those which can detect at least 10 ppm of the specific compound from the non-aqueous electrolytic solution withdrawn from the battery are considered to be included in the present invention.

非水系電解液の調製に際して、各原料は予め脱水しておくのが好ましく、水分含有量が通常50ppm以下、好ましくは30ppm以下、特に好ましくは10ppm以下とするのがよい。   In preparation of the non-aqueous electrolytic solution, each raw material is preferably dehydrated in advance, and the water content is usually 50 ppm or less, preferably 30 ppm or less, particularly preferably 10 ppm or less.

特定割合のエチレンカーボネートを含有する非水溶媒と、これら特定化合物と併用することにより低温放電特性が大きく向上する理由については明らかでないが、特定の化合物はある程度の低温放電特性向上効果を持つ場合がある。電極に対して何らかの作用を及ぼし、更には非水系電解液中のリチウムイオンと相互作用をしているためであると考えられるが、リチウム二次電池用非水系電解液の溶媒として広範に使用されているエチレンカーボネートにこの作用を阻害する効果があるようである。エチレンカーボネートはリチウムイオンに配位(溶媒和)しやすく、これにより、リチウムイオンと特定化合物(及び正極)の相互作用(及び脱挿入)を妨害し、低温放電特性の向上効果を低下させてしまうと考えられる。   Although it is not clear that the low temperature discharge characteristics are greatly improved by using the nonaqueous solvent containing a specific proportion of ethylene carbonate and these specific compounds in combination, the specific compound may have a certain degree of low temperature discharge characteristic improvement effect. is there. It is thought that it has some effect on the electrode and also because it interacts with lithium ions in the non-aqueous electrolyte, but it is widely used as a solvent for non-aqueous electrolytes for lithium secondary batteries Ethylene carbonate appears to have the effect of inhibiting this action. Ethylene carbonate is likely to coordinate (solvate) to lithium ions, thereby interfering with the interaction (and deintercalation) of the lithium ion and the specific compound (and the positive electrode) and reducing the effect of improving the low temperature discharge characteristics. it is conceivable that.

他方、エチレンカーボネートは電解質であるリチウム塩の溶解度を確保し、非水系電解液の電気伝導度を高めるために有用である。本発明は、この両特性を考慮し、鋭意検討した結果、伝導度を確保しながら低温特性向上効果の阻害を最低限に抑制する手段を見つけ出すことによって到達した成果であり、特に低温で使用する電池に供する非水系電解液としては工業的価値が大きい。   On the other hand, ethylene carbonate is useful for securing the solubility of the lithium salt which is the electrolyte and for enhancing the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte. The present invention is the result achieved by finding out means for minimizing the inhibition of the low temperature characteristic improvement effect while securing the conductivity as a result of earnestly examining considering both these characteristics and using it particularly at low temperature Industrial value is great as a non-aqueous electrolytic solution to be supplied to a battery.

[他の化合物]
本発明の非水系電解液は、エチレンカーボネートを含有する非水溶媒に、電解質であるリチウム塩及び特定化合物を必須成分として含有するが、必要に応じて他の化合物を、本発明の効果を損なわない範囲で、任意の量で含有させることができる。
[Other compounds]
The non-aqueous electrolytic solution of the present invention contains a lithium salt as an electrolyte and a specific compound as an essential component in a non-aqueous solvent containing ethylene carbonate, but other compounds may impair the effect of the present invention as necessary. It can be contained in any amount as long as it does not exist.

このような他の化合物としては、例えば、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物;2−フルオロビフェニル、o−シクロヘキシルフルオロベンゼン、p−シクロヘキシルフルオロベンゼン等の前記芳香族化合物の部分フッ素化物;2,4−ジフルオロアニソール、2,5−ジフルオロアニソール、2,6−ジフルオロアニソール、3,5−ジフルオロアニソール等の含フッ素アニソール化合物等の過充電防止剤;ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、トリフルオロプロピレンカーボネート、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物等の負極被膜形成剤;亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、亜硫酸ジメチル、プロパンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、トルエンスルホン酸メチル、硫酸ジメチル、硫酸エチレン、スルフォラン、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジメチルスルフォキシド、ジエチルスルフォキシド、テトラメチレンスルフォキシド、ジフェニルスルフィド、チオアニソール、ジフェニルジスルフィド、ジピリジニウムジスルフィド等の正極保護剤等が挙げられる。   As such other compounds, for example, aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, partially hydrogenated form of terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran and the like; -Partially fluorinated compounds of the above aromatic compounds such as fluorobiphenyl, o-cyclohexylfluorobenzene, p-cyclohexylfluorobenzene and the like; 2,4-difluoroanisole, 2,5-difluoroanisole, 2,6-difluoroanisole, 3,5 Overcharge inhibitors such as fluorine-containing anisole compounds such as difluoroanisole; vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, trifluoropropylene carbonate, succinic anhydride, glutar anhydride Negative electrode film forming agents such as maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, cyclohexanedicarboxylic acid anhydride; ethylene sulfite, propylene sulfite, dimethyl sulfite, propane sultone, butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, Positive electrodes such as methyl toluene sulfonate, dimethyl sulfate, ethylene glycol, sulfolane, dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, tetramethylene sulfoxide, diphenyl sulfide, thioanisole, diphenyl disulfide, dipyridinium disulfide, etc. Protective agents and the like can be mentioned.

過充電防止剤としては、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の芳香族化合物が好ましい。これらは2種類以上併用して用いてもよい。2種以上併用する場合は、特に、シクロヘキシルベンゼンやターフェニル(又はその部分水素化体)と、t−ブチルベンゼンやt−アミルベンゼンを併用するのが好ましい。   As the overcharge inhibiting agent, aromatic compounds such as biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, a partially hydrogenated terphenyl, cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, diphenyl ether, dibenzofuran and the like are preferable. Two or more of these may be used in combination. When two or more kinds are used in combination, it is particularly preferable to use cyclohexylbenzene or terphenyl (or a partially hydrogenated product thereof) in combination with t-butylbenzene or t-amylbenzene.

負極被膜形成剤としては、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸が好ましい。これらは2種類以上併用して用いてもよい。2種類以上を併用する場合は、特に、ビニレンカーボネートとビニルエチレンカーボネートやフルオロエチレンカーボネート、無水コハク酸、無水マレイン酸を併用するのが好ましい。   As the negative electrode film forming agent, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, succinic anhydride, and maleic anhydride are preferable. Two or more of these may be used in combination. When two or more types are used in combination, it is particularly preferable to use vinylene carbonate in combination with vinyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, succinic anhydride and maleic anhydride.

正極保護剤としては、亜硫酸エチレン、亜硫酸プロピレン、プロパンスルトン、ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファンが好ましい。これらは2種類以上併用して用いてもよい。   As a positive electrode protective agent, ethylene sulfite, propylene sulfite, propane sultone, butane sultone, methyl methanesulfonate and busulfan are preferable. Two or more of these may be used in combination.

また、負極皮膜形成剤と正極保護剤との併用や、過充電防止剤と負極皮膜形成剤と正極保護剤との併用が特に好ましい。   Moreover, combined use with a negative electrode film formation agent and a positive electrode protective agent, and combined use with an overcharge prevention agent, a negative electrode film formation agent, and a positive electrode protection agent are especially preferable.

非水系電解液中におけるこれら他の化合物の含有割合は特に限定はないが、非水系電解液全体に対し、それぞれ、0.01質量%以上が好ましく、特に好ましくは0.1質量%以上、更に好ましくは0.2質量%以上であり、上限は、5質量%以下が好ましく、特に好ましくは3質量%以下、更に好ましくは2質量%以下である。これらの化合物を添加することにより、過充電による異常時に電池の破裂・発火を抑制したり、高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させたりすることができる。   The content of these other compounds in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more, particularly preferably 0.1% by mass or more, based on the whole non-aqueous electrolyte. The upper limit is preferably 5% by mass or less, particularly preferably 3% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less. By adding these compounds, it is possible to suppress battery rupture and ignition at the time of abnormality due to overcharge, and to improve capacity retention characteristics and cycle characteristics after high temperature storage.

本発明の二次電池用非水系電解液の調製方法については特に限定はなく、エチレンカーボネートを含有する非水溶媒に、常法に従って、リチウム塩、特定化合物、必要に応じて他の化合物を溶解させて調製することができる。   There is no particular limitation on the method of preparing the non-aqueous electrolyte solution for secondary battery of the present invention, and lithium salt, specific compound and other compound as needed are dissolved in non-aqueous solvent containing ethylene carbonate according to a conventional method. It can be prepared by

<非水系電解液二次電池>
以下に、本発明の非水系電解液二次電池について詳細に記す。
[電池形状]
電池形状は特に限定されるものではないが、有底筒型形状、有底角型形状、薄型形状、シート形状、ペーパー形状が挙げられる。システムや機器に組み込まれる際に、容積効率を高めて収納性を上げるために、電池周辺に配置される周辺システムへの収まりを考慮した馬蹄形、櫛型形状等の異型のものであってもよい。電池内部の熱を効率よく外部に放出する観点から、比較的平らで大面積の面を少なくとも一つを有する角型形状が好ましい。
<Non-aqueous electrolyte secondary battery>
Hereinafter, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail.
[Battery shape]
The battery shape is not particularly limited, and examples thereof include a bottomed cylindrical shape, a bottomed rectangular shape, a thin shape, a sheet shape, and a paper shape. When incorporated into a system or equipment, in order to enhance the volumetric efficiency and to improve storability, it may be a horseshoe-shaped, comb-shaped, or other type taking into account the fit to the peripheral system placed around the battery . From the viewpoint of efficiently releasing the heat inside the battery to the outside, a rectangular shape having at least one relatively flat, large area surface is preferable.

有底筒型形状の電池では、充填される発電素子に対する外表面積が小さくなるので、充電や放電時に内部抵抗による発生するジュール発熱を効率よく外部に逃げる設計にすることが好ましい。また、熱伝導性の高い物質の充填比率を高め、内部での温度分布が小さくなるように設計することが好ましい。   In the bottomed cylindrical battery, the external surface area to the charged power generating element is small, so it is preferable to design to efficiently escape the Joule heat generated due to the internal resistance at the time of charge and discharge. Moreover, it is preferable to design so that the filling ratio of the substance with high thermal conductivity may be increased and the temperature distribution in the inside may be reduced.

有底角型形状では、一番大きい面の面積S(端子部を除く外形寸法の幅と高さとの積、単位cm2)の2倍と電池外形の厚さT(単位cm)との比率2S/Tの値が100以上であることが好ましく、200以上であることが更に好適である。最大面を大きくすることにより高出力かつ大容量の電池であってもサイクル性や高温保存等の特性を向上させると共に、異常発熱時の放熱効率を上げることができ、後述する「弁作動」や「破裂」という危険な状態になることを抑制することができる。 In the bottomed rectangular shape, the ratio of the area T of the largest surface (the product of the width and height of the external dimension excluding the terminal portion, unit cm 2 ) and the thickness T (unit cm) of the battery outline The value of 2S / T is preferably 100 or more, and more preferably 200 or more. By enlarging the maximum surface, characteristics such as cycle performance and high temperature storage can be improved even with a high output and large capacity battery, and the heat release efficiency at abnormal heat generation can be improved, and "valve operation" described later It is possible to suppress the danger of "bursting".

[電池構成]
本発明の充放電可能な二次電池は、リチウムイオンを吸蔵放出可能な正極及び負極、本発明の上記非水系電解液、正極と負極の間に配設されるセパレータ、集電端子、及び外装ケース等によって少なくとも構成される。要すれば、電池の内部及び/又は電池の外部に保護素子を装着してもよい。
[Battery configuration]
The chargeable / dischargeable secondary battery of the present invention comprises a positive electrode and a negative electrode capable of absorbing and desorbing lithium ions, the above non-aqueous electrolyte solution of the present invention, a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode, a current collector terminal, and an exterior It is at least configured by a case or the like. If necessary, a protective element may be mounted inside the battery and / or outside the battery.

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

[[[組成]]]
正極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば特に制限はない。リチウムと少なくとも1種の遷移金属を含有する物質が好ましく、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物が挙げられる。
[[[composition]]]
The positive electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically store and release lithium ions. Substances containing lithium and at least one transition metal are preferred, and examples thereof include lithium transition metal complex oxides and lithium-containing transition metal phosphate compounds.

リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属としてはV、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、LiCoO2等のリチウム・コバルト複合酸化物、LiNiO2等のリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO2、LiMn、Li2MnO3等のリチウム・マンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。置換されたものの具体例としては、例えば、LiNi0.5Mn0.52、LiNi0.85Co0.10Al0.052、LiNi0.33Co0.33Mn0.332、LiMn1.8Al0.2、LiMn1.5Ni0.5等が挙げられる。 As a transition metal of the lithium transition metal complex oxide, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc. are preferable. As a specific example, lithium cobalt complex oxide such as LiCoO 2 , LiNiO 2 etc. Lithium / manganese complex oxides such as lithium / nickel complex oxides, LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , Li 2 MnO 3, etc., and part of transition metal atoms that become main components of these lithium transition metal complex oxides And those substituted with other metals such as V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, and the like. Specific examples of those substituted, for example, LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2, LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2, LiNi 0.33 Co 0.33 Mn 0.33 O 2, LiMn 1.8 Al 0.2 O 4, LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 , etc. Can be mentioned.

リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、Li3Fe2(PO3、LiFeP27等のリン酸鉄類、LiCoPO4等のリン酸コバルト類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Nb、Si等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。 As a transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound, V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu and the like are preferable, and as a specific example, for example, LiFePO 4 , Li 3 Fe 2 (PO 4 ) 3 , iron phosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , and a part of transition metal atoms which become main components of these lithium transition metal phosphate compounds Al, Ti, V, Cr, Mn And those substituted with other metals such as Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Nb and Si.

[[[表面被覆]]]
また、これら正極活物質の表面に、主体となる正極活物質を構成する物質とは異なる組成の物質が付着したものを用いることもできる。表面付着物質としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩、炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩等が挙げられる。
[[[Surface coating]]]
Further, it is also possible to use a material in which a substance having a composition different from the substance constituting the main positive electrode active material adheres to the surface of the positive electrode active material. As surface adhesion substances, aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, oxides such as bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate And sulfates such as aluminum sulfate; and carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate, and magnesium carbonate.

これら表面付着物質は、例えば、溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加、乾燥する方法、表面付着物質前駆体を溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加後、加熱等により反応させる方法、正極活物質前駆体に添加して同時に焼成する方法等により正極活物質表面に付着させることができる。   These surface adhesion substances are, for example, dissolved or suspended in a solvent and impregnated and added to the positive electrode active material and dried, or the surface adhesion substance precursor is dissolved or suspended in a solvent and impregnated and added to the positive electrode active material and heated. It can be made to adhere on the surface of a positive electrode active material by the method of making it react, etc., the method of adding to a positive electrode active material precursor, and baking simultaneously.

