JP2019197716A - Electrolytic solution - Google Patents

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佑介 杉山
Yusuke Sugiyama
佑介 杉山
隆弘 杉岡
Takahiro Sugioka
隆弘 杉岡
敬史 毛利
Takashi Mori
敬史 毛利
浩平 間瀬
Kohei Mase
浩平 間瀬
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Abstract

To provide a suitable electrolytic solution which adopts LiBFas an electrolyte.SOLUTION: Disclosed is an electrolytic solution which contains LiBFand a non-aqueous solvent.This electrolytic solution also contains a fluorine-containing cyclic carbonate and dipropyl carbonate within a range of a volume ratio of 5: 95-50: 50.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、蓄電装置に用いられる電解液に関するものである。   The present invention relates to an electrolytic solution used for a power storage device.

一般に、二次電池等の蓄電装置は、主な構成要素として、正極、負極及び電解液を備える。そして、負極には、充放電に関与する負極活物質が具備されている。産業界からは蓄電装置の高容量化が求められており、その対応として、各種の技術が検討されている。具体的な高容量化技術の一つに、蓄電装置の負極活物質として、リチウムなどの電荷担体の吸蔵能力に優れるSiを含有するSi含有負極活物質を採用することが知られている。   In general, a power storage device such as a secondary battery includes a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution as main components. The negative electrode is provided with a negative electrode active material involved in charge / discharge. The industry demands higher capacity of power storage devices, and various technologies are being studied as a response. As one specific high-capacity technology, it is known to employ a Si-containing negative electrode active material containing Si, which has an excellent ability to occlude charge carriers such as lithium, as a negative electrode active material of a power storage device.

例えば、特許文献1には、負極活物質がシリコンであるリチウムイオン二次電池が記載されている。特許文献2及び特許文献3には、負極活物質がSiOであるリチウムイオン二次電池が記載されている。   For example, Patent Document 1 describes a lithium ion secondary battery in which the negative electrode active material is silicon. Patent Literature 2 and Patent Literature 3 describe lithium ion secondary batteries in which the negative electrode active material is SiO.

特許文献4には、CaSiを酸と反応させてCaを除去した層状ポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成し、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させたシリコン材料を製造したこと、及び、当該シリコン材料を負極活物質として具備するリチウムイオン二次電池が記載されている。 In Patent Document 4, a layered silicon compound mainly composed of a layered polysilane obtained by reacting CaSi 2 with an acid to remove Ca and synthesizing the layered silicon compound is heated at 300 ° C. or higher to release hydrogen. A material is manufactured and a lithium ion secondary battery including the silicon material as a negative electrode active material is described.

蓄電装置に用いられる一般的な電解液は電解質及び非水溶媒を含有する。ここで、電解質としてはLiPFを採用するのが一般的であり、非水溶媒としてはエチルメチルカーボネートやジメチルカーボネートなどのカーボネートを採用するのが一般的である。実際に、特許文献1〜特許文献4には、電解質としてLiPFを採用し、非水溶媒としてエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネートなどのカーボネートを採用したリチウムイオン二次電池が具体的に記載されている。 A general electrolytic solution used for a power storage device contains an electrolyte and a non-aqueous solvent. Here, LiPF 6 is generally employed as the electrolyte, and carbonates such as ethyl methyl carbonate and dimethyl carbonate are generally employed as the non-aqueous solvent. Actually, Patent Documents 1 to 4 specifically describe lithium ion secondary batteries that employ LiPF 6 as an electrolyte and carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, ethyl methyl carbonate, and dimethyl carbonate as nonaqueous solvents. Has been described.

また、非水溶媒の一部として、フルオロエチレンカーボネートやジフルオロエチレンカーボネートなどのフッ素含有環状カーボネートを採用することも知られている。実際に特許文献5には、Si含有負極活物質を備える二次電池における電解液の非水溶媒として、フルオロエチレンカーボネートやジフルオロエチレンカーボネートなどのフッ素含有環状カーボネートを用いることで、二次電池の容量維持率が好適化したことが記載されている(表17を参照。)。   It is also known to employ a fluorine-containing cyclic carbonate such as fluoroethylene carbonate or difluoroethylene carbonate as part of the non-aqueous solvent. Actually, in Patent Document 5, the capacity of a secondary battery is obtained by using a fluorine-containing cyclic carbonate such as fluoroethylene carbonate or difluoroethylene carbonate as a non-aqueous solvent for an electrolyte in a secondary battery including a Si-containing negative electrode active material. It is described that the maintenance rate has been optimized (see Table 17).

特開2014−203595号公報JP 2014-203595 A 特開2015−185509号公報JP 2015-185509 A 特開2015−179625号公報JP-A-2015-179625 国際公開第2014/080608号International Publication No. 2014/080608 特開2009−32492号公報JP 2009-32492 A

上述のとおり、電解液の電解質としてはLiPFを採用するのが一般的である。しかしながら、電解質としてLiBFを採用した電解液についての検討は十分に為されているとはいえない。 As described above, LiPF 6 is generally used as the electrolyte of the electrolytic solution. However, it cannot be said that studies on an electrolytic solution using LiBF 4 as an electrolyte have been sufficiently conducted.

本発明はかかる事情に鑑みて為されたものであり、電解質としてLiBFを採用した好適な電解液を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a suitable electrolytic solution adopted LiBF 4 as the electrolyte.

本発明者は、電解質としてLiBFを採用し、非水溶媒の一部としてフッ素含有環状カーボネートを採用した電解液について、鋭意検討を行った。すると、電解質としてLiBFを採用し、かつ、非水溶媒としてフルオロエチレンカーボネート及びジメチルカーボネートを採用した電解液を備える二次電池が動作しないことを知見した。また、電解質としてLiBFを採用し、かつ、非水溶媒としてフルオロエチレンカーボネート及びジエチルカーボネートを採用した電解液を備える二次電池は、十分な容量維持率を示さないことを知見した。 The present inventor has intensively studied an electrolytic solution that employs LiBF 4 as an electrolyte and a fluorine-containing cyclic carbonate as a part of a non-aqueous solvent. Then, adopting the LiBF 4 as an electrolyte, and a secondary battery having an electrolyte employing fluoroethylene carbonate and dimethyl carbonate as a nonaqueous solvent was found that not work. Further, it was found that a secondary battery including an electrolytic solution that employs LiBF 4 as an electrolyte and employs fluoroethylene carbonate and diethyl carbonate as a nonaqueous solvent does not exhibit a sufficient capacity retention rate.

本発明者のさらなる鋭意検討の結果、電解質としてLiBFを採用し、かつ、非水溶媒としてフルオロエチレンカーボネート及びジプロピルカーボネートを採用した電解液を備える二次電池が動作すること、さらに、フルオロエチレンカーボネート及びジプロピルカーボネートの比率には好適な範囲があることを知見した。
これらの知見に基づき、本発明は完成された。
As a result of further earnest studies by the present inventors, a secondary battery including an electrolytic solution employing LiBF 4 as an electrolyte and employing fluoroethylene carbonate and dipropyl carbonate as a non-aqueous solvent operates. It has been found that there is a suitable range for the ratio of carbonate and dipropyl carbonate.
Based on these findings, the present invention has been completed.

本発明の電解液は、LiBFと非水溶媒を含有する電解液であって、
フッ素含有環状カーボネートとジプロピルカーボネートを体積比5:95〜50:50の範囲内で含有することを特徴とする。
The electrolytic solution of the present invention is an electrolytic solution containing LiBF 4 and a non-aqueous solvent,
Fluorine-containing cyclic carbonate and dipropyl carbonate are contained within a volume ratio of 5:95 to 50:50.

本発明により、電解質としてLiBFを採用した好適な電解液を提供できる。 The present invention can provide a suitable electrolytic solution adopted LiBF 4 as the electrolyte.

以下に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「a〜b」は、下限a及び上限bをその範囲に含む。そして、これらの上限値及び下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに、これらの数値範囲内から任意に選択した数値を、新たな上限や下限の数値とすることができる。   Below, the form for implementing this invention is demonstrated. Unless otherwise specified, the numerical range “ab” described herein includes the lower limit “a” and the upper limit “b”. The numerical range can be configured by arbitrarily combining these upper limit value and lower limit value and the numerical values listed in the examples. Furthermore, numerical values arbitrarily selected from these numerical ranges can be used as new upper and lower numerical values.

本発明の電解液は、LiBFと非水溶媒を含有する電解液であって、
フッ素含有環状カーボネートとジプロピルカーボネートを体積比5:95〜50:50の範囲内で含有することを特徴とする。
The electrolytic solution of the present invention is an electrolytic solution containing LiBF 4 and a non-aqueous solvent,
Fluorine-containing cyclic carbonate and dipropyl carbonate are contained within a volume ratio of 5:95 to 50:50.

