JP2019220415A - Composition, nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Composition, nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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Kenji Kakiage
健二 撹上
洋平 青山
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洋平 青山
真梨恵 中西
Marie Nakanishi
真梨恵 中西
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Abstract

To provide a nonaqueous electrolyte secondary battery arranged so as to be able to suppress the decrease in electric capacity owing to the iteration of charge and discharge, and having storage stability while retaining high safety.SOLUTION: A composition comprises: a compound represented by the general formula (1) below; a compound represented by the general formula (2) below; a lithium salt; and a solvent and/or dispersion medium. (In the formulas, Rand Rindependently represent a hydrogen atom, a carbon hydride group with 1-6 carbon atoms or the like, Rto Rindependently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a carbon hydride group with 1-6 carbon atoms or the like, and Rto Rindependently represent a halogen atom, a carbon hydride group with 1-6 carbon atoms or an alkoxy group with 1-6 carbon atoms.)SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、特定の成分を含有してなる組成物、非水電解質及びそれを用いた非水電解質二次電池に関するものである。   The present invention relates to a composition containing a specific component, a non-aqueous electrolyte, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using the same.

リチウム塩を有機溶媒等の分散媒体中に分散又は溶解させた非水電解質を有する、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池は、小型で軽量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能であることから、携帯用パソコン、ハンディビデオカメラ、情報端末等の携帯電子機器の電源として広く用いられている。また、環境問題の観点から、非水電解質二次電池を使用した電気自動車や、電力を動力の一部に利用したハイブリッド車の実用化が行われている。そのため近年では、携帯電子機器の使用可能時間、自動車の航続距離、さらにはそれらの安全性の観点から、二次電池のさらなる性能向上が求められている。   Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium ion secondary batteries having a non-aqueous electrolyte in which a lithium salt is dispersed or dissolved in a dispersion medium such as an organic solvent are small, lightweight, have a high energy density, and are repeatedly charged. Since it can be discharged, it is widely used as a power source for portable electronic devices such as portable personal computers, handy video cameras, and information terminals. Further, from the viewpoint of environmental problems, electric vehicles using non-aqueous electrolyte secondary batteries and hybrid vehicles using electric power as a part of power have been put to practical use. Therefore, in recent years, further improvements in the performance of secondary batteries have been demanded from the viewpoints of the usable time of portable electronic devices, the cruising distance of automobiles, and their safety.

非水電解質二次電池の性能向上のために、非水電解質に添加する種々の化合物(以下、電解液添加剤、電解質添加剤、又は単に添加剤ということがある。)が提案されている。このような電解質添加剤として、1,3−プロパンスルトン(例えば、特許文献1を参照)、ビニルエチレンカーボネート(例えば、特許文献2を参照)、ビニレンカーボネート(例えば、特許文献3を参照)、1,3−プロパンスルトン、ブタンスルトン(例えば、特許文献4を参照)、ビニレンカーボネート(例えば、特許文献5を参照)、ビニルエチレンカーボネート(例えば、特許文献6を参照)等が提案されており、中でも、ビニレンカーボネートは効果が大きいことから広く使用されている。これらの電解質添加剤は、負極の表面にSEI(Solid Electrolyte Interface:固体電解質膜)と呼ばれる安定な被膜を形成し、この被膜が負極の表面を覆うことにより、電解液の還元分解を抑制するものと考えられている。その結果、充放電を繰り返すことによる電気容量の維持特性(以下、サイクル特性ということがある。)低下を抑制することができる。   In order to improve the performance of a non-aqueous electrolyte secondary battery, various compounds to be added to a non-aqueous electrolyte (hereinafter, sometimes referred to as an electrolyte additive, an electrolyte additive, or simply an additive) have been proposed. As such electrolyte additives, 1,3-propane sultone (see, for example, Patent Document 1), vinylethylene carbonate (for example, see Patent Document 2), vinylene carbonate (for example, see Patent Document 3), 1 , 3-propane sultone, butane sultone (for example, see Patent Document 4), vinylene carbonate (for example, see Patent Document 5), vinylethylene carbonate (for example, see Patent Document 6), and the like, Vinylene carbonate is widely used because of its great effect. These electrolyte additives form a stable film called SEI (Solid Electrolyte Interface) on the surface of the negative electrode, and suppress the reductive decomposition of the electrolytic solution by covering the surface of the negative electrode with this film. It is believed that. As a result, it is possible to suppress a decrease in the capacity retention characteristics (hereinafter, sometimes referred to as cycle characteristics) due to repeated charging and discharging.

また、非水電解質二次電池は、電池が異常な条件で使用されることによって、また、内部短絡が引き起こされたり、過充電されたりした場合には、電池部材の分解によって電池温度が急上昇し、安全弁が開口して有機溶媒やその他の分解ガスが噴出したり、発煙が生じたりする場合がある。そのため、電池性能を損なうことなく電池の安全性を向上させる技術が要望されており、例えば、電池の内部短絡や高温での安全性を確保するために、高温で融解して孔が閉塞するシャットダウンセパレータや、抵抗が温度上昇と共に増大するPTC素子を取り付けるといった技術が採用されている。
さらに簡便な手法として、ビフェニルやチオフェンなどの重合性芳香族化合物を非水電解液に電解液添加剤として含有させることで、安全性を高める技術が開示されている(例えば、特許文献7、8、9を参照)。
In addition, in non-aqueous electrolyte secondary batteries, when the batteries are used under abnormal conditions, and when an internal short circuit is caused or overcharged, the battery temperature rises rapidly due to decomposition of the battery members. When the safety valve is opened, an organic solvent or other decomposition gas may be ejected or smoke may be generated. Therefore, there is a need for a technique for improving battery safety without impairing battery performance.For example, in order to ensure internal short-circuiting of the battery and safety at high temperatures, a shutdown that melts at a high temperature and closes the holes is required. A technique of attaching a separator or a PTC element whose resistance increases with an increase in temperature is employed.
As a simpler technique, a technique has been disclosed in which a polymerizable aromatic compound such as biphenyl or thiophene is contained in a non-aqueous electrolyte as an electrolyte additive to enhance safety (for example, Patent Documents 7 and 8). , 9).

特開昭63−102173号公報JP-A-63-102173 特開平4−87156号公報JP-A-4-87156 特開平5−74486号公報JP-A-5-74486 特開平10−50342号公報JP-A-10-50342 特開平8−045545号公報JP-A-8-045455 特開2001−6729号公報JP 2001-6729 A 特開平09−106835号公報JP-A-09-106835 特開2008−210769号公報JP 2008-210768 A 特開2002−343423号公報JP-A-2002-343423

しかし、上記先行特許文献に開示された、充放電を繰り返すことによる電気容量の低下抑制は、未だ十分なものではなかった。さらに、高い安全性を維持しつつ保存安定性も併せ持つ非水電解質二次電池も求められている。本発明は、これらの課題を解決することを主目的とする。   However, the suppression of a decrease in electric capacity due to repetition of charging and discharging disclosed in the above-mentioned prior patent document has not been sufficient yet. Further, a non-aqueous electrolyte secondary battery having high safety and storage stability is also required. An object of the present invention is to solve these problems.

本発明者らは、鋭意検討を行なった結果、特定の構造の化合物を含有させた組成物を、非水電解質として使用することで、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above object can be achieved by using a composition containing a compound having a specific structure as a non-aqueous electrolyte, and completed the present invention.

本発明は、下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2)で表される化合物と、リチウム塩と、溶媒及び/又は分散媒と、を含有してなる組成物を提供するものである。   The present invention provides a composition comprising a compound represented by the following general formula (1), a compound represented by the following general formula (2), a lithium salt, and a solvent and / or a dispersion medium. To provide.

(式中、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基、炭素原子数4〜6の複素環基、1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換された炭素原子数1〜6の炭化水素基、又は1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換された炭素原子数4〜6の複素環基を表す。) (Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms, and at least one hydrogen atom is a halogen atom. Represents a substituted hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted by a halogen atom.)

(式中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基、炭素原子数4〜6の複素環基、1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数1〜6の炭化水素基、又は1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数4〜6の複素環基を表し、
〜R10は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基又は炭素原子数1〜6のアルコキシ基を表す。)
(Wherein, R 3 to R 7 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms, and at least one hydrogen atom Represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with a fluorine atom, or a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms substituted with one or more hydrogen atoms with a fluorine atom,
R 8 to R 10 each independently represent a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. )

本発明により、充放電を繰り返すことによる電気容量の低下が抑制され、さらに、高い安全性を維持しつつ保存安定性も併せ持つ非水電解質二次電池を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery in which a decrease in electric capacity due to repeated charge and discharge is suppressed, and which has high storage stability while maintaining high safety.

図1は、本発明の非水電解質二次電池のコイン型電池の構造の一例を概略的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an example of the structure of a coin-type battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. 図2は、本発明の非水電解質二次電池の円筒型電池の基本構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a basic configuration of a cylindrical battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. 図3は、本発明の非水電解質二次電池の円筒型電池の内部構造を断面として示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the cylindrical battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention as a cross section. 図4は、本発明の非水電解質二次電池のラミネート型電池の内部の積層型電極群を模式的に示す分解斜視図である。FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing a laminated electrode group inside the laminated battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. 図5は、本発明の非水電解質二次電池のラミネート型電池を模式的に示す分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view schematically showing a laminated battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention. 図6は、本発明の非水電解質二次電池のラミネート型電池を模式的に示す外観平面図である。FIG. 6 is an external plan view schematically showing a laminated battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

以下に、本発明の組成物、非水電解質及び非水電解質二次電池について、好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the composition, nonaqueous electrolyte, and nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments.

<組成物>
本発明の組成物は、下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2)で表される化合物と、リチウム塩と、溶媒及び/又は分散媒と、を含有する。
<Composition>
The composition of the present invention contains a compound represented by the following general formula (1), a compound represented by the following general formula (2), a lithium salt, and a solvent and / or a dispersion medium.

(式中、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基、炭素原子数4〜6の複素環基、1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換された炭素原子数1〜6の炭化水素基、又は1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換された炭素原子数4〜6の複素環基を表す。) (Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms, and at least one hydrogen atom is a halogen atom. Represents a substituted hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted by a halogen atom.)

(式中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基、炭素原子数4〜6の複素環基、1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数1〜6の炭化水素基、又は1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数4〜6の複素環基を表し、
〜R10は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基又は炭素原子数1〜6のアルコキシ基を表す。)
(Wherein, R 3 to R 7 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms, and at least one hydrogen atom Represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with a fluorine atom, or a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms substituted with one or more hydrogen atoms with a fluorine atom,
R 8 to R 10 each independently represent a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. )

一般式(1)のR及びRにおける炭素原子数1〜6の炭化水素基としては、例えば、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、脂環式炭化水素基、芳香族炭化水素基等が挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、ブチル基、2−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、ペンチル基、2−ペンチル基、3−ペンチル基、i−ペンチル基、ヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基等の飽和脂肪族炭化水素基;ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等の不飽和脂肪族炭化水素基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の脂環式炭化水素基;フェニル基等の芳香族炭化水素基等が挙げられる。
一般式(1)のR及びRにおける炭素原子数4〜6の複素環基としては、例えば、チエニル基、フラニル基、ピリジル基、チオラニル基、オキサニル基、ピペリジル基等が挙げられる。
前記炭素原子数1〜6の炭化水素基及び炭素原子数4〜6の複素環基は、1つ以上の水素原子がハロゲン原子、具体的には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子で置換されていてもよい。
Examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms for R 1 and R 2 in the general formula (1) include a saturated aliphatic hydrocarbon group, an unsaturated aliphatic hydrocarbon group, an alicyclic hydrocarbon group, and an aromatic group. Group hydrocarbon groups and the like. Specifically, methyl, ethyl, propyl, i-propyl, butyl, 2-butyl, i-butyl, t-butyl, pentyl, 2-pentyl, 3-pentyl, saturated aliphatic hydrocarbon groups such as i-pentyl group, hexyl group, 2-hexyl group and 3-hexyl group; unsaturated aliphatic hydrocarbon groups such as vinyl group, allyl group, butenyl group, pentenyl group and hexenyl group; An alicyclic hydrocarbon group such as a cyclopentyl group and a cyclohexyl group; an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group;
Examples of the heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms in R 1 and R 2 in the general formula (1) include a thienyl group, a furanyl group, a pyridyl group, a thiolanyl group, an oxanyl group, a piperidyl group, and the like.
The hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and the heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms are such that at least one hydrogen atom is a halogen atom, specifically, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom. May be substituted.

