JP2019186207A - Electrolyte solution for rocking chair type secondary battery, which is high in charge and discharge characteristics and low in aluminum collector corrosion, and rocking chair type secondary battery - Google Patents

Electrolyte solution for rocking chair type secondary battery, which is high in charge and discharge characteristics and low in aluminum collector corrosion, and rocking chair type secondary battery Download PDF

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駿 村山
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Abstract

To provide: a dense electrolyte solution for a rocking chair type secondary battery, which eliminates the need for using an expensive additive agent, which has good ion conductivity and electric charge transfer resistance characteristic, which is superior in oxidation stability and thermal stability and/or which can suppress the corrosion of an Al current collector under a high positive electrode electric potential environment; and a rocking chair type secondary battery that uses the electrolyte solution.SOLUTION: An electrolyte solution for a rocking chair type secondary battery comprises: an alkali metal salt; an oxygen-containing solvent; and a metal ester compound represented by the following general formula (1): M[-O-(A-O)-R](1). In the electrolyte solution, the content of the alkali metal salt is 4-88 mass%. Otherwise, the oxygen-containing solvent of such a quantity that the oxygen-containing solvent/the alkali metal salt(mole ratio) is 0.7 or more and 4.0 or less is present in the electrolyte solution.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、高充放電特性及び低Al集電体腐食性のロッキングチェア型二次電池用電解液及びロッキングチェア型二次電池に関する。   The present invention relates to an electrolyte for a rocking chair type secondary battery and a rocking chair type secondary battery having high charge / discharge characteristics and low Al current collector corrosivity.

従来、電極間に配置された電解液中をイオンが往復することで充放電を行う、所謂ロッキングチェア型二次電池の開発が進められている。近年、次世代ロッキングチェア型二次電池向けに、酸化安定性及び熱安定性に優れる電解液が求められている。また、ロッキングチェア型二次電池の正極用集電体には、電解液による腐食に耐えるため、表面に安定な不動態膜を形成する金属(例えばAl(アルミニウム)又はAl合金)を使用するのが一般的であるところ、次世代ロッキングチェア型二次電池では、従来よりも高い正極電位(例えば4.0V付近以上)が想定される。しかし、高正極電位(例えば3.5Vを超えるような)の環境下では、表面に不動態膜が形成されている集電体であっても徐々に腐食が進行し、集電体からAlが溶出して電池性能が低下するという懸念がある。したがって、高正極電位環境下でも正極用集電体を腐食させにくい電解液が求められている。   2. Description of the Related Art Conventionally, so-called rocking chair type secondary batteries that charge and discharge by reciprocating ions in an electrolyte solution disposed between electrodes have been developed. In recent years, electrolytes having excellent oxidation stability and thermal stability have been demanded for next-generation rocking chair type secondary batteries. In addition, the current collector for the positive electrode of the rocking chair type secondary battery uses a metal (for example, Al (aluminum) or Al alloy) that forms a stable passive film on the surface in order to withstand corrosion by the electrolyte. However, in a next-generation rocking chair type secondary battery, a higher positive electrode potential (for example, around 4.0 V or higher) is assumed. However, in an environment with a high positive electrode potential (for example, exceeding 3.5 V), even a current collector having a passive film formed on the surface gradually undergoes corrosion, and Al is removed from the current collector. There is a concern that the battery performance may be degraded due to elution. Therefore, there is a demand for an electrolytic solution that hardly corrodes the positive electrode current collector even in a high positive electrode potential environment.

電解液の酸化安定性及び熱安定性の向上に関しては、例えば、電解質としてのアルカリ金属塩の濃度を高くして充放電性能を向上させるとともに、当該アルカリ金属塩と溶媒とを溶媒和させることで酸化安定性及び熱安定性を向上させることに着目した、高アルカリ金属塩濃度の電解液(すなわち濃厚電解液)が注目を集めている。例えば特許文献1は、安全性及び各種電池特性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することに関し、炭素系電極を負極、各種金属酸化物を正極とし、電解質に低分子エーテル溶媒を溶媒として高濃度のリチウム塩を溶解させた錯体電解質を用いたリチウムイオン二次電池を記載する。   Regarding the improvement of oxidation stability and thermal stability of the electrolyte, for example, by increasing the concentration of the alkali metal salt as the electrolyte to improve the charge / discharge performance, and by solvating the alkali metal salt and the solvent. An electrolyte solution having a high alkali metal salt concentration (that is, a concentrated electrolyte solution), which focuses on improving oxidation stability and thermal stability, has attracted attention. For example, Patent Document 1 relates to providing a lithium ion secondary battery excellent in safety and various battery characteristics. The carbon-based electrode is a negative electrode, various metal oxides are positive electrodes, and the electrolyte is a low molecular ether solvent as a solvent. A lithium ion secondary battery using a complex electrolyte in which a lithium salt having a concentration is dissolved is described.

濃厚電解液は、高いアルカリ金属塩濃度による充放電性能の向上という利点を有するが、一般に高粘度である傾向がある。高粘度の電解液中ではアルカリ金属塩由来のアルカリ金属イオンの移動が制限されることから、濃厚電解液に粘度調整剤等の添加剤を添加する改質が広く行われてきた。特許文献2は、特定構造の鎖状エーテル化合物と、リチウム塩と、イオン性液体とを含む非水電解液を記載する。また、特許文献3は、炭素を負極活物質として有する負極と、単体硫黄、金属硫化物、金属多硫化物、有機硫黄化合物からなる群から選択される少なくとも一つを含む硫黄系電極活物質を正極活物質として有する正極と、前記負極と前記正極との間に配置されたセパレータと、リチウム金属塩と分子中のエーテル酸素[O]が4個又は5個のグライムとが錯体を形成している溶媒和イオン液体と、前記溶媒和イオン液体と混和すると共にリチウムと化学反応しない、ドナー数が10未満のハイドロフルオロエーテルと、を含み、(グライム分子中のエーテル酸素[O]/リチウム金属塩)のモル比が6未満であり、イオン伝導率(30℃)が、1mS/cm以上であり、前記電解液の粘度(30℃)が、10mPa・s以下である電解液と、を具備することを特徴とする二次電池を記載する。   Concentrated electrolytes have the advantage of improved charge / discharge performance due to high alkali metal salt concentrations, but generally tend to be highly viscous. Since the movement of alkali metal ions derived from alkali metal salts is limited in high-viscosity electrolytes, reforming by adding additives such as viscosity modifiers to concentrated electrolytes has been widely performed. Patent Document 2 describes a nonaqueous electrolytic solution containing a chain ether compound having a specific structure, a lithium salt, and an ionic liquid. Patent Document 3 discloses a sulfur-based electrode active material including a negative electrode having carbon as a negative electrode active material and at least one selected from the group consisting of elemental sulfur, metal sulfide, metal polysulfide, and organic sulfur compound. A positive electrode as a positive electrode active material, a separator disposed between the negative electrode and the positive electrode, a lithium metal salt and four or five glymes of ether oxygen [O] in the molecule form a complex. A solvated ionic liquid, and a hydrofluoroether having a donor number of less than 10 that is miscible with the solvated ionic liquid and does not chemically react with lithium (ether oxygen [O] / lithium metal salt in glyme molecule) ) Having a molar ratio of less than 6 and an ionic conductivity (30 ° C.) of 1 mS / cm or more, and a viscosity (30 ° C.) of the electrolyte of 10 mPa · s or less, Describe secondary battery characterized by comprising.

非特許文献1は、LiBF4系濃厚電解液をフッ素化リン酸エステルであるリン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)(TFEP)を用いて希釈することで、溶媒和構造を維持し耐酸化性を損なわずに電解液の粘度を低減でき、これを適用した高電圧作動LiNi0.5Mn1.54(LNMO)/グラファイト(Gr)系リチウムイオン電池が、放電特性と充放電サイクル特性を両立できること、また上記TFEP希釈電解液を、更に第二の希釈溶媒としてフッ素化鎖状カーボネートであるビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート(FDEC)を用いて希釈したものを高電圧作動LiNi0.5Co0.2Mn0.32(NCM523)/Gr系リチウムイオン電池に適用することで、LiBF4系濃厚電解液の耐酸化性を維持したまま、更なる電池特性の改善ができることを記載する。 Non-Patent Document 1 maintains a solvated structure by diluting a LiBF 4 -based concentrated electrolyte with tris (2,2,2-trifluoroethyl phosphate) (TFEP), which is a fluorinated phosphate. In addition, the viscosity of the electrolyte can be reduced without impairing the oxidation resistance, and the high voltage operation LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 (LNMO) / graphite (Gr) based lithium ion battery to which this is applied has the discharge characteristics and charge / discharge cycle characteristics. In addition, the TFEP diluted electrolyte is further diluted with bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate (FDEC), which is a fluorinated chain carbonate, as a second diluent solvent. by applying the voltage differential LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (NCM523) / Gr -based lithium-ion battery, Wei the oxidation resistance of LiBF 4 system dense electrolyte While the describes that can improve further the battery characteristics.

一方、集電体の腐食を抑制する方法としては、電解液中の電解質塩(例えばリチウムイオン電池におけるリチウム塩)及び溶媒の種類を選択する方法、集電体表面で分解して保護膜を形成するような化合物を電解液中に添加剤として含有させる方法、集電体の合金化又は各種加工(無機層又は有機層の被覆等)等が知られている。   On the other hand, as a method of suppressing corrosion of the current collector, a method of selecting the type of electrolyte salt (for example, lithium salt in a lithium ion battery) and solvent in the electrolyte solution, decomposition on the current collector surface to form a protective film A method of adding such a compound as an additive in an electrolytic solution, alloying of a current collector, various processes (such as coating of an inorganic layer or an organic layer), and the like are known.

集電体の腐食抑制に着目した電解液に関し、特許文献4は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を含有する集電体を備えた蓄電デバイスに用いられる非水電解液であって、特定構造のポリエチレンオキシド誘導体と、非プロトン性有機溶媒とを含む非水溶媒に、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)アミドが支持電解質として溶解されていることを特徴とする蓄電デバイス用非水電解液を記載する。   Patent Document 4 discloses a non-aqueous electrolyte used for an electricity storage device including a current collector containing aluminum or an aluminum alloy, and a polyethylene oxide derivative having a specific structure. And a nonaqueous electrolytic solution for an electricity storage device, wherein lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) amide is dissolved as a supporting electrolyte in a nonaqueous solvent containing an aprotic organic solvent.

特許文献5は、正極、負極、非水電解液を備えたリチウムイオン二次電池であって、上記非水電解液は、LiPF6と、特定構造のイミド塩とを含み、上記正極の集電体は、純度97.0%以上、99.0%以下のアルミニウム箔であることを特徴とするリチウムイオン二次電池を記載する。 Patent Document 5 is a lithium ion secondary battery provided with a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte, and the non-aqueous electrolyte includes LiPF 6 and an imide salt having a specific structure. The body is an aluminum foil having a purity of 97.0% or more and 99.0% or less.

特許文献6は、正極と、負極と、電解液とを有する非水電解質二次電池であって、前記正極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる正極用集電体を有し、前記電解液は、アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含み、前記電解液の振動分光スペクトルにおける前記有機溶媒由来のピーク強度につき、前記有機溶媒本来のピークの強度をIoとし、前記ピークがシフトしたピークの強度をIsとした場合、Is>Ioであることを特徴とする非水電解質二次電池を記載する。   Patent Document 6 is a nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution, wherein the positive electrode has a positive electrode current collector made of aluminum or an aluminum alloy, and the electrolytic solution is: A salt having alkali metal, alkaline earth metal or aluminum as a cation, and an organic solvent having a hetero element, and the peak intensity derived from the organic solvent in the vibrational spectrum of the electrolyte solution is a peak of the original peak of the organic solvent. A nonaqueous electrolyte secondary battery characterized in that Is> Io, where Io is the intensity and Is is the intensity of the peak shifted from the peak, is described.

特許文献7は、電解質塩と電解質溶媒とを含む電解質溶液であって、前記電解質溶媒が前記電解質溶媒総量100重量%に対して特定比率のフッ化非環式ジアルキルカーボネートを含む電解質溶液を記載する。   Patent Document 7 describes an electrolyte solution containing an electrolyte salt and an electrolyte solvent, wherein the electrolyte solvent contains a specific ratio of fluorinated acyclic dialkyl carbonate with respect to 100% by weight of the total amount of the electrolyte solvent. .