表面付着物質の量としては、正極活物質に対して質量で、下限として好ましくは0.1ppm以上、より好ましくは1ppm以上、更に好ましくは10ppm以上、上限として好ましくは20%以下、より好ましくは10%以下、更に好ましくは5%以下で用いられる。表面付着物質により、正極活物質表面での電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができるが、その付着量が少なすぎる場合その効果は十分に発現せず、多すぎる場合には、リチウムイオンの出入りを阻害するため抵抗が増加する場合がある。   The amount of the surface adhering substance is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, still more preferably 10 ppm or more, and preferably 20% or less as an upper limit, more preferably 10 parts by mass or less based on the positive electrode active substance. % Or less, more preferably 5% or less. The surface adhesion substance can suppress the oxidation reaction of the electrolytic solution on the surface of the positive electrode active material, and the battery life can be improved. However, when the adhesion amount is too small, the effect is not sufficiently expressed. If it is too high, the resistance may increase to inhibit the lithium ion ingress and egress.

[[[形状]]]
本発明における正極活物質粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が用いられるが、中でも一次粒子が凝集して、二次粒子を形成して成り、その二次粒子の形状が球状ないし楕円球状であるものが好ましい。通常、電気化学素子はその充放電に伴い、電極中の活物質が膨張収縮をするため、そのストレスによる活物質の破壊や導電パス切れ等の劣化がおきやすい。そのため一次粒子のみの単一粒子活物質であるよりも、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成したものである方が膨張収縮のストレスを緩和して、劣化を防ぐため好ましい。また、板状等軸配向性の粒子であるよりも球状ないし楕円球状の粒子の方が、電極の成形時の配向が少ないため、充放電時の電極の膨張収縮も少なく、また電極を作成する際の導電剤との混合においても、均一に混合されやすいため好ましい。
[[[shape]]]
As the shape of the positive electrode active material particles in the present invention, a block, polyhedron, sphere, oval sphere, plate, needle, column, etc., which are conventionally used, are used. It is preferable that the secondary particles be in the form of particles, and the shape of the secondary particles is spherical or elliptical. Usually, since the active material in the electrode expands and contracts with the charge and discharge of the electrochemical element, the active material is likely to be broken due to the stress or deterioration such as breakage of the conductive path. Therefore, it is preferable that primary particles are aggregated and secondary particles are formed rather than a single particle active material consisting of only primary particles, because stress of expansion and contraction is alleviated and deterioration is prevented. In addition, since spherical or elliptic spherical particles have less orientation at the time of molding of the electrode than plate-like equiaxially oriented particles, expansion and contraction of the electrode at the time of charge and discharge are also small, and the electrode is prepared Even in the mixing with the conductive agent at the time, it is preferable because it is easily mixed uniformly.

[[[タップ密度]]]
正極活物質のタップ密度は、通常1.3g/cm3以上、好ましくは1.5g/cm3以上、更に好ましくは1.6g/cm3以上、最も好ましくは1.7g/cm3以上である。正極活物質のタップ密度が上記下限を下回ると正極活物質層形成時に、必要な分散媒量が増加すると共に、導電材や結着剤の必要量が増加し、正極活物質層への正極活物質の充填率が制約され、電池容量が制約される場合がある。タップ密度の高い複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。タップ密度は一般に大きいほど好ましく特に上限はないが、大きすぎると、正極活物質層内における電解液を媒体としたリチウムイオンの拡散が律速となり、負荷特性が低下しやすくなる場合があるため、通常2.5g/cm3以下、好ましくは2.4g/cm3以下である。
[[[[Tap Density]]]]
The tap density of the positive electrode active material is usually 1.3 g / cm 3 or more, preferably 1.5 g / cm 3 or more, more preferably 1.6 g / cm 3 or more, and most preferably 1.7 g / cm 3 or more . When the tap density of the positive electrode active material is below the above lower limit, the necessary amount of dispersion medium is increased at the time of forming the positive electrode active material layer, and the required amount of the conductive material and the binder is increased. The filling rate of the substance may be limited and the battery capacity may be limited. By using a composite oxide powder with a high tap density, a high density positive electrode active material layer can be formed. Generally, the tap density is preferably as high as possible and there is no particular upper limit, but if it is too large, diffusion of lithium ions in the positive electrode active material layer through the electrolyte may be limited and load characteristics may tend to be degraded. It is 2.5 g / cm 3 or less, preferably 2.4 g / cm 3 or less.

本発明においてタップ密度は、目開き300μmの篩を通過させて、20cm3のタッピングセルに試料を落下させてセル容積を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の重量から求めた密度をタップ密度として定義する。 In the present invention, the tap density is passed through a sieve with an opening of 300 μm and the sample is dropped to a 20 cm 3 tapping cell to fill the cell volume, and then a powder density measuring instrument (for example, Tap Denser manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.) The tapping is performed 1000 times using a stroke length of 10 mm, and the density obtained from the volume and the weight of the sample at that time is defined as a tap density.

[[[メジアン径d50]]]
粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は、通常0.1μm以上、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、最も好ましくは3μm以上であり、上限は、通常20μm以下、好ましくは18μm以下、より好ましくは16μm以下、最も好ましくは15μm以下である。上記下限を下回ると、高タップ密度品が得られなくなる場合があり、上限を超えると粒子内のリチウムの拡散に時間がかかるため、電池性能の低下をきたしたり、電池の正極作成すなわち活物質と導電剤やバインダー等を溶媒でスラリー化し、薄膜状に塗布する際に、スジを引く等の問題を生ずる場合がある。ここで、異なるメジアン径d50をもつ正極活物質を2種類以上混合することで、正極作成時の充填性を更に向上させることもできる。
[[[[Median diameter d50]]]
The median diameter d50 of the particles (secondary particle diameter when primary particles are aggregated to form secondary particles) is usually 0.1 μm or more, preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, most The upper limit is usually 20 μm or less, preferably 18 μm or less, more preferably 16 μm or less, and most preferably 15 μm or less. Below the lower limit, high tap density products may not be obtained. When the upper limit is exceeded, it takes time to diffuse lithium in the particles, resulting in deterioration of the battery performance, or positive electrode formation of the battery, ie, active material When a conductive agent, a binder or the like is slurried with a solvent and applied in a thin film, problems such as streaking may occur. Here, by mixing two or more types of positive electrode active materials having different median diameters d50, it is possible to further improve the filling property at the time of preparation of the positive electrode.

なお、本発明におけるメジアン径d50は、公知のレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置によって測定される。粒度分布計としてHORIBA社製LA−920を用いる場合、測定の際に用いる分散媒として、0.1質量%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、5分間の超音波分散後に測定屈折率1.24を設定して測定される。   The median diameter d50 in the present invention is measured by a known laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring apparatus. When LA-920 manufactured by HORIBA is used as a particle size distribution analyzer, a 0.1 mass% sodium hexametaphosphate aqueous solution is used as a dispersion medium for measurement, and a refractive index of 1.24 is set after ultrasonic dispersion for 5 minutes. Measured.

[[[平均一次粒子径]]]
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には、正極活物質の平均一次粒子径としては、通常0.01μm以上、好ましくは0.05μm以上、更に好ましくは0.08μm以上、最も好ましくは0.1μm以上で、通常3μm以下、好ましくは2μm以下、更に好ましくは1μm以下、最も好ましくは0.6μm以下である。上記上限を超えると球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下するために、出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。逆に、上記下限を下回ると、通常、結晶が未発達であるために充放電の可逆性が劣る等の問題を生ずる場合がある。
[[[[Average primary particle size]]]
When primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle diameter of the positive electrode active material is usually 0.01 μm or more, preferably 0.05 μm or more, and more preferably 0.08 μm or more. Most preferably, it is 0.1 μm or more, usually 3 μm or less, preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less, and most preferably 0.6 μm or less. If the above upper limit is exceeded, it is difficult to form spherical secondary particles, which adversely affects the powder packing property or significantly lowers the specific surface area, which may increase the possibility that battery performance such as output characteristics may be degraded. is there. On the other hand, if the lower limit is exceeded, usually problems such as poor reversibility of charge and discharge may occur due to underdeveloped crystals.

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

[[[BET比表面積]]]
本発明の二次電池に供する正極活物質のBET比表面積は、0.2m2/g以上、好ましくは0.3m2/g以上、更に好ましくは0.4m2/g以上であり、上限は、4.0m2/g以下、好ましくは2.5m2/g以下、更に好ましくは1.5m2/g以下である。BET比表面積がこの範囲よりも小さいと電池性能が低下しやすく、大きいとタップ密度が上がりにくくなり、正極活物質形成時の塗布性に問題が発生しやすい場合がある。
[[[BET specific surface area]]]
The BET specific surface area of the positive electrode active material used in the secondary battery of the present invention is 0.2 m 2 / g or more, preferably 0.3 m 2 / g or more, more preferably 0.4 m 2 / g or more, and the upper limit is 4.0 m 2 / g or less, preferably 2.5 m 2 / g or less, more preferably 1.5 m 2 / g or less. If the BET specific surface area is smaller than this range, the battery performance tends to deteriorate, and if the BET specific surface area is large, it is difficult to increase the tap density, and problems may easily occur in the coatability when forming the positive electrode active material.

BET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、試料に対して窒素流通下150℃で30分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用い、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値で定義される。   The BET specific surface area is determined by using a surface area meter (for example, Okura Riken fully automatic surface area measurement device) and subjecting the sample to predrying at 150 ° C. for 30 minutes under nitrogen flow, and then relative pressure of nitrogen to atmospheric pressure It is defined as a value measured by a nitrogen adsorption BET one-point method by a gas flow method using a nitrogen-helium mixed gas which is accurately adjusted to have a value of 0.3.

[[[製造法]]]
正極活物質の製造法としては、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。特に球状ないし楕円球状の活物質を作成するには種々の方法が考えられるが、例えば、遷移金属硝酸塩、硫酸塩等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作成回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これにLiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法、また、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源と、必要に応じ他の元素の原料物質とを水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これを高温で焼成して活物質を得る方法等が挙げられる。
[[[Manufacturing method]]]
As a manufacturing method of a positive electrode active material, a general method is used as a manufacturing method of an inorganic compound. In particular, various methods can be considered to form a spherical or elliptical spherical active material. For example, transition metal raw materials such as transition metal nitrates and sulfates and, if necessary, raw materials of other elements such as water, etc. Dissolve or grind and disperse in a solvent, adjust pH while stirring to prepare a spherical precursor, dry it as necessary, and then Li such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 etc. Method to obtain active material by adding source and calcining at high temperature, transition metal source material such as transition metal nitrate, sulfate, hydroxide, oxide etc. and source material of other element if necessary, solvent such as water It is dissolved or crushed and dispersed in it, and it is dry-formed by a spray drier etc. to form spherical or elliptical spherical precursor, to which Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 etc. is added and calcined at high temperature Methods of obtaining active materials, Transition metal source materials such as transition metal nitrates, sulfates, hydroxides and oxides, Li sources such as LiOH, Li 2 CO 3 , LiNO 3 and source materials of other elements as necessary, such as water It is dissolved or pulverized in a solvent, dried and molded by a spray dryer or the like to form a spherical or elliptical spherical precursor, which is calcined at high temperature to obtain an active material.

[[正極の構成]]
以下に、本発明に使用される正極の構成について述べる。
[[[電極構造と作製法]]]
正極は、正極活物質粒子と結着剤とを含有する正極活物質層を、集電体上に形成して作製される。正極活物質を用いる正極の製造は、常法により行うことができる。即ち、正極活物質と結着剤、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成させることにより正極を得ることができる。
[[Configuration of positive electrode]]
The configuration of the positive electrode used in the present invention will be described below.
[[[[Electrode structure and preparation method]]]
The positive electrode is manufactured by forming a positive electrode active material layer containing positive electrode active material particles and a binder on a current collector. The production of the positive electrode using the positive electrode active material can be carried out by a conventional method. That is, a positive electrode active material, a binder, and optionally a conductive material, a thickener and the like mixed in a dry state to form a sheet is pressure bonded to a positive electrode current collector, or a liquid medium of these materials A positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on a current collector by applying it as a slurry by dissolving or dispersing it as a slurry and drying it.

正極活物質の正極活物質層中の含有量は、通常10質量%以上、好ましくは30質量%以上、特に好ましくは50質量%以上である。また、上限は、通常99.9質量%以下、好ましくは99質量%以下である。正極活物質層中の正極活物質の含有量が低いと電気容量が不十分となる場合がある。逆に含有量が高すぎると正極の強度が不足する場合がある。なお、本発明においては、正極活物質は1種を単独で用いても良く、異なる組成又は異なる粉体物性の2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is usually 10% by mass or more, preferably 30% by mass or more, and particularly preferably 50% by mass or more. The upper limit is usually 99.9% by mass or less, preferably 99% by mass or less. If the content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is low, the electrical capacity may be insufficient. Conversely, if the content is too high, the strength of the positive electrode may be insufficient. In the present invention, one type of positive electrode active material may be used alone, or two or more types having different compositions or different powder physical properties may be used in any combination and ratio.

塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。   In order to increase the packing density of the positive electrode active material, the positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a hand press, a roller press, or the like.

正極活物質層の電極化した際の電極構造は特には限定されないが、集電体上に存在している正極活物質層の密度は、下限として好ましくは1.0g/cm3以上、より好ましくは1.5g/cm3、更に好ましくは2.0g/cm3以上であり、上限として好ましくは4.0g/cm3以下、より好ましくは3.5g/cm3以下、更に好ましくは3.0g/cm3以下の範囲である。この範囲を上回ると集電体/活物質界面付近への電解液の浸透性が低下し、特に高電流密度での充放電特性が低下する場合がある。また下回ると活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大する場合がある。 The electrode structure of the positive electrode active material layer is not particularly limited, but the density of the positive electrode active material layer present on the current collector is preferably 1.0 g / cm 3 or more, more preferably as the lower limit. Is 1.5 g / cm 3 , more preferably 2.0 g / cm 3 or more, and the upper limit is preferably 4.0 g / cm 3 or less, more preferably 3.5 g / cm 3 or less, still more preferably 3.0 g / Cm 3 or less. If this range is exceeded, the permeability of the electrolyte to the vicinity of the current collector / active material interface may be reduced, and in particular, the charge / discharge characteristics at high current density may be reduced. If it is lower than that, the conductivity between the active materials may be reduced, and the battery resistance may be increased.

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

導電材は、正極活物質層中に、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、また、上限は、通常50質量%以下、好ましくは30質量%以下、より好ましくは15質量%以下含有するように用いられる。含有量がこの範囲よりも低いと導電性が不十分となる場合がある。逆に、含有量がこの範囲よりも高いと電池容量が低下する場合がある。   The conductive material is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more in the positive electrode active material layer, and the upper limit is usually 50% by mass or less, preferably Is used so as to be 30% by mass or less, more preferably 15% by mass or less. If the content is lower than this range, the conductivity may be insufficient. Conversely, if the content is higher than this range, the battery capacity may decrease.