及びRとしては、良好なサイクル特性、高い安全性及び保存安定性などの優れた電池特性が得られることから、水素原子、メチル基、ビニル基又はフェニル基が好ましく、水素原子、メチル基又はビニル基が更に好ましい。 As R 1 and R 2 , a hydrogen atom, a methyl group, a vinyl group, or a phenyl group is preferable because excellent battery characteristics such as good cycle characteristics, high safety, and storage stability can be obtained. Groups or vinyl groups are more preferred.

一般式(1)で表される化合物の具体的な例として、Rが水素原子の場合、例えば、以下の化合物No.1−1〜No.1−73が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 When R 1 is a hydrogen atom, specific examples of the compound represented by the general formula (1) include, for example, the following compounds No. 1-1 to No. 1-73, but are not limited thereto. Not something.

また、一般式(1)で表される化合物の具体的な例として、Rがメチル基であり、Rが炭素原子数1〜6の飽和脂肪族炭化水素基の場合、例えば、以下の化合物No.1−74〜No.1−105が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Further, as a specific example of the compound represented by the general formula (1), when R 1 is a methyl group and R 2 is a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, for example, Compound No. 1-74 to No. 1-105 are exemplified, but not limited thereto.

一般式(2)におけるハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
一般式(2)のR〜Rにおける炭素原子数1〜6の炭化水素基及び炭素原子数4〜6の複素環基としては、一般式(1)のR及びRにおける炭素原子数1〜6の炭化水素基及び炭素原子数4〜6の複素環基と同じものが挙げられる。
前記炭素原子数1〜6の炭化水素基及び炭素原子数4〜6の複素環基は、1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換されていてもよい。1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数1〜6の炭化水素基としては、例えば、1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1〜6の飽和脂肪族炭化水素基、1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数5〜6の環状飽和脂肪族炭化水素基、又は1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された芳香族炭化水素基等が挙げられる。
1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基としては、例えば、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、1−フルオロエチル基、2−フルオロエチル基、1−フルオロイソプロピル基、2−フルオロイソプロピル基、1−フルオロブチル基、2−フルオロブチル基、3−フルオロブチル基、1−フルオロイソブチル基、2−フルオロイソブチル基、2−フルオロ−t−ブチル基、1−フルオロペンチル基、2−フルオロペンチル基、3−フルオロペンチル基、4−フルオロペンチル基、1−フルオロヘキシル基等が挙げられる。
1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素数5〜6の環状飽和脂肪族炭化水素基としては、フルオロシクロペンチル基、フルオロシクロヘキシル基等が挙げられる。
1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された芳香族炭化水素基としては、例えば、フルオロフェニル基、ジフルオロフェニル基、トリフルオロフェニル基等が挙げられる。
1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数4〜6の複素環基としては、フルオロチエニル基、フルオロフラニル基、フルオロピリジル基、フルオロチオラニル基、フルオロオキサニル基、フルオロピペリジル基等が挙げられる。
〜Rとしては、良好なサイクル特性、高い安全性及び保存安定性などの優れた電池特性が得られることから、水素原子、メチル基又はビニル基であることが好ましく、水素原子であることが更に好ましい。
Examples of the halogen atom in the general formula (2) include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
Examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and the heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms in R 3 to R 7 in the general formula (2) include a carbon atom in R 1 and R 2 in the general formula (1). The same groups as the hydrocarbon groups having 1 to 6 and the heterocyclic groups having 4 to 6 carbon atoms can be used.
In the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms and the heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms, one or more hydrogen atoms may be substituted with a fluorine atom. Examples of the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom include a saturated aliphatic group having 1 to 6 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom. A hydrocarbon group, a cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group having 5 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom, or an aromatic hydrocarbon group in which at least one hydrogen atom is substituted with a fluorine atom And the like.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom include a fluoromethyl group, a difluoromethyl group, a trifluoromethyl group, a 1-fluoroethyl group, Fluoroethyl group, 1-fluoroisopropyl group, 2-fluoroisopropyl group, 1-fluorobutyl group, 2-fluorobutyl group, 3-fluorobutyl group, 1-fluoroisobutyl group, 2-fluoroisobutyl group, 2-fluoro- Examples include a t-butyl group, a 1-fluoropentyl group, a 2-fluoropentyl group, a 3-fluoropentyl group, a 4-fluoropentyl group, a 1-fluorohexyl group, and the like.
Examples of the cyclic saturated aliphatic hydrocarbon group having 5 to 6 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom include a fluorocyclopentyl group and a fluorocyclohexyl group.
Examples of the aromatic hydrocarbon group in which one or more hydrogen atoms have been replaced by fluorine atoms include a fluorophenyl group, a difluorophenyl group, and a trifluorophenyl group.
Examples of the heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms in which one or more hydrogen atoms are substituted with a fluorine atom include a fluorothienyl group, a fluorofuranyl group, a fluoropyridyl group, a fluorothiolanyl group, a fluorooxanyl group, a fluorooxanyl group, And a piperidyl group.
R 3 to R 7 are preferably a hydrogen atom, a methyl group or a vinyl group, and a hydrogen atom, since excellent battery characteristics such as good cycle characteristics, high safety and storage stability are obtained. Is more preferable.

一般式(2)のR〜R10における炭素原子数1〜6の炭化水素基としては、一般式(1)のR及びRにおける炭素原子数1〜6の炭化水素基と同じものが挙げられる。
一般式(2)のR〜R10における炭素原子数1〜6のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、i−プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチロキシ基、ヘキシロキシ基、シクロヘキシロキシ基等が挙げられる。
〜R10は、優れた電池特性が得られることから、メチル基、ビニル基又はフェニル基であることが好ましく、メチル基であることが更に好ましい。
The hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms in R 8 to R 10 in the general formula (2) is the same as the hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms in R 1 and R 2 in the general formula (1). Is mentioned.
Examples of the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms in R 8 to R 10 in the general formula (2) include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, an i-propoxy group, a butoxy group, a pentoxy group, a hexyloxy group, and a cyclohexyl group. And a siloxy group.
R 8 to R 10 are preferably a methyl group, a vinyl group or a phenyl group, and more preferably a methyl group, since excellent battery characteristics can be obtained.

一般式(2)で表される化合物の具体的な例として、R〜R10がメチル基である場合、例えば、以下の化合物No.2−1〜No.2−75が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 As a specific example of the compound represented by the general formula (2), when R 8 to R 10 are a methyl group, for example, the following compound No. 2-1 to No. 2-75, but is not limited thereto.

一般式(2)で表される化合物の具体的な例として、R〜Rが水素原子である場合、例えば、以下の化合物No.2−76〜No.2−142が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 As a specific example of the compound represented by the general formula (2), when R 3 to R 7 are hydrogen atoms, for example, the following compound No. 2-76-No. 2-142, but not limited thereto.

本発明の組成物は、一般式(1)で表される化合物の少なくとも1種と、一般式(2)で表される化合物の少なくとも1種とを含む。一般式(1)で表される化合物の含有量は、0.01質量%〜10質量%が好ましく、0.05質量%〜10質量%がより好ましく、0.1質量%〜5質量%であることが更に好ましい。また、一般式(2)で表される化合物の含有量は、0.01質量%〜10質量%が好ましく、0.05質量%〜10質量%がより好ましく、0.1質量%〜5質量%であることが更に好ましい。これらの化合物の含有量が、前記範囲より少ない場合には、本発明の組成物を有する非水電解質二次電池の特性の向上効果が十分ではないことがあり、多い場合には、配合量に見合う効果が得られず、かえって電池特性に悪影響を及ぼすことがあるからである。   The composition of the present invention contains at least one compound represented by the general formula (1) and at least one compound represented by the general formula (2). The content of the compound represented by the general formula (1) is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.05% by mass to 10% by mass, and 0.1% by mass to 5% by mass. More preferably, it is. Further, the content of the compound represented by the general formula (2) is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.05% by mass to 10% by mass, and 0.1% by mass to 5% by mass. % Is more preferable. When the content of these compounds is less than the above range, the effect of improving the characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery having the composition of the present invention may not be sufficient. This is because a suitable effect cannot be obtained, which may adversely affect battery characteristics.

一般式(1)で表される化合物に対する、一般式(2)で表される化合物の質量比率は、良好なサイクル特性、高い安全性及び保存安定性などの優れた電池特性が得られることから、0.01〜100であることが好ましく、0.1〜50であることがより好ましく、0.2〜10であることが更に好ましい。   The mass ratio of the compound represented by the general formula (2) to the compound represented by the general formula (1) is such that excellent battery characteristics such as good cycle characteristics, high safety and storage stability can be obtained. , Preferably from 0.01 to 100, more preferably from 0.1 to 50, even more preferably from 0.2 to 10.

本発明の組成物は、さらに、リチウム塩と、溶媒及び/又は分散媒とを含む。
本発明の組成物の形態は特に制限されるものではなく、溶媒として有機溶媒を用い、リチウム塩を溶解して得られる液体組成物、溶媒又は分散媒として、有機溶媒に高分子化合物を溶解してゲル化した高分子ゲルを用い、リチウム塩を溶解又は分散して得られる高分子ゲル組成物、分散媒として高分子を用い、リチウム塩を分散させて得られる純正高分子組成物のいずれも使用することができる。
The composition of the present invention further includes a lithium salt and a solvent and / or a dispersion medium.
The form of the composition of the present invention is not particularly limited, and an organic solvent is used as a solvent, a liquid composition obtained by dissolving a lithium salt, a solvent or a dispersion medium, and a polymer compound is dissolved in an organic solvent. Using a gelled polymer gel, a polymer gel composition obtained by dissolving or dispersing a lithium salt, a polymer as a dispersion medium, and a pure polymer composition obtained by dispersing a lithium salt Can be used.

液体組成物及び高分子ゲル組成物に用いられるリチウム塩としては、従来公知のリチウム塩、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiCFCO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(SOF)、LiC(CFSO、LiB(CFSO、LiB(C、LiBF(C)、LiSbF、LiSiF、LiSCN、LiClO、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiAlF、LiAlCl、LiPO及びこれらの誘導体等が挙げられる。これらの中でも、LiPF、LiBF、LiClO、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(SOF)、LiPO、LiC(CFSO、並びにLiCFSOの誘導体及びLiC(CFSOの誘導体からなる群から選ばれる1種以上を用いるのが好ましい。 As the lithium salt used in the liquid composition and the polymer gel composition, a conventionally known lithium salt, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiN (CF 3 SO 2) ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiB (CF 3 SO 3 ) 4 , LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4), LiSbF 6, LiSiF 5, LiSCN, LiClO 4, LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlF 4, LiAlCl 4, LiPO 2 F 2 , and derivatives thereof. Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , LiPO 2 F 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , and one or more selected from the group consisting of a derivative of LiCF 3 SO 3 and a derivative of LiC (CF 3 SO 2 ) 3 .

