JP2021111586A - Non-aqueous electrolyte and non-aqueous secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非水系電解液及び非水系二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution and a non-aqueous secondary battery.
リチウムイオン電池(LIB)をはじめとする非水系二次電池は、軽量、高エネルギー及び長寿命であることが大きな特徴であり、各種携帯用電子機器電源として広範囲に用いられている。近年では、非水系二次電池は、電動工具等のパワーツールに代表される産業用、及び電気自動車、電動式自転車における車載用としても広がりを見せており、更には住宅用蓄電システム等の電力貯蔵分野においても注目されている。 Non-aqueous secondary batteries such as lithium ion batteries (LIBs) are characterized by their light weight, high energy, and long life, and are widely used as power sources for various portable electronic devices. In recent years, non-aqueous secondary batteries have been expanding for industrial use represented by power tools such as electric tools, and for in-vehicle use in electric vehicles and electric bicycles, and further, electric power for residential energy storage systems and the like. It is also attracting attention in the storage field.
常温作動型のリチウムイオン二次電池の電解液としては、非水系電解液を使用することが実用の見地より望ましい。例えば環状炭酸エステル等の高誘電性溶媒と、低級鎖状炭酸エステル等の低粘性溶媒と、の組み合わせが、一般的な溶媒として例示される。しかしながら、通常の高誘電性溶媒は、融点が高いことの他、非水系電解液に用いる電解質塩の種類によっては非水系電解液の負荷特性(出力特性)及び低温特性を劣化させる要因にもなり得る。 From a practical point of view, it is desirable to use a non-aqueous electrolytic solution as the electrolytic solution of the room temperature operating type lithium ion secondary battery. For example, a combination of a highly dielectric solvent such as a cyclic carbonic acid ester and a low-viscosity solvent such as a lower chain carbonic acid ester is exemplified as a general solvent. However, in addition to having a high melting point, ordinary high-dielectric solvents also cause deterioration of the load characteristics (output characteristics) and low-temperature characteristics of the non-aqueous electrolyte solution depending on the type of electrolyte salt used in the non-aqueous electrolyte solution. obtain.
このような問題を克服する溶媒の1つとして、粘度と比誘電率とのバランスに優れたニトリル系溶媒が提案されている。中でもアセトニトリルは、リチウムイオン二次電池の非水系電解液に用いる溶媒として高いポテンシャルを有する。しかしながら、アセトニトリルには二つの欠点があり、実用性能を発揮することができていなかった。一つ目は、アセトニトリルが負極で電気化学的に還元分解するという欠点であり、二つ目は、アセトニトリルがジエチルカーボネート又はエチルメチルカーボネートのような一般的に用いられる鎖状カーボネートに比べてセパレータへの濡れ性が低いという欠点である。アセトニトリルが負極で電気化学的に還元分解する、という一つ目の問題に対しては、幾つかの改善策が提案されている。
これまでに提案されている改善策のうち主なものには、以下の2つがある。
As one of the solvents for overcoming such a problem, a nitrile solvent having an excellent balance between viscosity and relative permittivity has been proposed. Among them, acetonitrile has a high potential as a solvent used for a non-aqueous electrolyte solution of a lithium ion secondary battery. However, acetonitrile has two drawbacks and has not been able to exhibit practical performance. The first is that acetonitrile is electrochemically reduced and decomposed at the negative electrode, and the second is that acetonitrile is used as a separator compared to commonly used chain carbonates such as diethyl carbonate or ethyl methyl carbonate. It has the disadvantage of low wettability. Several remedies have been proposed for the first problem, where acetonitrile is electrochemically reduced and decomposed at the negative electrode.
The two main improvement measures proposed so far are as follows.
(1)特定の電解質塩、添加剤等との組み合わせによって負極を保護し、アセトニトリルの還元分解を抑制する方法
例えば、リチウムイオン二次電池の黎明期には、特許文献1のように、アセトニトリルをプロピレンカーボネート及びエチレンカーボネートで希釈しただけの溶媒を含む非水系電解液が報告されている。しかしながら、特許文献1では、高温耐久性能について高温保存後の内部抵抗及び電池厚みのみの評価により判定しているため、高温環境下に置かれた場合に実際に電池として作動するか否かという情報は開示されていない。単純にエチレンカーボネート及びプロピレンカーボネートで希釈するだけの措置によってアセトニトリルをベースとする溶媒を含む非水系電解液の還元分解を抑制することは、実際には至難の業である。
(1) A method of protecting the negative electrode by combining with a specific electrolyte salt, an additive, etc. and suppressing the reducing decomposition of ethylene carbonate For example, in the early days of lithium ion secondary batteries, acetonitrile was used as in Patent Document 1. Non-aqueous electrolyte solutions containing a solvent simply diluted with propylene carbonate and ethylene carbonate have been reported. However, in Patent Document 1, since the high temperature durability performance is determined only by the evaluation of the internal resistance after high temperature storage and the battery thickness, information on whether or not the battery actually operates when placed in a high temperature environment. Is not disclosed. It is actually extremely difficult to suppress the reductive decomposition of a non-aqueous electrolyte solution containing an acetonitrile-based solvent by simply diluting it with ethylene carbonate and propylene carbonate.
(2)高濃度の電解質塩をアセトニトリルに溶解させて安定な液体状態を維持する方法
例えば、特許文献2には、濃度が4.2mol/Lとなるようにリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(LiN(SO2CF3)2)をアセトニトリルに溶解させた非水系電解液を用いると、黒鉛電極への可逆的なリチウム挿入脱離が可能であることが記載されている。また、特許文献3には、濃度が4.5mol/Lとなるようにリチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiN(SO2F)2)をアセトニトリルに溶解させた非水系電解液を用いたセルに対して充放電測定を行った結果、黒鉛へのLi+挿入脱離反応が観察され、更に、ハイレートで放電可能であることが報告されている。
(2) Method of Dissolving High Concentration Electrolyte Salt in acetonitrile to Maintain a Stable Liquid State For example, Patent Document 2 states that lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide (trifluoromethanesulfonyl) imide so as to have a concentration of 4.2 mol / L. It is described that reversible insertion and desorption of lithium into a graphite electrode is possible by using a non-aqueous electrolyte solution in which LiN (SO 2 CF 3 ) 2) is dissolved in acetonitrile. Further, in Patent Document 3, a cell using a non-aqueous electrolyte solution in which lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiN (SO 2 F) 2 ) is dissolved in acetonitrile so as to have a concentration of 4.5 mol / L is used. On the other hand, as a result of charge / discharge measurement, a Li + insertion / desorption reaction into graphite was observed, and it was reported that discharge was possible at a high rate.
しかしながら、特許文献1〜3に記載の技術では、アセトニトリルを含有する非水系電解液を用いたリチウムイオン二次電池は、カーボネート溶媒を含有する非水系電解液を用いた既存のリチウムイオン二次電池と比較して高温耐久性能に劣っており、市販品レベルに達していない。 However, in the techniques described in Patent Documents 1 to 3, the lithium ion secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution containing acetonitrile is the existing lithium ion secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution containing a carbonate solvent. It is inferior in high temperature durability performance compared to the above, and has not reached the level of commercial products.
それに加えて、特許文献1〜3に記載の技術では、鎖状カーボネート溶媒を含有する既存の非水系電解液に比べて非水系電解液のセパレータへの濡れ性が低い。特許文献1に記載の技術では、アセトニトリルの希釈に、セパレータへの濡れ性の低いプロピレンカーボネートを用いている。特許文献2〜3に記載の技術では、アセトニトリルに電解質塩を高濃度に溶かしており、粘度の上昇に伴い濡れ性が低下している。これらの非水系電解液は、セパレータに十分に含浸せず、電池の内部抵抗の上昇に寄与し、サイクル特性などの電池特性に悪影響を及ぼすと共に、リチウム電池製造時の注液工程に課題を有する。 In addition, in the techniques described in Patent Documents 1 to 3, the wettability of the non-aqueous electrolyte solution to the separator is lower than that of the existing non-aqueous electrolyte solution containing the chain carbonate solvent. In the technique described in Patent Document 1, propylene carbonate having low wettability to a separator is used for diluting acetonitrile. In the techniques described in Patent Documents 2 and 3, an electrolyte salt is dissolved in acetonitrile at a high concentration, and the wettability decreases as the viscosity increases. These non-aqueous electrolytes do not sufficiently impregnate the separator, contribute to an increase in the internal resistance of the battery, adversely affect the battery characteristics such as cycle characteristics, and have a problem in the liquid injection process during lithium battery manufacturing. ..
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、優れた負荷特性及び高温耐久性能に加えてセパレータへの高い濡れ性を発揮することができる非水系電解液、及びそれを用いる非水系二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a non-aqueous electrolyte solution capable of exhibiting high wettability to a separator in addition to excellent load characteristics and high temperature durability performance, and a non-aqueous electrolyte solution using the same. The purpose is to provide a secondary battery.
本発明者らは、上述の課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、非水系電解液が特定のジカルボン酸エステルを含有する場合に、優れた負荷特性及び高温耐久性能に加えてセパレータに対する高い濡れ性を発揮することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]
アセトニトリルを20体積%〜90体積%含有する非水系溶媒と;
リチウム塩と;
下記一般式(1):
又は下記一般式(2):
R7は炭素数1〜4の2価の炭化水素基を示す。}
で表されるジカルボン酸エステルの少なくとも一方と;
を含有する、非水系電解液。
[2]
前記ジカルボン酸エステルが、メチルマロン酸ジエチル、2−エチル−2−メチルマロン酸ジエチル、コハク酸ジメチルのうち少なくとも一つである、[1]に記載の非水系電解液。
[3]
前記ジカルボン酸エステルの含有量が、非水系電解液100質量部に対して0.01〜2質量部である、[1]または[2]に記載の非水系電解液。
[4]
前記非水系溶媒が更にα位に置換基を有するラクトン類を含有することを特徴とする、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の非水系電解液。
[5]
前記非水系溶媒が更に鎖状フッ素化カルボン酸エステルを含有することを特徴とする、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の非水系電解液。
[6]
集電体の片面又は両面に、Ni、Mn、及びCoから成る群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素又はFe原子を含有する正極活物質層を有する正極と、集電体の片面又は両面に黒鉛を含有する負極活物質層を有する負極と、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の非水系電解液とを含む積層体を具備する、非水系二次電池。
[7]
前記正極活物質層を構成する正極活物質が、LizMO2(MはNiを含み、且つ、Mn、Co、Al、及びMgから成る群より選ばれる1種以上の金属元素を含み、更に、Niの元素含有モル比は30%より多く、そして、zは0.9超1.2未満の数を示す。)で表されるリチウム含有複合金属酸化物である、[6]に記載の非水系二次電池。
The present inventors have conducted extensive research to solve the above-mentioned problems. As a result, they have found that when the non-aqueous electrolyte solution contains a specific dicarboxylic acid ester, they exhibit high wettability to the separator in addition to excellent load characteristics and high temperature durability, and have completed the present invention. ..
That is, the present invention is as follows.
[1]
With a non-aqueous solvent containing 20% to 90% by volume of acetonitrile;
With lithium salt;
The following general formula (1):
Or the following general formula (2):
R 7 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms. }
With at least one of the dicarboxylic acid esters represented by;
A non-aqueous electrolyte solution containing.
[2]
The non-aqueous electrolyte solution according to [1], wherein the dicarboxylic acid ester is at least one of diethyl methylmalonic acid, diethyl 2-ethyl-2-methylmalonic acid, and dimethyl succinate.
[3]
The non-aqueous electrolyte solution according to [1] or [2], wherein the content of the dicarboxylic acid ester is 0.01 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the non-aqueous electrolyte solution.
[4]
The non-aqueous electrolytic solution according to any one of [1] to [3], wherein the non-aqueous solvent further contains lactones having a substituent at the α-position.
[5]
The non-aqueous electrolyte solution according to any one of [1] to [4], wherein the non-aqueous solvent further contains a chain fluorinated carboxylic acid ester.
[6]
A positive electrode having a positive electrode active material layer containing at least one transition metal element or Fe atom selected from the group consisting of Ni, Mn, and Co on one or both sides of the current collector, and one or both sides of the current collector. A non-aqueous secondary battery comprising a laminate containing a negative electrode having a negative electrode active material layer containing graphite and the non-aqueous electrolyte solution according to any one of [1] to [5].
[7]
The positive electrode active material constituting the positive electrode active material layer contains Li z MO 2 (M contains Ni, and contains one or more metal elements selected from the group consisting of Mn, Co, Al, and Mg, and further. , The element-containing molar ratio of Ni is more than 30%, and z is a lithium-containing composite metal oxide represented by a number greater than 0.9 and less than 1.2), according to [6]. Non-aqueous secondary battery.
本発明によれば、非水系電解液が特定のジカルボン酸エステルを含有する場合に、ジカルボン酸エステルがアセトニトリルより卑な電位で分解して負極保護被膜を形成することでアセトニトリルの還元分解を抑制し、優れた負荷特性と高温耐久性能を発揮するとともに、セパレータへの高い濡れ性を発揮することができる非水系電解液、及びそれを用いる非水系二次電池を提供することができる。 According to the present invention, when the non-aqueous electrolyte solution contains a specific dicarboxylic acid ester, the dicarboxylic acid ester decomposes at a lower potential than acetonitrile to form a negative electrode protective film, thereby suppressing the reductive decomposition of acetonitrile. It is possible to provide a non-aqueous electrolyte solution capable of exhibiting excellent load characteristics and high-temperature durability performance and high wettability to a separator, and a non-aqueous secondary battery using the same.
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。本明細書において「〜」を用いて記載される数値範囲は、その前後に記載される数値を含む。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail. The numerical range described by using "~" in the present specification includes the numerical values described before and after the numerical range.
本実施形態の非水系電解液(以下、単に「電解液」ともいう。)は、
アセトニトリルを20体積%〜90体積%含有する非水系溶媒と;
リチウム塩と;
下記一般式(1):
又は下記一般式(2):
で表されるジカルボン酸エステルの少なくとも一方と;
を含有する。
The non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment (hereinafter, also simply referred to as “electrolyte solution”) is
With a non-aqueous solvent containing 20% to 90% by volume of acetonitrile;
With lithium salt;
The following general formula (1):
Or the following general formula (2):
With at least one of the dicarboxylic acid esters represented by;
Contains.
<1.非水系二次電池の全体構成>
本実施形態の非水系電解液は、例えば、非水系二次電池に用いることができる。本実施形態の非水系二次電池としては、例えば、正極活物質としてリチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な正極材料を含有する正極と、負極活物質として、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な負極材料、並びに金属リチウムから成る群より選ばれる1種以上の負極材料を含有する負極と、を備えるリチウムイオン二次電池が挙げられる。
本実施形態の非水系二次電池としては、具体的には、図1及び2に図示される非水系二次電池であってもよい。ここで、図1は非水系二次電池を概略的に表す平面図であり、図2は図1のA−A線断面図である。
<1. Overall configuration of non-aqueous secondary battery>
The non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment can be used, for example, in a non-aqueous secondary battery. The non-aqueous secondary battery of the present embodiment includes, for example, a positive electrode containing a positive electrode material capable of storing and releasing lithium ions as a positive electrode active material, and lithium ions as a negative electrode active material. Examples thereof include a lithium ion secondary battery including a negative electrode material capable of the above, and a negative electrode containing one or more negative electrode materials selected from the group consisting of metallic lithium.