特開2012−104268号公報JP 2012-104268 A 特開2016−91926号公報JP-A-2006-91926 特開2014−112526号公報JP 2014-112526 A 特開2014−157672号公報JP 2014-157672 A 特開2017−84739号公報JP 2017-84739 A 特開2016−189340号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-189340 特表2016−532237号公報Japanese Translation of PCT National Publication No. 2006-532237

高橋ら,「希釈溶媒をもちいたLiBF4系濃厚電解液の高電圧作動リチウムイオン電池への適用」,第58回電池討論会(2017年)講演要旨集,1E04Takahashi et al., “Application of LiBF4 Concentrated Electrolyte with Diluting Solvent to High Voltage Operated Lithium Ion Batteries”, 58th Battery Conference (2017) Abstract, 1E04

しかし、例えばフッ素系化合物は、濃厚電解液の粘度を低減することによって充放電性能の向上に寄与するものではあるが、高価でありコスト面で改善の余地がある。また、フッ素系化合物のうち、特にハイドロフルオロエーテル(HFE)およびハイドロフルオロカーボン(HFC)は、一般に揮発性が高く沸点が100℃以下のものが多いため、室温以上ではフッ素系化合物の揮発による電池内での気泡発生などにより、電池特性に悪影響を与えることが考えられる。特に、近年、電解液においては、広範な材質の電極との組合せにおいても分解し難い良好な酸化安定性、及び高温条件下での使用にも適した良好な熱安定性が求められているが、このような良好な酸化安定性及び熱安定性を示しつつ、充放電性能にも優れる電解液を得る技術は未だ確立されていない。本発明の一態様は、上記の課題を解決し、高価な添加剤の使用が不要であるとともに、イオン伝導度及び電荷移動抵抗特性が良好で、かつ酸化安定性及び熱安定性に優れるロッキングチェア型二次電池用の電解液、及びこれを用いたロッキングチェア型二次電池を提供することを目的とする。   However, for example, the fluorine-based compound contributes to the improvement of charge / discharge performance by reducing the viscosity of the concentrated electrolyte solution, but is expensive and has room for improvement in terms of cost. Of the fluorine-based compounds, hydrofluoroether (HFE) and hydrofluorocarbon (HFC) are generally highly volatile and have a boiling point of 100 ° C. or less. It is considered that the battery characteristics are adversely affected by the generation of bubbles in the battery. In particular, in recent years, electrolytes have been required to have good oxidation stability that is difficult to decompose even in combination with electrodes of a wide range of materials and good thermal stability suitable for use under high temperature conditions. However, a technique for obtaining an electrolytic solution exhibiting such good oxidation stability and thermal stability and excellent charge / discharge performance has not yet been established. One embodiment of the present invention is a rocking chair that solves the above-described problems, does not require the use of an expensive additive, has good ionic conductivity and charge transfer resistance characteristics, and is excellent in oxidation stability and thermal stability. It is an object to provide an electrolytic solution for a type secondary battery and a rocking chair type secondary battery using the same.

また、上述したように、Al又はAl合金を含む集電体(本開示で、「Al集電体」ともいう。)の腐食を抑制する方策として、溶媒又は電解質塩の分子構造を特定のものとすることが考えられ、この場合、当該Al集電体の表面には、不動態膜(例えばAl23、更に、電解質塩が例えばフッ化物である場合にはLiF、AlF3等)が形成されることができる。しかし、従来の技術では、次世代ロッキングチェア型二次電池で想定されるような高正極電位(例えば4.0V以上)の環境下でも集電体の腐食抑制効果が十分得られるには至っていない。本発明の一態様は、ロッキングチェア型二次電池を高正極電位(例えば4.0V以上)の環境下で使用した場合にもAl集電体の腐食を回避することを目的とする。 In addition, as described above, as a measure for suppressing corrosion of a current collector containing Al or an Al alloy (also referred to as “Al current collector” in the present disclosure), the molecular structure of the solvent or electrolyte salt is specified. In this case, on the surface of the Al current collector, a passive film (for example, Al 2 O 3 , and LiF, AlF 3 or the like when the electrolyte salt is a fluoride, for example) is provided. Can be formed. However, the conventional technology has not yet sufficiently obtained the corrosion-inhibiting effect of the current collector even in an environment with a high positive electrode potential (for example, 4.0 V or more) as expected in the next-generation rocking chair type secondary battery. . An object of one embodiment of the present invention is to avoid corrosion of an Al current collector even when a rocking chair type secondary battery is used in an environment having a high positive electrode potential (for example, 4.0 V or more).

本発明は、以下の態様を包含する。
[1] ロッキングチェア型二次電池用の電解液であって、
前記電解液が、アルカリ金属塩と、含酸素溶媒と、下記一般式(1):
M[−O−(A1−O)−R13 (1)
(式中、Mはホウ素及びアルミニウムからなる群から選択される3価元素を表し、A1は式中で各々独立に炭素数2〜4のアルキレン基を表し、mは式中で各々独立に0〜50の整数であり、そしてR1は式中で各々独立に炭素数1〜13の脂肪族炭化水素基を表す。)
で表される金属エステル化合物とを含み、
前記電解液中のアルカリ金属塩の含有量が、4〜88質量%である、電解液。
[2] ロッキングチェア型二次電池用の電解液であって、
前記電解液が、アルカリ金属塩と、含酸素溶媒と、下記一般式(1):
M[−O−(A1−O)−R13 (1)
(式中、Mはホウ素及びアルミニウムからなる群から選択される3価元素を表し、A1は式中で各々独立に炭素数2〜4のアルキレン基を表し、mは式中で各々独立に0〜50の整数であり、そしてR1は式中で各々独立に炭素数1〜13の脂肪族炭化水素基を表す。)
で表される金属エステル化合物とを含み、
前記含酸素溶媒は、含酸素溶媒/アルカリ金属塩(モル比)が、0.7以上4.0以下となる量で前記電解液中に存在する、電解液。
[3] 前記含酸素溶媒は、前記含酸素溶媒/前記アルカリ金属塩(モル比)が、0.9以上1.1以下となる量で前記電解液中に存在する、上記態様1又は2に記載の電解液。
[4] 前記一般式(1)中、Mがアルミニウムであり、A1がエチレン基であり、mが3〜9であり、R1がメチル基である、上記態様1〜3のいずれかに記載の電解液。
[5] 前記含酸素溶媒が、エーテル化合物及びカルボニル化合物からなる群から選択される、上記態様1〜4のいずれかに記載の電解液。
[6] 前記含酸素溶媒が、下記一般式(2):
2O−(A2−O)n−R2 (2)
(式中、A2は式中で各々独立に炭素数2〜4のアルキレン基を表し、nは0〜10の整数であり、そしてR2は式中で各々独立に炭素数1〜13の炭化水素基を表す。)
で表されるアルキレングリコールジアルキルエーテル化合物である、上記態様5に記載の電解液。
[7] 前記一般式(2)中、A2がエチレン基であり、nが3であり、R2がメチル基である、上記態様6に記載の電解液。
[8] 前記リチウム塩が、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、テトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF4)、及びヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)からなる群から選択される、上記態様1〜7のいずれかに記載の電解液。
[9] 前記アルカリ金属塩に由来するアルカリ金属と前記含酸素溶媒との錯体を含む、上記態様1〜8のいずれかに記載の電解液。
[10] 正極、負極、及び上記態様1〜9のいずれかに記載の電解液を有する、ロッキングチェア型二次電池。
The present invention includes the following aspects.
[1] An electrolyte for a rocking chair type secondary battery,
The electrolytic solution is an alkali metal salt, an oxygen-containing solvent, and the following general formula (1):
M [—O— (A 1 —O) m —R 1 ] 3 (1)
(In the formula, M represents a trivalent element selected from the group consisting of boron and aluminum, A 1 represents each independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms in the formula, and m represents each independently in the formula. is an integer of 0 to 50, and R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having a carbon number of 1 to 13 independently in formula.)
And a metal ester compound represented by
The electrolyte solution whose content of the alkali metal salt in the electrolyte solution is 4 to 88% by mass.
[2] An electrolyte for a rocking chair type secondary battery,
The electrolytic solution is an alkali metal salt, an oxygen-containing solvent, and the following general formula (1):
M [—O— (A 1 —O) m —R 1 ] 3 (1)
(In the formula, M represents a trivalent element selected from the group consisting of boron and aluminum, A 1 represents each independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms in the formula, and m represents each independently in the formula. is an integer of 0 to 50, and R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having a carbon number of 1 to 13 independently in formula.)
And a metal ester compound represented by
The oxygen-containing solvent is an electrolyte solution in which the oxygen-containing solvent / alkali metal salt (molar ratio) is present in the electrolyte solution in an amount of 0.7 or more and 4.0 or less.
[3] In the above aspect 1 or 2, the oxygen-containing solvent is present in the electrolytic solution in an amount such that the oxygen-containing solvent / the alkali metal salt (molar ratio) is 0.9 or more and 1.1 or less. Electrolyte of description.
[4] In any one of the above aspects 1 to 3, wherein in the general formula (1), M is aluminum, A 1 is an ethylene group, m is 3 to 9, and R 1 is a methyl group. Electrolyte of description.
[5] The electrolyte solution according to any one of the above aspects 1 to 4, wherein the oxygen-containing solvent is selected from the group consisting of an ether compound and a carbonyl compound.
[6] The oxygen-containing solvent is represented by the following general formula (2):
R 2 O— (A 2 —O) n —R 2 (2)
(In the formula, A 2 each independently represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, n is an integer of 0 to 10, and R 2 is independently an integer of 1 to 13 carbon atoms in the formula. Represents a hydrocarbon group.)
The electrolyte solution according to the aspect 5, which is an alkylene glycol dialkyl ether compound represented by the formula:
[7] The electrolytic solution according to the above aspect 6, in which, in the general formula (2), A 2 is an ethylene group, n is 3, and R 2 is a methyl group.
[8] The lithium salt contains lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI), lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6). The electrolyte solution in any one of the said aspects 1-7 selected from the group which consists of.
[9] The electrolyte solution according to any one of the above aspects 1 to 8, comprising a complex of an alkali metal derived from the alkali metal salt and the oxygen-containing solvent.
[10] A rocking chair type secondary battery including the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte solution according to any one of the above aspects 1 to 9.

本発明の一態様によれば、高価な添加剤の使用が不要であるとともに、イオン伝導度及び電荷移動抵抗特性が良好で、かつ耐酸化性及び熱安定性に優れるロッキングチェア型二次電池用の電解液、及びこれを用いたロッキングチェア型二次電池が提供される。また、本発明の一態様によれば、Al集電体を備えるロッキングチェア型二次電池を高正極電位(例えば4.0V以上)環境下で用いた場合にもAl集電体を腐食させにくい、ロッキングチェア型二次電池用の電解液、及びこれを用いたロッキングチェア型二次電池が提供される。   According to one embodiment of the present invention, it is not necessary to use an expensive additive, the ion conductivity and the charge transfer resistance characteristics are good, and the rocking chair type secondary battery is excellent in oxidation resistance and thermal stability. And a rocking chair type secondary battery using the same. Further, according to one embodiment of the present invention, even when a rocking chair type secondary battery including an Al current collector is used in an environment having a high positive electrode potential (eg, 4.0 V or more), the Al current collector is hardly corroded. An electrolyte for a rocking chair type secondary battery and a rocking chair type secondary battery using the same are provided.

図1は、電荷移動抵抗の測定結果を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a measurement result of charge transfer resistance. 図2は、酸化側電位窓の測定結果を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the measurement result of the oxidation side potential window. 図3は、充放電試験(LFP/LTO電極)の結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of a charge / discharge test (LFP / LTO electrode). 図4は、充放電試験(LFP/LTO電極)の結果を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the results of a charge / discharge test (LFP / LTO electrode). 図5は、充放電試験(LCO/LTO電極)の結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the results of a charge / discharge test (LCO / LTO electrode). 図6は、充放電試験(NMC/LTO電極)の結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of a charge / discharge test (NMC / LTO electrode).

以下、本発明の例示の実施形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments.