本発明の電解液は、蓄電装置の電解液として使用できる。蓄電装置としては、リチウムイオン二次電池や、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタを例示できる。以下、本発明の電解液を備える蓄電装置を本発明の蓄電装置といい、本発明の電解液を備えるリチウムイオン二次電池を本発明のリチウムイオン二次電池という。   The electrolytic solution of the present invention can be used as an electrolytic solution for a power storage device. Examples of the power storage device include capacitors such as lithium ion secondary batteries and lithium ion capacitors. Hereinafter, a power storage device including the electrolytic solution of the present invention is referred to as a power storage device of the present invention, and a lithium ion secondary battery including the electrolytic solution of the present invention is referred to as a lithium ion secondary battery of the present invention.

本発明の電解液におけるLiBFの濃度は、特に制限されない。好適な濃度範囲として、0.5〜4mol/L、0.6〜3mol/L、0.7〜2mol/L、0.8〜1.7mol/L、0.9〜1.5mol/Lを例示できる。 The concentration of LiBF 4 in the electrolytic solution of the present invention is not particularly limited. Suitable concentration ranges include 0.5-4 mol / L, 0.6-3 mol / L, 0.7-2 mol / L, 0.8-1.7 mol / L, 0.9-1.5 mol / L. It can be illustrated.

また、本発明の電解液には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、公知の電解質を併用してもよい。本発明の電解液に含まれる電解質全体に対するLiBFの割合として、50〜100モル%、70〜100モル%、90〜100モル%を例示できる。 Moreover, you may use together well-known electrolyte for the electrolyte solution of this invention in the range which does not deviate from the meaning of this invention. Examples of the ratio of LiBF 4 to the entire electrolyte contained in the electrolytic solution of the present invention include 50 to 100 mol%, 70 to 100 mol%, and 90 to 100 mol%.

本発明の電解液はフッ素含有環状カーボネートを含む。フッ素含有環状カーボネートとは、フッ素を分子内に有する環状カーボネートを意味する。フッ素含有環状カーボネートは、耐酸化能に優れるが、還元条件下でたやすく分解する。従って、フッ素含有環状カーボネートは、本発明の蓄電装置の充放電条件下において、負極と電解液との界面において優先的に分解する。その結果、負極の表面に、フッ素含有環状カーボネートの分解物に由来する被膜が形成される。かかる被膜の存在に因り、負極に対する電解液の直接的な接触を防ぐことができるため、電解液の構成成分の過剰な分解を抑制できる。その結果、本発明の蓄電装置の劣化を抑制できる。   The electrolytic solution of the present invention contains a fluorine-containing cyclic carbonate. The fluorine-containing cyclic carbonate means a cyclic carbonate having fluorine in the molecule. Fluorine-containing cyclic carbonate is excellent in oxidation resistance, but easily decomposes under reducing conditions. Accordingly, the fluorine-containing cyclic carbonate is preferentially decomposed at the interface between the negative electrode and the electrolytic solution under the charge / discharge conditions of the power storage device of the present invention. As a result, a film derived from the decomposition product of the fluorine-containing cyclic carbonate is formed on the surface of the negative electrode. Due to the presence of such a coating, direct contact of the electrolytic solution with the negative electrode can be prevented, so that excessive decomposition of the constituent components of the electrolytic solution can be suppressed. As a result, deterioration of the power storage device of the present invention can be suppressed.

フッ素含有環状カーボネートの具体例としては、下記一般式(A)で表される化合物を挙げることができる。   Specific examples of the fluorine-containing cyclic carbonate include compounds represented by the following general formula (A).

Figure 2019197716
Figure 2019197716

、Rはそれぞれ独立に、水素、アルキル基、ハロゲン置換アルキル基又はハロゲンである。ただし、各R及び各Rのうち、少なくとも一つはFを含む。 R 1 and R 2 are each independently hydrogen, an alkyl group, a halogen-substituted alkyl group, or a halogen. However, at least one of each R 1 and each R 2 includes F.

一般式(A)で表されるフッ素含有環状カーボネートを具体的な化合物名で示すと、フルオロエチレンカーボネート、4−(トリフルオロメチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フルオロ−4−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−(フルオロメチル)−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4−フルオロ−5−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチル−1,3−ジオキソラン−2−オンを挙げることができ、中でもフルオロエチレンカーボネートが好ましい。   Specific examples of the fluorine-containing cyclic carbonate represented by the general formula (A) include fluoroethylene carbonate, 4- (trifluoromethyl) -1,3-dioxolan-2-one, and 4,4-difluoro. -1,3-dioxolan-2-one, 4-fluoro-4-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 4- (fluoromethyl) -1,3-dioxolan-2-one, 4,5- Difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4-fluoro-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one, 4,5-difluoro-4,5-dimethyl-1,3-dioxolane-2- ON can be mentioned, and among these, fluoroethylene carbonate is preferred.

ジプロピルカーボネートのプロピル基としては、n−プロピル基でもよいし、i−プロピル基でもよい。フッ素含有環状カーボネートと混合する溶媒としてジプロピルカーボネートを選択することにより、LiBFと非水溶媒との親和性が向上するとともに、蓄電装置の構成成分との相性も向上するといえるし、さらに、負極の表面に形成し得る被膜の好適化を達成できるともいえる。これらの作用効果は、後述するように、フッ素含有環状カーボネートと混合する溶媒としてジプロピルカーボネートの代わりにジメチルカーボネートやジエチルカーボネートを選択した電解液を備える蓄電装置では満足な特性を示さなかったこと、及び、フッ素含有環状カーボネートと混合する溶媒としてジプロピルカーボネートの代わりにジブチルカーボネートを選択した場合には電解液さえ製造できなかったことからも裏付けられる。 The propyl group of dipropyl carbonate may be an n-propyl group or an i-propyl group. By selecting dipropyl carbonate as the solvent to be mixed with the fluorine-containing cyclic carbonate, it can be said that the affinity between LiBF 4 and the non-aqueous solvent is improved, and the compatibility with the constituent components of the power storage device is improved. It can be said that the optimization of the coating film which can be formed on the surface of this can be achieved. These functions and effects, as will be described later, did not show satisfactory characteristics in a power storage device including an electrolytic solution in which dimethyl carbonate or diethyl carbonate was selected instead of dipropyl carbonate as a solvent to be mixed with a fluorine-containing cyclic carbonate, This is also supported by the fact that even when dibutyl carbonate was selected instead of dipropyl carbonate as the solvent to be mixed with the fluorine-containing cyclic carbonate, even the electrolyte solution could not be produced.

本発明の電解液は、フッ素含有環状カーボネートとジプロピルカーボネートを体積比5:95〜50:50の範囲内で含有する。フッ素含有環状カーボネートの割合が高すぎる場合及び低すぎる場合には、蓄電装置の容量維持率が低下することがある。   The electrolytic solution of the present invention contains a fluorine-containing cyclic carbonate and dipropyl carbonate within a volume ratio of 5:95 to 50:50. When the ratio of the fluorine-containing cyclic carbonate is too high or too low, the capacity retention rate of the power storage device may be reduced.

フッ素含有環状カーボネートとジプロピルカーボネートの体積比としては、8:92〜40:60の範囲内が好ましく、10:90〜30:70の範囲内がより好ましく、15:85〜25:75の範囲内がさらに好ましい。   The volume ratio of the fluorine-containing cyclic carbonate and dipropyl carbonate is preferably in the range of 8:92 to 40:60, more preferably in the range of 10:90 to 30:70, and in the range of 15:85 to 25:75. The inside is more preferable.

また、本発明の電解液には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、フッ素含有環状カーボネートとジプロピルカーボネート以外の公知の非水溶媒を併用してもよい。本発明の電解液に含まれる非水溶媒全体に対するフッ素含有環状カーボネート及びジプロピルカーボネートの合計量の割合として、50〜100体積%、70〜100体積%、90〜100体積%を例示できる。   Moreover, you may use together well-known nonaqueous solvents other than a fluorine-containing cyclic carbonate and dipropyl carbonate in the range which does not deviate from the meaning of this invention in the electrolyte solution of this invention. Examples of the ratio of the total amount of fluorine-containing cyclic carbonate and dipropyl carbonate to the entire non-aqueous solvent contained in the electrolytic solution of the present invention include 50 to 100% by volume, 70 to 100% by volume, and 90 to 100% by volume.

本発明の電解液には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、公知の添加剤を配合してもよい。   In the electrolytic solution of the present invention, known additives may be blended without departing from the spirit of the present invention.

