JP2019133773A - Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte power storage component - Google Patents

Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte power storage component Download PDF

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Abstract

To provide nonaqueous electrolyte capable of improving capacity maintenance rate of nonaqueous electrolyte power storage component after charge discharge cycle where the maximum arrival potential of positive electrode reaches high potential, and to provide a nonaqueous electrolyte power storage component including the same.SOLUTION: Nonaqueous electrolyte for power storage component contains electrolyte salt and nonaqueous solvent, where the nonaqueous solvent contains fluorination cyclic carbonate, fluorination chain carbonate, and fluorination non-carbonate compound having viscosity of 4 mPa s or less at 25°C. In another aspect, the nonaqueous electrolyte power storage component includes a positive electrode containing a positive electrode active material actuating under such charging conditions that the maximum arrival potential goes above 4.5 V (vs.Li/Li), and the nonaqueous electrolyte mentioned above.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、非水電解質及び非水電解質蓄電素子に関する。   The present invention relates to a nonaqueous electrolyte and a nonaqueous electrolyte storage element.

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

非水電解質蓄電素子においては、充放電の繰り返しによっても良好な性能が維持されることが望まれる。しかし、非水電解質蓄電素子は、特に、正極の最大到達電位が例えば4.5V(vs.Li/Li)以上の高電位となる充電条件下で作動させることで、容量維持率の低下が顕著になる。このような容量維持率の低下は、高電位下で生じる非水電解質の酸化分解が原因の一つとされている。これに対し、耐酸化性を改善するため、フッ素化飽和環状カーボネート及びフッ素化鎖状カーボネートを含む電解液が提案されている(特許文献1参照)。 In a nonaqueous electrolyte storage element, it is desired that good performance is maintained even by repeated charge and discharge. However, the non-aqueous electrolyte storage element is operated under charging conditions in which the maximum potential of the positive electrode is a high potential of, for example, 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more, so that the capacity retention rate is reduced. Become prominent. Such a decrease in the capacity retention rate is attributed to oxidative decomposition of the nonaqueous electrolyte that occurs at a high potential. On the other hand, in order to improve oxidation resistance, an electrolytic solution containing a fluorinated saturated cyclic carbonate and a fluorinated chain carbonate has been proposed (see Patent Document 1).

特開2015−191737号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-191737

しかし、上記のようなフッ素化カーボネートを含む非水溶媒を用いた非水電解質蓄電素子においても、正極の最大到達電位が高電位に至る充放電サイクル後の容量維持率は、十分に高いといえるものではない。   However, even in a nonaqueous electrolyte storage element using a nonaqueous solvent containing a fluorinated carbonate as described above, the capacity retention rate after a charge / discharge cycle in which the maximum potential reached by the positive electrode reaches a high potential can be said to be sufficiently high. It is not a thing.

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、正極の最大到達電位が高電位に至る充放電サイクル後の非水電解質蓄電素子の容量維持率を改善することができる非水電解質、及びこれを備える非水電解質蓄電素子を提供することである。   The present invention has been made based on the circumstances as described above, and its object is to improve the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element after a charge / discharge cycle in which the maximum potential reached by the positive electrode reaches a high potential. It is providing the nonaqueous electrolyte which can be manufactured, and a nonaqueous electrolyte electrical storage element provided with the same.

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、電解質塩及び非水溶媒を含み、上記非水溶媒が、フッ素化環状カーボネート、フッ素化鎖状カーボネート、及び25℃における粘度が4mPa・s以下であるフッ素化非カーボネート化合物を含む蓄電素子用の非水電解質である。   One embodiment of the present invention made to solve the above problems includes an electrolyte salt and a nonaqueous solvent, wherein the nonaqueous solvent has a fluorinated cyclic carbonate, a fluorinated chain carbonate, and a viscosity at 25 ° C. of 4 mPa · It is a non-aqueous electrolyte for an electricity storage device containing a fluorinated non-carbonate compound that is s or less.

本発明の他の一態様は、最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となる充電条件下で作動する正極活物質を含む正極と、上記非水電解質とを備える非水電解質蓄電素子である。 Another embodiment of the present invention is a non-aqueous device including a positive electrode including a positive electrode active material that operates under a charging condition in which a maximum ultimate potential is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more, and the non-aqueous electrolyte. It is an electrolyte storage element.

本発明の他の一態様は、正極と、上記非水電解質とを備え、上記正極の最大到達電位が、4.5V(vs.Li/Li)以上である非水電解質蓄電素子である。 Another embodiment of the present invention is a nonaqueous electrolyte storage element that includes a positive electrode and the nonaqueous electrolyte, and has a maximum ultimate potential of 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more.

本発明によれば、正極の最大到達電位が高電位に至る充放電サイクル後の非水電解質蓄電素子の容量維持率を改善することができる非水電解質、及びこれを備える非水電解質蓄電素子を提供することができる。   According to the present invention, a nonaqueous electrolyte capable of improving the capacity retention rate of a nonaqueous electrolyte storage element after a charge / discharge cycle in which the maximum potential of the positive electrode reaches a high potential, and a nonaqueous electrolyte storage element including the nonaqueous electrolyte are provided. Can be provided.

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

本発明の一実施形態に係る非水電解質は、電解質塩及び非水溶媒を含み、上記非水溶媒が、フッ素化環状カーボネート、フッ素化鎖状カーボネート、及び25℃における粘度が4mPa・s以下であるフッ素化非カーボネート化合物を含む蓄電素子用の非水電解質である。   The non-aqueous electrolyte according to an embodiment of the present invention includes an electrolyte salt and a non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent has a viscosity of 4 mPa · s or less at 25 ° C. and a fluorinated cyclic carbonate, a fluorinated chain carbonate, and 25 ° C. It is a nonaqueous electrolyte for an electricity storage device containing a certain fluorinated noncarbonate compound.

当該非水電解質は、正極の最大到達電位が例えば4.5V(vs.Li/Li)以上といった高電位に至る充放電サイクル後の非水電解質蓄電素子の容量維持率を改善することができる。この理由は定かでは無いが、以下の理由が推測される。フッ素化カーボネートを用いた従来の非水電解質において容量維持率が低下する原因として、例えば正極の最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上の高電位条件下では、複数種の副反応が継続的かつ複雑に起こることが挙げられる。これに対し、当該非水電解質の非水溶媒においては、フッ素化環状カーボネート及びフッ素化鎖状カーボネートに加え、フッ素化非カーボネート化合物を含有することで、電解質塩を構成するカチオンとアニオンとの相互作用が強くなる。このようにカチオンとアニオンとの相互作用が強まった場合、アニオンのHOMO−LUMO準位が変化し、耐酸化性の向上などが生じることにより、容量維持率が改善されるものと推測される。さらに、上記フッ素化非カーボネート化合物は、25℃における粘度が4mPa・s以下であるため、このフッ素化非カーボネート化合物を含む当該非水電解質は、粘度が高すぎず、良好なイオン伝導性が確保される。このようなことから、当該非水電解質によれば、正極の最大到達電位が高電位に至る充電条件下で作動させる非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を改善することができると推測される。 The nonaqueous electrolyte can improve the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element after a charge / discharge cycle in which the maximum potential of the positive electrode reaches a high potential of, for example, 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher. . Although this reason is not certain, the following reason is guessed. As a cause of a decrease in capacity retention rate in a conventional nonaqueous electrolyte using a fluorinated carbonate, for example, under a high potential condition in which the maximum ultimate potential of the positive electrode is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more, Side reactions occur continuously and complexly. On the other hand, in the nonaqueous solvent of the nonaqueous electrolyte, in addition to the fluorinated cyclic carbonate and the fluorinated chain carbonate, a fluorinated noncarbonate compound is contained so that the cation and the anion that constitute the electrolyte salt can interact with each other. The action becomes stronger. In this way, when the interaction between the cation and the anion is strengthened, the HOMO-LUMO level of the anion changes, and it is presumed that the capacity retention rate is improved by improving the oxidation resistance. Further, since the fluorinated non-carbonate compound has a viscosity at 25 ° C. of 4 mPa · s or less, the non-aqueous electrolyte containing the fluorinated non-carbonate compound is not too high in viscosity and ensures good ionic conductivity. Is done. For this reason, according to the nonaqueous electrolyte, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle of the nonaqueous electrolyte storage element operated under the charging condition in which the maximum potential of the positive electrode reaches a high potential can be improved. It is guessed.

なお、本願明細書において、粘度は、落球式粘度計(AntonPaar GmbH(アントンパール社)製 Lovis 2000 M)を用い、Ar雰囲気下、試験セルに電解液を封入し、25℃の条件下で測定するものとする。   In the present specification, the viscosity is measured using a falling ball viscometer (Lovis 2000 M manufactured by Anton Paar GmbH (Anton Paar GmbH)) in an Ar atmosphere with an electrolytic solution enclosed in a test cell and at 25 ° C. It shall be.