<ロッキングチェア型二次電池用の電解液>
本発明の一態様は、アルカリ金属塩と、含酸素溶媒と、特定構造の金属エステル化合物とを含む、ロッキングチェア型二次電池用の電解液を提供する。
<Electrolytic solution for rocking chair type secondary battery>
One embodiment of the present invention provides an electrolyte solution for a rocking chair type secondary battery, which includes an alkali metal salt, an oxygen-containing solvent, and a metal ester compound having a specific structure.

一態様においては、電解液中のアルカリ金属塩の含有量が、4〜88質量%である。また、一態様において、含酸素溶媒は、含酸素溶媒/アルカリ金属塩(モル比)が、0.7以上4.0以下となる量で電解液中に存在する。このようなアルカリ金属塩の含有量、及び/又は含酸素溶媒とアルカリ金属塩との含有比率(モル比)を有する電解液は、濃厚電解液の典型的な態様の1つである。   In one aspect | mode, content of the alkali metal salt in electrolyte solution is 4-88 mass%. In one embodiment, the oxygen-containing solvent is present in the electrolytic solution in an amount such that the oxygen-containing solvent / alkali metal salt (molar ratio) is 0.7 or more and 4.0 or less. An electrolytic solution having such a content of alkali metal salt and / or a content ratio (molar ratio) between the oxygen-containing solvent and the alkali metal salt is one of typical embodiments of the concentrated electrolytic solution.

一態様において、電解液中では、アルカリ金属塩由来のアルカリ金属の少なくとも一部、好ましくは実質的に全てが含酸素溶媒と錯体を形成している。アルカリ金属の実質的に全てが含酸素溶媒と錯体を形成している電解液は濃厚電解液の典型的な態様の1つである。上記のアルカリ金属塩の含有量及び含酸素溶媒/アルカリ金属塩(モル比)の各々は、アルカリ金属と含酸素溶媒との錯体の形成容易性の観点で有利である。上記錯体の形成は電解液の酸化安定性及び熱安定性、並びに集電体としてAl集電体を用いる場合の当該Al集電体の腐食抑制の点で有利である。上記錯体の存在は、熱重量測定法で確認できる。   In one embodiment, at least a part, preferably substantially all of the alkali metal derived from the alkali metal salt forms a complex with the oxygen-containing solvent in the electrolytic solution. An electrolytic solution in which substantially all of the alkali metal forms a complex with the oxygen-containing solvent is one of the typical embodiments of the concentrated electrolytic solution. The content of the alkali metal salt and each of the oxygen-containing solvent / alkali metal salt (molar ratio) are advantageous from the viewpoint of ease of forming a complex of the alkali metal and the oxygen-containing solvent. The formation of the complex is advantageous in terms of oxidation stability and thermal stability of the electrolytic solution, and corrosion inhibition of the Al current collector when an Al current collector is used as the current collector. The presence of the complex can be confirmed by thermogravimetry.

電解液中のアルカリ金属塩の含有量は、濃厚電解液の良好な形成の観点から、一態様において4質量%以上であり、好ましくは20質量%以上、より好ましくは50質量%以上であり、また電解液に含酸素溶媒及び金属エステル化合物を所望に応じた適宜の量で存在させる観点から、一態様において88質量%以下であり、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下である。   The content of the alkali metal salt in the electrolytic solution is 4% by mass or more, preferably 20% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, in one embodiment, from the viewpoint of favorable formation of the concentrated electrolytic solution. In addition, from the viewpoint of allowing an oxygen-containing solvent and a metal ester compound to be present in an appropriate amount as desired in an electrolytic solution, in one embodiment, it is 88% by mass or less, preferably 80% by mass or less, more preferably 70% by mass or less. is there.

含酸素溶媒/アルカリ金属塩(モル比)は、電解液中でのアルカリ金属イオンの移動容易性の観点から、一態様において0.7以上であり、好ましくは0.8以上、より好ましくは0.9以上であり、濃厚電解液としての良好な酸化安定性を得る観点から、一態様において4.0以下であり、好ましくは2.0以下、より好ましくは1.1以下である。   In one embodiment, the oxygen-containing solvent / alkali metal salt (molar ratio) is 0.7 or more, preferably 0.8 or more, more preferably 0, from the viewpoint of ease of movement of alkali metal ions in the electrolytic solution. From the viewpoint of obtaining good oxidative stability as a concentrated electrolyte, it is 4.0 or less, preferably 2.0 or less, more preferably 1.1 or less.

[金属エステル化合物]
一態様において、金属エステル化合物は、下記一般式(1):
M[−O−(A1−O)−R13 (1)
(式中、Mはホウ素及びアルミニウムからなる群から選択される3価元素を表し、A1は式中で各々独立に炭素数2〜4のアルキレン基を表し、mは式中で各々独立に0〜50の整数であり、そしてR1は式中で各々独立に炭素数1〜13の脂肪族炭化水素基を表す。)
で表される。
[Metal ester compounds]
In one embodiment, the metal ester compound has the following general formula (1):
M [—O— (A 1 —O) m —R 1 ] 3 (1)
(In the formula, M represents a trivalent element selected from the group consisting of boron and aluminum, A 1 represents each independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms in the formula, and m represents each independently in the formula. is an integer of 0 to 50, and R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having a carbon number of 1 to 13 independently in formula.)
It is represented by

理論に拘束されることを望まないが、金属エステル化合物のホウ素又はアルミニウムのルイス酸性は、アルカリ金属と含酸素溶媒とで構成された錯体における、溶媒由来の酸素(例えばエーテル酸素又はカルボニル酸素)を引き付けることで、アルカリ金属の脱溶媒和の活性化エネルギーを低減し、これにより、アルカリ金属と含酸素溶媒との錯体形成による良好な酸化安定性及び熱安定性は所望の程度保持しつつ、アルカリ金属イオンの電解液中での良好な移動性による高イオン伝導度と低電荷移動抵抗との実現を可能にすると考えられる。特に、アルキレンオキシド鎖を有する金属エステル化合物は、アルキレンオキシド鎖を有さない金属エステル化合物と比べて、電荷移動抵抗の低減効果がより顕著である可能性がある。アルキレンオキシド鎖中のエーテル酸素は、脱溶媒和されたアルカリ金属イオンを同伴して電極に橋渡しし、電極−電解液界面近傍での電荷移動抵抗を低減すると考えられる。   Although not wishing to be bound by theory, the Lewis acidity of boron or aluminum of the metal ester compound is the oxygen derived from the solvent (for example, ether oxygen or carbonyl oxygen) in a complex composed of an alkali metal and an oxygen-containing solvent. By reducing the activation energy of alkali metal desolvation, it is possible to maintain good oxidation stability and thermal stability due to complex formation between the alkali metal and the oxygen-containing solvent while maintaining the desired degree of alkalinity. It is considered that high ion conductivity and low charge transfer resistance can be realized by good mobility of metal ions in the electrolyte. In particular, a metal ester compound having an alkylene oxide chain may have a more remarkable effect of reducing charge transfer resistance compared to a metal ester compound having no alkylene oxide chain. Ether oxygen in the alkylene oxide chain is thought to reduce the charge transfer resistance near the electrode-electrolyte interface by entraining the desolvated alkali metal ions and bridging them to the electrode.

また、一般式(1)で表される金属エステル化合物は、特にAl集電体の腐食抑制に寄与する。理論に拘束されるものではないが、集電体の腐食は、電解液中の溶媒分子や電解質成分によってもたらされることから、集電体の腐食抑制のためには溶媒分子や電解質成分と集電体との直接接触を抑制することが有効である。一般式(1)で表される金属エステル化合物は、第13族元素(すなわちホウ素又はアルミニウム)によるAl集電体との高い親和性に起因して、集電体表面上に配列されて当該表面上に保護層を形成すると考えられる。これにより、電解液中の溶媒分子や電解質成分がAl集電体の表面に接近しにくくなり、腐食抑制効果が得られると考えられる。本開示の電解液は、例えば4.0V以上という高正極電位環境下で使用される二次電池においても、集電体の腐食を良好に抑制するため、次世代電池の高性能化に寄与する。特に、本開示の電解液は、集電体の加工を必要とせずに当該集電体の腐食を抑制できるため、電池製造プロセスの簡易化、及びそれによるコスト削減という利点を与える。   Further, the metal ester compound represented by the general formula (1) contributes particularly to the corrosion inhibition of the Al current collector. Without being bound by theory, the corrosion of the current collector is caused by the solvent molecules and electrolyte components in the electrolyte solution. It is effective to suppress direct contact with the body. The metal ester compound represented by the general formula (1) is arranged on the surface of the current collector due to the high affinity with the Al current collector by the group 13 element (that is, boron or aluminum). It is considered that a protective layer is formed thereon. Thereby, it is thought that the solvent molecule | numerator and electrolyte component in electrolyte solution become difficult to approach the surface of Al collector, and the corrosion inhibitory effect is acquired. The electrolytic solution of the present disclosure contributes to high performance of the next-generation battery in order to satisfactorily suppress the corrosion of the current collector even in a secondary battery used in a high positive electrode potential environment of, for example, 4.0 V or higher. . In particular, since the electrolytic solution of the present disclosure can suppress corrosion of the current collector without requiring processing of the current collector, the battery manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced accordingly.

一般式(1)中、Mは、ルイス酸性の寄与によるアルカリ金属の脱溶媒和の促進の観点から、ホウ素及びアルミニウムからなる群から選択される3価元素である。Mは、ルイス酸性としての良好な機能の観点、及びAl集電体との良好な親和性の観点から、好ましくはアルミニウムである。   In general formula (1), M is a trivalent element selected from the group consisting of boron and aluminum from the viewpoint of promoting desolvation of alkali metal due to the contribution of Lewis acidity. M is preferably aluminum from the viewpoint of a good function as Lewis acidity and a good affinity with an Al current collector.

一般式(1)中、A1は、式中で各々独立に(すなわち式中複数存在する場合には互いに同じでも異なってもよく)、電荷移動抵抗の低減効果を良好に得る観点から、炭素数2〜4のアルキレン基であり、好ましくはエチレン基である。 In the general formula (1), A 1 is each independently in the formula (that is, they may be the same or different from each other in the case where there are a plurality of formulas), from the viewpoint of obtaining a good effect of reducing the charge transfer resistance. It is an alkylene group having 2 to 4, preferably an ethylene group.

一般式(1)中、mは式中で各々独立に(すなわち式中複数存在する場合には互いに同じでも異なってもよく)0〜50の整数である。mは、電荷移動抵抗の低減効果を良好に得る観点から、好ましくは3以上である。一方、mの値が大きすぎると、(1)金属エステル化合物の金属部の周辺が嵩高くなることで、含酸素溶媒中の酸素と相互作用しにくくなる、(2)金属エステル化合物のアルキレンオキシド鎖が長すぎると、脱溶媒和したアルカリ金属イオンを運搬しにくくなる(すなわちアルカリ金属イオンを良好に運搬するための最適なエチレンオキシド鎖長がある)、及び/又は(3)金属エステル化合物のアルキレンオキシド鎖が長すぎると、アルキレンオキシド鎖の酸化分解によって酸化安定性が低下する、ことが考えられる。上記観点から、mは、50以下であり、好ましくは20以下、より好ましくは9以下である。mは、Al集電体の良好な腐食抑制効果の観点から、好ましくは3である。   In the general formula (1), m is an integer of 0 to 50 in the formula independently of each other (that is, they may be the same or different when there are a plurality of formulas). m is preferably 3 or more from the viewpoint of obtaining a good effect of reducing the charge transfer resistance. On the other hand, if the value of m is too large, (1) the periphery of the metal portion of the metal ester compound becomes bulky, and it becomes difficult to interact with oxygen in the oxygen-containing solvent. (2) alkylene oxide of the metal ester compound If the chain is too long, it becomes difficult to transport the desolvated alkali metal ion (that is, there is an optimal ethylene oxide chain length for transporting the alkali metal ion well) and / or (3) the alkylene of the metal ester compound If the oxide chain is too long, it is conceivable that the oxidative stability decreases due to the oxidative decomposition of the alkylene oxide chain. From the above viewpoint, m is 50 or less, preferably 20 or less, more preferably 9 or less. m is preferably 3 from the viewpoint of a good corrosion inhibitory effect of the Al current collector.