Specifically, the non-aqueous secondary battery of the present embodiment may be the non-aqueous secondary battery shown in FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 is a plan view schematically showing a non-aqueous secondary battery, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
非水系二次電池100は、2枚のアルミニウムラミネートフィルムで構成した電池外装110の空間120内に、正極150と負極160とをセパレータ170を介して積層して構成した積層電極体と、非水系電解液(図示せず)とを収容している。電池外装110は、その外周部において、上下のアルミニウムラミネートフィルムを熱融着することにより封止されている。正極150、セパレータ170、及び負極160を順に積層した積層体には、非水系電解液が含浸されている。なお、図2では、図面が煩雑になることを避けるために、電池外装110を構成している各層、並びに正極150及び負極160の各層を区別して示していない。
電池外装110を構成しているアルミニウムラミネートフィルムは、アルミニウム箔の両面をポリオレフィン系の樹脂でコートしたものであることが好ましい。
正極150は、電池100内で正極リード体130と接続している。図示していないが、負極160も、電池100内で負極リード体140と接続している。そして、正極リード体130及び負極リード体140は、それぞれ、外部の機器等と接続可能なように、片端側が電池外装110の外側に引き出されており、それらのアイオノマー部分が、電池外装110の1辺と共に熱融着されている。
The non-aqueous
The aluminum laminate film constituting the
The
図1及び2に図示される非水系二次電池100は、正極150及び負極160が、それぞれ1枚ずつの積層電極体を有しているが、容量設計により正極150及び負極160の積層枚数を適宜増やすことができる。正極150及び負極160をそれぞれ複数枚有する積層電極体の場合には、同一極のタブ同士を溶接等により接合したうえで1つのリード体に溶接等により接合して電池外部に取り出してもよい。上記同一極のタブとしては、集電体の露出部から構成される態様、集電体の露出部に金属片を溶接して構成される態様等が可能である。
正極150は、正極合剤から作製した正極活物質層と、正極集電体とから構成される。負極160は、負極合剤から作製した負極活物質層と、負極集電体とから構成される。正極150及び負極160は、セパレータ170を介して正極活物質層と負極活物質層とが対向するように配置される。
In the non-aqueous
The
以下、正極及び負極の総称として「電極」、正極活物質層及び負極活物質層の総称として「電極活物質層」、正極合剤及び負極合剤の総称として「電極合剤」とも略記する。
これらの各部材としては、本実施形態における各要件を満たしていれば、従来のリチウムイオン二次電池に備えられる材料を用いることができ、例えば後述の材料であってもよい。以下、非水系二次電池の各部材について詳細に説明する。
Hereinafter, the positive electrode and the negative electrode are collectively referred to as “electrode”, the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are collectively referred to as “electrode active material layer”, and the positive electrode mixture and the negative electrode mixture are collectively referred to as “electrode mixture”.
As each of these members, as long as each requirement in the present embodiment is satisfied, a material provided in a conventional lithium ion secondary battery can be used, and for example, a material described later may be used. Hereinafter, each member of the non-aqueous secondary battery will be described in detail.
<2.非水系電解液>
本実施形態における非水系電解液は、アセトニトリルを20体積%〜90体積%含有する非水系溶媒(以下、単に「溶媒」ともいう。)と、リチウム塩と、上記一般式(1)又は(2)で表されるジカルボン酸エステルの少なくとも1つと、を少なくとも含む。リチウム塩の中でも、フッ素含有無機リチウム塩は、イオン伝導度に優れ、電池性能向上に大きく寄与することが知られている。しかし、フッ素含有無機リチウム塩は溶媒中の微量水分により加水分解し易く、過剰な遊離酸成分を発生する性質を有する。生成した酸成分が、電極、集電体等の材料を腐食し、又は溶媒を分解する等の、電池に致命的な悪影響を及ぼす場合がある。
本実施形態における非水系電解液は、フッ素含有無機リチウム塩の微量水分による加水分解を防ぐため、水分を含まないことが好ましいが、本発明の課題解決を阻害しない範囲であれば、ごく微量の水分を含有してもよい。そのような水分の含有量は、非水系電解液の全体量に対して、好ましくは0〜100ppmである。
<2. Non-aqueous electrolyte solution>
The non-aqueous electrolyte solution in the present embodiment includes a non-aqueous solvent containing 20% by volume to 90% by volume of acetonitrile (hereinafter, also simply referred to as “solvent”), a lithium salt, and the above general formula (1) or (2). ), And at least one of the dicarboxylic acid esters. Among the lithium salts, the fluorine-containing inorganic lithium salt is known to have excellent ionic conductivity and greatly contribute to the improvement of battery performance. However, the fluorine-containing inorganic lithium salt has a property of being easily hydrolyzed by a trace amount of water in the solvent and generating an excess free acid component. The generated acid component may have a fatal adverse effect on the battery, such as corroding materials such as electrodes and current collectors or decomposing a solvent.
The non-aqueous electrolyte solution in the present embodiment preferably does not contain water in order to prevent hydrolysis of the fluorine-containing inorganic lithium salt by a trace amount of water, but the amount is very small as long as it does not hinder the solution of the problem of the present invention. It may contain water. The content of such water is preferably 0 to 100 ppm with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution.
<2−1.非水系溶媒>
アセトニトリルはイオン伝導性が高く、電池内におけるリチウムイオンの拡散性を高めることができる。そのため、非水系電解液がアセトニトリルを含有する場合には、特に正極活物質層を厚くして正極活物質の充填量を高めた正極においても、高負荷での放電時にはリチウムイオンが到達し難い集電体近傍の領域にまで、リチウムイオンが良好に拡散できるようになる。それにより、高負荷放電時にも十分な容量を引き出すことが可能となり、負荷特性に優れた非水系二次電池とすることができる。
また、非水系電解液の非水系溶媒にアセトニトリルを用いることにより、前述のとおり、非水系電解液のイオン伝導性が向上することから、非水系二次電池の急速充電特性を高めることもできる。非水系二次電池の定電流(CC)−定電圧(CV)充電では、CV充電期間における単位時間当たりの充電容量よりも、CC充電期間における単位時間当たりの容量の方が大きい。非水系電解液の非水系溶媒にアセトニトリルを使用した場合には、CC充電できる領域を大きく(CC充電の時間を長く)でき、また、充電電流を高め得るため、非水系二次電池の充電開始から満充電状態にするまでの時間を大幅に短縮できる。
<2-1. Non-aqueous solvent>
Acetonitrile has high ionic conductivity and can enhance the diffusivity of lithium ions in the battery. Therefore, when the non-aqueous electrolyte solution contains acetonitrile, lithium ions are difficult to reach even in a positive electrode in which the positive electrode active material layer is thickened to increase the filling amount of the positive electrode active material, especially when discharging under a high load. Lithium ions can be satisfactorily diffused to the region near the electric body. As a result, it is possible to draw out a sufficient capacity even at the time of high load discharge, and it is possible to obtain a non-aqueous secondary battery having excellent load characteristics.
Further, by using acetonitrile as the non-aqueous solvent of the non-aqueous electrolyte solution, as described above, the ionic conductivity of the non-aqueous electrolyte solution is improved, so that the quick charging characteristics of the non-aqueous secondary battery can be improved. In constant current (CC) -constant voltage (CV) charging of a non-aqueous secondary battery, the capacity per unit time in the CC charging period is larger than the charging capacity per unit time in the CV charging period. When acetonitrile is used as the non-aqueous solvent of the non-aqueous electrolyte solution, the CC charging area can be increased (CC charging time can be lengthened), and the charging current can be increased. Therefore, charging of the non-aqueous secondary battery is started. The time from to full charge can be greatly reduced.
非水系溶媒としては、アセトニトリルを含んでいれば特に制限はなく、その他の非水系溶媒を含んでもよいし、含んでいなくてもよい。
なお、本実施形態でいう「非水系溶媒」とは、非水系電解液中からリチウム塩、ジカルボン酸エステル、及びその他の任意的添加剤を除いた要素をいう。すなわち、非水系電解液中に、溶媒、リチウム塩、ジカルボン酸エステル、及びその他の任意的添加剤と共に後述する電極保護用添加剤を含んでいる場合には、溶媒と電極保護用添加剤とを併せて「非水系溶媒」という。後述するリチウム塩、ジカルボン酸エステル、及びその他の任意的添加剤は、非水系溶媒に含まない。
The non-aqueous solvent is not particularly limited as long as it contains acetonitrile, and other non-aqueous solvents may or may not be contained.
The term "non-aqueous solvent" as used in the present embodiment means an element obtained by removing a lithium salt, a dicarboxylic acid ester, and other optional additives from the non-aqueous electrolyte solution. That is, when the non-aqueous electrolyte solution contains the solvent, the lithium salt, the dicarboxylic acid ester, and other optional additives as well as the electrode protection additive described later, the solvent and the electrode protection additive are added. Together, it is called a "non-aqueous solvent". Lithium salts, dicarboxylic acid esters, and other optional additives described below are not included in the non-aqueous solvent.
上記その他の非水系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール等のアルコール類;非プロトン性溶媒等が挙げられる。中でも、非プロトン性極性溶媒が好ましい。 Examples of the other non-aqueous solvent include alcohols such as methanol and ethanol; aprotic solvents and the like. Of these, an aprotic polar solvent is preferable.
上記その他の非水系溶媒のうち、非プロトン性溶媒の具体例としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、トランス−2,3−ブチレンカーボネート、シス−2,3−ブチレンカーボネート、1,2−ペンチレンカーボネート、トランス−2,3−ペンチレンカーボネート、シス−2,3−ペンチレンカーボネート、及びビニレンカーボネートに代表される環状カーボネート;フルオロエチレンカーボネート、1,2−ジフルオロエチレンカーボネート、及びトリフルオロメチルエチレンカーボネートに代表される環状フッ素化カーボネート;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−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、及びε−カプロラクトンに代表されるラクトン;スルホラン、ジメチルスルホキシド、及びエチレングリコールサルファイトに代表される硫黄化合物;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、及び1,3−ジオキサンに代表される環状エーテル;エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジ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、ジプロピルカーボネート、メチルブチルカーボネート、ジブチルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、及びメチルトリフルオロエチルカーボネートに代表される鎖状カーボネート;トリフルオロジメチルカーボネート、トリフルオロジエチルカーボネート、及びトリフルオロエチルメチルカーボネートに代表される鎖状フッ素化カーボネート; Among the above other non-aqueous solvents, specific examples of the aproton solvent include, for example, ethylene carbonate, propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, trans-2,3-butylene carbonate, cis-2,3-butylene. Cyclic carbonates typified by carbonate, 1,2-pentylene carbonate, trans-2,3-pentylene carbonate, cis-2,3-pentylene carbonate, and vinylene carbonate; fluoroethylene carbonate, 1,2-difluoroethylene Cyclic fluorinated carbonates typified by carbonates and trifluoromethylethylene carbonates; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone, δ-caprolactone, and lactones typified by ε-caprolactone; , Dimethylsulfoxide, and sulfur compounds typified by ethylene glycol sulfide; cyclic ethers typified by tetrahydrofuran, 2-methyltetrahexyl, 1,4-dioxane, and 1,3-dioxane; ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate, diethyl. Chain carbonates typified by carbonates, methylpropyl carbonates, methylisopropyl carbonates, dipropyl carbonates, methylbutyl carbonates, dibutyl carbonates, ethylpropyl carbonates, and methyltrifluoroethyl carbonates; trifluorodimethyl carbonates, trifluorodiethyl carbonates, and Chain fluorinated carbonate typified by trifluoroethyl methyl carbonate;
プロピオニトリル、ブチロニトリル、バレロニトリル、ベンゾニトリル、及びアクリロニトリルに代表されるモノニトリル;メトキシアセトニトリル及び3−メトキシプロピオニトリルに代表されるアルコキシ基置換ニトリル;マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、1,4−ジシアノヘプタン、1,5−ジシアノペンタン、1,6−ジシアノヘキサン、1,7−ジシアノヘプタン、2,6−ジシアノヘプタン、1,8−ジシアノオクタン、2,7−ジシアノオクタン、1,9−ジシアノノナン、2,8−ジシアノノナン、1,10−ジシアノデカン、1,6−ジシアノデカン、及び2,4−ジメチルグルタロニトリルに代表されるジニトリル;ベンゾニトリルに代表される環状ニトリル;プロピオン酸メチルに代表される鎖状エステル;ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、1,3−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、及びテトラグライムに代表される鎖状エーテル;Rf4−OR8{式中、Rf4はフッ素原子を含有するアルキル基であり、かつR8はフッ素原子を含有してもよい有機基である}に代表されるフッ素化エーテル;アセトン、メチルエチルケトン、及びメチルイソブチルケトンに代表されるケトン類等の他、これらのフッ素化物に代表されるハロゲン化物が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Mononitriles represented by propionitrile, butyronitrile, valeronitrile, benzonitrile, and acrylonitrile; alkoxy group-substituted nitriles represented by methoxynitrile and 3-methoxypropionitrile; malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adipoinitrile , 1,4-Dicyanoheptane, 1,5-dicyanopentane, 1,6-dicyanohexane, 1,7-dicyanoheptane, 2,6-dicyanoheptane, 1,8-dicyanooctane, 2,7-dicyanooctane, Dinitriles represented by 1,9-dicyanononane, 2,8-dicyanononane, 1,10-dicyanodecane, 1,6-dicyanodecane, and 2,4-dimethylglutaronitrile; cyclic nitriles represented by benzonitrile; Chain ester represented by methyl propionate; Chain ester represented by dimethoxyethane, diethyl ether, 1,3-dioxolane, diglime, triglime, and tetraglyme; Rf 4- OR 8 {In the formula, Rf 4 is A fluorinated ether typified by an alkyl group containing a fluorine atom and R 8 is an organic group that may contain a fluorinated atom}; ketones typified by acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, etc. In addition, halides typified by these fluorinated compounds can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.
その他の非水系溶媒の中でも、環状カーボネート及び鎖状カーボネートのうちの1種以上をアセトニトリルと共に使用することがより好ましい。ここで、環状カーボネート及び鎖状カーボネートとして前記に例示したもののうちの1種のみを選択して使用してもよく、2種以上(例えば、前記例示の環状カーボネートのうちの2種以上、前記例示の鎖状カーボネートのうちの2種以上、又は前記例示の環状カーボネートのうちの1種以上及び前記例示の鎖状カーボネートのうちの1種以上から成る2種以上)を使用してもよい。これらの中でも、環状カーボネートとしてはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、又はフルオロエチレンカーボネートがより好ましく、鎖状カーボネートとしてはエチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、又はジエチルカーボネートがより好ましく、そして環状カーボネートを使用することが更に好ましい。 Among other non-aqueous solvents, it is more preferable to use one or more of cyclic carbonate and chain carbonate together with acetonitrile. Here, as the cyclic carbonate and the chain carbonate, only one of the above-exemplified ones may be selected and used, and two or more kinds (for example, two or more kinds of the above-exemplified cyclic carbonates, the above-mentioned embodiment) may be selected and used. Two or more of the chain carbonates, or one or more of the above-exemplified cyclic carbonates and two or more of the above-exemplified chain carbonates) may be used. Among these, ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, or fluoroethylene carbonate is more preferable as the cyclic carbonate, ethylmethyl carbonate, dimethyl carbonate, or diethyl carbonate is more preferable as the chain carbonate, and cyclic carbonate is used. Is even more preferable.