[[[結着剤]]]
正極活物質層の製造に用いる結着剤としては、特に限定されず、塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であれば良いが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
[[[Binder]]]
The binder used to manufacture the positive electrode active material layer is not particularly limited, and in the case of the coating method, any material that can be dissolved or dispersed in the liquid medium used at the time of electrode manufacture may be used. Resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose and nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), fluororubber, isoprene rubber Rubber-like polymers such as butadiene rubber, ethylene / propylene rubber, etc .; styrene / butadiene / styrene block copolymer or its hydrogenated substance, EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), styrene / ethylene / butadiene / Ethylene copolymer, styrene Thermoplastic elastomeric polymers such as isoprene / styrene block copolymers or their hydrogenated products; Syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymers, propylene / α-olefin copolymer Soft resinous polymers such as coalescing agents; polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer etc .; alkali metal ions (especially lithium ion) And the like, and the like. One of these substances may be used alone, or two or more of these substances may be used in any combination and ratio.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、上限は、通常80質量%以下、好ましくは60質量%以下、更に好ましくは40質量%以下、最も好ましくは10質量%以下である。結着剤の割合が低すぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう場合がある。一方で、高すぎると、電池容量や導電性の低下につながる場合がある。   The proportion of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and the upper limit is usually 80% by mass or less, preferably 60 It is at most mass%, more preferably at most 40 mass%, most preferably at most 10 mass%. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material can not be sufficiently retained, and the mechanical strength of the positive electrode is insufficient, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. On the other hand, if it is too high, it may lead to a decrease in battery capacity and conductivity.

[[[液体媒体]]]
スラリーを形成するための液体媒体としては、正極活物質、導電剤、結着剤、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。
[[[Liquid medium]]]
As a liquid medium for forming a slurry, any solvent can be used as long as it can dissolve or disperse the positive electrode active material, the conductive agent, the binder, and the thickener used if necessary. There is no particular limitation, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.

水系媒体としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系媒体としては、例えば、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。   Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like. Examples of the organic medium include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and methyl naphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone Esters such as methyl acetate and methyl acrylate; Amines such as diethylenetriamine and N, N-dimethylaminopropylamine; Ethers such as diethyl ether, propylene oxide and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) And amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide; and aprotic polar solvents such as hexamethylphosphaamide and dimethyl sulfoxide.

特に水系媒体を用いる場合、増粘剤と、スチレンブタジエンゴム(SBR)等のラテックスを用いてスラリー化するのが好ましい。増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。更に増粘剤を添加する場合には、活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、正極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や正極活物質間の抵抗が増大する問題が生じる場合がある。   In particular, when an aqueous medium is used, it is preferable to use a thickener and a latex such as styrene butadiene rubber (SBR) to make a slurry. Thickeners are usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio. When a thickener is further added, the ratio of the thickener to the active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 0.6% by mass or more. The upper limit is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. Below this range, the coatability may be significantly reduced. If it exceeds, the proportion of the active material in the positive electrode active material layer may be reduced, which may cause a problem of a decrease in battery capacity or an increase in resistance between the positive electrode active materials.

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

集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素質材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。薄膜の厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上であり、また、上限は、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下である。薄膜がこの範囲よりも薄いと集電体として必要な強度が不足する場合がある。逆に、薄膜がこの範囲よりも厚いと取り扱い性が損なわれる場合がある。   Examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punched metal, foamed metal and the like in the case of a metal material, and in the case of a carbonaceous material, a carbon plate, A carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Of these, metal thin films are preferred. The thin film may be formed in a mesh shape as appropriate. The thickness of the thin film is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and the upper limit is usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. If the thin film is thinner than this range, the strength required for the current collector may be insufficient. Conversely, if the thin film is thicker than this range, the handleability may be impaired.

集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(電解液注液直前の片面の活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)が150以下であることが好ましく、特に好ましくは20以下、より好ましくは10以下であり、下限は、0.1以上が好ましく、特に好ましくは0.4以上、より好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。この範囲を下回ると、正極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。   The ratio of the thickness of the current collector to the thickness of the positive electrode active material layer is not particularly limited, but (the thickness of the active material layer on one side immediately before the injection of the electrolyte) / (thickness of the current collector) is 150 or less Is particularly preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and the lower limit is preferably 0.1 or more, particularly preferably 0.4 or more, more preferably 1 or more. If this range is exceeded, the current collector may generate Joule heat during high current density charge and discharge. Below this range, the volume ratio of the current collector to the positive electrode active material may increase, and the capacity of the battery may decrease.

[[[電極面積]]]
本発明の二次電池用非水系電解液を用いる場合、その低温出力向上効果をより大きく発現させる観点から、正極活物質層の面積は、電池外装ケースの外表面積に対して大きくすることが好ましい。具体的には、二次電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和が面積比で20倍以上とすることが好ましく、更に40倍以上とすることがより好ましい。外装ケースの外表面積とは、有底角型形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分の縦と横と厚さの寸法から計算で求める総面積をいう。有底円筒形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分を円筒として近似する幾何表面積である。正極の電極面積の総和とは、負極活物質を含む合材層に対向する正極合材層の幾何表面積であり、集電体箔を介して両面に正極合材層を形成してなる構造では、それぞれの面を別々に算出する面積の総和をいう。
[[[Electrode area]]]
In the case of using the non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery of the present invention, it is preferable to make the area of the positive electrode active material layer larger than the outer surface area of the battery outer case from the viewpoint of exerting the low temperature output improvement effect larger. . Specifically, the sum of the electrode area of the positive electrode with respect to the surface area of the exterior of the secondary battery is preferably 20 times or more in area ratio, and more preferably 40 times or more. The external surface area of the outer case means, in the case of a rectangular shape with a bottom, the total area obtained by calculation from the dimensions of the length, width and thickness of the case portion filled with the power generating element excluding the protruding portion of the terminal. . In the case of a bottomed cylindrical shape, it is a geometric surface area which approximates the case part filled with the power generation element excluding the protruding part of the terminal as a cylinder. The sum of the electrode area of the positive electrode is the geometric surface area of the positive electrode mixture layer facing the mixture layer containing the negative electrode active material, and in the structure formed by forming the positive electrode mixture layer on both sides via the current collector foil. , The sum of the area to calculate each face separately.

二次電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和を面積比で20倍以上とすることにより非水系電解液の低温特性向上効果が増幅される理由は明確でないが、(1)正極の電極面積が大きいことによるリチウムイオン脱挿入反応抵抗の減少と、非水系電解液による反応抵抗の減少が何らかの相乗効果をもたらしている可能性、及び(2)本発明の非水系電解液は粘度の高いエチレンカーボネートの含有量が抑制されているため電極合材層に対する浸透性が良く、電極表面積の大きな電池に対して使用した場合にも電解液が充分に拡散、浸透して特定化合物による出力向上効果を大きく引き出している可能性が考えられる。上記(2)の効果を生かすためには、電極表面積の大きさと、以降説明する高容量電池、低(直流)抵抗電池の要件を同時に満たすことが好ましい。これらの要件は本発明の非水系電解液と組み合わせて使用することによって大きな出力向上効果を実現するものであり、電極表面積を大きくとることは、この効果を阻害することなく発現させるために有効と考えられるためである。   The reason why the low temperature characteristics improvement effect of the non-aqueous electrolyte solution is amplified by setting the sum of the electrode area of the positive electrode to the surface area of the exterior of the secondary battery at 20 times or more in area ratio is unclear. There is a possibility that the reduction in resistance to lithium ion deintercalation reaction due to the large electrode area and the reduction in reaction resistance due to the non-aqueous electrolyte have some synergistic effect, and (2) the non-aqueous electrolyte of the present invention has viscosity Since the high ethylene carbonate content is suppressed, the permeability to the electrode mixture layer is good, and even when used for a battery with a large electrode surface area, the electrolyte sufficiently diffuses and penetrates to improve the output by the specific compound. There is a possibility that the effect has been largely drawn out. In order to take advantage of the effect of the above (2), it is preferable to simultaneously satisfy the size of the electrode surface area and the requirements of a high capacity battery and a low (direct current) resistance battery to be described later. These requirements realize a large output improvement effect by using it in combination with the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, and taking a large surface area of the electrode is effective to express this effect without inhibiting it. It is because it is thought.

[[[放電容量]]]
本発明の非水系電解液を用いる場合、二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、3アンペアーアワー(Ah)以上であると、低温放電特性の向上効果が大きくなるため特に好ましい。そのため、正極板は、放電容量が満充電で、3アンペアアワー(Ah)以上20Ah未満になるように設計することが好ましく、更に4Ah以上10Ah未満がより好ましい。3Ah未満では、大電流の取り出し時に電極反応抵抗による電圧低下が大きくなり電力効率が悪くなる場合がある。この場合、低温放電特性も悪化し、非水溶媒中に1容量%以上、25容量%以下のエチレンカーボネートと特定化合物を含有する本発明の非水系電解液を用いた場合に得られる低温放電特性の向上が不十分になる場合がある。20Ah以上では、電極反応抵抗が小さくなり電力効率は良くなるが、パルス充放電時の電池内部発熱による温度分布が大きく、充放電繰り返しの耐久性が劣り、また、過充電や内部短絡等の異常時の急激な発熱に対して放熱効率も悪くなり、内圧が上昇してガス放出弁が作動する現象(弁作動)、電池内容物が外に激しく噴出する現象(破裂)に至る確率が上がる場合がある。
[[[Discharge capacity]]]
When the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is used, the electric capacity (electric capacity when the battery is discharged from the fully charged state to the discharged state) of the battery element contained in one battery outer part of the secondary battery is 3 It is particularly preferable that the temperature is higher than the ampere-hour (Ah) because the improvement effect of the low temperature discharge characteristics is increased. Therefore, the positive electrode plate is preferably designed so that the discharge capacity is fully charged and is 3 amps hour (Ah) or more and less than 20 Ah, and more preferably 4 Ah or more and less than 10 Ah. If it is less than 3 Ah, the voltage drop due to the electrode reaction resistance may be large at the time of taking out a large current, and the power efficiency may be deteriorated. In this case, the low temperature discharge characteristics are also deteriorated, and the low temperature discharge characteristics obtained when using the non-aqueous electrolyte solution of the present invention containing 1% by volume or more and 25% by volume or less ethylene carbonate and the specific compound in the non-aqueous solvent. Improvement may be insufficient. At 20 Ah or more, the electrode reaction resistance decreases and the power efficiency improves, but the temperature distribution due to heat generation inside the battery during pulse charge and discharge is large, the durability of charge and discharge repetition is poor, and abnormalities such as overcharge and internal short circuit When the heat release efficiency worsens due to sudden heat generation at the time, the internal pressure rises and the phenomenon that the gas release valve operates (valve operation) and the phenomenon that the contents of the battery are violently spouted out (burst) increase There is.

[[[正極板の厚さ]]]
正極板の厚さは特に限定されるものではないが、高容量かつ高出力の観点から、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは、集電体の片面に対して下限として、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上で、上限としては、好ましくは200μm以下、より好ましくは100μm以下である。
[[[[Positive plate thickness]]]
The thickness of the positive electrode plate is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity and high output, the thickness of the mixture layer obtained by subtracting the metal foil thickness of the core material is one side of the current collector. The lower limit is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and the upper limit is preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less.

[負極]
以下に本発明の非水系電解液二次電池に使用される負極について説明する。
[[負極活物質]]
以下に負極に使用される負極活物質について述べる。
[Negative electrode]
The negative electrode used for the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described below.
[[Anode active material]]
The negative electrode active material used for the negative electrode will be described below.

[[[組成]]]
負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はなく、炭素質材料、酸化錫や酸化ケイ素等の金属酸化物、金属複合酸化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金、SnやSi等のリチウムと合金形成可能な金属等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。なかでも炭素質材料又はリチウム複合酸化物が安全性の点から好ましく用いられる。
[[[composition]]]
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium ions electrochemically, and carbonaceous materials, metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, metal complex oxides, lithium alone And lithium alloys such as lithium aluminum alloys, metals which can be alloyed with lithium such as Sn and Si, and the like. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio. Among them, carbonaceous materials or lithium composite oxides are preferably used from the viewpoint of safety.

金属複合酸化物としては、リチウムを吸蔵、放出可能であれば特には制限されないが、構成成分としてチタン及び/又はリチウムを含有していることが、高電流密度充放電特性の観点で好ましい。   The metal composite oxide is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but it is preferable from the viewpoint of high current density charge and discharge characteristics that titanium and / or lithium is contained as a component.

炭素質材料としては、
(1)天然黒鉛、
(2)人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質;炭素質物質{例えば天然黒鉛、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ、或いはこれらピッチを酸化処理したもの、ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物、炭化可能な有機物(例えば軟ピッチから硬ピッチまでのコールタールピッチ、或いは乾留液化油等の石炭系重質油、常圧残油、減圧残油の直流系重質油、原油、ナフサ等の熱分解時に副生するエチレンタール等分解系石油重質油、更にアセナフチレン、デカシクレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素、フェナジンやアクリジン等のN環化合物、チオフェン、ビチオフェン等のS環化合物、ビフェニル、テルフェニル等のポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、これらのものの不溶化処理品、含窒素性のポリアクニロニトリル、ポリピロール等の有機高分子、含硫黄性のポリチオフェン、ポリスチレン等の有機高分子、セルロース、リグニン、マンナン、ポリガラクトウロン酸、キトサン、サッカロースに代表される多糖類等の天然高分子、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンオキシド等の熱可塑性樹脂、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等の熱硬化性樹脂)及びこれらの炭化物、又は炭化可能な有機物をベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n−へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液及びこれらの炭化物}を400から3200℃の範囲で一回以上熱処理された炭素材料、
As a carbonaceous material,
(1) Natural graphite,
(2) artificial carbonaceous material and artificial graphitic material; carbonaceous material {eg, natural graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, petroleum-based pitch or those obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch Pyrolysates of organic matter such as coke and carbon material partially graphitized thereof, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fiber, carbonizable organic matter (eg coal tar pitch from soft pitch to hard pitch, or dry distillation liquefaction) Heavy oil such as coal-based heavy oil, normal pressure residual oil, direct-current heavy oil of reduced pressure residual oil, crude oil, ethylene tar such as heavy petroleum oil which is by-produced during pyrolysis of naphtha, acenaphthylene, decacyclene, Aromatic hydrocarbons such as anthracene and phenanthrene, N-ring compounds such as phenazine and acridine, thiophene and bithiophene Ring compounds, polyphenylenes such as biphenyl and terphenyl, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, insolubilized products thereof, organic polymers such as nitrogen-containing polyacrylonitrile and polypyrrole, sulfur-containing polythiophenes, Organic polymers such as polystyrene, natural polymers such as polysaccharides represented by cellulose, lignin, mannan, polygalactouronic acid, chitosan and sucrose, thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide and polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol -Thermosetting resins such as formaldehyde resin and imide resin) and their carbides or carbonizable organic substances dissolved in low molecular organic solvents such as benzene, toluene, xylene, quinoline and n-hexane and the like Charcoal Carbon material is heat treated one or more times in a range things} from 400 3200 ° C.,

(3)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる結晶性を有する炭素質から成り立ちかつ/又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素材料、
(4)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる配向性を有する炭素質から成り立ちかつ/又はその異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素材料、
から選ばれるものが初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスが良く好ましい。
(3) A carbon material having an interface in which the negative electrode active material layer is made of at least two or more different crystalline carbonaceous substances and / or in which the different crystalline carbonaceous substances are in contact with each other
(4) A carbon material having an interface in which the negative electrode active material layer is made of at least two or more kinds of different orientations of carbonaceous matter and / or at which the different orientation carbonaceous matter contacts
The balance among initial irreversible capacity and high current density charge / discharge characteristics is preferable.

