JP2019207890A - Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same - Google Patents

Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same Download PDF

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Kazuhiro Miyoshi
和弘 三好
雄一 古藤
Yuichi Koto
雄一 古藤
近藤 正英
Masahide Kondo
正英 近藤
敦允 中川
Atsumasa Nakagawa
敦允 中川
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Abstract

To provide a non-aqueous electrolyte for a power storage device and a power storage device using the same, which can improve electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly at a high temperature, and further reduce the increase rate of the electrode thickness after a high temperature cycle.SOLUTION: There is provided a nonaqueous electrolyte for a power storage device includes a specific asymmetric halogenated phenyl carbonate compound, and the content of the halogenated phenyl carbonate compound is 0.001 to 5% by mass in a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, and there is provided a power storage device using the nonaqueous electrolyte.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明(第1発明)は、広い温度範囲での電気化学特性、特に充電保存特性と充電保存後の低温出力特性を向上できる非水電解液、及びそれを用いた蓄電デバイスに関する。
また、本発明(第2発明)は、広い温度範囲での電気化学特性を向上でき、特に高温下での電気化学特性を向上できる非水電解液、及びそれを用いた蓄電デバイスに関する。
The present invention (first invention) relates to a non-aqueous electrolyte capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly charge storage characteristics and low-temperature output characteristics after charge storage, and an electricity storage device using the same.
In addition, the present invention (second invention) relates to a nonaqueous electrolytic solution that can improve electrochemical characteristics in a wide temperature range, and in particular, can improve electrochemical characteristics at high temperatures, and an electricity storage device using the same.

近年、蓄電デバイス、特にリチウム二次電池は、携帯電話やノート型パソコン等の小型電子機器の電源、電気自動車や電力貯蔵用の電源として広く使用されている。   In recent years, power storage devices, particularly lithium secondary batteries, have been widely used as power sources for small electronic devices such as mobile phones and laptop computers, electric vehicles, and power storage sources.

<第1発明に関して>
電気自動車や電力貯蔵等の環境が変化しやすい場所で使用されるリチウム二次電池の場合、特に真夏のような高温環境下で使用すると電池特性の劣化が進みやすい。従って、高温環境下での充電保存特性に対する要求はますます高くなっており、更なる電池特性の改善が求められている。
なお、本明細書において、リチウム二次電池という用語は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。
<Regarding the first invention>
In the case of a lithium secondary battery used in a place where the environment easily changes, such as an electric vehicle or power storage, the battery characteristics are likely to deteriorate particularly when used in a high temperature environment such as midsummer. Therefore, the demand for the charge storage characteristics under a high temperature environment is increasing, and further improvement of the battery characteristics is demanded.
Note that in this specification, the term lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery.

リチウム二次電池は、主にリチウムを吸蔵及び放出可能な材料を含む正極及び負極、リチウム塩と非水溶媒からなる非水電解液から構成され、非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等のカーボネートが使用されている。
また、リチウム二次電池の負極としては、金属リチウム、リチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物(金属単体、金属酸化物、リチウムとの合金等)や炭素材料が知られており、特にリチウムを吸蔵及び放出することが可能なコークス、人造黒鉛、天然黒鉛等の炭素材料を用いたリチウム二次電池が広く実用化されている。
The lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of inserting and extracting lithium, a non-aqueous electrolyte composed of a lithium salt and a non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent includes ethylene carbonate (EC), Carbonates such as propylene carbonate (PC) are used.
As negative electrodes of lithium secondary batteries, metal lithium, metal compounds that can occlude and release lithium (metal simple substance, metal oxide, alloys with lithium, etc.) and carbon materials are known, and in particular, lithium is occluded. Lithium secondary batteries using carbon materials such as coke, artificial graphite, and natural graphite that can be released have been widely put into practical use.

例えば、天然黒鉛や人造黒鉛等の高結晶化した炭素材料を負極材料として用いたリチウム二次電池は、非水電解液中の溶媒が充電時に正極表面で酸化分解されること、負極表面で還元分解することにより発生した分解物やガスが電池の望ましい電気化学的反応を阻害するため、広い温度範囲での電気化学特性の低下を生じること、そして、正極及び負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなることから、電気化学特性が低下しやすくなる。
更に、リチウム金属やその合金、スズ又はケイ素等の金属単体や酸化物を負極材料として用いたリチウム二次電池は、初期の容量は高いものの蓄電デバイスとして使用中に微粉化が進むため、炭素材料の負極に比べて非水溶媒の還元分解が加速的に起こり、広い温度範囲での電気化学特性が大きく低下することが知られている。これらの負極材料の微粉化や非水溶媒の分解物が蓄積すると、負極へのリチウムの吸蔵及び放出がスムーズにできなくなり、広い温度範囲での電気化学特性が低下しやすくなる。
For example, a lithium secondary battery using a highly crystallized carbon material such as natural graphite or artificial graphite as a negative electrode material is such that the solvent in the non-aqueous electrolyte is oxidized and decomposed on the positive electrode surface during charging, and reduced on the negative electrode surface. Decomposition products and gas generated by decomposition inhibit the desired electrochemical reaction of the battery, resulting in degradation of electrochemical characteristics over a wide temperature range, and insertion and extraction of lithium into the positive and negative electrodes. Since it cannot be smoothly performed, the electrochemical characteristics are liable to deteriorate.
In addition, lithium secondary batteries using lithium metal, its alloys, simple metals such as tin or silicon, and oxides as negative electrode materials have a high initial capacity, but are becoming finer during use as power storage devices. It is known that reductive decomposition of a non-aqueous solvent occurs at an accelerated rate as compared with the negative electrode, and the electrochemical characteristics in a wide temperature range are greatly deteriorated. If these negative electrode materials are pulverized or a decomposition product of a nonaqueous solvent accumulates, lithium cannot be smoothly occluded and released, and the electrochemical characteristics in a wide temperature range are likely to deteriorate.

一方、正極材料として、例えばLiCoO、LiMn、LiNiO、LiNi1/3Mn1/3Co1/3、LiFePO等を用いたリチウム二次電池は、高温下で非水電解液中の非水溶媒が充電状態で酸化分解され、その際発生する副反応物が負極に堆積し、電気抵抗が高い被膜を形成することで電気化学特性の低下を生じることが分かっている。 On the other hand, lithium secondary batteries using, for example, LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , LiFePO 4, etc. as positive electrode materials are non-aqueous at high temperatures. It is known that the non-aqueous solvent in the electrolyte is oxidatively decomposed in the charged state, and by-products generated at that time are deposited on the negative electrode, forming a film with high electrical resistance, resulting in a decrease in electrochemical properties. .

特許文献1には、難燃剤として、ビフェニル基含有リン酸エステル化合物を5質量%以上含有する非水電解液が提案されており、難燃性及び過充電防止性を付与できる非水電解液が提供できるとしている。難燃剤の添加量が5質量%未満であると、重合反応を促進することができず、二次電池の過充電を防止する効果が不十分となると記載されている。
非特許文献1には、リン酸4−フェニルフェニル ジエチルによって予め酸化処理させた正極を用いることにより、リン酸4−フェニルフェニル ジエチルが添加されていない電解液を使用したコインセルのサイクル特性が向上することが示唆されている。
Patent Document 1 proposes a nonaqueous electrolytic solution containing 5% by mass or more of a biphenyl group-containing phosphate ester compound as a flame retardant. It can be provided. It is described that when the amount of the flame retardant added is less than 5% by mass, the polymerization reaction cannot be promoted and the effect of preventing overcharge of the secondary battery becomes insufficient.
Non-Patent Document 1 improves the cycle characteristics of a coin cell using an electrolytic solution to which 4-phenylphenyl diethyl phosphate is not added by using a positive electrode that has been previously oxidized with 4-phenylphenyl diethyl phosphate. It has been suggested.

<第2発明に関して>
電子機器や電気自動車に搭載された電池は、真夏の高温下や、電子機器の発熱により暖められた環境下で使用される可能性が高い。また、タブレット端末やウルトラブック等の薄型電子機器では外装部材にアルミラミネートフィルム等のラミネートフィルムを使用するラミネート型電池や角型電池が用いられることが多いが、これらの電池は、薄型であるため少しの外装部材の膨張等により変形しやすいという問題が生じやすく、その変形が電子機器に与える影響が非常に大きいことが問題である。
<Regarding the second invention>
A battery mounted on an electronic device or an electric vehicle is likely to be used under a high temperature in midsummer or in an environment warmed by heat generated by the electronic device. In thin electronic devices such as tablet terminals and ultrabooks, laminated batteries and square batteries that use a laminated film such as an aluminum laminated film are often used as exterior members. However, these batteries are thin. There is a problem that it is likely to be deformed easily due to a slight expansion of the exterior member, and the influence of the deformation on the electronic device is very large.

リチウム二次電池は、主にリチウムを吸蔵放出可能な材料を含む正極及び負極、リチウム塩と非水溶媒からなる非水電解液から構成され、非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)等のカーボネート類が使用されている。
また、リチウム二次電池の負極としては、リチウム金属、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な金属化合物(金属単体、金属酸化物、リチウムとの合金等)、炭素材料が知られている。特に、炭素材料のうち、例えばコークス、黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛)等のリチウムを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料を用いた非水系電解液二次電池が広く実用化されている。上記の負極材料はリチウム金属と同等の極めて卑な電位でリチウムと電子を貯蔵・放出するために、特に高温下において、多くの溶媒が還元分解を受ける可能性を有している。そのため、負極材料の種類に拠らず負極上で電解液中の溶媒が一部還元分解してしまい、分解物の沈着、ガス発生、電極の膨れにより、リチウムイオンの移動が妨げられ、特に高温下でのサイクル特性等の電池特性を低下させる問題や電極の膨れにより電池が変形する等の問題があった。
更に、リチウム金属やその合金、スズ又はケイ素等の金属単体や金属酸化物を負極材料として用いたリチウム二次電池は、初期の容量は高いもののサイクル中に微粉化が進むため、炭素材料の負極に比べて非水溶媒の還元分解が加速的に起こり、特に高温下において電池容量やサイクル特性のような電池性能が大きく低下することや、電極の膨れにより電池が変形する等の問題が知られている。
A lithium secondary battery is mainly composed of a positive electrode and a negative electrode containing a material capable of occluding and releasing lithium, and a non-aqueous electrolyte composed of a lithium salt and a non-aqueous solvent. Examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate (EC) and propylene. Carbonates such as carbonate (PC) are used.
As negative electrodes of lithium secondary batteries, lithium metal, metal compounds capable of inserting and extracting lithium ions (metal simple substance, metal oxide, alloy with lithium, etc.) and carbon materials are known. In particular, non-aqueous electrolyte secondary batteries using carbon materials that can occlude and release lithium, such as coke and graphite (artificial graphite, natural graphite), are widely used. Since the negative electrode material stores and releases lithium and electrons at an extremely low potential equivalent to that of lithium metal, many solvents have a possibility of undergoing reductive decomposition, particularly at high temperatures. Therefore, some of the solvent in the electrolyte solution is reductively decomposed on the negative electrode regardless of the type of the negative electrode material, and the migration of lithium ions is hindered by the deposition of decomposition products, gas generation, and electrode swelling, especially at high temperatures. There are problems such as deterioration of battery characteristics such as cycle characteristics below, and deformation of the battery due to electrode swelling.
Furthermore, lithium secondary batteries using a single metal or metal oxide such as lithium metal, alloys thereof, tin or silicon as a negative electrode material have a high initial capacity, but are finely pulverized during a cycle. Compared to the above, reductive decomposition of nonaqueous solvents occurs at an accelerated rate, and there are known problems such as battery performance and battery performance such as battery capacity and cycle characteristics being greatly reduced, and battery deformation due to electrode swelling. ing.

一方、正極材料として用いられるLiCoO2、LiMn24、LiNiO2、LiFePO等のリチウムを吸蔵及び放出可能な材料は、リチウム基準で3.5V以上の貴な電圧でリチウムイオンと電子を貯蔵及び放出するために、特に高温下において、多くの溶媒が酸化分解を受ける可能性を有している。そのため、正極材料の種類に拠らず正極上で電解液中の溶媒が一部酸化分解してしまい、分解物の沈着や、ガス発生により、リチウムイオンの移動が妨げられ、サイクル特性等の電池特性を低下させる問題があった。 On the other hand, materials capable of occluding and releasing lithium, such as LiCoO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiFePO 4 used as positive electrode materials, store lithium ions and electrons at a noble voltage of 3.5 V or more based on lithium. And many solvents have the potential to undergo oxidative degradation, especially at high temperatures, for release. Therefore, regardless of the type of positive electrode material, a part of the solvent in the electrolyte solution is oxidatively decomposed on the positive electrode. There was a problem of deteriorating characteristics.

以上のような状況にも関わらず、リチウム二次電池が搭載されている電子機器の多機能化はますます進み、電力消費量が増大する流れにある。そのため、リチウム二次電池の高容量化はますます進んでおり、電極の密度を高めたり、電池内の無駄な空間容積を減らすなどしており、電池内の非水電解液の占める体積が小さくなっている。従って、少しの非水電解液の分解で、高温での電池性能が低下しやすい状況にある。   In spite of the above situation, electronic devices equipped with lithium secondary batteries are becoming more and more multifunctional and power consumption is increasing. As a result, the capacity of lithium secondary batteries has been increasing, and the density of the electrodes has been increased and the useless space in the battery has been reduced. The volume occupied by the nonaqueous electrolyte in the battery has been reduced. It has become. Therefore, the battery performance at high temperature is likely to be degraded by a slight decomposition of the non-aqueous electrolyte.

特許文献2には、ビス(4−フェノキシフェニル)カーボネート等の芳香族炭酸エステルを含有する非水電解液、及びそれを用いた非水電解液二次電池が提案されており、過充電時の安全性が向上することが記載されている。
また、特許文献3には、メチルフェニルカーボネート等を含み、更にC=C不飽和結合を有する環状カーボネート、フッ素原子を有する環状カーボネート、及びフルオロリン酸塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含む非水電解液(A)、ジフェニルカーボネートとビニレンカーボネート等を含む非水電解液(C)が、過充電時の安全性を高めること、及び連続充電時における電池性能の劣化を抑制することが記載されている。
Patent Document 2 proposes a non-aqueous electrolyte containing an aromatic carbonate such as bis (4-phenoxyphenyl) carbonate, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte. It is described that safety is improved.
Patent Document 3 includes at least one compound selected from the group consisting of a cyclic carbonate having a C = C unsaturated bond, a cyclic carbonate having a fluorine atom, and a fluorophosphate, including methylphenyl carbonate and the like. Non-aqueous electrolyte (A) containing diphenyl carbonate and vinylene carbonate (C) enhances safety during overcharge and suppresses deterioration of battery performance during continuous charge Is described.

特開2014―164801号公報JP 2014-164801 A 特開2004−111169号公報JP 2004-111169 A 国際公開第2009/107786号International Publication No. 2009/107786

Electrochimica Acta Volume 112 (2013), Pages 74-81Electrochimica Acta Volume 112 (2013), Pages 74-81

第1発明は、広い温度範囲での電気化学特性、特に充電保存特性と充電保存後の低温出力特性を向上できる非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイスを提供することを目的とする。
第2発明は、広い温度範囲、特に高温下での電気化学特性を向上させ、更に高温サイクル後の電極厚みの増加率を低減することができる非水電解液及びそれを用いた蓄電デバイスを提供することを課題とする。
An object of the first invention is to provide a non-aqueous electrolyte capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range, in particular, charge storage characteristics and low-temperature output characteristics after charge storage, and an electricity storage device using the same.
The second invention provides a non-aqueous electrolyte capable of improving electrochemical characteristics over a wide temperature range, particularly at high temperatures, and further reducing the rate of increase in electrode thickness after a high temperature cycle, and an electricity storage device using the same The task is to do.

<第1発明>
本発明者らは、上記特許文献1の非水電解液の性能について詳細に検討した。その結果、特許文献1の非水電解液では、広い温度範囲での電気化学特性、特に充電保存特性と充電保存後の低温出力特性を向上させるという課題に対しては、十分に満足できるとは言えないのが実情であった。
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、非水電解液中に特定のリン酸エステルを特定量含有させることで、正極及び負極上における非水電解液の分解生成物に起因する抵抗増加を格段に抑制することにより、広い温度範囲での電気化学特性、特に充電保存特性と充電保存後の低温出力特性を向上できることを見出し、第1発明を完成した。
<First invention>
The present inventors examined in detail about the performance of the nonaqueous electrolyte solution of the said patent document 1. FIG. As a result, the non-aqueous electrolyte of Patent Document 1 is sufficiently satisfactory for the problem of improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly the charge storage characteristics and the low temperature output characteristics after charge storage. I couldn't say that.
Therefore, the present inventors have made extensive studies to solve the above problems, and in a non-aqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, a specific phosphate ester is specified in the non-aqueous electrolyte solution. By containing it in an amount, the resistance increase caused by the decomposition products of the non-aqueous electrolyte on the positive electrode and the negative electrode is remarkably suppressed, so that electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly charge storage characteristics and after charge storage The inventors found that the low-temperature output characteristics can be improved and completed the first invention.

<第2発明>
本発明者らは、上記特許文献2の非水電解液の性能について詳細に検討した結果、特許文献2の非水電解液二次電池では、過充電時の安全性をある程度向上させることはできるものの、充放電に伴う電極厚みの増加率を低減させるという課題に対しては、何ら開示されておらず、また満足できるものではない。
特許文献3には、充放電に伴う電極厚みの増加率を低減させるという課題に対しては、何ら開示されておらず、メチルフェニルカーボネートに代表される化合物群のベンゼン環の一部の水素原子が、ハロゲン原子で置換されてもよいことが示唆されているものの実施例はない。加えてジフェニルカーボネートのベンゼン環の一部の水素原子がハロゲン原子で置換されてもよい旨の記載は全くない。
更に、特許文献3には、過充電の安全性の向上や連続充電時の劣化抑制、及びガスの発生をある程度抑制できることについての記載はあるものの、充放電による電極厚みを低減させるという課題に対しては何ら開示されていない。
そこで、本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ジフェニルカーボネートの一方のベンゼン環の水素原子が、特定の数のハロゲン原子で置換された化合物を非水電解液中に含有させることにより、高温サイクル後の電極厚みの増加率を低減させることができることを見出し、第2発明を完成した。
<Second invention>
As a result of examining the performance of the non-aqueous electrolyte solution of Patent Document 2 in detail, the present inventors can improve the safety during overcharge to some extent in the non-aqueous electrolyte secondary battery of Patent Document 2. However, the problem of reducing the increase rate of the electrode thickness accompanying charging / discharging is not disclosed at all and is not satisfactory.
Patent Document 3 discloses nothing about the problem of reducing the increase rate of the electrode thickness accompanying charge / discharge, and is a partial hydrogen atom of a benzene ring of a compound group represented by methylphenyl carbonate. However, although it is suggested that it may be substituted with a halogen atom, there is no example. In addition, there is no description that some hydrogen atoms in the benzene ring of diphenyl carbonate may be substituted with halogen atoms.
Furthermore, although Patent Document 3 describes the improvement of safety of overcharge, the suppression of deterioration during continuous charging, and the ability to suppress the generation of gas to some extent, the problem of reducing the electrode thickness due to charging and discharging is described. Is not disclosed at all.
Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have determined that a compound in which the hydrogen atom of one benzene ring of diphenyl carbonate is substituted with a specific number of halogen atoms is a non-aqueous electrolyte. It has been found that the rate of increase in the electrode thickness after the high-temperature cycle can be reduced by containing it in the inside, and the second invention has been completed.

すなわち、本発明は、下記の(1)〜(4)を提供するものである。
<第1発明>
(1)非水電解液に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(I)で表されるリン酸エステル構造を含むビフェニル化合物を含み、該ビフェニル化合物の含有量が、非水電解液中に0.1〜4.5質量であることを特徴とする非水電解液。
That is, the present invention provides the following (1) to (4).
<First invention>
(1) In a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous electrolytic solution, the biphenyl compound containing a phosphate structure represented by the following general formula (I) is included, and the content of the biphenyl compound is: A non-aqueous electrolyte characterized by being 0.1 to 4.5 mass in the non-aqueous electrolyte.

(一般式(I)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数3〜8のアルキニル基、又は炭素数6〜20のアリール基を示し、前記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、各々少なくとも一つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。
また、X及びXは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を示し、mは0〜4の整数、nは0〜5の整数である。)
(In General Formula (I), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 8 carbon atoms, or the number of carbon atoms. 6 to 20 aryl groups, each of the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group or aryl group may have at least one hydrogen atom substituted with a halogen atom.
X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom or a halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, m is an integer of 0 to 4, and n is an integer of 0 to 5. )

(2)正極、負極、及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスにおいて、該非水電解液が前記(1)に記載の非水電解液であることを特徴とする蓄電デバイス。   (2) In an electricity storage device including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte described in (1). A power storage device characterized.

<第2発明>
(3)非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(II)で表される非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物を含み、該ハロゲン化フェニルカーボネート化合物の含有量が、非水電解液中に0.001〜5質量%であることを特徴とする非水電解液。
<Second invention>
(3) In a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte salt is dissolved in a nonaqueous solvent, the composition contains an asymmetric halogenated phenyl carbonate compound represented by the following general formula (II), and the content of the halogenated phenyl carbonate compound is: A non-aqueous electrolyte characterized by being 0.001 to 5% by mass in the non-aqueous electrolyte.

(一般式(II)中、X11〜X15は、それぞれ独立して、水素原子又はハロゲン原子を示し、X11〜X15のうち1〜4つがハロゲン原子である。)
(4)正極、負極、及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスにおいて、該非水電解液が前記(3)に記載の非水電解液であることを特徴とする蓄電デバイス。
(In the general formula (II), X 11 to X 15 each independently represent a hydrogen atom or a halogen atom, and 1 to 4 of X 11 to X 15 are halogen atoms.)
(4) In an electricity storage device including a positive electrode, a negative electrode, and a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, the non-aqueous electrolyte is the non-aqueous electrolyte described in (3). A power storage device characterized.

第1発明によれば、広い温度範囲での電気化学特性、特に充電保存特性と充電保存後の低温出力特性を向上できる非水電解液、及びそれを用いたリチウム電池等の蓄電デバイスを提供することができる。
第2発明によれば、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる非水電解液、特に高温サイクル後の電極厚みの増加率を低減させることができる非水電解液、及びそれを用いたリチウム電池等の蓄電デバイスを提供することができる。
According to the first invention, there are provided a non-aqueous electrolyte capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range, in particular, charge storage characteristics and low-temperature output characteristics after charge storage, and an electricity storage device such as a lithium battery using the non-aqueous electrolyte. be able to.
According to the second invention, a non-aqueous electrolyte that can improve electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly a non-aqueous electrolyte that can reduce the rate of increase in electrode thickness after a high-temperature cycle, and lithium using the same An electricity storage device such as a battery can be provided.