更に、本発明によれば、非水系溶媒として、α位に置換基を有するラクトン類のうちの1種以上をアセトニトリルと共に使用することがより好ましい。α位に置換基を有するラクトン類の含有量は、非水系溶媒の全体量に対して、5体積%以上であることがより好ましく、10体積%以上であることが更に好ましい。また、この値は、80体積%以下であることがより好ましく、50体積%以下であることが更に好ましい。α位に置換基を有するラクトン類としては、例えば、α−メチル−γ−ブチロラクトン、α,α−ジメチル−γ−ブチロラクトン、α−ヘプチル−γ−ブチロラクトン、α−アセチル−γ−ブチロラクトン等が挙げられる。これらの中でも、α−メチル−γ−ブチロラクトンが好ましい。
α位に置換基を有するラクトン類は、カーボネート系の溶媒と比較して誘電率と融点のバランスに優れている。即ち、α位に置換基を有するラクトン類は、誘電率が高く、さらに融点が低く固化し難い。そのため、非水系溶媒としてこれらのα位に置換基を有するラクトン類を用いることにより、非水系二次電池のサイクル性能、低温環境下における高出力性能及びその他の電池特性の全てを一層良好なものとすることができる傾向にある。また、α位に置換基を有するラクトン類は、濡れ性にも優れ、非水系溶媒に用いることで非水系電解液のセパレータへの含浸性が向上する。それによって電池の内部抵抗の上昇を抑制し、サイクル特性などの電池特性を一層良好なものとすることができる傾向にある。
Further, according to the present invention, it is more preferable to use one or more of the lactones having a substituent at the α-position together with acetonitrile as the non-aqueous solvent. The content of the lactones having a substituent at the α-position is more preferably 5% by volume or more, and further preferably 10% by volume or more, based on the total amount of the non-aqueous solvent. Further, this value is more preferably 80% by volume or less, and further preferably 50% by volume or less. Examples of lactones having a substituent at the α-position include α-methyl-γ-butyrolactone, α, α-dimethyl-γ-butyrolactone, α-heptyl-γ-butyrolactone, α-acetyl-γ-butyrolactone and the like. Be done. Among these, α-methyl-γ-butyrolactone is preferable.
Lactones having a substituent at the α-position have an excellent balance between dielectric constant and melting point as compared with carbonate-based solvents. That is, lactones having a substituent at the α-position have a high dielectric constant, a low melting point, and are difficult to solidify. Therefore, by using lactones having a substituent at the α-position as the non-aqueous solvent, the cycle performance of the non-aqueous secondary battery, the high output performance in a low temperature environment, and all other battery characteristics are further improved. Tends to be able to. In addition, lactones having a substituent at the α-position are also excellent in wettability, and when used in a non-aqueous solvent, the impregnation property of the non-aqueous electrolyte solution into the separator is improved. As a result, the increase in the internal resistance of the battery is suppressed, and the battery characteristics such as the cycle characteristics tend to be further improved.
更に、本発明によれば、非水系溶媒として、鎖状フッ素化カルボン酸エステルのうちの1種以上をアセトニトリルと共に使用することがより好ましい。鎖状フッ素化カルボン酸エステルの含有量は、非水系溶媒の全体量に対して、5体積%以上であることがより好ましく、15体積%以上であることが更に好ましい。また、この値は、80体積%以下であることがより好ましく、50体積%以下であることが更に好ましい。鎖状フッ素化カルボン酸エステルは、耐酸化性に優れているとともに、正極表面にフッ素原子に富むイオン伝導度の高い良好な被膜を形成すると推定される。そのため、非水系溶媒中のフッ素化カルボン酸エステルの含有量が上述の範囲内にある場合、非水系二次電池のサイクル性能、高温耐久性能及びその他の電池特性の全てを一層良好なものとすることができる傾向にある。鎖状フッ素化カルボン酸エステルとしては、例えば、3,3,3−トリフルオロプロピオン酸メチル、トリフルオロ酢酸エチル、ジフルオロ酢酸エチル、2,2−ジフルオロエチルアセテート、2,2,2−トリフルオロエチルアセテート等が挙げられる。これらの中でも、2,2−ジフルオロエチルアセテートが好ましい。 Further, according to the present invention, it is more preferable to use one or more of the chain fluorinated carboxylic acid esters together with acetonitrile as the non-aqueous solvent. The content of the chain fluorinated carboxylic acid ester is more preferably 5% by volume or more, further preferably 15% by volume or more, based on the total amount of the non-aqueous solvent. Further, this value is more preferably 80% by volume or less, and further preferably 50% by volume or less. It is presumed that the chain fluorinated carboxylic acid ester is excellent in oxidation resistance and forms a good film having high ionic conductivity rich in fluorine atoms on the surface of the positive electrode. Therefore, when the content of the fluorinated carboxylic acid ester in the non-aqueous solvent is within the above range, all of the cycle performance, high temperature durability performance and other battery characteristics of the non-aqueous secondary battery are further improved. Tend to be able. Examples of the chain fluorinated carboxylic acid ester include methyl 3,3,3-trifluoropropionate, ethyl trifluoroacetate, ethyl difluoroacetate, 2,2-difluoroethyl acetate, and 2,2,2-trifluoroethyl. Examples include acetate. Among these, 2,2-difluoroethyl acetate is preferable.
アセトニトリルは電気化学的に還元分解され易い。そのため、これを別の溶媒と混合すること、及び/又は、電極への保護皮膜形成のための電極保護用添加剤をこれに添加することが好ましい。また、非水系二次電池の充放電に寄与するリチウム塩の電離度を高めるために、非水系溶媒は、環状の非プロトン性極性溶媒を1種以上含むことが好ましく、環状カーボネートを1種以上含むことがより好ましい。 Acetonitrile is easily electrochemically reduced and decomposed. Therefore, it is preferable to mix this with another solvent and / or add an electrode protection additive for forming a protective film on the electrode. Further, in order to increase the degree of ionization of the lithium salt that contributes to the charging and discharging of the non-aqueous secondary battery, the non-aqueous solvent preferably contains one or more cyclic aprotic polar solvents, and one or more cyclic carbonates. It is more preferable to include it.
アセトニトリルの含有量については、非水系溶媒の全体量に対して、20〜90体積%であることが好ましい。アセトニトリルの含有量は、非水系溶媒の全体量に対して、30体積%以上であることがより好ましく、40体積%以上であることが更に好ましい。また、この値は、85体積%以下であることがより好ましく、66体積%以下であることが更に好ましい。アセトニトリルの含有量が非水系溶媒の全体量に対して20体積%以上である場合、イオン伝導度が増大して高出力特性を発現できる傾向にあり、更に、リチウム塩の溶解を促進することができる。後述のジカルボン酸エステルが電池の内部抵抗の増加を抑制するため、非水系溶媒中のアセトニトリルの含有量が上述の範囲内にある場合、アセトニトリルの優れた性能を維持しながら、サイクル特性及びその他の電池特性を一層良好なものとすることができる傾向にある。 The content of acetonitrile is preferably 20 to 90% by volume with respect to the total amount of the non-aqueous solvent. The content of acetonitrile is more preferably 30% by volume or more, further preferably 40% by volume or more, based on the total amount of the non-aqueous solvent. Further, this value is more preferably 85% by volume or less, and further preferably 66% by volume or less. When the content of acetonitrile is 20% by volume or more with respect to the total amount of the non-aqueous solvent, the ionic conductivity tends to increase and high output characteristics tend to be exhibited, and further, the dissolution of the lithium salt can be promoted. can. Since the dicarboxylic acid ester described below suppresses the increase in the internal resistance of the battery, when the content of acetonitrile in the non-aqueous solvent is within the above range, the cycle characteristics and other factors are maintained while maintaining the excellent performance of acetonitrile. There is a tendency that the battery characteristics can be further improved.
<2−2.リチウム塩>
リチウム塩としては、非水系二次電池の非水系電解液に通常用いられており、かつ他の成分と組み合わせて所定のイオン伝導度が得られるものである限りにおいて、特に制限はなく、いずれのものであってもよい。リチウム塩は、本実施形態に係る非水系電解液中に、非水系溶媒の全体量に対して0.1〜3mol/Lの濃度で含有されることが好ましく、0.5〜2mol/Lの濃度で含有されることがより好ましい。リチウム塩の濃度が上記範囲内にある場合、上記範囲外のものに比べて、非水系電解液の導電率がより高い状態に保たれると同時に、非水系二次電池の充放電効率もより高い状態に保たれる傾向にある。なお、上記に示したリチウム塩の好ましい濃度は、非水系電解液に含まれるリチウム塩の合計濃度の好ましい範囲であり、本実施形態では、上記に示したリチウム塩の好ましい合計濃度範囲よりも、下記に示すそれぞれのリチウム塩の濃度の好ましい範囲が優先される。
<2-2. Lithium salt>
The lithium salt is not particularly limited as long as it is usually used in a non-aqueous electrolyte solution of a non-aqueous secondary battery and can obtain a predetermined ionic conductivity in combination with other components. It may be a thing. The lithium salt is preferably contained in the non-aqueous electrolyte solution according to the present embodiment at a concentration of 0.1 to 3 mol / L with respect to the total amount of the non-aqueous solvent, and is 0.5 to 2 mol / L. It is more preferably contained in a concentration. When the concentration of the lithium salt is within the above range, the conductivity of the non-aqueous electrolyte solution is maintained higher than that of the non-aqueous electrolyte solution, and at the same time, the charge / discharge efficiency of the non-aqueous secondary battery is higher. It tends to be kept high. The preferable concentration of the lithium salt shown above is in a preferable range of the total concentration of the lithium salts contained in the non-aqueous electrolyte solution, and in the present embodiment, it is higher than the preferable total concentration range of the lithium salts shown above. Priority is given to the preferred range of the concentration of each lithium salt shown below.
本実施形態におけるリチウム塩については、特に制限はないが、無機リチウム塩であることが好ましい。ここで、「無機リチウム塩」とは、炭素原子をアニオンに含まず、アセトニトリルに可溶なリチウム塩をいい、そして後述の「有機リチウム塩」とは、炭素原子をアニオンに含み、アセトニトリルに可溶なリチウム塩をいう。 The lithium salt in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably an inorganic lithium salt. Here, the "inorganic lithium salt" means a lithium salt which does not contain a carbon atom in an anion and is soluble in acetonitrile, and the "organic lithium salt" described later means an anion containing a carbon atom and can be used in acetonitrile. A dissolved lithium salt.
無機リチウム塩は、通常の非水系電解質として用いられているものであれば特に限定されず、いずれのものであってもよい。そのような無機リチウム塩の具体例としては、例えば、LiPF6、LiN(SO2F)2、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、Li2SiF6、LiSbF6、LiAlO4、LiAlCl4、Li2B12FbH12−b〔bは0〜3の整数〕、炭素原子を含まない多価アニオンと結合したリチウム塩等が挙げられる。これらの無機リチウム塩は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。中でも、無機リチウム塩としてフッ素原子を有する無機リチウム塩を用いると、正極集電体である金属箔の表面に不働態皮膜を形成するため、内部抵抗の増加を抑制する観点から好ましい。 The inorganic lithium salt is not particularly limited as long as it is used as a normal non-aqueous electrolyte, and may be any of them. Specific examples of such inorganic lithium salts include, for example, LiPF 6 , LiN (SO 2 F) 2 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , Li 2 SiF 6 , LiS b F 6 , LiAlO 4 , LiAlCl 4 , Examples thereof include Li 2 B 12 F b H 12-b [b is an integer of 0 to 3], a lithium salt bonded to a polyvalent anion containing no carbon atom, and the like. These inorganic lithium salts may be used alone or in combination of two or more. Above all, it is preferable to use an inorganic lithium salt having a fluorine atom as the inorganic lithium salt from the viewpoint of suppressing an increase in internal resistance because a passivation film is formed on the surface of the metal foil which is a positive electrode current collector.
また、無機リチウム塩として、リン原子を有する無機リチウム塩を用いると、遊離のフッ素原子を放出し易くなることからより好ましく、LiPF6が特に好ましい。なお、無機リチウム塩として、ホウ素原子を有する無機リチウム塩を用いると、電池劣化を招くおそれのある過剰な遊離酸成分を捕捉し易くなることから好ましく、このような観点からはLiBF4が特に好ましい。 Further, it is more preferable to use an inorganic lithium salt having a phosphorus atom as the inorganic lithium salt because it is easy to release free fluorine atoms, and LiPF 6 is particularly preferable. It is preferable to use an inorganic lithium salt having a boron atom as the inorganic lithium salt because it is easy to capture an excess free acid component which may cause deterioration of the battery, and LiBF 4 is particularly preferable from such a viewpoint. ..
本実施形態の非水系電解液における、無機リチウム塩の含有量は、非水系溶媒の全体量に対して0.05〜2.5mol/Lであることが好ましく、0.5〜2mol/Lであることがより好ましく、0.8〜1.5mol/Lであることが更に好ましい。 The content of the inorganic lithium salt in the non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment is preferably 0.05 to 2.5 mol / L, preferably 0.5 to 2 mol / L, based on the total amount of the non-aqueous solvent. It is more preferably present, and further preferably 0.8 to 1.5 mol / L.
本実施形態におけるリチウム塩には、無機リチウム塩に加えて有機リチウム塩が更に含有されていてもよい。 The lithium salt in the present embodiment may further contain an organic lithium salt in addition to the inorganic lithium salt.
本実施形態の非水系電解液における、有機リチウム塩の含有量は、非水系溶媒の全体量に対して4mol/L以下であることが好ましく、2mol/L以下であることがより好ましい。有機リチウム塩の含有量の下限値は、例えば、非水系溶媒の全体量に対して、0.001mol/L以上であることができる。有機リチウム塩の含有量が上記範囲にある場合、非水系電解液の機能と溶解性とのバランスを確保することができる傾向にある。 The content of the organic lithium salt in the non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment is preferably 4 mol / L or less, more preferably 2 mol / L or less, based on the total amount of the non-aqueous solvent. The lower limit of the content of the organic lithium salt can be, for example, 0.001 mol / L or more with respect to the total amount of the non-aqueous solvent. When the content of the organic lithium salt is within the above range, it tends to be possible to secure a balance between the function and solubility of the non-aqueous electrolyte solution.