次に、本発明の蓄電装置の代表例として、本発明のリチウムイオン二次電池の説明を行う。本発明のリチウムイオン二次電池は、本発明の電解液と、負極と正極を備える。
負極の具体的な態様は、集電体と、集電体の表面に形成された負極活物質層とを具備する。
Next, the lithium ion secondary battery of the present invention will be described as a representative example of the power storage device of the present invention. The lithium ion secondary battery of this invention is equipped with the electrolyte solution of this invention, a negative electrode, and a positive electrode.
A specific aspect of the negative electrode includes a current collector and a negative electrode active material layer formed on the surface of the current collector.

集電体は、リチウムイオン二次電池などの二次電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子伝導体をいう。集電体の材料は、使用する活物質に適した電圧に耐え得る金属であれば特に制限はない。集電体の材料としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電体は公知の保護層で被覆されていても良い。集電体の表面を公知の方法で処理したものを集電体として用いても良い。   A current collector refers to a chemically inert electronic conductor that keeps current flowing through an electrode during discharge or charging of a secondary battery such as a lithium ion secondary battery. The material of the current collector is not particularly limited as long as it is a metal that can withstand a voltage suitable for the active material to be used. As the material of the current collector, at least one selected from silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel Examples of such a metal material can be given. The current collector may be covered with a known protective layer. What collected the surface of the electrical power collector by the well-known method may be used as an electrical power collector.

集電体は箔、シート、フィルム、線状、棒状、メッシュなどの形態をとることができる。そのため、集電体として、例えば、銅箔、ニッケル箔、アルミニウム箔、ステンレス箔などの金属箔を好適に用いることができる。集電体が箔、シート、フィルム形態の場合は、その厚みが1μm〜100μmの範囲内であることが好ましい。   The current collector can take the form of a foil, a sheet, a film, a linear shape, a rod shape, a mesh, or the like. Therefore, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, an aluminum foil, and a stainless steel foil can be suitably used as the current collector. When the current collector is in the form of foil, sheet or film, the thickness is preferably in the range of 1 μm to 100 μm.

負極活物質層は、負極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を含む。   The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material and, if necessary, a binder and a conductive additive.

本発明の電解液は、本発明のリチウムイオン二次電池の充放電時に分解して、負極の表面にリチウム及びフッ素を含有する被膜を形成する。かかる被膜は、電解液の過剰な分解を抑制するとともに、劣化の可能性がある負極活物質の保護膜としても作用する。特に、負極活物質としてSi含有負極活物質を採用した場合の好適な保護膜として作用する。よって、負極活物質としてはSi含有負極活物質を採用するのが好ましい。負極活物質層には、Si含有負極活物質以外の公知の負極活物質を含んでもよい。   The electrolytic solution of the present invention is decomposed during charging / discharging of the lithium ion secondary battery of the present invention to form a film containing lithium and fluorine on the surface of the negative electrode. Such a film suppresses excessive decomposition of the electrolytic solution and also acts as a protective film for a negative electrode active material that may be deteriorated. In particular, it acts as a suitable protective film when a Si-containing negative electrode active material is employed as the negative electrode active material. Therefore, it is preferable to employ a Si-containing negative electrode active material as the negative electrode active material. The negative electrode active material layer may contain a known negative electrode active material other than the Si-containing negative electrode active material.

Si含有負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵及び放出し得るSi含有材料が使用可能である。   As the Si-containing negative electrode active material, a Si-containing material capable of occluding and releasing lithium ions can be used.

Si含有材料の具体例として、Si単体や、SiO(0.3≦x≦1.6)を例示できる。SiOのxが下限値未満であると、Siの比率が過大になるため、充放電時の体積変化が大きくなりすぎて二次電池のサイクル特性が低下する場合がある。一方、xが上限値を超えると、Si比率が過小になってエネルギー密度が低下する。xの範囲は0.5≦x≦1.5であるのがより好ましく、0.7≦x≦1.2であるのがさらに好ましい。 Specific examples of the Si-containing material include Si alone and SiO x (0.3 ≦ x ≦ 1.6). If x of SiO x is less than the lower limit value, the Si ratio becomes excessive, so that the volume change at the time of charging / discharging becomes too large, and the cycle characteristics of the secondary battery may deteriorate. On the other hand, when x exceeds the upper limit value, the Si ratio becomes too small and the energy density decreases. The range of x is more preferably 0.5 ≦ x ≦ 1.5, and further preferably 0.7 ≦ x ≦ 1.2.

Si含有材料の具体例として、国際公開第2014/080608号などに開示されるシリコン材料(以下、単に「シリコン材料」という。)を挙げることができる。   Specific examples of the Si-containing material include a silicon material disclosed in International Publication No. 2014/080608 (hereinafter simply referred to as “silicon material”).

シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有するものである。シリコン材料は、例えば、CaSiと酸とを反応させてポリシランを主成分とする層状シリコン化合物を合成する工程、さらに、当該層状シリコン化合物を300℃以上で加熱して水素を離脱させる工程を経て製造されるものである。 The silicon material has a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are laminated in the thickness direction. For example, the silicon material is subjected to a process of synthesizing a layered silicon compound containing polysilane as a main component by reacting CaSi 2 with an acid, and further a process of heating the layered silicon compound at 300 ° C. or higher to desorb hydrogen. It is manufactured.

シリコン材料の製造方法を、酸として塩化水素を用いた場合の理想的な反応式で示すと以下のとおりとなる。
3CaSi+6HCl → Si+3CaCl
Si → 6Si+3H
The production method of the silicon material is represented by the following ideal reaction formula when hydrogen chloride is used as the acid.
3CaSi 2 + 6HCl → Si 6 H 6 + 3CaCl 2
Si 6 H 6 → 6Si + 3H 2

ただし、ポリシランであるSiを合成する上段の反応では、副生物や不純物除去の観点から、通常、反応溶媒として水が用いられる。そして、Siは水と反応し得るため、上段の反応を含む層状シリコン化合物を合成する工程において、層状シリコン化合物がSiのみを含むものとして製造されることはほとんどなく、層状シリコン化合物はSi(OH)(Xは酸のアニオン由来の元素若しくは基、s+t+u=6、0<s<6、0<t<6、0<u<6)で表されるものとして製造される。なお、上記の化学式においては、残存し得るCaなどの不可避不純物については、考慮していない。そして、当該層状シリコン化合物を加熱して得られるシリコン材料も、酸素や酸のアニオン由来の元素を含む。 However, in the upper reaction for synthesizing Si 6 H 6 which is polysilane, water is usually used as a reaction solvent from the viewpoint of removing by-products and impurities. Since Si 6 H 6 can react with water, in the step of synthesizing the layered silicon compound including the upper reaction, the layered silicon compound is hardly manufactured as containing only Si 6 H 6 , and the layered The silicon compound is represented by Si 6 H s (OH) t X u (X is an element or group derived from an acid anion, s + t + u = 6, 0 <s <6, 0 <t <6, 0 <u <6). Manufactured as a product. In the above chemical formula, inevitable impurities such as Ca that can remain are not taken into consideration. A silicon material obtained by heating the layered silicon compound also contains an element derived from an anion of oxygen or acid.

既述のとおり、シリコン材料は、複数枚の板状シリコン体が厚さ方向に積層されてなる構造を有する。リチウムイオンが効率的に吸蔵及び放出されるためには、板状シリコン体は厚さが10nm〜100nmの範囲内のものが好ましく、20nm〜50nmの範囲内のものがより好ましい。板状シリコン体の長手方向の長さは、0.1μm〜50μmの範囲内のものが好ましい。また、板状シリコン体は、(長手方向の長さ)/(厚さ)が2〜1000の範囲内であるのが好ましい。板状シリコン体の積層構造は走査型電子顕微鏡などによる観察で確認できる。また、この積層構造は、原料のCaSiにおけるSi層の名残りであると考えられる。 As described above, the silicon material has a structure in which a plurality of plate-like silicon bodies are laminated in the thickness direction. In order to efficiently occlude and release lithium ions, the plate-like silicon body preferably has a thickness in the range of 10 nm to 100 nm, and more preferably in the range of 20 nm to 50 nm. The length in the longitudinal direction of the plate-like silicon body is preferably within a range of 0.1 μm to 50 μm. The plate-like silicon body preferably has (length in the longitudinal direction) / (thickness) in the range of 2 to 1000. The laminated structure of the plate-like silicon body can be confirmed by observation with a scanning electron microscope or the like. This laminated structure is considered to be a remnant of the Si layer in the raw material CaSi 2 .