以下、第1発明及び第2発明の非水電解液について、順次説明する。   Hereinafter, the nonaqueous electrolytic solutions of the first invention and the second invention will be sequentially described.

〔第1発明の非水電解液〕
第1発明の非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、非水電解液中に前記一般式(I)で表されるリン酸エステル構造を含むビフェニル化合物を含み、該ビフェニル化合物の含有量が、非水電解液中に0.1〜4.5質量%であることを特徴とする非水電解液である。
[Non-aqueous electrolyte of the first invention]
The non-aqueous electrolyte of the first invention is a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent. It is a non-aqueous electrolyte characterized by including a compound and content of this biphenyl compound is 0.1-4.5 mass% in a non-aqueous electrolyte.

第1発明の非水電解液が、広い温度範囲での電気化学特性、特に充電保存特性と充電保存後の低温出力特性を向上できる理由は必ずしも明確ではないが、以下のように考えられる。
第1発明の非水電解液に含まれる一般式(I)で表されるビフェニル化合物中のリン酸エステル構造の一部は、負極側で電気化学的に微量還元され、被膜を形成する。該被膜は、ビフェニル構造由来の熱安定性の高い被膜成分とリン酸エステル構造由来のリチウムイオン伝導性に優れた被膜成分の両方を含むため、被膜の電気抵抗の上昇が抑制される。このため、リチウム二次電池等の蓄電デバイスの充電保存特性が向上するものと考えられる。
また、一般式(I)で表されるビフェニル化合物の還元分解生成物の一部は、正極上にも被膜を形成する。該被膜は、充電保存後もリチウムイオン伝導性に優れるため、充電保存後の低温出力特性を向上させると考えられる。
このような効果は、一般式(I)で表されるリン酸エステル構造を含むビフェニル化合物が非水電解液中に存在して使用されることで発現されるため、非特許文献1のように予め正極に重合被膜を形成する方法では実現できない、本発明の格別な効果である。
The reason why the nonaqueous electrolytic solution of the first invention can improve electrochemical characteristics in a wide temperature range, in particular, charge storage characteristics and low-temperature output characteristics after charge storage is not necessarily clear, but is considered as follows.
A part of the phosphoric ester structure in the biphenyl compound represented by the general formula (I) contained in the nonaqueous electrolytic solution of the first invention is electrochemically reduced on the negative electrode side to form a film. Since the coating includes both a coating component having high thermal stability derived from the biphenyl structure and a coating component excellent in lithium ion conductivity derived from the phosphate ester structure, an increase in electrical resistance of the coating is suppressed. For this reason, it is thought that the charge storage characteristic of electrical storage devices, such as a lithium secondary battery, improves.
A part of the reductive decomposition product of the biphenyl compound represented by the general formula (I) also forms a film on the positive electrode. Since the coating film is excellent in lithium ion conductivity even after being stored under charge, it is considered that the low-temperature output characteristics after storage under charge are improved.
Such an effect is manifested when the biphenyl compound containing the phosphate structure represented by the general formula (I) is used in a non-aqueous electrolyte solution. This is an exceptional effect of the present invention that cannot be realized by the method of previously forming a polymer film on the positive electrode.

第1発明の非水電解液に含まれるリン酸エステル構造を含むビフェニル化合物は、下記一般式(I)で表される。   The biphenyl compound containing the phosphate ester structure contained in the nonaqueous electrolytic solution of the first invention is represented by the following general formula (I).

(一般式(I)中、R及びRは、それぞれ独立して、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数2〜8のアルケニル基、炭素数3〜8のアルキニル基、又は炭素数6〜20のアリール基を示し、前記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、又はアリール基は、各々少なくとも一つの水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。
また、X及びXは、それぞれ独立して、ハロゲン原子、又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を示し、mは0〜4の整数、nは0〜5の整数である。)
(In General Formula (I), R 1 and R 2 are each independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 8 carbon atoms, an alkynyl group having 3 to 8 carbon atoms, or the number of carbon atoms. 6 to 20 aryl groups, each of the alkyl group, alkenyl group, alkynyl group or aryl group may have at least one hydrogen atom substituted with a halogen atom.
X 1 and X 2 each independently represent a halogen atom or a halogenated alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, m is an integer of 0 to 4, and n is an integer of 0 to 5. )

一般式(I)において、X及びXの具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n-ペンチル基、又はn−ヘキシル基等の直鎖のアルキル基、イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、又はtert−アミル基の分枝鎖のアルキル基が好ましい。
一般式(I)において、広い温度範囲での電気化学特性を向上させる観点から、mは3以下が好ましく、2以下がより好ましく、1以下が更に好ましく、0が最も好ましい。
一般式(I)において、広い温度範囲での電気化学特性を向上させる観点から、nは4以下が好ましく、2以下がより好ましく、1以下が更に好ましく、0が最も好ましい。
In the general formula (I), specific examples of X 1 and X 2 include linear alkyl such as methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, or n-hexyl group. A branched alkyl group of a group, isopropyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, or tert-amyl group is preferred.
In general formula (I), m is preferably 3 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1 or less, and most preferably 0 from the viewpoint of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range.
In the general formula (I), n is preferably 4 or less, more preferably 2 or less, still more preferably 1 or less, and most preferably 0 from the viewpoint of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range.

一般式(I)において、R及びRの具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n-ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、又はn−オクチル基等の直鎖のアルキル基;イソプロピル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、tert−アミル基、又は2−エチルヘキシル基の分枝鎖のアルキル基;ビニル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基、又は3−ブテニル基等の炭素数3〜6の直鎖アルケニル基;2−メチル−2−プロペニル基の分枝のアルケニル基;2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、4−ペンチニル基、又は5−ヘキシニル基等の炭素数2〜6の直鎖アルキニル基;1−メチル−2−プロピニル基、1−メチル−2−ブチニル基、又は1,1−ジメチル−2−プロピニル基等の炭素数4〜6の分枝アルキニル基;フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、2−フルオロエチル基、2,2−ジフルオロエチル基、又は2,2,2−トリフルオロエチル基等のフルオロアルキル基;フェニル基、2−メチルフェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2,5−ジメチルフェニル基、3−メチルフェニル基、4−メチルフェニル基、4−tert-ブチルフェニル基、2−フルオロフェニル基、4−フルオロフェニル基、4−トリフルオロメチルフェニル基、2,4−ジフルオロフェニル基、パーフルオロフェニル基、2−フェニルフェニル基、3−フェニルフェニル基、4−フェニルフェニル基、又は2,6−ジフェニルフェニル基等の炭素数6〜14のアリール基が好適に挙げられる。
これらの中でも、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ビニル基、2−プロペニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、フェニル基、2,4−ジメチルフェニル基、2−フルオロフェニル基、3−フルオロフェニル基、又は4−フルオロフェニル基が好ましく、メチル基、エチル基、2−プロペニル基、2−プロピニル基、フェニル基がより好ましい。
In the general formula (I), specific examples of R 1 and R 2 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, n-pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, or linear alkyl group such as n-octyl group; branched alkyl group of isopropyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, tert-amyl group, or 2-ethylhexyl group; vinyl group, 2-propenyl group A straight chain alkenyl group having 3 to 6 carbon atoms such as 2-butenyl group or 3-butenyl group; a branched alkenyl group of 2-methyl-2-propenyl group; 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3 A straight-chain alkynyl group having 2 to 6 carbon atoms such as -butynyl group, 4-pentynyl group, or 5-hexynyl group; 1-methyl-2-propynyl group, 1-methyl-2-butynyl group, or 1,1- Dimethyl-2- A branched alkynyl group having 4 to 6 carbon atoms such as lopinyl group; fluoromethyl group, difluoromethyl group, trifluoromethyl group, 2-fluoroethyl group, 2,2-difluoroethyl group, or 2,2,2-trimethyl Fluoroalkyl group such as fluoroethyl group; phenyl group, 2-methylphenyl group, 2,4-dimethylphenyl group, 2,5-dimethylphenyl group, 3-methylphenyl group, 4-methylphenyl group, 4-tert- Butylphenyl group, 2-fluorophenyl group, 4-fluorophenyl group, 4-trifluoromethylphenyl group, 2,4-difluorophenyl group, perfluorophenyl group, 2-phenylphenyl group, 3-phenylphenyl group, 4 Preferred examples include aryl groups having 6 to 14 carbon atoms such as phenylphenyl group or 2,6-diphenylphenyl group. That.
Among these, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, vinyl group, 2-propenyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, phenyl group, 2,4-dimethylphenyl Group, 2-fluorophenyl group, 3-fluorophenyl group or 4-fluorophenyl group is preferable, and methyl group, ethyl group, 2-propenyl group, 2-propynyl group and phenyl group are more preferable.

広い温度範囲での電気化学特性、特に充電保存特性と充電保存後の低温出力特性を向上させる効果は、前記リン酸エステル構造の置換位置にも依存する。一般式(I)において、リン酸エステル構造がビフェニル構造の2−位又は3−位に置換した化合物がより好ましく、2−位に置換した化合物が更に好ましい。   The effect of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range, in particular, charge storage characteristics and low-temperature output characteristics after charge storage, also depends on the substitution position of the phosphate ester structure. In general formula (I), a compound in which the phosphate ester structure is substituted at the 2-position or 3-position of the biphenyl structure is more preferred, and a compound substituted at the 2-position is more preferred.

一般式(I)で表されるリン酸エステル構造を含むビフェニル化合物の具体例としては、以下の化合物が好適に挙げられる。   Specific examples of the biphenyl compound containing the phosphate structure represented by the general formula (I) include the following compounds.

上記化合物の中でも、ビフェニル基がハロゲン原子やハロアルキル基で置換されていない化合物A1〜A13、A23〜A33、A35〜A42がより好ましい。更に好ましい化合物は、リン酸2−フェニルフェニル ジメチル(化合物A1)、リン酸2−フェニルフェニル ジエチル(化合物A2)、リン酸2−フェニルフェニル ジイソプロピル(化合物A3)、リン酸2−フェニルフェニル ジブチル(化合物A4)、リン酸2−フェニルフェニル ジビニル(化合物A5)、リン酸2−フェニルフェニル ジアリル(化合物A6)、リン酸2−フェニルフェニル ジ(2−プロピニル)(化合物A7)、リン酸2−フェニルフェニル ジフェニル(化合物A8)、リン酸2−フェニルフェニル ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)(化合物A9)、リン酸2-フェニルフェニル ビス(4-フルオロフェニル)(化合物A10)、リン酸2−フェニルフェニル ビス(4−クロロフェニル)(化合物A11)、リン酸2−フェニルフェニル ビス(3−フルオロフェニル)(化合物A12)、リン酸2−フェニルフェニル ビス(2−フルオロフェニル)(化合物A13)、リン酸3−フェニルフェニル ジメチル(化合物A23)、リン酸3−フェニルフェニル ジエチル(化合物A24)、リン酸3−フェニルフェニル ジブチル(化合物A25)、リン酸3−フェニルフェニル ジビニル(化合物A26)、リン酸3−フェニルフェニル ジアリル(化合物A27)、リン酸3−フェニルフェニル ジ(2−プロピニル)(化合物A28)、リン酸3−フェニルフェニル ジフェニル(化合物A29)、リン酸3−フェニルフェニル ビス(4−フルオロフェニル)(化合物A30)、リン酸3−フェニルフェニル ビス(3−フルオロフェニル)(化合物A31)、リン酸3−フェニルフェニル ビス(2−フルオロフェニル)(化合物A32)、及びリン酸3−フェニルフェニル ビス(2,2,2-トリフルオエチル)(化合物A33)から選ばれる1種又は2種以上の化合物である。
上記化合物の中でも、特に好ましい化合物は、リン酸2−フェニルフェニル ジメチル(化合物A1)、リン酸2−フェニルフェニル ジエチル(化合物A2)、リン酸2−フェニルフェニル ジイソプロピル(化合物A3)、リン酸2−フェニルフェニル ジビニル(化合物A5)、リン酸2−フェニルフェニル ジアリル(化合物A6)、リン酸2−フェニルフェニル ジ(2−プロピニル)(化合物A7)、リン酸2−フェニルフェニル ジフェニル(化合物A8)、及びリン酸2−フェニルフェニル ビス(2,2,2-トリフルオエチル)(化合物A9)から選ばれる1種又は2種以上の化合物である。
Among the above compounds, compounds A1 to A13, A23 to A33, and A35 to A42 in which the biphenyl group is not substituted with a halogen atom or a haloalkyl group are more preferable. Further preferred compounds are 2-phenylphenyl dimethyl phosphate (compound A1), 2-phenylphenyl diethyl phosphate (compound A2), 2-phenylphenyl diisopropyl phosphate (compound A3), 2-phenylphenyl dibutyl phosphate (compound A4), 2-phenylphenyl divinyl phosphate (compound A5), 2-phenylphenyl diallyl phosphate (compound A6), 2-phenylphenyl di (2-propynyl) phosphate (compound A7), 2-phenylphenyl phosphate Diphenyl (compound A8), 2-phenylphenyl bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate (compound A9), 2-phenylphenyl bis (4-fluorophenyl) phosphate (compound A10), phosphoric acid 2 -Phenylphenyl bis (4-chlorophenyl) (compound A11) 2-phenylphenyl bis (3-fluorophenyl) phosphate (compound A12), 2-phenylphenyl bis (2-fluorophenyl) phosphate (compound A13), 3-phenylphenyl dimethyl phosphate (compound A23), phosphorus 3-phenylphenyl diethyl acid (compound A24), 3-phenylphenyl dibutyl phosphate (compound A25), 3-phenylphenyl divinyl phosphate (compound A26), 3-phenylphenyl diallyl phosphate (compound A27), phosphoric acid 3 -Phenylphenyl di (2-propynyl) (compound A28), 3-phenylphenyl diphenyl phosphate (compound A29), 3-phenylphenyl bis (4-fluorophenyl) phosphate (compound A30), 3-phenylphenyl phosphate Bis (3-fluorophenyl) (compound 31), one or two selected from 3-phenylphenyl bis (2-fluorophenyl) phosphate (compound A32) and 3-phenylphenyl bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate (compound A33) More than a kind of compound.
Among the above compounds, particularly preferred compounds are 2-phenylphenyl dimethyl phosphate (compound A1), 2-phenylphenyl diethyl phosphate (compound A2), 2-phenylphenyl diisopropyl phosphate (compound A3), 2-phosphate phosphate Phenylphenyl divinyl (compound A5), 2-phenylphenyl diallyl phosphate (compound A6), 2-phenylphenyl di (2-propynyl) phosphate (compound A7), 2-phenylphenyl diphenyl phosphate (compound A8), and 2-phenylphenyl phosphate One or more compounds selected from bis (2,2,2-trifluoroethyl) (Compound A9).

第1発明の非水電解液において、非水電解液に含有される前記一般式(I)で表されるビフェニル化合物の含有量は、非水電解液中に0.1〜4.5質量%である。該含有量が4.5質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され電気化学特性が低下するおそれが少なく、また0.1質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、充電保存特性向上の効果が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.2質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。また、その上限は、4質量%以下が好ましく、3.5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が特に好ましい。   In the nonaqueous electrolytic solution of the first invention, the content of the biphenyl compound represented by the general formula (I) contained in the nonaqueous electrolytic solution is 0.1 to 4.5% by mass in the nonaqueous electrolytic solution. It is. If the content is 4.5% by mass or less, there is little possibility that a film is excessively formed on the electrode and the electrochemical characteristics are lowered, and if it is 0.1% by mass or more, the film is sufficiently formed. The effect of improving the charge storage characteristics is enhanced. The content is preferably 0.2% by mass or more, and more preferably 0.5% by mass or more in the nonaqueous electrolytic solution. Moreover, the upper limit is preferably 4% by mass or less, more preferably 3.5% by mass or less, and particularly preferably 3% by mass or less.

第1発明の非水電解液において、一般式(I)で表されるビフェニル化合物を以下に述べる非水溶媒、電解質塩、更にその他の添加剤を組み合わせることにより、広い温度範囲での電気化学特性、特に充電保存特性と充電保存後の低温出力特性を向上させる効果が相乗的に向上するという特異な効果を発現する。   In the nonaqueous electrolytic solution of the first invention, the biphenyl compound represented by the general formula (I) is combined with a nonaqueous solvent, an electrolyte salt, and other additives described below to combine electrochemical characteristics in a wide temperature range. In particular, it exhibits a unique effect that the effect of improving the charge storage characteristics and the low-temperature output characteristics after storage is synergistically improved.

〔第2発明の非水電解液〕
第2発明の非水電解液は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、非水電解液中に下記一般式(II)で表される非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物を含み、該ハロゲン化フェニルカーボネート化合物の含有量が、非水電解液中に0.001〜5質量%であることを特徴とする非水電解液である。
[Nonaqueous Electrolytic Solution of Second Invention]
The non-aqueous electrolyte of the second invention is a non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent, and an asymmetric halogenated phenyl carbonate compound represented by the following general formula (II) is contained in the non-aqueous electrolyte. In addition, the non-aqueous electrolyte is characterized in that the content of the halogenated phenyl carbonate compound is 0.001 to 5% by mass in the non-aqueous electrolyte.

(一般式(II)中、X11〜X15は、それぞれ独立して、水素原子又はハロゲン原子を示し、X11〜X15のうち1〜4つがハロゲン原子である。) (In the general formula (II), X 11 to X 15 each independently represent a hydrogen atom or a halogen atom, and 1 to 4 of X 11 to X 15 are halogen atoms.)

第2発明の非水電解液が、広い温度範囲、特に高温下での電気化学特性を向上させ、更に高温サイクル後の電極厚みの増加率を低減できる理由は必ずしも明らかではないが、以下のように考えられる。
第2発明の非水電解液に含まれる非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物は、酸素原子に結合した2つのベンゼン環の一方が1〜4つのハロゲン原子を有し、他方のベンゼン環は置換基を持たない非対称カーボネートである。従って、該非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物は、一方のベンゼン環の全てがハロゲン原子で置換された化合物である場合や、全くハロゲン原子で置換されていない化合物である場合に比べ、それらの中間的な酸化還元の受けやすさを示すと予想される。また、同時にハロゲン原子で置換されていない部分、即ち重合に関与すると考えられるC−H結合を特定の数有することで過度に重合しすぎることなく、リチウムイオンの透過を妨げない強固な被膜(SEI被膜)を形成しやすくなると考えられる。この被膜によって、更なる溶媒の分解を抑制し、高温サイクル後の正極及び負極(特に負極)の厚みの増加を抑制することができると考えられる。
The reason why the nonaqueous electrolytic solution of the second invention can improve the electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly at high temperatures, and further reduce the increase rate of the electrode thickness after the high temperature cycle is not necessarily clear, but is as follows. Can be considered.
In the asymmetric halogenated phenyl carbonate compound contained in the non-aqueous electrolyte of the second invention, one of the two benzene rings bonded to the oxygen atom has 1 to 4 halogen atoms, and the other benzene ring has a substituent. There is no asymmetric carbonate. Therefore, the asymmetric halogenated phenyl carbonate compound is intermediate between the case where all of one benzene ring is a compound substituted with a halogen atom and the case where the compound is not substituted with a halogen atom at all. Expected to show susceptibility to redox. At the same time, a strong film (SEI) that does not hinder the permeation of lithium ions without excessive polymerization due to having a specific number of C—H bonds that are considered to be involved in polymerization, that is, a portion that is not substituted with a halogen atom. It is thought that it becomes easy to form a film. It is considered that this coating can suppress further decomposition of the solvent and suppress an increase in the thickness of the positive electrode and the negative electrode (particularly the negative electrode) after the high-temperature cycle.

第2発明の非水電解液に含まれる非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物は、下記一般式(II)で表される。   The asymmetric halogenated phenyl carbonate compound contained in the nonaqueous electrolytic solution of the second invention is represented by the following general formula (II).

(一般式(II)中、X11〜X15は、それぞれ独立して、水素原子又はハロゲン原子を示し、X11〜X15のうち1〜4つがハロゲン原子である。) (In the general formula (II), X 11 to X 15 each independently represent a hydrogen atom or a halogen atom, and 1 to 4 of X 11 to X 15 are halogen atoms.)

一般式(II)において、ハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子が挙げられる。これらの中でも、フッ素原子又は塩素原子が好ましく、酸化還元を受けて正極及び負極の両方に安定で、かつリチウムイオン透過性に優れた被膜を形成し易くする観点から、塩素原子がより好ましい。   In the general formula (II), specific examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom. Among these, a fluorine atom or a chlorine atom is preferable, and a chlorine atom is more preferable from the viewpoint of easily forming a film that is stable on both the positive electrode and the negative electrode and excellent in lithium ion permeability upon oxidation and reduction.

一般式(II)において、X11〜X15のうち1〜4つがハロゲン原子であり、中でもハロゲン原子の数が3つ以下である化合物が好ましく、更にハロゲン原子の数が2つ以下である化合物であると酸化還元のバランスが高まり、正極及び負極の両方に安定で、かつリチウムイオン透過性に優れた被膜を形成し易くなるためより好ましく、特にハロゲン原子の数が1つである化合物であると負極の厚みの増加を抑制する効果が一段と高まるため更に好ましい。
また、正極及び負極(特に負極)の厚みの増加を抑制する効果は、ハロゲン原子の置換位置にも依存する。一般式(II)において、オルト位(X11又はX15)又はパラ位(X13)にハロゲン原子を有する場合に電極の厚みの増加を抑制する効果が高まるため好ましく、とりわけオルト位(X11又はX15)にハロゲン原子を有することが好ましい。
In general formula (II), a compound in which 1 to 4 of X 11 to X 15 are halogen atoms, in particular, a compound having 3 or less halogen atoms is preferable, and a compound having 2 or less halogen atoms. It is more preferable because the balance of oxidation-reduction is increased, and it is easy to form a coating film that is stable on both the positive electrode and the negative electrode and is excellent in lithium ion permeability, and is particularly a compound having one halogen atom. Further, the effect of suppressing the increase in the thickness of the negative electrode is further increased, which is further preferable.
The effect of suppressing the increase in thickness of the positive electrode and the negative electrode (particularly the negative electrode) also depends on the substitution position of the halogen atom. In the general formula (II), when a halogen atom is present in the ortho position (X 11 or X 15 ) or the para position (X 13 ), the effect of suppressing an increase in the thickness of the electrode is enhanced, and in particular, the ortho position (X 11 Or it is preferable to have a halogen atom in X 15 ).