有機リチウム塩の具体例としては、例えば、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2等のLiN(SO2CmF2m+1)2〔式中、mは1〜8の整数である〕で表される有機リチウム塩;LiN(SO2F)2で表される有機リチウム塩;LiPF5(CF3)等の「LiPFn(CpF2p+1)6−n〔式中、nは1〜5の整数であり、かつpは1〜8の整数である〕で表される有機リチウム塩;LiBF3(CF3)等のLiBFq(CsF2s+1)4−q〔式中、qは1〜3の整数であり、かつsは1〜8の整数である〕で表される有機リチウム塩;LiB(C2O4)2で表されるリチウムビス(オキサラト)ボレート(LiBOB);ハロゲン化された有機酸を配位子とするボレートのリチウム塩;LiBF2(C2O4)で表されるリチウムオキサラトジフルオロボレート(LiODFB);LiB(C3O4H2)2で表されるリチウムビス(マロネート)ボレート(LiBMB);LiPF4(C2O4)で表されるリチウムテトラフルオロオキサラトフォスフェート等が挙げられる。 Specific examples of the organic lithium salt, for example, LiN (SO 2 CF 3) 2, LiN (SO 2 C 2 F 5) 2 or the like LiN (SO 2 C m F 2m + 1) 2 wherein, m is 1 organic lithium salt represented by 8 is an integer from]; LiN (SO 2 F) organic lithium salt represented by 2; LiPF 5 (CF 3) "LiPF n (C p F 2p + 1) , such as 6-n [ In the formula, n is an integer of 1 to 5, and p is an integer of 1 to 8.] An organic lithium salt represented by; LiBF q (CsF 2s + 1 ) 4-q [, such as LiBF 3 (CF 3). In the formula, q is an integer of 1 to 3 and s is an integer of 1 to 8]. Lithium bis (oxalat) borate represented by LiB (C 2 O 4 ) 2. (LiBOB); Lithium salt of volate with a halogenated organic acid as a ligand; Lithium oxalatodifluoroborate (LiODFB) represented by LiBF 2 (C 2 O 4 ); LiB (C 3 O 4 H 2) ) lithium bis represented by 2 (malonate) borate (LiBMB); LiPF 4 (C 2 O 4 lithium tetrafluoro-oxa Lato phosphate or the like represented by) and the like.
また、下記一般式(4a)、(4b)及び(4c):
LiC(SO2R9)(SO2R10)(SO2R11) (4a)
LiN(SO2OR12)(SO2OR13) (4b)
LiN(SO2R14)(SO2OR15) (4c)
で表される有機リチウム塩を用いることもできる。式(4a)、(4b)及び(4c)中、R9、R10、R11、R12、R13、R14、及びR15は、炭素数1〜8のパーフルオロアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよい。
In addition, the following general formulas (4a), (4b) and (4c):
LiC (SO 2 R 9 ) (SO 2 R 10 ) (SO 2 R 11 ) (4a)
LiN (SO 2 OR 12 ) (SO 2 OR 13 ) (4b)
LiN (SO 2 R 14 ) (SO 2 OR 15 ) (4c)
An organic lithium salt represented by is also used. In formulas (4a), (4b) and (4c), R 9 , R 10 , R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 represent perfluoroalkyl groups having 1 to 8 carbon atoms. They may be the same or different from each other.
非水系二次電池の負荷特性改善及び充放電サイクル特性改善のためには、シュウ酸基を有する有機リチウム塩を補助的に添加することが好ましく、LiB(C2O4)2、LiBF2(C2O4)、LiPF4(C2O4)、及びLiPF2(C2O4)2から成る群より選択される1種以上を添加することが特に好ましい。このシュウ酸基を有する有機リチウム塩は、非水系電解液に添加する他、負極(負極活物質層)に含有させてもよい。 In order to improve the load characteristics and charge / discharge cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery, it is preferable to supplementally add an organic lithium salt having an oxalic acid group, LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 ( It is particularly preferred to add one or more selected from the group consisting of C 2 O 4 ), LiPF 4 (C 2 O 4 ), and LiPF 2 (C 2 O 4 ) 2. The organolithium salt having an oxalic acid group may be added to the non-aqueous electrolyte solution, or may be contained in the negative electrode (negative electrode active material layer).
シュウ酸基を有する有機リチウム塩は、非水系電解液に、その使用による効果を良好に確保する観点から、非水系溶媒の全体量に対して、0.005mol/L以上の濃度で含有されることが好ましく、0.02mol/L以上の濃度で含有されることがより好ましく、0.05mol/L以上の濃度で含有されることが更に好ましい。ただし、シュウ酸基を有する有機リチウム塩の非水系電解液中の量が多すぎると析出する恐れがある。よって、シュウ酸基を有する有機リチウム塩は、非水系電解液に、非水系溶媒の全体量に対して、1mol/L以下の濃度で含有されることが好ましく、0.5mol/L以下の濃度で含有されることがより好ましく、0.2mol/L以下の濃度で含有されることが更に好ましい。 The organic lithium salt having a oxalic acid group is contained in the non-aqueous electrolyte solution at a concentration of 0.005 mol / L or more with respect to the total amount of the non-aqueous solvent from the viewpoint of ensuring the effect of its use. It is more preferable, it is more preferably contained at a concentration of 0.02 mol / L or more, and further preferably it is contained at a concentration of 0.05 mol / L or more. However, if the amount of the organolithium salt having an oxalic acid group in the non-aqueous electrolyte solution is too large, it may precipitate. Therefore, the organolithium salt having a oxalic acid group is preferably contained in the non-aqueous electrolyte solution at a concentration of 1 mol / L or less, preferably 0.5 mol / L or less, based on the total amount of the non-aqueous solvent. It is more preferable that it is contained in, and it is further preferable that it is contained in a concentration of 0.2 mol / L or less.
<2−3.電極保護用添加剤>
本実施形態における非水系電解液には、ジカルボン酸エステル以外に、電極を保護する添加剤が含まれていてもよい。電極保護用添加剤としては、本発明による課題解決を阻害しないものであれば特に制限はない。リチウム塩を溶解する溶媒としての役割を担う物質(すなわち上述の非水系溶媒)と実質的に重複してもよい。電極保護用添加剤は、本実施形態における非水系電解液及び非水系二次電池の性能向上に寄与する物質であることが好ましいが、電気化学的な反応には直接関与しない物質をも包含する。
<2-3. Electrode protection additive >
The non-aqueous electrolyte solution in the present embodiment may contain an additive that protects the electrodes in addition to the dicarboxylic acid ester. The electrode protection additive is not particularly limited as long as it does not hinder the solution of the problem according to the present invention. It may substantially overlap with a substance (ie, the non-aqueous solvent described above) that serves as a solvent for dissolving the lithium salt. The electrode protection additive is preferably a substance that contributes to improving the performance of the non-aqueous electrolyte solution and the non-aqueous secondary battery in the present embodiment, but also includes substances that are not directly involved in the electrochemical reaction. ..
電極保護用添加剤の具体例としては、例えば、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、シス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、トランス−4,5−ジフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5−トリフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、4,4,5,5−テトラフルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、及び4,4,5−トリフルオロ−5−メチル−1,3−ジオキソラン−2−オンに代表されるフルオロエチレンカーボネート;ビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート、及びビニルエチレンカーボネートに代表される不飽和結合含有環状カーボネート;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−バレロラクトン、δ−カプロラクトン、及びε−カプロラクトンに代表される環状エステル;1,4−ジオキサンに代表される環状エーテル;エチレンサルファイト、プロピレンサルファイト、ブチレンサルファイト、ペンテンサルファイト、スルホラン、3−メチルスルホラン、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、及びテトラメチレンスルホキシドに代表される環状硫黄化合物が挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。 Specific examples of the electrode protection additive include 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, and cis-4,5-difluoro. -1,3-Dioxolane-2-one, trans-4,5-difluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4,4,5-trifluoro-1,3-dioxolan-2-one, 4, Fluoroethylene carbonate typified by 4,5,5-tetrafluoro-1,3-dioxolan-2-one and 4,4,5-trifluoro-5-methyl-1,3-dioxolan-2-one; Unsaturated bond-containing cyclic carbonates typified by vinylene carbonate, 4,5-dimethylvinylene carbonate, and vinylethylene carbonate; γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-valerolactone, δ-caprolactone, and ε -Cyclic ester typified by caprolactone; Cyclic ether typified by 1,4-dioxane; ethylene sulphite, propylene sulphite, butylene sulphite, pentensulfite, sulfolane, 3-methylsulfolane, 1,3-propanesulton , 1,4-Butansulton, and cyclic sulfur compounds typified by tetramethylene sulfoxide. These may be used alone or in combination of two or more.
非水系溶媒の一成分であるアセトニトリルは電気化学的に還元分解され易いため、アセトニトリルを含む非水系溶媒は、負極への保護皮膜形成のための添加剤として環状の非プロトン性極性溶媒を1種以上含むことが好ましく、環状硫黄化合物を1種以上含むことがより好ましい。 Since acetonitrile, which is one component of the non-aqueous solvent, is easily chemically reduced and decomposed, the non-aqueous solvent containing acetonitrile includes one kind of cyclic aprotic polar solvent as an additive for forming a protective film on the negative electrode. It is preferable to contain the above, and it is more preferable to contain one or more cyclic sulfur compounds.
本実施形態における非水系電解液中の電極保護用添加剤の含有量については、非水系溶媒の全体量に対する電極保護用添加剤の含有量として、0.1〜30体積%であることが好ましく、1〜20体積%であることがより好ましく、2〜15体積%であることが更に好ましい。なお、電極保護用添加剤が室温で固体である場合は、昇温して液化させて用い、得られた液体の非水系電解液中の含有量が、上記の好ましい範囲に含まれていればよいものとする。 The content of the electrode protection additive in the non-aqueous electrolyte solution in the present embodiment is preferably 0.1 to 30% by volume as the content of the electrode protection additive with respect to the total amount of the non-aqueous solvent. , 1 to 20% by volume, more preferably 2 to 15% by volume. When the electrode protection additive is solid at room temperature, it is used by raising the temperature to liquefy it, and if the content of the obtained liquid in the non-aqueous electrolyte solution is within the above preferable range. It should be good.
本実施形態においては、電極保護用添加剤の含有量が多いほど非水系電解液の劣化が抑えられるが、電極保護用添加剤の含有量が少ないほど非水系二次電池の低温環境下における高出力特性が向上することになる。従って、電極保護用添加剤の含有量を上述の範囲内に調整することによって、非水系二次電池としての基本的な機能を損なうことなく、非水系電解液の高イオン伝導度に基づく優れた性能を最大限に発揮することができる傾向にある。このような組成で非水系電解液を調製することにより、非水系二次電池のサイクル性能、低温環境下における高出力性能及びその他の電池特性の全てを一層良好なものとすることができる傾向にある。 In the present embodiment, the larger the content of the electrode protection additive, the more the deterioration of the non-aqueous electrolyte solution is suppressed, but the smaller the content of the electrode protection additive, the higher the non-aqueous secondary battery in a low temperature environment. The output characteristics will be improved. Therefore, by adjusting the content of the electrode protection additive within the above range, the non-aqueous electrolyte solution is excellent based on the high ionic conductivity without impairing the basic function as a non-aqueous secondary battery. There is a tendency to maximize performance. By preparing a non-aqueous electrolyte solution with such a composition, the cycle performance of the non-aqueous secondary battery, the high output performance in a low temperature environment, and all other battery characteristics tend to be further improved. be.
<2−4.ジカルボン酸エステル>
本実施形態における非水系電解液は、下記一般式(1)又は(2):
で表されるジカルボン酸エステルの少なくとも一方を含有する。
<2-4. Dicarboxylic acid ester>
The non-aqueous electrolyte solution in the present embodiment has the following general formula (1) or (2):
Contains at least one of the dicarboxylic acid esters represented by.
ジカルボン酸エステルを添加剤として用いることで、非水系二次電池は、優れた負荷特性及び高温耐久性能を発揮することが可能になる。詳細な機構はわからないが、ジカルボン酸エステルが負極保護被膜の形成に寄与することでアセトニトリルの還元分解を抑制していると推測される。また、ジカルボン酸エステルは、濡れ性に優れているため、添加剤として用いることで、非水系電解液のセパレータへの含浸性が向上する。それによって電池の内部抵抗の上昇を抑制し、サイクル特性などの電池特性を向上させる効果がある。それに加えて、ジカルボン酸エステルには、リチウム電池製造時の注液工程でセパレータに非水系電解液が十分に含浸しない不良セルを減らす効果がある。 By using the dicarboxylic acid ester as an additive, the non-aqueous secondary battery can exhibit excellent load characteristics and high temperature durability performance. Although the detailed mechanism is unknown, it is presumed that the dicarboxylic acid ester suppresses the reductive decomposition of acetonitrile by contributing to the formation of the negative electrode protective film. Further, since the dicarboxylic acid ester is excellent in wettability, the impregnation property of the non-aqueous electrolyte solution into the separator is improved by using it as an additive. This has the effect of suppressing an increase in the internal resistance of the battery and improving battery characteristics such as cycle characteristics. In addition, the dicarboxylic acid ester has an effect of reducing defective cells in which the separator is not sufficiently impregnated with the non-aqueous electrolyte solution in the liquid injection process during the production of the lithium battery.
一般式(1)で表されるジカルボン酸エステルと一般式(2)で表されるジカルボン酸エステルは、少なくとも一方、又は両方が非水系電解液に含有されることができる。 At least one or both of the dicarboxylic acid ester represented by the general formula (1) and the dicarboxylic acid ester represented by the general formula (2) can be contained in the non-aqueous electrolyte solution.
上記式(1)、(2)において、R1及びR2としては、炭素数1〜2の1価の炭化水素基が好ましく、R3及びR4としては、炭素数1〜2の1価の炭化水素基が好ましく、R5及びR6としては炭素数1〜2の1価の炭化水素基が好ましく、そしてR7は、炭素数1〜3の2価の炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜2の2価の炭化水素基であることがより好ましい。また、R7は、一般式(1)中の−C(−R3)(−R4)−で表される2価の基と区別されることができ、直鎖状の基、例えば炭素数2〜4のアルキレン基などであることができる。 In the above formulas (1) and (2), R 1 and R 2 are preferably monovalent hydrocarbon groups having 1 to 2 carbon atoms, and R 3 and R 4 are preferably monovalent hydrocarbon groups having 1 to 2 carbon atoms. preferably a hydrocarbon group, preferably a monovalent hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms as R 5 and R 6, and R 7 is is a divalent hydrocarbon group having 1 to 3 carbon atoms It is preferably a divalent hydrocarbon group having 1 to 2 carbon atoms. Further, R 7 can be distinguished from the divalent group represented by −C (−R 3 ) (−R 4 ) − in the general formula (1), and is a linear group, for example, carbon. It can be an alkylene group of number 2-4 or the like.
本実施形態におけるジカルボン酸エステルとしては、上記で説明された負荷特性、高温耐久性、添加剤としての性質、及び非水系電解液のセパレータへの含侵性の観点から、メチルマロン酸ジエチル、2−エチル−2−メチルマロン酸ジエチル、及びコハク酸ジメチルのうち少なくとも一つを用いることが好ましい。 As the dicarboxylic acid ester in the present embodiment, diethyl methylmalonic acid, 2 It is preferable to use at least one of diethyl-2-ethyl-2-methylmalonate and dimethyl succinate.