シリコン材料には、アモルファスシリコン及び/又はシリコン結晶子が含まれるのが好ましい。特に、上記板状シリコン体において、アモルファスシリコンをマトリックスとし、シリコン結晶子が当該マトリックス中に点在している状態が好ましい。シリコン結晶子のサイズは、0.5nm〜300nmの範囲内が好ましく、1nm〜100nmの範囲内がより好ましく、1nm〜50nmの範囲内がさらに好ましく、1nm〜10nmの範囲内が特に好ましい。なお、シリコン結晶子のサイズは、シリコン材料に対してX線回折測定を行い、得られたX線回折チャートのSi(111)面の回折ピークの半値幅を用いたシェラーの式から算出される。   The silicon material preferably includes amorphous silicon and / or silicon crystallites. In particular, the plate-like silicon body preferably has a state in which amorphous silicon is used as a matrix and silicon crystallites are scattered in the matrix. The size of the silicon crystallite is preferably in the range of 0.5 nm to 300 nm, more preferably in the range of 1 nm to 100 nm, still more preferably in the range of 1 nm to 50 nm, and particularly preferably in the range of 1 nm to 10 nm. The size of the silicon crystallite is calculated from the Scherrer formula using the half-value width of the diffraction peak of the Si (111) plane of the obtained X-ray diffraction chart after performing X-ray diffraction measurement on the silicon material. .

シリコン材料に含まれる板状シリコン体、アモルファスシリコン及びシリコン結晶子の存在量や大きさは、主に加熱温度や加熱時間に左右される。加熱温度は、350℃〜950℃の範囲内が好ましく、400℃〜900℃の範囲内がより好ましい。   The abundance and size of the plate-like silicon body, amorphous silicon and silicon crystallite contained in the silicon material mainly depend on the heating temperature and the heating time. The heating temperature is preferably in the range of 350 ° C to 950 ° C, more preferably in the range of 400 ° C to 900 ° C.

Si含有負極活物質は、粒子の集合体である粉末状のものが好ましい。Si含有負極活物質の平均粒子径は、1〜30μmの範囲内が好ましく、2〜20μmの範囲内がより好ましい。平均粒子径が小さすぎるSi含有負極活物質を用いると、製造作業が困難になる場合がある。他方、平均粒子径が大きすぎるSi含有負極活物質を用いた負極を具備するリチウムイオン二次電池は、好適な充放電ができない場合がある。
なお、本明細書における平均粒子径とは、一般的なレーザー回折式粒度分布測定装置で試料を測定した場合におけるD50を意味する。
The Si-containing negative electrode active material is preferably a powdered material that is an aggregate of particles. The average particle diameter of the Si-containing negative electrode active material is preferably in the range of 1 to 30 μm, and more preferably in the range of 2 to 20 μm. If a Si-containing negative electrode active material having an average particle size that is too small is used, the manufacturing operation may be difficult. On the other hand, a lithium ion secondary battery including a negative electrode using a Si-containing negative electrode active material having an excessively large average particle size may not be able to be charged / discharged appropriately.
The average particle diameter herein means a D 50 in the case of measuring a sample in a conventional laser diffraction particle size distribution analyzer.

Si含有負極活物質として、Si含有負極活物質を炭素層で被覆した炭素層被覆−Si含有負極活物質を採用してもよい。炭素層被覆−Si含有負極活物質は、炭素層とSi含有負極活物質とが一体化しているものが好ましい。そのような炭素層被覆−Si含有負極活物質の製造方法としては、Si含有負極活物質及び炭素粉末の混合物に対して、強い圧力を付した上で撹拌して一体化するメカニカルミリング法や、炭素源から生じる炭素をSi含有負極活物質に蒸着させるCVD(chemical vapor deposition)法を例示できる。   As the Si-containing negative electrode active material, a carbon layer coating-Si-containing negative electrode active material obtained by coating a Si-containing negative electrode active material with a carbon layer may be employed. The carbon layer coating-Si-containing negative electrode active material is preferably one in which the carbon layer and the Si-containing negative electrode active material are integrated. As a method for producing such a carbon layer coating-Si-containing negative electrode active material, a mechanical milling method in which a strong pressure is applied to the mixture of the Si-containing negative electrode active material and the carbon powder and then integrated by stirring, An example is a CVD (chemical vapor deposition) method in which carbon generated from a carbon source is deposited on a Si-containing negative electrode active material.

Si含有負極活物質の表面を薄い炭素層で均一に被覆できる点から、CVD法が好ましい。そして、CVD法のうち、炭素源である気体状態の有機物を熱で分解して炭素を発生させる熱CVD法が好ましい。   The CVD method is preferable because the surface of the Si-containing negative electrode active material can be uniformly coated with a thin carbon layer. Of the CVD methods, a thermal CVD method in which a gaseous organic substance as a carbon source is decomposed by heat to generate carbon is preferable.

熱CVD法を用いて炭素層被覆−Si含有負極活物質を製造する、熱CVD工程について具体的に説明する。詳細に述べると、熱CVD工程は、非酸化性雰囲気下及び加熱条件下にて、Si含有負極活物質を有機物と接触させて、Si含有負極活物質の表面に有機物が炭素化してなる炭素層を形成させる工程である。熱CVD工程を行う場合には、ホットウォール型、コールドウォール型、横型、縦型などの型式の、流動層反応炉、回転炉、トンネル炉、バッチ式焼成炉、ロータリーキルンなどの公知のCVD装置を用いればよい。   A thermal CVD process for producing a carbon layer-covered Si-containing negative electrode active material using a thermal CVD method will be specifically described. More specifically, the thermal CVD process is a carbon layer formed by carbonizing an organic substance on the surface of the Si-containing negative electrode active material by bringing the Si-containing negative electrode active material into contact with the organic substance in a non-oxidizing atmosphere and under heating conditions. Is a step of forming. When performing a thermal CVD process, a known CVD apparatus such as a hot-wall type, a cold wall type, a horizontal type, a vertical type, etc., such as a fluidized bed reaction furnace, a rotary furnace, a tunnel furnace, a batch-type firing furnace, a rotary kiln, etc. Use it.

有機物としては、非酸化性雰囲気下での加熱によって熱分解して炭化し得るものが用いられ、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、イソブタン、ペンタン、ヘキサンなどの飽和脂肪族炭化水素、エチレン、プロピレン、アセチレンなどの不飽和脂肪族炭化水素、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、エチルベンゼン、ジフェニルメタン、ナフタレン、フェノール、クレゾール、ニトロベンゼン、クロルベンゼン、インデン、ベンゾフラン、ピリジンなどの芳香族炭化水素、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル類、脂肪酸類などから選択される一種又は混合物が挙げられる。   As the organic substance, those that can be thermally decomposed and carbonized by heating in a non-oxidizing atmosphere are used, for example, saturated aliphatic hydrocarbons such as methane, ethane, propane, butane, isobutane, pentane, hexane, ethylene, Unsaturated aliphatic hydrocarbons such as propylene and acetylene, alcohols such as methanol, ethanol, propanol and butanol, benzene, toluene, xylene, styrene, ethylbenzene, diphenylmethane, naphthalene, phenol, cresol, nitrobenzene, chlorobenzene, indene and benzofuran , Aromatic hydrocarbons such as pyridine, esters such as ethyl acetate, butyl acetate and amyl acetate, fatty acids and the like.

熱CVD工程における処理温度は、有機物の種類によって異なるが、有機物が熱分解する温度より50℃以上高い温度とすることが望ましい。しかし、加熱温度が過度に高いと、系内に遊離炭素(煤)が発生する場合があるので、遊離炭素(煤)が発生しない条件を選択することが好ましい。形成される炭素層の厚さは、処理時間によって制御することができる。   Although the processing temperature in the thermal CVD process varies depending on the type of organic material, it is desirable that the temperature be 50 ° C. or higher than the temperature at which the organic material is thermally decomposed. However, if the heating temperature is excessively high, free carbon (soot) may be generated in the system. Therefore, it is preferable to select a condition that does not generate free carbon (soot). The thickness of the formed carbon layer can be controlled by the processing time.

熱CVD工程は、Si含有負極活物質を流動状態にして行うことが望ましい。このようにすることで、Si含有負極活物質の全表面を有機物と接触させることができ、より均一な炭素層を形成することができる。Si含有負極活物質を流動状態にするには、流動床を用いるなど各種方法があるが、Si含有負極活物質を撹拌しながら有機物と接触させるのが好ましい。例えば、内部に邪魔板をもつ回転炉を用いれば、邪魔板に留まったSi含有負極活物質が回転炉の回転に伴って所定高さから落下することで撹拌され、その際に有機物と接触して炭素層が形成されるので、Si含有負極活物質の全体にいっそう均一な炭素層を形成することができる。   The thermal CVD process is desirably performed with the Si-containing negative electrode active material in a fluid state. By doing in this way, the whole surface of Si containing negative electrode active material can be made to contact organic substance, and a more uniform carbon layer can be formed. There are various methods such as using a fluidized bed to bring the Si-containing negative electrode active material into a fluidized state, but it is preferable to contact the Si-containing negative electrode active material with an organic substance while stirring. For example, if a rotary furnace having a baffle plate is used, the Si-containing negative electrode active material remaining on the baffle plate is agitated by dropping from a predetermined height as the rotary furnace rotates, and in this case, it contacts organic substances. Thus, a more uniform carbon layer can be formed on the entire Si-containing negative electrode active material.