前記一般式(II)で表される化合物の具体例としては、以下の化合物が好適に挙げられる。なお、下記式において、Phはフェニル基を示す。   Specific examples of the compound represented by the general formula (II) include the following compounds. In the following formula, Ph represents a phenyl group.

上記化合物の中でも化合物B1〜B15、B19〜B38が好ましく、化合物B1〜B9、B19〜B27がより好ましく、2−フルオロフェニル フェニルカーボネート(化合物B1)、4−フルオロフェニル フェニルカーボネート(化合物B3)、2,4−ジフルオロフェニル フェニルカーボネート(化合物B5)、2,6−ジフルオロフェニル フェニルカーボネート(化合物B7)、2−クロロフェニル フェニルカーボネート(化合物B19)、3−クロロフェニル フェニルカーボネート(化合物B20)、4−クロロフェニル フェニルカーボネート(化合物B21)、2,4−ジクロロフェニル フェニルカーボネート(化合物B23)、及び2,6−ジクロロフェニル フェニルカーボネート(化合物B25)から選ばれる1種又は2種以上の化合物が更に好ましい。これらの化合物を用いると酸化還元を受けて、正極及び負極の両方に安定、且つリチウムイオン透過性に優れた被膜を形成しやすく、電極厚みの増加を抑制することができる。   Among the above compounds, compounds B1 to B15 and B19 to B38 are preferable, compounds B1 to B9 and B19 to B27 are more preferable, 2-fluorophenyl phenyl carbonate (compound B1), 4-fluorophenyl phenyl carbonate (compound B3), 2 , 4-difluorophenyl phenyl carbonate (compound B5), 2,6-difluorophenyl phenyl carbonate (compound B7), 2-chlorophenyl phenyl carbonate (compound B19), 3-chlorophenyl phenyl carbonate (compound B20), 4-chlorophenyl phenyl carbonate (Compound B21), 2,4-dichlorophenyl phenyl carbonate (Compound B23), and 2,6-dichlorophenyl phenyl carbonate (Compound B25) Species or two or more compounds are more preferred. When these compounds are used, it is easy to form a coating film that is stable and excellent in lithium ion permeability on both the positive electrode and the negative electrode due to oxidation and reduction, and an increase in electrode thickness can be suppressed.

本発明の非水電解液において、非水電解液に含有される前記一般式(II)で表される非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物の含有量は、非水電解液中に0.001〜5質量%であることが好ましい。該含有量が5質量%以下であれば、電極上に過度に被膜が形成され電極厚みが増加するおそれが少なく、また0.001質量%以上であれば被膜の形成が十分であり、高温サイクル特性が高まるので上記範囲であることが好ましい。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましい。また、その上限は、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。   In the non-aqueous electrolyte of the present invention, the content of the asymmetric halogenated phenyl carbonate compound represented by the general formula (II) contained in the non-aqueous electrolyte is 0.001 to 5 mass in the non-aqueous electrolyte. % Is preferred. If the content is 5% by mass or less, there is little possibility that the film is excessively formed on the electrode and the thickness of the electrode increases, and if it is 0.001% by mass or more, the film is sufficiently formed, and the high temperature cycle is performed. Since the characteristics are enhanced, the above range is preferable. The content is more preferably 0.05% by mass or more, and further preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolyte. Moreover, the upper limit is more preferably 3% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less.

本発明の非水電解液に、更に対称フェニルカーボネート化合物を含むと被膜がより強固になり、高温サイクル後の電極厚みの増加率を一段と低減できるという特異的な効果を発揮するので好ましい。   If the non-aqueous electrolyte of the present invention further contains a symmetric phenyl carbonate compound, the coating becomes stronger and a specific effect that the rate of increase in electrode thickness after a high temperature cycle can be further reduced is preferable.

対称フェニルカーボネート化合物としては、2つのベンゼン環が同じであれば、ハロゲン原子で置換されていてもよい。   As a symmetrical phenyl carbonate compound, as long as two benzene rings are the same, they may be substituted with a halogen atom.

前記対称フェニルカーボネートの具体例としては、ジフェニルカーボネート、ビス(2−フルオロフェニル)カーボネート、ビス(3−フルオロフェニル)カーボネート、ビス(4−フルオロフェニル)カーボネート、ビス(2,4−ジフルオロフェニル)カーボネート、ビス(2−クロロフェニル)カーボネート、ビス(3−クロロフェニル)カーボネート、ビス(4−クロロフェニル)カーボネート、ビス(2,4−ジクロロフェニル)カーボネートからなる群より選ばれる少なくとも1種が好適に挙げられる。   Specific examples of the symmetric phenyl carbonate include diphenyl carbonate, bis (2-fluorophenyl) carbonate, bis (3-fluorophenyl) carbonate, bis (4-fluorophenyl) carbonate, and bis (2,4-difluorophenyl) carbonate. And at least one selected from the group consisting of bis (2-chlorophenyl) carbonate, bis (3-chlorophenyl) carbonate, bis (4-chlorophenyl) carbonate, and bis (2,4-dichlorophenyl) carbonate.

中でも、ジフェニルカーボネート、ビス(4−フルオロフェニル)カーボネート、ビス(2,4−ジフルオロフェニル)カーボネート、ビス(2−クロロフェニル)カーボネート、ビス(3−クロロフェニル)カーボネート、ビス(4−クロロフェニル)カーボネート、ビス(2,4−ジクロロフェニル)カーボネートが好ましく、ジフェニルカーボネート、ビス(2−クロロフェニル)カーボネート、ビス(3−クロロフェニル)カーボネート、ビス(4−クロロフェニル)カーボネート、ビス(2,4−ジクロロフェニル)カーボネートがより好ましく、ビス(2−クロロフェニル)カーボネート、ビス(3−クロロフェニル)カーボネート、ビス(4−クロロフェニル)カーボネートが更に好ましい。   Among them, diphenyl carbonate, bis (4-fluorophenyl) carbonate, bis (2,4-difluorophenyl) carbonate, bis (2-chlorophenyl) carbonate, bis (3-chlorophenyl) carbonate, bis (4-chlorophenyl) carbonate, bis (2,4-dichlorophenyl) carbonate is preferred, diphenyl carbonate, bis (2-chlorophenyl) carbonate, bis (3-chlorophenyl) carbonate, bis (4-chlorophenyl) carbonate, bis (2,4-dichlorophenyl) carbonate are more preferred. Bis (2-chlorophenyl) carbonate, bis (3-chlorophenyl) carbonate, and bis (4-chlorophenyl) carbonate are more preferable.

非水電解液中に含まれる対称フェニルカーボネートの含有量としては、[非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物/対称フェニルカーボネート化合物]の質量比が50/50〜99.9/0.1であると、過度に被膜が強固になる恐れがないため好ましく、80/20〜99.5/0.5であることがより好ましく、95/5〜99.3/0.7であるとことが更に好ましい。   As content of the symmetric phenyl carbonate contained in the non-aqueous electrolyte, the mass ratio of [asymmetric halogenated phenyl carbonate compound / symmetric phenyl carbonate compound] is 50/50 to 99.9 / 0.1. In view of the fact that the coating film is not likely to become strong, it is preferable, 80/20 to 99.5 / 0.5 is more preferable, and 95/5 to 99.3 / 0.7 is further preferable.

本発明の非水電解液において、前記一般式(II)で表される特定の非対称ハロゲン化フェニルカーボネートを以下に述べる非水溶媒、電解質塩、更にその他の添加剤を組み合わせることにより、高温での電気化学特性が相乗的に向上し、かつ電極厚みの増加率を低減するという特異な効果を発現する。   In the non-aqueous electrolyte of the present invention, the specific asymmetric halogenated phenyl carbonate represented by the general formula (II) is combined with a non-aqueous solvent, an electrolyte salt, and other additives described below at a high temperature. Electrochemical properties are synergistically improved and a unique effect of reducing the increase rate of the electrode thickness is exhibited.

<第1発明及び第2発明>
〔非水溶媒〕
本発明の非水電解液に使用される非水溶媒としては、環状カーボネート、鎖状エステル、ラクトン、エーテル、及びアミドから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。広い温度範囲での電気化学特性や、高温での電気化学特性を相乗的に向上させるため、鎖状エステルが含まれることが好ましく、鎖状カーボネートが含まれることがより好ましく、環状カーボネートと鎖状カーボネートの両方が含まれることが更に好ましい。
なお、「鎖状エステル」なる用語は、鎖状カーボネート及び鎖状カルボン酸エステルを含む概念として用いる。
<First invention and second invention>
[Nonaqueous solvent]
As the nonaqueous solvent used in the nonaqueous electrolytic solution of the present invention, one or more selected from cyclic carbonates, chain esters, lactones, ethers and amides are preferably mentioned. In order to synergistically improve electrochemical characteristics in a wide temperature range and electrochemical characteristics at high temperatures, it is preferable that a chain ester is included, more preferably a chain carbonate is included, and a cyclic carbonate and a chain carbonate are included. More preferably, both carbonates are included.
The term “chain ester” is used as a concept including a chain carbonate and a chain carboxylic acid ester.

環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート、2,3−ブチレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)、トランス又はシス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(以下、両者を総称して「DFEC」という)、ビニレンカーボネート(VC)、ビニルエチレンカーボネート(VEC)、及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる1種又は2種以上が挙げられ、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、ビニレンカーボネート及び4−エチニル−1,3−ジオキソラン−2−オン(EEC)から選ばれる1種又は2種以上がより好適である。   Examples of the cyclic carbonate include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate, 2,3-butylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), trans or Cis-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one (hereinafter collectively referred to as “DFEC”), vinylene carbonate (VC), vinyl ethylene carbonate (VEC), and 4-ethynyl-1 , 3-dioxolan-2-one (EEC), or one or more thereof, ethylene carbonate, propylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, vinylene carbonate, and 4-ethynyl 1 selected from -1,3-dioxolan-2-one (EEC) Or two or more is more preferable.

また、炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合、又はフッ素原子を有する環状カーボネートのうち少なくとも1種を使用すると広い温度範囲での電気化学特性が一段と向上するので好ましく、又は高温での電気化学特性が一段と向上し、電極厚みの増加率を低減できるので好ましく、炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を含む環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートを両方含むことがより好ましい。炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートとしては、VC、VEC、又はEECが更に好ましく、フッ素原子を有する環状カーボネートとしては、FEC又はDFECが更に好ましい。   Further, it is preferable to use at least one of unsaturated bonds such as carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds, or cyclic carbonates having a fluorine atom, since the electrochemical properties in a wide temperature range are further improved, Alternatively, the electrochemical characteristics at high temperature are further improved, and the rate of increase in the electrode thickness can be reduced, which is preferable, and a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and a ring having a fluorine atom More preferably, both carbonates are included. As the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond, VC, VEC, or EEC is more preferable, and as the cyclic carbonate having a fluorine atom, FEC or DFEC is more preferable.

(第1発明の場合)
第1発明の場合、炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して、好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは0.2体積%以上、更に好ましくは0.7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは7体積%以下、より好ましくは4体積%以下、更に好ましくは2.5体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と広い温度範囲での電気化学特性をより向上させることができるので好ましい。
フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは4体積%以上、更に好ましくは6体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは35体積%以下、より好ましくは25体積%以下、更に15体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができるので好ましい。
(In the case of the first invention)
In the case of the first invention, the content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.07% by volume or more based on the total volume of the nonaqueous solvent. More preferably, it is 0.2% by volume or more, more preferably 0.7% by volume or more, and the upper limit thereof is preferably 7% by volume or less, more preferably 4% by volume or less, still more preferably 2. 5 vol% or less is preferable because electrochemical characteristics in a wider temperature range can be further improved without impairing Li ion permeability.
The content of the cyclic carbonate having a fluorine atom is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 4% by volume or more, still more preferably 6% by volume or more based on the total volume of the nonaqueous solvent. When the upper limit is preferably 35% by volume or less, more preferably 25% by volume or less, and further 15% by volume or less, electrochemical characteristics in a wider temperature range can be improved without impairing Li ion permeability. It is preferable because it is possible.

非水溶媒が炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートの両方を含む場合、フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量に対する炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、好ましくは0.2体積%以上、より好ましくは3体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、その上限としては、好ましくは40体積%以下、より好ましくは30体積%以下、更に好ましくは15体積%以下であると、Liイオン透過性を損なうことなく一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができるので特に好ましい。   When the non-aqueous solvent contains both a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom, the carbon to the content of the cyclic carbonate having a fluorine atom The content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.2% by volume or more, more preferably 3% by volume or more, and further preferably 7% by volume or more. The upper limit is preferably 40% by volume or less, more preferably 30% by volume or less, and even more preferably 15% by volume or less, and the electrochemical characteristics in a wider temperature range can be obtained without impairing Li ion permeability. Since it can improve, it is especially preferable.

また、非水溶媒がエチレンカーボネートと炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの両方を含むと電極上に形成される被膜の広い温度範囲での電気化学特性を向上させることができるので好ましく、エチレンカーボネート及び炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対し、好ましくは3体積%以上、より好ましくは5体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは45体積%以下、より好ましくは35体積%以下、更に好ましくは25体積%以下である。   In addition, when the non-aqueous solvent contains both ethylene carbonate and a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond, the electrochemistry over a wide temperature range of the film formed on the electrode It is preferable because the characteristics can be improved, and the content of ethylene carbonate and a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably based on the total volume of the nonaqueous solvent. 3 volume% or more, more preferably 5 volume% or more, more preferably 7 volume% or more, and the upper limit thereof is preferably 45 volume% or less, more preferably 35 volume% or less, still more preferably 25 volume%. % Or less.

(第2発明の場合)
第2発明の場合、炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して、好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは0.2体積%以上、更に好ましくは0.7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは9体積%以下、より好ましくは6体積%以下、更に好ましくは5体積%以下であると、高温時の被膜の安定性を増すことができるので好ましい。
フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対して好ましくは0.07体積%以上、より好ましくは4体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは35体積%以下、より好ましくは25体積%以下、更に好ましくは15体積%以下であると、一段と高温時の被膜の安定性を増すことができ、電極厚みの増加率を低減できるので好ましい。
(In the case of the second invention)
In the case of the second invention, the content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.07% by volume or more based on the total volume of the nonaqueous solvent. More preferably, it is 0.2% by volume or more, more preferably 0.7% by volume or more, and the upper limit thereof is preferably 9% by volume or less, more preferably 6% by volume or less, still more preferably 5% by volume. % Or less is preferable because the stability of the coating at high temperatures can be increased.
The content of the cyclic carbonate having a fluorine atom is preferably 0.07% by volume or more, more preferably 4% by volume or more, still more preferably 7% by volume or more, based on the total volume of the nonaqueous solvent. The upper limit is preferably 35% by volume or less, more preferably 25% by volume or less, and even more preferably 15% by volume or less, which can further increase the stability of the coating at high temperatures and increase the increase rate of the electrode thickness. Since it can reduce, it is preferable.

非水溶媒が炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートとフッ素原子を有する環状カーボネートの両方を含む場合、フッ素原子を有する環状カーボネートの含有量に対する炭素−炭素二重結合又は炭素−炭素三重結合等の不飽和結合を有する環状カーボネートの含有量は、好ましくは0.2体積%以上、より好ましくは3体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、その上限としては、好ましくは40体積%以下、より好ましくは30体積%以下、更に好ましくは15体積%以下であると、更に一段と高温時の被膜の安定性を増すことができ、電極厚みの増加率を低減できるので好ましい。
また、非水溶媒がエチレンカーボネート及び/又はプロピレンカーボネートを含むと電極上に形成される被膜の安定性が増し、電極厚みの増加率を低減できるので好ましく、エチレンカーボネート及び/又はプロピレンカーボネートの含有量は、非水溶媒の総体積に対し、好ましくは3体積%以上、より好ましくは5体積%以上、更に好ましくは7体積%以上であり、また、その上限としては、好ましくは45体積%以下、より好ましくは35体積%以下、更に好ましくは25体積%以下である。
When the non-aqueous solvent contains both a cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and a cyclic carbonate having a fluorine atom, the carbon- relative to the content of the cyclic carbonate having a fluorine atom The content of the cyclic carbonate having an unsaturated bond such as a carbon double bond or a carbon-carbon triple bond is preferably 0.2% by volume or more, more preferably 3% by volume or more, and further preferably 7% by volume or more. The upper limit is preferably 40% by volume or less, more preferably 30% by volume or less, and even more preferably 15% by volume or less, which can further increase the stability of the coating film at a high temperature and increase the electrode thickness. This is preferable because the rate of increase can be reduced.
Further, when the nonaqueous solvent contains ethylene carbonate and / or propylene carbonate, the stability of the film formed on the electrode is increased, and the rate of increase in the electrode thickness can be reduced, and the content of ethylene carbonate and / or propylene carbonate is preferable. Is preferably 3% by volume or more, more preferably 5% by volume or more, still more preferably 7% by volume or more, and the upper limit thereof is preferably 45% by volume or less, based on the total volume of the nonaqueous solvent. More preferably, it is 35 volume% or less, More preferably, it is 25 volume% or less.

(第1発明、第2発明共通)
上記の溶媒は1種類で使用してもよく、また2種類以上を組み合わせて使用した場合は、広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が更に向上するので好ましく、又は高温時の被膜の安定性が一段と増し、電極厚みの増加率を低減できると共に、広い温度範囲での電気化学特性が更に向上するので好ましく、3種類以上を組み合わせて使用することが特に好ましい。これらの環状カーボネートの好適な組合せとしては、ECとPC、ECとVC、PCとVC、VCとFEC、ECとFEC、PCとFEC、FECとDFEC、ECとDFEC、PCとDFEC、VCとDFEC、VECとDFEC、VCとEEC、ECとEEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとVEC、ECとVCとEEC、ECとEECとFEC、PCとVCとFEC、ECとVCとDFEC、PCとVCとDFEC、ECとPCとVCとFEC、又はECとPCとVCとDFEC等が好ましい。前記の組合せのうち、ECとVC、ECとFEC、PCとFEC、ECとPCとVC、ECとPCとFEC、ECとVCとFEC、ECとVCとEEC、ECとEECとFEC、PCとVCとFEC、又はECとPCとVCとFEC等の組合せがより好ましい。
(Common to the first and second inventions)
The above solvents may be used alone or in combination of two or more, because the effect of improving electrochemical properties over a wide temperature range is further improved, or the stability of the coating at high temperatures It is preferable to use three or more kinds in combination, because the properties increase further, the rate of increase in the electrode thickness can be reduced, and the electrochemical characteristics in a wide temperature range are further improved. Preferred combinations of these cyclic carbonates include EC and PC, EC and VC, PC and VC, VC and FEC, EC and FEC, PC and FEC, FEC and DFEC, EC and DFEC, PC and DFEC, VC and DFEC , VEC and DFEC, VC and EEC, EC and EEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and VEC, EC and VC and EEC, EC and EEC and FEC, PC And VC and FEC, EC and VC and DFEC, PC and VC and DFEC, EC and PC and VC and FEC, or EC and PC and VC and DFEC are preferable. Of the above combinations, EC and VC, EC and FEC, PC and FEC, EC and PC and VC, EC and PC and FEC, EC and VC and FEC, EC and VC and EEC, EC and EEC and FEC, PC and A combination of VC and FEC, or EC, PC, VC and FEC is more preferable.

鎖状エステルとしては、メチルエチルカーボネート(MEC)、メチルプロピルカーボネート(MPC)、メチルイソプロピルカーボネート(MIPC)、メチルブチルカーボネート、及びエチルプロピルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の非対称鎖状カーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、ジプロピルカーボネート、及びジブチルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上の対称鎖状カーボネート、ピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、ピバリン酸プロピル等のピバリン酸エステル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、酢酸メチル、及び酢酸エチル(EA)から選ばれる1種又は2種以上の鎖状カルボン酸エステルが好適に挙げられる。
前記鎖状エステルの中でも、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、プロピオン酸メチル、酢酸メチル及び酢酸エチル(EA)から選ばれるメチル基を有する鎖状エステルが好ましく、特にメチル基を有する鎖状カーボネートが好ましい。
また、鎖状カーボネートを用いる場合には、2種以上を用いることが好ましい。さらに対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートの両方が含まれるとより好ましく、対称鎖状カーボネートの含有量が非対称鎖状カーボネートより多く含まれると更に好ましい。
As the chain ester, one or more asymmetric chain carbonates selected from methyl ethyl carbonate (MEC), methyl propyl carbonate (MPC), methyl isopropyl carbonate (MIPC), methyl butyl carbonate, and ethyl propyl carbonate, One or more symmetrical linear carbonates selected from dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), dipropyl carbonate, and dibutyl carbonate, pivalate esters such as methyl pivalate, ethyl pivalate, and propyl pivalate Preferable examples include one or more chain carboxylic acid esters selected from methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, methyl acetate, and ethyl acetate (EA).
Among the chain esters, chain esters having a methyl group selected from dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, methyl butyl carbonate, methyl propionate, methyl acetate and ethyl acetate (EA) are preferable. In particular, a chain carbonate having a methyl group is preferred.
Moreover, when using chain carbonate, it is preferable to use 2 or more types. Further, it is more preferable that both a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate are contained, and it is further more preferable that the content of the symmetric chain carbonate is more than that of the asymmetric chain carbonate.

鎖状エステルの含有量は、特に制限されないが、非水溶媒の総体積に対して、60〜90体積%の範囲で用いるのが好ましい。該含有量が60体積%以上であれば非水電解液の粘度が高くなりすぎず、90体積%以下であれば非水電解液の電気伝導度が低下して、広い温度範囲での電気化学特性が低下するおそれが少ないので、又は広い温度範囲、特に高温での電気化学特性が低下するおそれが少ないので、上記範囲であることが好ましい。   The content of the chain ester is not particularly limited, but it is preferably used in the range of 60 to 90% by volume with respect to the total volume of the nonaqueous solvent. If the content is 60% by volume or more, the viscosity of the non-aqueous electrolyte does not become too high, and if it is 90% by volume or less, the electrical conductivity of the non-aqueous electrolyte is lowered, and the electrochemistry in a wide temperature range. The above range is preferable because there is little possibility that the characteristics will deteriorate, or there is little possibility that the electrochemical characteristics at a wide temperature range, particularly at high temperatures, will decrease.