本実施形態における非水系電解液中のジカルボン酸エステルの含有量については、特に制限はないが、非水系電解液100質量部に対して、0.01〜2質量部であることが好ましく、0.02〜1.5質量部であることがより好ましく、0.05〜1質量部であることが更に好ましい。本実施形態において、ジカルボン酸エステルは、負極保護被膜の形成に寄与することでアセトニトリルの還元分解を抑制していると推測される。それにより、該ジカルボン酸エステルを含有する非水系二次電池は、優れた負荷特性を発揮すると共に、充放電サイクルを繰り返したときの容量の低下が抑制されたものとなる。しかしながら、本実施形態におけるジカルボン酸エステルの含有量を増やすと、負極の被膜が過度に厚くなり内部抵抗が増大することで電池のレート性能の低下を引き起こす。従って、該ジカルボン酸エステルの含有量を上述の範囲内に調整することによって、負極被膜の過度な厚膜化を防止しながらも、アセトニトリルの還元分解を抑制することができる。このような組成で非水系電解液を調製することにより、得られる非水系二次電池において、サイクル性能、低温環境下における高出力性能、及びその他の電池特性のすべてを、より一層良好なものとすることができる傾向にある。 The content of the dicarboxylic acid ester in the non-aqueous electrolyte solution in the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the non-aqueous electrolyte solution, and is 0. It is more preferably 2.02 to 1.5 parts by mass, and further preferably 0.05 to 1 part by mass. In the present embodiment, it is presumed that the dicarboxylic acid ester suppresses the reductive decomposition of acetonitrile by contributing to the formation of the negative electrode protective film. As a result, the non-aqueous secondary battery containing the dicarboxylic acid ester exhibits excellent load characteristics and suppresses a decrease in capacity when the charge / discharge cycle is repeated. However, when the content of the dicarboxylic acid ester in the present embodiment is increased, the coating film of the negative electrode becomes excessively thick and the internal resistance increases, which causes a decrease in the rate performance of the battery. Therefore, by adjusting the content of the dicarboxylic acid ester within the above range, it is possible to suppress the reductive decomposition of acetonitrile while preventing the negative electrode coating from being excessively thickened. By preparing a non-aqueous electrolyte solution with such a composition, the cycle performance, high output performance in a low temperature environment, and other battery characteristics of the obtained non-aqueous secondary battery are all further improved. Tend to be able to.
<2−5.その他の任意的添加剤>
本実施形態においては、非水系二次電池の充放電サイクル特性の改善、高温貯蔵性、安全性の向上(例えば過充電防止等)等の目的で、非水系電解液に、例えば、無水酸、スルホン酸エステル、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、フルオロベンゼン、tert−ブチルベンゼン、リン酸エステル{エチルジエチルホスホノアセテート(EDPA):(C2H5O)2(P=O)−CH2(C=O)OC2H5、リン酸トリス(トリフルオロエチル)(TFEP):(CF3CH2O)3P=O、リン酸トリフェニル(TPP):(C6H5O)3P=O等}等、及びこれらの化合物の誘導体等から選択される任意的添加剤を、適宜含有させることもできる。特に前記のリン酸エステルは、貯蔵時の副反応を抑制する作用があり、効果的である。
<2-5. Other optional additives>
In the present embodiment, for the purpose of improving the charge / discharge cycle characteristics of the non-aqueous secondary battery, improving the high temperature storage property, improving the safety (for example, preventing overcharging, etc.), the non-aqueous electrolyte solution, for example, sulfonic acid, is used. Sulfonic acid ester, diphenyldisulfide, cyclohexylbenzene, biphenyl, fluorobenzene, tert-butylbenzene, phosphate ester {ethyldiethylphosphonoacetate (EDPA): (C 2 H 5 O) 2 (P = O) -CH 2 ( C = O) OC 2 H 5 , Tris (Trifluoroethyl) Phosphate (TFEP) :( CF 3 CH 2 O) 3 P = O, Triphenyl Phosphate (TPP): (C 6 H 5 O) 3 P An optional additive selected from = O etc.} and derivatives of these compounds can be appropriately contained. In particular, the above-mentioned phosphate ester has an effect of suppressing side reactions during storage and is effective.
<3.正極>
正極150は、正極合剤から作製した正極活物質層と、正極集電体とから構成される。正極150は、非水系二次電池の正極として作用するものであれば特に限定されず、既知のものであってもよい。
<3. Positive electrode>
The
正極活物質層は、正極活物質として、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な材料を含有することが好ましい。 The positive electrode active material layer preferably contains a material capable of occluding and releasing lithium ions as the positive electrode active material.
その中でも、本発明によれば、集電体の片面又は両面に、Ni、Mn、及びCoから成る群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素又はFe原子を含有する正極活物質層を有する正極がより好ましい。上記の元素を含む正極活物質を用いることで、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができる傾向にある。 Among them, according to the present invention, a positive electrode having a positive electrode active material layer containing at least one transition metal element or Fe atom selected from the group consisting of Ni, Mn, and Co on one side or both sides of the current collector. Is more preferable. By using a positive electrode active material containing the above elements, it tends to be possible to obtain a high voltage and a high energy density.
また、正極活物質層は、正極活物質と共に、必要に応じて導電助剤及びバインダーを含有することが好ましい。このような材料を用いる場合、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができる傾向にあるので好ましい。 Further, the positive electrode active material layer preferably contains a conductive auxiliary agent and a binder together with the positive electrode active material, if necessary. When such a material is used, it tends to be possible to obtain a high voltage and a high energy density, which is preferable.
正極活物質としては、例えば、下記の一般式(5a)及び(5b):
LixMO2 (5a)
LiyM2O4 (5b)
{式中、Mは少なくとも1種の遷移金属元素を含む1種以上の金属元素を示し、xは0〜1.1の数を示し、かつyは0〜2の数を示す。}
のそれぞれで表されるリチウム含有化合物、及びその他のリチウム含有化合物が挙げられる。
Examples of the positive electrode active material include the following general formulas (5a) and (5b):
Li x MO 2 (5a)
Li y M 2 O 4 (5b)
{In the formula, M represents one or more metal elements including at least one transition metal element, x represents a number from 0 to 1.1, and y represents a number from 0 to 2. }
Examples thereof include a lithium-containing compound represented by each of the above, and other lithium-containing compounds.
一般式(5a)及び(5b)のそれぞれで表されるリチウム含有化合物としては、例えば、
LiCoO2に代表されるリチウムコバルト酸化物;
LiMnO2、LiMn2O4、及びLi2Mn2O4に代表されるリチウムマンガン酸化物;
LiNiO2に代表されるリチウムニッケル酸化物;
LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.8Co0.2O2に代表されるLizMO2{式中、Mは、Ni、Mn、及びCoから成る群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含み、且つ、Ni、Mn、Co、Al、及びMgから成る群より選ばれる2種以上の金属元素を示し、そしてzは0.9超1.2未満の数を示す}で表されるリチウム含有複合金属酸化物等;
が挙げられる。これらのなかでも、Niの元素含有モル比が30%より大きいことが好ましく、45%より大きいことがより好ましく、75%より大きいことがさらに好ましい。
Examples of the lithium-containing compound represented by each of the general formulas (5a) and (5b) include, for example.
Lithium cobalt oxide represented by LiCoO 2;
Lithium manganese oxides typified by LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , and Li 2 Mn 2 O 4;
Lithium nickel oxide represented by Linio 2;
Represented by LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 Li z MO 2 {In the formula, M contains at least one transition metal element selected from the group consisting of Ni, Mn, and Co, and is composed of Ni, Mn, Co, Al, and Mg. Lithium-containing composite metal oxides and the like represented by} indicating two or more metal elements selected from the above, and z indicates a number of more than 0.9 and less than 1.2;
Can be mentioned. Among these, the element-containing molar ratio of Ni is preferably greater than 30%, more preferably greater than 45%, and even more preferably greater than 75%.
一般式(5a)及び(5b)のそれぞれで表されるリチウム含有化合物以外のリチウム含有化合物としては、リチウムを含有するものであれば特に限定されない。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、リチウムを有する金属カルコゲン化物、リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸金属化合物、及びリチウムと遷移金属元素とを含むケイ酸金属化合物(例えば、式LitMuSiO4{式中、Mは一般式(5a)と同義であり、tは0〜1の数を示し、かつuは0〜2の数を示す。}で表される化合物)が挙げられる。高電圧を得る観点から、リチウム含有化合物としては、特に、リチウムと、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、鉄(Fe)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、クロム(Cr)、バナジウム(V)、及びチタン(Ti)から成る群より選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素と、を含む複合酸化物、及びリン酸金属化合物が好ましい。 The lithium-containing compound other than the lithium-containing compound represented by each of the general formulas (5a) and (5b) is not particularly limited as long as it contains lithium. Examples of such a lithium-containing compound include a composite oxide containing lithium and a transition metal element, a metal chalcogenide having lithium, a metal phosphate compound containing lithium and a transition metal element, and lithium and a transition metal element. silicic acid metal compound (e.g., wherein Li t M u SiO 4 {wherein, M has the same meaning as the general formula (5a), t represents a number of 0 to 1, and the number of u is 0 to 2 , A compound represented by.}. From the viewpoint of obtaining a high voltage, the lithium-containing compounds include lithium, cobalt (Co), nickel (Ni), manganese (Mn), iron (Fe), copper (Cu), zinc (Zn), and chromium (Zn). A composite oxide containing at least one transition metal element selected from the group consisting of Cr), vanadium (V), and titanium (Ti), and a metal phosphate compound are preferred.
リチウム含有化合物として、より具体的には、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物又はリチウムと遷移金属元素とを含む金属カルコゲン化物、及びリチウムを有するリン酸金属化合物がより好ましく、例えば、以下の一般式(6a)及び(6b):
LivMID2 (6a)
LiwMIIPO4 (6b)
{式中、Dは酸素又はカルコゲン元素を示し、MI及びMIIは、それぞれ1種以上の遷移金属元素を示し、v及びwの値は、電池の充放電状態によっており、vは0.05〜1.10の数を示し、そしてwは0.05〜1.10の数を示す。}
のそれぞれで表される化合物が挙げられる。
More specifically, as the lithium-containing compound, a composite oxide containing lithium and a transition metal element, a metal chalcogenide containing lithium and a transition metal element, and a metal phosphate compound having lithium are more preferable, for example, the following. General formulas (6a) and (6b):
Li v M I D 2 (6a )
Li w M II PO 4 (6b)
{Wherein, D is an oxygen or chalcogen element, M I and M II is, each represent one or more transition metal elements, the values of v and w is the charge and discharge state of the battery, v is 0. It represents a number from 05 to 1.10, and w represents a number from 0.05 to 1.10. }
Examples thereof include compounds represented by each of the above.
上述の一般式(6a)で表されるリチウム含有化合物は層状構造を有し、上述の一般式(6b)で表される化合物はオリビン構造を有する。これらのリチウム含有化合物は、構造を安定化させる等の目的から、Al、Mg、又はその他の遷移金属元素により遷移金属元素の一部を置換したもの、これらの金属元素を結晶粒界に含ませたもの、酸素原子の一部をフッ素原子等で置換したもの、正極活物質表面の少なくとも一部に他の正極活物質を被覆したもの等であってもよい。 The lithium-containing compound represented by the above-mentioned general formula (6a) has a layered structure, and the compound represented by the above-mentioned general formula (6b) has an olivine structure. These lithium-containing compounds are those in which a part of the transition metal element is replaced with Al, Mg, or other transition metal elements for the purpose of stabilizing the structure, and these metal elements are included in the crystal grain boundary. It may be one in which a part of oxygen atoms is replaced with a fluorine atom or the like, one in which at least a part of the surface of the positive electrode active material is coated with another positive positive active material, or the like.
本実施形態における正極活物質としては、上記のようなリチウム含有化合物のみを用いてもよいし、該リチウム含有化合物と共にその他の正極活物質を併用してもよい。 As the positive electrode active material in the present embodiment, only the above-mentioned lithium-containing compound may be used, or other positive electrode active materials may be used in combination with the lithium-containing compound.
このようなその他の正極活物質としては、例えば、トンネル構造及び層状構造を有する金属酸化物又は金属カルコゲン化物;イオウ;導電性高分子等が挙げられる。トンネル構造及び層状構造を有する金属酸化物、又は金属カルコゲン化物としては、例えば、MnO2、FeO2、FeS2、V2O5、V6O13、TiO2、TiS2、MoS2、及びNbSe2に代表されるリチウム以外の金属の酸化物、硫化物、セレン化物等が挙げられる。導電性高分子としては、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリアセチレン、及びポリピロールに代表される導電性高分子が挙げられる。 Examples of such other positive electrode active materials include metal oxides or metal chalcogenides having a tunnel structure and a layered structure; sulfur; conductive polymers, and the like. Examples of metal oxides or metal chalcogenides having a tunnel structure and a layered structure include MnO 2 , FeO 2 , FeS 2 , V 2 O 5 , V 6 O 13 , TiO 2 , TiS 2 , MoS 2 , and NbSe. Examples thereof include oxides, sulfides, and serenes of metals other than lithium represented by 2. Examples of the conductive polymer include conductive polymers typified by polyaniline, polythiophene, polyacetylene, and polypyrrole.
上述のその他の正極活物質は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられ、特に制限はない。しかしながら、リチウムイオンを可逆安定的に吸蔵及び放出することが可能であり、且つ、高エネルギー密度を達成できることから、正極活物質層がNi、Mn、及びCoから選ばれる少なくとも1種の遷移金属元素を含有することが好ましい。 The above-mentioned other positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more, and are not particularly limited. However, since lithium ions can be occluded and released in a reversible and stable manner and a high energy density can be achieved, the positive electrode active material layer is at least one transition metal element selected from Ni, Mn, and Co. Is preferably contained.
正極活物質として、リチウム含有化合物とその他の正極活物質とを併用する場合、両者の使用割合と関連して、正極活物質の全部に対するリチウム含有化合物の使用割合として、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、そして残部は、その他の正極活物質で構成されることができる。 When a lithium-containing compound and another positive electrode active material are used in combination as the positive electrode active material, the usage ratio of the lithium-containing compound to the total positive electrode active material is preferably 80% by mass or more in relation to the usage ratio of both. 85% by mass or more is more preferable, and the balance can be composed of other positive electrode active materials.
導電助剤としては、例えば、グラファイト、アセチレンブラック、及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。導電助剤の含有割合は、正極活物質100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、より好ましくは1〜5質量部である。 Examples of the conductive auxiliary agent include graphite, acetylene black, carbon black typified by Ketjen black, and carbon fiber. The content ratio of the conductive auxiliary agent is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material.
バインダーとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム、及びフッ素ゴムが挙げられる。バインダーの含有割合は、正極活物質100質量部に対して、6質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5〜4質量部である。 Examples of the binder include polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyacrylic acid, styrene-butadiene rubber, and fluororubber. The content ratio of the binder is preferably 6 parts by mass or less, and more preferably 0.5 to 4 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material.