炭素層被覆−Si含有負極活物質の炭素層は非晶質及び/又は結晶質であり、そして、当該炭素層はSi含有負極活物質粒子の表面全体を被覆しているのが好ましい。炭素層の厚みは、1nm〜100nmの範囲内が好ましく、5〜50nmの範囲内がより好ましく、10〜30nmの範囲内がさらに好ましい。   The carbon layer of the Si-containing negative electrode active material is preferably amorphous and / or crystalline, and the carbon layer preferably covers the entire surface of the Si-containing negative electrode active material particles. The thickness of the carbon layer is preferably within the range of 1 nm to 100 nm, more preferably within the range of 5 to 50 nm, and even more preferably within the range of 10 to 30 nm.

負極活物質層には、負極活物質が負極活物質層全体の質量に対して、60〜99質量%で含まれるのが好ましく、70〜95質量%で含まれるのがより好ましい。   The negative electrode active material layer preferably contains the negative electrode active material in an amount of 60 to 99% by mass, and more preferably 70 to 95% by mass with respect to the mass of the entire negative electrode active material layer.

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、カルボキシメチルセルロース、スチレンブタジエンゴムなどの公知のものを採用すればよい。   Examples of the binder include fluorine-containing resins such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, and fluororubber, thermoplastic resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, alkoxysilyl group-containing resins, and carboxymethylcellulose. What is necessary is just to employ | adopt well-known things, such as a styrene butadiene rubber.

また、国際公開第2016/063882号に開示される、ポリアクリル酸やポリメタクリル酸などのカルボキシル基含有ポリマーをジアミンなどのポリアミンで架橋した架橋ポリマーを、結着剤として用いてもよい。   A cross-linked polymer obtained by cross-linking a carboxyl group-containing polymer such as polyacrylic acid or polymethacrylic acid with a polyamine such as diamine disclosed in International Publication No. 2016/063882 may be used as a binder.

架橋ポリマーに用いられるジアミンとしては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等のアルキレンジアミン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の含飽和炭素環ジアミン、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノフェニル)スルホン、ベンジジン、o−トリジン、2,4−トリレンジアミン、2,6−トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ナフタレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。   Examples of diamines used in the crosslinked polymer include alkylene diamines such as ethylene diamine, propylene diamine, and hexamethylene diamine, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-diaminocyclohexane, isophorone diamine, and bis (4-aminocyclohexyl) methane. Saturated carbocyclic diamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, bis (4-aminophenyl) sulfone, benzidine, o-tolidine, 2,4- Aromatic diamines such as tolylenediamine, 2,6-tolylenediamine, xylylenediamine, and naphthalenediamine are exemplified.

負極活物質層中の結着剤の配合割合は、質量比で、負極活物質:結着剤=1:0.005〜1:0.3であるのが好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。   The blending ratio of the binder in the negative electrode active material layer is preferably a mass ratio of negative electrode active material: binder = 1: 0.005 to 1: 0.3. This is because when the amount of the binder is too small, the moldability of the electrode is lowered, and when the amount of the binder is too large, the energy density of the electrode is lowered.

導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤としては化学的に不活性な電子高伝導体であれば良く、炭素質微粒子であるカーボンブラック、黒鉛、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber)、および各種金属粒子などが例示される。カーボンブラックとしては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック(登録商標)、ファーネスブラック、チャンネルブラックなどが例示される。これらの導電助剤を単独又は二種以上組み合わせて活物質層に添加することができる。   The conductive assistant is added to increase the conductivity of the electrode. Therefore, the conductive auxiliary agent may be optionally added when the electrode conductivity is insufficient, and may not be added when the electrode conductivity is sufficiently excellent. The conductive auxiliary agent may be any chemically inert electronic high conductor, and examples thereof include carbon black, graphite, Vapor Grown Carbon Fiber, and various metal particles. The Examples of carbon black include acetylene black, ketjen black (registered trademark), furnace black, and channel black. These conductive assistants can be added to the active material layer alone or in combination of two or more.

負極活物質層中の導電助剤の配合割合は、質量比で、負極活物質:導電助剤=1:0.01〜1:0.5であるのが好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。   The blending ratio of the conductive additive in the negative electrode active material layer is preferably a negative electrode active material: conductive additive = 1: 0.01 to 1: 0.5 in mass ratio. This is because if the amount of the conductive auxiliary is too small, an efficient conductive path cannot be formed, and if the amount of the conductive auxiliary is too large, the moldability of the active material layer is deteriorated and the energy density of the electrode is lowered.

集電体の表面に負極活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電体の表面に負極活物質を塗布すればよい。具体的には、負極活物質、結着剤、溶剤、並びに必要に応じて導電助剤を混合してスラリーにしてから、当該スラリーを集電体の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、N−メチル−2−ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。   In order to form the negative electrode active material layer on the surface of the current collector, a conventionally known method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, or a curtain coating method is used. A negative electrode active material may be applied to the surface of the electric body. Specifically, a negative electrode active material, a binder, a solvent, and, if necessary, a conductive additive are mixed to form a slurry, and the slurry is applied to the surface of the current collector and then dried. Examples of the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water. In order to increase the electrode density, the dried product may be compressed.

本発明のリチウムイオン二次電池の一態様は、負極、正極、セパレータ及び本発明の電解液を具備する。
正極は、集電体と集電体の表面に形成された正極活物質層とを具備する。集電体としては、負極で説明したものを適宜適切に採用すればよい。
One aspect of the lithium ion secondary battery of the present invention includes a negative electrode, a positive electrode, a separator, and the electrolytic solution of the present invention.
The positive electrode includes a current collector and a positive electrode active material layer formed on the surface of the current collector. As the current collector, those described for the negative electrode may be appropriately employed.

正極の電位をリチウム基準で4V以上とする場合には、正極用集電体としてアルミニウムを採用するのが好ましい。   When the potential of the positive electrode is 4 V or more on the basis of lithium, it is preferable to employ aluminum as the positive electrode current collector.

具体的には、正極用集電体として、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるものを用いるのが好ましい。ここでアルミニウムは、純アルミニウムを指し、純度99.0%以上のアルミニウムを純アルミニウムと称する。純アルミニウムに種々の元素を添加して合金としたものをアルミニウム合金と称する。アルミニウム合金としては、Al−Cu系、Al−Mn系、Al−Fe系、Al−Si系、Al−Mg系、Al−Mg−Si系、Al−Zn−Mg系が挙げられる。   Specifically, it is preferable to use a positive electrode current collector made of aluminum or an aluminum alloy. Here, aluminum refers to pure aluminum, and aluminum having a purity of 99.0% or more is referred to as pure aluminum. An alloy obtained by adding various elements to pure aluminum is referred to as an aluminum alloy. Examples of the aluminum alloy include Al—Cu, Al—Mn, Al—Fe, Al—Si, Al—Mg, Al—Mg—Si, and Al—Zn—Mg.

また、アルミニウム又はアルミニウム合金として、具体的には、例えばJIS A1085、A1N30等のA1000系合金(純アルミニウム系)、JIS A3003、A3004等のA3000系合金(Al−Mn系)、JIS A8079、A8021等のA8000系合金(Al−Fe系)が挙げられる。   Specific examples of aluminum or aluminum alloy include A1000 series alloys (pure aluminum series) such as JIS A1085 and A1N30, A3000 series alloys (Al-Mn series) such as JIS A3003 and A3004, JIS A8079, A8021, etc. A8000-based alloy (Al-Fe-based).

正極活物質層は、リチウムイオンを吸蔵及び放出し得る正極活物質、並びに必要に応じて結着剤及び導電助剤を含む。正極活物質層には、正極活物質が正極活物質層全体の質量に対して、60〜99質量%で含まれるのが好ましく、70〜95質量%で含まれるのがより好ましい。結着剤及び導電助剤としては、負極で説明したものを適宜適切な量で採用すればよい。   The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material that can occlude and release lithium ions, and a binder and a conductive aid as necessary. The positive electrode active material layer preferably contains the positive electrode active material in an amount of 60 to 99% by mass, and more preferably 70 to 95% by mass with respect to the mass of the entire positive electrode active material layer. What is necessary is just to employ | adopt suitably what was demonstrated with the negative electrode as a binder and a conductive support agent.