鎖状カーボネート中に対称鎖状カーボネートが占める体積の割合は、51体積%以上が好ましく、55体積%以上がより好ましい。その上限としては、95体積%以下がより好ましく、85体積%以下であると更に好ましい。対称鎖状カーボネートにジメチルカーボネートが含まれると特に好ましい。また、非対称鎖状カーボネートはメチル基を有するとより好ましく、メチルエチルカーボネートが特に好ましい。上記の場合に、一段と広い温度範囲、特に高温での電気化学特性が向上するので好ましく、又は高温時の被膜の安定性が増し、電極厚みの増加率を低減できると共に、一段と広い温度範囲、特に高温での電気化学特性が向上するので好ましい。   The volume ratio of the symmetric chain carbonate in the chain carbonate is preferably 51% by volume or more, and more preferably 55% by volume or more. The upper limit is more preferably 95% by volume or less, and still more preferably 85% by volume or less. It is particularly preferred that the symmetric chain carbonate contains dimethyl carbonate. The asymmetric chain carbonate preferably has a methyl group, and methyl ethyl carbonate is particularly preferable. In the above case, it is preferable because the electrochemical characteristics at a wider temperature range, particularly at high temperature, are improved, or the stability of the coating at high temperature is increased, the rate of increase in electrode thickness can be reduced, and a wider temperature range, especially It is preferable because electrochemical characteristics at high temperature are improved.

環状カーボネートと鎖状エステルの割合は、高温下での電気化学特性向上の観点から、又は広い温度範囲、特に高温での電気化学特性向上の観点から、環状カーボネート/鎖状エステル(体積比)が10/90〜45/55が好ましく、15/85〜40/60がより好ましく、20/80〜35/65が特に好ましい。   The ratio between the cyclic carbonate and the chain ester is such that the cyclic carbonate / chain ester (volume ratio) is from the viewpoint of improving the electrochemical properties at high temperatures or from the viewpoint of improving the electrochemical properties at a wide temperature range, particularly at high temperatures. 10/90 to 45/55 are preferable, 15/85 to 40/60 are more preferable, and 20/80 to 35/65 are particularly preferable.

その他の非水溶媒としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン等の環状エーテル、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン等の鎖状エーテル、ジメチルホルムアミド等のアミド、スルホラン等のスルホン、及びγ−ブチロラクトン(GBL)、γ−バレロラクトン、α−アンゲリカラクトン等のラクトンから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。
上記その他の非水溶媒は通常、適切な物性を達成するために、混合して使用される。その組合せは、例えば、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カルボン酸エステルとの組合せ、環状カーボネートと鎖状エステル(鎖状カーボネート)とラクトンとの組合せ、環状カーボネートと鎖状エステル(鎖状カーボネート)とエーテルとの組合せ、環状カーボネートと鎖状カーボネートと鎖状カルボン酸エステルとの組合せ等が好適に挙げられ、環状カーボネートと鎖状エステルとラクトンとの組合せがより好ましく、ラクトンの中でもγ−ブチロラクトン(GBL)を用いると更に好ましい。
Other nonaqueous solvents include cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and 1,4-dioxane, chains such as 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane and 1,2-dibutoxyethane. Preferable examples include one or two or more selected from amides such as cyclic ethers, amides such as dimethylformamide, sulfones such as sulfolane, and lactones such as γ-butyrolactone (GBL), γ-valerolactone, and α-angelicalactone.
The other non-aqueous solvents are usually used as a mixture in order to achieve appropriate physical properties. The combination includes, for example, a combination of a cyclic carbonate and a chain carbonate, a combination of a cyclic carbonate and a chain carboxylic acid ester, a combination of a cyclic carbonate, a chain ester (chain carbonate) and a lactone, and a cyclic carbonate and a chain. Preferred examples include combinations of esters (chain carbonates) and ethers, and combinations of cyclic carbonates, chain carbonates and chain carboxylic acid esters, etc., and combinations of cyclic carbonates, chain esters and lactones are more preferred. Of these, γ-butyrolactone (GBL) is more preferred.

その他の非水溶媒の含有量は、非水溶媒の総体積に対して、通常1%以上、好ましくは2%以上であり、また通常40%以下、好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下である。   The content of the other nonaqueous solvent is usually 1% or more, preferably 2% or more, and usually 40% or less, preferably 30% or less, more preferably 20%, based on the total volume of the nonaqueous solvent. It is as follows.

(第1発明の場合)
第1発明の場合、一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させる目的で、非水電解液中にさらにその他の添加剤を加えることが好ましい。
その他の添加剤の具体例としては、以下の(A)〜(I)の化合物が挙げられる。
(In the case of the first invention)
In the case of the first invention, it is preferable to add other additives to the non-aqueous electrolyte for the purpose of improving electrochemical characteristics over a wider temperature range.
Specific examples of other additives include the following compounds (A) to (I).

(A)アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、及びセバコニトリルから選ばれる1種又は2種以上のニトリル。
(B)シクロヘキシルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン、1−フルオロ−4−tert−ブチルベンゼン等の分枝アルキル基を有する芳香族化合物や、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、フルオロベンゼン、メチルフェニルカーボネート、エチルフェニルカーボネート、ジフェニルカーボネート等の芳香族化合物。
(C)メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、ブチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートから選ばれる1種又は2種以上のイソシアネート化合物。
(A) One or more nitriles selected from acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimelonitrile, suberonitrile, and sebacononitrile.
(B) Aromatic compounds having a branched alkyl group such as cyclohexylbenzene, tert-butylbenzene, tert-amylbenzene, 1-fluoro-4-tert-butylbenzene, biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-form), aromatic compounds such as fluorobenzene, methylphenyl carbonate, ethylphenyl carbonate, and diphenyl carbonate.
(C) selected from methyl isocyanate, ethyl isocyanate, butyl isocyanate, phenyl isocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl methacrylate One or more isocyanate compounds.

(D)2−プロピニル メチル カーボネート、酢酸 2−プロピニル、ギ酸 2−プロピニル、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジホルメートから選ばれる1種又は2種以上の三重結合含有化合物。
(E)1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、又は2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート等のスルトン、エチレンサルファイト等の環状サルファイト、エチレンサルフェート等の環状サルフェート、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ブタン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、又はメチレンメタンジスルホネート等のスルホン酸エステル、ジビニルスルホン、1,2−ビス(ビニルスルホニル)エタン、又はビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテル等のビニルスルホン化合物から選ばれる1種又は2種以上のS=O基含有化合物。
(F)1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、1,3,5−トリオキサン等の環状アセタール化合物。
(D) 2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl acetate, 2-propynyl formate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonate, 2-propynyl vinylsulfonate, 2- (methanesulfonyloxy) propionate 2- One or more triple bond-containing compounds selected from propynyl, di (2-propynyl) oxalate, 2-butyne-1,4-diyl dimethanesulfonate, and 2-butyne-1,4-diyl diformate.
(E) 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, or 2,2-dioxide-1,2-oxathiolane-4- Sultone such as yl acetate, cyclic sulfite such as ethylene sulfate, cyclic sulfate such as ethylene sulfate, butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, butane-1,4-diyl dimethanesulfonate, or methylenemethane disulfonate One or more S = O group-containing compounds selected from vinyl sulfone compounds such as sulfonic acid ester, divinyl sulfone, 1,2-bis (vinylsulfonyl) ethane, or bis (2-vinylsulfonylethyl) ether .
(F) Cyclic acetal compounds such as 1,3-dioxolane, 1,3-dioxane and 1,3,5-trioxane.

(G)リン酸トリメチル、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、及び2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートから選ばれる1種又は2種以上のリン含有化合物。
(H)無水酢酸、無水プロピオン酸等の鎖状のカルボン酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸、3−アリル無水コハク酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、又は3−スルホ−プロピオン酸無水物等の環状酸無水物。
(I)メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はエトキシヘプタフルオロシクロテトラホスファゼン等の環状ホスファゼン化合物。
(G) Trimethyl phosphate, tributyl phosphate, trioctyl phosphate, tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, and 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) ) One or more phosphorus-containing compounds selected from acetate.
(H) Chain carboxylic anhydrides such as acetic anhydride and propionic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, 3-allyl succinic anhydride, glutaric anhydride, itaconic anhydride, or 3-sulfo-propionic anhydride Cyclic acid anhydrides such as products.
(I) Cyclic phosphazene compounds such as methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, phenoxypentafluorocyclotriphosphazene, or ethoxyheptafluorocyclotetraphosphazene.

上記の中でも、(A)ニトリル、(B)芳香族化合物、及び(C)イソシアネート化合物から選ばれる少なくとも1種以上を含むと一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。
(A)ニトリルの中では、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、及びピメロニトリルから選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。
(B)芳香族化合物の中では、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、及びtert−アミルベンゼンから選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、ビフェニル、o−ターフェニル、フルオロベンゼン、シクロヘキシルベンゼン、及びtert−アミルベンゼンから選ばれる1種又は2種以上が特に好ましい。
(C)イソシアネート化合物の中では、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートから選ばれる1種又は2種以上がより好ましい。
Among these, it is preferable to include at least one selected from (A) nitrile, (B) aromatic compound, and (C) isocyanate compound, since the electrochemical characteristics in a wider temperature range are further improved.
Among (A) nitriles, one or more selected from succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile are more preferable.
(B) Among aromatic compounds, one or two selected from biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-form), fluorobenzene, cyclohexylbenzene, tert-butylbenzene, and tert-amylbenzene The above is more preferable, and one or more selected from biphenyl, o-terphenyl, fluorobenzene, cyclohexylbenzene, and tert-amylbenzene are particularly preferable.
Among (C) isocyanate compounds, one or more selected from hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl methacrylate are more preferable.

前記(A)〜(C)の化合物の含有量は、非水電解液中に0.01〜7質量%が好ましい。この範囲では、被膜が厚くなり過ぎずに十分に形成され、一段と広い温度範囲での電気化学特性が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.05質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、その上限は、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。   The content of the compounds (A) to (C) is preferably 0.01 to 7% by mass in the non-aqueous electrolyte. In this range, the film is sufficiently formed without becoming too thick, and the electrochemical characteristics in a wider temperature range are enhanced. The content is more preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolyte, and the upper limit thereof is more preferably 5% by mass or less, further preferably 3% by mass or less. .

また、(D)三重結合含有化合物、(E)スルトン、環状サルファイト、スルホン酸エステル、ビニルスルホンから選ばれる環状又は鎖状のS=O基含有化合物、(F)環状アセタール化合物、(G)リン含有化合物、(H)環状酸無水物、及び(I)環状ホスファゼン化合物を含むと一段と広い温度範囲での電気化学特性が向上するので好ましい。
(D)三重結合含有化合物としては、2−プロピニル メチル カーボネート、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネートから選ばれる1種又は2種以上が好ましく、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネートから選ばれる1種又は2種以上が更に好ましい。
(E)スルトン、環状サルファイト、環状サルフェート、スルホン酸エステル、及びビニルスルホンから選ばれる環状又は鎖状のS=O基含有化合物(但し、三重結合含有化合物、及び前記一般式のいずれかで表される特定の化合物は含まない)を用いることが好ましい。
(D) Triple bond-containing compound, (E) Sultone, cyclic sulfite, sulfonic acid ester, cyclic S = O group-containing compound selected from vinyl sulfone, (F) cyclic acetal compound, (G) It is preferable to include a phosphorus-containing compound, (H) a cyclic acid anhydride, and (I) a cyclic phosphazene compound because the electrochemical properties in a wider temperature range are further improved.
(D) As a triple bond containing compound, 2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonate, 2-propynyl vinylsulfonate, di (2-propynyl) oxalate, and 2-butyne-1 , 4-diyl dimethanesulfonate is preferably selected from one or two or more, 2-propynyl methanesulfonate, 2-propynyl vinylsulfonate, di (2-propynyl) oxalate, and 2-butyne-1,4- One or more selected from diyl dimethanesulfonate is more preferable.
(E) A cyclic or chain-containing S═O group-containing compound selected from sultone, cyclic sulfite, cyclic sulfate, sulfonic acid ester, and vinyl sulfone (provided that the triple bond-containing compound and any one of the above general formulas are used) It is preferable to use a specific compound).

前記環状のS=O基含有化合物としては、1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、メチレン メタンジスルホネート、エチレンサルファイト、及びエチレンサルフェートから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。
また、鎖状のS=O基含有化合物としては、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ブタン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、ジメチル メタンジスルホネート、ペンタフルオロフェニル メタンスルホネート、ジビニルスルホン、及びビス(2−ビニルスルホニルエチル)エーテルから選ばれる1種又は2種以上が好適に挙げられる。
前記環状又は鎖状のS=O基含有化合物の中でも、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、エチレンサルフェート、ペンタフルオロフェニル メタンスルホネート、及びジビニルスルホンから選ばれる1種又は2種以上が更に好ましい。
Examples of the cyclic S═O group-containing compound include 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 2,2-dioxide- One or more selected from 1,2-oxathiolan-4-yl acetate, methylene methane disulfonate, ethylene sulfite, and ethylene sulfate are preferred.
Examples of the chain-like S═O group-containing compound include butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, butane-1,4-diyl dimethanesulfonate, dimethylmethane disulfonate, pentafluorophenyl methanesulfonate, divinylsulfone, And one or more selected from bis (2-vinylsulfonylethyl) ether are preferred.
Among the cyclic or chain-containing S═O group-containing compounds, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, 2,2-dioxide-1,2-oxathiolan-4-yl acetate , Ethylene sulfate, pentafluorophenyl methanesulfonate, and one or more selected from divinylsulfone are more preferable.

(F)環状アセタール化合物としては、1,3−ジオキソラン、又は1,3−ジオキサンが好ましく、1,3−ジオキサンが更に好ましい。
(G)リン含有化合物としては、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、又は2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートが更に好ましい。
(H)環状酸無水物としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、又は3−アリル無水コハク酸が好ましく、無水コハク酸又は3−アリル無水コハク酸が更に好ましい。
(I)環状ホスファゼン化合物としては、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はフェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン等の環状ホスファゼン化合物が好ましく、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はエトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼンが更に好ましい。
(F) As the cyclic acetal compound, 1,3-dioxolane or 1,3-dioxane is preferable, and 1,3-dioxane is more preferable.
(G) The phosphorus-containing compound is more preferably tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, or 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate.
(H) As the cyclic acid anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, or 3-allyl succinic anhydride is preferable, and succinic anhydride or 3-allyl succinic anhydride is more preferable.
(I) As the cyclic phosphazene compound, a cyclic phosphazene compound such as methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, or phenoxypentafluorocyclotriphosphazene is preferable, and methoxypentafluorocyclotriphosphazene or ethoxypentafluorocyclo More preferred is triphosphazene.

前記(D)〜(I)の化合物の含有量は、非水電解液中に0.001〜5質量%が好ましい。この範囲では、被膜が厚くなり過ぎずに十分に形成され、一段と広い温度範囲での電気化学特性が高まる。該含有量は、非水電解液中に0.01質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、その上限は、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。   The content of the compounds (D) to (I) is preferably 0.001 to 5% by mass in the non-aqueous electrolyte. In this range, the film is sufficiently formed without becoming too thick, and the electrochemical characteristics in a wider temperature range are enhanced. The content is more preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolyte, and the upper limit thereof is more preferably 3% by mass or less, and further preferably 2% by mass or less. .

また、一段と広い温度範囲での電気化学特性を向上させる目的で、非水電解液中にさらに、シュウ酸骨格を有するリチウム塩、リン酸骨格を有するリチウム塩及びS=O基を有するリチウム塩の中から選ばれる1種以上のリチウム塩を含むことが好ましい。
リチウム塩の具体例としては、リチウム ビス(オキサラト)ボレート〔LiBOB〕、リチウム ジフルオロ(オキサラト)ボレート〔LiDFOB〕、リチウム テトラフルオロ(オキサラト)ホスフェート〔LiTFOP〕、及びリチウム ジフルオロビス(オキサラト)ホスフェート〔LiDFOP〕から選ばれる少なくとも1種のシュウ酸骨格を有するリチウム塩、LiPOやLiPOF等のリン酸骨格を有するリチウム塩、リチウム トリフルオロ((メタンスルホニル)オキシ)ボレート〔LiTFMSB〕、リチウム ペンタフルオロ((メタンスルホニル)オキシ)ホスフェート〔LiPFMSP〕、リチウム メチルサルフェート〔LMS〕、リチウムエチルサルフェート〔LES〕、リチウム 2,2,2−トリフルオロエチルサルフェート〔LFES〕、及びFSOLiから選ばれる1種以上のS=O基を有するリチウム塩が好適に挙げられる。これらの中でも、LiBOB、LiDFOB、LiTFOP、LiDFOP、LiPO、LiTFMSB、LMS、LES、LFES、及びFSOLiから選ばれるリチウム塩を含むことがより好ましい。
In addition, for the purpose of improving electrochemical characteristics in a wider temperature range, a lithium salt having an oxalic acid skeleton, a lithium salt having a phosphoric acid skeleton, and a lithium salt having an S═O group are further included in the non-aqueous electrolyte. It is preferable to include one or more lithium salts selected from the inside.
Specific examples of lithium salts include lithium bis (oxalato) borate [LiBOB], lithium difluoro (oxalato) borate [LiDFOB], lithium tetrafluoro (oxalato) phosphate [LiTFOP], and lithium difluorobis (oxalato) phosphate [LiDFOP]. A lithium salt having at least one oxalic acid skeleton selected from Lithium salt having a phosphoric acid skeleton such as LiPO 2 F 2 or Li 2 PO 3 F, lithium trifluoro ((methanesulfonyl) oxy) borate [LiTFMSB], Lithium pentafluoro ((methanesulfonyl) oxy) phosphate [LiPFMSP], lithium methyl sulfate [LMS], lithium ethyl sulfate [LES], lithium 2,2,2-tri Le Oro ethylsulfate [LFES], and lithium salts suitably having 1 or more S = O group selected from FSO 3 Li. Among these, it is more preferable to include a lithium salt selected from LiBOB, LiDFOB, LiTFOP, LiDFOP, LiPO 2 F 2 , LiTFMSB, LMS, LES, LFES, and FSO 3 Li.

前記リチウム塩が非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上0.5M以下である場合が好ましい。この範囲にあると広い温度範囲での電気化学特性の向上効果が一段と発揮される。好ましくは0.01M以上、更に好ましくは0.03M以上、特に好ましくは0.04M以上である。その上限は、更に好ましくは0.4M以下、特に好ましくは0.2M以下である。(ただし、Mはmol/Lを示す。)   The proportion of the lithium salt in the non-aqueous solvent is preferably 0.001M or more and 0.5M or less. Within this range, the effect of improving electrochemical characteristics over a wide temperature range is further exhibited. Preferably it is 0.01M or more, More preferably, it is 0.03M or more, Most preferably, it is 0.04M or more. The upper limit is more preferably 0.4M or less, and particularly preferably 0.2M or less. (However, M represents mol / L.)

(第2発明の場合)
第2発明の非水電解液においては、一般式(II)で表される非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物と組み合わせて用いることができる添加剤として、(a)SO基含有化合物、(b)フッ素化ベンゼン化合物、(c)リン酸エステル化合物、(d)炭素−炭素三重結合含有化合物、(e)カルボン酸無水物、(f)イソシアネート化合物、(g)リチウム含有イオン性化合物、(h)ニトリル化合物、(i)ベンゼン化合物、(j)環状アセタール化合物、及び(k)ホスファゼン化合物から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。前記(a)〜(k)の化合物から選ばれる少なくとも1種を含むことで4種又は5種以上の官能基又は特性基による混合SEI被膜を形成し、高温サイクル後の電極厚みの増加率を低減させるという効果を更に高めることができる。
(In the case of the second invention)
In the nonaqueous electrolytic solution of the second invention, as an additive that can be used in combination with the asymmetric halogenated phenyl carbonate compound represented by the general formula (II), (a) a SO 2 group-containing compound, (b) fluorine Benzene compound, (c) phosphate ester compound, (d) carbon-carbon triple bond-containing compound, (e) carboxylic acid anhydride, (f) isocyanate compound, (g) lithium-containing ionic compound, (h) nitrile Examples thereof include at least one selected from a compound, (i) a benzene compound, (j) a cyclic acetal compound, and (k) a phosphazene compound. By including at least one selected from the compounds of (a) to (k), a mixed SEI film is formed by four or five or more functional groups or characteristic groups, and the rate of increase in electrode thickness after high-temperature cycling is increased. The effect of reducing can be further enhanced.

(a)SO基含有化合物としては、分子内に「SO基」を有する化合物であれば特にその種類は限定されない。その具体的としては、1,3−プロパンスルトン、1,3−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、1,4−ブタンスルトン、1,3−プロペンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、もしくは5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド等のスルトン、エチレンサルファイト、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、ブタン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、ペンタン−1,5−ジイル ジメタンスルホネート、メチレンメタンジスルホネート、及びジビニルスルホン等からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記SO基含有化合物の中でも、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、2,4−ブタンスルトン、2,2−ジオキシド−1,2−オキサチオラン−4−イル アセテート、5,5−ジメチル−1,2−オキサチオラン−4−オン 2,2−ジオキシド、ブタン−2,3−ジイル ジメタンスルホネート、及びジビニルスルホンからなる群より選ばれる1種以上が更に好ましい。
The (a) SO 2 group-containing compound is not particularly limited as long as it is a compound having an “SO 2 group” in the molecule. Specific examples thereof include 1,3-propane sultone, 1,3-butane sultone, 2,4-butane sultone, 1,4-butane sultone, 1,3-propene sultone, 2,2-dioxide-1,2-oxathiolane- Sultone such as 4-yl acetate or 5,5-dimethyl-1,2-oxathiolane-4-one 2,2-dioxide, ethylene sulfite, butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, butane-1,4 -One or more types selected from the group consisting of diyl dimethane sulfonate, pentane-1,5-diyl dimethane sulfonate, methylene methane disulfonate, divinyl sulfone and the like are preferable, and two or more types are more preferable.
Among the SO 2 group-containing compounds, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, 2,4-butane sultone, 2,2-dioxido-1,2-oxathiolan-4-yl acetate, 5,5-dimethyl -1,2-oxathiolane-4-one One or more selected from the group consisting of 2,2-dioxide, butane-2,3-diyl dimethanesulfonate, and divinylsulfone is more preferable.