一般式(1)中、R1は式中で各々独立に(すなわち式中複数存在する場合には互いに同じでも異なってもよく)、電荷移動抵抗の低減効果、及びAl集電体の腐食抑制効果を良好に得る観点から、炭素数1〜13の脂肪族炭化水素基である。脂肪族炭化水素基は、直鎖、分枝鎖、又は脂環式であることができ、また飽和又は不飽和であることができる。R1としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ラウリル基、トリデシル基等が挙げられ、好適にはメチル基、エチル基、プロピル基であり、特に好適にはメチル基である。Rの炭素数3〜6のアルケニル基としては、例えばアリル基、2−メチルアリル基、3,3−ジメチルアリル基、2,3,3−トリメチルアリル基等が挙げられ、好適にはアリル基、2−メチルアリル基であり、特に好適にはアリル基である。Rのアクリロイル基またはメタクリロイル基としては、メタクリロイル基が特に好適である。 In general formula (1), each R 1 is independently in the formula (ie, when there are a plurality of formulas, they may be the same or different from each other), the effect of reducing charge transfer resistance, and the inhibition of corrosion of the Al current collector From the viewpoint of obtaining good effects, it is an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 13 carbon atoms. An aliphatic hydrocarbon group can be linear, branched, or alicyclic, and can be saturated or unsaturated. Examples of R 1 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a hexyl group, a 2-ethylhexyl group, a lauryl group, and a tridecyl group. And is preferably a methyl group, an ethyl group, or a propyl group, and particularly preferably a methyl group. Examples of the alkenyl group having 3 to 6 carbon atoms of R 1 include allyl group, 2-methylallyl group, 3,3-dimethylallyl group, 2,3,3-trimethylallyl group, and preferably allyl group. 2-methylallyl group, particularly preferably an allyl group. As the acryloyl group or methacryloyl group for R 1 , a methacryloyl group is particularly preferred.

式中の複数のR1の合計炭素数は、含酸素溶媒中の酸素、及び脱溶媒和したアルカリ金属イオンとの良好な親和性の観点、並びにAl集電体の良好な腐食抑制効果の観点から、好ましくは9以下、より好ましくは5以下である。R1は、置換基を有する構造であってもよく、この場合のR1の炭素数は、置換基を含む数である。置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ラウリル基、トリデシル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、シアノ基、ニトロ基、水酸基、アルデヒド基、カルボキシル基等が挙げられる。一態様において、R1は置換基を有さない。R1は、好ましくは、メチル基、エチル基、又はプロピル基であり、より好ましくはメチル基である。 The total carbon number of a plurality of R 1 in the formula is the viewpoint of good affinity with oxygen in the oxygen-containing solvent and the desolvated alkali metal ion, and the viewpoint of the good corrosion inhibitory effect of the Al current collector. Therefore, it is preferably 9 or less, more preferably 5 or less. R 1 may have a structure having a substituent, and the carbon number of R 1 in this case is a number including the substituent. Substituents include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, isopentyl, hexyl, 2-ethylhexyl, lauryl, tridecyl, carbon number Examples include 1-5 alkoxy groups, fluoro groups, chloro groups, bromo groups, cyano groups, nitro groups, hydroxyl groups, aldehyde groups, carboxyl groups, and the like. In one embodiment, R 1 has no substituent. R 1 is preferably a methyl group, an ethyl group, or a propyl group, and more preferably a methyl group.

特に好ましい態様においては、一般式(1)中、Mがアルミニウムであり、A1がエチレン基であり、mが3〜9であり、R1がメチル基である。 In a particularly preferred embodiment, in the general formula (1), M is aluminum, A 1 is an ethylene group, m is 3 to 9, and R 1 is a methyl group.

一般式(1)で表される金属エステル化合物の製造法は特に限定されないが、例えば以下の方法で製造できる。典型的な態様において、一般式(1)で表される金属エステル化合物は、トリアルキル金属エステルとポリアルキレングリコール誘導体とのエステル交換反応によって得ることができる。   Although the manufacturing method of the metal ester compound represented by General formula (1) is not specifically limited, For example, it can manufacture with the following method. In a typical embodiment, the metal ester compound represented by the general formula (1) can be obtained by a transesterification reaction between a trialkyl metal ester and a polyalkylene glycol derivative.

トリアルキル金属エステル中の金属は、目的の金属エステル化合物が有する金属(すなわちホウ素又はアルミニウム)に対応する金属である。トリアルキル金属エステルのアルキル基としては、炭素数1〜8の直鎖状又は分枝鎖状の低級アルキル基、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、t−ブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、へキシル基、及び2−エチルヘキシル基が挙げられ、好適にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、sec−ブチル基が挙げられ、特に好適にはイソプロピル基、sec−ブチル基である。   The metal in a trialkyl metal ester is a metal corresponding to the metal (namely, boron or aluminum) which the target metal ester compound has. As the alkyl group of the trialkyl metal ester, a linear or branched lower alkyl group having 1 to 8 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an isobutyl group, a t-butyl group, and sec-butyl group, pentyl group, isopentyl group, hexyl group, and 2-ethylhexyl group, preferably methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, A sec-butyl group is exemplified, and an isopropyl group and a sec-butyl group are particularly preferable.

ポリアルキレングリコール誘導体としては、下記一般式(1a):
HO−(A1−O)−R1 (1a)
(式中、A1、m、及びR1は一般式(1)で定義したのと同じである。)
で表され、目的の金属エステル化合物のA1、m、及びR1に対応するA1、m、及びR1を有する化合物を使用できる。
As a polyalkylene glycol derivative, the following general formula (1a):
HO- (A 1 -O) m -R 1 (1a)
(In the formula, A 1 , m and R 1 are the same as defined in the general formula (1).)
And a compound having A 1 , m, and R 1 corresponding to A 1 , m, and R 1 of the target metal ester compound can be used.

エステル交換反応は、通常は加熱下で行う。エステル交換反応は平衡反応であるため、反応を速く進行させるためには、反応の結果生成してきたアルコールを反応系から除去しながら反応を行うことが好ましい。除去方法としては公知の方法が用いられ、例えば、蒸留によって除去する方法、モレキュラーシーブ等の吸着剤に吸着させて除去する方法等を挙げることができる。反応温度及び蒸留圧は、原料のポリアルキレングリコール誘導体とトリアルキル金属エステルの種類によって異なるが、通常、反応温度は室温乃至250℃であり、好適には50乃至200℃であり、特に好適には50乃至150℃である。蒸留圧は常圧乃至0.5mmHgであり、好適には常圧乃至5mmHgであり、特に好適には常圧乃至10mmHgである。   The transesterification reaction is usually carried out under heating. Since the transesterification reaction is an equilibrium reaction, it is preferable to carry out the reaction while removing alcohol generated as a result of the reaction from the reaction system in order to advance the reaction quickly. A known method is used as the removal method, and examples thereof include a method of removing by distillation, a method of removing by adsorbing to an adsorbent such as molecular sieve, and the like. The reaction temperature and distillation pressure vary depending on the raw material polyalkylene glycol derivative and trialkyl metal ester, but the reaction temperature is usually room temperature to 250 ° C, preferably 50 to 200 ° C, particularly preferably. 50 to 150 ° C. The distillation pressure is normal pressure to 0.5 mmHg, preferably normal pressure to 5 mmHg, and particularly preferably normal pressure to 10 mmHg.

反応溶剤は使用しなくてもよいが、使用する場合、生成する金属エステル化合物と反応しないものであれば特に限定はなく、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の脂環式炭化水素類、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル等のエーテル類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグライム類、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類が挙げられ、好適にはトルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の脂環式炭化水素類、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル等のエーテル類、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のグライム類であり、特に好適にはトルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の脂環式炭化水素類である。   There is no need to use a reaction solvent, but when it is used, there is no particular limitation as long as it does not react with the resulting metal ester compound, and aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, benzene, hexane, heptane, octane. Aliphatic hydrocarbons such as cyclohexane and cycloheptane, cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, ethers such as diethyl ether and isopropyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and triethylene glycol Examples include glymes such as dimethyl ether, esters such as ethyl acetate and methyl acetate, preferably aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and benzene, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane and octane, cyclohexane Particularly preferred are cycloaliphatic hydrocarbons such as cycloheptane, cyclic ethers such as dioxane and tetrahydrofuran, ethers such as diethyl ether and isopropyl ether, and glymes such as ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and triethylene glycol dimethyl ether. Are aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene and benzene, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane and octane, and alicyclic hydrocarbons such as cyclohexane and cycloheptane.

重合系には、反応生成物である金属エステル化合物の重合を防止するため重合防止剤を添加してもよい。重合防止剤としてはヒドロキノン化合物、立体障害フェノール、立体障害アミン及びヒドロキシアミン誘導体の群が挙げられる。ヒドロキノン化合物としては、例えばヒドロキノン、ヒドロキノンモノメチルエーテル等、立体障害フェノールとしては、例えば4−メチル2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,4−ジメチル−6−t−ブチルフェノール等、立体障害アミンとしては、例えば2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−N−オキシル等、ヒドロキシアミン誘導体としては、例えばN,N−ジエチルヒドロキシルアミン等を挙げることができ、2種以上の重合防止剤を組み合わせて使用してもよい。   A polymerization inhibitor may be added to the polymerization system in order to prevent polymerization of the metal ester compound that is a reaction product. Polymerization inhibitors include the group of hydroquinone compounds, sterically hindered phenols, sterically hindered amines and hydroxyamine derivatives. Examples of hydroquinone compounds include hydroquinone and hydroquinone monomethyl ether. Examples of sterically hindered phenols include 4-methyl 2,6-di-t-butylphenol and 2,4-dimethyl-6-t-butylphenol. Examples of hydroxyamine derivatives such as 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl and 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl include N, N -Diethylhydroxylamine etc. can be mentioned, You may use combining 2 or more types of polymerization inhibitors.

反応時間は、反応温度及び原料化合物によって異なるが、通常、反応時間は1乃至30時間であり、好適には2乃至20時間であり、特に好適には2乃至10時間である。   While the reaction time varies depending on the reaction temperature and the raw material compound, the reaction time is usually 1 to 30 hours, preferably 2 to 20 hours, particularly preferably 2 to 10 hours.

生成した一般式(1)で示される金属エステル化合物の単離は公知の方法が用いられ、例えば、反応収率が高く、特に精製操作や脱色操作を行わなくてよいときは、濾過するだけで十分である。溶剤を使用した場合は濾過した後、溶剤を留去し、単離することできる。また、必要に応じて精製操作や脱色操作を行うこともできる。精製操作としては公知の方法が用いられ、カラムクロマトグラフィー等が挙げられる。脱色操作としては公知の方法が用いられ、例えば活性炭処理、シリカ処理やキョウワード処理等の吸着剤処理等が挙げられる。   For the isolation of the produced metal ester compound represented by the general formula (1), a known method is used. For example, when the reaction yield is high and it is not particularly necessary to perform a purification operation or a decolorization operation, it is only necessary to perform filtration. It is enough. When a solvent is used, it can be isolated by distilling off the solvent after filtration. Moreover, purification operation and decoloring operation can also be performed as needed. As the purification operation, a known method is used, and column chromatography and the like can be mentioned. As the decoloring operation, a known method is used, and examples thereof include adsorbent treatment such as activated carbon treatment, silica treatment, and Kyodo word treatment.

[アルカリ金属塩]
アルカリ金属塩は、ロッキングチェア型二次電池用の電解質として有用であることが当業者に理解される種々のアルカリ金属塩であることができる。アルカリ金属は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムから選択されることができるが、入手又は製造の容易性の観点から、好ましくはリチウム、ナトリウム又はカリウムであり、含酸素溶媒との錯形成容易性の観点から、より好ましくはリチウムである。すなわち、好ましい態様において、電解液はリチウムイオン電池用電解液である。
[Alkali metal salt]
The alkali metal salt can be various alkali metal salts understood by those skilled in the art to be useful as an electrolyte for a rocking chair type secondary battery. The alkali metal can be selected from lithium, sodium, potassium, rubidium, and cesium, but is preferably lithium, sodium, or potassium from the viewpoint of availability or production, and is easily complexed with an oxygen-containing solvent. From the viewpoint of safety, lithium is more preferable. That is, in a preferred embodiment, the electrolytic solution is a lithium ion battery electrolytic solution.