純正高分子組成物に用いられるリチウム塩としては、例えば、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(SOF)、LiC(CFSO、LiB(CFSO、LiB(C等が挙げられる。 Examples of the lithium salt used in the pure polymer composition include LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , and LiC (CF 3 SO 2 ). 3 , LiB (CF 3 SO 3 ) 4 , LiB (C 2 O 4 ) 2 and the like.

組成物中のリチウム塩の濃度は、濃度が低すぎると十分な電流密度が得られないことがあり、濃度が高すぎると液体非水電解質の安定性を損なう恐れがあることから、0.5〜7mol/Lが好ましく、0.8〜1.8mol/Lがより好ましい。リチウム塩は、2種以上を組み合わせて使用することができる。   If the concentration of the lithium salt in the composition is too low, a sufficient current density may not be obtained, and if the concentration is too high, the stability of the liquid nonaqueous electrolyte may be impaired. 77 mol / L is preferred, and 0.8-1.8 mol / L is more preferred. Lithium salts can be used in combination of two or more.

液体組成物及び高分子ゲル組成物に用いる有機溶媒としては、非水電解質二次電池の非水電解質に通常使用される有機溶媒を使用することができる。非水電解質二次電池の非水電解質に通常使用される有機溶媒としては、例えば、飽和環状カーボネート化合物、飽和環状エステル化合物、スルホキシド化合物、スルホン化合物、アマイド化合物、飽和鎖状カーボネート化合物、鎖状エーテル化合物、環状エーテル化合物、飽和鎖状エステル化合物等が挙げられる。有機溶媒は、1種のみ、又は2種以上組み合わせて使用することができる。   As the organic solvent used for the liquid composition and the polymer gel composition, an organic solvent usually used for a non-aqueous electrolyte of a non-aqueous electrolyte secondary battery can be used. Examples of the organic solvent usually used for the non-aqueous electrolyte of the non-aqueous electrolyte secondary battery include, for example, a saturated cyclic carbonate compound, a saturated cyclic ester compound, a sulfoxide compound, a sulfone compound, an amide compound, a saturated chain carbonate compound, and a chain ether. Compounds, cyclic ether compounds, saturated chain ester compounds and the like. The organic solvent can be used alone or in combination of two or more.

前記有機溶媒のうち、飽和環状カーボネート化合物、飽和環状エステル化合物、スルホキシド化合物、スルホン化合物及びアマイド化合物は、比誘電率が高いため、液体組成物の誘電率を上げる役割を果たし、特に飽和環状カーボネート化合物が好ましい。
飽和環状カーボネート化合物としては、例えば、エチレンカーボネート、1,2−プロピレンカーボネート、1,3−プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、1,3−ブチレンカーボネート、1,1−ジメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。
飽和環状エステル化合物としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−ヘキサノラクトン、δ−オクタノラクトン等が挙げられる。 スルホキシド化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジプロピルスルホキシド、ジフェニルスルホキシド、チオフェン等が挙げられる。
スルホン化合物としては、例えば、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジプロピルスルホン、ジフェニルスルホン、スルホラン(テトラメチレンスルホンともいう)、3−メチルスルホラン、3,4−ジメチルスルホラン、3,4−ジフェニルスルホラン、スルホレン、3−メチルスルホレン、3−エチルスルホレン、3−ブロモメチルスルホレン等が挙げられ、スルホラン、テトラメチルスルホランが好ましい。
アマイド化合物としては、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。
Among the organic solvents, a saturated cyclic carbonate compound, a saturated cyclic ester compound, a sulfoxide compound, a sulfone compound and an amide compound have a high relative dielectric constant, and thus play a role of increasing the dielectric constant of the liquid composition, and in particular, a saturated cyclic carbonate compound. Is preferred.
Examples of the saturated cyclic carbonate compound include ethylene carbonate, 1,2-propylene carbonate, 1,3-propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 1,3-butylene carbonate, 1,1-dimethylethylene carbonate, and the like. Can be
Examples of the saturated cyclic ester compound include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-hexanolactone, δ-octanolactone, and the like. Examples of the sulfoxide compound include dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, dipropyl sulfoxide, diphenyl sulfoxide, and thiophene.
Examples of the sulfone compound include dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dipropyl sulfone, diphenyl sulfone, sulfolane (also referred to as tetramethylene sulfone), 3-methylsulfolane, 3,4-dimethylsulfolane, 3,4-diphenylsulfolane, sulfolene, Examples thereof include 3-methylsulfolene, 3-ethylsulfolene, and 3-bromomethylsulfolene, and sulfolane and tetramethylsulfolane are preferable.
Amide compounds include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and the like.

前記有機溶媒のうち、飽和鎖状カーボネート化合物、鎖状エーテル化合物、環状エーテル化合物及び飽和鎖状エステル化合物は、液体組成物の粘度を低くすることができ、電解質イオンの移動性を高くすることができる等、出力密度等の電池特性を優れたものにすることができる。また、低粘度であるため、低温での非水電解質の性能を高くすることができ、特に飽和鎖状カーボネート化合物が好ましい。
飽和鎖状カーボネート化合物としては、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルブチルカーボネート、メチル−t−ブチルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、t−ブチルプロピルカーボネート等が挙げられる。
鎖状エーテル化合物又は環状エーテル化合物としては、例えば、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、1,2−ビス(メトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)プロパン、エチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル、プロピレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル、エチレングリコールビス(トリフルオロメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル等が挙げられ、これらの中でも、ジオキソランが好ましい。
飽和鎖状エステル化合物としては、分子中の炭素原子数の合計が2〜8であるモノエステル化合物及びジエステル化合物が好ましく、具体的な化合物としては、例えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、マロン酸メチル、マロン酸エチル、コハク酸メチル、コハク酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、エチレングリコールジアセチル、プロピレングリコールジアセチル等が挙げられ、これらの中でも、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、及びプロピオン酸エチルが好ましい。
Among the organic solvents, the saturated chain carbonate compound, the chain ether compound, the cyclic ether compound and the saturated chain ester compound can lower the viscosity of the liquid composition and increase the mobility of electrolyte ions. For example, the battery characteristics such as the output density can be improved. Further, since the viscosity is low, the performance of the non-aqueous electrolyte at a low temperature can be enhanced, and a saturated chain carbonate compound is particularly preferable.
Examples of the saturated chain carbonate compound include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl butyl carbonate, methyl-t-butyl carbonate, diisopropyl carbonate, t-butyl propyl carbonate and the like.
Examples of the chain ether compound or the cyclic ether compound include dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolan, dioxane, 1,2-bis (methoxycarbonyloxy) ethane, and 1,2-bis (ethoxycarbonyl). Oxy) ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy) propane, ethylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, propylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, ethylene glycol bis (trifluoromethyl) ether, diethylene glycol bis (tri Fluorooxo) ether and the like, and among these, dioxolan is preferable.
As the saturated chain ester compound, a monoester compound and a diester compound having a total of 2 to 8 carbon atoms in the molecule are preferable. Specific examples of the compound include methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, and acetic acid. Ethyl, propyl acetate, isobutyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, ethyl trimethyl acetate, methyl malonate, ethyl malonate, methyl succinate, ethyl succinate, Examples thereof include methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethylene glycol diacetyl, and propylene glycol diacetyl. Among them, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, and butyl acetate ,Professional Methyl propionic acid, and ethyl propionate are preferred.

その他、前記有機溶媒として、例えば、アセトニトリル、プロピオニトリル、ニトロメタンやこれらの誘導体、各種イオン液体を用いることもできる。   In addition, as the organic solvent, for example, acetonitrile, propionitrile, nitromethane, derivatives thereof, and various ionic liquids can be used.

高分子ゲル組成物に用いる高分子化合物としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリビニルクロライド、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン等が挙げられる。
純正高分子組成物に用いる高分子化合物としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリスチレンスルホン酸等が挙げられる。
高分子ゲル組成物及び純正高分子組成物の各成分の配合比率、複合化の方法については特に制限はなく、本技術分野で公知の配合比率、公知の複合化方法を採用することができる。
Examples of the polymer compound used in the polymer gel composition include polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyethylene, polyvinylidene fluoride, and polyhexafluoropropylene.
Examples of the polymer compound used in the pure polymer composition include polyethylene oxide, polypropylene oxide, and polystyrene sulfonic acid.
There is no particular limitation on the mixing ratio of each component of the polymer gel composition and the pure polymer composition, and the method of compounding, and a compounding ratio known in the art and a known compounding method can be employed.

本発明の組成物の用途は特に限定されるものではないが、非水電解質二次電池に用いられる非水電解質として好適に利用することができる。   Although the use of the composition of the present invention is not particularly limited, it can be suitably used as a non-aqueous electrolyte used for a non-aqueous electrolyte secondary battery.

<非水電解質>
本発明の非水電解質は、前記組成物を用いるものであり、電池寿命の向上、安全性向上等のため、電極被膜形成剤、酸化防止剤、難燃剤、過充電防止剤等、公知の電解質添加剤を含んでもよい。電解質添加剤を用いる場合の濃度は、少ないとその添加効果が発揮できず、多すぎるとかえって非水電解質二次電池の特性に悪影響を及ぼすことがあることから、非水電解質全体に対し、0.01質量%〜10質量%が好ましく、0.1質量%〜5質量%がより好ましい。
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte of the present invention uses the above-described composition, and in order to improve battery life, improve safety, etc., known electrolytes such as an electrode film forming agent, an antioxidant, a flame retardant, and an overcharge preventing agent. It may contain additives. If the concentration of the electrolyte additive is low, the effect of the addition cannot be exhibited if the concentration is low, and if the concentration is too high, the characteristics of the nonaqueous electrolyte secondary battery may be adversely affected. 0.01% by mass to 10% by mass is preferable, and 0.1% by mass to 5% by mass is more preferable.

<非水電解質二次電池>
本発明の非水電解質二次電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、前記非水電解質を含むものである。本発明においては、正極と負極の間にセパレータを介在させることが好ましい。以下、本発明の非水電解質二次電池について説明する。
<Non-aqueous electrolyte secondary battery>
A nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and the nonaqueous electrolyte. In the present invention, it is preferable to interpose a separator between the positive electrode and the negative electrode. Hereinafter, the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention will be described.

(正極)
本発明で用いる正極は、公知の方法に準じて製造することができる。例えば、正極活物質、バインダー及び導電助剤を含む配合物を、有機溶媒または水でスラリー化した電極合剤ペーストを集電体に塗布して乾燥することにより、集電体上に電極合剤層が形成された正極を製造することができる。
(Positive electrode)
The positive electrode used in the present invention can be manufactured according to a known method. For example, a mixture containing a positive electrode active material, a binder, and a conductive additive is coated with an electrode mixture paste slurried with an organic solvent or water on a current collector and dried to form an electrode mixture on the current collector. A positive electrode having a layer formed thereon can be manufactured.