(b)フッ素化ベンゼン化合物としては、分子内に「ベンゼン環の少なくとも一部がフッ素で置換されたフェニル基」を有する化合物であれば特にその種類は限定されない。その具体的としては、フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン(o,m,p体)、2,4−ジフルオロアニソール、1−フルオロ−2−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−3−シクロヘキシルベンゼン、1−フルオロ−4−シクロヘキシルベンゼン、ペンタフルオロフェニルメタンスルホネート、2−フルオロフェニルメタンスルホネート、3−フルオロフェニルメタンスルホネート、4−フルオロフェニルメタンスルホネート、2,4−ジフルオロフェニルメタンスルホネート、3,4−ジフルオロフェニルメタンスルホネート、2,3,4−トリフルオロフェニルメタンスルホネート、2,3,5,6−テトラフルオロフェニルメタンスルホネート、4−フルオロ−3−トリフルオロメチルフェニルメタンスルホネート、及び4−フルオロ−3−トリフルオロメチルフェニル メチルカーボネート等から選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記フッ素化ベンゼン化合物としては、フルオロベンゼン、2,4−ジフルオロアニオール、1−フルオロ−4−シクロヘキシルベンゼン、パンタフルオロフェニルメタンスルホネート、2−フルオロフェニルメタンスルホネート、2,4−ジフルオロフェニルメタンスルホネート、及び4−フルオロ−3−トリフルオロメチルフェニルメタンスルホネートからなる群より選ばれる1種以上が更に好ましい。
The type of (b) fluorinated benzene compound is not particularly limited as long as it has a “phenyl group in which at least a part of the benzene ring is substituted with fluorine” in the molecule. Specific examples thereof include fluorobenzene, difluorobenzene (o, m, p form), 2,4-difluoroanisole, 1-fluoro-2-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-3-cyclohexylbenzene, 1-fluoro-4. -Cyclohexyl benzene, pentafluorophenyl methane sulfonate, 2-fluorophenyl methane sulfonate, 3-fluorophenyl methane sulfonate, 4-fluorophenyl methane sulfonate, 2,4-difluorophenyl methane sulfonate, 3,4-difluorophenyl methane sulfonate, 2 , 3,4-trifluorophenylmethanesulfonate, 2,3,5,6-tetrafluorophenylmethanesulfonate, 4-fluoro-3-trifluoromethylphenylmethanesulfonate, and 4- Ruoro-3-one or more suitably include selected from trifluoromethylphenyl methyl carbonate, or two or more is more preferable.
Examples of the fluorinated benzene compound include fluorobenzene, 2,4-difluoroaniol, 1-fluoro-4-cyclohexylbenzene, pantafluorophenylmethanesulfonate, 2-fluorophenylmethanesulfonate, 2,4-difluorophenylmethanesulfonate, And at least one selected from the group consisting of 4-fluoro-3-trifluoromethylphenylmethanesulfonate.

(c)リン酸エステル化合物としては、分子内に「P(=O)基」を有する化合物であれば特にその種類は限定されない。その具体的としては、リン酸トリメチル、リン酸トリブチル、及びリン酸トリオクチル、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)メチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)エチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2−ジフルオロエチル、リン酸ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)2,2,3,3−テトラフルオロプロピル、リン酸ビス(2,2−ジフルオロエチル)2,2,2−トリフルオロエチル、リン酸ビス(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)2,2,2−トリフルオロエチル及びリン酸(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロプロピル)メチル、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、メチレンビスホスホン酸メチル、メチレンビスホスホン酸エチル、エチレンビスホスホン酸メチル、エチレンビスホスホン酸エチル、ブチレンビスホスホン酸メチル、ブチレンビスホスホン酸エチル、メチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメチルホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエチルホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、ピロリン酸メチル、及びピロリン酸エチル等からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。   The type of (c) phosphate ester compound is not particularly limited as long as it is a compound having a “P (═O) group” in the molecule. Specific examples thereof include trimethyl phosphate, tributyl phosphate, and trioctyl phosphate, tris (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) methyl phosphate, Bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate, bis (2,2,2-trifluoroethyl) phosphate, 2,2-difluoroethyl phosphate, bis (2,2,2-trifluoroethyl phosphate) ) 2,2,3,3-tetrafluoropropyl, bis (2,2-difluoroethyl) phosphate 2,2,2-trifluoroethyl, bis (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) phosphate 2,2,2-trifluoroethyl and (2,2,2-trifluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoropropyl) methyl phosphate, tris (1,1,1,3, phosphate) 3, -Hexafluoropropan-2-yl), methyl methylene bisphosphonate, ethyl methylene bisphosphonate, methyl ethylene bisphosphonate, ethyl ethylene bisphosphonate, methyl butylene bisphosphonate, ethyl butylene bisphosphonate, methyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethylphosphoryl) acetate, methyl 2 -(Dimethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (die One or more selected from the group consisting of (toxylphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, methyl pyrophosphate, ethyl pyrophosphate and the like are preferable examples. 2 or more are more preferable.

前記リン酸エステル化合物の中でも、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、メチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、メチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジメトキシホスホリル)アセテート、2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートが好ましく、リン酸トリス(2,2,2−トリフルオロエチル)、リン酸トリス(1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン−2−イル)、エチル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテート、及び2−プロピニル 2−(ジエトキシホスホリル)アセテートからなる群より選ばれる1種以上が更に好ましい。   Among the phosphoric acid ester compounds, tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), tris phosphate (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl), methyl 2 -(Dimethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, methyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (dimethoxyphosphoryl) acetate, 2-propynyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate is preferred, Tris phosphate (2,2,2-trifluoroethyl), Tris phosphate (1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-yl) , Ethyl 2- (diethoxyphosphoryl) acetate, and 2-propynyl 2- (dieto One or more selected from the group consisting of (xyphosphoryl) acetate is more preferred.

(d)炭素−炭素三重結合含有化合物としては、分子内に「炭素−炭素三重結合」を有する化合物であれば特にその種類は限定されない。その具体的としては、2−プロピニル メチル カーボネート、酢酸 2−プロピニル、ギ酸 2−プロピニル、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、メチル 2−プロピニルオギザレート、エチル 2−プロピニルオギザレート、グルタル酸 ジ(2−プロピニル)、2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、2−ブチン−1,4−ジイル ジホルメート、及び2,4−ヘキサジイン−1,6−ジイル ジメタンスルホネート等からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記三重結合化合物の中でも、2−プロピニル メチル カーボネート、メタクリル酸 2−プロピニル、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、メチル 2−プロピニル オギザレート、エチル 2−プロピニル オギザレート、2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジホルメートから選ばれる1種又は2種以上が好ましく、2−プロピニル メチル カーボネート、メタンスルホン酸 2−プロピニル、ビニルスルホン酸 2−プロピニル、2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸 2−プロピニル、ジ(2−プロピニル)オギザレート、2−ブチン−1,4−ジイル ジメタンスルホネート、及び2−ブチン−1,4−ジイル ジホルメートからなる群より選ばれる1種以上が更に好ましい。
(D) The type of the carbon-carbon triple bond-containing compound is not particularly limited as long as it is a compound having a “carbon-carbon triple bond” in the molecule. Specific examples include 2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl acetate, 2-propynyl formate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonate, 2-propynyl vinyl sulfonate, 2- (methanesulfonyloxy) propion. 2-propynyl acid, di (2-propynyl) oxalate, methyl 2-propynyl oxalate, ethyl 2-propynyl oxalate, di (2-propynyl) glutarate, 2-butyne-1,4-diyl dimethanesulfonate One or more selected from the group consisting of 2-butyne-1,4-diyl diformate, 2,4-hexadiyne-1,6-diyl dimethanesulfonate, and the like are preferable, and two or more are more preferable. is there.
Among the triple bond compounds, 2-propynyl methyl carbonate, 2-propynyl methacrylate, 2-propynyl methanesulfonate, 2-propynyl vinylsulfonate, 2-propynyl 2- (methanesulfonyloxy) propionate, di (2- Propinyl) oxalate, methyl 2-propynyl oxalate, ethyl 2-propynyl oxalate, 2-butyne-1,4-diyl dimethanesulfonate, and 2-butyne-1,4-diyl diformate Preferably, 2-propynyl methyl carbonate, methanesulfonic acid 2-propynyl, vinylsulfonic acid 2-propynyl, 2- (methanesulfonyloxy) propionic acid 2-propynyl, di (2-propynyl) oxalate, 2-butyne-1,4 − Yl dimethanesulfonate, and one or more members selected from the group consisting of 2-butyne-1,4-diyl diformate are more preferred.

(e)カルボン酸無水物としては、分子内に「C(=O)−O−C(=O)基」を有する化合物であれば特にその種類は限定されない。その具体的としては、無水酢酸、無水プロピオン酸等の鎖状のカルボン酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸、アリル無水コハク酸、無水グルタル酸、無水イタコン酸、及び3−スルホ−プロピオン酸無水物等の環状酸無水物等からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記カルボン酸無水物の中でも、無水コハク酸、無水マレイン酸、及びアリル無水コハク酸から選ばれる1種以上が好ましく、無水コハク酸及びアリル無水コハク酸から選ばれる1種がより好ましい。
The type of carboxylic acid anhydride is not particularly limited as long as it is a compound having a “C (═O) —O—C (═O) group” in the molecule. Specific examples thereof include linear carboxylic acid anhydrides such as acetic anhydride and propionic anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, allyl succinic anhydride, glutaric anhydride, itaconic anhydride, and 3-sulfo-propionic acid. One or more kinds selected from the group consisting of cyclic acid anhydrides such as anhydrides are preferably mentioned, and two or more kinds are more preferred.
Among the carboxylic acid anhydrides, one or more selected from succinic anhydride, maleic anhydride, and allyl succinic anhydride are preferable, and one selected from succinic anhydride and allyl succinic anhydride is more preferable.

(f)イソシアネート化合物としては、「N=C=O基」を有する化合物であれば特にその種類は限定されない。その具体的としては、メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、ブチルイソシアネート、フェニルイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレート等からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記、イソシアネート化合物の中でも、ヘキサメチレンジイソシアネート、オクタメチレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートから選ばれる1種以上が好ましく、ヘキサメチレンジイソシアネート、2−イソシアナトエチル アクリレート、及び2−イソシアナトエチル メタクリレートから選ばれる1種以上がより好ましい。
(F) The isocyanate compound is not particularly limited as long as it is a compound having “N═C═O group”. Specific examples thereof include methyl isocyanate, ethyl isocyanate, butyl isocyanate, phenyl isocyanate, tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl. One or more kinds selected from the group consisting of methacrylate and the like are preferably mentioned, and two or more kinds are more preferred.
Among the isocyanate compounds, one or more selected from hexamethylene diisocyanate, octamethylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and 2-isocyanatoethyl methacrylate are preferable, hexamethylene diisocyanate, 2-isocyanatoethyl acrylate, and One or more selected from 2-isocyanatoethyl methacrylate is more preferable.

(g)リチウム含有イオン性化合物としてはカチオン種として「リチウム」を有する化合物であれば特にその種類は限定されない。その具体的としては、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロリン酸リチウム、フルオロスルホン酸リチウム、ジフルオロビス[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム(LiPFO)、テトラフルオロ[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム、ビス[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム(LiBOB)やジフルオロ[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム、リチウム メチルサルフェート、及びリチウム エチルサルフェート、リチウム プロピルサルフェート等からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記リチウム含有イオン性化合物の中でも、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロスルホン酸リチウム、ジフルオロビス[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム(LiPFO)、テトラフルオロ[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム、ビス[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム(LiBOB)やジフルオロ[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム、リチウム メチルサルフェート、リチウム エチルサルフェート、及びリチウム プロピルサルフェートから選ばれる1種以上がより好ましく、2種以上が特に好ましい。
(G) The lithium-containing ionic compound is not particularly limited as long as it is a compound having “lithium” as a cation species. Specific examples thereof include lithium difluorophosphate, lithium fluorophosphate, lithium fluorosulfonate, difluorobis [oxalate-O, O ′] lithium phosphate (LiPFO), and tetrafluoro [oxalate-O, O ′] phosphate. Lithium, bis [oxalate-O, O ′] lithium borate (LiBOB), difluoro [oxalate-O, O ′] lithium borate, lithium methyl sulfate, lithium ethyl sulfate, lithium propyl sulfate, and the like are selected. 1 or more types are mentioned suitably, 2 or more types are more suitable.
Among the lithium-containing ionic compounds, lithium difluorophosphate, lithium fluorosulfonate, difluorobis [oxalate-O, O ′] lithium phosphate (LiPFO), lithium tetrafluoro [oxalate-O, O ′] lithium phosphate, One or more selected from lithium bis [oxalate-O, O ′] lithium borate (LiBOB), difluoro [oxalate-O, O ′] lithium borate, lithium methyl sulfate, lithium ethyl sulfate, and lithium propyl sulfate are more preferable. Two or more are particularly preferred.

前記リチウム含有イオン性化合物の2種以上の組み合わせとしては、リチウム エチルサルフェートと、ジフルオロリン酸リチウム、フルオロスルホン酸リチウム、ジフルオロビス[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム(LiPFO)、テトラフルオロ[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム、ビス[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム(LiBOB)、ジフルオロ[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム、及びリチウム メチルサルフェートから選ばれる少なくとも1種を併用することが好ましく、リチウム エチルサルフェートと、ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロビス[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム(LiPFO)、テトラフルオロ[オキサレート−O,O’]リン酸リチウム、ビス[オキサレート−O,O’]ホウ酸リチウム(LiBOB)、及びリチウム メチルサルフェートから選ばれる少なくとも1種を併用することが更に好ましい。   The combination of two or more of the lithium-containing ionic compounds includes lithium ethyl sulfate, lithium difluorophosphate, lithium fluorosulfonate, difluorobis [oxalate-O, O ′] lithium phosphate (LiPFO), tetrafluoro [ Oxalate-O, O ′] lithium phosphate, bis [oxalate-O, O ′] lithium borate (LiBOB), difluoro [oxalate-O, O ′] lithium borate, and at least one selected from lithium methyl sulfate In combination, lithium ethyl sulfate, lithium difluorophosphate, difluorobis [oxalate-O, O ′] lithium phosphate (LiPFO), lithium tetrafluoro [oxalate-O, O ′] lithium phosphate, bis [ Oxare DOO -O, O '] lithium borate (LiBOB), and it is more preferable to use at least one selected from lithium methyl sulfate.

(h)ニトリル化合物としては、「ニトリル基」を有する化合物であれば特にその種類は限定されない。その具体的としては、アセトニトリル、プロピオニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、及びセバコニトリルからなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記ニトリル化合物の中でも、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、及びピメロニトリルから選ばれる1種以上がより好ましい。
The type of (h) nitrile compound is not particularly limited as long as it is a compound having a “nitrile group”. Specifically, at least one selected from the group consisting of acetonitrile, propionitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimelonitrile, suberonitrile, and sebacononitrile is preferable, and two or more are more preferable. is there.
Among the nitrile compounds, one or more selected from succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and pimelonitrile are more preferable.

(i)ベンゼン化合物としては、分子内に「フェニル基」をもつ化合物であれば、その種類は特に限定されない。その具体的としては、シクロヘキシルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン等の分枝アルキル基を有する芳香族化合物や、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、ジフェニルエーテル、アニソール、ターフェニルの部分水素化物(1,2−ジシクロヘキシルベンゼン、2−フェニルビシクロヘキシル、1,2−ジフェニルシクロヘキサン、o−シクロヘキシルビフェニル)、及びメチルフェニルカーボネートもしくはエチルフェニルカーボネート等のフェニルカーボネート化合物からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記ベンゼン化合物の中でもシクロヘキシルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、tert−アミルベンゼン、ビフェニル、ターフェニル(o−、m−、p−体)、メチルフェニルカーボネート、及びエチルフェニルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上がより好ましく、シクロヘキシルベンゼン、tert−アミルベンゼン、ビフェニル、o−ターフェニル、メチルフェニルカーボネート、及びエチルフェニルカーボネートから選ばれる1種以上が特に好ましい。
(I) The type of benzene compound is not particularly limited as long as it is a compound having a “phenyl group” in the molecule. Specific examples thereof include aromatic compounds having a branched alkyl group such as cyclohexylbenzene, tert-butylbenzene, tert-amylbenzene, biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-isomer), diphenyl ether, anisole. , Terphenyl hydrides (1,2-dicyclohexylbenzene, 2-phenylbicyclohexyl, 1,2-diphenylcyclohexane, o-cyclohexylbiphenyl), and phenyl carbonate compounds such as methylphenyl carbonate or ethylphenyl carbonate One or more selected from the above are preferably mentioned, and two or more are more preferable.
Among the benzene compounds, one or two selected from cyclohexylbenzene, tert-butylbenzene, tert-amylbenzene, biphenyl, terphenyl (o-, m-, p-form), methylphenyl carbonate, and ethylphenyl carbonate The above is more preferable, and at least one selected from cyclohexylbenzene, tert-amylbenzene, biphenyl, o-terphenyl, methylphenyl carbonate, and ethylphenyl carbonate is particularly preferable.

(j)環状アセタール化合物としては、分子内に「アセタール基」を有する化合物であれば、その種類は特に限定されない。その具体的としては、1,3−ジオキソラン、1,3−ジオキサン、及び1,3,5−トリオキサン等からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記環状アセタール化合物の中でも1,3−ジオキソラン又は1,3−ジオキサンが好ましく、1,3−ジオキサンが更に好ましい。
(J) The type of cyclic acetal compound is not particularly limited as long as it is a compound having an “acetal group” in the molecule. Specifically, one or more selected from the group consisting of 1,3-dioxolane, 1,3-dioxane, 1,3,5-trioxane and the like are preferable, and two or more are more preferable. .
Among the cyclic acetal compounds, 1,3-dioxolane or 1,3-dioxane is preferable, and 1,3-dioxane is more preferable.

(k)ホスファゼン化合物としては、分子内に「N=P−N基」を有する化合物であれば、その種類は特に限定されない。その具体的としては、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、フェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、及びエトキシヘプタフルオロシクロテトラホスファゼン等からなる群より選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。
前記ホスファゼン化合物の中でもメトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、エトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン、又はフェノキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン等の環状ホスファゼン化合物が好ましく、メトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼン及びエトキシペンタフルオロシクロトリホスファゼンから選ばれる1種以上が更に好ましい。
The type of (k) phosphazene compound is not particularly limited as long as it is a compound having “N═PN group” in the molecule. Specific examples thereof include one or more selected from the group consisting of methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, phenoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxyheptafluorocyclotetraphosphazene, and the like. Two or more types are more preferable.
Among the phosphazene compounds, cyclic phosphazene compounds such as methoxypentafluorocyclotriphosphazene, ethoxypentafluorocyclotriphosphazene, or phenoxypentafluorocyclotriphosphazene are preferable, and are selected from methoxypentafluorocyclotriphosphazene and ethoxypentafluorocyclotriphosphazene. One or more are more preferable.

前記(a)SO基含有化合物、(b)フッ素化ベンゼン化合物、(c)リン酸エステル化合物、(d)炭素−炭素三重結合含有化合物、(e)カルボン酸無水物、(f)イソシアネート化合物、(g)リチウム含有イオン性化合物、(h)ニトリル化合物、(i)ベンゼン化合物、(j)環状アセタール化合物、又は(k)ホスファゼン化合物の含有量は、それぞれ非水電解液中に0.001〜5質量%が好ましい。この範囲では、被膜が厚くなり過ぎずに十分に形成され、広い温度範囲、特に高温での電気化学特性の改善効果が高まるだけでなく、電極厚みの増加率を一層低減できる。該含有量は、非水電解液中に0.01質量%以上がより好ましく、0.1質量%以上が更に好ましく、その上限は、3.5質量%以下がより好ましく、2.5質量%以下が更に好ましい。 (A) SO 2 group-containing compound, (b) fluorinated benzene compound, (c) phosphate ester compound, (d) carbon-carbon triple bond-containing compound, (e) carboxylic acid anhydride, (f) isocyanate compound , (G) lithium-containing ionic compound, (h) nitrile compound, (i) benzene compound, (j) cyclic acetal compound, or (k) phosphazene compound content is 0.001 in the non-aqueous electrolyte, respectively. -5 mass% is preferable. In this range, the film is sufficiently formed without becoming too thick, and not only the effect of improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly at a high temperature, but also the increase rate of the electrode thickness can be further reduced. The content is more preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more in the non-aqueous electrolyte, and the upper limit thereof is more preferably 3.5% by mass or less, and 2.5% by mass. The following is more preferable.

また、前記一般式(I)と組み合わせて用いる化合物は、2種以上を併用することが好ましい。その組み合わせの中でも、(g)リチウム含有イオン性化合物と、(a)SO基含有化合物、(b)フッ素化ベンゼン化合物、(c)リン酸エステル化合物、(d)炭素−炭素三重結合含有化合物、(e)カルボン酸無水物、(f)イソシアネート化合物、(h)ニトリル化合物、(i)ベンゼン化合物、(j)環状アセタール化合物、及び(k)ホスファゼン化合物から選ばれる少なくとも1種を併用することがより好ましく、(g)リチウム含有イオン性化合物と、(a)SO基含有化合物、(b)フッ素化ベンゼン化合物、(c)リン酸エステル化合物、(d)炭素−炭素三重結合含有化合物、(f)イソシアネート化合物、(h)ニトリル化合物、及び(i)ベンゼン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種を併用することが更に好ましい。 Moreover, it is preferable to use together 2 or more types of compounds used in combination with the said general formula (I). Among the combinations, (g) a lithium-containing ionic compound, (a) a SO 2 group-containing compound, (b) a fluorinated benzene compound, (c) a phosphate ester compound, (d) a carbon-carbon triple bond-containing compound , (E) carboxylic acid anhydride, (f) isocyanate compound, (h) nitrile compound, (i) benzene compound, (j) cyclic acetal compound, and (k) phosphazene compound. (G) a lithium-containing ionic compound, (a) a SO 2 group-containing compound, (b) a fluorinated benzene compound, (c) a phosphate ester compound, (d) a carbon-carbon triple bond-containing compound, It is more preferable to use at least one selected from the group consisting of (f) an isocyanate compound, (h) a nitrile compound, and (i) a benzene compound.