アルカリ金属塩を構成する対アニオンとしては、Cl、Br、I、BF4、PF6、CF3SO3、SCN、ClO4、CF3CO2、AsF6、SbF6、AlCl4、N(CF3SO22、N(CF3CF2SO22、PF3(C253、N(FSO22、N(FSO2)(CF3SO2)、N(CF3CF2SO22、N(C25SO22、N(C2424)、N(C3624)、N(CN)2、N(CF3SO2)(CF3CO)、C(CF3SO23等を例示できる。 Counter anions constituting the alkali metal salt include Cl, Br, I, BF 4 , PF 6 , CF 3 SO 3 , SCN, ClO 4 , CF 3 CO 2 , AsF 6 , SbF 6 , AlCl 4 , N (CF 3 SO 2 ) 2 , N (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , PF 3 (C 2 F 5 ) 3 , N (FSO 2 ) 2 , N (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), N (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , N (C 2 F 4 S 2 O 4 ), N (C 3 F 6 S 2 O 4 ), N (CN) 2 , N ( Examples thereof include CF 3 SO 2 ) (CF 3 CO), C (CF 3 SO 2 ) 3 and the like.

アルカリ金属塩の好適例であるリチウム塩としては、ロッキングチェア型二次電池用の電解質として有用であることが当業者に理解される種々のリチウム塩、例えば、LiTFSI(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)、LiFSI(リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド)、LiBF、LiPF、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3、Li(C25SO22N、Li(CF3SO23C、LiI、LiSCN等を使用できるが、リチウム塩は、好適には、LiTFSI(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)、LiFSI(リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド)、LiBF4(テトラフルオロホウ酸リチウム)、及びLiPF6(ヘキサフルオロリン酸リチウム)からなる群から選択される。 As a lithium salt which is a suitable example of an alkali metal salt, various lithium salts that are understood by those skilled in the art to be useful as an electrolyte for a rocking chair type secondary battery, for example, LiTFSI (lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) Imide), LiFSI (lithium bis (fluorosulfonyl) imide), LiBF 4 , LiPF 6 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , Li (C 2 F 5 SO 2 ) 2 N, Li (CF 3 SO 2 ) 3 C, LiI, LiSCN, etc. can be used, but the lithium salt is preferably LiTFSI (lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide), LiFSI (lithium bis (fluorosulfonyl) imide), LiBF 4 (tetrafluoroboric acid). Lithium) and LiPF 6 (hexafluorophosphate) Selected from the group consisting of:

アルカリ金属塩がLiPFである場合、LiPFがAl集電体上にフッ素化合物(LiF、AlF等)の不動態膜を形成できるため、例えばアルカリ金属塩がイミド系リチウム塩等である場合と比べてAl集電体の腐食効果が一層良好であり好ましい。 When the alkali metal salt is LiPF 6 , LiPF 6 can form a passive film of a fluorine compound (LiF, AlF 3, etc.) on the Al current collector. For example, when the alkali metal salt is an imide lithium salt or the like Compared with, the corrosion effect of the Al current collector is better and preferable.

[含酸素溶媒]
含酸素溶媒は、アルカリ金属塩由来のアルカリ金属と錯体形成し得る化合物であることが当業者に理解できる種々の化合物から選択できるが、錯体形成の容易性の観点で、エーテル酸素及び/又はカルボニル酸素を有することが好ましい。すなわち、含酸素溶媒は、好ましくは、エーテル化合物及びカルボニル化合物からなる群から選択される。
[Oxygen-containing solvent]
The oxygen-containing solvent can be selected from various compounds that can be understood by those skilled in the art to be a compound capable of forming a complex with an alkali metal derived from an alkali metal salt. From the viewpoint of ease of complex formation, ether oxygen and / or carbonyl It is preferable to have oxygen. That is, the oxygen-containing solvent is preferably selected from the group consisting of ether compounds and carbonyl compounds.

含酸素溶媒は、アルカリ金属との錯体形成能が良好である点で、好ましくはエーテル化合物であり、より好ましくは、下記一般式(2):
2O−(A2−O)n−R2 (2)
(式中、A2は式中で各々独立に炭素数2〜4のアルキレン基を表し、nは0〜10の整数であり、そしてR2は式中で各々独立に炭素数1〜13の炭化水素基を表す。)
で表されるアルキレングリコールジアルキルエーテル化合物である。
The oxygen-containing solvent is preferably an ether compound in that it has a good complex forming ability with an alkali metal, and more preferably the following general formula (2):
R 2 O— (A 2 —O) n —R 2 (2)
(In the formula, A 2 each independently represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, n is an integer of 0 to 10, and R 2 is independently an integer of 1 to 13 carbon atoms in the formula. Represents a hydrocarbon group.)
It is an alkylene glycol dialkyl ether compound represented by these.

一般式(2)中、A2は、式中で各々独立に(すなわち式中複数存在する場合には互いに同じでも異なってもよく)、アルカリ金属との錯体の形成容易性の観点から、炭素数2〜4のアルキレン基であり、好ましくはエチレン基又はプロピレン基であり、より好ましくはエチレン基である。 In the general formula (2), each A 2 is independently carbon in the formula (that is, they may be the same or different from each other in the case where a plurality of formulas are present), from the viewpoint of ease of forming a complex with an alkali metal. It is an alkylene group of 2 to 4, preferably an ethylene group or a propylene group, and more preferably an ethylene group.

一般式(2)中、nは0〜10の整数である。nは、アルカリ金属との錯体の形成容易性の観点から、好ましくは2以上であり、アルカリ金属との錯体の形成容易性の観点から、10以下、好ましくは7以下、より好ましくは5以下である。nは、最も好ましくは3である。   In general formula (2), n is an integer of 0-10. n is preferably 2 or more from the viewpoint of ease of forming a complex with an alkali metal, and is 10 or less, preferably 7 or less, more preferably 5 or less from the viewpoint of ease of forming a complex with an alkali metal. is there. n is most preferably 3.

一般式(2)中、R2は、式中で各々独立に(すなわち式中複数存在する場合には互いに同じでも異なってもよく)、アルカリ金属との錯体の形成容易性の観点から、炭素数1〜13の炭化水素基である。炭化水素基は、脂肪族(すなわち直鎖、分枝鎖、若しくは脂環式)又は芳香族であることができ、また飽和又は不飽和であることができる。R2としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ラウリル基、トリデシル基等が挙げられ、好適にはメチル基、エチル基、プロピル基であり、特に好適にはメチル基等が挙げられる。式中の複数のR2の合計炭素数は、電解液を比較的低粘度にして良好なイオン伝導度を得る観点から、好ましくは9以下、より好ましくは5以下である。R2は、置換基を有する構造であってもよく、この場合のR2の炭素数は、置換基を含む数である。置換基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、ラウリル基、トリデシル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フルオロ基、クロロ基、ブロモ基、シアノ基、ニトロ基、水酸基、アルデヒド基、カルボキシル基等が挙げられる。一態様において、R2は置換基を有さない。R2は、好ましくはメチル基、エチル基、又はプロピル基であり、より好ましくはメチル基である。 In the general formula (2), R 2 s are each independently in the formula (that is, they may be the same or different when there are a plurality of formulas), from the viewpoint of ease of forming a complex with an alkali metal. It is a hydrocarbon group of formula 1-13. The hydrocarbon group can be aliphatic (ie, linear, branched, or alicyclic) or aromatic, and can be saturated or unsaturated. Examples of R 2 include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, isopentyl group, hexyl group, 2-ethylhexyl group, lauryl group, and tridecyl group. Preferred are a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and particularly preferred is a methyl group. The total number of carbon atoms of the plurality of R 2 in the formula is preferably 9 or less, more preferably 5 or less, from the viewpoint of obtaining a good ionic conductivity by making the electrolytic solution relatively low in viscosity. R 2 may have a structure having a substituent, and the carbon number of R 2 in this case is a number including the substituent. As the substituent, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, butyl group, isobutyl group, t-butyl group, pentyl group, isopentyl group, hexyl group, 2-ethylhexyl group, lauryl group, tridecyl group, carbon number Examples include 1-5 alkoxy groups, fluoro groups, chloro groups, bromo groups, cyano groups, nitro groups, hydroxyl groups, aldehyde groups, carboxyl groups, and the like. In one embodiment, R 2 has no substituent. R 2 is preferably a methyl group, an ethyl group, or a propyl group, and more preferably a methyl group.

特に好ましい態様においては、一般式(2)中、A2がエチレン基であり、nが3であり、R2がメチル基(すなわち、トリエチレングリコールジメチルエーテル)である。 In a particularly preferred embodiment, in general formula (2), A 2 is an ethylene group, n is 3, and R 2 is a methyl group (that is, triethylene glycol dimethyl ether).

カルボニル化合物としては、例えば、ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、メチルエチルカーボネート、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、エチルビニレンカーボネート、フェ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、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等のカーボネート類;蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アルミ等の脂肪族カルボン酸エステル類;γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトン等のラクトン類;リン酸トリメチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリエチル等のリン酸エステル類;N−メチルホルムアミド、N−エチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリジノン、N−ビニルピロリドン等のアミド類;ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、スルホラン、3−メチルスルホラン、2,4−ジメチルスルホラン等の硫黄化合物類等が挙げられる。   Examples of the carbonyl compound include dimethyl carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, methyl ethyl carbonate, vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, phenyl ethylene carbonate, fluoroethylene carbonate, difluoroethylene carbonate, tri Carbonates such as fluoroethylene carbonate; aliphatic carboxylic acid esters such as methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, aluminum acetate; γ-butyllactone, γ-valero Lactones such as lactones; trimethyl phosphate, ethyl dimethyl phosphate, diethyl methyl phosphate, triethyl phosphate Phosphoric esters such as N; amides such as N-methylformamide, N-ethylformamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidinone, N-vinylpyrrolidone; dimethylsulfone, ethyl And sulfur compounds such as methylsulfone, diethylsulfone, sulfolane, 3-methylsulfolane, and 2,4-dimethylsulfolane.

[その他の成分]
電解液は、上記の各成分に加え、粘度調整剤、酸化防止剤、皮膜形成剤、防腐剤、界面活性剤、安定化剤、紫外線吸収剤、無機又は有機フィラー、難燃剤等の添加剤を更に含んでもよい。例えば、電解液は、ハイドロフルオロエーテルを、好ましくは30〜70質量%、より好ましくは50〜70質量%の量で含むことができる。
[Other ingredients]
In addition to the above components, the electrolyte solution contains additives such as viscosity modifiers, antioxidants, film forming agents, preservatives, surfactants, stabilizers, ultraviolet absorbers, inorganic or organic fillers, flame retardants, etc. Further, it may be included. For example, the electrolytic solution may contain hydrofluoroether in an amount of preferably 30 to 70% by mass, more preferably 50 to 70% by mass.

電解液は、含酸素溶媒、アルカリ金属塩、及び金属エステル化合物、並びに任意成分である他の成分をドライルーム内で混合することで製造できる。   The electrolytic solution can be produced by mixing an oxygen-containing solvent, an alkali metal salt, a metal ester compound, and other optional components in a dry room.

ロッキングチェア型二次電池においては、電極電位に対する安定性(すなわち電位窓)が重要である。電位を制御した電極で電解液の酸化、還元分解を試験したときの、分解電流(電位の関数として得られる)が測定される電位(酸化又は還元分解電位)が電位窓として求められ、これが電解液の酸化安定性の指標となる。電解液の電位窓は、好ましくは3V以上、より好ましくは4V以上、更に好ましくは5V以上である。上記電位窓は、リニアスイープボルタンメトリー法で測定される値である。   In a rocking chair type secondary battery, stability against an electrode potential (that is, a potential window) is important. The potential (oxidation or reductive decomposition potential) at which the decomposition current (obtained as a function of the potential) when the oxidation and reductive decomposition of the electrolytic solution are tested with an electrode with a controlled potential is obtained as a potential window. It becomes an index of the oxidation stability of the liquid. The potential window of the electrolytic solution is preferably 3 V or higher, more preferably 4 V or higher, and still more preferably 5 V or higher. The potential window is a value measured by a linear sweep voltammetry method.