正極活物質は、公知のものを用いることができる。公知の正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物、リチウム含有ケイ酸塩化合物、リチウム含有遷移金属硫酸化合物等が挙げられる。前記リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属としてはバナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅等が好ましい。
リチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、LiCoO等のリチウムコバルト複合酸化物、LiNiO等のリチウムニッケル複合酸化物、LiMnO、LiMn、LiMnO等のリチウムマンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をアルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、リチウム、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、ジルコニウム等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。主体となる遷移金属原子の一部を他の金属で置換したリチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、Li1.1Mn1.8Mg0.1、Li1.1Mn1.85Al0.05、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.8Co0.1Mn0.1、LiNi0.5Mn0.5、LiNi0.80Co0.17Al0.03、LiNi0.80Co0.15Al0.05、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiMn1.8Al0.2、LiNi0.5Mn1.5、LiMnO−LiMO(M=Co,Ni,Mn)等が挙げられる。
リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、バナジウム、チタン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、LiMnFe1−xPO(M=Co,Ni,Mn)等のリン酸鉄化合物類、LiCoPO等のリン酸コバルト化合物類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をアルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、リチウム、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ等の他の金属で置換したもの、Li(PO等のリン酸バナジウム化合物類等が挙げられる。
リチウム含有ケイ酸塩化合物としては、LiFeSiO等が挙げられる。
リチウム含有遷移金属硫酸化合物としては、LiFeSO、LiFeSOF等が挙げられる。
これらは1種のみを使用することができ、2種以上を組合せて使用することもできる。
Known positive electrode active materials can be used. Known positive electrode active materials include, for example, lithium transition metal composite oxides, lithium-containing transition metal phosphate compounds, lithium-containing silicate compounds, and lithium-containing transition metal sulfate compounds. The transition metal of the lithium transition metal composite oxide is preferably vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, or the like.
Specific examples of the lithium transition metal composite oxide include a lithium cobalt composite oxide such as LiCoO 2 , a lithium nickel composite oxide such as LiNiO 2 , and a lithium manganese composite oxide such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , and Li 2 MnO 3. Products, some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal composite oxides are converted to aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, lithium, nickel, copper, zinc, magnesium, gallium, zirconium, etc. Examples thereof include those substituted with another metal. Examples of the lithium transition metal composite oxide in which part of the main transition metal atom is substituted with another metal include, for example, Li 1.1 Mn 1.8 Mg 0.1 O 4 and Li 1.1 Mn 1.85 Al. 0.05 O 4 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0.5 . 80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 , LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , Li 2 MnO 3 —LiMO 2 (M = Co, Ni, Mn) and the like.
As the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound, vanadium, titanium, manganese, iron, cobalt, nickel, and the like are preferable, and specific examples thereof include, for example, LiFePO 4 , LiMn x Fe 1-x PO 4 (M = Co , Ni, Mn), cobalt phosphate compounds such as LiCoPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main components of these lithium transition metal phosphate compounds are converted to aluminum, titanium, vanadium, chromium, Substitution with other metals such as manganese, iron, cobalt, lithium, nickel, copper, zinc, magnesium, gallium, zirconium, and niobium, and vanadium phosphate compounds such as Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 and the like. Can be
Examples of the lithium-containing silicate compound include Li 2 FeSiO 4 and the like.
Examples of the lithium-containing transition metal sulfate compound include LiFeSO 4 and LiFeSO 4 F.
These can be used alone or in combination of two or more.

正極活物質として、硫黄変性有機化合物を用いることができる。硫黄変性有機化合物は、硫黄と、ポリアクリロニトリル化合物、エラストマー化合物、ピッチ化合物、多核芳香環化合物、脂肪族炭化水素酸化物、ポリエーテル化合物、ポリチエノアセン化合物、ポリアミド化合物、ヘキサクロロブタジエン等を混合し、非酸化性ガス雰囲気中250℃〜600℃で加熱変性して製造することができる。
また、正極活物質として、硫黄−炭素複合体を用いることができる。硫黄−炭素複合体とは、多孔性炭素の細孔内に単体硫黄を含有したものであり、リチウムイオンを吸蔵、放出し得る、二次電池の電極活物質として使用可能なものをいう。多孔性炭素の細孔内に単体硫黄を担持した硫黄−炭素複合体の硫黄含有量は、含有量が少なすぎると充放電容量が大きくならず、多すぎる電子伝導性が低下することから、25質量%〜80質量%が好ましく、30質量%〜70質量%がより好ましい。多孔性炭素の細孔内に単体硫黄を担持させる方法は、公知の方法を採用することができる。
As the positive electrode active material, a sulfur-modified organic compound can be used. The sulfur-modified organic compound is a mixture of sulfur, polyacrylonitrile compound, elastomer compound, pitch compound, polynuclear aromatic ring compound, aliphatic hydrocarbon oxide, polyether compound, polythienoacene compound, polyamide compound, hexachlorobutadiene, etc. It can be manufactured by heat denaturation at 250 ° C. to 600 ° C. in an inert gas atmosphere.
Further, a sulfur-carbon composite can be used as the positive electrode active material. The sulfur-carbon composite contains elemental sulfur in the pores of porous carbon and can absorb and release lithium ions and can be used as an electrode active material of a secondary battery. The sulfur content of the sulfur-carbon composite in which elemental sulfur is supported in the pores of the porous carbon is such that if the content is too small, the charge / discharge capacity does not increase, and too much electron conductivity is reduced. It is preferably from 80% by mass to 80% by mass, and more preferably from 30% by mass to 70% by mass. A known method can be adopted as a method of supporting elemental sulfur in the pores of the porous carbon.

硫黄変性有機化合物、および硫黄−炭素複合体の硫黄含有量は、硫黄及び酸素が分析可能なCHN分析装置、例えば、エレメンター社製 vario MICRO cubeを用いて元素分析することで算出することができる。   The sulfur content of the sulfur-modified organic compound and the sulfur-carbon complex can be calculated by elemental analysis using a CHN analyzer capable of analyzing sulfur and oxygen, for example, a vario MICRO cube manufactured by Elementer.

正極活物質の粒子径は、粒子径が大き過ぎると均一で平滑な電極合剤層が得られない場合があり、小さ過ぎるとスラリー化工程でのハンドリング性が低下することから、平均粒子径(D50)が0.5μm〜100μmであることが好ましく、1μm〜50μmであることがより好ましく、1μm〜30μmであることが更に好ましい。
本発明において、平均粒子径(D50)とは、レーザー回折光散乱法により測定された50%粒子径をいう。粒子径は体積基準の直径であり、レーザー回折光散乱法では、二次粒子の直径が測定される。
正極活物質は、粉砕等の方法により所望の粒径とすることができる。粉砕は、気体中で行う乾式粉砕でも、水等の液体中で行う湿式粉砕でもよい。工業的な粉砕方法としては、例えば、ボールミル、ローラーミル、ターボミル、ジェットミル、サイクロンミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ミル、振動ミル、遊星ミル、アトライター、ビーズミル等が挙げられる。
If the particle size of the positive electrode active material is too large, a uniform and smooth electrode mixture layer may not be obtained, and if the particle size is too small, the handling property in the slurrying process is reduced. D50) is preferably from 0.5 μm to 100 μm, more preferably from 1 μm to 50 μm, even more preferably from 1 μm to 30 μm.
In the present invention, the average particle diameter (D50) refers to a 50% particle diameter measured by a laser diffraction light scattering method. The particle diameter is a volume-based diameter, and the diameter of the secondary particles is measured by the laser diffraction light scattering method.
The positive electrode active material can have a desired particle size by a method such as pulverization. The pulverization may be dry pulverization performed in a gas or wet pulverization performed in a liquid such as water. Examples of the industrial pulverization method include a ball mill, a roller mill, a turbo mill, a jet mill, a cyclone mill, a hammer mill, a pin mill, a rotary mill, a vibration mill, a planetary mill, an attritor, a bead mill, and the like.

バインダーは、公知のものを用いることができる。バインダーの具体例としては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリル酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、セルロースナノファイバー、デンプン等が挙げられる。
バインダーは1種のみ使用することもでき、2種以上を組合せて使用することもできる。
バインダーの含有量は、正極活物質100質量部に対し、1質量部〜30質量部であることが好ましく、1質量部〜20質量部であることが更に好ましい。
Known binders can be used. Specific examples of the binder include, for example, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, styrene-isoprene rubber, fluororubber, polyethylene, polypropylene, polyamide, polyamideimide, polyimide, polyacrylonitrile, Polyurethane, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene-acrylate copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polymethyl methacrylate, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl ether, polyvinyl chloride , Polyacrylic acid, methylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxymethylcellulose sodium, Loin nanofibers, and starch.
Only one binder may be used, or two or more binders may be used in combination.
The content of the binder is preferably from 1 to 30 parts by mass, more preferably from 1 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the positive electrode active material.

導電助剤は、電極の導電助剤として公知のものを用いることができる。具体的には、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コールタールピッチ、カーボンブラック、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、カーボンナノチューブ、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、グラフェン、フラーレン、ニードルコークス等の炭素材料;アルミニウム粉、ニッケル粉、チタン粉等の金属粉末;酸化亜鉛、酸化チタン等の導電性金属酸化物;La、Sm、Ce、TiS等の硫化物が挙げられる。
導電助剤の粒子径は、0.0001μm〜100μmが好ましく、0.01μm〜50μmがより好ましい。
導電助剤の含有量は、電極活物質100質量部に対し、通常0.1〜50質量部であり、好ましくは1〜30質量部、より好ましくは2〜20質量部である。
As the conductive assistant, a known conductive assistant for an electrode can be used. Specifically, for example, natural graphite, artificial graphite, coal tar pitch, carbon black, acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, carbon nanotube, vapor grown carbon fiber (Vapor Crown) (Carbon Fiber: VGCF), carbon materials such as graphene, fullerene, and needle coke; metal powders such as aluminum powder, nickel powder, and titanium powder; conductive metal oxides such as zinc oxide and titanium oxide; La 2 S 3 , Sm 2 Sulfides such as S 3 , Ce 2 S 3 , and TiS 2 are exemplified.
The particle size of the conductive additive is preferably from 0.0001 μm to 100 μm, more preferably from 0.01 μm to 50 μm.
The content of the conductive additive is generally 0.1 to 50 parts by mass, preferably 1 to 30 parts by mass, more preferably 2 to 20 parts by mass, based on 100 parts by mass of the electrode active material.

電極合剤ペーストを調製するための溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ニトロメタン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、ポリエチレンオキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、水、アルコール等が挙げられる。溶媒の使用量は、スラリーを塗膜する際に選択する方法にあわせて調整することができ、例えば、ドクターブレード法による塗布の場合、正極活物質、バインダー及び導電助剤の合計量100質量部に対し、15〜300質量部が好ましく、30〜200質量部が更に好ましい。   As a solvent for preparing the electrode mixture paste, for example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, acetonitrile, propionitrile , Tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, 1,3-dioxolan, nitromethane, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, methylethylketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N, N -Dimethylaminopropylamine, polyethylene oxide, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone, water, alcohol, etc. It is below. The amount of the solvent used can be adjusted according to the method selected when coating the slurry. For example, in the case of application by the doctor blade method, the total amount of the positive electrode active material, the binder and the conductive additive is 100 parts by mass. Is preferably from 15 to 300 parts by mass, more preferably from 30 to 200 parts by mass.

電極合剤ペーストには、本発明の効果を損なわない範囲で、前記成分に加え、例えば、粘度調整剤、補強材、酸化防止剤、pH調整剤、分散剤等の他の成分を含有させてもよい。これらの他の成分としては公知のものを、公知の配合比率で使用することができる。   The electrode mixture paste, in a range that does not impair the effects of the present invention, in addition to the above-described components, for example, contains other components such as a viscosity modifier, a reinforcing material, an antioxidant, a pH regulator, and a dispersant. Is also good. As these other components, known components can be used in a known blending ratio.

電極合剤ペーストの製造において、正極活物質、バインダー及び導電助剤を溶媒に分散又は溶解させる際、すべてを一括して溶媒に加えて分散処理することができ、別々に加えて分散処理することもできる。溶媒中に、バインダー、導電助剤、正極活物質の順番で逐次添加して分散処理を行なうと、これらを溶媒に均一に分散できるため好ましい。
電極合剤ペーストが他の成分を含有する場合、他の成分を一括して加えて分散処理することができるが、1種添加するごとに分散処理することが好ましい。
When dispersing or dissolving the positive electrode active material, the binder and the conductive auxiliary in a solvent in the production of the electrode mixture paste, all can be added to the solvent at once and subjected to dispersion treatment, and separately added and dispersed. You can also. It is preferable to sequentially add the binder, the conductive auxiliary agent, and the positive electrode active material to the solvent in the order of the dispersion treatment, since these can be uniformly dispersed in the solvent.
When the electrode mixture paste contains other components, the other components can be added at once and subjected to a dispersion treatment. However, it is preferable to perform the dispersion treatment every time one kind is added.