正極活物質層は、正極活物質と、必要に応じて導電助剤及びバインダーとを混合した正極合剤を溶剤に分散した正極合剤含有スラリーを、正極集電体に塗布及び乾燥(溶媒除去)し、必要に応じてプレスすることにより形成される。このような溶剤としては、特に制限はなく、従来既知のものを用いることができる。例えば、N―メチル−2−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、水等が挙げられる。 For the positive electrode active material layer, a positive electrode mixture-containing slurry in which a positive electrode mixture obtained by mixing a positive electrode active material and, if necessary, a conductive auxiliary agent and a binder is dispersed in a solvent is applied to a positive electrode current collector and dried (solvent removal). ), And if necessary, it is formed by pressing. The solvent is not particularly limited, and conventionally known solvents can be used. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, water and the like can be mentioned.
正極集電体は、例えば、アルミニウム箔、ニッケル箔、ステンレス箔等の金属箔により構成される。正極集電体は、表面にカーボンコートが施されていてもよく、メッシュ状に加工されていてもよい。正極集電体の厚みは、5〜40μmであることが好ましく、7〜35μmであることがより好ましく、9〜30μmであることが更に好ましい。 The positive electrode current collector is composed of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil. The surface of the positive electrode current collector may be coated with carbon or may be processed into a mesh shape. The thickness of the positive electrode current collector is preferably 5 to 40 μm, more preferably 7 to 35 μm, and even more preferably 9 to 30 μm.
<4.負極>
負極160は、負極合剤から作製した負極活物質層と、負極集電体とから構成される。負極160は、非水系二次電池の負極として作用するものであれば特に限定されず、既知のものであってもよい。
<4. Negative electrode >
The
負極活物質層は、電池電圧を高められるという観点から、負極活物質としてリチウムイオンを0.4V(vs.Li/Li+)よりも卑な電位で吸蔵することが可能な材料を含有することが好ましい。負極活物質層は、負極活物質と共に、必要に応じて導電助剤及びバインダーを含有することが好ましい。 The negative electrode active material layer contains a material capable of storing lithium ions at a potential lower than 0.4 V (vs. Li / Li + ) as the negative electrode active material from the viewpoint of increasing the battery voltage. Is preferable. The negative electrode active material layer preferably contains a conductive auxiliary agent and a binder together with the negative electrode active material, if necessary.
負極活物質としては、例えば、アモルファスカーボン(ハードカーボン)、黒鉛(人造黒鉛、天然黒鉛)、熱分解炭素、コークス、ガラス状炭素、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ、炭素繊維、活性炭、炭素コロイド、及びカーボンブラックに代表される炭素材料の他、金属リチウム、金属酸化物、金属窒化物、リチウム合金、スズ合金、シリコン合金、金属間化合物、有機化合物、無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物等が挙げられる。 Examples of the negative electrode active material include amorphous carbon (hard carbon), graphite (artificial graphite, natural graphite), thermally decomposed carbon, coke, glassy carbon, calcined organic polymer compound, mesocarbon microbeads, and carbon fiber. In addition to carbon materials such as activated carbon, carbon colloid, and carbon black, metallic lithium, metal oxides, metal nitrides, lithium alloys, tin alloys, silicon alloys, intermetal compounds, organic compounds, inorganic compounds, and metal complexes, Examples include organic polymer compounds.
負極活物質は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。その中でも、本発明によれば、集電体の片面又は両面に黒鉛を含有する負極活物質層を有する負極が好ましい。黒鉛は現状最も汎用されている負極活物質であり、他負極活物質に比べてエネルギー密度、安全性、サイクル耐久性等のバランスに優れる。 The negative electrode active material may be used alone or in combination of two or more. Among them, according to the present invention, a negative electrode having a negative electrode active material layer containing graphite on one side or both sides of the current collector is preferable. Graphite is currently the most widely used negative electrode active material, and has an excellent balance of energy density, safety, cycle durability, etc. as compared with other negative electrode active materials.
導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、及びケッチェンブラックに代表されるカーボンブラック、並びに炭素繊維が挙げられる。導電助剤の含有割合は、負極活物質100質量部に対して、20質量部以下とすることが好ましく、より好ましくは0.1〜10質量部である。 Examples of the conductive auxiliary agent include acetylene black, carbon black typified by Ketjen black, and carbon fiber. The content ratio of the conductive auxiliary agent is preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 0.1 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material.
バインダーとしては、例えば、PVDF、PTFE、ポリアクリル酸、スチレンブタジエンゴム、及びフッ素ゴムが挙げられる。バインダーの含有割合は、負極活物質100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、より好ましくは0.5〜6質量部である。 Examples of the binder include PVDF, PTFE, polyacrylic acid, styrene-butadiene rubber, and fluororubber. The content ratio of the binder is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 0.5 to 6 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material.
負極活物質層は、負極活物質と必要に応じて導電助剤及びバインダーとを混合した負極合剤を溶剤に分散した負極合剤含有スラリーを、負極集電体に塗布及び乾燥(溶媒除去)し、必要に応じてプレスすることにより形成される。このような溶剤としては、特に制限はなく、従来既知のものを用いることができる。例えば、N―メチル−2−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、水等が挙げられる。 For the negative electrode active material layer, a negative electrode mixture-containing slurry in which a negative electrode mixture obtained by mixing a negative electrode active material and, if necessary, a conductive auxiliary agent and a binder is dispersed in a solvent is applied to a negative electrode current collector and dried (solvent removal). It is formed by pressing as needed. The solvent is not particularly limited, and conventionally known solvents can be used. For example, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide, water and the like can be mentioned.
負極集電体は、例えば、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔等の金属箔により構成される。また、負極集電体は、表面にカーボンコートが施されていてもよいし、メッシュ状に加工されていてもよい。負極集電体の厚みは、5〜40μmであることが好ましく、6〜35μmであることがより好ましく、7〜30μmであることが更に好ましい。 The negative electrode current collector is composed of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil. Further, the negative electrode current collector may have a carbon coat on its surface or may be processed into a mesh shape. The thickness of the negative electrode current collector is preferably 5 to 40 μm, more preferably 6 to 35 μm, and even more preferably 7 to 30 μm.
<5.セパレータ>
本実施形態における非水系二次電池100は、正極150及び負極160の短絡防止、シャットダウン等の安全性付与の観点から、正極150と負極160との間にセパレータ170を備えることが好ましい。セパレータ170としては、既知の非水系二次電池に備えられるものと同様のものを用いてもよく、イオン透過性が大きく、機械的強度に優れる絶縁性の薄膜が好ましい。セパレータ170としては、例えば、織布、不織布、合成樹脂製微多孔膜等が挙げられ、これらの中でも、合成樹脂製微多孔膜が好ましい。
<5. Separator>
The non-aqueous
合成樹脂製微多孔膜としては、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンを主成分として含有する微多孔膜、又は、これらのポリオレフィンの双方を含有する微多孔膜等のポリオレフィン系微多孔膜が好適に用いられる。不織布としては、例えば、ガラス製、セラミック製、ポリオレフィン製、ポリエステル製、ポリアミド製、液晶ポリエステル製、アラミド製等の耐熱樹脂製の多孔膜が挙げられる。 As the synthetic resin microporous membrane, for example, a polyolefin-based microporous membrane such as a microporous membrane containing polyethylene or polypropylene as a main component or a microporous membrane containing both of these polyolefins is preferably used. Examples of the non-woven fabric include a porous film made of a heat-resistant resin such as glass, ceramic, polyolefin, polyester, polyamide, liquid crystal polyester, and aramid.
セパレータ170は、1種の微多孔膜を単層又は複数積層した構成であってもよく、2種以上の微多孔膜を積層したものであってもよい。セパレータ170は、2種以上の樹脂材料を溶融混錬した混合樹脂材料を用いて単層又は複数積層した構成であってもよい。
The
<6.電池外装>
本実施形態における非水系二次電池100の電池外装110の構成は特に限定されないが、例えば、電池缶及びラミネートフィルム外装体のいずれかの電池外装を用いることができる。電池缶としては、例えば、スチール又はアルミニウムから成る金属缶を用いることができる。ラミネートフィルム外装体としては、例えば、熱溶融樹脂/金属フィルム/樹脂の3層構成から成るラミネートフィルムを用いることができる。
<6. Battery exterior >
The configuration of the
ラミネートフィルム外装体は、熱溶融樹脂側を内側に向けた状態で2枚重ねて、又は熱溶融樹脂側を内側に向けた状態となるように折り曲げて、端部をヒートシールにより封止した状態で外装体として用いることができる。ラミネートフィルム外装体を用いる場合、正極集電体に正極リード体130(又は正極端子及び正極端子と接続するリードタブ)を接続し、負極集電体に負極リード体140(又は負極端子及び負極端子と接続するリードタブ)を接続してもよい。この場合、正極リード体130及び負極リード体140(又は正極端子及び負極端子のそれぞれに接続されたリードタブ)の端部が外装体の外部に引き出された状態でラミネートフィルム外装体を封止してもよい。
The laminated film exterior is in a state in which two sheets are stacked with the heat-melted resin side facing inward, or bent so that the heat-melted resin side faces inward, and the end portion is sealed by a heat seal. Can be used as an exterior body. When the laminated film exterior body is used, the positive electrode lead body 130 (or the lead tab connected to the positive electrode terminal and the positive electrode terminal) is connected to the positive electrode current collector, and the negative electrode lead body 140 (or the negative electrode terminal and the negative electrode terminal) are connected to the negative electrode current collector. The lead tab to be connected may be connected. In this case, the laminated film outer body is sealed with the ends of the positive
<7.電池の作製方法>
本実施形態における非水系二次電池100は、上述の非水系電解液、集電体の片面又は両面に正極活物質層を有する正極150、集電体の片面又は両面に負極活物質層を有する負極160、及び電池外装110、並びに必要に応じてセパレータ170を用いて、既知の方法により作製される。
<7. Battery manufacturing method>
The non-aqueous
先ず、正極150及び負極160、並びに必要に応じてセパレータ170から成る積層体を形成する。例えば、長尺の正極150と負極160とを、正極150と負極160との間に該長尺のセパレータを介在させた積層状態で巻回して巻回構造の積層体を形成する態様;正極150及び負極160を一定の面積と形状とを有する複数枚のシートに切断して得た正極シートと負極シートとを、セパレータシートを介して交互に積層した積層構造の積層体を形成する態様;長尺のセパレータをつづら折りにして、該つづら折りになったセパレータ同士の間に交互に正極体シートと負極体シートとを挿入した積層構造の積層体を形成する態様;等が可能である。
First, a laminate composed of a
次いで、電池外装110(電池ケース)内に上述の積層体を収容して、本実施形態に係る非水系電解液を電池ケース内部に注液し、積層体を非水系電解液に浸漬して封印することによって、本実施形態における非水系二次電池を作製することができる。 Next, the above-mentioned laminate is housed in the battery exterior 110 (battery case), the non-aqueous electrolyte solution according to the present embodiment is injected into the battery case, and the laminate is immersed in the non-aqueous electrolyte solution for sealing. By doing so, the non-aqueous secondary battery according to the present embodiment can be produced.
代替的には、非水系電解液を高分子材料から成る基材に含浸させることによって、ゲル状態の電解質膜を予め作製しておき、シート状の正極150、負極160、及び電解質膜、並びに必要に応じてセパレータ170を用いて積層構造の積層体を形成した後、電池外装110内に収容して非水系二次電池100を作製することもできる。
Alternatively, a gel-like electrolyte membrane is prepared in advance by impregnating a base material made of a polymer material with a non-aqueous electrolyte solution, and a sheet-shaped
本実施形態における非水系二次電池100の形状は、特に限定されず、例えば、円筒形、楕円形、角筒型、ボタン形、コイン形、扁平形、ラミネート形等が好適に採用される。
The shape of the non-aqueous
本実施形態において、アセトニトリルを使用した非水系電解液を用いた場合、その高いイオン伝導性に起因して、非水系二次電池の初回充電時に正極から放出されたリチウムイオンが負極の全体に拡散してしまう可能性がある。非水系二次電池では、正極活物質層よりも負極活物質層の面積を大きくすることが一般的であるが、負極活物質層のうち、正極活物質層と対向していない箇所にまでリチウムイオンが拡散して吸蔵されてしまうと、このリチウムイオンが初回放電時に放出されずに負極に留まるため、該放出されないリチウムイオンの寄与分が不可逆容量となってしまう。こうした理由から、アセトニトリルを含有する非水系電解液を用いた非水系二次電池では、初回充放電効率が低くなってしまう場合がある。 In the present embodiment, when a non-aqueous electrolyte solution using acetonitrile is used, the lithium ions released from the positive electrode during the initial charging of the non-aqueous secondary battery diffuse to the entire negative electrode due to its high ionic conductivity. There is a possibility that it will be done. In a non-aqueous secondary battery, the area of the negative electrode active material layer is generally larger than that of the positive electrode active material layer, but lithium is included in the negative electrode active material layer not facing the positive electrode active material layer. When the ions are diffused and stored, the lithium ions are not released at the time of the first discharge and stay at the negative electrode, so that the contribution of the unreleased lithium ions becomes an irreversible capacity. For this reason, the initial charge / discharge efficiency of a non-aqueous secondary battery using a non-aqueous electrolyte solution containing acetonitrile may be low.
一方、負極活物質層よりも正極活物質層の面積が大きいか、又は両者が同じである場合には、充電時に負極活物質層のエッジ部分で電流の集中が起こり易く、リチウムデンドライトが生成し易くなる。 On the other hand, when the area of the positive electrode active material layer is larger than that of the negative electrode active material layer, or when both are the same, current is likely to be concentrated at the edge portion of the negative electrode active material layer during charging, and lithium dendrite is generated. It will be easier.
正極活物質層と負極活物質層とが対向する部分の面積に対する、負極活物質層全体の面積の比について特に制限はないが、上記の理由により、1.0より大きく1.1未満であることが好ましく、1.002より大きく1.09未満であることがより好ましく、1.005より大きく1.08未満であることが更に好ましく、1.01より大きく1.08未満であることが特に好ましい。アセトニトリルを含む非水系電解液を用いた非水系二次電池では、正極活物質層と負極活物質層とが対向する部分の面積に対する、負極活物質層全体の面積の比を小さくすることにより、初回充放電効率を改善できる。 There is no particular limitation on the ratio of the area of the entire negative electrode active material layer to the area of the portion where the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other, but for the above reason, it is larger than 1.0 and less than 1.1. It is more preferably greater than 1.002 and less than 1.09, more preferably greater than 1.005 and less than 1.08, and particularly greater than 1.01 and less than 1.08. preferable. In a non-aqueous secondary battery using a non-aqueous electrolyte solution containing acetonitrile, the ratio of the area of the entire negative electrode active material layer to the area of the portion where the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other is reduced. The initial charge / discharge efficiency can be improved.