リニアスイープボルタンメトリー法でAl/Li電極について測定される電流値は、電解液によるAl集電体の腐食の指標となり得る。特に、リニアスイープボルタンメトリー法による測定において、例えば4.0V以上という高電位でも電流値が顕著に増大しないことは、Al集電体を例えば4.0Vという高正極電位で用いたロッキングチェア型二次電池において、当該Al集電体の腐食が電解液によって良好に抑制されることを表す。リニアスイープボルタンメトリー法において、本明細書の[実施例]に記載又はこれと同等の条件で測定される電流値は、好ましい態様において、電位4.0Vにて、電位3.5Vでの電流値との差が5.0μA以下であり、より好ましい態様において、電位4.5Vにて、電位3.5Vでの電流値との差が16.0μA以下である。   The current value measured for the Al / Li electrode by the linear sweep voltammetry method can be an indicator of the corrosion of the Al current collector by the electrolytic solution. In particular, in the measurement by the linear sweep voltammetry method, the current value does not increase remarkably even at a high potential of, for example, 4.0 V or higher. This is a rocking chair type secondary using an Al current collector at a high positive electrode potential of, for example, 4.0 V. In a battery, it represents that corrosion of the Al current collector is satisfactorily suppressed by the electrolytic solution. In the linear sweep voltammetry method, in a preferred embodiment, the current value measured under the conditions described in or equivalent to [Example] of the present specification is the current value at a potential of 4.0 V, the current value at a potential of 3.5 V, and In a more preferred embodiment, the difference between the current value at a potential of 4.5 V and a potential of 3.5 V is 16.0 μA or less.

<ロッキングチェア型二次電池>
本発明の一態様は、正極、負極、及び本開示の電解液を有する、ロッキングチェア型二次電池を提供する。好ましい態様において、ロッキングチェア型二次電池は、リチウムイオン電池である。正極用活物質としては、コバルト酸リチウム,マンガン酸リチウム、リン酸鉄リチウム、ニッケルマンガンコバルト酸リチウム(NMC)、ニッケルコバルトアルミン酸リチウム(NCA)等の金属酸化物、硫黄単体、リチウム多硫化物(Li2Sx(0<x≦8))、硫黄系金属多硫化物(MSx(M=Ni,Cu,Fe、0<x≦2))、有機ジスルフィド化合物、カーボンスルフィド化合物等の硫黄系化合物、負極用活物質としては、黒鉛、ハードカーボン、ソフトカーボン等の炭素系材料、結晶質もしくは非晶質のケイ素単体、酸化ケイ素、シリコーン樹脂、含ケイ素高分子化合物等のケイ素を含む化合物、チタン酸リチウム、LiC、LiSi、LiGr、Li金属等を使用できるが、電極の構成は制限されない。一態様において、ロッキングチェア型二次電池は、正極と負極との間に配置されたセパレータを有する。セパレータとしては、電解液を保持し得る種々のシート状材料、例えばポリオレフィン、ポリイミド、セルロース、ガラス等の材料から形成される多孔膜、不織布等を使用できる。
<Rocking chair type secondary battery>
One embodiment of the present invention provides a rocking chair type secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and the electrolytic solution of the present disclosure. In a preferred embodiment, the rocking chair type secondary battery is a lithium ion battery. Active materials for positive electrodes include lithium cobalt oxide, lithium manganate, lithium iron phosphate, nickel manganese lithium cobalt oxide (NMC), nickel cobalt lithium aluminate (NCA), etc., sulfur alone, lithium polysulfide (Li2Sx (0 <x ≦ 8)), sulfur-based metal polysulfides (MSx (M = Ni, Cu, Fe, 0 <x ≦ 2)), organic disulfide compounds, sulfur compounds such as carbon sulfide compounds, negative electrodes Active materials include carbon-based materials such as graphite, hard carbon, and soft carbon, crystalline or amorphous silicon alone, silicon-containing compounds such as silicon oxide, silicone resin, and silicon-containing polymer compounds, lithium titanate LiC, LiSi, LiGr, Li metal, etc. can be used, but the configuration of the electrodes is not limited. In one embodiment, the rocking chair type secondary battery includes a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, various sheet-like materials that can hold an electrolytic solution, for example, porous films formed from materials such as polyolefin, polyimide, cellulose, and glass, nonwoven fabrics, and the like can be used.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲は下記の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, the scope of the present invention is not limited to the following Example.

<金属エステル化合物1>
アルミニウム−トリsecブトキシド(東京化成工業(株)製「アルミニウムsec−ブトキシド A−0244」)を用いた。
<Metal ester compound 1>
Aluminum-tri sec butoxide (“Aluminum sec-butoxide A-0244” manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used.

<金属エステル化合物2>
金属エステル化合物1を原料として、下記手順で金属エステル化合物2を合成した。
露点温度−40℃以下のドライルーム内において、アルミニウム−トリsecブトキシド(東京化成工業(株)製)20.20g(0.082モル)と、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(分子量164.19:日本乳化剤(株)製 MTG)40.39g(0.246モル)とを混合し、エステル交換反応系を構成した。該反応系を、窒素バブリング下で攪拌しながら、ウォーターバスにより60〜65℃まで昇温した。アルミニウム-トリsecブトキシドを溶解させた後、60〜65℃を約2時間保持しながら、エステル交換反応を進行させた。その後、反応系を約3時間かけて徐々に10mmHg(1.3kPa)まで減圧しながら、副生物の遊離イソブチルアルコールを除去した。その後、反応系を室温まで冷却してから濾過することにより、金属エステル化合物2(Al[O(CH2CH2O)3CH33) 42.3g(収率99.9%)として得た。
<Metal ester compound 2>
Using the metal ester compound 1 as a raw material, the metal ester compound 2 was synthesized by the following procedure.
In a dry room having a dew point temperature of −40 ° C. or lower, 20.20 g (0.082 mol) of aluminum-trisec butoxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and triethylene glycol monomethyl ether (molecular weight 164.19: Japanese emulsifier) MTG) (40.39 g, 0.246 mol) was mixed to form a transesterification reaction system. The reaction system was heated to 60 to 65 ° C. with a water bath while stirring under nitrogen bubbling. After dissolving aluminum-trisec butoxide, the transesterification reaction was allowed to proceed while maintaining 60 to 65 ° C. for about 2 hours. Thereafter, the by-product free isobutyl alcohol was removed while the pressure of the reaction system was gradually reduced to 10 mmHg (1.3 kPa) over about 3 hours. Thereafter, the reaction system was cooled to room temperature and then filtered to obtain 42.3 g (yield 99.9%) of metal ester compound 2 (Al [O (CH 2 CH 2 O) 3 CH 3 ] 3 ). It was.

<金属エステル化合物3>
金属エステル化合物1を原料として、下記手順で金属エステル化合物3を合成した。
露点温度−40℃以下のドライルーム内において、アルミニウム−トリsecブトキシド(東京化成工業(株)製)20.20g(0.082モル)と、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル(分子量427.83:日本乳化剤(株)製 MPG−130)105.2g(0.246モル)とを混合し、エステル交換反応系を構成した。該反応系を、窒素バブリング下で攪拌しながら、ウォーターバスにより60〜65℃まで昇温した。アルミニウム−トリsecブトキシドを溶解させた後、60〜65℃を約2時間保持しながら、エステル交換反応を進行させた。その後、反応系を約3時間かけて徐々に10mmHg(1.3kPa)まで減圧しながら、副生物の遊離イソブチルアルコールを除去した。その後、反応系を室温まで冷却してから濾過することにより、金属エステル化合物3(Al[O(CH2CH2O)9CH33) 106.7g(収率99.5%)として得た。
<Metal ester compound 3>
Using the metal ester compound 1 as a raw material, the metal ester compound 3 was synthesized by the following procedure.
In a dry room having a dew point temperature of −40 ° C. or lower, 20.20 g (0.082 mol) of aluminum-trisec butoxide (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) and polyethylene glycol monomethyl ether (molecular weight 427.83: Japanese emulsifier ( MPG-130) (105.2 g) (0.246 mol) was mixed to form a transesterification reaction system. The reaction system was heated to 60 to 65 ° C. with a water bath while stirring under nitrogen bubbling. After dissolving aluminum-trisec butoxide, the transesterification reaction was allowed to proceed while maintaining 60 to 65 ° C. for about 2 hours. Thereafter, the by-product free isobutyl alcohol was removed while the pressure of the reaction system was gradually reduced to 10 mmHg (1.3 kPa) over about 3 hours. Thereafter, the reaction system is cooled to room temperature and then filtered to obtain 106.7 g (yield 99.5%) of metal ester compound 3 (Al [O (CH 2 CH 2 O) 9 CH 3 ] 3 ). It was.

<金属エステル化合物4>
ホウ酸トリブチル(東京化成工業(株)製 ホウ酸トリブチル B−0518)を用いた。
<Metal ester compound 4>
Tributyl borate (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. tributyl borate B-0518) was used.

<金属エステル化合物5>
金属エステル化合物1 20.20g(0.082モル)に代えて金属エステル化合物4 18.87g(0.082モル)を用いた他は金属エステル化合物2の合成と同様の方法で、金属エステル化合物5(B[O(CH2CH2O)3CH33) 40.98g(収率 99.9%)を得た。
<Metal ester compound 5>
The metal ester compound 5 was prepared in the same manner as the synthesis of the metal ester compound 2 except that 18.87 g (0.082 mol) of the metal ester compound 4 was used instead of 20.20 g (0.082 mol) of the metal ester compound 1. 40.98 g (yield 99.9%) of (B [O (CH 2 CH 2 O) 3 CH 3 ] 3 ) was obtained.

<金属エステル化合物6>
金属エステル化合物1 20.20g(0.082モル)に代えて金属エステル化合物4 18.87g(0.082モル)を用いた他は金属エステル化合物3の合成と同様の方法で、金属エステル化合物6(B[O(CH2CH2O)9CH33) 105.6g(収率 99.7%)を得た。
<Metal ester compound 6>
Metal ester compound 6 In the same manner as the synthesis of metal ester compound 3 except that 18.87 g (0.082 mol) of metal ester compound 4 was used instead of 20.20 g (0.082 mol) of metal ester compound 1, metal ester compound 6 (B [O (CH 2 CH 2 O) 9 CH 3 ] 3 ) 105.6 g (yield 99.7%) was obtained.

<リチウム/溶媒錯体を含む混合物1の調製>
トリエチレングリコールジメチルエーテル(日本乳化剤(株)製「DMTG」)と、LiTFSI(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)乾燥脱水品(東京化成工業(株)製「ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム」)とを等モルでスターラーにて室温で一晩混合して、混合物1を得た。混合物1を熱重量測定法(TG−DTA 2000S マックサイエンス社)で調べたところ、リチウムと溶媒とが錯体を形成していることが確認された。
<Preparation of mixture 1 containing lithium / solvent complex>
Triethylene glycol dimethyl ether (“DMTG” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and LiTFSI (lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide) dried dehydrated product (“Bis (trifluoromethanesulfonyl) imide lithium” manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) And equimolar with a stirrer at room temperature overnight to give mixture 1. When the mixture 1 was examined by a thermogravimetric method (TG-DTA 2000S MacScience), it was confirmed that lithium and the solvent formed a complex.

<リチウム/溶媒錯体を含む混合物2の調製>
エチレンカーボネート(東亜合成(株)製 EC):エチルメチルカーボネート(宇部興産(株)製 EMC)=3:7(体積比)の混合溶媒に、濃度1モル/Lにて、LiPF6(ヘキサフルオロリン酸リチウム)(関東電化工業(株)製 六フッ化リン酸リチウム)(混合溶媒/LiPF6のモル比=10.8/1)をスターラーにて室温で一晩混合して、混合物2を得た。
<Preparation of mixture 2 containing lithium / solvent complex>
In a mixed solvent of ethylene carbonate (EC manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.): Ethyl methyl carbonate (EMC manufactured by Ube Industries, Ltd.) = 3: 7 (volume ratio) at a concentration of 1 mol / L, LiPF 6 (hexafluoro Lithium phosphate) (Mixed hexafluorophosphate manufactured by Kanto Denka Kogyo Co., Ltd.) (mixed solvent / LiPF 6 molar ratio = 10.8 / 1) was mixed overnight at room temperature with a stirrer, Obtained.