上記電解質塩は、イミド塩を含むことが好ましい。上記電解質塩がイミド塩を含むことにより、非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。これは、イミド塩の方が、カチオンとアニオンとの相互作用が強くなることで生じるアニオンの耐酸化性の向上などの作用効果が、他のリチウム塩よりも顕著であるためと推測される。また、従来、イミド塩を電解質塩とした場合、正極基材等として用いられるアルミニウム等の酸化溶解が生じ、非水電解質蓄電素子の寿命に悪影響を与える。このアルミニウム等の酸化溶解を抑制するためには、イミド塩の濃度を高めることが必要であるとされている。これは、イミド塩が飽和した状態に近づけておくことで、高電位下での非水電解質中へのアルミニウム等の酸化溶解が抑制されるためであるとされる。しかし、イミド塩を飽和した状態に近くなるまで高濃度化した場合、非水電解質の粘度が高くなり、非水電解質蓄電素子の高率放電性能が低下するという問題がある。これに対し、当該非水電解質によれば、25℃における粘度が4mPa・s以下であるフッ素化非カーボネート化合物を用いることで、非水電解質の粘度を高くせずにアルミニウム等の酸化溶解を抑制でき、非水電解質蓄電素子の容量維持率を改善することができると推察される。具体的に説明すれば、例えば、フッ素化環状カーボネート及びフッ素化鎖状カーボネートを溶媒とするイミド塩の飽和溶液に対して、25℃における粘度が4mPa・s以下であり、イミド塩の溶解度が低いフッ素化非カーボネート化合物を加えて希釈することで、低粘度化を図りつつ、アルミニウム等が酸化溶解し難い状態を構成することができる。このため、当該非水電解質によれば、高粘度化を回避しつつ、正極の最大到達電位が高電位に至る充電条件下で作動させる非水電解質蓄電素子の容量維持率を改善することができ、高率放電性能の低下等も抑制することができる。   The electrolyte salt preferably contains an imide salt. When the electrolyte salt contains an imide salt, the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element can be further increased. This is presumed to be because the imide salt has more remarkable effects than the other lithium salts, such as the improvement in oxidation resistance of the anion caused by the stronger interaction between the cation and the anion. Conventionally, when an imide salt is used as an electrolyte salt, oxidative dissolution of aluminum or the like used as a positive electrode base material or the like occurs, which adversely affects the life of the nonaqueous electrolyte storage element. In order to suppress the oxidative dissolution of aluminum or the like, it is necessary to increase the concentration of the imide salt. This is because the imide salt is brought close to the saturated state to suppress the oxidative dissolution of aluminum or the like in the non-aqueous electrolyte at a high potential. However, when the concentration of the imide salt is increased until it approaches a saturated state, there is a problem that the viscosity of the non-aqueous electrolyte increases and the high-rate discharge performance of the non-aqueous electrolyte storage element decreases. On the other hand, according to the non-aqueous electrolyte, by using a fluorinated non-carbonate compound having a viscosity at 25 ° C. of 4 mPa · s or less, oxidative dissolution of aluminum or the like is suppressed without increasing the viscosity of the non-aqueous electrolyte. It is speculated that the capacity maintenance rate of the nonaqueous electrolyte storage element can be improved. Specifically, for example, the viscosity at 25 ° C. is 4 mPa · s or less and the solubility of the imide salt is low with respect to a saturated solution of an imide salt using a fluorinated cyclic carbonate and a fluorinated chain carbonate as a solvent. By diluting by adding a fluorinated non-carbonate compound, it is possible to form a state in which aluminum or the like is hardly oxidized and dissolved while reducing the viscosity. Therefore, according to the non-aqueous electrolyte, it is possible to improve the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte storage element that operates under a charging condition in which the maximum potential of the positive electrode reaches a high potential while avoiding the increase in viscosity. In addition, a decrease in high rate discharge performance can be suppressed.

上記電解質塩に占める上記イミド塩の含有量が、90mol%以上であることが好ましい。電解質塩に占めるイミド塩の含有量を90mol%以上とすることで、正極の最大到達電位が高電位に至る充電条件下で作動させる非水電解質蓄電素子の容量維持率がより改善され、特に、比較的高温下で(例えば45℃)かつ正極の最大到達電位が高電位に至る充放電サイクル後の容量維持率を改善することができる。   The content of the imide salt in the electrolyte salt is preferably 90 mol% or more. By setting the content of the imide salt in the electrolyte salt to 90 mol% or more, the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element that is operated under a charging condition in which the maximum potential of the positive electrode reaches a high potential is further improved. It is possible to improve the capacity retention rate after a charge / discharge cycle at a relatively high temperature (for example, 45 ° C.) and when the maximum potential of the positive electrode reaches a high potential.

上記電解質塩の濃度が、0.5mol/kg以上3mol/kg以下であることが好ましい。当該非水電解質によれば、電解質塩を例えば3mol/kgを超えるような飽和した状態に近くなるまで高濃度としなくとも、正極の最大到達電位が高電位に至る充電条件下で作動させる非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を改善することができる。また、上記電解質塩の濃度が0.5mol/kg以上3mol/kg以下であることで、非水電解質の高粘度化を回避し、その結果、高率放電性能の低下等も抑制することができる。   The concentration of the electrolyte salt is preferably 0.5 mol / kg or more and 3 mol / kg or less. According to the non-aqueous electrolyte, the non-aqueous electrolyte is operated under a charging condition in which the maximum ultimate potential of the positive electrode reaches a high potential without increasing the concentration of the electrolyte salt until it reaches a saturated state exceeding 3 mol / kg, for example. The capacity maintenance rate after the charge / discharge cycle of the electrolyte storage element can be improved. Further, when the concentration of the electrolyte salt is 0.5 mol / kg or more and 3 mol / kg or less, it is possible to avoid the increase in viscosity of the non-aqueous electrolyte, and as a result, it is possible to suppress a decrease in high rate discharge performance. .

本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となる充電条件下で作動する正極活物質を含む正極と、上記非水電解質とを備える非水電解質蓄電素子(A)である。当該非水電解質蓄電素子(A)は、上記非水電解質を備えるため、充放電サイクル後の容量維持率が改善されている。また、当該非水電解質蓄電素子(A)は、正極の最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となり得るため、高電圧化した非水電解質蓄電素子とすることができ、高いエネルギー密度を有する。 A nonaqueous electrolyte storage element according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material that operates under a charging condition in which a maximum ultimate potential is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more, and the nonaqueous electrolyte. A nonaqueous electrolyte electricity storage element (A) comprising an electrolyte. Since the nonaqueous electrolyte storage element (A) includes the nonaqueous electrolyte, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle is improved. Moreover, since the maximum potential of the positive electrode can be 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more, the non-aqueous electrolyte storage element (A) can be a non-aqueous electrolyte storage element with a high voltage, Has high energy density.

なお、「最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となる充電条件下で作動する正極活物質」とは、4.5V(vs.Li/Li)以上の電位においても作動する物質、すなわち正極活物質としての可逆的な充放電反応が生じる物質である。この正極活物質は、4.5V(vs.Li/Li)以下の電位においても作動してもよく、最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以下である充電条件下でも作動してもよい。 Note that “a positive electrode active material that operates under a charging condition in which the maximum potential reached 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher” also means a potential of 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher. It is a substance that operates, that is, a substance that causes a reversible charge / discharge reaction as a positive electrode active material. The positive electrode active material, 4.5V (vs.Li/Li +) may be also operated in the following potential at the charging conditions the maximum achieved potential is less than 4.5V (vs.Li/Li +) It may be activated.

本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電素子は、正極と、上記非水電解質とを備え、上記正極の最大到達電位が、4.5V(vs.Li/Li)以上である非水電解質蓄電素子(B)である。当該非水電解質蓄電素子(B)は、上記非水電解質を備えるため、充放電サイクル後の容量維持率が改善されている。また、当該非水電解質蓄電素子(B)は、正極の最大到達電位が、4.5V(vs.Li/Li)以上であるため、高いエネルギー密度を有する。 A non-aqueous electrolyte electricity storage device according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode and the non-aqueous electrolyte, and the maximum ultimate potential of the positive electrode is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher. It is an electrolyte electrical storage element (B). Since the nonaqueous electrolyte storage element (B) includes the nonaqueous electrolyte, the capacity retention rate after the charge / discharge cycle is improved. In addition, the nonaqueous electrolyte electricity storage element (B) has a high energy density because the maximum ultimate potential of the positive electrode is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more.

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

<非水電解質>
本発明の一実施形態に係る非水電解質は、電解質塩及び非水溶媒を含む。当該非水電解質は、非水電解質二次電池等、非水電解質蓄電素子の電解質として用いられる。
<Nonaqueous electrolyte>
The nonaqueous electrolyte according to an embodiment of the present invention includes an electrolyte salt and a nonaqueous solvent. The nonaqueous electrolyte is used as an electrolyte of a nonaqueous electrolyte storage element such as a nonaqueous electrolyte secondary battery.