[[負極の構成、物性、調製方法]]
炭素質材料についての性質や炭素質材料を含有する負極電極及び電極化手法、集電体、リチウムイオン二次電池については、次に示す(1)〜(19)の何れか1項又は複数項を同時に満たしていることが望ましい。
[[Configuration, Physical Properties, Preparation Method of Negative Electrode]]
A property of a carbonaceous material, a negative electrode containing the carbonaceous material and an electrode forming method, a current collector, and a lithium ion secondary battery, any one or more of the following (1) to (19) It is desirable to satisfy at the same time.

(1)X線パラメータ
炭素質材料は、学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、0.335nm以上であることが好ましく、通常0.360nm以下、好ましくは0.350nm以下、更に好ましくは0.345nm以下であることが望まれる。また、学振法によるX線回折で求めた炭素質材料の結晶子サイズ(Lc)は、1.0nm以上であることが好ましく、中でも1.5nm以上であることが更に好ましい。
(1) X-ray parameter In the carbonaceous material, the d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 0.335 nm or more, usually 0.360 nm It is desired that the thickness be as follows, preferably 0.350 nm or less, more preferably 0.345 nm or less. The crystallite size (Lc) of the carbonaceous material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is preferably 1.0 nm or more, and more preferably 1.5 nm or more.

(2)灰分
炭素質材料中に含まれる灰分は、炭素質材料の全質量に対して、1質量%以下、中でも0.5質量%以下、特に0.1質量%以下、下限としては1ppm以上であることが好ましい。上記の範囲を上回ると充放電時の電解液との反応による電池性能の劣化が無視できなくなる場合がある。この範囲を下回ると、製造に多大な時間とエネルギーと汚染防止のための設備とを必要とし、コストが上昇する場合がある。
(2) Ash content The ash content contained in the carbonaceous material is 1% by mass or less, in particular 0.5% by mass or less, particularly 0.1% by mass or less, and the lower limit is 1 ppm or more based on the total mass of the carbonaceous material Is preferred. If the above range is exceeded, the deterioration of the battery performance due to the reaction with the electrolyte during charge and discharge may not be negligible. Below this range, manufacturing may require a lot of time, energy and equipment for preventing pollution, which may increase the cost.

(3)体積基準平均粒径
炭素質材料の体積基準平均粒径は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒径(メジアン径)が、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、更に好ましくは7μm以上である。また、上限は、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下、特に好ましくは25μm以下である。上記範囲を下回ると、不可逆容量が増大して、初期の電池容量の損失を招くことになる場合がある。また上記範囲を上回ると、塗布により電極を作製する際に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。
(3) Volume-Based Average Particle Size The volume-based average particle size of the carbonaceous material is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably the volume-based average particle size (median diameter) determined by laser diffraction / scattering method Is 5 μm or more, more preferably 7 μm or more. The upper limit is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, still more preferably 30 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less. Below the above range, the irreversible capacity may increase, which may lead to the loss of the initial battery capacity. If the above range is exceeded, a non-uniform coated surface is likely to be formed when preparing the electrode by coating, which may be undesirable in the battery manufacturing process.

本発明において体積基準平均粒径は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約10mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA−700)を用いて測定したメジアン径で定義する。   In the present invention, the volume-based average particle size is obtained by dispersing a carbon powder in a 0.2% by mass aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate which is a surfactant, and using laser diffraction / scattering particle size It defines by the median diameter measured using a distribution meter (for example, LA-700 by Horiba, Ltd.).

(4)ラマンR値、ラマン半値幅
アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した炭素質材料のラマンR値は、通常0.01以上、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.10以上、上限としては1.50以下、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.0以下、更に好ましくは0.50以下の範囲である。R値がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
(4) Raman R value, Raman half value width The Raman R value of the carbonaceous material measured using argon ion laser Raman spectroscopy is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, more preferably 0.10 or more The upper limit thereof is 1.50 or less, preferably 1.2 or less, more preferably 1.0 or less, and still more preferably 0.50 or less. If the R value is below this range, the crystallinity of the particle surface may be too high, and sites for Li to enter into the layer may be reduced with charge and discharge. That is, the chargeability may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by pressing after being applied to the current collector, crystals may be easily oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if this range is exceeded, the crystallinity of the particle surface may be reduced, the reactivity with the electrolytic solution may be increased, and the efficiency may be reduced or the gas generation may be increased.

また、炭素質材料の1580cm-1付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常10cm-1以上、好ましくは15cm-1以上、また上限として、通常100cm-1以下、好ましくは80cm-1以下、より好ましくは60cm-1以下、更に好ましくは40cm-1以下の範囲である。ラマン半値幅がこの範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。即ち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、この範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。 The Raman half value width in the vicinity of 1580 cm -1 of the carbonaceous material is not particularly limited, but is usually 10 cm -1 or more, preferably 15 cm -1 or more, and the upper limit is usually 100 cm -1 or less, preferably 80 cm -1 or less, More preferably, it is in the range of 60 cm -1 or less, still more preferably 40 cm -1 or less. If the Raman half width is below this range, the crystallinity of the particle surface may be too high, and sites for Li to enter into the layer may be reduced as charge and discharge occur. That is, the chargeability may be reduced. In addition, when the negative electrode is densified by pressing after being applied to the current collector, crystals may be easily oriented in a direction parallel to the electrode plate, which may lead to a decrease in load characteristics. On the other hand, if this range is exceeded, the crystallinity of the particle surface may be reduced, the reactivity with the electrolytic solution may be increased, and the efficiency may be reduced or the gas generation may be increased.

ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(例えば、日本分光社製ラマン分光器)を用い、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られたラマンスペクトルについて、1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出して、これを炭素質材料のラマンR値と定義する。また、得られたラマンスペクトルの1580cm-1付近のピークPAの半値幅を測定し、これを炭素質材料のラマン半値幅と定義する。 The measurement of the Raman spectrum is carried out using a Raman spectrometer (for example, Raman spectrometer manufactured by JASCO Corporation), allowing the sample to fall naturally into the measurement cell and filling it, while irradiating the sample surface in the cell with argon ion laser light , By rotating the cell in a plane perpendicular to the laser light. The obtained Raman spectrum, the intensity I A of the peak P A in the vicinity of 1580 cm -1, and measuring the intensity I B of a peak P B in the vicinity of 1360 cm -1, the intensity ratio R (R = I B / I A ) Is calculated and defined as the Raman R value of the carbonaceous material. In addition, the half width of the peak P A near 1580 cm −1 of the obtained Raman spectrum is measured, and this is defined as the Raman half width of the carbonaceous material.

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

(5)BET比表面積
BET法を用いて測定した炭素質材料の比表面積は、通常0.1m2/g以上、好ましくは0.7m2/g以上、より好ましくは1.0m2/g以上、更に好ましくは1.5m2/g以上である。上限は、通常100m2/g以下、好ましくは25m2/g以下、より好ましくは15m2/g以下、更に好ましくは10m2/g以下である。比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなりやすく、リチウムが電極表面で析出しやすくなるため、安全上の問題が生ずる場合がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい場合がある。
BET法による比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用い、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定した値を用いる。
(6)細孔径分布
炭素質材料の細孔径分布は、Hgポロシメトリー(水銀圧入法)により求められる、細孔の直径が0.01μm以上、1μm以下に相当する粒子内の空隙、粒子表面のステップによる凹凸、粒子間の接触面等の量が、0.01mL/g以上、好ましくは0.05mL/g以上、より好ましくは0.1mL/g以上、上限として0.6mL/g以下、好ましくは0.4mL/g以下、より好ましくは0.3mL/g以下の範囲である。この範囲を上回ると、極板化時にバインダーが多量に必要となる場合がある。下回ると、高電流密度充放電特性が低下し、かつ充放電時の電極の膨張収縮の緩和効果が得られない場合がある。
(5) BET Specific Surface Area The specific surface area of the carbonaceous material measured using the BET method is usually 0.1 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more More preferably, it is 1.5 m 2 / g or more. The upper limit is usually 100 m 2 / g or less, preferably 25 m 2 / g or less, more preferably 15 m 2 / g or less, still more preferably 10 m 2 / g or less. If the value of the specific surface area falls below this range, the acceptability of lithium at the time of charging when used as a negative electrode material tends to deteriorate, and lithium tends to precipitate on the electrode surface, which may cause safety problems. On the other hand, if it exceeds this range, the reactivity with the electrolyte increases when used as a negative electrode material, gas generation tends to be large, and it may be difficult to obtain a preferable battery.
The specific surface area by the BET method is the relative pressure of nitrogen to atmospheric pressure after performing predrying for 15 minutes at 350 ° C. under flowing nitrogen with a sample using a surface area meter (for example, Okura Riken fully automatic surface area measurement device) Using a nitrogen-helium mixed gas accurately adjusted so that the pressure value becomes 0.3, the value measured by the nitrogen adsorption BET one-point method by the gas flow method is used.
(6) Pore size distribution The pore size distribution of the carbonaceous material is determined by Hg porosimetry (mercury intrusion method), and the voids in the particle corresponding to the pore diameter of 0.01 μm or more and 1 μm or less, the particle surface The amount of irregularities due to steps, the contact surface between particles, etc. is 0.01 mL / g or more, preferably 0.05 mL / g or more, more preferably 0.1 mL / g or more, and the upper limit is 0.6 mL / g or less, preferably Is in the range of 0.4 mL / g or less, more preferably 0.3 mL / g or less. If this range is exceeded, a large amount of binder may be required during electrode plate formation. If it is lower than this, the high current density charge / discharge characteristics may be deteriorated, and the effect of alleviating expansion and contraction of the electrode during charge and discharge may not be obtained.

また、0.01μm〜100μmの範囲の細孔径に相当する全細孔容積が、好ましくは0.1mL/g以上、より好ましくは0.25mL/g以上、更に好ましくは0.4mL/g以上、上限として10mL/g以下、好ましくは5mL/g以下、より好ましくは2mL/g以下の範囲である。この範囲を上回ると極板化時にバインダーを多量に必要となる場合がある。下回ると極板化時に増粘剤や結着剤の分散効果が得られない場合がある。   Further, the total pore volume corresponding to the pore diameter in the range of 0.01 μm to 100 μm is preferably 0.1 mL / g or more, more preferably 0.25 mL / g or more, still more preferably 0.4 mL / g or more. The upper limit is 10 mL / g or less, preferably 5 mL / g or less, more preferably 2 mL / g or less. If this range is exceeded, a large amount of binder may be required at the time of electrode plate formation. If it is lower than that, the dispersing effect of the thickener and the binder may not be obtained at the time of electrode plate formation.

また、平均細孔径は、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、更に好ましくは0.5μm以上、上限としては通常、50μm以下、好ましくは20μm以下、更に好ましくは10μm以下の範囲である。この範囲を上回ると、バインダーが多量に必要となる場合がある。下回ると高電流密度充放電特性が低下する場合がある。   The average pore diameter is preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, still more preferably 0.5 μm or more, and the upper limit thereof is usually 50 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 10 μm or less It is. Above this range, a large amount of binder may be required. Below this range, the high current density charge / discharge characteristics may be degraded.

Hgポロシメトリー用の装置として、水銀ポロシメータ(オートポア9520:マイクロメリテックス社製)を用いた。試料約0.2gを、パウダー用セルに封入し、室温、真空下(50μmHg以下)にて10分間脱気して前処理を実施した。引き続き、4psia(約28kPa)に減圧し水銀を導入し、4psia(約28kPa)から40000psia(約280MPa)までステップ状に昇圧させた後、25psia(約170kPa)まで降圧させた。昇圧時のステップ数は80点以上とし、各ステップでは10秒の平衡時間の後、水銀圧入量を測定した。こうして得られた水銀圧入曲線からWashburnの式を用い、細孔径分布を算出した。なお、水銀の表面張力(γ)は485dyne/cm、接触角(ψ)は140°とした。平均細孔径には累積細孔体積が50%となるときの細孔径を用いた。   As an apparatus for Hg porosimetry, a mercury porosimeter (Autopore 9520: manufactured by Micromeritex) was used. About 0.2 g of the sample was sealed in a powder cell and degassed for 10 minutes at room temperature under vacuum (50 μm Hg or less) for pretreatment. Subsequently, the pressure was reduced to 4 psia (about 28 kPa), mercury was introduced, the pressure was stepped up from 4 psia (about 28 kPa) to 40,000 psia (about 280 MPa), and the pressure was reduced to 25 psia (about 170 kPa). The number of steps for boosting was 80 points or more, and in each step, the amount of mercury intrusion was measured after an equilibration time of 10 seconds. The pore size distribution was calculated from the mercury intrusion curve thus obtained using the Washburn equation. The surface tension (γ) of mercury was 485 dyne / cm, and the contact angle (ψ) was 140 °. The average pore size was the pore size at which the cumulative pore volume was 50%.

(7)円形度
炭素質材料の球形の程度として円形度を用い、その粒径が3〜40μmの範囲にある粒子の円形度が0.1以上が好ましく、特に好ましくは0.5以上、より好ましくは0.8以上、更に好ましくは0.85以上、最も好ましくは0.9以上である。円形度が大きいと高電流密度充放電特性が向上するため好ましい。
(7) Degree of circularity The degree of circularity is used as the degree of spherical shape of the carbonaceous material, and the degree of circularity of particles having a particle diameter in the range of 3 to 40 μm is preferably 0.1 or more, particularly preferably 0.5 or more, Preferably it is 0.8 or more, More preferably, it is 0.85 or more, Most preferably, it is 0.9 or more. If the degree of circularity is large, high current density charge / discharge characteristics are improved, which is preferable.

円形度は以下の式で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
円形度
=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)
The degree of circularity is defined by the following equation, and when the degree of circularity is 1, it becomes a theoretical perfect sphere.
Circularity = (perimeter of equivalent circle having the same area as particle projection shape) / (actual perimeter of particle projection shape)

円形度の値としては、例えば、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックスインダストリアル社製FPIA)を用い、試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6〜400μmに指定し、粒径が3〜40μmの範囲の粒子について測定した値を用いる。   As the value of circularity, for example, using a flow-type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Industrial Co., Ltd.), about 0.2 g of a sample is made of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate which is a surfactant. After dispersing in a 0.2 mass% aqueous solution (about 50 mL) and irradiating 28 kHz ultrasonic waves with an output of 60 W for 1 minute, the detection range is specified to 0.6 to 400 μm, and the particle size is 3 to 40 μm Use the value measured for.

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

(8)真密度
炭素質材料の真密度は、通常1.4g/cm以上、好ましくは1.6g/cm以上、より好ましくは1.8g/cm以上、更に好ましくは2.0g/cm以上であり、上限としては2.26g/cm以下である。上限は黒鉛の理論値である。この範囲を下回ると炭素の結晶性が低すぎて初期不可逆容量が増大する場合がある。本発明においては、真密度は、ブタノールを使用した液相置換法(ピクノメータ法)によって測定したもので定義する。
(8) True Density The true density of the carbonaceous material is usually 1.4 g / cm 3 or more, preferably 1.6 g / cm 3 or more, more preferably 1.8 g / cm 3 or more, further preferably 2.0 g / cm 3. It is cm 3 or more, and the upper limit is 2.26 g / cm 3 or less. The upper limit is the theoretical value of graphite. Below this range, the crystallinity of carbon is so low that the initial irreversible capacity may increase. In the present invention, the true density is defined as one measured by a liquid phase displacement method (pycnometer method) using butanol.