<第1発明及び第2発明>
(電解質塩)
本発明に使用される電解質塩としては、下記のリチウム塩が好適に挙げられる。
リチウム塩としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiN(SOF)〔LiFSI〕等の無機リチウム塩、LiN(SOCF、LiN(SO、LiCFSO、LiC(SOCF、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CF、LiPF(iso−C7、LiPF(iso−C7)等の鎖状のフッ化アルキル基を含有するリチウム塩や、(CF(SONLi、(CF(SONLi等の環状のフッ化アルキレン鎖を有するリチウム塩等が好適に挙げられ、これらの中から選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が好適に挙げられ、これらの1種又は2種以上を混合して使用することができる。
これらの中でも、LiPF、LiBF、LiN(SOF)〔LiFSI〕、LiN(SOCF、及びLiN(SOから選ばれる1種又は2種以上が好ましく、LiPFを用いることが最も好ましい。
<First invention and second invention>
(Electrolyte salt)
Preferred examples of the electrolyte salt used in the present invention include the following lithium salts.
Examples of lithium salts include inorganic lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiN (SO 2 F) 2 [LiFSI], LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (iso-C 3 F 7 ) 3 , lithium salts containing a chain-like fluorinated alkyl group such as LiPF 5 (iso-C 3 F 7 ), (CF 2 ) 2 (SO 2 ) 2 NLi, (CF 2 ) 3 (SO 2 ) 2 Preferred examples include lithium salts having a cyclic fluorinated alkylene chain such as NLi, and preferred examples include at least one lithium salt selected from these, and one or two of these It can be used as a mixture of the above.
Among these, one or more selected from LiPF 6 , LiBF 4 , LiN (SO 2 F) 2 [LiFSI], LiN (SO 2 CF 3 ) 2 , and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) 2. And LiPF 6 is most preferred.

電解質塩の濃度は、前記の非水溶媒に対して、通常0.3M以上が好ましく、0.7M以上がより好ましく、1.1M以上が更に好ましく、1.2M以上が特に好ましく、1.3M以上が最も好ましい。その上限は、2.5M以下が好ましく、2.0M以下がより好ましく、1.6M以下が更に好ましい。この濃度で本発明の一般式(I)又は(II)で表される化合物を用いると、SEI被膜中のリチウムの移動が一段とスムーズになり、電極全体で均一な充放電が可能となることで電解液の分解が抑制されるため、広い温度範囲での電気化学特性を改善する効果が格段に高まり、又は電極厚みの増加率を低減する効果が格段に高まるからである。   The concentration of the electrolyte salt is usually preferably 0.3 M or more, more preferably 0.7 M or more, still more preferably 1.1 M or more, particularly preferably 1.2 M or more, and 1.3 M with respect to the non-aqueous solvent. The above is most preferable. The upper limit is preferably 2.5M or less, more preferably 2.0M or less, and still more preferably 1.6M or less. When the compound represented by the general formula (I) or (II) of the present invention is used at this concentration, the movement of lithium in the SEI film becomes smoother, and uniform charge / discharge can be achieved throughout the electrode. This is because decomposition of the electrolytic solution is suppressed, so that the effect of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range is remarkably increased, or the effect of reducing the increase rate of the electrode thickness is remarkably enhanced.

また、これらの電解質塩の好適な組み合わせとしては、LiPFを含み、更にLiBF、LiN(SOF)〔LiFSI〕、LiN(SOCF、及びLiN(SOから選ばれる少なくとも1種のリチウム塩が非水電解液中に含まれている場合が好ましく、LiPF以外のリチウム塩が非水溶媒中に占める割合は、0.001M以上であると、広い温度範囲での電気化学特性の向上効果が発揮されやすく、又は高温での電気化学特性の向上効果が発揮されやすく、1.0M以下であると広い温度範囲での電気化学特性の向上効果が低下する懸念が少ない、又は高温での電気化学特性の向上効果が低下する懸念が少ないので好ましい。好ましくは0.01M以上、より好ましくは0.03M以上、更に好ましくは0.04M以上である。その上限は、好ましくは0.8M以下、より好ましくは0.6M以下、更に好ましくは0.5M以下、特に好ましくは0.4M以下である。 As the preferred combination of these electrolyte salts include LiPF 6, further LiBF 4, LiN (SO 2 F ) 2 [LiFSI], LiN (SO 2 CF 3) 2, and LiN (SO 2 C 2 F 5 ) It is preferable that at least one lithium salt selected from 2 is contained in the non-aqueous electrolyte, and the proportion of the lithium salt other than LiPF 6 in the non-aqueous solvent is 0.001 M or more. The effect of improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range is easily exhibited, or the effect of improving the electrochemical characteristics at a high temperature is easily exhibited, and the effect of improving the electrochemical characteristics in a wide temperature range is 1.0 M or less. This is preferable because there is little concern that the degradation of the electrochemical characteristics will decrease, or there is little concern that the effect of improving the electrochemical properties at high temperatures will be reduced. Preferably it is 0.01M or more, More preferably, it is 0.03M or more, More preferably, it is 0.04M or more. The upper limit is preferably 0.8M or less, more preferably 0.6M or less, still more preferably 0.5M or less, and particularly preferably 0.4M or less.

第2発明の非水電解液にLiPFを含む場合、一般式(II)で表される非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物のLiPFに対するモル濃度の比は、0.0005以上であると高温での電気化学特性の向上効果が発揮されやすく、0.3以下であると高温での電気化学特性の向上効果が低下するおそれが少ないので好ましい。その下限は0.001以上がより好ましく、0.005以上が更に好ましい。また、その上限は、0.2以下がより好ましく、0.1以下が更に好ましい。 When LiPF 6 is included in the non-aqueous electrolyte of the second invention, the ratio of the molar concentration of the asymmetric halogenated phenyl carbonate compound represented by the general formula (II) to LiPF 6 is 0.0005 or more at a high temperature. The effect of improving the electrochemical characteristics is easily exhibited, and it is preferably 0.3 or less because there is little fear that the effect of improving the electrochemical characteristics at high temperature is reduced. The lower limit is more preferably 0.001 or more, and still more preferably 0.005 or more. Moreover, the upper limit is more preferably 0.2 or less, and still more preferably 0.1 or less.

〔非水電解液の製造〕
本発明の非水電解液は、例えば、前記の非水溶媒を混合し、これに前記の電解質塩及び該非水電解液に対して前記一般式(I)で表されるビフェニル化合物、又は前記一般式(II)で表される非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物を添加することにより得ることができる。
この際、用いる非水溶媒及び非水電解液に加える化合物は、生産性を著しく低下させない範囲内で、予め精製して、不純物が極力少ないものを用いることが好ましい。
[Production of non-aqueous electrolyte]
The non-aqueous electrolyte of the present invention is, for example, mixed with the non-aqueous solvent, and the biphenyl compound represented by the general formula (I) with respect to the electrolyte salt and the non-aqueous electrolyte. It can be obtained by adding an asymmetric halogenated phenyl carbonate compound represented by the formula (II).
At this time, it is preferable that the compound added to the non-aqueous solvent and the non-aqueous electrolyte to be used is one that is purified in advance and has as few impurities as possible within a range that does not significantly reduce the productivity.

本発明の非水電解液は、下記の第1〜第4の蓄電デバイスに使用することができ、非水電解質として、液体状のものだけでなくゲル化されているものも使用し得る。更に本発明の非水電解液は固体高分子電解質用としても使用できる。中でも電解質塩にリチウム塩を使用する第1の蓄電デバイス用(即ち、リチウム電池用)又は第4の蓄電デバイス用(即ち、リチウムイオンキャパシタ用)として用いることが好ましく、リチウム電池用として用いることが更に好ましく、リチウム二次電池用として用いることが特に好ましい。   The nonaqueous electrolytic solution of the present invention can be used in the following first to fourth power storage devices, and not only a liquid but also a gelled one can be used as the nonaqueous electrolyte. Furthermore, the non-aqueous electrolyte of the present invention can be used for a solid polymer electrolyte. In particular, it is preferably used for the first electricity storage device (that is, for a lithium battery) or the fourth electricity storage device (that is, for a lithium ion capacitor) that uses a lithium salt as an electrolyte salt, and is used for a lithium battery. More preferably, it is particularly preferably used for a lithium secondary battery.

〔第1の蓄電デバイス(リチウム電池)〕
第1の蓄電デバイスであるリチウム電池とは、リチウム一次電池及びリチウム二次電池の総称であり、リチウム二次電池は、いわゆるリチウムイオン二次電池も含む概念として用いる。
本発明のリチウム二次電池は、正極、負極及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている前記非水電解液からなる。非水電解液以外の正極、負極等の構成部材は特に制限なく使用できる。
例えば、リチウム二次電池用正極活物質としては、コバルト、マンガン、及びニッケルからなる群より選ばれる1種又は2種以上を含有するリチウムとの複合金属酸化物が使用される。これらの正極活物質は、1種単独で用いるか又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
このようなリチウム複合金属酸化物としては、例えば、LiCoO、LiCo1−x(但し、MはSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、及びCuから選ばれる1種又は2種以上の元素、0.001≦x≦0.05)、LiMn、LiNiO、LiCo1−xNi(0.01<x<1)、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi0.5Mn0.3Co0.2Mn0.3、LiNi0.8Mn0.1Co0.1、LiNi0.8Co0.15Al0.05、LiMnOとLiMO(Mは、Co、Ni、Mn、Fe等の遷移金属)との固溶体、及びLiNi1/2Mn3/2から選ばれる1種以上が好適に挙げられ、2種以上がより好適である。また、LiCoOとLiMn、LiCoOとLiNiO、LiMnとLiNiOのように併用してもよい。
[First power storage device (lithium battery)]
The lithium battery as the first power storage device is a general term for a lithium primary battery and a lithium secondary battery, and the lithium secondary battery is used as a concept including a so-called lithium ion secondary battery.
The lithium secondary battery of the present invention comprises the nonaqueous electrolyte solution in which an electrolyte salt is dissolved in a positive electrode, a negative electrode, and a nonaqueous solvent. Components other than the non-aqueous electrolyte, such as a positive electrode and a negative electrode, can be used without particular limitation.
For example, as the positive electrode active material for a lithium secondary battery, a composite metal oxide with lithium containing one or more selected from the group consisting of cobalt, manganese, and nickel is used. These positive electrode active materials can be used alone or in combination of two or more.
Examples of such lithium composite metal oxide include LiCoO 2 , LiCo 1-x M x O 2 (where M is Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, and One or more elements selected from Cu, 0.001 ≦ x ≦ 0.05), LiMn 2 O 4 , LiNiO 2 , LiCo 1-x Ni x O 2 (0.01 <x <1), LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0.1 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , Li 2 MnO 3 and LiMO 2 (M is a transition metal such as Co, Ni, Mn, Fe), and LiNi 1/2 Mn 3/2 O 1 or more is preferably used selected from 4 2 or more are more preferable. Moreover, LiCoO 2 and LiMn 2 O 4, LiCoO 2 and LiNiO 2, may be used in combination as LiMn 2 O 4 and LiNiO 2.

高充電電圧で動作するリチウム複合金属酸化物を使用すると、充電時における電解液との反応により広い温度範囲で電気化学特性が低下しやすいが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができる。
特にNiを含む正極活物質の場合にNiの触媒作用により正極表面での非水溶媒の分解が起き、電池の抵抗が増加しやすい傾向にある。特に高温環境下での電気化学特性が低下しやすい傾向にあるが、本発明に係るリチウム二次電池ではこれらの電気化学特性の低下を抑制することができるので好ましい。特に、正極活物質中の全遷移金属元素の原子濃度に対するNiの原子濃度の割合が、30atomic%を超える正極活物質を用いた場合に上記効果が顕著になるので好ましく、50atomic%以上が更に好ましく、75%以上が特に好ましい。具体的には、LiCo1/3Ni1/3Mn1/3、LiNi0.5Mn0.3Co0.2Mn0.3、LiNi0.8Mn0.1Co0.1、LiNi0.8Co0.15Al0.05等が好適に挙げられる。
When a lithium composite metal oxide that operates at a high charge voltage is used, the electrochemical characteristics of the lithium secondary battery according to the present invention are likely to deteriorate over a wide temperature range due to reaction with the electrolyte during charging. The deterioration of characteristics can be suppressed.
In particular, in the case of a positive electrode active material containing Ni, the nonaqueous solvent is decomposed on the surface of the positive electrode due to the catalytic action of Ni, and the resistance of the battery tends to increase. In particular, the electrochemical characteristics in a high-temperature environment tend to be deteriorated. However, the lithium secondary battery according to the present invention is preferable because it can suppress the deterioration of these electrochemical characteristics. In particular, when the positive electrode active material in which the ratio of the atomic concentration of Ni to the atomic concentration of all transition metal elements in the positive electrode active material exceeds 30 atomic% is used, the above effect becomes significant, and more preferably 50 atomic% or more. 75% or more is particularly preferable. Specifically, LiCo 1/3 Ni 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Mn 0.1 Co 0. Preferable examples include 1 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 .

また、過充電時の安全性やサイクル特性を向上したり、4.3V以上の充電電位での使用を可能にするために、リチウム複合金属酸化物の一部は他元素で置換してもよい。例えば、コバルト、マンガン、ニッケルの一部をSn、Mg、Fe、Ti、Al、Zr、Cr、V、Ga、Zn、Cu、Bi、Mo、La等の少なくとも1種以上の元素で置換したり、Oの一部をSやFで置換したり、又はこれらの他元素を含有する化合物を被覆することもできる。
これらの中では、高容量化のためNiを含む正極を用いた場合、特に満充電状態における正極の充電電位がLi基準で4.3V以上に充電された場合、正極からのNiイオンの溶出が増加し、負極に析出したNiの触媒効果により負極上での電解液の分解が促進され、高温サイクル特性等の電気化学特性が低下したり、負極の厚みが増加しやすくなる。しかしながら、本発明の非水電解液を用いた蓄電デバイスでは、これらの電気化学特性の低下や電極厚みの増加を抑制することができるので好ましい。
In addition, in order to improve safety and cycle characteristics during overcharge, or to enable use at a charging potential of 4.3 V or higher, a part of the lithium composite metal oxide may be substituted with another element. . For example, a part of cobalt, manganese, nickel is replaced with at least one element such as Sn, Mg, Fe, Ti, Al, Zr, Cr, V, Ga, Zn, Cu, Bi, Mo, La, etc. , A part of O may be substituted with S or F, or a compound containing these other elements may be coated.
Among these, when a positive electrode containing Ni is used to increase the capacity, particularly when the charge potential of the positive electrode in a fully charged state is charged to 4.3 V or more on the basis of Li, elution of Ni ions from the positive electrode occurs. The decomposition of the electrolytic solution on the negative electrode is promoted by the catalytic effect of Ni deposited on the negative electrode, and electrochemical characteristics such as high-temperature cycle characteristics are lowered, and the thickness of the negative electrode is easily increased. However, an electricity storage device using the non-aqueous electrolyte of the present invention is preferable because it can suppress a decrease in these electrochemical characteristics and an increase in electrode thickness.

更に、正極活物質として、リチウム含有オリビン型リン酸塩を用いることもできる。特に鉄、コバルト、ニッケル及びマンガンから選ばれる少なくとも1種以上含むリチウム含有オリビン型リン酸塩が好ましい。その具体例としては、LiFePO、LiCoPO、LiNiPO、LiMnPO、及びLiFe1-xMnPO(0.1<x<0.9)から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらの中では、LiFePO又はLiFe1-xMnPO(0.1<x<0.9)がより好ましく、LiFePOが更に好ましい。
これらのリチウム含有オリビン型リン酸塩の一部は他元素で置換してもよく、鉄、コバルト、ニッケル、マンガンの一部をCo、Mn、Ni、Mg、Al、B、Ti、V、Nb、Cu、Zn、Mo、Ca、Sr、W及びZr等から選ばれる1種以上の元素で置換したり、又はこれらの他元素を含有する化合物や炭素材料で被覆することもできる。これらの中では、LiFePO又はLiMnPOが好ましい。
また、リチウム含有オリビン型リン酸塩は、例えば前記の正極活物質と混合して用いることもできる。
リチウム含有オリビン型リン酸塩は、安定したリン酸骨格(PO)構造を形成し、充電時の熱安定性に優れるため、広い温度範囲での電気化学特性を向上し、また高温サイクル後の電極厚みの増加率を更に低減することができる。
Furthermore, lithium-containing olivine-type phosphate can also be used as the positive electrode active material. In particular, a lithium-containing olivine-type phosphate containing at least one selected from iron, cobalt, nickel and manganese is preferable. Specific examples thereof include one or more selected from LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiNiPO 4 , LiMnPO 4 , and LiFe 1-x Mn x PO 4 (0.1 <x <0.9). . Among these, LiFePO 4 or LiFe 1-x Mn x PO 4 (0.1 <x <0.9) are more preferable, LiFePO 4 is more preferred.
Some of these lithium-containing olivine-type phosphates may be substituted with other elements, and some of iron, cobalt, nickel, and manganese are replaced with Co, Mn, Ni, Mg, Al, B, Ti, V, and Nb. , Cu, Zn, Mo, Ca, Sr, W and Zr can be substituted with one or more elements selected from these, or can be coated with a compound or carbon material containing these other elements. Among these, LiFePO 4 or LiMnPO 4 is preferable.
Moreover, lithium containing olivine type | mold phosphate can also be mixed with the said positive electrode active material, for example, and can be used.
Lithium-containing olivine-type phosphate forms a stable phosphate skeleton (PO 4 ) structure and has excellent thermal stability during charging, thus improving electrochemical characteristics over a wide temperature range, and after high-temperature cycling The increasing rate of the electrode thickness can be further reduced.

また、リチウム一次電池用正極としては、CuO、CuO、AgO、AgCrO、CuS、CuSO、TiO、TiS、SiO、SnO、V、V12、VO、Nb、Bi、BiPb,Sb、CrO、Cr、MoO、WO、SeO、MnO、Mn、Fe、FeO、Fe、Ni、NiO、CoO、CoO等の、1種又は2種以上の金属元素の酸化物又はカルコゲン化合物、SO、SOCl等の硫黄化合物、一般式(CFnで表されるフッ化炭素(フッ化黒鉛)等が挙げられる。これらの中でも、MnO、V、フッ化黒鉛等が好ましい。 As the positive electrode for lithium primary battery, CuO, Cu 2 O, Ag 2 O, Ag 2 CrO 4, CuS, CuSO 4, TiO 2, TiS 2, SiO 2, SnO, V 2 O 5, V 6 O 12 , VO x , Nb 2 O 5 , Bi 2 O 3 , Bi 2 Pb 2 O 5 , Sb 2 O 3 , CrO 3 , Cr 2 O 3 , MoO 3 , WO 3 , SeO 2 , MnO 2 , Mn 2 O 3 , Fe 2 O 3 , FeO, Fe 3 O 4 , Ni 2 O 3 , NiO, CoO 3 , CoO and other oxides or chalcogen compounds of one or more metal elements, SO 2 , SOCl 2, etc. Examples thereof include sulfur compounds, and fluorocarbons (fluorinated graphite) represented by the general formula (CF x ) n . Among these, MnO 2, V 2 O 5 , fluorinated graphite and the like are preferable.

上記の正極活物質10gを蒸留水100mlに分散させた時の上澄み液のpHとしては10.0〜12.5である場合、一段と広い温度範囲での電気化学特性の改善効果が得られやすいので好ましく、更に10.9〜12.0である場合が好ましい。
また、正極中に元素としてNiが含まれる場合、正極からのNiイオンの溶出に加え、正極活物質中のLiOH等の不純物が増える傾向があるため、本発明の非水電解液を用いた蓄電デバイスでは、一段と広い温度範囲での電気化学特性の改善効果や電極厚みの増加を抑制する効果が得られやすいので好ましい。正極活物質中のNiの原子濃度が5〜25atomic%である場合が更に好ましく、11〜21atomic%である場合が特に好ましい。
When the pH of the supernatant liquid when 10.0 g of the positive electrode active material is dispersed in 100 ml of distilled water is 10.0 to 12.5, the effect of improving the electrochemical characteristics in a wider temperature range can be easily obtained. The case of 10.9 to 12.0 is more preferable.
In addition, when Ni is contained as an element in the positive electrode, in addition to elution of Ni ions from the positive electrode, impurities such as LiOH in the positive electrode active material tend to increase. Therefore, the electricity storage using the non-aqueous electrolyte of the present invention The device is preferable because it is easy to obtain an effect of improving electrochemical characteristics in a wider temperature range and an effect of suppressing an increase in electrode thickness. The case where the atomic concentration of Ni in the positive electrode active material is 5 to 25 atomic% is more preferable, and the case where it is 11 to 21 atomic% is particularly preferable.

正極の導電剤は、化学変化を起こさない電子伝導材料であれば特に制限はない。例えば、天然黒鉛(鱗片状黒鉛等)、人造黒鉛等のグラファイト、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック等が挙げられる。また、グラファイトとカーボンブラックを適宜混合して用いてもよい。導電剤の正極合剤への添加量は、1〜10質量%が好ましく、2〜5質量%がより好ましい。   The conductive agent for the positive electrode is not particularly limited as long as it is an electron conductive material that does not cause a chemical change. Examples thereof include graphite such as natural graphite (flaky graphite etc.) and artificial graphite, carbon black such as acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black and thermal black. Further, graphite and carbon black may be appropriately mixed and used. 1-10 mass% is preferable and, as for the addition amount to the positive mix of a electrically conductive agent, 2-5 mass% is more preferable.

正極は、前記の正極活物質をアセチレンブラック、カーボンブラック等の導電剤、及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンとブタジエンの共重合体(SBR)、アクリロニトリルとブタジエンの共重合体(NBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、エチレンプロピレンジエンターポリマー等の結着剤と混合し、これに1−メチル−2−ピロリドン等の高沸点溶剤を加えて混練して正極合剤とした後、この正極合剤を集電体のアルミニウム箔やステンレス製のラス板等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
正極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.5g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは2g/cm以上であり、より好ましくは、3g/cm以上であり、更に好ましくは、3.6g/cm以上である。なお、その上限としては、4g/cm以下が好ましい。
For the positive electrode, the positive electrode active material is made of a conductive agent such as acetylene black or carbon black, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), a copolymer of styrene and butadiene (SBR), acrylonitrile and butadiene. Mixing with a binder such as copolymer (NBR), carboxymethyl cellulose (CMC), ethylene propylene diene terpolymer, etc., and adding a high boiling point solvent such as 1-methyl-2-pyrrolidone to knead and mix Then, this positive electrode mixture was applied to a current collector aluminum foil, a stainless steel lath plate, etc., dried and pressure-molded, and then vacuumed at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours. It can be manufactured by heat treatment.
The density of the part except the collector of the positive electrode is usually at 1.5 g / cm 3 or more, for further increasing the capacity of the battery, it is preferably 2 g / cm 3 or more, more preferably, 3 g / cm 3 It is above, More preferably, it is 3.6 g / cm 3 or more. The upper limit is preferably 4 g / cm 3 or less.