正極活物質層と負極活物質層とが対向する部分の面積に対する、負極活物質層全体の面積の比を小さくするということは、負極活物質層のうち、正極活物質層と対向していない部分の面積の割合を制限することを意味している。これにより、初回充電時に正極から放出されたリチウムイオンのうち、正極活物質層とは対向していない負極活物質層の部分に吸蔵されるリチウムイオンの量(すなわち、初回放電時に負極から放出されずに不可逆容量となるリチウムイオンの量)を可及的に低減することが可能となる。よって、正極活物質層と負極活物質層とが対向する部分の面積に対する、負極活物質層全体の面積の比を上記の範囲に設計することによって、アセトニトリルを使用することによる電池の負荷特性向上を図りつつ、電池の初回充放電効率を高め、更にリチウムデンドライトの生成も抑えることができるのである。 Reducing the ratio of the area of the entire negative electrode active material layer to the area of the portion where the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other means that the negative electrode active material layer does not face the positive electrode active material layer. It means limiting the proportion of the area of the part. As a result, of the lithium ions released from the positive electrode during the initial charge, the amount of lithium ions stored in the portion of the negative electrode active material layer that does not face the positive electrode active material layer (that is, the amount of lithium ions released from the negative electrode during the initial discharge). It is possible to reduce the amount of lithium ions, which has an irreversible capacity, as much as possible. Therefore, by designing the ratio of the area of the entire negative electrode active material layer to the area of the portion where the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer face each other within the above range, the load characteristics of the battery can be improved by using acetonitrile. It is possible to improve the initial charge / discharge efficiency of the battery and further suppress the generation of lithium dendrite.
本実施形態における非水系二次電池100は、初回充電により電池として機能し得るが、初回充電のときに非水系電解液の一部が分解することにより安定化する。初回充電の方法について特に制限はないが、初回充電は0.001〜0.3Cで行われることが好ましく、0.002〜0.25Cで行われることがより好ましく、0.003〜0.2Cで行われることが更に好ましい。初回充電が、途中に定電圧充電を経由して行われることも好ましい結果を与える。定格容量を1時間で放電する定電流が1Cである。リチウム塩が電気化学的な反応に関与する電圧範囲を長く設定することによって、固体電解質界面(SEI)が電極表面に形成され、正極150を含めた内部抵抗の増加を抑制する効果があることの他、反応生成物が負極160のみに強固に固定化されることなく、何らかの形で、正極150、セパレータ170等の、負極160以外の部材にも良好な効果を与える。このため、非水系電解液に溶解したリチウム塩の電気化学的な反応を考慮して初回充電を行うことは、非常に有効である。
The non-aqueous
本実施形態における非水系二次電池100は、複数個の非水系二次電池100を直列又は並列に接続した電池パックとして使用することもできる。電池パックの充放電状態を管理する観点から、1個当たりの使用電圧範囲は2〜5Vであることが好ましく、2.5〜5Vであることがより好ましく、2.75V〜5Vであることが特に好ましい。
The non-aqueous
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。 Although the embodiment for carrying out the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment. The present invention can be modified in various ways without departing from the gist thereof.
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.
(1)非水系電解液の調製
不活性雰囲気下、各種非水系溶媒を、それぞれが所定の濃度になるよう混合し、更に、各種リチウム塩をそれぞれ所定の濃度になるよう添加することにより、非水系電解液(S11)〜(S12)を調製した。これらの非水系電解液組成を表1に示す。
(1) Preparation of non-aqueous electrolyte solution Under an inert atmosphere, various non-aqueous solvents are mixed so as to have a predetermined concentration, and further, various lithium salts are added so as to have a predetermined concentration. Aqueous electrolytes (S11) to (S12) were prepared. The composition of these non-aqueous electrolyte solutions is shown in Table 1.
また、非水系電解液(S11)を母電解液とし、母電解液100質量部に対し、各種ジカルボン酸エステルが所定の質量部になるよう添加することにより、非水系電解液(S21)〜(S25)を調製した。これらの非水系電解液組成を表2に示す。 Further, the non-aqueous electrolyte solution (S11) is used as the mother electrolyte solution, and various dicarboxylic acid esters are added to 100 parts by mass of the mother electrolyte solution so as to have a predetermined mass portion to form the non-aqueous electrolyte solution (S21) to (S21). S25) was prepared. The composition of these non-aqueous electrolyte solutions is shown in Table 2.
なお、表1における非水系溶媒、リチウム塩、及び各種添加剤の略称は、それぞれ以下の意味である。
(非水系溶媒)
AN:アセトニトリル
DFA:2,2−ジフルオロエチルアセテート
GBL:γ−ブチロラクトン
MBL:α−メチル−γ−ブチロラクトン
ES:エチレンサルファイト
VC:ビニレンカーボネート
(リチウム塩)
LiPF6:ヘキサフルオロリン酸リチウム
LiFSI:リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiN(SO2F)2)
The abbreviations for the non-aqueous solvent, lithium salt, and various additives in Table 1 have the following meanings.
(Non-aqueous solvent)
AN: Acetonitrile DFA: 2,2-Difluoroethyl acetate GBL: γ-butyrolactone MBL: α-methyl-γ-butyrolactone ES: Ethylene sulfite VC: Vinylene carbonate (lithium salt)
LiPF 6 : Lithium hexafluorophosphate LiFSI: Lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiN (SO 2 F) 2 )
(2)濡れ性試験
上述のようにして得られた各種非水系電解液について、非水系電解液5μLを測り取り、ポリプロピレン系セパレータに滴下し、60秒後にセパレータを目視観察する試験を行った。得られた評価結果を表3に示す。なお表3中、○は、非水系電解液を滴下した部分のセパレータの色が白から灰色に変色した様子が観察された非水系電解液、×は、非水系電解液を滴下した部分のセパレータの色が白色のままである様子が観察された非水系電解液をそれぞれ表している。
(2) Wetting property test With respect to the various non-aqueous electrolyte solutions obtained as described above, 5 μL of the non-aqueous electrolyte solution was measured, dropped onto a polypropylene-based separator, and a test was conducted in which the separator was visually observed 60 seconds later. The obtained evaluation results are shown in Table 3. In Table 3, ○ is the non-aqueous electrolyte solution in which the color of the separator in the portion where the non-aqueous electrolyte solution was dropped was observed to change from white to gray, and × is the separator in the portion where the non-aqueous electrolyte solution was dropped. Represents each of the non-aqueous electrolyte solutions in which the color of the above was observed to remain white.
なお、濡れ性試験で使用されたポリプロピレン系セパレータは、以下のとおりである。
セパレータ:リチウム電池用単層ポリプロピレンセパレータ Celgard #2500
The polypropylene-based separators used in the wettability test are as follows.
Separator: Single-layer polypropylene separator for lithium batteries Celgard # 2500
ジカルボン酸エステルを含有しない比較例1においては非水系電解液を滴下した部分のセパレータの色が白色のままであり、非水系電解液がセパレータに含浸していないのに対して、本実施形態におけるジカルボン酸エステルを含有する非水系電解液の実施例1〜5では、非水系電解液を滴下した部分のセパレータの色が白から灰色に変色し、非水系電解液がセパレータに含浸した。以上の結果から、本実施形態における非水系電解液中に含まれるジカルボン酸エステルは、非水系電解液のセパレータへの濡れ性を向上させる効果があることが示唆された。 In Comparative Example 1 containing no dicarboxylic acid ester, the color of the separator in the portion where the non-aqueous electrolyte solution was dropped remained white, and the separator was not impregnated with the non-aqueous electrolyte solution. In Examples 1 to 5 of the non-aqueous electrolyte solution containing the dicarboxylic acid ester, the color of the separator in the portion where the non-aqueous electrolyte solution was dropped changed from white to gray, and the non-aqueous electrolyte solution impregnated the separator. From the above results, it was suggested that the dicarboxylic acid ester contained in the non-aqueous electrolyte solution in the present embodiment has an effect of improving the wettability of the non-aqueous electrolyte solution to the separator.
(3)コイン型非水系二次電池の作製
(3−1)正極(P1)の作製
(A)正極活物質として、数平均粒子径11μmのリチウム、ニッケル、マンガン及びコバルトの複合酸化物(LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2、密度4.70g/cm3)と、(B)導電助剤として、数平均粒子径6.5μmのグラファイト炭素粉末(密度2.26g/cm3)及び数平均粒子径48nmのアセチレンブラック粉末(密度1.95g/cm3)と、(C)バインダーとして、ポリフッ化ビニリデン(PVDF;密度1.75g/cm3)とを、92:4:4の質量比で混合し、正極合剤を得た。
(3) Fabrication of coin-type non-aqueous secondary battery (3-1) Fabrication of positive electrode (P1) (A) Composite oxide (LiNi) of lithium, nickel, manganese and cobalt having a number average particle diameter of 11 μm as the positive electrode active material 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 , density 4.70 g / cm 3 ) and (B) as a conductive aid, graphite carbon powder with a number average particle diameter of 6.5 μm (density 2.26 g / cm) 3 ) and acetylene black powder having a number average particle diameter of 48 nm (density 1.95 g / cm 3 ) and (C) vinylidene fluoride (PVDF; density 1.75 g / cm 3 ) as a binder were added at 92: 4: The mixture was mixed at a mass ratio of 4 to obtain a positive electrode mixture.
得られた正極合剤に溶剤としてN−メチル−2−ピロリドンを固形分68質量%となるように投入してさらに混合して、正極合剤含有スラリーを調製した。正極集電体となる厚さ15μm、幅280mmのアルミニウム箔の片面に、この正極合剤含有スラリーの目付量を調節しながら、塗工幅240〜250mm、塗工長125mm、無塗工長20mmの塗布パターンになるよう3本ロール式転写コーターを用いて塗布し、熱風乾燥炉で溶剤を乾燥除去した。得られた電極ロールは、両サイドをトリミングカットし、130℃で8時間の減圧乾燥を実施した。その後、ロールプレスで正極活物質層の密度が2.9g/cm3になるよう圧延して、正極活物質層と正極集電体から成る正極(P1)を得た。目付量は23.9mg/cm2、正極集電体を除く正極活物質の質量は22.0mg/cm2であった。 N-Methyl-2-pyrrolidone as a solvent was added to the obtained positive electrode mixture so as to have a solid content of 68% by mass and further mixed to prepare a positive electrode mixture-containing slurry. A coating width of 240 to 250 mm, a coating length of 125 mm, and a non-coating length of 20 mm are adjusted on one side of an aluminum foil having a thickness of 15 μm and a width of 280 mm, which serves as a positive electrode current collector, while adjusting the basis weight of the slurry containing the positive electrode mixture. The coating was applied using a 3-roll transfer coater so as to have the coating pattern of, and the solvent was dried and removed in a hot air drying furnace. Both sides of the obtained electrode roll were trimmed and cut, and dried under reduced pressure at 130 ° C. for 8 hours. Then, it was rolled by a roll press so that the density of the positive electrode active material layer became 2.9 g / cm 3 , and a positive electrode (P1) composed of the positive electrode active material layer and the positive electrode current collector was obtained. The amount of grain was 23.9 mg / cm 2 , and the mass of the positive electrode active material excluding the positive electrode current collector was 22.0 mg / cm 2 .
(3−2)負極(N1)の作製
(a)負極活物質として、数平均粒子径12.7μmの人造黒鉛粉末(密度2.23g/cm3)と、(b)導電助剤として、数平均粒子径48nmのアセチレンブラック粉末(密度1.95g/cm3)と、(c)バインダーとして、カルボキシメチルセルロース(密度1.60g/cm3)溶液(固形分濃度1.83質量%)及びジエン系ゴム(ガラス転移温度:−5℃、乾燥時の数平均粒子径:120nm、密度1.00g/cm3、分散媒:水、固形分濃度40質量%)とを、95.7:0.5:3.8の固形分質量比で混合し、負極合剤を得た。
(3-2) Preparation of negative electrode (N1) (a) Artificial graphite powder (density 2.23 g / cm 3 ) with a number average particle diameter of 12.7 μm as the negative electrode active material, and (b) Number as the conductive auxiliary agent Acetylene black powder with an average particle size of 48 nm (density 1.95 g / cm 3 ), (c) carboxymethyl cellulose (density 1.60 g / cm 3 ) solution (solid content concentration 1.83% by mass) and diene as a binder. Rubber (glass transition temperature: -5 ° C, number average particle size when dried: 120 nm, density 1.00 g / cm 3 , dispersion medium: water, solid content concentration 40% by mass), 95.7: 0.5 The mixture was mixed at a solid content mass ratio of 3.8 to obtain a negative electrode mixture.
得られた負極合剤に溶剤として水を固形分45質量%となるように投入してさらに混合して、負極合剤含有スラリーを調製した。負極集電体となる厚さ8μm、幅280mmの銅箔の片面に、この負極合剤含有スラリーの目付量を調節しながら、塗工幅240〜250mm、塗工長125mm、無塗工長20mmの塗布パターンになるよう3本ロール式転写コーターを用いて塗布し、熱風乾燥炉で溶剤を乾燥除去した。得られた電極ロールは、両サイドをトリミングカットし、130℃で8時間の減圧乾燥を実施した。その後、ロールプレスで負極活物質層の密度が1.5g/cm3になるよう圧延して、負極活物質層と負極集電体から成る負極(N1)を得た。目付量は11.5mg/cm2、負極集電体を除く負極活物質の質量は11.0mg/cm2であった。 Water was added to the obtained negative electrode mixture as a solvent so as to have a solid content of 45% by mass, and the mixture was further mixed to prepare a slurry containing the negative electrode mixture. A coating width of 240 to 250 mm, a coating length of 125 mm, and a non-coating length of 20 mm are adjusted on one side of a copper foil having a thickness of 8 μm and a width of 280 mm, which serves as a negative electrode current collector, while adjusting the basis weight of the slurry containing the negative electrode mixture. The coating was applied using a 3-roll transfer coater so as to have the coating pattern of, and the solvent was dried and removed in a hot air drying furnace. Both sides of the obtained electrode roll were trimmed and cut, and dried under reduced pressure at 130 ° C. for 8 hours. Then, it was rolled by a roll press so that the density of the negative electrode active material layer became 1.5 g / cm 3 , and a negative electrode (N1) composed of a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector was obtained. The amount of grain was 11.5 mg / cm 2 , and the mass of the negative electrode active material excluding the negative electrode current collector was 11.0 mg / cm 2 .
(3−3)コイン型非水系二次電池の組み立て
CR2032タイプの電池ケース(SUS304/Alクラッド)にポリプロピレン製ガスケットをセットし、その中央に、上述のようにして得られた正極(P1)を直径15.958mmの円盤状に打ち抜いたものを、正極活物質層を上向きにしてセットした。その上から、ガラス繊維濾紙(アドバンテック社製、GA−100)を直径16.156mmの円盤状に打ち抜いたものをセットして、非水系電解液を150μL注入した後、上述のようにして得られた負極(N1)を直径16.156mmの円盤状に打ち抜いたものを、負極活物質層を下向きにしてセットした。さらに、電池ケース内にスペーサーとスプリングをセットした後に電池キャップをはめ込み、カシメ機でかしめた。溢れた非水系電解液はウエスできれいに拭き取った。P1とガラス繊維濾紙とN1の積層体、及び非水系電解液を含むアセンブリを25℃で12時間保持し、積層体に非水系電解液を十分馴染ませてコイン型非水系二次電池を得た。
(3-3) Assembly of coin-type non-aqueous secondary battery A polypropylene gasket is set in a CR2032 type battery case (SUS304 / Al clad), and the positive electrode (P1) obtained as described above is placed in the center thereof. A disk-shaped punch having a diameter of 15.958 mm was set with the positive electrode active material layer facing upward. A glass fiber filter paper (GA-100 manufactured by Advantech) punched into a disk shape having a diameter of 16.156 mm was set from above, and 150 μL of a non-aqueous electrolyte solution was injected, and then obtained as described above. The negative electrode (N1) was punched into a disk shape having a diameter of 16.156 mm and set with the negative electrode active material layer facing downward. Furthermore, after setting the spacer and spring in the battery case, the battery cap was fitted and crimped with a caulking machine. The overflowing non-aqueous electrolyte solution was wiped clean with a waste cloth. The assembly containing the laminate of P1, glass fiber filter paper, and N1 and the non-aqueous electrolyte was held at 25 ° C. for 12 hours, and the laminate was sufficiently blended with the non-aqueous electrolyte to obtain a coin-type non-aqueous secondary battery. ..