分散処理の方法としては特に制限されないが、工業的な方法として、例えば、通常のボールミル、サンドミル、ビーズミル、サイクロンミル、顔料分散機、らい潰機、超音波分散機、ホモジナイザー、自転・公転ミキサー、プラネタリーミキサー、フィルミックス、ジェットペースタ等を使用することができる。   The method of the dispersion treatment is not particularly limited, but as an industrial method, for example, a normal ball mill, a sand mill, a bead mill, a cyclone mill, a pigment disperser, a crusher, an ultrasonic disperser, a homogenizer, a rotation / revolution mixer, Planetary mixers, fill mixes, jet pasters and the like can be used.

集電体としては、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、カーボン等の導電材料が用いられる。集電体の形状としては、箔状、板状、網状等が挙げられ、集電体は多孔質又は無孔のどちらでも構わない。また、これらの導電材料は、密着性や電気特性を改良するために表面処理が施されている場合がある。これらの導電材料の中でも、導電性や価格の観点からアルミニウムが好ましく、アルミニウム箔が特に好ましい。集電体の厚みは、特に制限はないが、通常5〜30μmである。   As the current collector, a conductive material such as titanium, a titanium alloy, aluminum, an aluminum alloy, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, and carbon is used. Examples of the shape of the current collector include a foil shape, a plate shape, and a net shape, and the current collector may be either porous or non-porous. Further, these conductive materials may be subjected to surface treatment in order to improve adhesion and electric characteristics. Among these conductive materials, aluminum is preferred from the viewpoint of conductivity and price, and aluminum foil is particularly preferred. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is usually 5 to 30 μm.

電極合剤ペーストを集電体に塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、ダイコーター法、コンマコーター法、カーテンコーター法、スプレーコーター法、グラビアコーター法、フレキソコーター法、ナイフコーター法、ドクターブレード法、リバースロール法、ハケ塗り法、ディップ法等の各手法を用いることができる。電極合剤ペーストの粘性及び乾燥性に合わせて、良好な塗布層の表面状態を得ることが可能となる点で、ダイコーター法、ナイフコーター法、ドクターブレード法、コンマコーター法が好ましい。   The method of applying the electrode mixture paste to the current collector is not particularly limited. For example, a die coater method, a comma coater method, a curtain coater method, a spray coater method, a gravure coater method, a flexo coater method, a knife coater method, a doctor coater method Each method such as a blade method, a reverse roll method, a brush coating method, and a dip method can be used. The die coater method, the knife coater method, the doctor blade method, and the comma coater method are preferable in that a good coating layer surface state can be obtained in accordance with the viscosity and drying property of the electrode mixture paste.

電極合剤ペーストの集電体への塗布は、集電体の片面に行うことができ、両面に行うこともできる。集電体の両面に塗布する場合は、片面ずつ逐次塗布することができ、両面同時に塗布することもできる。また、集電体の表面に連続に塗布することができ、間欠して塗布することもでき、ストライプ状で塗布することもできる。塗布層の厚さ、長さや幅は、電池の大きさ等に応じて、適宜、決定することができる。   The application of the electrode mixture paste to the current collector can be performed on one side or both sides of the current collector. In the case of coating on both sides of the current collector, it is possible to sequentially apply one side at a time, or to apply both sides simultaneously. Further, it can be applied continuously to the surface of the current collector, can be applied intermittently, or can be applied in a stripe shape. The thickness, length and width of the coating layer can be appropriately determined according to the size of the battery and the like.

集電体上に塗布された電極合剤ペーストを乾燥させる方法としては、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。乾燥方法としては、例えば、温風、熱風、低湿風による乾燥、真空乾燥、加熱炉などに静置する、遠赤外線や赤外線、又は電子線等を照射することによる乾燥が挙げられる。これらは組合せて実施することができる。加熱する場合の温度は、例えば、一般的には50℃〜180℃程度であるが、温度などの条件はスラリー組成物の塗布量、使用した溶媒の沸点等に応じて適宜設定することができる。この乾燥により、電極合剤ペーストの塗膜から溶媒等の揮発成分が揮発し、集電体上に電極合剤層が形成される。   The method for drying the electrode mixture paste applied on the current collector is not particularly limited, and a known method can be used. Examples of the drying method include drying with warm air, hot air, low-humidity air, vacuum drying, standing in a heating furnace or the like, and drying by irradiating far infrared rays, infrared rays, electron beams, or the like. These can be implemented in combination. The temperature in the case of heating is, for example, generally about 50 ° C. to 180 ° C., but conditions such as the temperature can be appropriately set according to the application amount of the slurry composition, the boiling point of the solvent used, and the like. . By this drying, volatile components such as a solvent are volatilized from the coating film of the electrode mixture paste, and an electrode mixture layer is formed on the current collector.

硫黄変性有機化合物、および硫黄−炭素複合体を正極活物質として用いる場合、硫黄変性有機化合物、および硫黄−炭素複合体、または硫黄変性有機化合物、および硫黄−炭素複合体を含む正極を作製した後、リチウムをプリドープして使用することもできる。プリドープの方法は、公知の方法に従えば良い。例えば、対極に金属リチウムを用いて半電池を組み、電気化学的にリチウムをドープする電解ドープ法によってリチウムを挿入する方法や、金属リチウム箔を電極に貼り付けたあと電解液の中に放置し電極へのリチウムの拡散を利用してドープする貼り付けプリドープ法によりリチウムを挿入する方法、活物質とリチウム金属を機械的に衝突させ、リチウムを挿入するメカニカル法等が挙げられるが、これらに限定されるのもではない。   When using a sulfur-modified organic compound, and a sulfur-carbon composite as the positive electrode active material, after preparing a positive electrode containing the sulfur-modified organic compound, and the sulfur-carbon composite, or the sulfur-modified organic compound, and the sulfur-carbon composite Alternatively, lithium can be pre-doped and used. The method of pre-doping may follow a known method. For example, assembling a half-cell using metallic lithium as the counter electrode and inserting lithium by electrolytic doping method of electrochemically doping lithium, or attaching a metallic lithium foil to the electrode and leaving it in the electrolytic solution There is a method of inserting lithium by a sticking pre-doping method of doping utilizing diffusion of lithium to an electrode, a mechanical method of mechanically colliding an active material with lithium metal and inserting lithium, and the like, but is not limited thereto. Not to be done.

(負極)
本発明で用いる負極は、公知の方法に準じて製造することができる。例えば、負極活物質、バインダー及び導電助剤を含む配合物を、有機溶媒または水でスラリー化した電極合剤ペーストを集電体に塗布して乾燥することにより、集電体上に電極合剤層が形成された負極を製造することができる。
(Negative electrode)
The negative electrode used in the present invention can be manufactured according to a known method. For example, by applying a mixture containing a negative electrode active material, a binder and a conductive additive to a current collector by slurrying an electrode mixture paste with an organic solvent or water, and drying the mixture, the electrode mixture is formed on the current collector. A negative electrode provided with a layer can be manufactured.

負極活物質は、公知のものを用いることができる。公知の負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、リチウム、リチウム合金、珪素、珪素合金、酸化珪素、スズ、スズ合金、酸化スズ、リン、ゲルマニウム、インジウム、酸化銅、硫化アンチモン、酸化チタン、酸化鉄、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化鉛、酸化ルテニウム、酸化タングステン、酸化亜鉛の他、LiVO、LiVO、LiTi12、チタンニオブ系酸化物等の複合酸化物等が挙げられる。これらは1種のみを使用することができ、2種以上を組合せて使用することもできる。 Known negative electrode active materials can be used. Known negative electrode active materials include, for example, natural graphite, artificial graphite, non-graphitizable carbon, easily graphitizable carbon, lithium, lithium alloy, silicon, silicon alloy, silicon oxide, tin, tin alloy, tin oxide, phosphorus, germanium , Indium, copper oxide, antimony sulfide, titanium oxide, iron oxide, manganese oxide, cobalt oxide, nickel oxide, lead oxide, ruthenium oxide, tungsten oxide, zinc oxide, LiVO 2 , Li 2 VO 4 , Li 4 Ti 5 O 12 and a composite oxide such as a titanium-niobium-based oxide may be used. These can be used alone or in combination of two or more.

負極活物質として、硫黄変性有機化合物を用いることもできる。硫黄変性有機化合物は、硫黄と、ポリアクリロニトリル化合物、エラストマー化合物、ピッチ化合物、多核芳香環化合物、脂肪族炭化水素酸化物、ポリエーテル化合物、ポリチエノアセン化合物、ポリアミド化合物、ヘキサクロロブタジエン等を混合し、非酸化性ガス雰囲気中250℃〜600℃で加熱変性して製造することができる。非酸化性雰囲気とは、酸素濃度が5体積%未満、好ましくは2体積%未満、更に好ましくは、酸素を実質的に含有しない雰囲気、即ち、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気や、硫黄ガス雰囲気のことである。   As the negative electrode active material, a sulfur-modified organic compound can be used. The sulfur-modified organic compound is a mixture of sulfur, polyacrylonitrile compound, elastomer compound, pitch compound, polynuclear aromatic ring compound, aliphatic hydrocarbon oxide, polyether compound, polythienoacene compound, polyamide compound, hexachlorobutadiene, etc. It can be manufactured by heat denaturation at 250 ° C. to 600 ° C. in an inert gas atmosphere. The non-oxidizing atmosphere is an atmosphere having an oxygen concentration of less than 5% by volume, preferably less than 2% by volume, and more preferably an atmosphere containing substantially no oxygen, that is, an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, helium, or argon; It is a sulfur gas atmosphere.

負極活物質の粒子径は、粒子径が大き過ぎると均一で平滑な電極合剤層が得られない場合があり、小さ過ぎるとスラリー化工程でのハンドリング性が低下することから、平均粒子径(D50)が0.05μm〜100μmであることが好ましく、1μm〜50μmであることがより好ましく、1μm〜30μmであることが更に好ましい。
負極活物質は、粉砕等の方法により所望の粒径とすることができる。粉砕は、気体中で行う乾式粉砕でも、水等の液体中で行う湿式粉砕でもよい。工業的な粉砕方法としては、例えば、ボールミル、ローラーミル、ターボミル、ジェットミル、サイクロンミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ミル、振動ミル、遊星ミル、アトライター、ビーズミル等が挙げられる。
If the particle size of the negative electrode active material is too large, a uniform and smooth electrode mixture layer may not be obtained, and if the particle size is too small, the handling property in the slurrying process is reduced. D50) is preferably from 0.05 μm to 100 μm, more preferably from 1 μm to 50 μm, even more preferably from 1 μm to 30 μm.
The negative electrode active material can have a desired particle size by a method such as pulverization. The pulverization may be dry pulverization performed in a gas or wet pulverization performed in a liquid such as water. Examples of the industrial pulverization method include a ball mill, a roller mill, a turbo mill, a jet mill, a cyclone mill, a hammer mill, a pin mill, a rotary mill, a vibration mill, a planetary mill, an attritor, a bead mill, and the like.

バインダーは、公知のものを用いることができる。バインダーの具体例としては、正極に用いるバインダーと同様のものが挙げられる。
バインダーは1種のみ使用することもでき、2種以上を組合せて使用することもできる。
バインダーの含有量は、負極活物質100質量部に対し、1質量部〜30質量部であることが好ましく、1質量部〜20質量部であることが更に好ましい。
Known binders can be used. Specific examples of the binder include those similar to the binder used for the positive electrode.
Only one binder may be used, or two or more binders may be used in combination.
The content of the binder is preferably from 1 to 30 parts by mass, more preferably from 1 to 20 parts by mass, per 100 parts by mass of the negative electrode active material.