(電解質塩)
上記電解質塩としては、一般的な蓄電素子用非水電解質の電解質塩として通常用いられる公知の電解質塩を用いることができる。上記電解質塩としては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩、オニウム塩等を挙げることができるが、リチウム塩が好ましい。また、上記電解質塩としては、LiPF、LiPO、LiBF、LiClO等の無機塩、イミド塩等の有機塩を挙げることができる。電解質塩は、1種又は2種以上を用いることができる。
(Electrolyte salt)
As said electrolyte salt, the well-known electrolyte salt normally used as an electrolyte salt of the general nonaqueous electrolyte for electrical storage elements can be used. Examples of the electrolyte salt include lithium salt, sodium salt, potassium salt, magnesium salt, onium salt, and the like, and lithium salt is preferable. Examples of the electrolyte salt include inorganic salts such as LiPF 6 , LiPO 2 F 2 , LiBF 4 , and LiClO 4 , and organic salts such as imide salts. 1 type or 2 types or more can be used for electrolyte salt.

電解質塩としては、有機塩が好ましく、イミド塩がより好ましく、リチウムイミド塩がさらに好ましい。なお、本発明においてイミド塩とは、窒素原子に2つのカルボニル基が結合された構造を有するイミド塩のみならず、窒素原子に2つのスルホニル基が結合された構造を有するもの、窒素原子に2つのホスホニル基が結合された構造を有するもの、窒素原子にカルボニル基、スルホニル基及びホスホニル基から選ばれた2種と結合された構造を有するものなども含む。   As the electrolyte salt, an organic salt is preferable, an imide salt is more preferable, and a lithium imide salt is more preferable. In the present invention, the imide salt is not only an imide salt having a structure in which two carbonyl groups are bonded to a nitrogen atom, but also having a structure in which two sulfonyl groups are bonded to a nitrogen atom. Also included are those having a structure in which two phosphonyl groups are bonded, and those having a structure in which a nitrogen atom is bonded to two types selected from a carbonyl group, a sulfonyl group and a phosphonyl group.

上記リチウムイミド塩としては、
LiN(SOF)(リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド:LiFSI)、LiN(SOCF(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド:LiTFSI)、LiN(SO(リチウムビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミド:LiBETI)、LiN(SO(リチウムビス(ノナフルオロブタンスルホニル)イミド)、CF−SO−N−SO−N−SOCFLi、FSO−N−SO−CLi、CF−SO−N−SO−CF−SO−N−SO−CFLi、CF−SO−N−SO−CF−SOLi、CF−SO−N−SO−CF−SO−C(−SOCFLi等のリチウムスルホニルイミド塩;
LiN(POF(リチウムビス(ジフルオロホスホニル)イミド:LiDFPI)等のリチウムホスホニルイミド塩等を挙げることができる。
As the lithium imide salt,
LiN (SO 2 F) 2 (lithium bis (fluorosulfonyl) imide: LiFSI), LiN (SO 2 CF 3 ) 2 (lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide: LiTFSI), LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 (Lithium bis (pentafluoroethanesulfonyl) imide: LiBETI), LiN (SO 2 C 4 F 9 ) 2 (lithium bis (nonafluorobutanesulfonyl) imide), CF 3 —SO 2 —N—SO 2 —N—SO 2 CF 3 Li 2 , FSO 2 —N—SO 2 —C 4 F 9 Li, CF 3 —SO 2 —N—SO 2 —CF 2 —SO 2 —N—SO 2 —CF 3 Li 2 , CF 3 SO 2 -N-SO 2 -CF 2 -SO 3 Li 2, CF 3 -SO 2 -N-SO 2 -CF 2 -SO 2 -C (- Lithium imide salts such as O 2 CF 3) 2 Li 2 ;
Examples thereof include lithium phosphonilimide salts such as LiN (POF 2 ) 2 (lithium bis (difluorophosphonyl) imide: LiDFPI).

リチウムイミド塩は、フッ素原子を有することが好ましく、具体的には例えばフルオロスルホニル基、ジフルオロホスホニル基、フルオロアルキル基等を有することが好ましい。リチウムイミド塩の中でも、リチウムスルホニルイミド塩が好ましく、LiFSI、LiTFSI及びLiBETIがより好ましく、LiFSIがさらに好ましい。これらのイミド塩は、高電位(例えば正極の最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上)に至る充電の際にアルミニウム等の酸化溶解を比較的生じさせやすいイミド塩である。従って、このようなイミド塩を用いた場合、正極の最大到達電位が高電位に至る充電条件下で作動する非水電解質蓄電素子の充放電サイクル後の容量維持率を改善することができるという本発明の効果が、特に効果的に得られる。 The lithium imide salt preferably has a fluorine atom, and specifically, for example, preferably has a fluorosulfonyl group, a difluorophosphonyl group, a fluoroalkyl group, or the like. Among the lithium imide salts, lithium sulfonylimide salts are preferable, LiFSI, LiTFSI, and LiBETI are more preferable, and LiFSI is more preferable. These imide salts are imide salts that are relatively easy to cause oxidative dissolution of aluminum or the like during charging up to a high potential (for example, the maximum potential of the positive electrode is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more). . Therefore, when such an imide salt is used, it is possible to improve the capacity retention rate after a charge / discharge cycle of a nonaqueous electrolyte storage element that operates under a charging condition in which the maximum potential of the positive electrode reaches a high potential. The effects of the invention can be obtained particularly effectively.

上記電解質塩に占めるイミド塩の含有量の下限としては、例えば50mol%であってもよく、80mol%であってもよいが、90mol%が好ましく、95mol%がより好ましく、99mol%がさらに好ましい。なお、上記電解質塩に占めるイミド塩の含有量の上限は、100mol%であってよい。   The lower limit of the content of the imide salt in the electrolyte salt may be, for example, 50 mol% or 80 mol%, preferably 90 mol%, more preferably 95 mol%, further preferably 99 mol%. In addition, the upper limit of the content of the imide salt in the electrolyte salt may be 100 mol%.

当該非水電解質における電解質塩の濃度(電解質塩の含有量)の下限としては、0.5mol/kgが好ましく、0.8mol/kgがより好ましく、1.0mol/kgがさらに好ましく、1.5mol/kgがよりさらに好ましい。電解質塩の濃度を上記下限以上とすることで、後述するようにフッ素化環状カーボネート及びフッ素化鎖状カーボネートに主に溶解した状態の電解質塩のカチオンとアニオンとの相互作用が強くなることでアニオンのHOMO−LUMO準位が変化し、耐酸化性の向上などが生じることなどにより、非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。一方、この電解質塩の濃度の上限としては、3mol/kgが好ましく、2.5mol/kgがより好ましく、1.5mol/kgがさらに好ましい場合もある。電解質塩の濃度を上記上限以下とすることで、非水電解質の高粘度化を抑制し、この結果、非水電解質蓄電素子の高率放電性能等を高めることができる。また、電解質塩の濃度を上記上限以下とすることで、非水電解質蓄電素子の放電容量が大きくなる傾向にある。   The lower limit of the electrolyte salt concentration (electrolyte salt content) in the nonaqueous electrolyte is preferably 0.5 mol / kg, more preferably 0.8 mol / kg, still more preferably 1.0 mol / kg, and 1.5 mol. / Kg is even more preferable. By setting the concentration of the electrolyte salt to the above lower limit or more, as described later, the interaction between the cation and the anion of the electrolyte salt mainly dissolved in the fluorinated cyclic carbonate and the fluorinated chain carbonate increases the anion. The capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte electricity storage element can be further increased by changing the HOMO-LUMO level of the material and improving oxidation resistance. On the other hand, the upper limit of the concentration of the electrolyte salt is preferably 3 mol / kg, more preferably 2.5 mol / kg, and even more preferably 1.5 mol / kg. By making the concentration of the electrolyte salt not more than the above upper limit, it is possible to suppress the increase in viscosity of the nonaqueous electrolyte, and as a result, it is possible to improve the high rate discharge performance and the like of the nonaqueous electrolyte electricity storage element. In addition, the discharge capacity of the nonaqueous electrolyte storage element tends to be increased by setting the concentration of the electrolyte salt to the upper limit or less.

(非水溶媒)
上記非水溶媒は、フッ素化環状カーボネート、フッ素化鎖状カーボネート、及びフッ素化非カーボネート化合物を含む。フッ素化環状カーボネート、フッ素化鎖状カーボネート、及びフッ素化非カーボネート化合物は、それぞれ1種ずつ又は2種以上混合して用いることができる。当該非水電解質を構成するフッ素化環状カーボネート及びフッ素化鎖状カーボネートへの電解質塩の溶解度は、通常、フッ素化非カーボネート化合物よりも高い。従って、当該非水電解質においては、電解質塩はフッ素化環状カーボネート及びフッ素化鎖状カーボネートに主に溶解している状態であると考えられる。
(Non-aqueous solvent)
The non-aqueous solvent includes a fluorinated cyclic carbonate, a fluorinated chain carbonate, and a fluorinated non-carbonate compound. The fluorinated cyclic carbonate, the fluorinated chain carbonate, and the fluorinated non-carbonate compound can be used singly or in combination of two or more. The solubility of the electrolyte salt in the fluorinated cyclic carbonate and fluorinated chain carbonate constituting the nonaqueous electrolyte is usually higher than that of the fluorinated noncarbonate compound. Therefore, in the non-aqueous electrolyte, it is considered that the electrolyte salt is mainly dissolved in the fluorinated cyclic carbonate and the fluorinated chain carbonate.