リチウム二次電池用負極活物質としては、リチウム金属やリチウム合金、及びリチウムを吸蔵及び放出することが可能な炭素材料〔易黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.37nm(ナノメータ)以上の難黒鉛化炭素や、(002)面の面間隔が0.34nm以下の黒鉛等〕、スズ(単体)、スズ化合物、ケイ素(単体)、ケイ素化合物、LiTi12等のチタン酸リチウム化合物等を1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。特に好ましい組合せは、黒鉛とケイ素、又は黒鉛とケイ素化合物である。
これらの中では、リチウムイオンの吸蔵及び放出能力において、人造黒鉛や天然黒鉛等の高結晶性の炭素材料を使用することが更に好ましく、格子面(002)の面間隔(d002)が0.340nm以下、特に0.335〜0.337nmである黒鉛型結晶構造を有する炭素材料を使用することが特に好ましい。
Examples of the negative electrode active material for a lithium secondary battery include lithium metal, lithium alloy, and carbon material capable of occluding and releasing lithium (e.g., graphitizable carbon and (002) plane spacing of 0.37 nm (nanometer). ) The above non-graphitizable carbon, graphite having a (002) plane spacing of 0.34 nm or less], tin (single), tin compound, silicon (single), silicon compound, Li 4 Ti 5 O 12, etc. A lithium titanate compound etc. can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Particularly preferred combinations are graphite and silicon, or graphite and silicon compound.
Among these, it is more preferable to use a highly crystalline carbon material such as artificial graphite or natural graphite in terms of the ability to occlude and release lithium ions, and the lattice spacing (d 002 ) of the lattice plane ( 002 ) is 0. It is particularly preferable to use a carbon material having a graphite type crystal structure of 340 nm or less, particularly 0.335 to 0.337 nm.

複数の扁平状の黒鉛質微粒子が互いに非平行に集合又は結合した塊状構造を有する人造黒鉛粒子や、例えば鱗片状天然黒鉛粒子に圧縮力、摩擦力、剪断力等の機械的作用を繰り返し与え、球形化処理を施した黒鉛粒子を用いることにより、負極の集電体を除く部分の密度を1.5g/cm以上の密度に加圧成形したときの負極シートのX線回折測定から得られる黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比I(110)/I(004)が0.01以上となると一段と正極活物質からの金属溶出量の改善と、充電保存特性が向上するので好ましく、0.05以上となることがより好ましく、0.1以上となることが更に好ましい。また、過度に処理し過ぎて結晶性が低下し電池の放電容量が低下する場合があるので、上限は0.5以下が好ましく、0.3以下がより好ましい。
また、高結晶性の炭素材料(コア材)はコア材よりも低結晶性の炭素材料によって被膜されていると、広い温度範囲での電気化学特性が一段と良好となるので好ましい。被覆の炭素材料の結晶性は、TEMにより確認することができる。
高結晶性の炭素材料を使用すると、充電時において非水電解液と反応し、界面抵抗の増加によって低温又は高温における電気化学特性を低下させる傾向があるが、本発明に係るリチウム二次電池では広い温度範囲での電気化学特性が良好となる。
Artificial graphite particles having a massive structure in which a plurality of flat graphite fine particles are assembled or bonded non-parallel to each other, for example, scaly natural graphite particles are repeatedly given mechanical action such as compression force, friction force, shear force, Using graphite particles that have been subjected to spheroidization treatment, the density of the portion excluding the current collector of the negative electrode can be obtained from the X-ray diffraction measurement of the negative electrode sheet when pressure-molded to a density of 1.5 g / cm 3 or more. When the ratio I (110) / I (004) of the peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal to the peak intensity I (004) of the (004) plane is 0.01 or more, the graphite crystal It is preferable because the metal elution amount is improved and the charge storage characteristics are improved, more preferably 0.05 or more, and still more preferably 0.1 or more. Moreover, since it may process too much and crystallinity may fall and the discharge capacity of a battery may fall, 0.5 or less is preferable and 0.3 or less is more preferable.
In addition, it is preferable that the highly crystalline carbon material (core material) is coated with a carbon material having lower crystallinity than the core material because electrochemical characteristics in a wide temperature range are further improved. The crystallinity of the carbon material of the coating can be confirmed by TEM.
When a highly crystalline carbon material is used, it reacts with the non-aqueous electrolyte during charging and tends to lower the electrochemical properties at low or high temperatures due to an increase in interfacial resistance, but in the lithium secondary battery according to the present invention, Excellent electrochemical characteristics over a wide temperature range.

また、負極活物質としてのリチウムを吸蔵及び放出可能な金属化合物としては、Si、Ge、Sn、Pb、P、Sb、Bi、Al、Ga、In、Ti、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ag、Mg、Sr、Ba等の金属元素を少なくとも1種含有する化合物が挙げられる。これらの金属化合物は単体、合金、酸化物、窒化物、硫化物、硼化物、リチウムとの合金等、何れの形態で用いてもよいが、単体、合金、酸化物、リチウムとの合金の何れかが高容量化できるので好ましい。これらの中でも、Si、Ge及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素を含有するものが好ましく、Si及びSnから選ばれる少なくとも1種の元素を含むものが電池を高容量化できるので特に好ましい。特に好ましい金属化合物は、ケイ素を含有する酸化物であり、SiOx(0<x<2)で表される。   Examples of the metal compound capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material include Si, Ge, Sn, Pb, P, Sb, Bi, Al, Ga, In, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, and Cu. , Zn, Ag, Mg, Sr, Ba, and other compounds containing at least one metal element. These metal compounds may be used in any form such as a simple substance, an alloy, an oxide, a nitride, a sulfide, a boride, and an alloy with lithium, but any of a simple substance, an alloy, an oxide, and an alloy with lithium. Is preferable because the capacity can be increased. Among these, those containing at least one element selected from Si, Ge and Sn are preferable, and those containing at least one element selected from Si and Sn are particularly preferable because the capacity of the battery can be increased. A particularly preferable metal compound is an oxide containing silicon, which is represented by SiOx (0 <x <2).

負極活物質として、黒鉛とケイ素、又は黒鉛とケイ素化合物を組み合わせて用いる場合、全負極活物質中のケイ素及びケイ素化合物の含有量が1〜45質量%であると、本発明に係るリチウム二次電池の電気化学特性の低下や電極厚みの増加を抑制しつつ高容量化できるので好ましい。全負極活物質中のケイ素及びケイ素化合物の含有量は、更に好ましくは2〜15質量%である。   When the negative electrode active material is used in combination with graphite and silicon, or graphite and a silicon compound, the lithium secondary content according to the present invention is such that the content of silicon and silicon compound in the total negative electrode active material is 1 to 45% by mass. It is preferable because the capacity can be increased while suppressing the decrease in the electrochemical characteristics of the battery and the increase in the electrode thickness. The content of silicon and silicon compounds in all negative electrode active materials is more preferably 2 to 15% by mass.

負極は、上記の正極の作製と同様な導電剤、結着剤、高沸点溶剤を用いて混練して負極合剤とした後、この負極合剤を集電体の銅箔等に塗布して、乾燥、加圧成型した後、50℃〜250℃程度の温度で2時間程度真空下で加熱処理することにより作製することができる。
負極の集電体を除く部分の密度は、通常は1.1g/cm以上であり、電池の容量をさらに高めるため、好ましくは1.5g/cm以上であり、特に好ましくは1.7g/cm以上である。なお、上限としては、2g/cm以下が好ましい。
The negative electrode is kneaded using the same conductive agent, binder, and high-boiling solvent as in the preparation of the positive electrode, and then the negative electrode mixture is applied to the copper foil of the current collector. After being dried and pressure-molded, it can be produced by heat treatment under vacuum at a temperature of about 50 ° C. to 250 ° C. for about 2 hours.
The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode is usually 1.1 g / cm 3 or more, and is preferably 1.5 g / cm 3 or more, particularly preferably 1.7 g in order to further increase the capacity of the battery. / Cm 3 or more. In addition, as an upper limit, 2 g / cm < 3 > or less is preferable.

また、リチウム一次電池用の負極活物質としては、リチウム金属又はリチウム合金が挙げられる。   Moreover, lithium metal or a lithium alloy is mentioned as a negative electrode active material for lithium primary batteries.

リチウム電池の構造には特に限定はなく、単層又は複層のセパレータを有するコイン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート電池等を適用できる。
電池用セパレータとしては、特に制限はされないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、エチレン−プロピレン共重合体等のポリオレフィンの単層又は積層の微多孔性フィルム、織布、不織布等を使用できる。
ポリオレフィンの積層体としては、ポリエチレンとポリプロピレンとの積層体が好ましく、ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの3層構造がより好ましい。
セパレータの厚みは、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、更に好ましくは4μm以上であり、また、その上限は、30μm以下、好ましくは20μm以下、より好ましくは15μm以下である。
The structure of the lithium battery is not particularly limited, and a coin-type battery, a cylindrical battery, a square battery, a laminated battery, or the like having a single-layer or multi-layer separator can be applied.
Although it does not restrict | limit especially as a battery separator, The single layer or laminated | stacked microporous film, woven fabric, a nonwoven fabric, etc. of polyolefin, such as a polypropylene, polyethylene, an ethylene propylene copolymer, can be used.
The polyolefin laminate is preferably a laminate of polyethylene and polypropylene, more preferably a three-layer structure of polypropylene / polyethylene / polypropylene.
The thickness of the separator is preferably 2 μm or more, more preferably 3 μm or more, still more preferably 4 μm or more, and the upper limit is 30 μm or less, preferably 20 μm or less, more preferably 15 μm or less.

前記セパレータの片面又は両面に、無機粒子及び/又は有機粒子と結着剤からなる耐熱層を備えると好ましい。耐熱層の厚みは、好ましくは0.5μm以上、より好ましくは1μm以上、更に好ましくは1.5μm以上であり、また、その上限としては7μm以下、好ましくは6μm以下、より好ましくは5μm以下である。   It is preferable to provide a heat-resistant layer made of inorganic particles and / or organic particles and a binder on one or both sides of the separator. The thickness of the heat-resistant layer is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more, further preferably 1.5 μm or more, and the upper limit thereof is 7 μm or less, preferably 6 μm or less, more preferably 5 μm or less. .

前記耐熱層に含まれる無機粒子としては、Al、Si、Ti、及びZrから選ばれる元素を含む酸化物又は水酸化物が好適に挙げられる。
前記無機粒子の具体例としては、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、チタニア(TiO)、ジルコニア(ZrO)、BaTiO等の酸化物、及びベーマイト(Al・3HO)等の水酸化物から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらの中でも、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、BaTiO、及びベーマイト(Al・3HO)から選ばれる1種以上が好ましく、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、BaTiO、又はベーマイト(Al・3HO)がより好ましく、アルミナ(Al)、BaTiO、又はベーマイト(Al・3HO)が更に好ましい。
前記耐熱層に含まれる有機粒子としては、ポリアミド、アラミド、ポリイミド等の高分子粒子から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらの中でも、ポリアミド、アラミド、及びポリイミドから選ばれる1種以上が好ましく、ポリアミド又はアラミドがより好ましい。
As the inorganic particles contained in the heat-resistant layer, oxides or hydroxides containing an element selected from Al, Si, Ti, and Zr are preferably exemplified.
Specific examples of the inorganic particles include silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), oxides such as BaTiO 3 , and boehmite (Al 2 O 3. one or more selected from 3H 2 O) hydroxide and the like. Among these, at least one selected from silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), BaTiO 3 , and boehmite (Al 2 O 3 .3H 2 O) is preferable. SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), BaTiO 3 , or boehmite (Al 2 O 3 .3H 2 O) is more preferable, and alumina (Al 2 O 3 ), BaTiO 3 , or boehmite (Al 2 O 3. 3H 2 O) is more preferred.
Examples of the organic particles contained in the heat-resistant layer include one or more selected from polymer particles such as polyamide, aramid, and polyimide. Among these, at least one selected from polyamide, aramid, and polyimide is preferable, and polyamide or aramid is more preferable.

前記耐熱層が有する結着剤としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−エチルアクリレート共重合体などのエチレン−アクリル酸共重合体、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ素系ゴム、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリN−ビニルアセトアミド、架橋アクリル樹脂、ポリウレタン、及びエポキシ樹脂から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。これらの中でも、エチレン−エチルアクリレート共重合体等のエチレン−アクリル酸共重合体、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリN−ビニルアセトアミド、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、スチレンとブタジエンの共重合体(SBR)、及びカルボキシメチルセルロース(CMC)から選ばれる1種以上が好ましい。   Examples of the binder included in the heat-resistant layer include ethylene-acrylic acid copolymers such as ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA) and ethylene-ethyl acrylate copolymer, polytetrafluoroethylene (PTFE), and polyvinylidene fluoride. (PVDF), fluorinated rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxyethyl cellulose (HEC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl pyrrolidone (PVP), poly N-vinyl One type or two or more types selected from acetamide, a cross-linked acrylic resin, a polyurethane, and an epoxy resin are included. Among these, ethylene-acrylic acid copolymer such as ethylene-ethyl acrylate copolymer, polyvinylpyrrolidone (PVP), poly N-vinylacetamide, polyvinylidene fluoride (PVDF), styrene and butadiene copolymer (SBR) And one or more selected from carboxymethylcellulose (CMC) are preferred.

本発明におけるリチウム二次電池は、充電終止電圧が4.2V以上、特に4.3V以上の場合にも広い温度範囲での電気化学特性に優れ、更に、4.4V以上においても特性は良好である。放電終止電圧は、通常2.8V以上、更には2.5V以上とすることができるが、本発明におけるリチウム二次電池は、2.0V以上とすることができる。電流値については特に限定されないが、通常0.1〜30Cの範囲で使用される。また、本発明におけるリチウム電池は、−40〜100℃、好ましくは−10〜80℃で充放電することができる。   The lithium secondary battery according to the present invention has excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range even when the end-of-charge voltage is 4.2 V or more, particularly 4.3 V or more, and the characteristics are also good at 4.4 V or more. is there. The end-of-discharge voltage is usually 2.8 V or more, and further 2.5 V or more, but the lithium secondary battery in the present invention can be 2.0 V or more. Although it does not specifically limit about an electric current value, Usually, it uses in the range of 0.1-30C. Moreover, the lithium battery in this invention can be charged / discharged at -40-100 degreeC, Preferably it is -10-80 degreeC.

本発明においては、リチウム電池の内圧上昇の対策として、電池蓋に安全弁を設けたり、電池缶やガスケット等の部材に切り込みを入れる方法も採用することができる。また、過充電防止の安全対策として、電池の内圧を感知して電流を遮断する電流遮断機構を電池蓋に設けることができる。   In the present invention, as a countermeasure against an increase in the internal pressure of the lithium battery, a method of providing a safety valve on the battery lid or cutting a member such as a battery can or a gasket can be employed. Further, as a safety measure for preventing overcharge, the battery lid can be provided with a current interruption mechanism that senses the internal pressure of the battery and interrupts the current.

〔第2の蓄電デバイス(電気二重層キャパシタ)〕
本発明の第2の蓄電デバイスは、本発明の非水電解液を含み、電解液と電極界面の電気二重層容量を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。本発明の一例は、電気二重層キャパシタである。この蓄電デバイスに用いられる最も典型的な電極活物質は、活性炭である。二重層容量は概ね表面積に比例して増加する。
[Second power storage device (electric double layer capacitor)]
The 2nd electrical storage device of this invention is an electrical storage device which stores the energy using the electric double layer capacity | capacitance of electrolyte solution and an electrode interface including the non-aqueous electrolyte of this invention. An example of the present invention is an electric double layer capacitor. The most typical electrode active material used for this electricity storage device is activated carbon. Double layer capacity increases roughly in proportion to surface area.

〔第3の蓄電デバイス〕
本発明の第3の蓄電デバイスは、本発明の非水電解液を含み、電極のドープ/脱ドープ反応を利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。この蓄電デバイスに用いられる電極活物質として、酸化ルテニウム、酸化イリジウム、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化銅等の金属酸化物や、ポリアセン、ポリチオフェン誘導体等のπ共役高分子が挙げられる。これらの電極活物質を用いたキャパシタは、電極のドープ/脱ドープ反応にともなうエネルギー貯蔵が可能である。
[Third power storage device]
The 3rd electrical storage device of this invention is an electrical storage device which stores the energy using the dope / dedope reaction of an electrode including the non-aqueous electrolyte of this invention. Examples of the electrode active material used in this power storage device include metal oxides such as ruthenium oxide, iridium oxide, tungsten oxide, molybdenum oxide, and copper oxide, and π-conjugated polymers such as polyacene and polythiophene derivatives. Capacitors using these electrode active materials can store energy associated with electrode doping / dedoping reactions.

〔第4の蓄電デバイス(リチウムイオンキャパシタ)〕
本発明の第4の蓄電デバイスは、本発明の非水電解液を含み、負極であるグラファイト等の炭素材料へのリチウムイオンのインターカレーションを利用してエネルギーを貯蔵する蓄電デバイスである。リチウムイオンキャパシタ(LIC)と呼ばれる。正極は、例えば活性炭電極と電解液との間の電気ニ重層を利用したものや、π共役高分子電極のドープ/脱ドープ反応を利用したもの等が挙げられる。電解液には少なくともLiPF6等のリチウム塩が含まれる。
[Fourth storage device (lithium ion capacitor)]
The 4th electrical storage device of this invention is an electrical storage device which stores the energy using the intercalation of lithium ion to carbon materials, such as a graphite which is a negative electrode, containing the non-aqueous electrolyte of this invention. It is called a lithium ion capacitor (LIC). Examples of the positive electrode include those using an electric double layer between an activated carbon electrode and an electrolytic solution, and those using a π-conjugated polymer electrode doping / dedoping reaction. The electrolyte contains at least a lithium salt such as LiPF 6 .

以下、本発明の化合物を用いた電解液の実施例を示すが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。   Examples of the electrolytic solution using the compound of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these examples.

<第1発明>
実施例I−1〜I−22、比較例I−1〜I−2
〔リチウムイオン二次電池の作製〕
LiNi0.8Co0.15Al0.0594質量%、アセチレンブラック(導電剤)3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、正極シートを作製した。正極の集電体を除く部分の密度は3.6g/cmであった。また、ケイ素(単体)10質量%、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質)85質量%を、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き負極シートを作製した。負極の集電体を除く部分の密度は1.5g/cmであった。また、この電極シートを用いてX線回折測定した結果、黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比〔I(110)/I(004)〕は0.1であった。そして、正極シート、微多孔性ポリエチレンフィルム製セパレータ、負極シートの順に積層し、表1〜3に記載の組成の非水電解液を加えて、2032型コイン電池を作製した。
<First invention>
Examples I-1 to I-22, Comparative Examples I-1 to I-2
[Production of lithium ion secondary battery]
94% by mass of LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 and 3% by mass of acetylene black (conductive agent) are mixed, and 3% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) is previously added to 1-methyl-2- A positive electrode mixture paste was prepared by adding to and mixing with the solution dissolved in pyrrolidone. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, punched out to a predetermined size, and a positive electrode sheet was produced. The density of the portion excluding the current collector of the positive electrode was 3.6 g / cm 3 . Further, 10% by mass of silicon (simple substance), 85% by mass of artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material), and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) in advance are added to 1-methyl-2-pyrrolidone. A negative electrode mixture paste was prepared by adding to the dissolved solution and mixing. This negative electrode mixture paste was applied to one side of a copper foil (current collector), dried and pressed to obtain a negative electrode sheet that was punched into a predetermined size. The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode was 1.5 g / cm 3 . As a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio of the peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal to the peak intensity I (004) of the (004) plane [I (110) / I (004)] was 0.1. And it laminated | stacked in order of the positive electrode sheet, the separator made from a microporous polyethylene film, and the negative electrode sheet, and added the non-aqueous electrolyte of the composition of Tables 1-3, and produced the 2032 type coin battery.

〔高温充電保存後の低温出力特性の評価〕
<初期の放電容量>
上記の方法で作製したコイン電池を用いて、25℃の恒温槽中、0.2Cの定電流及び定電圧で、終止電圧4.2Vまで7時間充電し、0.2Cの定電流下終止電圧2.5Vまで放電することで初期放電容量を求めた。
<高温充電保存試験における容量回復率>
次に、このコイン電池を80℃の恒温槽中、0.2Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.2Vまで7時間充電し、開回路の状態で3日間保存を行った。その後、25℃の恒温槽に入れ、一旦1Cの定電流下終止電圧2.5Vまで放電した。
引き続き、25℃の恒温槽中、0.2Cの定電流及び定電圧で、終止電圧4.2Vまで7時間充電し、0.2Cの定電流下終止電圧2.5Vまで放電することで充電保存後の回復放電容量を求めた。高温充電保存後の容量回復率を以下の式により求めた。
容量回復率(%)=(回復放電容量/初期放電容量)×100
<高温充電保存後の低温放電容量維持率>
更にその後、コイン電池を25℃の恒温槽中、0.2Cの定電流及び定電圧で終止電圧4.2Vまで7時間充電した。その後、−20℃の恒温槽に入れ、5Cの定電流下終止電圧2.5Vまで放電することで放電容量を求めた。高温保存後の低温放電容量維持率を下記の式により求めた。
高温保存後の低温放電容量維持率(%)=(高温保存後の−20℃での放電容量/初期放電容量)×100
電池の作製条件及び電池特性を表1〜3に示す。
[Evaluation of low temperature output characteristics after storage at high temperature]
<Initial discharge capacity>
Using the coin battery produced by the above method, in a constant temperature bath at 25 ° C., it was charged with a constant current and a constant voltage of 0.2 C for 7 hours to a final voltage of 4.2 V, and a final voltage under a constant current of 0.2 C. The initial discharge capacity was determined by discharging to 2.5V.
<Capacity recovery rate in high-temperature charge storage test>
Next, this coin battery was charged in a constant temperature bath at 80 ° C. with a constant current and constant voltage of 0.2 C for 7 hours to a final voltage of 4.2 V, and stored in an open circuit state for 3 days. Then, it put into the thermostat of 25 degreeC, and discharged once to the final voltage 2.5V under the constant current of 1C.
Subsequently, in a constant temperature bath at 25 ° C., the battery is charged and stored by charging to a final voltage of 4.2 V for 7 hours at a constant current and constant voltage of 0.2 C and discharging to a final voltage of 2.5 V under a constant current of 0.2 C. The later recovery discharge capacity was determined. The capacity recovery rate after high-temperature charge storage was determined by the following formula.
Capacity recovery rate (%) = (recovery discharge capacity / initial discharge capacity) × 100
<Low-temperature discharge capacity maintenance rate after high-temperature charge storage>
Thereafter, the coin battery was charged in a constant temperature bath at 25 ° C. with a constant current and a constant voltage of 0.2 C to a final voltage of 4.2 V for 7 hours. Then, it put into the -20 degreeC thermostat, and discharge capacity was calculated | required by discharging to the final voltage 2.5V under 5 C constant current. The low-temperature discharge capacity retention rate after high-temperature storage was determined by the following formula.
Low temperature discharge capacity retention rate after high temperature storage (%) = (discharge capacity at −20 ° C. after high temperature storage / initial discharge capacity) × 100
The production conditions and battery characteristics of the battery are shown in Tables 1-3.

