JP2021114435A - Nonaqueous electrolyte additive, and nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery that contain the same - Google Patents

Nonaqueous electrolyte additive, and nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery that contain the same Download PDF

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健二 撹上
広幸 長田
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広幸 長田
洋平 青山
Yohei Aoyama
洋平 青山
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Abstract

To provide a nonaqueous electrolyte additive that can improve the cycle characteristic and the rate characteristic of a nonaqueous electrolyte secondary battery.SOLUTION: The nonaqueous electrolyte additive comprises a compound having a structure represented by general formula (1) in a molecule. (In the formula, R1 to R3 each independently represent a C1-6 monovalent hydrocarbon group; R4 represents a C1-8 divalent hydrocarbon group; and the symbol * represents a bond; where some hydrogen atoms in the mono- or divalent hydrocarbon group may be substituted with hydroxy groups.)SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水電解質添加剤、それを含有する非水電解質及び非水電解質二次電池に関し、詳しくは、特定のシリルエステル化合物からなる非水電解質添加剤、それを含有する非水電解質及び非水電解質二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte additive, a non-aqueous electrolyte containing the same, and a non-aqueous electrolyte secondary battery. Regarding non-aqueous electrolyte secondary batteries.

近年の携帯用パソコン、ハンディビデオカメラ、情報端末等の携帯電子機器の普及に伴い、高電圧、高エネルギー密度を有する非水電解質二次電池が電源として広く用いられるようになった。また、環境問題の観点から、電気自動車や電力を動力の一部に利用したハイブリッド車の実用化が行われている。 With the spread of portable electronic devices such as portable personal computers, handy video cameras, and information terminals in recent years, non-aqueous electrolyte secondary batteries having high voltage and high energy density have come to be widely used as a power source. In addition, from the viewpoint of environmental problems, electric vehicles and hybrid vehicles that use electric power as a part of power are being put into practical use.

非水電解質二次電池は、正極、負極、セパレータ、非水電解質等の部材から構成される。正極及び負極は、通常、集電体と、集電体上に形成された電極合剤層とを備えている。電極合剤層は、例えばリチウムイオンを吸蔵・放出し得る電極活物質と、バインダーなどを分散媒に分散させてなるスラリー組成物を集電体上に塗布し、乾燥させることによって形成される。 The non-aqueous electrolyte secondary battery is composed of members such as a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte. The positive electrode and the negative electrode usually include a current collector and an electrode mixture layer formed on the current collector. The electrode mixture layer is formed by applying, for example, an electrode active material capable of occluding / releasing lithium ions and a slurry composition in which a binder or the like is dispersed in a dispersion medium on a current collector and drying the mixture.

二次電池の性能を向上させる方法として、処理方法が簡便なため、非水電解質に添加剤を添加する方法が提案されている。例えば、ビニレンカーボネート(例えば、特許文献1を参照)、メチルフェニルカーボネート(例えば、特許文献2を参照)、スルホンアミド化合物(特許文献3、4)等を非水電解質に添加することで、サイクル特性や充放電容量、高温下での保存特性等の電池性能を向上させることができるとされている。 As a method for improving the performance of the secondary battery, a method of adding an additive to the non-aqueous electrolyte has been proposed because the treatment method is simple. For example, by adding vinylene carbonate (see, for example, Patent Document 1), methylphenyl carbonate (see, for example, Patent Document 2), sulfonamide compound (Patent Documents 3 and 4) and the like to a non-aqueous electrolyte, cycle characteristics It is said that battery performance such as charge / discharge capacity and storage characteristics at high temperatures can be improved.

特開2000−123867号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-1238667 特開平08−293323号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 08-293323 特開2004−259697号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-259697 特開2013−93242号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-93242

電池性能の向上のため、多くの電解質添加剤が開発されている。電解質添加剤は、充放電反応に伴い、電極表面にSEI膜(Solid Electrolyte Interface)と呼ばれる被膜を形成すると考えられている。この被膜は、特に高速での充放電の際、電気伝導を担うイオンの出入りに対し抵抗となる。そのため、サイクル特性(充放電を繰り返した後の電池容量の維持性能)に優れるだけではなく、短時間で充放電しても容量低下が少ない、優れたレート特性も有する非水電解質二次電池が求められていた。 Many electrolyte additives have been developed to improve battery performance. It is considered that the electrolyte additive forms a film called a SEI film (Solid Electrolyte Interface) on the electrode surface with the charge / discharge reaction. This coating provides resistance to the ingress and egress of ions responsible for electrical conduction, especially during high-speed charging and discharging. Therefore, a non-aqueous electrolyte secondary battery that not only has excellent cycle characteristics (maintenance performance of battery capacity after repeated charging and discharging) but also has excellent rate characteristics with little decrease in capacity even after charging and discharging in a short time. I was asked.