<電解液1〜16及び比較の電解液Aの調製>
上記で得た混合物1に対して、上記金属エステル化合物1〜6のそれぞれを、表1及び2に示すmol%(アルカリ金属塩100mol%に対する外割)となるように添加し、スターラーにて室温で一晩混合して、電解液1〜16を得た。また、上記で得た混合物1を比較の電解液Aとした。
<Preparation of Electrolytic Solutions 1-16 and Comparative Electrolytic Solution A>
With respect to the mixture 1 obtained above, each of the metal ester compounds 1 to 6 was added so as to have a mol% shown in Tables 1 and 2 (extra percentage with respect to 100 mol% of the alkali metal salt), and a room temperature was obtained with a stirrer. Were mixed overnight to obtain electrolytes 1-16. Moreover, the mixture 1 obtained above was used as a comparative electrolytic solution A.

<電解液17及び18並びに比較の電解液Bの調製>
上記で得た混合物2に対して、上記金属エステル化合物3及び4のそれぞれを、1.8mol%(アルカリ金属塩100mol%に対する外割)となるように添加し、スターラーにて室温で一晩混合して、電解液17及び18を得た。また、上記で得た混合物2を比較の電解液Bとした。
<Preparation of Electrolytic Solutions 17 and 18 and Comparative Electrolytic Solution B>
To the mixture 2 obtained above, each of the metal ester compounds 3 and 4 is added so as to be 1.8 mol% (extra percentage with respect to 100 mol% of the alkali metal salt), and mixed overnight at room temperature with a stirrer. Thus, electrolytic solutions 17 and 18 were obtained. Moreover, the mixture 2 obtained above was used as a comparative electrolytic solution B.

<リチウム/溶媒錯体を含む混合物3の調製>
トリエチレングリコールジメチルエーテルと、LiTFSIとのモル比を0.7/1.0とした他は混合物1と同様の手順で混合物3を得た。
<Preparation of mixture 3 containing lithium / solvent complex>
A mixture 3 was obtained in the same procedure as the mixture 1 except that the molar ratio of triethylene glycol dimethyl ether to LiTFSI was 0.7 / 1.0.

<電解液19及び比較の電解液Cの調製>
上記で得た混合物3に対して、上記金属エステル化合物3を、1.8mol%(アルカリ金属塩100mol%に対する外割)となるように添加し、スターラーにて室温で一晩混合して、電解液19を得た。また、上記で得た混合物3を比較の電解液Cとした。
<Preparation of Electrolytic Solution 19 and Comparative Electrolytic Solution C>
To the mixture 3 obtained above, the metal ester compound 3 is added so as to be 1.8 mol% (extra percentage with respect to 100 mol% of the alkali metal salt), and the mixture is mixed overnight at room temperature with a stirrer. Liquid 19 was obtained. Moreover, the mixture 3 obtained above was used as a comparative electrolytic solution C.

<リチウム/溶媒錯体を含む混合物4の調製>
トリエチレングリコールジメチルエーテルと、LiTFSIとのモル比を4/1とした他は混合物1と同様の手順で混合物4を得た。
<Preparation of mixture 4 containing lithium / solvent complex>
A mixture 4 was obtained in the same procedure as the mixture 1 except that the molar ratio of triethylene glycol dimethyl ether to LiTFSI was 4/1.

<電解液20、21及び比較の電解液Dの調製>
上記で得た混合物4に対して、上記金属エステル化合物3及び6のそれぞれを、1.8mol%(アルカリ金属塩100mol%に対する外割)となるように添加し、スターラーにて室温で一晩混合して、電解液20、21を得た。また、上記で得た混合物4を比較の電解液Dとした。
<Preparation of Electrolytic Solutions 20 and 21 and Comparative Electrolytic Solution D>
To the mixture 4 obtained above, each of the metal ester compounds 3 and 6 was added so as to be 1.8 mol% (extra percentage with respect to 100 mol% of the alkali metal salt), and mixed overnight at room temperature with a stirrer. Thus, electrolytic solutions 20 and 21 were obtained. The mixture 4 obtained above was used as a comparative electrolyte D.

<リチウム/溶媒錯体を含む混合物5の調製>
トリエチレングリコールジメチルエーテル(日本乳化剤(株)製「DMTG」)と、LiPF6(ヘキサフルオロリン酸リチウム)(関東電化工業(株)製 六フッ化リン酸リチウム)とをモル比3/1でスターラーにて室温で一晩混合して、混合物5を得た。
<Preparation of mixture 5 containing lithium / solvent complex>
Triethylene glycol dimethyl ether (“DMTG” manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and LiPF 6 (lithium hexafluorophosphate) (lithium hexafluorophosphate manufactured by Kanto Denka Kogyo Co., Ltd.) at a molar ratio of 3/1. At room temperature overnight to give mixture 5.

<電解液22、23及び比較の電解液Eの調製>
上記で得た混合物5に対して、上記金属エステル化合物3及び6のそれぞれを、1.8mol%(アルカリ金属塩100mol%に対する外割)となるように添加し、スターラーにて室温で一晩混合して、電解液22、23を得た。また、上記で得た混合物5を比較の電解液Eとした。
<Preparation of Electrolytic Solutions 22 and 23 and Comparative Electrolytic Solution E>
To the mixture 5 obtained above, each of the metal ester compounds 3 and 6 is added so as to be 1.8 mol% (extra percentage with respect to 100 mol% of the alkali metal salt), and mixed overnight at room temperature with a stirrer. Thus, electrolytic solutions 22 and 23 were obtained. Moreover, the mixture 5 obtained above was used as a comparative electrolytic solution E.

<リチウム/溶媒錯体を含む混合物6の調製>
混合物2で用いたのと同じ混合溶媒に、濃度1モル/Lにて、LiTFSI(リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド)乾燥脱水品(東京化成工業(株)製「ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム」)(混合溶媒/LiTFSIのモル比=10.8/1)をスターラーで室温で一晩混合して、混合物6を得た。
<Preparation of mixture 6 containing lithium / solvent complex>
LiTFSI (lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide) dry dehydrated product (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd. “bis (trifluoromethanesulfonyl) imide) at the concentration of 1 mol / L in the same mixed solvent used in the mixture 2 Lithium ”) (molar ratio of mixed solvent / LiTFSI = 10.8 / 1) was mixed overnight at room temperature with a stirrer to obtain mixture 6.

<電解液24及び比較の電解液Fの調製>
上記で得た混合物6に対して、上記金属エステル化合物3を、1.8mol%(アルカリ金属塩100mol%に対する外割)となるように添加し、スターラーにて室温で一晩混合して、電解液24を得た。また、上記で得た混合物6を比較の電解液Fとした。
<Preparation of Electrolytic Solution 24 and Comparative Electrolytic Solution F>
The metal ester compound 3 is added to the mixture 6 obtained above so as to be 1.8 mol% (extra percentage with respect to 100 mol% of the alkali metal salt), and the mixture is mixed overnight at room temperature with a stirrer. A liquid 24 was obtained. The mixture 6 obtained above was used as a comparative electrolyte F.

<実施例1〜24及び比較例1〜6>
上記で調製した電解液1〜24及びA〜Fを表1〜4に示すようにそれぞれ用いて下記評価を行った。
<Examples 1-24 and Comparative Examples 1-6>
The following evaluation was performed using each of the electrolytic solutions 1 to 24 and A to F prepared above as shown in Tables 1 to 4.

<性能評価>
[イオン伝導度]
調製した各電解液を、セルロース(厚み25μm)に含浸させ、UFO型二電極式セル(電極:SUS−SUS)に組み込んだ。
VSP ポテンショガルバノスタット(BioLogic社製)にて30℃にてインピーダンスを測定した。
結果を表1〜3に示す。
<Performance evaluation>
[Ionic conductivity]
Each prepared electrolytic solution was impregnated into cellulose (thickness 25 μm) and incorporated into a UFO type two-electrode cell (electrode: SUS-SUS).
Impedance was measured at 30 ° C. using a VSP potentiogalvanostat (manufactured by BioLogic).
The results are shown in Tables 1-3.

[電荷移動抵抗]
調製した各電解液を、セルロース(厚み25μm)に含浸させ、UFO型二電極式セル(電極:LTO−Li)に組み込んだ。セルの構成は下記のとおりである。
セル:HSフラットセル 宝泉(株)
セルロースセパレータ:型番TF 44−25 ニッポン高度紙工業(株)
電極径:直径15.0mm
VSPポテンショガルバノスタット(BioLogic社製)で30℃にて充放電を行い、充電深度(SOC)50%で停止し、インピーダンスを測定した。
結果を表1及び2並びに図1に示す。
[Charge transfer resistance]
Each prepared electrolytic solution was impregnated in cellulose (thickness 25 μm) and incorporated in a UFO type two-electrode cell (electrode: LTO-Li). The configuration of the cell is as follows.
Cell: HS Flat Cell Hosen Co., Ltd.
Cellulose separator: Model No. TF 44-25 Nippon Kogyo Co., Ltd.
Electrode diameter: 15.0mm in diameter
Charging / discharging was performed at 30 ° C. using a VSP potentiogalvanostat (manufactured by BioLogic), and stopped at a charging depth (SOC) of 50%, and impedance was measured.
The results are shown in Tables 1 and 2 and FIG.

[酸化側電位窓](酸化安定性)
調製した各電解液を、セルロース(厚み25μm)に含浸させ、UFO型二電極式セル(電極:SUS−Li)に組み込んだ。
VSPポテンショガルバノスタット(BioLogic社製)で25℃にてLSV(リニアスイープボルタンメトリー)を行い、3.0Vの電流を0とした時、1.0×10−2mA/cmの電流値が流れた時の電圧を酸化側電位窓の値として得た。
結果を表1及び2並びに図2に示す。
[Oxidation-side potential window] (oxidation stability)
Each prepared electrolytic solution was impregnated into cellulose (thickness 25 μm) and incorporated into a UFO type two-electrode cell (electrode: SUS-Li).
When LSV (linear sweep voltammetry) is performed at 25 ° C. with a VSP potentiogalvanostat (manufactured by BioLogic) and the current of 3.0 V is 0, a current value of 1.0 × 10 −2 mA / cm 2 flows. Was obtained as the value of the oxidation-side potential window.
The results are shown in Tables 1 and 2 and FIG.

[アルミニウム腐食評価]
リニアスイープボルタンメトリー(LSV)法にて、下記条件で、電位4.0V及び4.5Vにおける電流値(1サイクル目)を測定した。Al/Li電極における電流値の上昇は電解液によるアルミニウム腐食の指標となる。
測定セル:二極式PP製電気化学測定セル
試験温度:30℃
電位掃引速度:20mV/秒
対極兼参照極:Li金属
作用極:Al箔
結果を表1〜4に示す。
[Aluminum corrosion evaluation]
Current values at the potentials of 4.0 V and 4.5 V (first cycle) were measured by the linear sweep voltammetry (LSV) method under the following conditions. An increase in the current value at the Al / Li electrode is an indicator of aluminum corrosion by the electrolyte.
Measurement cell: Bipolar PP electrochemical measurement cell Test temperature: 30 ° C
Potential sweep rate: 20 mV / sec Counter electrode / reference electrode: Li metal working electrode: Al foil The results are shown in Tables 1-4.

[充放電試験]
調製した各電解液を、セルロース(厚み25μm)に含浸させ、コイン電池(直径20mm、厚さ3.2mm)に組み込んだ。
充放電試験装置(北斗電工株式会社製HJD1010mSM8)を用い、下記3種類の組合せの電極について、下記の充放電条件で、30℃における充放電試験を行った。
LFP(正極)/LTO(負極):
0.5C(20サイクルおきに0.1C)又は1.0C(20サイクルおきに0.1C)又は2.0C(20サイクルおきに0.1C)
LCO(正極)/LTO(負極):
0.3C(50サイクルおきに0.05C)又は1.0C(50サイクルおきに0.05C)
NMC333(正極)/LTO(負極):
0.3C(50サイクルおきに0.05C)
(略号の説明)
LFP:リン酸鉄リチウム
LTO:チタン酸リチウム
NMC333:ニッケルマンガンコバルト酸リチウム
LCO:コバルト酸リチウム
結果を表1〜4及び図3〜6に示す。
[Charge / discharge test]
Each of the prepared electrolytes was impregnated with cellulose (thickness 25 μm) and incorporated in a coin battery (diameter 20 mm, thickness 3.2 mm).
Using a charge / discharge test apparatus (HJD1010mSM8 manufactured by Hokuto Denko Co., Ltd.), the following three types of electrodes were subjected to a charge / discharge test at 30 ° C. under the following charge / discharge conditions.
LFP (positive electrode) / LTO (negative electrode):
0.5C (0.1C every 20 cycles) or 1.0C (0.1C every 20 cycles) or 2.0C (0.1C every 20 cycles)
LCO (positive electrode) / LTO (negative electrode):
0.3C (0.05C every 50 cycles) or 1.0C (0.05C every 50 cycles)
NMC333 (positive electrode) / LTO (negative electrode):
0.3C (0.05C every 50 cycles)
(Explanation of abbreviations)
LFP: lithium iron phosphate LTO: lithium titanate NMC333: nickel manganese lithium cobaltate LCO: lithium cobaltate The results are shown in Tables 1 to 4 and FIGS.