(9)タップ密度
炭素質材料のタップ密度は、通常0.1g/cm以上であり、好ましくは0.5g/cm以上、更に好ましくは0.7g/cm以上、特に好ましくは1.0g/cm以上であることが望まれる。また、好ましくは、2.0g/cm以下、更に好ましくは、1.8g/cm以下、特に好ましくは1.6g/cm以下である。タップ密度がこの範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、高容量の電池を得ることができない場合がある。一方、この範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。タップ密度は、正極活物質の項で記載した方法と同様の方法で測定され定義される。
(9) Tap density The tap density of the carbonaceous material is usually 0.1 g / cm 3 or more, preferably 0.5 g / cm 3 or more, more preferably 0.7 g / cm 3 or more, particularly preferably 1. It is desirable that it is 0 g / cm 3 or more. Also, it is preferably 2.0 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 or less, and particularly preferably 1.6 g / cm 3 or less. When the tap density is below this range, the packing density is difficult to increase when used as a negative electrode, and a high capacity battery may not be obtained. On the other hand, if this range is exceeded, the gaps between particles in the electrode become too small, it may be difficult to ensure the conductivity between particles, and it may be difficult to obtain desirable battery characteristics. The tap density is measured and defined in the same manner as the method described in the section of the positive electrode active material.

(10)配向比
炭素質材料の配向比は、通常0.005以上であり、好ましくは0.01以上、より好ましくは0.015以上であり、上限は、理論上0.67以下の範囲である。この範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定する。
(10) Orientation ratio The orientation ratio of the carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and the upper limit is theoretically within the range of 0.67 or less is there. Below this range, the high density charge and discharge characteristics may be degraded. The orientation ratio is measured by X-ray diffraction after pressure-molding the sample.

試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し600kgf/cmで圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出し、活物質の配向比と定義する。
ここでのX線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :発散スリット=0.5度、受光スリット=0.15mm、散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
A molded body obtained by filling 0.47 g of a sample into a molding machine having a diameter of 17 mm and compressing it at 600 kgf / cm 2 is set using clay to be flush with the surface of the sample holder for measurement and X-ray diffraction Measure The ratio represented by (110) diffraction peak intensity / (004) diffraction peak intensity is calculated from the peak intensities of (110) diffraction and (004) diffraction of the obtained carbon, and is defined as the orientation ratio of the active material.
The X-ray diffraction measurement conditions here are as follows. "2θ" indicates a diffraction angle.
Target: Cu (K α ray) graphite monochromator Slit: divergence slit = 0.5 degrees, light receiving slit = 0.15 mm, scattering slit = 0.5 degrees measurement range and step angle / measurement time:
(110) plane: 75 degrees ≦ 2θ ≦ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) plane: 52 degrees ≦ 2θ ≦ 57 degrees 1 degree / 60 seconds

(11)アスペクト比(粉)
アスペクト比は理論上1以上であり、上限として10以下、好ましくは8以下、更に好ましくは5以下である。上限を上回ると、極板化時にスジ引きがあったり、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
(11) Aspect ratio (powder)
The aspect ratio is theoretically 1 or more, and the upper limit thereof is 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 5 or less. If the upper limit is exceeded, streaks may occur at the time of forming an electrode plate, or a uniform coated surface may not be obtained, and the high current density charge / discharge characteristics may be degraded.

アスペクト比は、3次元的に観察した時の炭素材料粒子の最長となる径をA、それと直交する最短となる径をBとしたとき、A/Bであらわされる。炭素粒子の観察は、拡大観察ができる走査型電子顕微鏡で行う。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、A、Bを測定し、A/Bの平均値を求める。   The aspect ratio is represented by A / B, where A is the longest diameter of the carbon material particle when observed three-dimensionally, and B is the shortest diameter orthogonal to the diameter. The carbon particles are observed with a scanning electron microscope capable of magnified observation. Select any 50 graphite particles fixed to the end face of metal with a thickness of 50 μm or less, rotate and tilt the stage on which the sample is fixed for each, measure A and B, and measure A / B average Determine the value.

(12)副材混合
「副材混合」とは、負極電極中及び/又は負極活物質中に性質の異なる炭素質材料を2種以上含有していることである。ここで述べた性質とは、X線回折パラメータ、メジアン径、アスペクト比、BET比表面積、配向比、ラマンR値、タップ密度、真密度、細孔分布、円形度、灰分量の一つ以上の特性を示す。特に好ましい実施の形態としては、体積基準粒度分布がメジアン径を中心としたときに左右対称とならないことや、ラマンR値が異なる炭素質材料を2種以上含有していること、X線パラメータが異なること等が挙げられる。
(12) Admixture of Adjuncts The term “adjunct mixed” means containing two or more kinds of carbonaceous materials having different properties in the negative electrode and / or in the negative electrode active material. The properties mentioned here are one or more of X-ray diffraction parameters, median diameter, aspect ratio, BET specific surface area, orientation ratio, Raman R value, tap density, true density, pore distribution, circularity, and ash content. Show the characteristics. In a particularly preferred embodiment, the volume-based particle size distribution is not symmetrical when centered on the median diameter, contains two or more kinds of carbonaceous materials having different Raman R values, and X-ray parameters There are different things, etc.

その効果の一例としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト)、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素質材料が導電剤として含有されることにより電気抵抗を低減させること等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。導電剤として添加する場合には0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては45質量%以下、好ましくは40質量%の範囲である。この範囲を下回ると、導電性向上の効果が得にくい場合がある。上回ると、初期不可逆容量の増大を招く場合がある。   As an example, carbon materials such as natural graphite, graphite such as artificial graphite (graphite), carbon black such as acetylene black, amorphous carbon such as needle coke, etc. are contained as a conductive agent, and thus electrical resistance is achieved. And reducing. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio. When added as a conductive agent, it is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and the upper limit is 45% by mass or less, preferably 40% by mass It is a range. Below this range, it may be difficult to obtain the effect of conductivity improvement. If exceeded, it may lead to an increase in initial irreversible capacity.

(13)電極作製
電極の製造は、常法によればよい。例えば、負極活物質に、バインダー、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって形成することができる。電池の電解液注液工程直前の段階での片面あたりの負極活物質層の厚さは、通常15μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上であり、上限は、通常150μm以下、好ましくは120μm以下、より好ましくは100μm以下である。この範囲を上回ると、電解液が集電体界面付近まで浸透しにくいため、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。またこの範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。また、負極活物質をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としても良い。
(13) Production of electrode Production of the electrode may be performed according to a conventional method. For example, a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler and the like are added to the negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried and pressed. Can. The thickness of the negative electrode active material layer per one side immediately before the electrolyte injection step of the battery is usually 15 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and the upper limit is usually 150 μm or less, preferably It is 120 μm or less, more preferably 100 μm or less. If this range is exceeded, the electrolyte may not easily penetrate to the vicinity of the current collector interface, and the high current density charge / discharge characteristics may be degraded. In addition, if it is below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material may increase, and the capacity of the battery may decrease. Further, the negative electrode active material may be roll-formed to form a sheet electrode, or may be formed into a pellet electrode by compression molding.

(14)集電体
集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられ、中でも加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられる。中でも好ましくは金属薄膜、より好ましくは銅箔であり、更に好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。銅箔の厚さが25μmよりも薄い場合、純銅よりも強度の高い銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu−Cr−Zr合金等)を用いることができる。
(14) Current collector Any known current collector can be used. As the current collector of the negative electrode, metal materials such as copper, nickel, stainless steel, nickel plated steel and the like can be mentioned. Among them, copper is particularly preferable in view of easiness of processing and cost. When the current collector is a metal material, examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punched metal, foamed metal and the like. Among them, preferably a metal thin film, more preferably a copper foil, more preferably a rolled copper foil by a rolling method and an electrolytic copper foil by an electrolytic method, both of which can be used as a current collector. When the thickness of the copper foil is thinner than 25 μm, a copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu-Cr-Zr alloy, etc.) having higher strength than pure copper can be used.

圧延法により作製した銅箔からなる集電体は、銅結晶が圧延方向に並んでいるため、負極を密に丸めても、鋭角に丸めても割れにくく、小型の円筒状電池に好適に用いることができる。電解銅箔は、例えば、銅イオンが溶解された電解液中に金属製のドラムを浸漬し、これを回転させながら電流を流すことにより、ドラムの表面に銅を析出させ、これを剥離して得られるものである。上記の圧延銅箔の表面に、電解法により銅を析出させていても良い。銅箔の片面又は両面には、粗面化処理や表面処理(例えば、厚さが数nm〜1μm程度までのクロメート処理、Ti等の下地処理等)がなされていても良い。   The current collector made of copper foil manufactured by the rolling method is hard to be broken even if the negative electrode is tightly rounded or rounded at an acute angle because the copper crystals are aligned in the rolling direction, and it is suitably used for small cylindrical batteries be able to. In the electrolytic copper foil, for example, a metal drum is immersed in an electrolytic solution in which copper ions are dissolved, and current is supplied while rotating this to deposit copper on the surface of the drum and peel it off. It is obtained. Copper may be deposited on the surface of the above-mentioned rolled copper foil by an electrolytic method. Roughening treatment or surface treatment (for example, chromate treatment with a thickness of several nm to about 1 μm, base treatment with Ti, etc.) may be performed on one side or both sides of the copper foil.

集電体基板には、更に次のような物性が望まれる。
(1)平均表面粗さ(Ra)
JISB0601−1994に記載の方法で規定される集電体基板の活物質薄膜形成面の平均表面粗さ(Ra)は、特に制限されないが、通常0.05μm以上、好ましくは0.1μm以上、特に好ましくは0.15μm以上であり、上限は、通常1.5μm以下、好ましくは1.3μm以下、特に好ましくは1.0μm以下である。
The following physical properties are further desired for the current collector substrate.
(1) Average surface roughness (Ra)
The average surface roughness (Ra) of the active material thin film-formed surface of the current collector substrate specified by the method described in JIS B 0601-1994 is not particularly limited, but is usually 0.05 μm or more, preferably 0.1 μm or more, particularly The upper limit is usually 1.5 μm or less, preferably 1.3 μm or less, and particularly preferably 1.0 μm or less.

集電体基板の平均表面粗さ(Ra)を上記した下限と上限の間の範囲内とすることにより、良好な充放電サイクル特性が期待できる。上記下限値以上とすることにより、負極活物質薄膜との界面の面積が大きくなり、負極活物質薄膜との密着性が向上する。平均表面粗さ(Ra)の上限値は特に制限されるものではないが、平均表面粗さ(Ra)が1.5μmを超えるものは電池として実用的な厚みの箔としては一般に入手しにくいため、1.5μm以下のものが好ましい。   By setting the average surface roughness (Ra) of the current collector substrate in the range between the lower limit and the upper limit described above, good charge / discharge cycle characteristics can be expected. By setting it as the said lower limit or more, the area of an interface with a negative electrode active material thin film becomes large, and adhesiveness with a negative electrode active material thin film improves. The upper limit value of the average surface roughness (Ra) is not particularly limited, but those having an average surface roughness (Ra) exceeding 1.5 μm are generally difficult to obtain as a foil having a practical thickness as a battery. , 1.5 μm or less is preferable.

(2)引張強度
集電体基板の引張強度は、特に制限されないが、通常100N/mm以上、好ましくは250N/mm以上、更に好ましくは400N/mm以上、特に好ましくは500N/mm以上である。
(2) Tensile Strength The tensile strength of the current collector substrate is not particularly limited, but is usually 100 N / mm 2 or more, preferably 250 N / mm 2 or more, more preferably 400 N / mm 2 or more, particularly preferably 500 N / mm 2 It is above.

引張強度とは、試験片が破断に至るまでに要した最大引張力を、試験片の断面積で割ったものである。本発明における引張強度は、伸び率と同様な装置及び方法で測定される。引張強度が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う負極活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の亀裂を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができる。   The tensile strength is a value obtained by dividing the maximum tensile force required for a test specimen to a break by the cross-sectional area of the test specimen. The tensile strength in the present invention is measured by the same apparatus and method as the elongation rate. If the current collector substrate has high tensile strength, cracks in the current collector substrate due to expansion and contraction of the negative electrode active material thin film accompanying charging and discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained.

(3)0.2%耐力
集電体基板の0.2%耐力は、特に制限されないが、通常30N/mm以上、好ましくは150N/mm以上、特に好ましくは300N/mm以上である。
(3) 0.2% proof stress of 0.2% proof stress current collector substrate is not particularly limited, normally 30 N / mm 2 or more, preferably 150 N / mm 2 or more, particularly preferably 300N / mm 2 or more .

0.2%耐力とは、0.2%の塑性(永久)歪みを与えるに必要な負荷の大きさであり、この大きさの負荷を加えた後に除荷しても0.2%変形している事を意味している。本発明における0.2%耐力は、伸び率と同様な装置及び方法で測定される。0.2%耐力が高い集電体基板であれば、充電・放電に伴う負極活物質薄膜の膨張・収縮による集電体基板の塑性変形を抑制することができ、良好なサイクル特性を得ることができる。   The 0.2% proof stress is the magnitude of load required to give 0.2% plastic (permanent) strain, and 0.2% deformation occurs even after unloading with this magnitude of load. Is meant to be The 0.2% proof stress in the present invention is measured by the same apparatus and method as the elongation rate. If the current collector substrate has a high 0.2% proof stress, plastic deformation of the current collector substrate due to expansion and contraction of the negative electrode active material thin film accompanying charging and discharging can be suppressed, and good cycle characteristics can be obtained. Can.

金属薄膜の厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上である。また、上限は、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは30μm以下である。1μmより薄くなると強度が低下するため塗布が困難となる場合がある。また100μmより厚くなると捲回等の電極の形を変形させる場合がある。また、金属薄膜は、メッシュ状でもよい。   The thickness of the metal thin film is optional, but is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, and more preferably 5 μm or more. The upper limit is usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, and more preferably 30 μm or less. If the thickness is less than 1 μm, the strength may be reduced, which may make application difficult. Moreover, when it becomes thicker than 100 micrometers, the shape of electrodes, such as winding, may be changed. The metal thin film may be in the form of mesh.

(15)集電体と活物質層の厚さの比
集電体と活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(電解液注液直前の片面の活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)が150以下であることが好ましく、特に好ましくは20以下、より好ましくは10以下であり、下限は、0.1以上が好ましく、特に好ましくは0.4以上、より好ましくは1以上の範囲である。この範囲を上回ると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じる場合がある。この範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。
(15) Ratio of Thickness of Current Collector to Active Material Layer Although the ratio of thickness of the current collector to the active material layer is not particularly limited, ((active material layer thickness on one side immediately before pouring of electrolyte)) / The (thickness of the current collector) is preferably 150 or less, particularly preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and the lower limit is preferably 0.1 or more, particularly preferably 0.4 or more Preferably it is one or more ranges. If this range is exceeded, the current collector may generate Joule heat during high current density charge and discharge. Below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material may increase, and the capacity of the battery may decrease.