(フッ素化環状カーボネート)
フッ素化環状カーボネートは、環状カーボネートが有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換された化合物である。フッ素化環状カーボネートは、負極表面に良好な被膜を形成し、容量維持率の向上に寄与する。
(Fluorinated cyclic carbonate)
The fluorinated cyclic carbonate is a compound in which part or all of the hydrogen atoms of the cyclic carbonate are substituted with fluorine atoms. The fluorinated cyclic carbonate forms a good film on the negative electrode surface and contributes to an improvement in capacity retention.

上記フッ素化環状カーボネートとしては、フルオロエチレンカーボネート、ジフルオロエチレンカーボネート、トリフルオロエチレンカーボネート、テトラフルオロエチレンカーボネート、(フルオロメチル)エチレンカーボネート、(ジフルオロメチル)エチレンカーボネート、(トリフルオロメチル)エチレンカーボネート、ビス(フルオロメチル)エチレンカーボネート、ビス(ジフルオロメチル)エチレンカーボネート、ビス(トリフルオロメチル)エチレンカーボネート、(フルオロエチル)エチレンカーボネート、(ジフルオロエチル)エチレンカーボネート、(トリフルオロエチル)エチレンカーボネート、4−フルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート等を挙げることができる。フッ素化環状カーボネートとしては、フルオロエチレンカーボネートが好ましい。   Examples of the fluorinated cyclic carbonate include fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, trifluoroethylene carbonate, tetrafluoroethylene carbonate, (fluoromethyl) ethylene carbonate, (difluoromethyl) ethylene carbonate, (trifluoromethyl) ethylene carbonate, bis ( Fluoromethyl) ethylene carbonate, bis (difluoromethyl) ethylene carbonate, bis (trifluoromethyl) ethylene carbonate, (fluoroethyl) ethylene carbonate, (difluoroethyl) ethylene carbonate, (trifluoroethyl) ethylene carbonate, 4-fluoro-4 -Methylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-methylethylene carbonate, 4,5- Fluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, and the like. As the fluorinated cyclic carbonate, fluoroethylene carbonate is preferred.

非水溶媒に占めるフッ素化環状カーボネートの含有量の下限としては、1体積%が好ましく、5体積%がより好ましい。フッ素化環状カーボネートの含有量を上記下限以上とすることで、負極表面に十分な量の被膜を形成することができ、容量維持率をより高めることができる。一方、このフッ素化環状カーボネートの含有量の上限としては、30体積%が好ましく、20体積%がより好ましく、15体積%がさらに好ましい。フッ素化環状カーボネートの含有量を上記上限以下とすることで、他の非水溶媒であるフッ素化鎖状カーボネート及びフッ素化非カーボネート化合物を十分な量含有させることができ、非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。   The lower limit of the content of the fluorinated cyclic carbonate in the nonaqueous solvent is preferably 1% by volume and more preferably 5% by volume. By setting the content of the fluorinated cyclic carbonate to be not less than the above lower limit, a sufficient amount of a film can be formed on the negative electrode surface, and the capacity retention rate can be further increased. On the other hand, the upper limit of the content of the fluorinated cyclic carbonate is preferably 30% by volume, more preferably 20% by volume, and still more preferably 15% by volume. By making the content of the fluorinated cyclic carbonate not more than the above upper limit, a sufficient amount of the fluorinated chain carbonate and the fluorinated non-carbonate compound, which are other non-aqueous solvents, can be contained. The capacity maintenance rate can be further increased.

(フッ素化鎖状カーボネート)
フッ素化鎖状カーボネートは、鎖状カーボネートが有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換された化合物である。フッ素化鎖状カーボネートは比較的低粘度の溶媒であり、高粘度化を抑制し、非水電解質蓄電素子の高率放電性能等を高めることもできる。
(Fluorinated chain carbonate)
The fluorinated chain carbonate is a compound in which some or all of the hydrogen atoms of the chain carbonate are substituted with fluorine atoms. The fluorinated chain carbonate is a solvent having a relatively low viscosity, can suppress the increase in viscosity, and can enhance the high rate discharge performance and the like of the nonaqueous electrolyte electricity storage device.

上記フッ素化鎖状カーボネートは、例えばR−O−CO−O−R(Rは、フッ素化アルキル基である。Rは、アルキル基又はフッ素化アルキル基である。)で表される化合物を挙げることができる。上記Rは、アルキル基が好ましい。また、R及びRの炭素数は、それぞれ、1〜3であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい。 The fluorinated chain carbonate is represented by, for example, R a —O—CO—O—R b (R a is a fluorinated alkyl group. R b is an alkyl group or a fluorinated alkyl group). Can be mentioned. R b is preferably an alkyl group. Moreover, it is preferable that it is 1-3, respectively, and, as for carbon number of R <a> and R <b >, it is more preferable that it is 1 or 2.

上記フッ素化鎖状カーボネートとしては、メチルフルオロメチルカーボネート、メチルフルオロエチルカーボネート、メチルジフルオロエチルカーボネート、メチルトリフルオロエチルカーボネート、ビス(トリフルオロエチル)カーボネート、メチルフルオロプロピルカーボネート、メチルジフルオロプロピルカーボネート、メチルトリフルオロプロピルカーボネート、メチルテトラフルオロプロピルカーボネート、メチルペンタフルオロプロピルカーボネート、ビス(トリフルオロプロピル)カーボネート、ビス(テトラフルオロプロピル)カーボネート、ビス(ペンタフルオロプロピル)カーボネート等を挙げることができる。フッ素化鎖状カーボネートとしては、メチルトリフルオロエチルカーボネートが好ましい。   Examples of the fluorinated chain carbonate include methyl fluoromethyl carbonate, methyl fluoroethyl carbonate, methyl difluoroethyl carbonate, methyl trifluoroethyl carbonate, bis (trifluoroethyl) carbonate, methyl fluoropropyl carbonate, methyl difluoropropyl carbonate, methyl trifluoride. Fluoropropyl carbonate, methyltetrafluoropropyl carbonate, methylpentafluoropropyl carbonate, bis (trifluoropropyl) carbonate, bis (tetrafluoropropyl) carbonate, bis (pentafluoropropyl) carbonate and the like can be mentioned. As the fluorinated chain carbonate, methyl trifluoroethyl carbonate is preferred.

非水溶媒に占めるフッ素化鎖状カーボネートの含有量の下限としては、30体積%が好ましく、40体積%がより好ましく、45体積%がさらに好ましい。フッ素化鎖状カーボネートの含有量を上記下限以上とすることで、十分な量の電解質塩を溶解させることができる。フッ素化鎖状カーボネートの含有量は、フッ素化環状カーボネート及びフッ素化非カーボネート化合物のそれぞれの含有量よりも多いことが好ましい。一方、このフッ素化鎖状カーボネートの含有量の上限としては、80体積%が好ましく、65体積%がより好ましく、55体積%がさらに好ましい。フッ素化鎖状カーボネートの含有量を上記上限以下とすることで、電解質塩のカチオンとアニオンとの相互作用が強くなり、アニオンのHOMO−LUMO準位が変化し、アニオンの耐酸化性の向上などができ、非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。   The lower limit of the content of the fluorinated chain carbonate in the non-aqueous solvent is preferably 30% by volume, more preferably 40% by volume, and even more preferably 45% by volume. By setting the content of the fluorinated chain carbonate to the above lower limit or more, a sufficient amount of the electrolyte salt can be dissolved. The content of the fluorinated chain carbonate is preferably larger than the respective contents of the fluorinated cyclic carbonate and the fluorinated non-carbonate compound. On the other hand, the upper limit of the content of the fluorinated chain carbonate is preferably 80% by volume, more preferably 65% by volume, and still more preferably 55% by volume. By setting the content of the fluorinated chain carbonate below the above upper limit, the interaction between the cation and the anion of the electrolyte salt becomes stronger, the HOMO-LUMO level of the anion changes, and the oxidation resistance of the anion is improved. And the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte storage element can be further increased.