従って、本発明は、非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性を向上させることができる、非水電解質添加剤を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte additive capable of improving the cycle characteristics and rate characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明者らは、鋭意検討を行なった結果、特定の構造を有するシリルエステル化合物、具体的には、分子中に窒素原子を含むシリルエステル化合物を非水電解質添加剤として使用することで上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of diligent studies, the present inventors have achieved the above object by using a silyl ester compound having a specific structure, specifically, a silyl ester compound containing a nitrogen atom in the molecule as a non-aqueous electrolyte additive. We have found that the above can be achieved, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、分子中に一般式(1)で表される構造を有する化合物からなる非水電解質添加剤である。 That is, the present invention is a non-aqueous electrolyte additive composed of a compound having a structure represented by the general formula (1) in the molecule.

Figure 2021114435
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(式中、R〜Rは、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、Rは、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表し、*は、結合手を表す。ただし、1価又は2価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。) (In the formula, R 1 to R 3 independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 4 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. Represented, * represents a bond. However, some hydrogen atoms of a monovalent or divalent hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group.)

本発明において、上記化合物は、トリアルキルクロロシランとカルボン酸化合物との反応生成物であることが好ましい。 In the present invention, the compound is preferably a reaction product of trialkylchlorosilane and a carboxylic acid compound.

本発明において、上記化合物は、一般式(2)〜(7)で表される化合物の群から選択されることが好ましい。 In the present invention, the compound is preferably selected from the group of compounds represented by the general formulas (2) to (7).

Figure 2021114435
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(式中、R〜Rは、それぞれ独立して、下記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R〜Rのうち少なくとも1つは下記Zを表す。ただし、R〜Rのうち2つが互いに結合して環を形成してもよく、1価の炭化水素基中に、ヘテロ原子(酸素原子、窒素原子及び硫黄原子)が含まれてもよく、1価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。) (In the formula, R 5 to R 7 each independently represent the following Z, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 5 to R 7 is It represents Z below. However, two of R 5 to R 7 may be bonded to each other to form a ring, and hetero atoms (oxygen atom, nitrogen atom and sulfur atom) are contained in a monovalent hydrocarbon group. It may be contained, and some hydrogen atoms of the monovalent hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group.)

Figure 2021114435
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(式中、R〜R10は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、*は、結合手を表し、R11は、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表すか又はカルボニル基の炭素原子と結合手との直接結合である。) (In the formula, R 8 to R 10 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, * represents a bond, and R 11 represents a carbon atom number 1 to 8 Represents the divalent hydrocarbon group of, or is a direct bond between the carbon atom of the carbonyl group and the bond.)

Figure 2021114435
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(式中、R12〜R15は、それぞれ独立して、上記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R12〜R15のうち少なくとも1つは上記Zを表し、R16は、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表すか又は直接結合である。ただし、R12〜R16のうち2つ以上が互いに結合して環を形成してもよく、1価又は2価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。) (In the formula, R 12 to R 15 each independently represent the above-mentioned Z, hydrogen atom or monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 12 to R 15 is Representing Z above, R 16 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms or is a direct bond. However, two or more of R 12 to R 16 are bonded to each other to form a ring. It may be formed, or some hydrogen atoms of a monovalent or divalent hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group.)

Figure 2021114435
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(式中、R17〜R21は、それぞれ独立して、上記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R17〜R21のうち少なくとも1つは上記Zを表し、R22及びR23は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表すか又は直接結合である。ただし、R17〜R23のうち2つ以上が互いに結合して環を形成してもよく、1価又は2価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。) (In the formula, R 17 to R 21 each independently represent Z, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 17 to R 21 is Representing Z above, R 22 and R 23 each independently represent a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms or are directly bonded, except that two of R 17 to R 23. The above may be bonded to each other to form a ring, or some hydrogen atoms of a monovalent or divalent hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group.)

Figure 2021114435
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(式中、R24〜R28は、それぞれ独立して、上記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R24〜R28のうち少なくとも1つは上記Zを表す。) (In the formula, R 24 to R 28 independently represent the above-mentioned Z, hydrogen atom or monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 24 to R 28 is Represents Z above.)

Figure 2021114435
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(式中、R29〜R36は、それぞれ独立して、上記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R29〜R36のうち少なくとも1つは上記Zを表す。) (In the formula, R 29 to R 36 each independently represent Z, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 29 to R 36 is Represents Z above.)

Figure 2021114435
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(式中、R37〜R42は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、R43は、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基、一部若しくは全部の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基又はシアノ基を表す。) (In the formula, R 37 to R 42 independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 43 is a monovalent hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. It represents a hydrogen group, a monovalent hydrocarbon group or a cyano group having 1 to 6 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms.)

本発明において、一般式(2)におけるR〜Rのすべてが上記Zを表すことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that all of R 5 to R 7 in the general formula (2) represent the above Z.

本発明において、一般式(2)におけるR〜Rのうち2つが上記Zを表すことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that two of R 5 to R 7 in the general formula (2) represent the above Z.

本発明において、一般式(3)におけるR16が、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表すことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that R 16 in the general formula (3) represents a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group or a benzenediyl group.

本発明において、一般式(3)におけるR12〜R15のすべてが上記Zを表すことが好ましい。 In the present invention, it is preferable that all of R 12 to R 15 in the general formula (3) represent the above Z.