(4)コイン型非水系二次電池の評価
上述のようにして得られたコイン型非水系二次電池について、まず、下記(4−1)の手順に従って初回充電処理及び初回充放電容量測定を行った。次に下記(4−2)及び(4−3)の手順に従って、それぞれのコイン型非水系二次電池を評価した。なお、充放電はアスカ電子(株)製の充放電装置ACD−M01A(商品名)及びヤマト科学(株)製のプログラム恒温槽IN804(商品名)を用いて行った。
ここで、1Cとは、満充電状態の電池を定電流で放電して1時間で放電終了となることが期待される電流値を意味する。下記(4−1)〜(4−3)の評価では、1Cは、具体的には、4.2Vの満充電状態から定電流で3.0Vまで放電して1時間で放電終了となることが期待される電流値を意味する。
(4) Evaluation of coin-type non-aqueous secondary battery With respect to the coin-type non-aqueous secondary battery obtained as described above, first, the initial charging process and the initial charge / discharge capacity measurement are performed according to the procedure of (4-1) below. went. Next, each coin-type non-aqueous secondary battery was evaluated according to the following procedures (4-2) and (4-3). Charging / discharging was performed using a charging / discharging device ACD-M01A (trade name) manufactured by Asuka Electronics Co., Ltd. and a program constant temperature bath IN804 (trade name) manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.
Here, 1C means a current value that is expected to end the discharge in 1 hour after discharging the fully charged battery with a constant current. In the evaluations (4-1) to (4-3) below, 1C specifically discharges from a fully charged state of 4.2 V to 3.0 V at a constant current, and discharge ends in 1 hour. Means the expected current value.
(4−1)コイン型非水系二次電池の初回充放電処理
コイン型非水系二次電池の周囲温度を25℃に設定し、0.025Cに相当する0.15mAの定電流で充電して3.1Vに到達した後、3.1Vの定電圧で1.5時間充電を行った。続いて3時間休止後、0.05Cに相当する0.3mAの定電流で電池を充電して4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で1.5時間充電を行った。その後、0.15Cに相当する0.9mAの定電流で3.0Vまで電池を放電した。このときの放電容量を充電容量で割ることによって、初回効率を算出した。また、このときの放電容量を初期容量とした。
(4-1) Initial charge / discharge treatment of coin-type non-aqueous secondary battery Set the ambient temperature of the coin-type non-aqueous secondary battery to 25 ° C and charge it with a constant current of 0.15 mA, which corresponds to 0.025 C. After reaching 3.1 V, the battery was charged at a constant voltage of 3.1 V for 1.5 hours. Subsequently, after resting for 3 hours, the battery was charged with a constant current of 0.3 mA corresponding to 0.05 C to reach 4.2 V, and then charged with a constant voltage of 4.2 V for 1.5 hours. Then, the battery was discharged to 3.0 V with a constant current of 0.9 mA corresponding to 0.15 C. The initial efficiency was calculated by dividing the discharge capacity at this time by the charge capacity. The discharge capacity at this time was used as the initial capacity.
(4−2)コイン型非水系二次電池の85℃満充電保存試験
上記(4−1)に記載の方法で初回充放電処理を行ったコイン型非水系二次電池について、周囲温度を25℃に設定し、1Cに相当する6mAの定電流で充電して4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で1.5時間充電を行った。次に、このコイン型非水系二次電池を85℃の恒温槽に4時間保存した。その後、周囲温度を25℃に戻し、0.3Cに相当する1.8mAの電流値で3.0Vまで電池を放電した。このときの残存放電容量をAとした。85℃満充電保存試験の測定値として、以下の式に基づき、残存容量維持率を算出した。
0.3C残存容量維持率=(85℃満充電保存後の0.3C残存放電容量A/85℃満充電保存試験前の初期容量)×100[%]
(4-2) 85 ° C full charge storage test of coin-type non-aqueous secondary battery The ambient temperature of the coin-type non-aqueous secondary battery subjected to the initial charge / discharge treatment by the method described in (4-1) above was set to 25. The temperature was set to ° C., and the battery was charged with a constant current of 6 mA corresponding to 1 C to reach 4.2 V, and then charged with a constant voltage of 4.2 V for 1.5 hours. Next, this coin-type non-aqueous secondary battery was stored in a constant temperature bath at 85 ° C. for 4 hours. Then, the ambient temperature was returned to 25 ° C., and the battery was discharged to 3.0 V with a current value of 1.8 mA corresponding to 0.3 C. The remaining discharge capacity at this time was defined as A. The remaining capacity retention rate was calculated based on the following formula as the measured value of the 85 ° C. full charge storage test.
0.3C remaining capacity retention rate = (0.3C remaining discharge capacity after 85 ° C full charge storage A / initial capacity before 85 ° C full charge storage test) x 100 [%]
(4−3)コイン型非水系二次電池の出力試験
上記(4−2)に記載の方法で85℃満充電保存試験を行ったコイン型非水系二次電池について、周囲温度を25℃に設定し、1Cに相当する6mAの定電流で充電して4.2Vに到達した後、4.2Vの定電圧で1.5時間充電を行った。その後、0.3Cに相当する1.8mAの電流値で3.0Vまで電池を放電した。このときの回復放電容量をBとした。次に、1Cに相当する6mAの定電流で電池を充電して、電池電圧が4.2Vに到達するまで充電を行った後、4.2Vの定電圧で1.5時間充電を行った。その後、1.5Cに相当する9mAの定電流で電池電圧3.0Vまで放電した。このときの放電容量をCとした。出力試験測定値として、以下の式に基づき、充放電効率及び回復容量維持率を算出した。
0.3C回復容量維持率=(85℃満充電保存試験後の0.3C回復放電容量B/85℃満充電保存試験前の初期容量)×100[%]
1.5C回復容量維持率=(85℃満充電保存試験後の1.5C回復放電容量C/85℃満充電保存試験前の初期容量)×100[%]
(4-3) Output test of coin-type non-aqueous secondary battery The ambient temperature of the coin-type non-aqueous secondary battery that was subjected to the 85 ° C full charge storage test by the method described in (4-2) above was set to 25 ° C. After setting, the battery was charged with a constant current of 6 mA corresponding to 1 C to reach 4.2 V, and then charged with a constant voltage of 4.2 V for 1.5 hours. Then, the battery was discharged to 3.0 V with a current value of 1.8 mA corresponding to 0.3 C. The recovery discharge capacity at this time was defined as B. Next, the battery was charged with a constant current of 6 mA corresponding to 1C, charged until the battery voltage reached 4.2 V, and then charged at a constant voltage of 4.2 V for 1.5 hours. After that, the battery was discharged to a battery voltage of 3.0 V with a constant current of 9 mA corresponding to 1.5 C. The discharge capacity at this time was defined as C. As the output test measured values, the charge / discharge efficiency and the recovery capacity maintenance rate were calculated based on the following formulas.
0.3C recovery capacity retention rate = (0.3C recovery discharge capacity after 85 ° C full charge storage test B / initial capacity before 85 ° C full charge storage test) x 100 [%]
1.5C recovery capacity retention rate = (1.5C recovery discharge capacity after 85 ° C full charge storage test / initial capacity before 85 ° C full charge storage test) x 100 [%]
ここで、各試験結果の解釈について述べる。
初期充放電初回効率は、初回充電容量に対する初回放電容量の割合を示すが、一般的に2回目以降の充放電効率より低下する傾向にある。これは、初回充電時のSEI形成時にLiイオンが利用されることで、放電できるLiイオンが少なくなるためである。これにより、不可逆容量が生じ、充電容量に対する放電容量が小さくなる。従って、初期充放電初回効率は80%以上であれば特に問題はない。
0.3C残存容量維持率は、85℃満充電保存試験における自己放電の大きさの指標とすることができる。この値が大きいほど、高温下における自己放電が小さく、電池からより多くの電流を目的とする用途に使用可能であると考えられる。従って、0.3C残存容量維持率は、実用の見地から85%以上であることが望ましく、90%以上であるのがより望ましい。
0.3C回復容量維持率は、通電電流が小さい用途における出力指標となる。この場合、電池内部の抵抗の影響を受け難いため、0.3C回復容量維持率は90%以上であることが望ましく、95%以上であることがより望ましい。
1.5C回復容量維持率は、通電電流が大きい用途における出力指標となる。この場合、電池内部の抵抗の影響を受け易く、回復容量維持率は0.3Cの場合よりも低下する。従って、1.5C回復容量維持率は、85%以上であることが望ましく、90%以上であることがより望ましい。
Here, the interpretation of each test result will be described.
The initial charge / discharge initial efficiency indicates the ratio of the initial discharge capacity to the initial charge capacity, but generally tends to be lower than the second and subsequent charge / discharge efficiencies. This is because Li ions are used at the time of SEI formation at the time of initial charging, so that the amount of Li ions that can be discharged decreases. As a result, an irreversible capacity is generated, and the discharge capacity with respect to the charge capacity becomes smaller. Therefore, if the initial charge / discharge initial efficiency is 80% or more, there is no particular problem.
The 0.3C remaining capacity retention rate can be used as an index of the magnitude of self-discharge in the 85 ° C. full charge storage test. It is considered that the larger this value is, the smaller the self-discharge at high temperature is, and it can be used for the purpose of increasing the current from the battery. Therefore, the remaining capacity retention rate of 0.3C is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more from a practical point of view.
The 0.3C recovery capacity retention rate is an output index in applications where the energizing current is small. In this case, since it is not easily affected by the resistance inside the battery, the 0.3C recovery capacity retention rate is preferably 90% or more, and more preferably 95% or more.
The 1.5C recovery capacity retention rate is an output index in applications where the energizing current is large. In this case, it is easily affected by the resistance inside the battery, and the recovery capacity retention rate is lower than in the case of 0.3C. Therefore, the 1.5C recovery capacity retention rate is preferably 85% or more, and more preferably 90% or more.
以上、算出した結果について、表4に示す。 The calculated results are shown in Table 4.
実施例1〜5と、比較例1との対比から、アセトニトリルと特定のジカルボン酸エステルを含む非水系電解液を用いた場合に、高温耐久性能の向上が確認された。 From the comparison between Examples 1 to 5 and Comparative Example 1, it was confirmed that the high temperature durability performance was improved when a non-aqueous electrolyte solution containing acetonitrile and a specific dicarboxylic acid ester was used.
以上の結果から、非水系電解液が特定のジカルボン酸エステルを含有する場合に、アセトニトリルの還元分解を抑制するという性質の良い被膜を形成することで、優れた負荷特性と高温耐久性能を発揮するとともに、セパレータへの高い濡れ性を発揮することが示された。 From the above results, when the non-aqueous electrolyte solution contains a specific dicarboxylic acid ester, it exhibits excellent load characteristics and high temperature durability performance by forming a film having good properties of suppressing the reductive decomposition of acetonitrile. At the same time, it was shown that it exhibits high wettability to the separator.
本発明の非水系電解液を用いて作製された非水系二次電池は、例えば、携帯電話機、携帯オーディオ機器、パーソナルコンピュータ、IC(Integrated Circuit)タグ等の携帯機器用の充電池;ハイブリッド自動車、プラグインハイブリッド自動車、電気自動車等の自動車用充電池;住宅用蓄電システムとしての利用等が期待される。 The non-aqueous secondary battery produced by using the non-aqueous electrolyte of the present invention is, for example, a rechargeable battery for portable devices such as mobile phones, portable audio devices, personal computers, and IC (Integrated Circuit) tags; hybrid vehicles, Rechargeable batteries for automobiles such as plug-in hybrid vehicles and electric vehicles; expected to be used as residential power storage systems.
100 非水系二次電池
110 電池外装
120 電池外装の空間
130 正極リード体
140 負極リード体
150 正極
160 負極
170 セパレータ
100 Non-aqueous
Claims (7)
リチウム塩と;
下記一般式(1):
又は下記一般式(2):
で表されるジカルボン酸エステルの少なくとも一方と;
を含有する、非水系電解液。 With a non-aqueous solvent containing 20% to 90% by volume of acetonitrile;
With lithium salt;
The following general formula (1):
Or the following general formula (2):
With at least one of the dicarboxylic acid esters represented by;
A non-aqueous electrolyte solution containing.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023189682A1 (en) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
WO2023190746A1 (en) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 旭化成株式会社 | Nonaqueous secondary battery |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002367673A (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-20 | Mitsubishi Chemicals Corp | Electrolyte and secondary battery |
JP2003059532A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Yuasa Corp | Nonaqueous electrolyte battery |
JP2003272956A (en) * | 2002-03-20 | 2003-09-26 | Sanyo Chem Ind Ltd | Electrolyte for electrochemical capacitor |
JP2010062132A (en) * | 2008-08-05 | 2010-03-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Non-aqueous electrolyte for secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery |
WO2013062056A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | 旭化成株式会社 | Non-aqueous secondary battery |
JP2016071977A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 日立マクセル株式会社 | Nonaqueous secondary battery |
JP2017511588A (en) * | 2014-04-17 | 2017-04-20 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se | Dicarboxylic acid ester-containing electrolyte composition |
WO2018179882A1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary cell |
-
2020
- 2020-01-15 JP JP2020004445A patent/JP7303755B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002367673A (en) * | 2001-06-06 | 2002-12-20 | Mitsubishi Chemicals Corp | Electrolyte and secondary battery |
JP2003059532A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Yuasa Corp | Nonaqueous electrolyte battery |
JP2003272956A (en) * | 2002-03-20 | 2003-09-26 | Sanyo Chem Ind Ltd | Electrolyte for electrochemical capacitor |
JP2010062132A (en) * | 2008-08-05 | 2010-03-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Non-aqueous electrolyte for secondary battery and non-aqueous electrolyte secondary battery |
WO2013062056A1 (en) * | 2011-10-28 | 2013-05-02 | 旭化成株式会社 | Non-aqueous secondary battery |
JP2017511588A (en) * | 2014-04-17 | 2017-04-20 | ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピアBasf Se | Dicarboxylic acid ester-containing electrolyte composition |
JP2016071977A (en) * | 2014-09-29 | 2016-05-09 | 日立マクセル株式会社 | Nonaqueous secondary battery |
WO2018179882A1 (en) * | 2017-03-29 | 2018-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary cell |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023190746A1 (en) * | 2022-03-29 | 2023-10-05 | 旭化成株式会社 | Nonaqueous secondary battery |
WO2023189682A1 (en) * | 2022-03-30 | 2023-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Non-aqueous electrolyte secondary battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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