(フッ素化非カーボネート化合物)
上記フッ素化非カーボネート化合物は、25℃における粘度が4mPa・s以下であるフッ素化非カーボネート化合物である。フッ素化非カーボネート化合物は、フッ素原子を有する、カーボネート以外の非水溶媒である。なお、フッ素化非カーボネート化合物は、25℃以外においては常温で液体の化合物に限定されるものではない。フッ素化非カーボネート化合物は、フッ素化化合物であり、良好な耐酸化性を有する。このフッ素化非カーボネート化合物は、上述のように、電解質塩のカチオンとアニオンとの相互作用が強い状態を形成しつつ、非水電解質の高粘度化を抑制する、希釈溶媒として機能しているものと考えられる。
(Fluorinated non-carbonate compound)
The fluorinated non-carbonate compound is a fluorinated non-carbonate compound having a viscosity at 25 ° C. of 4 mPa · s or less. The fluorinated non-carbonate compound is a non-aqueous solvent having a fluorine atom other than carbonate. The fluorinated non-carbonate compound is not limited to a liquid compound at room temperature except at 25 ° C. A fluorinated non-carbonate compound is a fluorinated compound and has good oxidation resistance. As described above, this fluorinated non-carbonate compound functions as a diluting solvent that suppresses the increase in viscosity of the non-aqueous electrolyte while forming a strong interaction between the cation and anion of the electrolyte salt. it is conceivable that.

上記機能は、フッ素化非カーボネート化合物への電解質塩の溶解度が、非水電解質を構成する他の溶媒(フッ素化環状カーボネート及びフッ素化鎖状カーボネート)への溶解度より低いことにより発揮されると推測される。このような機能が効果的に発現されるためには、フッ素化非カーボネート化合物は、比較的極性の低い化合物であることが好ましい。具体的には、フッ素化非カーボネート化合物としては、フッ素化炭化水素、フッ素化エーテル、フッ素化エステル等を挙げることができ、これらの中でも、フッ素化炭化水素及びフッ素化エーテルが好ましく、フッ素化エーテルがより好ましい。さらに、フッ素化エーテルの中でも、鎖状フッ素化エーテルが好ましい。   It is assumed that the above function is exhibited when the solubility of the electrolyte salt in the fluorinated non-carbonate compound is lower than the solubility in other solvents (fluorinated cyclic carbonate and fluorinated chain carbonate) constituting the non-aqueous electrolyte. Is done. In order to effectively express such a function, the fluorinated non-carbonate compound is preferably a compound having a relatively low polarity. Specifically, examples of the fluorinated non-carbonate compound include fluorinated hydrocarbons, fluorinated ethers, fluorinated esters, etc. Among these, fluorinated hydrocarbons and fluorinated ethers are preferred, and fluorinated ethers. Is more preferable. Further, among the fluorinated ethers, chain fluorinated ethers are preferable.

上記フッ素化エーテルは、エーテルが有する水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換された化合物である。上記フッ素化エーテルとしては、例えばR−O−R(Rは、炭素数1〜8のフッ素化炭化水素基である。Rは、炭素数1〜8の炭化水素基又は炭素数1〜8のフッ素化炭化水素基である。)で表される化合物を挙げることができる。 The fluorinated ether is a compound in which some or all of the hydrogen atoms of the ether are substituted with fluorine atoms. Examples of the fluorinated ether include R c —O—R d (R c is a fluorinated hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. R d is a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms or a carbon number. 1 to 8 fluorinated hydrocarbon groups).

上記Rは、フッ素化アルキル基が好ましい。Rの炭素数の上限は、5が好ましく、3がより好ましい。Rの炭素数の下限は、2が好ましい。上記Rとしては、フッ素化炭化水素基が好ましく、フッ素化アルキル基がより好ましい。Rの炭素数の上限は、5が好ましく、3がより好ましい。Rの炭素数の下限は、2が好ましい。 R c is preferably a fluorinated alkyl group. The upper limit of the carbon number of R c is preferably 5, and more preferably 3. The lower limit of the carbon number of R c is preferably 2. R d is preferably a fluorinated hydrocarbon group, more preferably a fluorinated alkyl group. The upper limit of the number of carbon atoms in R d is preferably 5, 3 is more preferable. The lower limit of the number of carbon atoms of R d is 2 is preferred.

フッ素化非カーボネート化合物の具体例としては、
1,1,2,2−テトラフルオロエチル−2,2,2−トリフルオロエチルエーテル(TFEE:25℃における粘度0.65mPa・s)、
1,1,2,2−テトラフルオロエチル−2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(HFE:25℃における粘度1.6mPa・s)、
エチル−1,1,2,2−テトラフルオロエチルエーテル(23℃における粘度0.486mPa・s)、
ヘキサフルオロイソプロピルメチルエーテル(23℃における粘度0.498mPa・s)等を挙げることができる。
As a specific example of a fluorinated non-carbonate compound,
1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether (TFEE: viscosity at 25 ° C .: 0.65 mPa · s),
1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether (HFE: viscosity 1.6 mPa · s at 25 ° C.),
Ethyl-1,1,2,2-tetrafluoroethyl ether (viscosity of 0.486 mPa · s at 23 ° C.),
Hexafluoroisopropyl methyl ether (viscosity of 0.498 mPa · s at 23 ° C.) can be exemplified.

上記フッ素化非カーボネート化合物の25℃における粘度の上限としては、2mPa・sが好ましく、1mPa・sがより好ましい。フッ素化非カーボネートの粘度を上記上限以下とすることにより、非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。一方、この粘度の下限は、例えば0.1mPa・sであってよく、0.3mPa・sであってもよく、0.5mPa・sであってもよい。   The upper limit of the viscosity of the fluorinated non-carbonate compound at 25 ° C. is preferably 2 mPa · s, and more preferably 1 mPa · s. By making the viscosity of the fluorinated non-carbonate not more than the above upper limit, the capacity retention rate of the non-aqueous electrolyte electricity storage element can be further increased. On the other hand, the lower limit of the viscosity may be, for example, 0.1 mPa · s, 0.3 mPa · s, or 0.5 mPa · s.

非水溶媒に占めるフッ素化非カーボネート化合物の含有量の下限としては、5体積%が好ましく、15体積%がより好ましく、25体積%がさらに好ましく、35体積%がよりさらに好ましい。フッ素化非カーボネート化合物の含有量を上記下限以上とすることで、電解質塩を、カチオンとアニオンとの相互作用の強い好ましい状態とすることができる。一方、このフッ素化非カーボネート化合物の含有量の上限としては、60体積%が好ましく、50体積%がより好ましく、45体積%がさらに好ましい。フッ素化非カーボネート化合物の含有量を上記上限以下とすることで、他の非水溶媒であるフッ素化カーボネート等の含有量を高めることができ、非水電解質に十分な量の電解質塩を溶解させることができる。   The lower limit of the content of the fluorinated non-carbonate compound in the non-aqueous solvent is preferably 5% by volume, more preferably 15% by volume, even more preferably 25% by volume, and still more preferably 35% by volume. By setting the content of the fluorinated non-carbonate compound to the above lower limit or more, the electrolyte salt can be brought into a preferable state where the interaction between the cation and the anion is strong. On the other hand, the upper limit of the content of the fluorinated non-carbonate compound is preferably 60% by volume, more preferably 50% by volume, and still more preferably 45% by volume. By setting the content of the fluorinated non-carbonate compound to the above upper limit or less, the content of fluorinated carbonate, which is another non-aqueous solvent, can be increased, and a sufficient amount of electrolyte salt is dissolved in the non-aqueous electrolyte. be able to.

(他の溶媒)
上記非水溶媒は、フッ素化環状カーボネート、フッ素化鎖状カーボネート、及び25℃における粘度が4mPa・s以下であるフッ素化非カーボネート化合物以外の他の溶媒をさらに含有していてもよい。他の溶媒としては、25℃における粘度が4mPa・s超であるフッ素化非カーボネート化合物、フッ素化されていないカーボネート、エステル、エーテル、アミド、スルホン、ラクトン、ニトリル等を挙げることができる。
(Other solvents)
The non-aqueous solvent may further contain a solvent other than the fluorinated cyclic carbonate, the fluorinated chain carbonate, and the fluorinated non-carbonate compound having a viscosity at 25 ° C. of 4 mPa · s or less. Examples of the other solvent include a fluorinated non-carbonate compound having a viscosity at 25 ° C. of more than 4 mPa · s, a non-fluorinated carbonate, an ester, an ether, an amide, a sulfone, a lactone, and a nitrile.

但し、上記非水溶媒に占める上記他の溶媒の含有量の上限としては、10体積%が好ましく、1体積%がより好ましく、0.1体積%がさらに好ましい。このように、実質的に他の溶媒を含まない場合、耐酸化性が高まることなどにより、非水電解質蓄電素子の容量維持率をより高めることができる。   However, the upper limit of the content of the other solvent in the non-aqueous solvent is preferably 10% by volume, more preferably 1% by volume, and still more preferably 0.1% by volume. Thus, when the other solvent is not substantially contained, the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte electricity storage element can be further increased due to the increased oxidation resistance.