(16)電極密度
負極活物質を電極化した際の電極構造は特には限定されないが、集電体上に存在している活物質の密度は、好ましくは1.0g/cm以上、より好ましくは1.2g/cm、更に好ましくは1.3g/cm以上であり、上限として2.0g/cm以下、好ましくは1.9g/cm以下、より好ましくは1.8g/cm以下、更に好ましくは1.7g/cm以下の範囲である。この範囲を上回ると活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/活物質界面付近への電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く場合がある。また下回ると活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する場合がある。
(16) Electrode Density The electrode structure when making the negative electrode active material into an electrode is not particularly limited, but the density of the active material present on the current collector is preferably 1.0 g / cm 3 or more, more preferably Is more preferably 1.2 g / cm 3 , more preferably 1.3 g / cm 3 or more, and the upper limit is 2.0 g / cm 3 or less, preferably 1.9 g / cm 3 or less, more preferably 1.8 g / cm 3 The range is more preferably 1.7 g / cm 3 or less. If this range is exceeded, the active material particles may be destroyed, which may lead to an increase in initial irreversible capacity and a deterioration in high current density charge / discharge characteristics due to a decrease in the permeability of the electrolyte to the vicinity of the current collector / active material interface. On the other hand, if it is lower than that, the conductivity between the active materials may be reduced, the battery resistance may be increased, and the capacity per unit volume may be reduced.

(17)バインダー
活物質を結着するバインダーとしては、電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物;EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
(17) Binder The binder for binding the active material is not particularly limited as long as it is a material stable to the solvent used in the production of the electrolytic solution and the electrode. Specifically, resin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, etc .; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluororubber, NBR ( Rubber-like polymers such as acrylonitrile-butadiene rubber), ethylene-propylene rubber, etc .; styrene-butadiene-styrene block copolymer or its hydrogenated substance; EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), styrene-ethylene-ethylene Thermoplastic elastomeric polymers such as butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers or their hydrogenated products; Syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinegar Soft resinous polymers such as vinyl copolymers and propylene / α-olefin copolymers; fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene / ethylene copolymers Examples of such a polymer composition include molecules and ion conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions). One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio.

スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いても良い。水系溶媒の例としては水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒の例としてはN−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。
特に水系溶媒を用いる場合、上述の増粘剤に併せて分散剤等を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
The solvent for forming the slurry is not particularly limited as long as it is a solvent capable of dissolving or dispersing the negative electrode active material, the binder, and the thickener and conductive agent used as needed. Instead, either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water, alcohol and the like, and examples of the organic solvent include N-methyl pyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethyl acetamide, methyl acetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyl triamine, N , N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphaamide, dimethylsulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane and the like. .
In particular, in the case of using an aqueous solvent, a dispersant or the like is added to the above-mentioned thickener together with the above-mentioned thickener, and a slurry such as SBR is used. In addition, these may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

活物質に対するバインダーの割合は、0.1質量%以上が好ましく、特に好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては、通常20質量%以下、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下、更に好ましくは8質量%以下の範囲である。この範囲を上回ると、負極活物質層の中で電池容量に寄与しない成分であるバインダーの割合が過多となり、電池容量の低下を招く場合がある。また下回ると、負極電極の強度低下を招く場合がある。特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、活物質に対するバインダーの割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合には活物質に対する割合は、1質量%以上、好ましくは2質量%以上、より好ましくは3質量%以上であり、上限としては、通常15質量%以下、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下の範囲である。   The ratio of the binder to the active material is preferably 0.1% by mass or more, particularly preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and the upper limit is usually 20% by mass or less, preferably Is in the range of 15% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and still more preferably 8% by mass or less. If this range is exceeded, the proportion of the binder that is a component that does not contribute to the battery capacity in the negative electrode active material layer may be excessive, which may lead to a decrease in battery capacity. If it is lower than that, the strength of the negative electrode may be reduced. In particular, when the main component contains a rubbery polymer represented by SBR, the ratio of the binder to the active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0. The upper limit is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. When the main component contains a fluorine-based polymer represented by polyvinylidene fluoride, the ratio to the active material is 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more, The upper limit is usually 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less.

増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。増粘剤としては、特に制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   Thickeners are usually used to adjust the viscosity of the slurry. The thickener is not particularly limited, and specific examples include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof. One of these may be used alone, or two or more of these may be used in any combination and ratio.

更に増粘剤を添加する場合には、活物質に対する増粘剤の割合は、0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは0.6質量%以上であり、上限としては5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは2質量%以下の範囲である。この範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。上回ると、負極活物質層に占める活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する問題が生じる場合がある。   When a thickener is further added, the ratio of the thickener to the active material is 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and the upper limit The amount of H is as follows: 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. Below this range, the coatability may be significantly reduced. If it exceeds, the proportion of the active material in the negative electrode active material layer may be reduced, which may cause a problem of a decrease in battery capacity or an increase in resistance between the negative electrode active materials.

(18)極板配向比
極板配向比は、0.001以上が好ましく、特に好ましくは0.005以上、より好ましくは0.01以上、上限は理論値である0.67以下である。この範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。
極板配向比の測定は以下のとおりである。目的密度にプレス後の負極電極について、X線回折により電極の活物質配向比を測定する。具体的手法は特に制限されないが、標準的な方法としては、X線回折により炭素の(110)回折と(004)回折のピークを、プロファイル関数として非対称ピアソンVIIを用いてフィッティングすることによりピーク分離を行ない、(110)回折と(004)回折のピークの積分強度を各々算出する。得られた積分強度から、(110)回折積分強度/(004)回折積分強度で表わされる比を算出する。該測定で算出される電極の活物質配向比を極板配向比と定義する。
(18) Polar plate orientation ratio The polar plate orientation ratio is preferably 0.001 or more, particularly preferably 0.005 or more, more preferably 0.01 or more, and the upper limit is the theoretical value of 0.67 or less. Below this range, the high density charge and discharge characteristics may be degraded.
The measurement of the plate orientation ratio is as follows. With respect to the negative electrode after pressing to a target density, the active material orientation ratio of the electrode is measured by X-ray diffraction. Although the specific method is not particularly limited, as a standard method, peak separation is performed by fitting peaks of (110) diffraction and (004) diffraction of carbon by X-ray diffraction using asymmetric Pearson VII as a profile function And calculate the integrated intensities of the (110) and (004) diffraction peaks, respectively. From the obtained integrated intensity, a ratio represented by (110) diffracted integrated intensity / (004) diffracted integrated intensity is calculated. The active material orientation ratio of the electrode calculated by the measurement is defined as an electrode plate orientation ratio.

ここでのX線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター
・スリット :発散スリット=1度、受光スリット=0.1mm、散乱スリット=1度
・測定範囲、及び、ステップ角度/計測時間:
(110)面:76.5度≦2θ≦78.5度、0.01度/3秒
(004)面:53.5度≦2θ≦56.0度、0.01度/3秒
・試料調整 :硝子板に0.1mm厚さの両面テープで電極を固定
The X-ray diffraction measurement conditions here are as follows. "2θ" indicates a diffraction angle.
Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator Slit: Divergent slit = 1 degree, light receiving slit = 0.1 mm, scattering slit = 1 degree · Measurement range, and step angle / measurement time:
(110) plane: 76.5 degrees ≦ 2θ ≦ 78.5 degrees, 0.01 degrees / 3 seconds (004) plane: 53.5 degrees ≦ 2θ ≦ 56.0 degrees, 0.01 degrees / 3 seconds Adjustment: Fix the electrode with a 0.1 mm thick double-sided tape on the glass plate

(19)インピーダンス
放電状態から公称容量の60%まで充電した時の負極の抵抗が100Ω以下が好ましく、特に好ましくは50Ω以下、より好ましくは20Ω以下、及び/又は二重層容量が1×10−6F以上が好ましく、特に好ましくは1×10−5F以上、より好ましくは1×10−4F以上である。この範囲であると出力特性が良く好ましい。
(19) Impedance The resistance of the negative electrode when charged to 60% of the nominal capacity from the discharged state is preferably 100 Ω or less, particularly preferably 50 Ω or less, more preferably 20 Ω or less, and / or the double layer capacity is 1 × 10 −6. It is preferably F or more, particularly preferably 1 × 10 −5 F or more, and more preferably 1 × 10 −4 F or more. Within this range, the output characteristics are good and preferable.

負極の抵抗及び二重層容量は、次の手順で測定する。測定するリチウムイオン二次電池は、公称容量を5時間で充電できる電流値にて充電した後に、20分間充放電をしない状態を維持し、次に公称容量を1時間で放電できる電流値で放電したときの容量が公称容量の80%以上あるものを用いる。前述の放電状態のリチウムイオン二次電池について公称容量を5時間で充電できる電流値にて公称容量の60%まで充電し、直ちにリチウムイオン二次電池をアルゴンガス雰囲気下のグローブボックス内に移す。ここで該リチウムイオン二次電池を負極が放電又はショートしない状態ですばやく解体して取り出し、両面塗布電極であれば、片面の電極活物質を他面の電極活物質を傷つけずに剥離し、負極電極を12.5mmφに2枚打ち抜き、セパレータを介して活物質面がずれないよう対向させる。電池に使用されていた電解液60μLをセパレータと両負極間に滴下して密着し、外気と触れない状態を保持して、両負極の集電体に導電をとり、交流インピーダンス法を実施する。測定は温度25℃で、10-2〜105Hzの周波数帯で複素インピーダンス測定を行ない、求められたコール・コール・プロットの負極抵抗成分の円弧を半円で近似して表面抵抗(R)と、二重層容量(Cdl)を求める。 The resistance and double layer capacity of the negative electrode are measured by the following procedure. The lithium ion secondary battery to be measured is charged at a current value that can charge a nominal capacity in 5 hours, then maintained without charge / discharge for 20 minutes, and then discharged at a current value that can discharge the nominal capacity in 1 hour Use one that has a capacity of at least 80% of the nominal capacity. With respect to the lithium ion secondary battery in the discharged state described above, the nominal capacity is charged to 60% of the nominal capacity at a current value capable of charging in 5 hours, and the lithium ion secondary battery is immediately transferred into a glove box under an argon gas atmosphere. Here, the lithium ion secondary battery is quickly disassembled and taken out in a state where the negative electrode does not discharge or short-circuit, and in the case of a double-sided coated electrode, the electrode active material on one side is peeled off without damaging the electrode active material on the other side Two sheets of the electrode are punched out to 12.5 mm in diameter, and they are opposed via a separator so that the active material surface does not shift. 60 μL of an electrolytic solution used in the battery is dropped between the separator and the negative electrodes to be in close contact, and a state in which the electrolyte is not in contact with the outside air is maintained. The measurement is performed at a temperature of 25 ° C. and complex impedance measurement in a frequency band of 10 -2 to 10 5 Hz, and the arc of the negative electrode resistance component of the determined Cole-Cole plot is approximated by a semicircle to obtain surface resistance (R). And the double layer capacity (Cdl) is determined.

負極板の面積は特に限定されるものではないが、対向する正極板よりもわずかに大きくして正極板が負極板から外にはみ出すことがないように設計する。充放電を繰り返したサイクルの寿命や高温保存による劣化を抑制する観点から、できる限り正極に等しい面積に近づけることが、より均一かつ有効に働く電極割合を高めて特性が向上するので好ましい。特に、大電流で使用される場合には、この電極面積の設計が重要である。   Although the area of the negative electrode plate is not particularly limited, it is designed to be slightly larger than the facing positive electrode plate so that the positive electrode plate does not protrude from the negative electrode plate. From the viewpoint of suppressing cycle life after repeated charging and discharging and deterioration due to high-temperature storage, it is preferable to bring the area as close as possible to the positive electrode as much as possible, since the electrode ratio working more uniformly and effectively is improved and the characteristics are improved. The design of this electrode area is important especially when used at high current.

負極板の厚さは用いられる正極板に合わせて設計されるものであり、特に限定されるものではないが、芯材の金属箔厚さを差し引いた合材層の厚さは、通常15μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上であり、上限は、通常150μm以下、好ましくは120μm以下、より好ましくは100μm以下である。   The thickness of the negative electrode plate is designed according to the positive electrode plate to be used, and is not particularly limited, but the thickness of the composite material layer obtained by subtracting the metal foil thickness of the core material is usually 15 μm or more The upper limit is usually 150 μm or less, preferably 120 μm or less, and more preferably 100 μm or less.

[セパレータ]
本発明の非水系電解液二次電池で用いられるセパレータは、両極間を電子的に絶縁する所定の機械的強度を有し、イオン透過度が大きく、かつ、正極と接する側における酸化性と負極側における還元性への耐性を兼ね備えるものであれば特に限定されるものではない。このような要求特性を有するセパレータの材質として、樹脂、無機物、ガラス繊維等が用いられる。前記樹脂としては、オレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ナイロン等が用いられる。具体的には、電解液に対して安定で、保液性の優れた材料の中から選ぶのが好ましく、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを原料とする多孔性シート又は不織布等を用いるのが好ましい。
[Separator]
The separator used in the non-aqueous electrolytic solution secondary battery of the present invention has a predetermined mechanical strength to electrically insulate between both electrodes, has a high ion permeability, and the oxidizing property and the negative electrode on the side in contact with the positive electrode It is not particularly limited as long as it has resistance to reducibility on the side. Resin, an inorganic substance, glass fiber etc. are used as a material of the separator which has such a required characteristic. As the resin, an olefin-based polymer, a fluorine-based polymer, a cellulose-based polymer, a polyimide, a nylon or the like is used. Specifically, it is preferable to select from materials which are stable to the electrolytic solution and excellent in liquid retention, and it is preferable to use a porous sheet or non-woven fabric made of polyolefin such as polyethylene and polypropylene as a raw material.

前記無機物としては、アルミナや二酸化珪素等の酸化物類、窒化アルミや窒化珪素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類が用いられ、粒子形状若しくは繊維形状のものが用いられる。形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。前記の独立した薄膜形状以外に、前記無機物の粒子を含有する複合多孔層を、樹脂製の結着剤を用いて正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子をフッ素樹脂の結着剤を用いて多孔層として形成させることが挙げられる。   As the inorganic substance, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used, and those in the form of particles or fibers are used. As the form, a thin film such as a non-woven fabric, a woven fabric and a microporous film is used. In the thin film form, one having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm is suitably used. In addition to the above-described independent thin film shape, a separator can be used in which a composite porous layer containing particles of the inorganic substance is formed on the surface layer of a positive electrode and / or a negative electrode using a resin binder. For example, alumina particles having a 90% particle diameter of less than 1 μm may be formed as porous layers on both sides of the positive electrode using a fluorine resin binder.

[電極群]
電極群は、前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のものの何れでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する)は、40%〜90%にすることが好ましく、50%〜80%にすることが更に好ましい。前記の電極群占有率が40%未満では、電池容量が小さくなり、また、90%以上では空隙スペースが少なく、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、更には、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。
[Electrode group]
The electrode group has a laminated structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate described above are interposed with the separator described above, or a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate described above are spirally wound with the separator interposed therebetween. Any may be used. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupancy rate) is preferably 40% to 90%, and more preferably 50% to 80%. If the electrode group occupancy rate is less than 40%, the battery capacity is small, and if it is 90% or more, the void space is small, and the temperature of the battery becomes high to cause the members to expand and the vapor pressure of the liquid component of the electrolyte is high. As a result, the internal pressure rises, which may lower various characteristics such as charge and discharge repetition performance as a battery and high temperature storage, or the gas release valve may release the internal pressure to the outside.