正極活物質としては、層状岩塩構造の一般式:LiNiCo(MはMn及びAlから選択される。DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素である。a、b、c、d、e、fは0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、1.7≦f≦3を満足する。)で表されるリチウム複合金属酸化物、LiMnOを挙げることができる。また、正極活物質として、LiMn等のスピネル構造の金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物と層状化合物の混合物で構成される固溶体、LiMPO、LiMVO又はLiMSiO(式中のMはCo、Ni、Mn、Feのうちの少なくとも一種から選択される)などで表されるポリアニオン系化合物を挙げることができる。さらに、正極活物質として、LiFePOFなどのLiMPOF(Mは遷移金属)で表されるタボライト系化合物、LiFeBOなどのLiMBO(Mは遷移金属)で表されるボレート系化合物を挙げることができる。正極活物質として用いられるいずれの金属酸化物も上記の組成式を基本組成とすればよく、基本組成に含まれる金属元素を他の金属元素で置換したものも使用可能である。また、正極活物質として、リチウムイオンを含まないものを用いても良い。例えば、硫黄単体、硫黄と炭素を複合化した化合物、TiSなどの金属硫化物、V、MnOなどの酸化物、ポリアニリン及びアントラキノン並びにこれら芳香族を化学構造に含む化合物、共役二酢酸系有機物などの共役系材料、その他公知の材料を用いることもできる。さらに、ニトロキシド、ニトロニルニトロキシド、ガルビノキシル、フェノキシルなどの安定なラジカルを有する化合物を正極活物質として採用してもよい。リチウムイオンを含まない正極活物質材料を用いる場合には、正極及び/又は負極に、公知の方法により、予めリチウムを添加しておくのが好ましい。 As the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c M d D e O f (M is .D selected from Mn and Al W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, Sc, Sn, In, Y, Bi, At least one element selected from S, Si, Na, K, P, and V. a, b, c, d, e, and f are 0.2 ≦ a ≦ 2, b + c + d + e = 1, and 0 ≦ e <1. And 1.5 ≦ f ≦ 3 are satisfied.) Li 2 MnO 3 represented by the following formula. Further, as the positive electrode active material, a metal oxide having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 , a solid solution composed of a mixture of a metal oxide having a spinel structure and a layered compound, LiMPO 4 , LiMVO 4 or Li 2 MSiO 4 (wherein M is selected from at least one of Co, Ni, Mn, and Fe). Furthermore, as the positive electrode active material, tavorite compound (the M a transition metal) LiMPO 4 F, such as LiFePO 4 F represented by, Limbo 3 such LiFeBO 3 (M is a transition metal) include borate-based compound represented by be able to. Any metal oxide used as the positive electrode active material may have the above composition formula as a basic composition, and a metal element contained in the basic composition may be substituted with another metal element. Further, a positive electrode active material that does not contain lithium ions may be used. For example, sulfur alone, compounds in which sulfur and carbon are combined, metal sulfides such as TiS 2 , oxides such as V 2 O 5 and MnO 2 , compounds containing polyaniline and anthraquinone, and aromatics in their chemical structures, conjugated two Conjugated materials such as acetic acid organic materials and other known materials can also be used. Further, a compound having a stable radical such as nitroxide, nitronyl nitroxide, galvinoxyl, phenoxyl, etc. may be adopted as the positive electrode active material. When using a positive electrode active material that does not contain lithium ions, it is preferable to add lithium to the positive electrode and / or the negative electrode in advance by a known method.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、層状岩塩構造の一般式:LiNiCo(MはMn及びAlから選択される。DはW、Mo、Re、Pd、Ba、Cr、B、Sb、Sr、Pb、Ga、Nb、Mg、Ta、Ti、La、Zr、Cu、Ca、Ir、Hf、Rh、Fe、Ge、Zn、Ru、Sc、Sn、In、Y、Bi、S、Si、Na、K、P、Vから選ばれる少なくとも1の元素である。a、b、c、d、e、fは0.2≦a≦2、b+c+d+e=1、0≦e<1、1.7≦f≦3を満足する。) で表されるリチウム複合金属酸化物を採用することが好ましい。 From the viewpoint of excellent and high capacity, and durability, as the positive electrode active material, the general formula of the layered rock salt structure: Li a Ni b Co c M d D e O f (M is .D selected from Mn and Al W, Mo, Re, Pd, Ba, Cr, B, Sb, Sr, Pb, Ga, Nb, Mg, Ta, Ti, La, Zr, Cu, Ca, Ir, Hf, Rh, Fe, Ge, Zn, Ru, It is at least one element selected from Sc, Sn, In, Y, Bi, S, Si, Na, K, P, and V. a, b, c, d, e, and f are 0.2 ≦ a ≦ 2. B + c + d + e = 1, 0 ≦ e <1, 1.7 ≦ f ≦ 3.) It is preferable to employ a lithium composite metal oxide represented by the following formula.

上記一般式において、b、c、dの値は、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、0<b<1、0<c<1、0<d<1であるものが良く、また、b、c、dの少なくともいずれか一つが10/100<b<90/100、10/100<c<90/100、5/100<d<70/100の範囲であることが好ましく、20/100<b<80/100、12/100<c<70/100、10/100<d<60/100の範囲であることがより好ましく、30/100<b<70/100、15/100<c<50/100、12/100<d<50/100の範囲であることがさらに好ましい。   In the above general formula, the values of b, c, and d are not particularly limited as long as the above conditions are satisfied, but those in which 0 <b <1, 0 <c <1, 0 <d <1 are satisfied. In addition, at least one of b, c and d is in the range of 10/100 <b <90/100, 10/100 <c <90/100, 5/100 <d <70/100. More preferably, the ranges are 20/100 <b <80/100, 12/100 <c <70/100, 10/100 <d <60/100, 30/100 <b <70/100, More preferably, the ranges are 15/100 <c <50/100 and 12/100 <d <50/100.

a、e、fについては、上記一般式で規定する範囲内の数値であればよく、好ましくは0.5≦a≦1.5、0≦e<0.2、1.8≦f≦2.5、より好ましくは0.8≦a≦1.3、0≦e<0.1、1.9≦f≦2.1をそれぞれ例示することができる。   About a, e, and f, what is necessary is just a numerical value within the range prescribed | regulated by the said general formula, Preferably 0.5 <= a <= 1.5, 0 <= e <0.2, 1.8 <= f <= 2 0.5, more preferably 0.8 ≦ a ≦ 1.3, 0 ≦ e <0.1, 1.9 ≦ f ≦ 2.1, respectively.

高容量及び耐久性などに優れる点から、正極活物質として、スピネル構造のLiMn2―y(Aは、Ca、Mg、S、Si、Na、K、Al、P、Ga、Geから選ばれる少なくとも1の元素、及び、Niなどの遷移金属元素から選ばれる少なくとも1種の金属元素から選択される。0<x≦2.2、0≦y≦1)を例示できる。xの値の範囲としては、0.5≦x≦1.8、0.7≦x≦1.5、0.9≦x≦1.2を例示でき、yの値の範囲としては、0≦y≦0.8、0≦y≦0.6を例示できる。具体的なスピネル構造の化合物として、LiMn、LiMn1.5Ni0.5を例示できる。 From the viewpoint of excellent and high capacity, and durability, as a positive electrode active material, the Li x Mn 2-y A y O 4 (A spinel structure, Ca, Mg, S, Si , Na, K, Al, P, Ga And at least one element selected from Ge and at least one metal element selected from transition metal elements such as Ni. 0 <x ≦ 2.2, 0 ≦ y ≦ 1). Examples of the value range of x include 0.5 ≦ x ≦ 1.8, 0.7 ≦ x ≦ 1.5, and 0.9 ≦ x ≦ 1.2. The value range of y is 0 ≦ y ≦ 0.8, 0 ≦ y ≦ 0.6 can be exemplified. Specific examples of the spinel structure compound include LiMn 2 O 4 and LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 .

具体的な正極活物質として、LiFePO、LiFeSiO、LiCoPO、LiCoPO、LiMnPO、LiMnSiO、LiCoPOFを例示できる。他の具体的な正極活物質として、LiMnO−LiCoOを例示できる。 Specific examples of the positive electrode active material include LiFePO 4 , Li 2 FeSiO 4 , LiCoPO 4 , Li 2 CoPO 4 , Li 2 MnPO 4 , Li 2 MnSiO 4 , and Li 2 CoPO 4 F. As another specific positive electrode active material, Li 2 MnO 3 —LiCoO 2 can be exemplified.

セパレータは、正極と負極とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド(Aromatic polyamide)、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を1種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。   The separator separates the positive electrode and the negative electrode and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes. As the separator, a known one may be adopted, such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid (Aromatic polyamide), polyester, polyacrylonitrile and other synthetic resins, cellulose, amylose and other polysaccharides, fibroin And porous materials, nonwoven fabrics, woven fabrics, and the like using one or more electrical insulating materials such as natural polymers such as keratin, lignin, and suberin, and ceramics. The separator may have a multilayer structure.