(その他の成分等)
当該非水電解質は、本発明の効果を阻害しない限り、上記電解質塩及び非水溶媒以外の他の成分を含有していてもよい。上記他の成分としては、一般的な蓄電素子用非水電解質に含有される各種添加剤を挙げることができる。但し、上記他の成分の含有量の上限としては、10質量%が好ましいことがあり、1質量%がより好ましいことがあり、0.1質量%がさらに好ましいことがある。他の成分の含有量が多い場合、これらの成分が電解質塩の溶解度、粘度、耐酸化性等に影響を与え、これを備える非水電解質蓄電素子の容量維持率に影響を与える場合がある。
(Other ingredients)
The nonaqueous electrolyte may contain components other than the electrolyte salt and the nonaqueous solvent as long as the effects of the present invention are not impaired. As said other component, the various additives contained in the general nonaqueous electrolyte for electrical storage elements can be mentioned. However, as an upper limit of content of said other component, 10 mass% may be preferable, 1 mass% may be more preferable, and 0.1 mass% may be further more preferable. When the content of other components is large, these components may affect the solubility, viscosity, oxidation resistance and the like of the electrolyte salt, and may affect the capacity retention rate of the nonaqueous electrolyte electricity storage device including the same.

当該非水電解質の調製方法は特に限定されず、各成分を所定の割合で混合することにより得ることができる。   The method for preparing the nonaqueous electrolyte is not particularly limited, and can be obtained by mixing each component at a predetermined ratio.

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

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

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

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

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

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

本発明の一実施形態として、上記正極は、最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となる充電条件下で作動する正極活物質を含むことが好ましい。当該非水電解質二次電池は、正極の最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となる使用においても、容量維持率が高い。従って、最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となる充電条件下で作動する正極活物質を用いることで、エネルギー密度が高まり、かつ充放電サイクル後の容量維持率が高い非水電解質二次電池とすることができる。 As one embodiment of the present invention, the positive electrode preferably includes a positive electrode active material that operates under a charging condition in which the maximum ultimate potential is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher. The non-aqueous electrolyte secondary battery has a high capacity retention rate even in use where the maximum potential of the positive electrode is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more. Therefore, by using a positive electrode active material that operates under a charging condition in which the maximum potential reaches 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher, the energy density increases and the capacity retention rate after the charge / discharge cycle is high. A non-aqueous electrolyte secondary battery can be obtained.

最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となる充電条件下で作動する正極活物質とは、4.5V(vs.Li/Li)以上の電位において可逆的なリチウムイオンの挿入脱離が可能な正極活物質であってよい。このような正極活物質としては、例えば、層状のα―NaFeO型結晶構造を有するLi1+αMe1−α(MeはMnを含む金属元素、Mn/Me>0.5、0<α<0.5)や、スピネル型結晶構造を有するLiNiαMn(2−α)(0<x<1、0<α<1)の一例であるLiNi0.5Mn1.5、ポリアニオン化合物の一例であるLiNiPO、LiCoPO、LiCoPOF、LiMnSiO等を挙げることができる。 A positive electrode active material that operates under a charging condition in which the maximum ultimate potential is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher is a reversible lithium ion at a potential of 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher. It may be a positive electrode active material capable of insertion and desorption. As such a positive electrode active material, for example, Li 1 + α Me 1-α O 2 having a layered α-NaFeO 2 type crystal structure (Me is a metal element containing Mn, Mn / Me> 0.5, 0 <α <0.5) or Li x Ni α Mn (2-α) O 4 having a spinel crystal structure (0 <x <1, 0 <α <1), LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4, LiNiPO 4 is an example of a polyanionic compound, LiCoPO 4, Li 2 CoPO 4 F, can be mentioned Li 2 MnSiO 4, and the like.

上記正極活物質層における正極活物質の含有量としては、例えば80質量%以上98質量%以下とすることができ、90質量%以上であることが好ましい。   As content of the positive electrode active material in the said positive electrode active material layer, it can be set as 80 to 98 mass%, for example, and it is preferable that it is 90 mass% or more.

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

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

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

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

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

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

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

負極活物質としては、通常、リチウムイオンを吸蔵及び放出することができる材質が用いられる。具体的な負極活物質としては、例えばSi、Sn等の金属又は半金属;Si酸化物、Sn酸化物等の金属酸化物又は半金属酸化物;ポリリン酸化合物;黒鉛(グラファイト)、非黒鉛質炭素(易黒鉛化性炭素又は難黒鉛化性炭素)等の炭素材料等が挙げられる。   As the negative electrode active material, a material that can occlude and release lithium ions is usually used. Specific negative electrode active materials include, for example, metals or semimetals such as Si and Sn; metal oxides or semimetal oxides such as Si oxide and Sn oxide; polyphosphate compounds; graphite (graphite), non-graphitic Examples thereof include carbon materials such as carbon (easily graphitizable carbon or non-graphitizable carbon).

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

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

なお、セパレータと電極(通常、正極)との間に、無機絶縁物層が配設されていてもよい。この無機絶縁物層は、耐熱層等とも呼ばれる多孔質の層である。また、多孔質樹脂フィルムの一方又は両方の面に無機絶縁物層が形成されたセパレータを用いることもできる。上記無機絶縁物層は、通常、無機絶縁物粒子及びバインダーとで構成され、その他の成分が含有されていてもよい。無機絶縁物粒子としては、Al、SiO、アルミノシリケート等が好ましい。 An inorganic insulating layer may be disposed between the separator and the electrode (usually a positive electrode). This inorganic insulating layer is a porous layer called a heat-resistant layer. A separator in which an inorganic insulating layer is formed on one or both surfaces of the porous resin film can also be used. The inorganic insulator layer is usually composed of inorganic insulator particles and a binder, and may contain other components. As the inorganic insulating particles, Al 2 O 3 , SiO 2 , aluminosilicate and the like are preferable.

(最大到達電位)
当該非水電解質二次電池は、上記非水電解質を用いているため、正極の最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上といった高電位に至る場合も、充放電サイクル後の容量維持率が高い。従って当該非水電解質二次電池は、高い充電終止電圧に至る充電条件下で好適に用いることができる。例えば、当該非水電解質二次電池の正極の最大到達電位は、4.5V(vs.Li/Li)以上に充電されて使用することができ、この正極の最大到達電位は、4.7V(vs.Li/Li)以上であってもよい。このように正極の最大到達電位が高いことにより、高エネルギー密度化を図ることができる。なお、この正極の最大到達電位の上限は、例えば5.4V(vs.Li/Li)であってよく、5.2V(vs.Li/Li)であってよく、5.0V(vs.Li/Li)であってもよい。また、上記正極の最大到達電位は、通常使用時における当該非水電解質二次電池の充電終止電圧における正極電位であってよい。ここで、通常使用時とは、当該非水電解質二次電池において推奨され、又は指定される充放電条件を採用して当該非水電解質二次電池を使用する場合をいう。充電条件に関しては、当該非水電解質二次電池のための充電器が用意されている場合は、その充電器を適用して当該非水電解質二次電池を使用する場合を通常使用時という。
(Maximum potential)
Since the non-aqueous electrolyte secondary battery uses the non-aqueous electrolyte, even when the maximum ultimate potential of the positive electrode reaches a high potential of 4.5 V (vs. Li / Li + ) or higher, Capacity maintenance rate is high. Therefore, the nonaqueous electrolyte secondary battery can be suitably used under charging conditions that reach a high end-of-charge voltage. For example, the maximum ultimate potential of the positive electrode of the nonaqueous electrolyte secondary battery can be used by being charged to 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more, and the maximum ultimate potential of this positive electrode is 4.7 V. It may be (vs. Li / Li + ) or more. Thus, high energy density can be achieved because the maximum ultimate potential of the positive electrode is high. The upper limit of the maximum achieved potential of the positive electrode can be, for example, 5.4V (vs.Li/Li +), may be 5.2V (vs.Li/Li +), 5.0V ( vs Li / Li + ). The maximum potential reached by the positive electrode may be the positive electrode potential at the end-of-charge voltage of the nonaqueous electrolyte secondary battery during normal use. Here, the time of normal use means the case where the nonaqueous electrolyte secondary battery is used under the charge / discharge conditions recommended or specified in the nonaqueous electrolyte secondary battery. Regarding a charging condition, when a charger for the non-aqueous electrolyte secondary battery is prepared, the case of using the non-aqueous electrolyte secondary battery by applying the charger is referred to as a normal use.

(非水電解質二次電池の製造方法)
当該非水電解質二次電池の製造方法は、特に限定されない。当該非水電解質二次電池は、上記非水電解質を用いることにより製造することができる。上記製造方法は、例えば、正極を作製する工程、負極を作製する工程、非水電解質を調製する工程、正極及び負極をセパレータを介して積層又は巻回することにより交互に重畳された電極体を形成する工程、正極及び負極(電極体)を容器に収容する工程、並びに上記容器に上記非水電解質を注入する工程を備える。注入後、注入口を封止することにより非水電解質二次電池を得ることができる。
(Method for producing non-aqueous electrolyte secondary battery)
The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited. The non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured by using the non-aqueous electrolyte. The manufacturing method includes, for example, a step of producing a positive electrode, a step of producing a negative electrode, a step of preparing a non-aqueous electrolyte, and stacking or winding the positive electrode and the negative electrode through a separator to alternately overlap electrode bodies. Forming the positive electrode and the negative electrode (electrode body) in a container, and injecting the nonaqueous electrolyte into the container. After the injection, the non-aqueous electrolyte secondary battery can be obtained by sealing the injection port.