[集電構造]
集電構造は特に限定されるものではないが、本発明の非水系電解液による低温放電特性の向上をより効果的に実現するには、配線部分や接合部分の抵抗を低減する構造にする必要がある。こうした内部抵抗が小さい場合、本発明の非水系電解液を使用した効果は特に良好に発揮される。電極群が前述の積層構造のものでは、各電極層の金属芯部分を束ねて端子に溶接して形成される構造が好適に用いられる。一枚の電極面積が大きくなる場合には、内部抵抗が大きくなるので、電極内に複数の端子を設けて抵抗を低減することも好適に用いられる。電極群が前述の捲回構造では、正極及び負極にそれぞれ複数のリード構造を設け、端子に束ねることにより、内部抵抗を低くすることができる。
[Current collection structure]
The current collecting structure is not particularly limited, but in order to more effectively realize the improvement of the low temperature discharge characteristics by the non-aqueous electrolyte solution of the present invention, it is necessary to make the structure of reducing the resistance of the wiring portion and the bonding portion There is. When the internal resistance is small, the effect of using the non-aqueous electrolyte solution of the present invention is particularly well exhibited. When the electrode group has the above-described laminated structure, a structure in which the metal core portions of the respective electrode layers are bundled and welded to the terminal is preferably used. When the area of one electrode increases, the internal resistance increases, so it is also preferable to provide a plurality of terminals in the electrode to reduce the resistance. When the electrode group has the above-described wound structure, the internal resistance can be lowered by providing a plurality of lead structures on the positive electrode and the negative electrode respectively and bundling them in the terminals.

前述の構造を最適化することにより、内部抵抗をできるだけ小さくすることができる。大電流で用いられる電池では、10kHz交流法で測定されるインピーダンス(以下、「直流抵抗成分」と略記する)を10ミリオーム(mΩ)以下にすることが好ましく、直流抵抗成分を5ミリオーム(mΩ)以下にすることがより好ましい。直流抵抗成分を0.1ミリオーム以下にすると高出力特性が向上するが、用いられる集電構造材の占める比率が増え、電池容量が減少する場合がある。   By optimizing the aforementioned structure, the internal resistance can be made as small as possible. In a battery used at a large current, it is preferable to set the impedance (hereinafter abbreviated as “DC resistance component”) measured by 10 kHz AC method to 10 milliohm (mΩ) or less, and the DC resistance component is 5 milliohm (mΩ) It is more preferable to do the following. When the direct current resistance component is 0.1 milliohms or less, the high output characteristics are improved, but the ratio occupied by the current collecting structure used may increase and the battery capacity may decrease.

本発明の非水系電解液は、電極活物質に対するリチウムの脱挿入に係わる反応抵抗の低減に効果があり、それが良好な低温放電特性を実現できる要因になっていると考えられる。しかし、直流抵抗が10mΩより大きい通常の電池では、直流抵抗に阻害されて反応抵抗低減の効果を低温放電特性に100%反映できない場合があることがわかった。直流抵抗成分の小さな電池を作製することでこれを改善し、本発明の非水系電解液の効果を充分に発揮できるようになる。また、非水系電解液の効果を引き出し、高出力の電池を作製するという観点からは、この要件と前述した二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、3アンペアーアワー(Ah)以上である、という要件を同時に満たすことが特に好ましい。   The non-aqueous electrolytic solution of the present invention is effective in reducing the reaction resistance involved in the removal and insertion of lithium from the electrode active material, and it is considered that this is a factor which can realize good low temperature discharge characteristics. However, it has been found that in a normal battery in which the direct current resistance is greater than 10 mΩ, the effect of reducing the reaction resistance can not be reflected 100% on the low temperature discharge characteristics due to the inhibition by the direct current resistance. By preparing a battery with a small direct current resistance component, this can be improved and the effects of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention can be sufficiently exhibited. In addition, from the viewpoint of drawing out the effect of the non-aqueous electrolyte and producing a high-power battery, the electric capacity of the battery element contained in one of the battery sheaths of the above-described secondary battery and this requirement It is particularly preferred to simultaneously satisfy the requirement that the electrical capacity when discharged from the fully charged state to the discharged state is 3 amp-hours (Ah) or more.

[外装ケース]
外装ケースの材質は用いられる非水系電解質に対して安定な物質であれば特に限定されるものではない。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、又は、樹脂とアルミ箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
[Exterior case]
The material of the outer case is not particularly limited as long as the material is stable to the non-aqueous electrolyte used. Specifically, a nickel-plated steel sheet, metals such as stainless steel, aluminum or aluminum alloy, magnesium alloy or the like, or a laminated film (laminated film) of a resin and an aluminum foil is used. From the viewpoint of weight reduction, metals of aluminum or aluminum alloy and laminate films are preferably used.

前記金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、若しくは、樹脂製ガスケットを介して前記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。
前記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、前記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。
In the outer case using the metals, the metals are welded together by laser welding, resistance welding, ultrasonic welding to form a hermetically sealed structure, or a caulking structure using the metals through a resin gasket. The ones that
In the outer case using the laminate film, those having a sealing and sealing structure by thermally fusing the resin layers to each other may be mentioned. A resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers in order to improve the sealability. In particular, in the case where the resin layer is heat-sealed through the current collection terminal to form a sealed structure, the metal and the resin are joined, and therefore, a resin having a polar group or a modification having a polar group introduced as an intervening resin Resin is preferably used.

[保護素子]
前述の保護素子として、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)、温度ヒューズ、サーミスター、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等が挙げられる。前記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、高出力の観点から、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
[Protective element]
As the above-mentioned protective element, PTC (Positive Temperature Coefficient), which has an increase in resistance when abnormal heat generation or excessive current flows, thermal fuse, thermistor, current flowing in the circuit due to rapid increase in internal pressure of battery or internal temperature at abnormal heat generation. Valve (current cut-off valve) etc. which cut off. The protective element is preferably selected under conditions which do not operate under normal use of a high current, and from the viewpoint of high output, it is more preferable to design it not to lead to abnormal heat generation or thermal runaway without a protective element.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。
<二次電池の作製>
[正極の作製]
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO)90質量%と、導電材としてのアセチレンブラック5質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを厚さ15μmのアルミ箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ80μmに圧延したものを、活物質層のサイズとして幅100mm、長さ100mm及び幅30mmの未塗工部を有する形状に切り出し、正極とした。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be more specifically described by way of examples and comparative examples, but the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded.
<Fabrication of secondary battery>
[Production of positive electrode]
90% by mass of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive material, 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, N-methylpyrrolidone solvent The mixture was mixed and slurried. The obtained slurry is applied on both sides of a 15 μm thick aluminum foil, dried, and rolled to a thickness of 80 μm with a press, and the size of the active material layer is 100 mm wide, 100 mm long and 30 mm wide uncoated It cut out to the shape which has an operation part, and was set as the positive electrode.

[負極の作製]
人造黒鉛粉末KS−44(ティムカル社製、商品名)98重量部に、増粘剤、バインダーとして、それぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)100重量部、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)2重量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ75μmに圧延したものを、活物質層のサイズとして幅104mm、長さ104mm及び幅30mmの未塗工部を有する形状に切り出し、負極とした。
[Fabrication of negative electrode]
100 parts by weight of an aqueous dispersion of carboxymethylcellulose sodium (concentration of 1% by mass of sodium carboxymethylcellulose) as a thickener and a binder in 98 parts by weight of artificial graphite powder KS-44 (trade name of Timcal) Then, 2 parts by weight of an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (the concentration of 50% by mass of styrene-butadiene rubber) was added and mixed by a disperser to make a slurry. The obtained slurry was applied on both sides of a 10 μm thick copper foil, dried, and rolled to a thickness of 75 μm with a press, and the size of the active material layer was 104 mm wide, 104 mm long and 30 mm wide uncoated. It cut out in the shape which has an operation part, and was set as the negative electrode.

[電池の組立]
正極32枚と負極33枚は交互となるように配置し、各電極の間に多孔製ポリエチレンシートのセパレータ(厚さ25μm)が挟まれるよう積層した。この際、正極活物質面が負極活物質面内から外れないよう対面させた。この正極と負極それぞれについての未塗工部同士を溶接して集電タブを作製し、電極群としたものを電池缶(外寸:120×110×10mm)に封入した。その後、電極群を装填した電池缶に非水系電解液を20mL注入して、電極に充分浸透させ、密閉し角型電池を作製した。この電池の定格放電容量は約6Ahであり、10kHz交流法で測定される直流抵抗は約5ミリオームである。
[Assembly of battery]
32 positive electrodes and 33 negative electrodes were alternately arranged, and laminated so that a porous polyethylene sheet separator (25 μm in thickness) was sandwiched between the electrodes. Under the present circumstances, it was made to face so that the positive electrode active material surface might not remove | deviate from the inside of a negative electrode active material surface. The uncoated parts of each of the positive electrode and the negative electrode were welded to produce a current collecting tab, and the electrode group was sealed in a battery can (outside size: 120 × 110 × 10 mm). Thereafter, 20 mL of a non-aqueous electrolytic solution was injected into a battery can in which the electrode group was loaded, and the electrode was sufficiently impregnated with the non-aqueous electrolytic solution, and the battery was sealed to prepare a square battery. The rated discharge capacity of this battery is about 6 Ah and the direct current resistance measured by the 10 kHz alternating current method is about 5 milliohms.

[電池の評価]
(初期容量の測定方法)
充放電を経ていない新たな電池に対して、25℃で電圧範囲4.1V〜3.0Vの25℃で5サイクル初期充放電を行った(電圧範囲4.1V〜3.0V)。この時の5サイクル目0.2C(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)放電容量を初期容量とした。
[Evaluation of battery]
(Measurement method of initial capacity)
With respect to the new battery which has not been charged / discharged, 5 cycles initial charge / discharge was performed at 25 ° C. and 25 ° C. in a voltage range of 4.1 V to 3.0 V (voltage range of 4.1 V to 3.0 V). The initial capacity is the fifth cycle 0.2 C at this time (the current value for discharging the rated capacity by the discharge capacity at an hourly rate in 1 hour is 1 C, and so forth).

(低温出力の測定方法)
25℃環境下で0.2Cの定電流により150分間充電を行ない、−30℃環境下で各々0.1C、0.3C、1.0C、3.0C、5.0Cで10秒間放電させ、その10秒目の電圧を測定した。電流−電圧直線と下限電圧(3V)とで囲まれる3角形の面積を出力(W)とした。
(Measurement method of low temperature output)
Charge for 150 minutes at a constant current of 0.2 C in a 25 ° C. environment, and discharge for 10 seconds at 0.1 C, 0.3 C, 1.0 C, 3.0 C, 5.0 C in a −30 ° C. environment, The voltage at that 10 second was measured. The area of a triangle surrounded by the current-voltage straight line and the lower limit voltage (3 V) was taken as the output (W).

実施例1
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)、エチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比15:85)に、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を1mol/Lとなるように加えて溶解し、この混合溶液に対して0.3質量%となる量のヘキサメチルシクロトリシロキサンを混合し、非水系電解液を調製した。この非水系電解液を用いて上述の方法で電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 1
In a dry argon atmosphere, add 1 mol / L of lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) to a mixture of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio 15: 85) and dissolve it, An amount of 0.3% by mass of hexamethylcyclotrisiloxane was mixed with the mixed solution to prepare a non-aqueous electrolytic solution. A battery was produced by the above-mentioned method using this non-aqueous electrolytic solution, and the low temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例2
実施例1において、ECとEMCの体積比を20:80として調製した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 2
In Example 1, a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution prepared at a volume ratio of EC: EMC of 20:80, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例3
実施例1において、非水溶媒としてEC、ジメチルカーボネート(DMC)、EMCの混合物(体積比15:40:45)に変更して調製した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 3
In Example 1, a battery was prepared using a non-aqueous electrolyte prepared by changing to a mixture of EC, dimethyl carbonate (DMC), and EMC (volume ratio 15:40:45) as a non-aqueous solvent, and low temperature output was obtained. It was measured. The results are shown in Table 1.

実施例4
実施例1において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにフェニルジメチルフルオロシランを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 4
In Example 1, a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution in which phenyldimethylfluorosilane was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例5
実施例1において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにヘキサメチルジシロキサンを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 5
In Example 1, a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution in which hexamethyldisiloxane was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例6
実施例1において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにメタンスルホン酸トリメチルシリルを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 6
In Example 1, a battery was produced using a non-aqueous electrolyte prepared by mixing trimethylsilyl methanesulfonate instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例7
実施例1において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにフルオロスルホン酸メチルを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 7
In Example 1, a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution in which methyl fluorosulfonate was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例8
実施例1において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりに硝酸リチウムを混合し、3日間保存した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 8
In Example 1, lithium nitrate was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and a battery was manufactured using a non-aqueous electrolytic solution stored for 3 days, and the low temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例9
実施例1において、非水系電解液として、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにInorganic Nuclear Chemistry Letters(1969),5(7)の第581頁〜第582頁に記載の方法に従って製造したジフルオロリン酸リチウムを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 9
In Example 1, lithium difluorophosphate prepared according to the method described in pages 581 to 582 of Inorganic Nuclear Chemistry Letters (1969), 5 (7) as a non-aqueous electrolytic solution in place of hexamethylcyclotrisiloxane. The battery was manufactured using the non-aqueous electrolyte mixed with the above, and the low temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例10
実施例9において、ジフルオロリン酸リチウムの混合量を、非水溶媒とヘキサフルオロリン酸リチウムの混合溶液に対して0.08質量%となる量に変更した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 10
In Example 9, a battery is manufactured using a non-aqueous electrolytic solution in which the mixing amount of lithium difluorophosphate is changed to an amount of 0.08 mass% with respect to the mixed solution of non-aqueous solvent and lithium hexafluorophosphate. And the low temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例11
実施例1において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりに酢酸リチウムを混合し、3日間保存した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Example 11
In Example 1, lithium acetate was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and a battery was manufactured using a non-aqueous electrolytic solution stored for 3 days, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

実施例12
<二次電池の作製−2>
[正極の作製]
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)90質量%と、導電材としてのアセチレンブラック5質量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5質量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した。得られたスラリーを厚さ20μmのアルミ箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ80μmに圧延したものを幅52mm、長さ830mmに切り出し、正極とした。ただし、表裏とも長さ方向に50mmの無塗工部を設けてあり、活物質層の長さは780mmである。
Example 12
<Fabrication of secondary battery-2>
[Production of positive electrode]
90% by mass of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 5% by mass of acetylene black as a conductive material, 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, N-methylpyrrolidone solvent The mixture was mixed and slurried. The obtained slurry was applied onto both sides of a 20 μm thick aluminum foil, dried, and rolled to a thickness of 80 μm with a press, and cut into 52 mm wide and 830 mm long, and used as a positive electrode. However, a 50 mm non-coated portion is provided in the longitudinal direction on both the front and back, and the length of the active material layer is 780 mm.