導電助剤は、電極の導電助剤として公知のものを用いることができる。具体的には、正極に用いる導電助剤と同様のものが挙げられる。
導電助剤の粒子径は、0.0001μm〜100μmが好ましく、0.01μm〜50μmがより好ましい。
導電助剤の含有量は、電極活物質100質量部に対し、通常0〜50質量部であり、好ましくは0.5〜30質量部、より好ましくは1〜20質量部である。
As the conductive assistant, a known conductive assistant for an electrode can be used. Specifically, the same as the conductive additive used for the positive electrode can be used.
The particle size of the conductive additive is preferably from 0.0001 μm to 100 μm, more preferably from 0.01 μm to 50 μm.
The content of the conductive additive is usually 0 to 50 parts by mass, preferably 0.5 to 30 parts by mass, and more preferably 1 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the electrode active material.

電極合剤ペーストを調製するための溶媒としては、正極の電極合剤ペーストを調製するのに使用される溶媒と同様のものが挙げられる。溶媒の使用量は、スラリーを塗膜する際に選択する方法にあわせて調整することができ、例えば、ドクターブレード法による塗布の場合、負極活物質、バインダー及び導電助剤の合計量100質量部に対し、15〜300質量部が好ましく、30〜200質量部が更に好ましい。   Examples of the solvent for preparing the electrode mixture paste include the same solvents as those used for preparing the electrode mixture paste for the positive electrode. The amount of the solvent used can be adjusted according to the method selected when coating the slurry. For example, in the case of application by the doctor blade method, the total amount of the negative electrode active material, the binder and the conductive auxiliary agent is 100 parts by mass. Is preferably from 15 to 300 parts by mass, more preferably from 30 to 200 parts by mass.

電極合剤ペーストには、本発明の効果を損なわない範囲で、前記成分に加え、例えば、粘度調整剤、補強材、酸化防止剤、pH調整剤、分散剤等の他の成分を含有させてもよい。これらの他の成分としては公知のものを、公知の配合比率で使用することができる。   The electrode mixture paste, in a range that does not impair the effects of the present invention, in addition to the above-described components, for example, contains other components such as a viscosity modifier, a reinforcing material, an antioxidant, a pH regulator, and a dispersant. Is also good. As these other components, known components can be used in a known blending ratio.

電極合剤ペーストの製造は、正極活物質の代わりに負極活物質を用いる以外は、正極の電極合剤ペーストの製造工程と同様の工程で配合、分散し、製造することができる。   Except for using the negative electrode active material instead of the positive electrode active material, the production of the electrode mixture paste can be performed by blending, dispersing, and producing the same steps as the production process of the positive electrode mixture paste.

集電体としては、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、カーボン等の導電材料が用いられる。集電体の形状としては、箔状、板状、網状等が挙げられ、集電体は多孔質又は無孔のどちらでも構わない。また、これらの導電材料は、密着性や電気特性を改良するために表面処理が施されている場合がある。これらの導電材料の中でも、負極電位での安定性や導電性や価格の観点から銅が好ましく、銅箔が特に好ましい。集電体の厚みは、特に制限はないが、通常5〜30μmである。   As the current collector, a conductive material such as titanium, a titanium alloy, aluminum, an aluminum alloy, copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, and carbon is used. Examples of the shape of the current collector include a foil shape, a plate shape, and a net shape, and the current collector may be either porous or non-porous. In addition, these conductive materials may be subjected to a surface treatment in order to improve adhesion and electrical characteristics. Among these conductive materials, copper is preferable from the viewpoint of stability at negative electrode potential, conductivity, and price, and copper foil is particularly preferable. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is usually 5 to 30 μm.

負極活物質がリチウム、リチウム合金、スズ、スズ合金などの金属または金属合金の場合、バインダーや導電助剤、溶媒を使用して電極合剤ペーストを調製せず、金属または合金を、例えば板状、シート状、またはフィルム状等の形態で使用することもできる。また、前記合金を負極活物質として用いる場合、負極活物質自体の電子伝導性が高いため集電体を使用しなくてもよいが、電池の構成の都合によっては、負極活物質と合金を形成しない金属材料を負極集電体として使用することもできる。   When the negative electrode active material is a metal or metal alloy such as lithium, lithium alloy, tin, and tin alloy, the electrode mixture paste is not prepared using a binder, a conductive auxiliary agent, or a solvent, and the metal or alloy is, for example, plate-shaped. , A sheet, a film, or the like. When the alloy is used as the negative electrode active material, the current collector does not have to be used because the electron conductivity of the negative electrode active material itself is high. However, depending on the configuration of the battery, an alloy with the negative electrode active material may be formed. A metal material not used can be used as the negative electrode current collector.

(セパレータ)
本発明の非水電解質二次電池では、正極と負極との間にセパレータを用いることが好ましい。該セパレータとしては、通常用いられる高分子フィルムを特に限定なく使用できる。該フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース等の種々のセルロース類、ポリ(メタ)アクリル酸及びその種々のエステル類等を主体とする高分子化合物やその誘導体、これらの共重合体や混合物からなるフィルム等が挙げられ、これらのフィルムは、アルミナやシリカなどのセラミック材料、酸化マグネシウム、アラミド樹脂、ポリフッ化ビニリデンでコートされている場合がある。
これらのフィルムは、単独で用いることができ、これらのフィルムを重ね合わせて複層フィルムとして用いることもできる。更に、これらのフィルムには、種々の添加剤を用いることができ、その種類や含有量は特に制限されない。これらのフィルムの中でも、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンからなるフィルムが好ましく用いられる。
(Separator)
In the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, it is preferable to use a separator between the positive electrode and the negative electrode. As the separator, a commonly used polymer film can be used without particular limitation. As the film, for example, polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyethylene oxide and polypropylene oxide Films composed of ethers, various celluloses such as carboxymethylcellulose and hydroxypropylcellulose, high molecular compounds mainly composed of poly (meth) acrylic acid and various esters thereof, derivatives thereof, and copolymers and mixtures thereof. These films may be coated with a ceramic material such as alumina or silica, magnesium oxide, an aramid resin, or polyvinylidene fluoride. That.
These films can be used alone, and can be used as a multilayer film by laminating these films. Furthermore, various additives can be used for these films, and the types and contents thereof are not particularly limited. Among these films, films made of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, and polysulfone are preferably used.

これらのフィルムは、電解質が浸み込んでイオンが透過し易いように、微多孔化がなされたものが用いられる。この微多孔化の方法としては、高分子化合物と溶剤の溶液をミクロ相分離させながら製膜し、溶剤を抽出除去して多孔化する「相分離法」と、溶融した高分子化合物を高ドラフトで押し出し製膜した後に熱処理し、結晶を一方向に配列させ、更に延伸によって結晶間に間隙を形成して多孔化をはかる「延伸法」等が挙げられ、用いられるフィルムによって適宜選択される。   These films are microporous so that the electrolyte penetrates and ions easily permeate. There are two methods of microporous formation: a phase separation method, in which a solution of a polymer compound and a solvent is microphase-separated to form a film, and the solvent is extracted and removed to form a porous layer. The film is extruded to form a film, and then heat-treated to arrange the crystals in one direction. Further, a "stretching method" for forming a gap between the crystals by stretching to make the crystals porous, and the like are appropriately selected depending on the film to be used.

(外部包装)
本発明の非水電解質二次電池は、その形状に特に制限はなく、コイン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート型電池等、種々の形状の電池とすることができ、外部包装部材として金属製容器又はラミネートフィルムを用いることができる。外部包装部材の厚さは、通常0.5mm以下であり、好ましくは0.3mm以下である。外部包装部材の形状としては、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等が挙げられる。
(External packaging)
The shape of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be batteries of various shapes such as a coin battery, a cylindrical battery, a square battery, and a laminated battery. Can be used as a metal container or a laminated film. The thickness of the outer packaging member is usually 0.5 mm or less, preferably 0.3 mm or less. Examples of the shape of the external packaging member include a flat type (thin type), a square type, a cylindrical type, a coin type, and a button type.

金属製容器は、例えば、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金等から形成することができる。アルミニウム合金としては、マグネシウム、亜鉛、ケイ素などの元素を含む合金が好ましい。アルミニウム又はアルミニウム合金において、鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属の含有量を1%以下にすることで、高温環境下での長期信頼性及び放熱性を飛躍的に向上させることができる。   The metal container can be formed from, for example, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, or the like. As the aluminum alloy, an alloy containing an element such as magnesium, zinc, or silicon is preferable. In aluminum or an aluminum alloy, by setting the content of transition metals such as iron, copper, nickel, and chromium to 1% or less, long-term reliability and heat dissipation under a high-temperature environment can be dramatically improved.

ラミネートフィルムは、樹脂フィルム間に金属層を有する多層フィルムを用いることができる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂フィルムは、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート等の高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装部材を形成することができる。   As the laminate film, a multilayer film having a metal layer between resin films can be used. The metal layer is preferably an aluminum foil or an aluminum alloy foil for weight reduction. For the resin film, for example, a polymer material such as polypropylene, polyethylene, nylon, or polyethylene terephthalate can be used. The laminate film can be sealed by heat fusion to form an exterior member.

図1は、本発明の非水電解質二次電池のコイン型電池の一例を、図2及び図3は円筒型電池の一例を、図4〜6はラミネート型電池の一例をそれぞれ示したものである。   FIG. 1 shows an example of a coin-type battery of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, FIGS. 2 and 3 show examples of a cylindrical battery, and FIGS. 4 to 6 show examples of a laminated battery. is there.

図1に示すコイン型非水電解質二次電池10において、1はリチウムイオンを放出できる正極、1aは正極集電体、2は正極から放出されたリチウムイオンを吸蔵、放出できる負極、2aは負極集電体、3は非水電解質、4はステンレス製の正極ケース、5はステンレス製の負極ケース、6はポリプロピレン製のガスケット、7はポリエチレン製のセパレータである。   In the coin-type nonaqueous electrolyte secondary battery 10 shown in FIG. 1, 1 is a positive electrode capable of releasing lithium ions, 1a is a positive electrode current collector, 2 is a negative electrode capable of absorbing and releasing lithium ions released from the positive electrode, and 2a is a negative electrode. A current collector, 3 is a non-aqueous electrolyte, 4 is a stainless steel positive electrode case, 5 is a stainless steel negative electrode case, 6 is a polypropylene gasket, and 7 is a polyethylene separator.

図2及び図3に示す円筒型非水電解質二次電池10'において、11は負極、12は負極集電体、13は正極、14は正極集電体、15は非水電解質、16はセパレータ、17は正極端子、18は負極端子、19は負極板、20は負極リード、21は正極板、22は正極リード、23はケース、24は絶縁板、25はガスケット、26は安全弁、27はPTC素子である。   In the cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery 10 'shown in FIGS. 2 and 3, 11 is a negative electrode, 12 is a negative electrode current collector, 13 is a positive electrode, 14 is a positive electrode current collector, 15 is a nonaqueous electrolyte, and 16 is a separator. , 17 is a positive electrode terminal, 18 is a negative electrode terminal, 19 is a negative electrode plate, 20 is a negative electrode lead, 21 is a positive electrode plate, 22 is a positive electrode lead, 23 is a case, 24 is an insulating plate, 25 is a gasket, 26 is a safety valve, 27 is It is a PTC element.