<その他の実施形態>
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。例えば、正極及び負極において、中間層を設けなくてもよく、明確な層構造を有していなくてもよい。例えば正極及び負極は、メッシュ状の基材に活物質が担持された構造などであってもよい。また、上記実施の形態においては、非水電解質蓄電素子が非水電解質二次電池である形態を中心に説明したが、その他の非水電解質蓄電素子であってもよい。その他の非水電解質蓄電素子としては、キャパシタ(電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ)等が挙げられる。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in a mode in which various changes and improvements are made in addition to the above-described mode. For example, in the positive electrode and the negative electrode, the intermediate layer may not be provided, and the clear layer structure may not be provided. For example, the positive electrode and the negative electrode may have a structure in which an active material is supported on a mesh substrate. In the above embodiment, the non-aqueous electrolyte storage element is mainly described as a non-aqueous electrolyte secondary battery. However, other non-aqueous electrolyte storage elements may be used. Examples of other nonaqueous electrolyte storage elements include capacitors (electric double layer capacitors, lithium ion capacitors) and the like.

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

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

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

実施例及び比較例で用いた電解質塩及び非水溶媒を以下に示す。
(電解質塩)
・LiFSI:リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド
・LiPF
(フッ素化環状カーボネート及びその他の環状カーボネート:溶媒A)
・FEC:フルオロエチレンカーボネート
・EC:エチレンカーボネート
(フッ素化鎖状カーボネート及びその他の鎖状カーボネート:溶媒B)
・MFEC:メチルトリフルオロエチルカーボネート
・EMC:エチルメチルカーボネート
(フッ素化非カーボネート化合物:溶媒C)
・TFEE:1,1,2,2−テトラフルオロエチル−2,2,2−トリフルオロエチルエーテル(25℃における粘度0.65mPa・s)
・HFE:1,1,2,2−テトラフルオロエチル−2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル(25℃における粘度1.6mPa・s)
・TFEP:リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)(25℃における粘度4.6mPa・s)
The electrolyte salt and non-aqueous solvent used in Examples and Comparative Examples are shown below.
(Electrolyte salt)
LiFSI: lithium bis (fluorosulfonyl) imide LiPF 6
(Fluorinated cyclic carbonates and other cyclic carbonates: solvent A)
-FEC: fluoroethylene carbonate-EC: ethylene carbonate (fluorinated chain carbonates and other chain carbonates: solvent B)
MFEC: methyl trifluoroethyl carbonate EMC: ethyl methyl carbonate (fluorinated non-carbonate compound: solvent C)
TFEE: 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,2-trifluoroethyl ether (viscosity 0.65 mPa · s at 25 ° C.)
HFE: 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-2,2,3,3-tetrafluoropropyl ether (viscosity at 25 ° C. 1.6 mPa · s)
TFEP: Tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl) (viscosity at 25 ° C. 4.6 mPa · s)

[実施例1]
(非水電解質の調製)
フッ素化環状カーボネート(溶媒A)であるFEC、フッ素化鎖状カーボネート(溶媒B)であるMFEC、及びフッ素化非カーボネート化合物(溶媒C)であるTFEEを10:70:20の体積比で混合した。次いで、この混合溶媒1kgに対して電解質塩であるLiFSIを1.00molの割合で添加し、LiFSIを溶解させ、実施例1の非水電解質を得た。
[Example 1]
(Preparation of non-aqueous electrolyte)
Fluorinated cyclic carbonate (solvent A), FEC, fluorinated chain carbonate (solvent B), MFEC, and fluorinated non-carbonate compound (solvent C), TFEE, were mixed at a volume ratio of 10:70:20. . Subsequently, LiFSI which is electrolyte salt was added in the ratio of 1.00 mol with respect to 1 kg of this mixed solvent, LiFSI was dissolved, and the nonaqueous electrolyte of Example 1 was obtained.

(非水電解質蓄電素子の作製)
最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となる充電条件下で作動する正極活物質として、LiNi0.5Mn1.5を用い、正極基材としてアルミニウム箔を用いて正極板を作製した。また、負極活物質としてグラファイトを用いて負極板を作製した。ポリオレフィン製微多孔膜であるセパレータを介して、上記正極板と上記負極板とを積層することにより電極体を作製した。この電極体を金属樹脂複合フィルム製の容器に収納し、内部に上記非水電解質を注入した後、熱溶着により封口し、実施例1の非水電解質蓄電素子(ラミネート型の非水電解質二次電池)を得た。
(Preparation of nonaqueous electrolyte storage element)
LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 is used as a positive electrode active material that operates under a charging condition in which the maximum ultimate potential is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more, and an aluminum foil is used as a positive electrode substrate. Thus, a positive electrode plate was produced. Moreover, the negative electrode plate was produced using graphite as a negative electrode active material. An electrode body was fabricated by laminating the positive electrode plate and the negative electrode plate through a separator that is a polyolefin microporous film. The electrode body is housed in a container made of a metal resin composite film, and the nonaqueous electrolyte is injected into the container, which is then sealed by thermal welding. The nonaqueous electrolyte storage element of Example 1 (laminate-type nonaqueous electrolyte secondary) Battery).

[実施例2〜8、比較例1〜22]
電解質塩の種類及び濃度、非水溶媒の種類及び体積比を表1及び表2に示すとおりとしたこと以外は実施例1と同様にして、実施例2〜8及び比較例1〜22の各非水電解質の調製及び非水電解質蓄電素子の作製を行った。
[Examples 2-8, Comparative Examples 1-22]
Each of Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 22 was the same as Example 1 except that the type and concentration of the electrolyte salt, the type and volume ratio of the nonaqueous solvent were as shown in Tables 1 and 2. A non-aqueous electrolyte was prepared and a non-aqueous electrolyte electricity storage device was produced.

なお、表2の実施例8は、混合溶媒1kgに対してLiFSIを1.00molの割合で、LiPFを0.2molの割合で、それぞれ添加した。この実施例8において、電解質塩に占めるイミド塩(LIFSI)の含有量は、約83mol%である。 In Examples 8 of Table 2, at a rate of 1.00mol the LiFSI the mixed solvent 1 kg, the LiPF 6 at a rate of 0.2 mol, it was added respectively. In Example 8, the content of imide salt (LIFSI) in the electrolyte salt is about 83 mol%.

比較例12、13、15、16、20、21については、添加した電解質塩が溶媒中に溶解しきらず、非水電解質を調製することができなかった。従って、これらの比較例については、非水電解質蓄電素子を作製していない。   In Comparative Examples 12, 13, 15, 16, 20, and 21, the added electrolyte salt was not completely dissolved in the solvent, and a non-aqueous electrolyte could not be prepared. Therefore, for these comparative examples, no non-aqueous electrolyte storage element is produced.

(初期充放電及び放電容量の測定)
得られた各非水電解質蓄電素子について、以下の条件にて初期充放電を行った。25℃で4.8Vまで充電電流0.1Cの定電流にて充電したのちに、4.8Vの定電圧にて充電した。なお、充電終止時の正極電位(正極の最大到達電位)は、4.9V(vs.Li/Li)であった。充電の終了条件は、充電電流が0.02Cとなるまでとした。充電後に10分間の休止を設けた後に、25℃で3.5Vまで0.1Cの定電流にて放電した。放電後に10分間の休止を設けた後の2サイクル目は充電電流および放電電流は0.2Cの定電流にて実施し、充電終了条件は、1サイクル目と同様に充電電流が0.02Cとなるまでとした。2サイクル目の正極活物質あたりの放電容量を表1に示す。
(Measurement of initial charge / discharge and discharge capacity)
About each obtained nonaqueous electrolyte electrical storage element, initial charge / discharge was performed on condition of the following. After charging at a constant current of 0.1 C with a charging current of 0.1 C up to 4.8 V at 25 ° C., the battery was charged at a constant voltage of 4.8 V. The positive electrode potential at the end of charging (maximum potential of the positive electrode) was 4.9 V (vs. Li / Li + ). The charge termination conditions were until the charge current reached 0.02C. After a 10-minute rest after charging, the battery was discharged at a constant current of 0.1 C up to 3.5 V at 25 ° C. The second cycle after a 10-minute rest after discharging is performed at a constant current of 0.2C for the charging current and the discharging current, and the charging end condition is 0.02C as in the first cycle. Until then. Table 1 shows the discharge capacity per positive electrode active material in the second cycle.