比較例I−3
実施例I−1で用いた正極と負極にLi金属、非水電解液はリン酸4-フェニルフェニル ジエチルの添加量を0.3質量%とした以外は実施例I−1と同じものを用いてコイン電池を作製した。非特許文献1の記載と同様に25℃の恒温槽中0.1mV/secの速度で正極の電位を4.65Vまで掃引し、その電位で20分間保持した。その後、3.0Vまで0.1mV/secで電圧を下げ、グローブボックス中で電池をいったん解体し、正極を取り出した。この取り出した正極を用いた以外は比較例I−1と同様にしてコイン電池を作成した。その電池測定を行った結果、容量回復率は54%、高温保存後の低温放電容量維持率は98%であった。
Comparative Example I-3
Li metal was used for the positive electrode and negative electrode used in Example I-1, and the same nonaqueous electrolyte was used as in Example I-1, except that the amount of 4-phenylphenyl diethyl phosphate added was 0.3% by mass. A coin battery was manufactured. As described in Non-Patent Document 1, the potential of the positive electrode was swept to 4.65 V at a rate of 0.1 mV / sec in a constant temperature bath at 25 ° C. and held at that potential for 20 minutes. Thereafter, the voltage was lowered to 3.0 V at 0.1 mV / sec, the battery was once disassembled in the glove box, and the positive electrode was taken out. A coin battery was prepared in the same manner as in Comparative Example I-1 except that this extracted positive electrode was used. As a result of measuring the battery, the capacity recovery rate was 54%, and the low temperature discharge capacity retention rate after high temperature storage was 98%.

実施例I−23、比較例I−4
実施例I−1で用いた負極活物質に代えて、チタン酸リチウムLiTi12(負極活物質)を用いて、負極シートを作成した。チタン酸リチウムLiTi12 90質量%、アセチレンブラック(導電材)5質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布し、乾燥後、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、負極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を2.7V、放電終止電圧を2.0Vとしたことの他は、実施例I−1と同様にコイン電池を作製し、電池評価を行った。結果を表4に示す。
Example I-23, Comparative Example I-4
In place of the negative electrode active material used in Example I-1, a negative electrode sheet was prepared using lithium titanate Li 4 Ti 5 O 12 (negative electrode active material). 90% by mass of lithium titanate Li 4 Ti 5 O 12 and 5 % by mass of acetylene black (conductive material) are mixed, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) is dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone in advance. A negative electrode mixture paste was prepared by adding to and mixing with the placed solution. This negative electrode mixture paste was applied on an aluminum foil (current collector), dried, pressed and punched to a predetermined size to produce a negative electrode sheet, and the charge end voltage during battery evaluation was 2 A coin battery was manufactured and evaluated in the same manner as in Example I-1 except that the voltage was 0.7 V and the discharge end voltage was 2.0 V. The results are shown in Table 4.

実施例I−24、比較例I−5
実施例I−1で用いた正極活物質に変えて、非晶質炭素で被覆されたLiFePO(正極活物質)を用いて、正極シートを作製した。非晶質炭素で被覆されたLiFePO 90質量%、アセチレンブラック(導電剤)5質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに打ち抜き、正極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を3.6V、放電終止電圧を2.0Vとしたことの他は、実施例I−1と同様にコイン電池を作製し、電池評価を行った。結果を表5に示す。
Example I-24, Comparative Example I-5
A positive electrode sheet was prepared using LiFePO 4 (positive electrode active material) coated with amorphous carbon instead of the positive electrode active material used in Example I-1. 90% by mass of LiFePO 4 coated with amorphous carbon and 5% by mass of acetylene black (conductive agent) are mixed, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) is dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone in advance. The positive electrode mixture paste was prepared by adding to and mixing with the previously-prepared solution. This positive electrode mixture paste was applied onto an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, punched out to a predetermined size, and a positive electrode sheet was produced. A coin battery was fabricated and evaluated in the same manner as in Example I-1, except that the voltage was 6 V and the discharge end voltage was 2.0 V. The results are shown in Table 5.

上記実施例I−1〜I−22のリチウム二次電池は何れも、第1発明の非水電解液においてリン酸エステル構造を含むビフェニル化合物を添加しない場合の比較例I−1、特許文献1に記載されている方法で使用されたリン酸エステル化合物を添加した非水電解液のリチウム二次電池に比べ、高温保存後の容量回復率と低温放電容量維持率が顕著に向上している。以上より、第1発明の効果は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、第1発明の特定の化合物を0.1〜4.5質量%含有させた場合に特有の効果であることが判明した。
また、実施例I−23と比較例I−3や比較例I−4との対比、実施例I−24と比較例I−5の対比から、負極にLi金属やチタン酸リチウムLiTi12(負極活物質)を用いた場合や、正極に非晶質炭素で被覆されたLiFePO(正極活物質)を用いた場合にも同様な効果がみられる。従って、本発明の効果は、特定の正極や負極に依存した効果でないことは明らかである。
更に、第1発明の非水電解液は、リチウム一次電池、リチウムイオンキャパシタ、リチウム空気電池等の広い温度範囲での放電特性を改善する効果も有する。
In any of the lithium secondary batteries of Examples I-1 to I-22 described above, Comparative Example I-1 in which the biphenyl compound containing a phosphate ester structure is not added in the nonaqueous electrolytic solution of the first invention, Patent Document 1 The capacity recovery rate after high temperature storage and the low temperature discharge capacity maintenance rate are remarkably improved as compared with the non-aqueous electrolyte lithium secondary battery to which the phosphate compound used in the method described in 1 is added. As mentioned above, the effect of 1st invention is peculiar when 0.1-4.5 mass% of specific compounds of 1st invention are contained in the non-aqueous electrolyte in which electrolyte salt is dissolved in the non-aqueous solvent. It turned out to be an effect.
Further, from comparison between Example I-23 and Comparative Example I-3 and Comparative Example I-4, and comparison between Example I-24 and Comparative Example I-5, Li metal and lithium titanate Li 4 Ti 5 were used for the negative electrode. The same effect is observed when O 12 (negative electrode active material) is used or when LiFePO 4 (positive electrode active material) coated with amorphous carbon is used for the positive electrode. Therefore, it is clear that the effect of the present invention is not an effect dependent on a specific positive electrode or negative electrode.
Furthermore, the non-aqueous electrolyte of the first invention also has an effect of improving discharge characteristics in a wide temperature range such as a lithium primary battery, a lithium ion capacitor, and a lithium air battery.

<第2発明>
実施例II−1〜II−25、比較例II−1〜II−3
〔リチウムイオン二次電池の作製〕
LiNi0.5Mn0.3Co0.2Mn0.3(pH 11.1)94質量%、アセチレンブラック(導電剤)3質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)3質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、帯状の正極シートを作製した。正極の集電体を除く部分の密度は3.6g/cmであった。
また、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質)90質量%とSiO(負極活物質)5質量%を、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し負極シートを作製した。負極の集電体を除く部分の密度は1.5g/cmであった。また、この電極シートを用いてX線回折測定した結果、黒鉛結晶の(110)面のピーク強度I(110)と(004)面のピーク強度I(004)の比〔I(110)/I(004)〕は0.1であった。
ポリプロピレン(3μm)/ポリエチレン(5μm)/ポリプロピレン(3μm)の3層構造からなる積層微多孔フィルムの両面に、ベーマイト粒子とエチレン−酢酸ビニル共重合体を有する耐熱層(3μm)を形成し、総厚みが17μmのセパレータを作製した。
上記で得られた正極シート、セパレータ、上記で得られた負極シートの順に積層し、表1〜5に記載の組成の非水電解液を加えて、ラミネート型電池を作製した。
<Second invention>
Examples II-1 to II-25, Comparative Examples II-1 to II-3
[Production of lithium ion secondary battery]
LiNi 0.5 Mn 0.3 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 (pH 11.1) 94% by mass and acetylene black (conductive agent) 3% by mass are mixed, and polyvinylidene fluoride (binder) in advance. A positive electrode mixture paste was prepared by adding and mixing 3% by mass with a solution dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried and pressurized, and cut into a predetermined size to produce a belt-like positive electrode sheet. The density of the portion excluding the current collector of the positive electrode was 3.6 g / cm 3 .
In addition, 90% by mass of artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material) and 5% by mass of SiO (negative electrode active material) were added in advance to 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder). In addition to the solution dissolved in pyrrolidone, it mixed and the negative mix paste was prepared. This negative electrode mixture paste was applied to one side of a copper foil (current collector), dried and pressurized, and cut into a predetermined size to produce a negative electrode sheet. The density of the portion excluding the current collector of the negative electrode was 1.5 g / cm 3 . As a result of X-ray diffraction measurement using this electrode sheet, the ratio of the peak intensity I (110) of the (110) plane of the graphite crystal to the peak intensity I (004) of the (004) plane [I (110) / I (004)] was 0.1.
A heat-resistant layer (3 μm) having boehmite particles and an ethylene-vinyl acetate copolymer is formed on both sides of a laminated microporous film having a three-layer structure of polypropylene (3 μm) / polyethylene (5 μm) / polypropylene (3 μm). A separator having a thickness of 17 μm was produced.
The positive electrode sheet obtained above, a separator, and the negative electrode sheet obtained above were laminated in this order, and a non-aqueous electrolyte solution having the composition shown in Tables 1 to 5 was added to produce a laminate type battery.

〔高温サイクル特性の評価〕
上記の方法で作製した電池を用いて50℃の恒温槽中、1Cの定電流及び定電圧で、終止電圧4.3V(正極のLi基準の電位は4.4V)まで3時間充電し、次に1Cの定電流下、放電電圧3.0Vまで放電することを1サイクルとし、これを200サイクルに達するまで繰り返した。そして、以下の式によりサイクル後の放電容量維持率を求めた。
放電容量維持率(%)=(200サイクル目の放電容量/1サイクル目の放電容量)×100
<初期負極厚み>
上記の方法で1サイクルさせた電池を解体し、初期の負極厚みを測定した。
<高温サイクル後の負極厚み>
上記の方法で200サイクルさせた電池を解体し、高温サイクル後の負極厚みを測定した。
<負極厚み増加率>
負極厚み増加値を以下の式により求めた。
負極厚み増加値=サイクル後の負極厚み−初期負極厚み
負極厚み増加率(%)は、比較例II−1の負極厚み増加値を100%としたときを基準として求めた。結果を表6〜9に示す。
[Evaluation of high-temperature cycle characteristics]
Using the battery produced by the above method, in a constant temperature bath at 50 ° C., charge at a constant current of 1 C and a constant voltage for 3 hours to a final voltage of 4.3 V (the positive electrode Li reference potential is 4.4 V). Discharging to a discharge voltage of 3.0 V under a constant current of 1 C was defined as one cycle, and this was repeated until 200 cycles were reached. And the discharge capacity maintenance factor after a cycle was calculated | required with the following formula | equation.
Discharge capacity retention ratio (%) = (discharge capacity at the 200th cycle / discharge capacity at the first cycle) × 100
<Initial anode thickness>
The battery cycled by the above method was disassembled and the initial negative electrode thickness was measured.
<Negative electrode thickness after high-temperature cycle>
The battery that had been subjected to 200 cycles by the above method was disassembled, and the negative electrode thickness after the high-temperature cycle was measured.
<Negative electrode thickness increase rate>
The negative electrode thickness increase value was determined by the following formula.
Negative electrode thickness increase value = negative electrode thickness after cycle−initial negative electrode thickness The negative electrode thickness increase rate (%) was determined based on the negative electrode thickness increase value of Comparative Example II-1 as 100%. The results are shown in Tables 6-9.

実施例II−26及び比較例II−4
実施例II−3及び比較例II−1で用いた負極活物質に変えて、ケイ素(単体)(負極活物質)を用いて、負極シートを作製した。ケイ素(単体)40質量%、人造黒鉛(d002=0.335nm、負極活物質)50質量%、アセチレンブラック(導電剤)5質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、負極合剤ペーストを調製した。この負極合剤ペーストを銅箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し負極シートを作製したことの他は、実施例II−3、比較例II−1と同様にしてラミネート型電池を作製し、電池評価を行い負極の厚み増加率は、比較例II−4の負極厚み増加値を100%としたときを基準として求めた。結果を表10に示す。
Example II-26 and Comparative Example II-4
Instead of the negative electrode active material used in Example II-3 and Comparative Example II-1, a negative electrode sheet was prepared using silicon (single element) (negative electrode active material). Silicon (simple substance) 40% by mass, artificial graphite (d 002 = 0.335 nm, negative electrode active material) 50% by mass, acetylene black (conductive agent) 5% by mass are mixed, and polyvinylidene fluoride (binder) 5 mass in advance. % Was added to the solution dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone and mixed to prepare a negative electrode mixture paste. Example II-3, except that this negative electrode mixture paste was applied to one side of a copper foil (current collector), dried, pressurized and cut into a predetermined size to produce a negative electrode sheet. A laminate-type battery was prepared in the same manner as in Comparative Example II-1, battery evaluation was performed, and the negative electrode thickness increase rate was determined based on the negative electrode thickness increase value of Comparative Example II-4 as 100%. The results are shown in Table 10.

実施例II−27及び比較例II−5
実施例II−3及び比較例II−1で用いた正極活物質に変えて、非晶質炭素で被覆されたLiFePO(正極活物質)を用いて、正極シートを作製した。非晶質炭素で被覆されたLiFePO90質量%、アセチレンブラック(導電剤)5質量%を混合し、予めポリフッ化ビニリデン(結着剤)5質量%を1−メチル−2−ピロリドンに溶解させておいた溶液に加えて混合し、正極合剤ペーストを調製した。この正極合剤ペーストをアルミニウム箔(集電体)上の片面に塗布し、乾燥、加圧処理して所定の大きさに裁断し、正極シートを作製したこと、電池評価の際の充電終止電圧を3.6V、放電終止電圧を2.0Vとしたことの他は、実施例II−3及び比較例II−1と同様にしてラミネート型電池を作製し、電池評価を行い負極の厚み増加率は、比較例II−5の負極厚み増加値を100%としたときを基準として求めた。結果を表11に示す。
Example II-27 and Comparative Example II-5
In place of the positive electrode active material used in Example II-3 and Comparative Example II-1, a positive electrode sheet was prepared using LiFePO 4 (positive electrode active material) coated with amorphous carbon. 90% by mass of LiFePO 4 coated with amorphous carbon and 5% by mass of acetylene black (conductive agent) are mixed, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (binder) is dissolved in 1-methyl-2-pyrrolidone in advance. The positive electrode mixture paste was prepared by adding to and mixing with the previously-prepared solution. This positive electrode mixture paste was applied to one side of an aluminum foil (current collector), dried, pressurized and cut into a predetermined size to produce a positive electrode sheet, and a charge end voltage for battery evaluation. A laminate type battery was prepared in the same manner as in Example II-3 and Comparative Example II-1, except that the discharge end voltage was set to 2.0 V and the discharge end voltage was set to 2.0 V. Was determined based on the negative electrode thickness increase value of Comparative Example II-5 as 100%. The results are shown in Table 11.

一般式(I)を含む上記実施例II−1〜II−25のリチウム二次電池は何れも、比較例II−1〜II−3に比べ、高温サイクル後の負極厚みの増加を抑制している。以上より、第2発明の電極厚みの増加率を低減させる効果は、非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、第2発明の特定の化合物を含有させた場合に特有の効果であることが判明した。
また、実施例II−26と比較例II−4の対比、実施例II−27と比較例II−5の対比から、負極にケイ素を用いた場合や、正極にLiFePOを用いた場合にも同様な効果がみられる。
更に、第2発明の非水電解液は、リチウム一次電池の広い温度範囲での放電特性を改善する効果も有する。
Any of the lithium secondary batteries of Examples II-1 to II-25 including the general formula (I) suppressed the increase in the thickness of the negative electrode after the high-temperature cycle as compared with Comparative Examples II-1 to II-3. Yes. As described above, the effect of reducing the increase rate of the electrode thickness of the second invention is unique to the case where the specific compound of the second invention is contained in the nonaqueous electrolytic solution in which the electrolyte salt is dissolved in the nonaqueous solvent. It turned out to be an effect.
Further, from the comparison between Example II-26 and Comparative Example II-4, and the comparison between Example II-27 and Comparative Example II-5, when silicon is used for the negative electrode or when LiFePO 4 is used for the positive electrode, Similar effects are seen.
Furthermore, the nonaqueous electrolytic solution of the second invention also has an effect of improving the discharge characteristics in a wide temperature range of the lithium primary battery.

第1発明の非水電解液を使用すれば、広い温度範囲での電気化学特性に優れた蓄電デバイスを得ることができる。特にハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、バッテリー電気自動車等に搭載される蓄電デバイス用の非水電解液として使用される場合、広い温度範囲での電気化学特性を向上できる蓄電デバイスを得ることができる。   If the nonaqueous electrolyte solution of the first invention is used, an electricity storage device having excellent electrochemical characteristics in a wide temperature range can be obtained. In particular, when used as a non-aqueous electrolyte for an electricity storage device mounted on a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, a battery electric vehicle, etc., it is possible to obtain an electricity storage device capable of improving electrochemical characteristics in a wide temperature range. it can.

第2発明の非水電解液を使用すれば、広い温度範囲、特に高温下における電気化学特性に優れ、更に高温サイクル後の電極厚みの増加が抑制された蓄電デバイスを得ることができる。特にハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、バッテリー電気自動車、タブレット端末やウルトラブック等の高温下で使用される可能性が高い機器に搭載されるリチウム二次電池等の蓄電デバイス用非水電解液として使用すると、広い温度範囲、特に高温で電気化学特性が低下しにくい蓄電デバイスを得ることができる。   By using the non-aqueous electrolyte solution of the second invention, it is possible to obtain an electricity storage device that is excellent in electrochemical characteristics in a wide temperature range, particularly at high temperatures, and further suppresses an increase in electrode thickness after a high temperature cycle. In particular, non-aqueous electrolytes for power storage devices such as lithium secondary batteries mounted on devices that are likely to be used at high temperatures such as hybrid electric vehicles, plug-in hybrid electric vehicles, battery electric vehicles, tablet terminals and ultrabooks When used as, it is possible to obtain an electricity storage device in which electrochemical characteristics are unlikely to deteriorate at a wide temperature range, particularly at high temperatures.

Claims (8)

非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液において、下記一般式(II)で表される非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物を含み、該ハロゲン化フェニルカーボネート化合物の含有量が、非水電解液中に0.001〜5質量%であることを特徴とする蓄電デバイス用非水電解液。

(式中、X11〜X15は、それぞれ独立して、水素原子又はハロゲン原子を示し、X11〜X15のうち1〜4つがハロゲン原子である。)
A non-aqueous electrolyte in which an electrolyte salt is dissolved in a non-aqueous solvent includes an asymmetric halogenated phenyl carbonate compound represented by the following general formula (II), and the content of the halogenated phenyl carbonate compound is non-aqueous electrolysis The non-aqueous electrolyte for electrical storage devices characterized by being 0.001-5 mass% in a liquid.

(Wherein, X 11 to X 15 each independently represent a hydrogen atom or a halogen atom, one to 4 of X 11 to X 15 is a halogen atom.)
一般式(II)において、X11〜X15のうち1つ又は2つがハロゲン原子であり、残りは水素原子である、請求項1に記載の非水電解液。 The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, wherein in general formula (II), one or two of X 11 to X 15 are halogen atoms, and the rest are hydrogen atoms. 一般式(II)において、オルト位のX11又はX15がハロゲン原子である、請求項1又は2に記載の非水電解液。 In formula (II), X 11 or X 15 ortho is a halogen atom, a non-aqueous electrolyte according to claim 1 or 2. 前記ハロゲン原子が塩素原子である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解液。   The nonaqueous electrolytic solution according to claim 1, wherein the halogen atom is a chlorine atom. 一般式(II)で表される化合物が、2−フルオロフェニル フェニルカーボネート、4−フルオロフェニル フェニルカーボネート、2,4−ジフルオロフェニル フェニルカーボネート、2,6−ジフルオロフェニル フェニルカーボネート、2−クロロフェニル フェニルカーボネート、3−クロロフェニル フェニルカーボネート、4−クロロフェニル フェニルカーボネート、2,4−ジクロロフェニル フェニルカーボネート、及び2,6−ジクロロフェニル フェニルカーボネートから選ばれる1種又は2種以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水電解液。   The compound represented by the general formula (II) is 2-fluorophenyl phenyl carbonate, 4-fluorophenyl phenyl carbonate, 2,4-difluorophenyl phenyl carbonate, 2,6-difluorophenyl phenyl carbonate, 2-chlorophenyl phenyl carbonate, The compound according to any one of claims 1 to 4, which is one or more selected from 3-chlorophenyl phenyl carbonate, 4-chlorophenyl phenyl carbonate, 2,4-dichlorophenyl phenyl carbonate, and 2,6-dichlorophenyl phenyl carbonate. The non-aqueous electrolyte described in 1. 非水電解液が更に対称フェニルカーボネート化合物を含み、[非対称ハロゲン化フェニルカーボネート化合物/対称フェニルカーボネート化合物]の質量比が50/50〜99.9/0.1である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水電解液。   The non-aqueous electrolyte further contains a symmetric phenyl carbonate compound, and the mass ratio of [asymmetric halogenated phenyl carbonate compound / symmetric phenyl carbonate compound] is 50/50 to 99.9 / 0.1. The nonaqueous electrolytic solution according to any one of the above. 前記非水溶媒が、環状カーボネート及び鎖状カーボネートを含み、該鎖状カーボネートとして、対称鎖状カーボネートと非対称鎖状カーボネートの両方を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の非水電解液。   The nonaqueous solvent according to any one of claims 1 to 6, wherein the nonaqueous solvent includes a cyclic carbonate and a chain carbonate, and the chain carbonate includes both a symmetric chain carbonate and an asymmetric chain carbonate. Electrolytic solution. 正極、負極、及び非水溶媒に電解質塩が溶解されている非水電解液を備えた蓄電デバイスにおいて、該非水電解液が請求項1〜7のいずれか1項に記載の非水電解液であることを特徴とする蓄電デバイス。   In the electrical storage device provided with the positive electrode, the negative electrode, and the nonaqueous electrolyte solution in which the electrolyte salt is dissolved in the nonaqueous solvent, the nonaqueous electrolyte solution is the nonaqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 7. An electricity storage device characterized by being.
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