本発明のリチウムイオン二次電池の具体的な製造方法について述べる。
例えば、正極と負極とでセパレータを挟持して電極体とする。電極体は、正極、セパレータ及び負極を重ねた積層型、又は、正極、セパレータ及び負極の積層体を捲いた捲回型のいずれの型にしても良い。正極の集電体および負極の集電体から外部に通ずる正極端子および負極端子までを、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に本発明の電解液を加えてリチウムイオン二次電池とするとよい。
A specific method for producing the lithium ion secondary battery of the present invention will be described.
For example, a separator is sandwiched between a positive electrode and a negative electrode to form an electrode body. The electrode body may be any of a stacked type in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are stacked, or a wound type in which a positive electrode, a separator and a negative electrode are stacked. After connecting the current collector of the positive electrode and the current collector of the negative electrode to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal that communicate with the outside using a current collecting lead or the like, the electrolyte solution of the present invention is added to the electrode body and the lithium ion secondary Use batteries.

本発明のリチウムイオン二次電池の形状は特に限定されるものでなく、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。   The shape of the lithium ion secondary battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a laminate shape can be adopted.

本発明のリチウムイオン二次電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にリチウムイオン二次電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、例えば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にリチウムイオン二次電池を搭載する場合には、リチウムイオン二次電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。リチウムイオン二次電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のリチウムイオン二次電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び/又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び/又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。   The lithium ion secondary battery of the present invention may be mounted on a vehicle. The vehicle may be a vehicle that uses electric energy generated by a lithium ion secondary battery for all or a part of its power source. For example, the vehicle may be an electric vehicle or a hybrid vehicle. When a lithium ion secondary battery is mounted on a vehicle, a plurality of lithium ion secondary batteries may be connected in series to form an assembled battery. Examples of devices equipped with lithium ion secondary batteries include various home appliances driven by batteries such as personal computers and portable communication devices, office devices, and industrial devices in addition to vehicles. Furthermore, the lithium ion secondary battery of the present invention includes wind power generation, solar power generation, hydroelectric power generation and other power system power storage devices and power smoothing devices, power supplies for ships and / or auxiliary power supply sources, aircraft, Power supply for spacecraft and / or auxiliary equipment, auxiliary power supply for vehicles that do not use electricity as a power source, power supply for mobile home robots, power supply for system backup, power supply for uninterruptible power supply, You may use for the electrical storage apparatus which stores temporarily the electric power required for charge in the charging station for electric vehicles.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention, with modifications and improvements that can be made by those skilled in the art.

以下に、実施例及び比較例などを示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. In addition, this invention is not limited by these Examples.

(実施例1)
フルオロエチレンカーボネート及びジ−n−プロピルカーボネートを体積比10:90で混合して混合溶媒とした。混合溶媒にLiBFを溶解して、LiBFの濃度が1mol/Lである実施例1の電解液を製造した。
(Example 1)
Fluoroethylene carbonate and di-n-propyl carbonate were mixed at a volume ratio of 10:90 to obtain a mixed solvent. LiBF 4 was dissolved in a mixed solvent to produce an electrolyte solution of Example 1 having a LiBF 4 concentration of 1 mol / L.

実施例1の電解液を用いて、実施例1のリチウムイオン二次電池を以下のとおり製造した。   Using the electrolytic solution of Example 1, a lithium ion secondary battery of Example 1 was produced as follows.

撹拌条件下の0℃の濃塩酸溶液に、CaSiを加えて1時間反応させた。反応液に水を加え、濾過を行い、黄色の粉体を濾取した。黄色の粉体を水洗し、さらにエタノール洗浄した後に、減圧乾燥して、層状ポリシランを含有する層状シリコン化合物を得た。次いで、層状シリコン化合物をアルゴン雰囲気下、800℃で加熱して、水素を離脱させて、シリコン材料を製造した。プロパンガス雰囲気下、シリコン材料を880℃で加熱することで、炭素層被覆−Si含有負極活物質である炭素被覆シリコン材料を製造した。 CaSi 2 was added to a concentrated hydrochloric acid solution at 0 ° C. under stirring conditions and reacted for 1 hour. Water was added to the reaction solution, filtration was performed, and a yellow powder was collected by filtration. The yellow powder was washed with water, further washed with ethanol, and then dried under reduced pressure to obtain a layered silicon compound containing layered polysilane. Next, the layered silicon compound was heated at 800 ° C. in an argon atmosphere to release hydrogen to produce a silicon material. By heating the silicon material at 880 ° C. in a propane gas atmosphere, a carbon-coated silicon material which is a carbon layer coating-Si-containing negative electrode active material was produced.

重量平均分子量80万のポリアクリル酸をN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、ポリアクリル酸が10質量%で含有されるポリアクリル酸溶液を製造した。また、4,4’−ジアミノジフェニルメタン0.2g(1.0mmol)を0.4mLのN−メチル−2−ピロリドンに溶解して、4,4’−ジアミノジフェニルメタン溶液を製造した。撹拌条件下、ポリアクリル酸溶液7mL(アクリル酸モノマー換算で、9.5mmolに該当する。)に、4,4’−ジアミノジフェニルメタン溶液の全量を滴下して、得られた混合物を室温で30分間撹拌した。その後、ディーンスターク装置を用いて、混合物を130℃で3時間撹拌して脱水反応を進行させることで、結着剤溶液を製造した。   A polyacrylic acid having a weight average molecular weight of 800,000 was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a polyacrylic acid solution containing 10% by mass of polyacrylic acid. Further, 4,4'-diaminodiphenylmethane 0.2 g (1.0 mmol) was dissolved in 0.4 mL of N-methyl-2-pyrrolidone to prepare a 4,4'-diaminodiphenylmethane solution. Under stirring conditions, the total amount of the 4,4′-diaminodiphenylmethane solution was added dropwise to 7 mL of a polyacrylic acid solution (corresponding to 9.5 mmol in terms of acrylic acid monomer), and the resulting mixture was stirred at room temperature for 30 minutes. Stir. Thereafter, using a Dean Stark apparatus, the mixture was stirred at 130 ° C. for 3 hours to advance the dehydration reaction, thereby producing a binder solution.

Si含有負極活物質として炭素被覆シリコン材料72.5質量部、導電助剤としてアセチレンブラック13.5質量部、結着剤として固形分が14質量部となる量の上記結着剤溶液、及び、適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリーを製造した。負極用集電体として厚み10μmの銅箔を準備した。この銅箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布された銅箔を80℃、15分間乾燥することで、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。その後、プレスすることで、厚み25μmの負極活物質層が形成された負極を製造した。   72.5 parts by mass of a carbon-coated silicon material as a Si-containing negative electrode active material, 13.5 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, and the above binder solution in an amount of 14 parts by mass as a binder, and An appropriate amount of N-methyl-2-pyrrolidone was mixed to prepare a slurry. A copper foil having a thickness of 10 μm was prepared as a negative electrode current collector. The slurry was applied in a film form on the surface of the copper foil using a doctor blade. The copper foil coated with the slurry was dried at 80 ° C. for 15 minutes to remove N-methyl-2-pyrrolidone. Then, the negative electrode in which the negative electrode active material layer with a thickness of 25 micrometers was formed was manufactured by pressing.

正極活物質としてLiNi0.5Co0.3Mn0.2を94質量部、導電助剤としてアセチレンブラックを3質量部、結着剤としてポリフッ化ビニリデンを3質量部、及び、適量のN−メチル−2−ピロリドンを混合して、スラリーを製造した。正極用集電体としてアルミニウム箔を準備した。このアルミニウム箔の表面に、ドクターブレードを用いて、上記スラリーを膜状に塗布した。スラリーが塗布されたアルミニウム箔を80℃、20分間乾燥することで、N−メチル−2−ピロリドンを除去した。その後、プレスし、さらに減圧下で、120℃、6時間加熱処理することで、正極活物質層が形成された正極を製造した。 94 parts by mass of LiNi 0.5 Co 0.3 Mn 0.2 O 2 as a positive electrode active material, 3 parts by mass of acetylene black as a conductive additive, 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount N-methyl-2-pyrrolidone was mixed to produce a slurry. An aluminum foil was prepared as a positive electrode current collector. The slurry was applied in the form of a film on the surface of the aluminum foil using a doctor blade. N-methyl-2-pyrrolidone was removed by drying the aluminum foil coated with the slurry at 80 ° C. for 20 minutes. Then, it pressed and heat-processed for 120 hours at 120 degreeC under pressure reduction, and the positive electrode in which the positive electrode active material layer was formed was manufactured.