(25℃における充放電サイクル試験及び容量維持率の測定)
上記放電容量の測定に続き、以下の条件にて、充放電サイクル試験を行った。25℃で4.8Vまで充電電流0.25Cの定電流にて充電したのちに、4.8Vの定電圧にて充電した。充電の終了条件は、充電電流が0.02Cとなるまでとした。充電後に10分間の休止を設けた後に、25℃で3.5Vまで0.25Cの定電流にて放電した。放電後に10分間の休止を設けた。この充放電サイクルを50サイクル実施した。1サイクル目の放電容量に対する50サイクル目の放電容量を容量維持率(%)として求めた。結果を表1に示す。
(Measurement of charge / discharge cycle test and capacity maintenance rate at 25 ° C)
Following the measurement of the discharge capacity, a charge / discharge cycle test was performed under the following conditions. After charging at a constant current of 0.25 C with a charging current of 0.25 C up to 4.8 V at 25 ° C., the battery was charged at a constant voltage of 4.8 V. The charge termination conditions were until the charge current reached 0.02C. After a 10-minute rest after charging, the battery was discharged at a constant current of 0.25 C to 3.5 V at 25 ° C. A 10-minute pause was provided after the discharge. This charge / discharge cycle was carried out 50 cycles. The discharge capacity at the 50th cycle relative to the discharge capacity at the 1st cycle was determined as a capacity retention rate (%). The results are shown in Table 1.

なお、比較例18、19については、50サイクルの充放電を行うことができなかった。また、比較例22については、本測定を実施しなかった。   In Comparative Examples 18 and 19, 50 cycles of charge / discharge could not be performed. Moreover, about the comparative example 22, this measurement was not implemented.

(45℃における充放電サイクル試験及び容量維持率の測定)
実施例3、5及び8の各非水電解質蓄電素子を用い、45℃における充放電サイクル試験及び容量維持率の測定を行った。なお、45℃の環境下で行ったこと以外の測定条件は、上記「25℃における充放電サイクル試験及び容量維持率の測定」と同様である。結果を表2に示す。
(Measurement of charge / discharge cycle test and capacity retention at 45 ° C)
Using each of the nonaqueous electrolyte electricity storage devices of Examples 3, 5 and 8, a charge / discharge cycle test at 45 ° C. and a capacity retention rate were measured. The measurement conditions other than those performed under the environment of 45 ° C. are the same as the above “measurement of charge / discharge cycle test and capacity maintenance rate at 25 ° C.”. The results are shown in Table 2.

Figure 2019133773
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Figure 2019133773
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上記表1に示されるように、フッ素化環状カーボネート(溶媒A)及びフッ素化鎖状カーボネート(溶媒B)に、25℃における粘度が4mPa・s以下であるフッ素化非カーボネート化合物(溶媒C)を加えた非水電解質を用いた実施例1〜7は、正極の最大到達電位が高電位に至る充電条件を採用した充放電サイクル試験において、高い容量維持率を有することがわかる。実施例1〜3を比較すると、溶媒Cの含有割合を高め、溶媒Bの含有割合を低くすることで、容量維持率がより高まることがわかる。これは、電解質塩に対する溶解性の高い溶媒AおよびBを少なくすることで、これらの溶媒に溶解している電解質塩のリチウムイオンとアニオンとの相互作用が強くなり、アニオンのHOMO−LUMO準位が変化し、耐酸化性の向上などが生じるためであると推測される。また、実施例3と4、及び実施例5と6を比較すると、フッ素化非カーボネート化合物(溶媒C)として、より粘度の低いTFEEを用いることで、容量維持率がより高まることがわかる。また、実施例3と5、及び実施例4と6を比較すると、電解質塩の含有量を多くすることで、容量維持率がより高まり、一方、電解質塩の含有量を少なくすることで、放電容量は大きくなることがわかる。さらに、実施例1〜6と7とを比較すると、電解質塩としてイミド塩であるLiFSIを用いた場合、容量維持率が高まることがわかる。   As shown in Table 1 above, a fluorinated non-carbonate compound (solvent C) having a viscosity at 25 ° C. of 4 mPa · s or less is added to the fluorinated cyclic carbonate (solvent A) and the fluorinated chain carbonate (solvent B). It can be seen that Examples 1 to 7 using the added nonaqueous electrolyte have a high capacity retention rate in a charge / discharge cycle test employing a charging condition where the maximum potential of the positive electrode reaches a high potential. Comparing Examples 1 to 3, it can be seen that increasing the content ratio of the solvent C and decreasing the content ratio of the solvent B further increases the capacity retention rate. This is because by reducing the amount of solvents A and B that are highly soluble in the electrolyte salt, the interaction between lithium ions and anions of the electrolyte salt dissolved in these solvents becomes stronger, and the HOMO-LUMO level of the anion Is presumed to be due to a change in oxidation resistance and the like. Moreover, when Example 3 and 4 and Example 5 and 6 are compared, it turns out that a capacity | capacitance maintenance factor increases more by using TFEE with a lower viscosity as a fluorinated non-carbonate compound (solvent C). In addition, when Examples 3 and 5 and Examples 4 and 6 are compared, increasing the content of the electrolyte salt increases the capacity retention rate, while reducing the content of the electrolyte salt, It can be seen that the capacity increases. Furthermore, when Examples 1-6 and 7 are compared, when LiFSI which is an imide salt is used as electrolyte salt, it turns out that a capacity | capacitance maintenance factor increases.

一方、比較例1〜6のように、フッ素化環状カーボネート(溶媒A)及びフッ素化鎖状カーボネート(溶媒B)のみの混合溶媒の場合、容量維持率は十分ではない。また、フッ素化非カーボネート化合物(溶媒C)として、25℃における粘度が4mPa・sを超えるTFEPを用いた比較例7、8は、容量維持率が逆に低下している。さらに、その他の組成とした非水電解質を用いた比較例9〜22はいずれにおいても、十分に容量維持率を改善できるものとはならなかった。   On the other hand, as in Comparative Examples 1 to 6, in the case of a mixed solvent containing only the fluorinated cyclic carbonate (solvent A) and the fluorinated chain carbonate (solvent B), the capacity retention rate is not sufficient. In Comparative Examples 7 and 8, in which TFEP having a viscosity at 25 ° C. exceeding 4 mPa · s was used as the fluorinated non-carbonate compound (solvent C), the capacity retention rate was decreased. Furthermore, in any of Comparative Examples 9 to 22 using nonaqueous electrolytes having other compositions, the capacity retention rate could not be sufficiently improved.

また、表2に示されるように、電解質塩に占めるイミド塩(LIFSI)の含有割合の高い実施例3、5は、より容量維持率が低下しやすい環境である比較的高温下においても、正極の最大到達電位が高電位に至る充放電サイクル後も容量維持率が高いことがわかる。   In addition, as shown in Table 2, Examples 3 and 5 having a high content of imide salt (LIFSI) in the electrolyte salt are positive electrodes even under relatively high temperatures, which is an environment in which the capacity retention rate is likely to decrease. It can be seen that the capacity retention rate is high even after the charge / discharge cycle in which the maximum potential reached becomes high.

本発明は、パーソナルコンピュータ、通信端末等の電子機器、自動車等の電源として使用される非水電解質蓄電素子に適用できる。   The present invention can be applied to a non-aqueous electrolyte storage element used as a power source for personal computers, electronic devices such as communication terminals, automobiles, and the like.

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

Claims (6)

電解質塩及び非水溶媒を含み、
上記非水溶媒が、フッ素化環状カーボネート、フッ素化鎖状カーボネート、及び25℃における粘度が4mPa・s以下であるフッ素化非カーボネート化合物を含む蓄電素子用の非水電解質。
Including an electrolyte salt and a non-aqueous solvent,
A nonaqueous electrolyte for a storage element, wherein the nonaqueous solvent includes a fluorinated cyclic carbonate, a fluorinated chain carbonate, and a fluorinated noncarbonate compound having a viscosity at 25 ° C. of 4 mPa · s or less.
上記電解質塩が、イミド塩を含む請求項1の非水電解質。   The nonaqueous electrolyte according to claim 1, wherein the electrolyte salt includes an imide salt. 上記電解質塩に占める上記イミド塩の含有量が、90mol%以上である請求項2の非水電解質。   The non-aqueous electrolyte according to claim 2, wherein a content of the imide salt in the electrolyte salt is 90 mol% or more. 上記電解質塩の濃度が、0.5mol/kg以上3mol/kg以下である請求項1、請求項2又は請求項3の非水電解質。   The nonaqueous electrolyte according to claim 1, wherein the concentration of the electrolyte salt is 0.5 mol / kg or more and 3 mol / kg or less. 最大到達電位が4.5V(vs.Li/Li)以上となる充電条件下で作動する正極活物質を含む正極と、
請求項1から請求項4のいずれか1項の非水電解質と
を備える非水電解質蓄電素子。
A positive electrode including a positive electrode active material that operates under a charging condition in which a maximum ultimate potential is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more;
A nonaqueous electrolyte storage element comprising: the nonaqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 4.
正極と、
請求項1から請求項4のいずれか1項の非水電解質と
を備え、
上記正極の最大到達電位が、4.5V(vs.Li/Li)以上である非水電解質蓄電素子。
A positive electrode;
A non-aqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 4, and
The non-aqueous electrolyte electricity storage element whose maximum potential of the positive electrode is 4.5 V (vs. Li / Li + ) or more.
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