[負極の作製]
人造黒鉛粉末KS−44(ティムカル社製、商品名)98重量部に、増粘剤、バインダーとして、それぞれ、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)100重量部、及び、スチレン−ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン−ブタジエンゴムの濃度50質量%)2重量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを負極集電体である厚さ18μmの銅箔上の両面に均一に塗布し、乾燥後、更にプレス機で厚さ85μmに圧延したものを幅56mm、長さ850mmに切り出し、負極とした。ただし、表裏とも長さ方向に30mmの無塗工部を設けてある。
[Fabrication of negative electrode]
100 parts by weight of an aqueous dispersion of carboxymethylcellulose sodium (concentration of 1% by mass of sodium carboxymethylcellulose) as a thickener and a binder in 98 parts by weight of artificial graphite powder KS-44 (trade name of Timcal) Then, 2 parts by weight of an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (the concentration of 50% by mass of styrene-butadiene rubber) was added and mixed by a disperser to make a slurry. The obtained slurry is uniformly coated on both sides of a 18 μm-thick copper foil as a negative electrode current collector, dried, and then rolled to a thickness of 85 μm with a press and cut into a width of 56 mm and a length of 850 mm. It was a negative electrode. However, a non-coated portion of 30 mm is provided in the longitudinal direction on both the front and back.

[電解液の作製]
実施例1と同様の非水系電解液を作製した。
[電池の組立]
正極と負極を、正極と負極が直接接触しないようにポリエチレン製のセパレータと共に重ねて捲回し、電極体とした。正極及び負極の端子が外部に出るようにして電池缶に収容した。次いで、これに後述する電解液を5mL注入した後、かしめ成形を行い、18650型円筒電池を作製した。この電池の定格放電容量は約0.7アンペアーアワー(Ah)であり、10kHz交流法で測定される直流抵抗は約35ミリオーム(mΩ)であった。また、この二次電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和は面積比で19.4倍となっている。上述の電池において、実施例1と同様に低温出力を測定した。結果を表1に示す。
[Preparation of electrolyte solution]
A non-aqueous electrolytic solution similar to that of Example 1 was produced.
[Assembly of battery]
The positive electrode and the negative electrode were stacked together and wound with a polyethylene separator so that the positive electrode and the negative electrode were not in direct contact with each other, and used as an electrode body. The terminals of the positive and negative electrodes were housed outside the battery can. Subsequently, 5 mL of an electrolytic solution to be described later was injected into this, and then caulking was performed to fabricate an 18650 type cylindrical battery. The rated discharge capacity of this battery was about 0.7 amp-hours (Ah), and the direct current resistance measured by the 10 kHz AC method was about 35 milliohms (mΩ). Moreover, the sum total of the electrode area of the said positive electrode with respect to the surface area of the exterior of this secondary battery is 19.4 times in area ratio. In the above-mentioned battery, the low temperature output was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

比較例1
実施例1において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンを混合せずに調製した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
In Example 1, a battery was produced using a non-aqueous electrolyte prepared without mixing hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例2
実施例2において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンを混合せずに調製した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative example 2
In Example 2, a battery was produced using a non-aqueous electrolyte prepared without mixing hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例3
実施例3において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンを混合せずに調製した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative example 3
In Example 3, a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution prepared without mixing hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例4
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの混合物(体積比4:6)に、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を1mol/Lとなるように加えて溶解し、この混合溶液に対して0.3質量%となる量のヘキサメチルシクロトリシロキサンを混合して非水系電解液を調製した。
この非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative example 4
Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is added to a mixture of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio 4: 6) in a dry argon atmosphere so as to be 1 mol / L, and this mixed solution is dissolved. A non-aqueous electrolytic solution was prepared by mixing 0.3% by mass of hexamethylcyclotrisiloxane.
A battery was produced using this non-aqueous electrolytic solution, and the low temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例5
比較例4において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにフェニルジメチルフルオロシランを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative example 5
In Comparative Example 4, a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution in which phenyldimethyl fluorosilane was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例6
比較例4において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにヘキサメチルジシロキサンを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative example 6
In Comparative Example 4, a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution in which hexamethyldisiloxane was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例7
比較例4において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにメタンスルホン酸トリメチルシリルを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative example 7
In Comparative Example 4, a battery was produced using a non-aqueous electrolyte prepared by mixing trimethylsilyl methanesulfonate instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例8
比較例4において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにフルオロスルホン酸メチルを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative Example 8
In Comparative Example 4, a battery was produced using a non-aqueous electrolyte in which methyl fluorosulfonate was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例9
比較例4において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりに硝酸リチウムを混合し、3日間保存した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative Example 9
In Comparative Example 4, lithium nitrate was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and a battery was manufactured using a non-aqueous electrolytic solution stored for 3 days, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例10
比較例4において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりにジフルオロリン酸リチウムを混合した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative example 10
In Comparative Example 4, a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution in which lithium difluorophosphate was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例11
比較例4において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンの代わりに酢酸リチウムを混合し、3日間保存した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative example 11
In Comparative Example 4, lithium acetate was mixed instead of hexamethylcyclotrisiloxane, and a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution stored for 3 days, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例12
比較例4において、ヘキサメチルシクロトリシロキサンを混合せずに調製した非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative Example 12
In Comparative Example 4, a battery was produced using a non-aqueous electrolytic solution prepared without mixing hexamethylcyclotrisiloxane, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

比較例13
実施例12において、比較例1と同様の非水系電解液を用いて電池を作製し、低温出力を測定した。結果を表1に示す。
Comparative Example 13
In Example 12, a battery was produced using the non-aqueous electrolyte solution as in Comparative Example 1, and the low-temperature output was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 2019117811
Figure 2019117811

表1から明らかなように、特定量のECと特定化合物とを非水系電解液中に含有する実施例1〜11のリチウム二次電池は、過剰量のECを含み、特定化合物を含有しない比較例12のリチウム二次電池のみならず、EC量は特定範囲に入るものの特定化合物を含有しない比較例1〜3や、特定化合物を含有するもののECが過剰である比較例4〜11のリチウム二次電地と比較しても低温出力特性が改善されていることがわかった。また、特定量のECと特定化合物とを非水系電解液中に含有する実施例12のリチウム二次電池は、EC量は特定範囲に入るものの特定化合物を含有しない比較例13のリチウム二次電地と比較して、低温出力特性が改善されていることがわかった。   As apparent from Table 1, the lithium secondary batteries of Examples 1 to 11 containing specific amounts of EC and specific compounds in a non-aqueous electrolyte contain excess amounts of EC and do not contain specific compounds. Not only the lithium secondary battery of Example 12, but the lithium amount of Comparative Examples 1 to 3 in which the EC amount falls within the specific range but does not contain the specific compound, and lithium in Comparative Examples 4 to 11 in which the EC is excessive in the one containing the specific compound It was found that the low temperature output characteristics were improved as compared with the second ground. In addition, the lithium secondary battery of Example 12 containing a specific amount of EC and a specific compound in a non-aqueous electrolyte solution has the amount of EC falling within the specific range, but the lithium secondary battery of Comparative Example 13 containing no specific compound. It was found that the low temperature output characteristics were improved compared to the ground.

また、この効果は両者の単純な足し合わせではなく、両方の条件を満たすことによって明らかに効果が増幅している。表1には特定化合物を含有しない非水系電解液を使用した場合に対する、特定化合物を含有する(以外は同一の組成の)非水系電解液を使用した場合の低温出力の上昇率を記載したが、EC量が過剰である比較例4〜11に比べ、実施例1〜12ではこの値が大きく出ており、本発明の効果の大きさがわかる。   Also, this effect is not a simple combination of the two, and the effect is clearly amplified by satisfying both conditions. Table 1 shows the increase rate of low-temperature output when using a non-aqueous electrolyte containing the specific compound (with the same composition except for the non-aqueous electrolyte containing no specific compound). This value is larger in Examples 1 to 12 than in Comparative Examples 4 to 11 in which the amount of EC is excessive, and the magnitude of the effect of the present invention can be understood.

また、比較例13に対する実施例12の出力上昇率は20.8%であるが、同様の材料を用いているものの電池構造が異なる実施例1の比較例1に対する出力向上率は26.4%であり、電池の構造が、本発明の非水系電解液の効果の大きさに影響していることがわかる。すなわち、高容量な電池、直流抵抗の小さな電池で本発明の効果は特に大きい。   Moreover, although the output increase rate of Example 12 with respect to Comparative Example 13 is 20.8%, the output improvement rate with respect to Comparative Example 1 of Example 1 in which the battery structure is different although the same material is used is 26.4% It can be seen that the structure of the battery affects the magnitude of the effect of the non-aqueous electrolyte solution of the present invention. That is, the effect of the present invention is particularly great for high capacity batteries and batteries with small DC resistance.

更に、表には記載しないが、EC含有量が1容量%未満の電解液を用いたものでは、実施例1に比較して初期容量がやや低くなっており、常温での出力特性やサイクル特性に劣っていた。   Furthermore, although not described in the table, in the case of using an electrolytic solution having an EC content of less than 1% by volume, the initial capacity is slightly lower than in Example 1, and the output characteristics and cycle characteristics at normal temperature are It was inferior to.

以上のように、本発明の非水系電解液、すなわち、少なくともエチレンカーボネートを含有する混合溶媒であって、非水溶媒総量に対するエチレンカーボネートの割合が1容量%以上、25容量%以下であり、更に、一般式(1)で表される環状シロキサン化合物、一般式(2)で表されるフルオロシラン化合物、一般式(3)で表される化合物、分子内にS−F結合を有する化合物、硝酸塩、亜硝酸塩、モノフルオロリン酸塩、ジフルオロリン酸塩、酢酸塩及びプロピオン酸塩からなる群より選ばれた少なくとも1種以上の化合物を、非水系電解液全体中に10ppm以上含有することを特徴とする二次電池用非水系電解液を使用することにより、非常に大きな低温出力特性を発揮することが可能になった。   As described above, the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, that is, a mixed solvent containing at least ethylene carbonate, wherein the ratio of ethylene carbonate to the total amount of nonaqueous solvents is 1% by volume or more and 25% by volume or less Cyclic siloxane compound represented by the general formula (1), fluorosilane compound represented by the general formula (2), compound represented by the general formula (3), compound having S-F bond in the molecule, nitrate Characterized in that at least one or more compounds selected from the group consisting of nitrite, monofluorophosphate, difluorophosphate, acetate and propionate are contained in an amount of 10 ppm or more in the whole non-aqueous electrolytic solution By using the non-aqueous electrolyte solution for secondary batteries, it has become possible to exhibit very large low-temperature output characteristics.

更に、その効果は、実施例12のような電池構造よりも、実施例1のような電池構造、すなわち、高容量な電池、直流抵抗の小さな電池において、より顕著に発揮させることが可能になった。   Furthermore, the effect can be more remarkably exhibited in the battery structure as in Example 1, that is, in the high capacity battery and the battery with small DC resistance, as compared with the battery structure as in Example 12. The

本発明の二次電池用非水系電解液や非水系電解液二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、自動車、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ等を挙げることができる。特に、本発明の非水系電解液二次電池は、良好なサイクル特性と、常に高い低温特性が得られることから、寒暖差の激しい環境下での用途に使用した場合に、とりわけ大きい効果が得られるので、かかる分野に広く用いられるものである。   The applications of the non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery of the present invention and the non-aqueous electrolyte secondary battery are not particularly limited, and can be used for various known applications. Examples include laptops, pen-based PCs, mobile PCs, e-book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copying, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, mini discs, transceivers , Electronic organizers, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, automobiles, motorbikes, motorbikes, bicycles, lighting fixtures, toys, game machines, watches, electric tools, strobes, cameras, etc. Can. In particular, since the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention has good cycle characteristics and high low-temperature characteristics, it is particularly effective when used in applications where the temperature difference is severe. It is widely used in such a field.

Claims (5)

非水溶媒とリチウム塩を含有してなる二次電池用非水系電解液において、該非水溶媒が、少なくともエチレンカーボネートと鎖状カーボネート類を含有する混合溶媒であって、非水溶媒総量に対するエチレンカーボネートの割合が、1容量%以上、25容量%以下であり、かつ非水溶媒に占めるエチレンカーボネートと鎖状カーボネート類との合計が、80容量%以上であり、更に、分子内にS−F結合を有する化合物であって、スルホニルフルオライド類あるいはフルオロスルホン酸エステル類である化合物を、非水系電解液全体中に合計で10ppm以上5質量%以下含有すること又は添加したことを特徴とする二次電池用非水系電解液。   In the non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery comprising a non-aqueous solvent and a lithium salt, the non-aqueous solvent is a mixed solvent containing at least ethylene carbonate and linear carbonates, and ethylene carbonate relative to the total amount of non-aqueous solvent. The total content of ethylene carbonate and linear carbonates in the non-aqueous solvent is 80% by volume or more, and the S--F bond in the molecule is more than 1% by volume and 25% by volume or less. And a compound having sulfonyl fluorides or fluorosulfonic acid esters in a total amount of 10 ppm or more and 5% by mass or less in total of the non-aqueous electrolytic solution, or a secondary Nonaqueous electrolyte for batteries. 非水溶媒総量に対するエチレンカーボネートの割合が、20容量%以下である請求項1記載の二次電池用非水系電解液。   The nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery according to claim 1, wherein the ratio of ethylene carbonate to the total amount of the nonaqueous solvent is 20% by volume or less. 非水溶媒総量に対するエチレンカーボネートの割合が、15容量%以下である請求項1又は請求項2記載の二次電池用非水系電解液。   The nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the ratio of ethylene carbonate to the total amount of the nonaqueous solvent is 15% by volume or less. 非水系電解液、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極並びに正極を備えた非水系電解液二次電池であって、該非水系電解液が、請求項1ないし請求項3の何れかの請求項記載の二次電池用非水系電解液であることを特徴とする非水系電解液二次電池。   A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte solution, a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and a positive electrode, wherein the non-aqueous electrolyte solution is any one of claims 1 to 3. A non-aqueous electrolyte secondary battery characterized by being a non-aqueous electrolyte for a secondary battery. 非水系電解液、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極並びに正極を備えた非水系電解液二次電池であって、該非水系電解液が、請求項1ないし請求項4の何れかの請求項記載の二次電池用非水系電解液であり、かつ、下記(1)、(2)及び/又は(3)の性質を有することを特徴とする非水系電解液二次電池。
(1)前記二次電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和が面積比で20倍以上である。
(2)前記二次電池の直流抵抗成分が10ミリオーム(mΩ)以下である。
(3)前記二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量が3アンペアーアワー(Ah)以上である。
A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte solution, a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and a positive electrode, wherein the non-aqueous electrolyte solution is any one of claims 1 to 4. 3. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising: a non-aqueous electrolyte for a secondary battery, and having the following properties (1), (2) and / or (3):
(1) The sum of the electrode area of the positive electrode and the surface area of the exterior of the secondary battery is 20 times or more in area ratio.
(2) The DC resistance component of the secondary battery is 10 milliohms (mΩ) or less.
(3) The electric capacity of the battery element housed in one battery outer case of the secondary battery is 3 amperes-hour (Ah) or more.
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