セパレータとして、ポリプロピレン製の多孔質膜を準備した。
正極と負極でセパレータを挟持して、電極体を製造した。この電極体と実施例1の電解液をアルミラミネートフィルム製の袋に収容して、袋を密閉し、実施例1のリチウムイオン二次電池を製造した。
As a separator, a porous film made of polypropylene was prepared.
A separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to produce an electrode body. The electrode assembly and the electrolytic solution of Example 1 were accommodated in a bag made of an aluminum laminate film, and the bag was sealed to manufacture a lithium ion secondary battery of Example 1.

(実施例2)
フルオロエチレンカーボネート及びジ−n−プロピルカーボネートを体積比20:80で混合した混合溶媒を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、実施例2の電解液及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 2)
The electrolyte solution and lithium ion secondary battery of Example 2 were produced in the same manner as in Example 1 except that a mixed solvent in which fluoroethylene carbonate and di-n-propyl carbonate were mixed at a volume ratio of 20:80 was used. did.

(比較例1)
フルオロエチレンカーボネート及びジ−n−プロピルカーボネートを体積比90:10で混合した混合溶媒を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、比較例1の電解液及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 1)
The electrolytic solution and the lithium ion secondary battery of Comparative Example 1 were produced in the same manner as in Example 1, except that a mixed solvent in which fluoroethylene carbonate and di-n-propyl carbonate were mixed at a volume ratio of 90:10 was used. did.

(比較例2)
ジ−n−プロピルカーボネートに代えてジメチルカーボネートを採用した以外は、実施例2と同様の方法で、比較例2の電解液及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 2)
An electrolytic solution and a lithium ion secondary battery of Comparative Example 2 were produced in the same manner as in Example 2 except that dimethyl carbonate was used instead of di-n-propyl carbonate.

(比較例3)
ジ−n−プロピルカーボネートに代えてジエチルカーボネートを採用した以外は、実施例2と同様の方法で、比較例3の電解液及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Comparative Example 3)
An electrolytic solution and a lithium ion secondary battery of Comparative Example 3 were produced in the same manner as in Example 2 except that diethyl carbonate was used instead of di-n-propyl carbonate.

(比較例4)
ジ−n−プロピルカーボネートに代えてジ−n−ブチルカーボネートを採用した以外は、実施例2と同様の方法で電解液を製造しようとしたが、液が2層に分離したため、均一な混合状態の電解液を製造することができなかった。
(Comparative Example 4)
Except for employing di-n-butyl carbonate instead of di-n-propyl carbonate, an attempt was made to produce an electrolytic solution in the same manner as in Example 2, but the liquid was separated into two layers, so that a uniform mixed state was obtained. The electrolyte solution could not be produced.

(実施例3)
フルオロエチレンカーボネート及びジ−n−プロピルカーボネートを体積比20:80で混合した混合溶媒を用い、LiBFの濃度を2mol/Lとした以外は、実施例1と同様の方法で、実施例3の電解液及びリチウムイオン二次電池を製造した。
(Example 3)
Using a mixed solvent in which fluoroethylene carbonate and di-n-propyl carbonate were mixed at a volume ratio of 20:80, except that the concentration of LiBF 4 was changed to 2 mol / L, the method of Example 3 was repeated. An electrolytic solution and a lithium ion secondary battery were manufactured.

(評価例1)
実施例1〜実施例3、比較例1〜比較例3のリチウムイオン二次電池に対して、0.3Cで3.9Vまで充電して、60℃で20時間保存するとのコンディショニングを行った。その後、1Cで3Vから4.24Vまで充電し、1Cで4.24Vから3Vまで放電する充放電を100回繰り返した。以下の式で各リチウムイオン二次電池の容量維持率を算出した。
容量維持率(%)=100×(100回目の放電容量)/(1回目の放電容量)
(Evaluation example 1)
The lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were conditioned at a charge of 0.3 C to 3.9 V and stored at 60 ° C. for 20 hours. Then, charging / discharging which charged from 3V to 4.24V at 1C and discharged from 4.24V to 3V at 1C was repeated 100 times. The capacity maintenance rate of each lithium ion secondary battery was calculated by the following formula.
Capacity retention rate (%) = 100 × (100th discharge capacity) / (First discharge capacity)

以上の結果を表1に示す。表1において、FECとはフルオロエチレンカーボネートの略称であり、DPCとはジ−n−プロピルカーボネートの略称であり、DMCとはジメチルカーボネートの略称であり、DECとはジエチルカーボネートの略称である。   The results are shown in Table 1. In Table 1, FEC is an abbreviation for fluoroethylene carbonate, DPC is an abbreviation for di-n-propyl carbonate, DMC is an abbreviation for dimethyl carbonate, and DEC is an abbreviation for diethyl carbonate.

Figure 2019197716
Figure 2019197716

カーボネートの炭素数のみが異なる実施例2、比較例2及び比較例3の結果から、ジプロピルカーボネート及びフッ素含有環状カーボネートの組み合わせが著しく好適であることがわかる。なお、比較例4にて述べたとおり、ジブチルカーボネートを用いた電解液は製造ができなかった。
また、ジプロピルカーボネートとフッ素含有環状カーボネートの割合が異なる実施例1、実施例2及び比較例1の結果から、ジプロピルカーボネート及びフッ素含有環状カーボネートの組み合わせであっても、その比率に因り、電池特性が変化することがわかる。
From the results of Example 2, Comparative Example 2 and Comparative Example 3 in which only the carbon number of carbonate is different, it can be seen that the combination of dipropyl carbonate and fluorine-containing cyclic carbonate is remarkably preferable. In addition, as described in Comparative Example 4, an electrolytic solution using dibutyl carbonate could not be produced.
Moreover, even if it is a combination of dipropyl carbonate and fluorine-containing cyclic carbonate from the results of Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 in which the proportions of dipropyl carbonate and fluorine-containing cyclic carbonate are different, the battery depends on the ratio. It can be seen that the characteristics change.

(評価例2)
評価例1の終了後の実施例2及び比較例3のリチウムイオン二次電池を解体して、負極を取り出した。X線光電子分光装置を用いて、それぞれの負極の表面の元素分析を行った。結果を表2に示す。表2の数値の単位はat%である。
(Evaluation example 2)
The lithium ion secondary batteries of Example 2 and Comparative Example 3 after completion of Evaluation Example 1 were disassembled, and the negative electrode was taken out. Elemental analysis of the surface of each negative electrode was performed using an X-ray photoelectron spectrometer. The results are shown in Table 2. The unit of numerical values in Table 2 is at%.

Figure 2019197716
Figure 2019197716

表2の結果から、実施例2のリチウムイオン二次電池の負極表面においては、Li及びFの割合が高いといえる。実施例2のリチウムイオン二次電池の負極表面には、LiFなどを含有する好適な被膜が形成されていると考えられる。そして、当該被膜が、電解液の分解を抑制する作用、及び、Si含有負極活物質の劣化を抑制する作用などの保護作用を奏した結果、実施例2のリチウムイオン二次電池は容量を好適に維持できたと考えられる。
実施例2及び比較例3の結果を総合的に考察すると、フッ素含有環状カーボネート及びジプロピルカーボネートの組み合わせが、負極表面における好適な被膜形成に優れているといえる。
From the results in Table 2, it can be said that the ratio of Li and F is high on the negative electrode surface of the lithium ion secondary battery of Example 2. It is considered that a suitable film containing LiF or the like is formed on the negative electrode surface of the lithium ion secondary battery of Example 2. As a result of the protective effect such as the action of suppressing the decomposition of the electrolytic solution and the action of suppressing the deterioration of the Si-containing negative electrode active material, the lithium ion secondary battery of Example 2 has a suitable capacity. It is thought that it was able to be maintained.
Considering the results of Example 2 and Comparative Example 3 comprehensively, it can be said that the combination of fluorine-containing cyclic carbonate and dipropyl carbonate is excellent in forming a suitable film on the negative electrode surface.

Claims (4)

LiBFと非水溶媒を含有する電解液であって、
フッ素含有環状カーボネートとジプロピルカーボネートを体積比5:95〜50:50の範囲内で含有することを特徴とする電解液。
An electrolytic solution containing LiBF 4 and a non-aqueous solvent,
An electrolytic solution comprising a fluorine-containing cyclic carbonate and dipropyl carbonate in a volume ratio of 5:95 to 50:50.
前記LiBFの濃度が0.5〜1.5mol/Lである請求項1に記載の電解液。 The electrolytic solution according to claim 1, wherein the concentration of LiBF 4 is 0.5 to 1.5 mol / L. 請求項1又は2に記載の電解液を備える蓄電装置。   A power storage device comprising the electrolytic solution according to claim 1. 前記蓄電装置が、Si含有負極活物質を具備する負極を備える請求項3に記載の蓄電装置。   The power storage device according to claim 3, wherein the power storage device includes a negative electrode including a Si-containing negative electrode active material.
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