図4は、ラミネート型非水電解質二次電池28の電極群29を模式的に示す分解斜視図である。後述の実施例では、ラミネート型非水電解質二次電池を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。電極群29は、例えば、シート状の負極11と、シート状の正極13と、負極11及び正極13を仕切るシート状のセパレータ16を交互に積層した構造を有する。17は正極端子、18は負極端子である。   FIG. 4 is an exploded perspective view schematically showing the electrode group 29 of the laminated nonaqueous electrolyte secondary battery 28. In the examples described below, a laminate type nonaqueous electrolyte secondary battery will be described, but the present invention is not limited to this. The electrode group 29 has, for example, a structure in which a sheet-like negative electrode 11, a sheet-like positive electrode 13, and a sheet-like separator 16 separating the negative electrode 11 and the positive electrode 13 are alternately stacked. Reference numeral 17 denotes a positive terminal, and reference numeral 18 denotes a negative terminal.

図5は、ラミネート型非水電解質二次電池28を模式的に示す分解斜視図であり、図6は、ラミネート型非水電解質二次電池28を模式的に示す外観平面図である。17は正極端子、18は負極端子、29は電極群、30はケース側ラミネートフィルム、31はふた側ラミネートフィルムである。   FIG. 5 is an exploded perspective view schematically illustrating the laminated nonaqueous electrolyte secondary battery 28, and FIG. 6 is an external plan view schematically illustrating the laminated nonaqueous electrolyte secondary battery 28. Reference numeral 17 denotes a positive terminal, 18 denotes a negative terminal, 29 denotes an electrode group, 30 denotes a case-side laminate film, and 31 denotes a lid-side laminate film.

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

以下に、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明する。ただし、以下の実施例等により本発明は何等制限されるものではない。なお、実施例中の「部」や「%」は、特にことわらない限り、質量基準である。硫黄−多孔性炭素複合体や、硫黄変性有機化合物の硫黄含有量は、硫黄及び酸素が分析可能なCHN分析装置(エレメンター社、vario MICRO cube)を用いて元素分析を行い算出した。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited at all by the following examples. In the examples, "parts" and "%" are based on mass unless otherwise specified. The sulfur content of the sulfur-porous carbon composite and the sulfur-modified organic compound was calculated by performing an elemental analysis using a CHN analyzer (Varier MICRO cube, an elementator) capable of analyzing sulfur and oxygen.

<正極Aの作製>
正極活物質としてLiNi0.5Co0.2Mn0.3を90.0質量部、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカ社製)を5.0質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(クレハ社製)を5.0質量部、溶媒としてN−メチルピロリドンを80質量部用い、自転・公転ミキサーを用いて分散してスラリー状の電極合剤ペーストを得た。この電極合剤ペーストを、ドクターブレード法によりアルミニウム箔(厚さ20μm)からなる集電体の両面に塗布し、90℃で乾燥の後、プレス成型した。その後、電極を所定の大きさにカットし、更に使用直前に150℃で24時間真空乾燥して正極Aを作製した。
<Preparation of positive electrode A>
90.0 parts by mass of LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 as a positive electrode active material, 5.0 parts by mass of acetylene black (manufactured by Denka) as a conductive aid, and polyvinylidene fluoride (Kureha) as a binder Was used and 5.0 parts by mass of N-methylpyrrolidone was used as a solvent, and the mixture was dispersed using a rotation / revolution mixer to obtain a slurry electrode mixture paste. This electrode mixture paste was applied to both surfaces of a current collector made of aluminum foil (thickness: 20 μm) by a doctor blade method, dried at 90 ° C., and press-molded. Thereafter, the electrode was cut into a predetermined size, and further vacuum-dried at 150 ° C. for 24 hours immediately before use to prepare a positive electrode A.

<正極Bの作製>
開口径30μmのふるいで分級したポリアクリロニトリル粉末(シグマアルドリッチ社製)10.0質量部及び硫黄粉末(シグマアルドリッチ社製、平均粒子径200μm)30.0質量部を、乳鉢を用いて混合した。特開2013−054957号公報の実施例を参照し、この混合物を有底円筒状ガラス管に収容したのち、ガラス管の下部をルツボ型電気炉に入れ、窒素気流下で発生する硫化水素を除去しながら400℃で1時間加熱した。冷却後、生成物をガラスチューブオーブンに入れ、真空吸引しつつ250℃で3時間加熱することにより単体硫黄を除去した。得られた硫黄変性生成物を、ボールミルを用いて粉砕し、ふるいで分級して平均粒子径が10μmの硫黄変性ポリアクリロニトリル(PANS)を得た。PANSの硫黄含量は38.4質量%であった。
正極活物質としてPANSを92.0質量部、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカ社製)を5.0質量部、バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴム(40質量%水分散液、日本ゼオン社製)を1.5質量部、及びカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMCNa:ダイセルファインケム社製)を1.5質量部、溶媒として水を120質量部用い、自転・公転ミキサーを用いて分散してスラリー状の電極合剤ペーストを得た。この電極合剤ペーストを、ドクターブレード法によりカーボンコートアルミニウム箔(厚さ22μm)からなる集電体の両面に塗布し、90℃で乾燥の後、プレス成型した。その後、電極を所定の大きさにカットし、更に使用直前に150℃で24時間真空乾燥して正極Bを作製した。
<Preparation of positive electrode B>
Using a mortar, 10.0 parts by mass of polyacrylonitrile powder (manufactured by Sigma-Aldrich Corporation) and 30.0 parts by mass of sulfur powder (manufactured by Sigma-Aldrich Company, average particle diameter 200 μm) classified with a sieve having an opening diameter of 30 μm were mixed. With reference to the examples of JP-A-2013-054957, this mixture was placed in a bottomed cylindrical glass tube, and then the lower portion of the glass tube was placed in a crucible-type electric furnace to remove hydrogen sulfide generated under a nitrogen stream. While heating at 400 ° C. for 1 hour. After cooling, the product was placed in a glass tube oven and heated at 250 ° C. for 3 hours while vacuum suctioning to remove elemental sulfur. The obtained sulfur-modified product was pulverized using a ball mill and classified by a sieve to obtain sulfur-modified polyacrylonitrile (PANS) having an average particle diameter of 10 μm. The sulfur content of PANS was 38.4% by mass.
92.0 parts by mass of PANS as a positive electrode active material, 5.0 parts by mass of acetylene black (manufactured by Denka) as a conductive aid, and styrene-butadiene rubber (40 mass% aqueous dispersion, manufactured by Zeon Corporation) as a binder 1.5 parts by mass of sodium carboxymethylcellulose (CMCNa: manufactured by Daicel FineChem) and 120 parts by mass of water as a solvent are dispersed using a rotation / revolution mixer to form a slurry electrode mixture. A paste was obtained. This electrode mixture paste was applied to both surfaces of a current collector made of carbon-coated aluminum foil (thickness: 22 μm) by a doctor blade method, dried at 90 ° C., and press-molded. Thereafter, the electrode was cut into a predetermined size, and further vacuum dried at 150 ° C. for 24 hours immediately before use to prepare a positive electrode B.

<負極の作製>
負極活物質として人造黒鉛(MAG:日立化成社製)を96.0質量部、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカ社製)を1.0質量部、バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴム(40質量%水分散液、日本ゼオン社製)を1.5質量部、及びカルボキシメチルセルロースナトリウム(CMCNa:ダイセルファインケム社製)を1.5質量部、溶媒として水を120質量部用い、自転・公転ミキサーを用いて分散してスラリー状の電極合剤ペーストを得た。この電極合剤ペーストを、ドクターブレード法により銅箔からなる集電体の両面に塗布し、90℃で乾燥の後、プレス成型した。その後、電極を所定の大きさにカットし、更に使用直前に150℃で24時間真空乾燥して負極を作製した。
<Preparation of negative electrode>
96.0 parts by mass of artificial graphite (MAG: manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) as a negative electrode active material, 1.0 part by mass of acetylene black (manufactured by Denka) as a conductive aid, and styrene-butadiene rubber (40% by mass water) as a binder Dispersion, 1.5 parts by mass of ZEON Corporation, 1.5 parts by mass of sodium carboxymethylcellulose (CMCNa: manufactured by Daicel Finechem), 120 parts by mass of water as a solvent, and a rotation / revolution mixer. The resultant was dispersed to obtain a slurry-like electrode mixture paste. This electrode mixture paste was applied to both surfaces of a current collector made of copper foil by a doctor blade method, dried at 90 ° C., and press-molded. Thereafter, the electrode was cut into a predetermined size, and immediately before use, vacuum-dried at 150 ° C. for 24 hours to prepare a negative electrode.

<実施例1>
エチレンカーボネート50体積%、ジエチルカーボネート50体積%からなる混合溶媒に、LiPFを1.0mol/L、化合物No.1−1を1.0質量%、化合物No.2−1を2.0質量%の濃度で溶解した組成物を調製し、これを非水電解質とした。
前記正極Aと前記負極を、セパレータ(セルガード社製、商品名:セルガード2325)を介して積層し、正極と負極にそれぞれ正極端子と負極端子を設け、電極群を得た。得られた電極群と前記非水電解質をラミネートフィルムからなるケースに収容して封止し、実施例1のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。なお、電池の容量は0.1Ahである。本実施例で作製したラミネート型非水電解質二次電池の模式図を図4〜図6に示す。
<Example 1>
In a mixed solvent composed of 50% by volume of ethylene carbonate and 50% by volume of diethyl carbonate, 1.0 mol / L of LiPF 6 was added. 1-1 in an amount of 1.0% by mass. A composition in which 2-1 was dissolved at a concentration of 2.0% by mass was prepared and used as a non-aqueous electrolyte.
The positive electrode A and the negative electrode were stacked with a separator (Celgard 2325, manufactured by Celgard) interposed therebetween, and a positive electrode terminal and a negative electrode terminal were provided for the positive electrode and the negative electrode, respectively, to obtain an electrode group. The obtained electrode group and the non-aqueous electrolyte were accommodated in a case made of a laminated film and sealed, whereby a laminated non-aqueous electrolyte secondary battery of Example 1 was produced. The capacity of the battery is 0.1 Ah. FIGS. 4 to 6 show schematic diagrams of the laminated nonaqueous electrolyte secondary battery manufactured in this example.

<実施例2>
化合物No.1−1を2.0質量%、化合物2−1を1.0質量%の濃度で溶解した他は、実施例1と同様の操作で実施例2のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Example 2>
Except that Compound No. 1-1 was dissolved at a concentration of 2.0% by mass and Compound 2-1 was dissolved at a concentration of 1.0% by mass, the same procedure as in Example 1 was repeated except that the laminated nonaqueous electrolyte secondary of Example 2 was used. A battery was manufactured.

<実施例3>
化合物No.1−1を2.0質量%、化合物2−1を0.5質量%の濃度で溶解した他は、実施例1と同様の操作で実施例3のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Example 3>
Compound No. A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1, except that the compound 1-1 was dissolved at a concentration of 2.0% by mass and the compound 2-1 was dissolved at a concentration of 0.5% by mass. did.

<比較例1>
実施例1の非水電解質から、化合物No.1−1の添加を除いた以外は、実施例1と同様の操作で比較例1のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative Example 1>
From the non-aqueous electrolyte of Example 1, Compound No. A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the addition of 1-1 was omitted.

<比較例2>
実施例1の非水電解質から、化合物No.2−1の添加を除いた以外は、実施例1と同様の操作で比較例2のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative Example 2>
From the non-aqueous electrolyte of Example 1, Compound No. A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1 except that the addition of 2-1 was omitted.

<比較例3>
実施例1の非水電解質から、化合物No.1−1及び化合物No.2−1の添加を除いた以外は、実施例1と同様の操作で比較例3のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative Example 3>
From the non-aqueous electrolyte of Example 1, Compound No. 1-1 and Compound No. A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the addition of 2-1 was omitted.

<実施例4>
正極として正極Bを用いた他は、実施例1と同様の操作で実施例4のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。正極Bは、あらかじめ金属リチウムを対極として半電池を組み、電気化学的にリチウムをドープしたものを用いた。
<Example 4>
A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 4 was produced in the same manner as in Example 1, except that the positive electrode B was used as the positive electrode. As the positive electrode B, a half-cell was assembled in advance using metallic lithium as a counter electrode, and lithium electrochemically doped was used.