[剪断粘度]
調製した各電解液を、粘弾性測定装置MCR101(Anton paar社製)にセットし、25℃、剪断速度10秒-1にて、剪断粘度を測定した。
結果を表1〜3に示す。
なお、金属エステル化合物3単独の剪断粘度は、278mPa・sであった。
[Shear viscosity]
Each prepared electrolytic solution was set in a viscoelasticity measuring apparatus MCR101 (manufactured by Anton paar), and the shear viscosity was measured at 25 ° C. and a shear rate of 10 sec −1 .
The results are shown in Tables 1-3.
The shear viscosity of the metal ester compound 3 alone was 278 mPa · s.

Figure 2019186207
Figure 2019186207
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Figure 2019186207
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実施例1〜10は、溶媒としてトリエチレングリコールジメチルエーテルを用い、金属エステル化合物として特定構造のアルミニウムエステルを用いた例である。表1及び図1〜6に示す結果から、特定構造の金属エステル化合物を含む実施例では、これを含まない比較例と比べて、電荷移動抵抗の低減及び放電容量の向上がみられ、また放電容量の向上効果は正極種を変えても得られたこと、金属エステル化合物の粘度は、アルカリ金属塩/溶媒錯体の粘度と同程度であり、上記の性能向上が粘度低減による効果ではないと考えられること、金属エステル化合物量が増加するにしたがって、放電容量が向上することが分かる。実施例3,7及び9は、含酸素溶媒100モル%に対する金属エステル化合物のモル比がいずれも1.8モル%で、金属エステル化合物種を変えた例であり、金属エステル化合物種による差は比較的小さかった。一方、実施例6,8及び10は、含酸素溶媒100モル%に対する金属エステル化合物のモル比がいずれも10.7モル%で、金属エステル化合物種を変えた例であり、金属エステル化合物のエチレンオキシド鎖の長さが長くなるほど、放電容量が向上した(図4も参照のこと)。また、表1に示す結果から、金属エステル化合物として特定構造のアルミニウムエステルを含む電解液においては、4.0V以上という高正極電位環境下でも、金属エステル化合物を含まない電解液と比べてアルミニウム腐食を抑制できることが分かる。   Examples 1 to 10 are examples using triethylene glycol dimethyl ether as a solvent and an aluminum ester having a specific structure as a metal ester compound. From the results shown in Table 1 and FIGS. 1 to 6, in the examples containing the metal ester compound having a specific structure, the charge transfer resistance was reduced and the discharge capacity was improved as compared with the comparative examples not containing this, The capacity improvement effect was obtained even when the positive electrode type was changed. The viscosity of the metal ester compound was comparable to that of the alkali metal salt / solvent complex, and the above performance improvement was not considered to be an effect of viscosity reduction. It can be seen that the discharge capacity improves as the amount of the metal ester compound increases. Examples 3, 7 and 9 are examples in which the molar ratio of the metal ester compound to 100 mol% of the oxygen-containing solvent was 1.8 mol%, and the metal ester compound species were changed. It was relatively small. On the other hand, Examples 6, 8 and 10 are examples in which the molar ratio of the metal ester compound to 100 mol% of the oxygen-containing solvent was 10.7 mol%, and the metal ester compound species was changed. The longer the chain length, the better the discharge capacity (see also FIG. 4). Further, from the results shown in Table 1, in the electrolytic solution containing an aluminum ester having a specific structure as a metal ester compound, aluminum corrosion was observed even in a high positive electrode potential environment of 4.0 V or higher compared to the electrolytic solution not containing the metal ester compound. It can be seen that it can be suppressed.

実施例11〜16は、溶媒としてトリエチレングリコールジメチルエーテルを用い、金属エステル化合物として特定構造のホウ素エステルを用いた例である。表2に示す結果から、金属エステル化合物としてホウ素エステルを含む電解液においても、金属エステル化合物を含まない電解液と比べて放電容量の向上及び/又は4.0V以上という高正極電位環境下でのアルミニウム腐食抑制が可能であることが分かる。   Examples 11 to 16 are examples using triethylene glycol dimethyl ether as a solvent and a boron ester having a specific structure as a metal ester compound. From the results shown in Table 2, even in an electrolytic solution containing a boron ester as a metal ester compound, the discharge capacity is improved and / or in a high positive electrode potential environment of 4.0 V or higher compared to an electrolytic solution not containing a metal ester compound. It can be seen that aluminum corrosion can be suppressed.

実施例17〜24は、溶媒及びアルカリ金属塩の種類、並びに溶媒/アルカリ金属塩のモル比を種々変更した例である。表3及び4に示す結果から、特定構造の金属エステル化合物は、種々の電解液組成に亘って、放電容量の向上及び/又は4.0V以上という高正極電位環境下でのアルミニウム腐食抑制が可能であることが分かる。特に、ロッキングチェア型二次電池において一般的に用いられる溶媒の例であるエチレンカーボネート/エチルメチルカーボネート混合溶媒を用いた実施例17、18、24においても放電容量の向上及び/又は4.0V以上という高正極電位環境下でのアルミニウム腐食抑制が可能であったことは予想外である。   Examples 17-24 are the examples which changed variously the kind of solvent and alkali metal salt, and the molar ratio of solvent / alkali metal salt. From the results shown in Tables 3 and 4, the metal ester compound having a specific structure can improve the discharge capacity and / or suppress the corrosion of aluminum in a high positive electrode potential environment of 4.0 V or more over various electrolyte compositions. It turns out that it is. In particular, in Examples 17, 18, and 24 using a mixed solvent of ethylene carbonate / ethyl methyl carbonate, which is an example of a solvent generally used in a rocking chair type secondary battery, the discharge capacity is improved and / or 4.0 V or higher. It is unexpected that aluminum corrosion can be suppressed in a high positive electrode potential environment.

本発明に係る電解液は、各種ロッキングチェア型二次電池、特にリチウムイオン二次電池に好適に適用される。   The electrolyte solution according to the present invention is suitably applied to various rocking chair type secondary batteries, particularly lithium ion secondary batteries.

Claims (10)

ロッキングチェア型二次電池用の電解液であって、
前記電解液が、アルカリ金属塩と、含酸素溶媒と、下記一般式(1):
M[−O−(A1−O)−R13 (1)
(式中、Mはホウ素及びアルミニウムからなる群から選択される3価元素を表し、A1は式中で各々独立に炭素数2〜4のアルキレン基を表し、mは式中で各々独立に0〜50の整数であり、そしてR1は式中で各々独立に炭素数1〜13の脂肪族炭化水素基を表す。)
で表される金属エステル化合物とを含み、
前記電解液中のアルカリ金属塩の含有量が、4〜88質量%である、電解液。
An electrolyte for a rocking chair type secondary battery,
The electrolytic solution is an alkali metal salt, an oxygen-containing solvent, and the following general formula (1):
M [—O— (A 1 —O) m —R 1 ] 3 (1)
(In the formula, M represents a trivalent element selected from the group consisting of boron and aluminum, A 1 represents each independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms in the formula, and m represents each independently in the formula. is an integer of 0 to 50, and R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having a carbon number of 1 to 13 independently in formula.)
And a metal ester compound represented by
The electrolyte solution whose content of the alkali metal salt in the electrolyte solution is 4 to 88% by mass.
ロッキングチェア型二次電池用の電解液であって、
前記電解液が、アルカリ金属塩と、含酸素溶媒と、下記一般式(1):
M[−O−(A1−O)−R13 (1)
(式中、Mはホウ素及びアルミニウムからなる群から選択される3価元素を表し、A1は式中で各々独立に炭素数2〜4のアルキレン基を表し、mは式中で各々独立に0〜50の整数であり、そしてR1は式中で各々独立に炭素数1〜13の脂肪族炭化水素基を表す。)
で表される金属エステル化合物とを含み、
前記含酸素溶媒は、含酸素溶媒/アルカリ金属塩(モル比)が、0.7以上4.0以下となる量で前記電解液中に存在する、電解液。
An electrolyte for a rocking chair type secondary battery,
The electrolytic solution is an alkali metal salt, an oxygen-containing solvent, and the following general formula (1):
M [—O— (A 1 —O) m —R 1 ] 3 (1)
(In the formula, M represents a trivalent element selected from the group consisting of boron and aluminum, A 1 represents each independently an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms in the formula, and m represents each independently in the formula. an integer of 0 to 50, and R 1 represents an aliphatic hydrocarbon group having a carbon number of 1 to 13 independently in formula.)
And a metal ester compound represented by
The oxygen-containing solvent is an electrolyte solution in which the oxygen-containing solvent / alkali metal salt (molar ratio) is present in the electrolyte solution in an amount of 0.7 or more and 4.0 or less.
前記含酸素溶媒は、前記含酸素溶媒/前記アルカリ金属塩(モル比)が、0.9以上1.1以下となる量で前記電解液中に存在する、請求項1又は2に記載の電解液。   3. The electrolysis according to claim 1, wherein the oxygen-containing solvent is present in the electrolytic solution in an amount such that the oxygen-containing solvent / the alkali metal salt (molar ratio) is 0.9 or more and 1.1 or less. liquid. 前記一般式(1)中、Mがアルミニウムであり、A1がエチレン基であり、mが3〜9であり、R1がメチル基である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電解液。 4. The general formula (1), wherein M is aluminum, A 1 is an ethylene group, m is 3 to 9, and R 1 is a methyl group. Electrolyte. 前記含酸素溶媒が、エーテル化合物及びカルボニル化合物からなる群から選択される、請求項1〜4のいずれか一項に記載の電解液。   The electrolytic solution according to claim 1, wherein the oxygen-containing solvent is selected from the group consisting of an ether compound and a carbonyl compound. 前記含酸素溶媒が、下記一般式(2):
2O−(A2−O)n−R2 (2)
(式中、A2は式中で各々独立に炭素数2〜4のアルキレン基を表し、nは0〜10の整数であり、そしてR2は式中で各々独立に炭素数1〜13の炭化水素基を表す。)
で表されるアルキレングリコールジアルキルエーテル化合物である、請求項5に記載の電解液。
The oxygen-containing solvent is represented by the following general formula (2):
R 2 O— (A 2 —O) n —R 2 (2)
(In the formula, A 2 each independently represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, n is an integer of 0 to 10, and R 2 is independently an integer of 1 to 13 carbon atoms in the formula. Represents a hydrocarbon group.)
The electrolyte solution of Claim 5 which is an alkylene glycol dialkyl ether compound represented by these.
前記一般式(2)中、A2がエチレン基であり、nが3であり、R2がメチル基である、請求項6に記載の電解液。 The electrolytic solution according to claim 6, wherein in the general formula (2), A 2 is an ethylene group, n is 3, and R 2 is a methyl group. 前記リチウム塩が、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiTFSI)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)、テトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF4)、及びヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)からなる群から選択される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電解液。 The lithium salt comprises lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (LiTFSI), lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiFSI), lithium tetrafluoroborate (LiBF 4 ), and lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ). The electrolyte solution according to any one of claims 1 to 7, which is selected from the group. 前記アルカリ金属塩に由来するアルカリ金属と前記含酸素溶媒との錯体を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の電解液。   The electrolyte solution according to any one of claims 1 to 8, comprising a complex of an alkali metal derived from the alkali metal salt and the oxygen-containing solvent. 正極、負極、及び請求項1〜9のいずれか一項に記載の電解液を有する、ロッキングチェア型二次電池。   A rocking chair type secondary battery comprising the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte solution according to claim 1.
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