<比較例4>
正極として正極Bを用いた他は、比較例1と同様にして比較例4のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative Example 4>
A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Comparative Example 1, except that the positive electrode B was used as the positive electrode.

<比較例5>
正極として正極Bを用いた他は、比較例2と同様にして比較例5のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative Example 5>
A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 5 was produced in the same manner as in Comparative Example 2, except that the positive electrode B was used as the positive electrode.

<比較例6>
正極として正極Bを用いた他は、比較例3と同様にして比較例6のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative Example 6>
A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 6 was produced in the same manner as in Comparative Example 3, except that the positive electrode B was used as the positive electrode.

<実施例5>
化合物No.1−1の代わりにNo.1−74を用いた他は、実施例1と同様にして実施例5のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Example 5>
Compound No. 1-1 was replaced with Compound No. 1-1. A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that 1-74 was used.

<比較例7>
実施例5の非水電解質から、化合物No.2−1の添加を除いた他は、実施例5と同様にして比較例7のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative Example 7>
From the non-aqueous electrolyte of Example 5, Compound No. A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 7 was produced in the same manner as in Example 5 except that the addition of 2-1 was omitted.

<実施例6>
化合物No.2−1の代わりに化合物No.2−99を用いた他は、実施例1と同様にして実施例6のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Example 6>
Compound No. Compound No. 2-1 was used instead of Compound No. A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Example 6 was made in the same manner as Example 1 except that 2-99 was used.

<比較例8>
実施例6の非水電解質から、化合物No.1−1の添加を除いた他は、実施例6と同様にして比較例8のラミネート型非水電解質二次電池を作製した。
<Comparative Example 8>
From the non-aqueous electrolyte of Example 6, Compound No. A laminated nonaqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 8 was produced in the same manner as in Example 6, except that the addition of 1-1 was omitted.

<充放電評価A>
実施例1〜3、5及び6並びに比較例1〜3、7及び8のラミネート型非水電解質二次電池を、30℃の恒温槽に入れ、充電終止電圧を4.3V、放電終止電圧を3.0Vとし、充電レート0.2C、放電レート0.2Cの充放電試験を5サイクル行った。その後、充電レート1.0C、放電レート1.0Cの充放電試験を300サイクル行った。1.0Cでの300サイクル目の放電容量と、5サイクル目の放電容量の比率を容量維持率として表1に示す。
(容量維持率=300サイクル目の放電容量÷5サイクル目の放電容量×100)
<Charge / Discharge evaluation A>
The laminated non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 3, 5 and 6 and Comparative Examples 1 to 3, 7 and 8 were placed in a thermostat at 30 ° C., and the charge end voltage was 4.3 V and the discharge end voltage was A charge / discharge test at 3.0 V and a charge rate of 0.2 C and a discharge rate of 0.2 C was performed for 5 cycles. Thereafter, a charge / discharge test at a charge rate of 1.0 C and a discharge rate of 1.0 C was performed for 300 cycles. Table 1 shows the ratio of the discharge capacity at the 300th cycle and the discharge capacity at the 5th cycle at 1.0 C as a capacity retention ratio.
(Capacity maintenance rate = discharge capacity at 300th cycle / discharge capacity at 5th cycle × 100)

<充放電評価B>
実施例4及び比較例4〜6のラミネート型非水電解質二次電池を、30℃の恒温槽に入れ、充電終止電圧を3.0V、放電終止電圧を0.5Vとし、充電レート0.2C、放電レート0.2Cの充放電試験を5サイクル行った。その後、充電レート1.0C、放電レート1.0Cの充放電試験を300サイクル行った。1.0Cでの300サイクル目の放電容量と、5サイクル目の放電容量の比率を容量維持率として表1に示す。
(容量維持率=300サイクル目の放電容量÷5サイクル目の放電容量×100)
<Charging / discharging evaluation B>
The laminated non-aqueous electrolyte secondary batteries of Example 4 and Comparative Examples 4 to 6 were placed in a thermostat at 30 ° C., the charge end voltage was set to 3.0 V, the discharge end voltage was set to 0.5 V, and the charge rate was 0.2 C. A charge / discharge test at a discharge rate of 0.2 C was performed for 5 cycles. Thereafter, a charge / discharge test at a charge rate of 1.0 C and a discharge rate of 1.0 C was performed for 300 cycles. Table 1 shows the ratio of the discharge capacity at the 300th cycle and the discharge capacity at the 5th cycle at 1.0 C as a capacity retention ratio.
(Capacity maintenance rate = discharge capacity at 300th cycle / discharge capacity at 5th cycle × 100)

<保存試験>
作製したラミネート型非水電解質二次電池を、30℃で10日間保存し、実施例1〜3、5及び6並びに比較例1〜3、7及び8は充放電試験A、実施例4及び比較例4〜6は放電試験Bと同じ評価を行った。ラミネート型非水電解質二次電池を作製した直後に測定した300サイクル目の放電容量に対し、10日間保存後に測定した300サイクル目の放電容量の比率を、保存安定性とした。
(保存安定性=10日保存後の非水電解質二次電池の300サイクル目の放電容量÷作製直後の非水電解質二次電池の300サイクル目の放電容量×100)
<Storage test>
The produced laminated nonaqueous electrolyte secondary battery was stored at 30 ° C. for 10 days, and Examples 1-3, 5 and 6 and Comparative Examples 1-3, 7 and 8 were subjected to charge / discharge test A, Example 4 and Comparative In Examples 4 to 6, the same evaluation as in the discharge test B was performed. The storage stability was defined as the ratio of the discharge capacity at the 300th cycle measured after storage for 10 days to the discharge capacity at the 300th cycle measured immediately after the production of the laminated nonaqueous electrolyte secondary battery.
(Storage stability = discharge capacity at the 300th cycle of the nonaqueous electrolyte secondary battery after storage for 10 days 日 discharge capacity at the 300th cycle of the nonaqueous electrolyte secondary battery immediately after fabrication × 100)

<電池膨れの評価>
充放電試験後のラミネート型非水電解質二次電池に関し、目視で電池の膨れ具合を調べた。膨れが認められなかった場合は〇、わずかに膨れが認められたものを△、膨れが顕著だったものを×と表記した。
<Evaluation of battery swelling>
Regarding the laminated nonaqueous electrolyte secondary battery after the charge / discharge test, the degree of swelling of the battery was visually examined. When no swelling was observed, the symbol 〇, when slight swelling was observed, △, and when significant swelling was noted, ×.

表1に示すように、実施例1〜実施例6は、比較例1〜比較例8と比べ容量維持率が高く、保存安定性に優れ、なおかつ電池膨れの生じない安全性の高い電池であった。   As shown in Table 1, Examples 1 to 6 had higher capacity retention rates than Comparative Examples 1 to 8, were excellent in storage stability, and had high safety without causing battery swelling. Was.

1 正極
1a 正極集電体
2 負極
2a 負極集電体
3 非水電解質
4 正極ケース
5 負極ケース
6 ガスケット
7 セパレータ
10 コイン型非水電解質二次電池
10’円筒型非水電解質二次電池
11 負極
12 負極集電体
13 正極
14 正極集電体
15 非水電解質
16 セパレータ
17 正極端子
18 負極端子
19 負極板
20 負極リード
21 正極板
22 正極リード
23 ケース
24 絶縁板
25 ガスケット
26 安全弁
27 PTC素子
28 ラミネート型非水電解質二次電池
29 電極群
30 ケース側ラミネートフィルム
31 ふた側ラミネートフィルム
REFERENCE SIGNS LIST 1 positive electrode 1 a positive electrode current collector 2 negative electrode 2 a negative electrode current collector 3 nonaqueous electrolyte 4 positive electrode case 5 negative electrode case 6 gasket 7 separator 10 coin-type nonaqueous electrolyte secondary battery 10 ′ cylindrical nonaqueous electrolyte secondary battery 11 negative electrode 12 Negative electrode current collector 13 Positive electrode 14 Positive electrode current collector 15 Nonaqueous electrolyte 16 Separator 17 Positive terminal 18 Negative terminal
19 Negative electrode plate 20 Negative electrode lead 21 Positive electrode plate 22 Positive electrode lead 23 Case 24 Insulating plate 25 Gasket 26 Safety valve 27 PTC element 28 Laminated non-aqueous electrolyte secondary battery 29 Electrode group 30 Case-side laminate film 31 Lid-side laminate film

Claims (9)

下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2)で表される化合物と、リチウム塩と、溶媒及び/又は分散媒と、を含有してなる組成物。
(式中、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基、炭素原子数4〜6の複素環基、1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換された炭素原子数1〜6の炭化水素基、又は1つ以上の水素原子がハロゲン原子で置換された炭素原子数4〜6の複素環基を表す。)
(式中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基、炭素原子数4〜6の複素環基、1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数1〜6の炭化水素基、又は1つ以上の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数4〜6の複素環基を表し、
〜R10は、それぞれ独立に、ハロゲン原子、炭素原子数1〜6の炭化水素基又は炭素原子数1〜6のアルコキシ基を表す。)
A composition comprising a compound represented by the following general formula (1), a compound represented by the following general formula (2), a lithium salt, and a solvent and / or a dispersion medium.
(Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms, and at least one hydrogen atom is a halogen atom. Represents a substituted hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms in which at least one hydrogen atom is substituted by a halogen atom.)
(Wherein, R 3 to R 7 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms, and at least one hydrogen atom Represents a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with a fluorine atom, or a heterocyclic group having 4 to 6 carbon atoms substituted with one or more hydrogen atoms with a fluorine atom,
R 8 to R 10 each independently represent a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. )
一般式(1)で表される化合物と、一般式(2)で表される化合物と、リチウム塩と、溶媒と、を含有してなる、請求項1に記載の組成物。   The composition according to claim 1, comprising a compound represented by the general formula (1), a compound represented by the general formula (2), a lithium salt, and a solvent. 一般式(1)で表される化合物の濃度が0.01質量%〜10質量%であり、一般式(2)で表される化合物の濃度が0.01〜10質量%である、請求項1又は2に記載の組成物。   The concentration of the compound represented by the general formula (1) is from 0.01% by mass to 10% by mass, and the concentration of the compound represented by the general formula (2) is from 0.01% by mass to 10% by mass. 3. The composition according to 1 or 2. 一般式(1)で表される化合物に対する、一般式(2)で表される化合物の質量比率が、0.01〜100である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 3, wherein a mass ratio of the compound represented by the general formula (2) to the compound represented by the general formula (1) is 0.01 to 100. . 一般式(1)で表される化合物のR、Rが、それぞれ独立に水素原子、メチル基、ビニル基又はフェニル基である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。 The composition according to any one of claims 1 to 4, wherein R 1 and R 2 of the compound represented by the general formula (1) are each independently a hydrogen atom, a methyl group, a vinyl group, or a phenyl group. . 一般式(2)で表される化合物のR〜Rが、水素原子であり、R〜R10が、それぞれ独立にメチル基、エチル基、ビニル基又はフェニル基である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成物。 The compound represented by the general formula (2), wherein R 3 to R 7 are a hydrogen atom, and R 8 to R 10 are each independently a methyl group, an ethyl group, a vinyl group or a phenyl group. The composition according to any one of claims 1 to 5. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の組成物を用いた、非水電解質。   A non-aqueous electrolyte using the composition according to claim 1. 正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、請求項7の非水電解質とを含む、非水電解質二次電池。   A non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, and the non-aqueous electrolyte according to claim 7. ラミネート型電池である、請求項8に記載の非水電解質二次電池。
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 8, which is a laminated battery.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021251472A1 (en) * 2020-06-10 2021-12-16 三菱ケミカル株式会社 Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery

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