また、本発明は、上記水電解質添加剤と、溶媒及び分散媒からなる群から選択される少なくとも1種と、支持電解質とを含む非水電解質であって、上記非水電解質添加剤を0.01質量%〜20質量%含む非水電解質である。 Further, the present invention is a non-aqueous electrolyte containing the above-mentioned water electrolyte additive, at least one selected from the group consisting of a solvent and a dispersion medium, and a supporting electrolyte. It is a non-aqueous electrolyte containing 01% by mass to 20% by mass.

さらに、本発明は、正極と、負極と、上記非水電解質とを含む非水電解質二次電池である。 Furthermore, the present invention is a non-aqueous electrolyte secondary battery containing a positive electrode, a negative electrode, and the non-aqueous electrolyte.

本発明によれば、非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性を向上させることができる、非水電解質添加剤を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte additive capable of improving the cycle characteristics and rate characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery.

図1は、本発明の非水電解質二次電池のコイン型電池の構造の一例を概略的に示す縦断面図である。FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an example of the structure of a coin-type battery of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. 図2は、本発明の非水電解質二次電池の円筒型電池の基本構成を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a basic configuration of a cylindrical battery of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. 図3は、本発明の非水電解質二次電池の円筒型電池の内部構造を断面として示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the cylindrical battery of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention as a cross section.

以下、本発明について好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments.

<非水電解質添加剤>
本発明の非水電解質添加剤は、分子中に一般式(1)で表される窒素原子含有シリルエステル基を有する化合物からなるものである。
<Non-aqueous electrolyte additive>
The non-aqueous electrolyte additive of the present invention comprises a compound having a nitrogen atom-containing silyl ester group represented by the general formula (1) in the molecule.

Figure 2021114435
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(式中、R〜Rは、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、Rは、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表し、*は、結合手を表す。ただし、1価又は2価の炭化水素の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。) (In the formula, R 1 to R 3 independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 4 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. Represented, * represents a bond. However, some hydrogen atoms of monovalent or divalent hydrocarbons may be substituted with hydroxyl groups.)

一般式(1)において、R〜Rで表される炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1〜6の直鎖状又は分岐を有する飽和脂肪族炭化水素基、炭素原子数2〜6の直鎖状又は分岐を有する不飽和脂肪族炭化水素基、炭素原子数6の芳香族炭化水素基が挙げられる。R〜Rは、同一の基を表してもよいし、異なる基を表してもよい。 In the general formula (1), the monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 1 to R 3 is, for example, a saturated fat having a linear or branched carbon atom number 1 to 6. Examples thereof include group hydrocarbon groups, unsaturated aliphatic hydrocarbon groups having linear or branched carbon atoms 2 to 6, and aromatic hydrocarbon groups having 6 carbon atoms. R 1 to R 3 may represent the same group or different groups.

〜Rで表される炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、sec−ペンチル基、1−エチルプロピル基、イソペンチル基、2,2−ジメチルプロピル基、ヘキシル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、2,2−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等の飽和脂肪族炭化水素基、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等の不飽和脂肪族炭化水素基、フェニル基等の芳香族炭化水素基が挙げられる。本発明の効果が顕著となるという観点から、R〜Rのすべてが、炭素原子数1〜4の飽和脂肪族炭化水素基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがさらに好ましい。 Specific examples of the monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 1 to R 3 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group, and an isobutyl group. , Tert-butyl group, pentyl group, sec-pentyl group, 1-ethylpropyl group, isopentyl group, 2,2-dimethylpropyl group, hexyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl Saturated aliphatic hydrocarbon groups such as groups, 2,2-dimethylbutyl groups, 2,3-dimethylbutyl groups, cyclopentyl groups and cyclohexyl groups, vinyl groups, allyl groups, butenyl groups, pentenyl groups, hexenyl groups and cyclopentenyl groups. , An unsaturated aliphatic hydrocarbon group such as a cyclohexenyl group, and an aromatic hydrocarbon group such as a phenyl group. From the viewpoint that the effect of the present invention becomes remarkable , all of R 1 to R 3 preferably represent a saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a methyl group.

一般式(1)において、Rで表される炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基としては、炭素原子数1〜8の直鎖状又は分岐を有するアルカンジイル基、炭素原子数3〜5のシクロアルカンジイル基、炭素原子数2〜8のアルケンジイル基、炭素原子数6〜8のアレーンジイル基等が挙げられる。 In the general formula (1), the divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 4, linear or alkanediyl group having a branched having 1 to 8 carbon atoms, carbon atoms Examples thereof include a cycloalkanediyl group having 3 to 5, an arcendyl group having 2 to 8 carbon atoms, and an arenediyl group having 6 to 8 carbon atoms.

で表される炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基の具体例としては、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基、イソプロパンジイル基、ブタンジイル基、ペンタンジイル基、ヘキサンジイル基、オクタンジイル基等のアルカンジイル基、シクロプロパンジイル基、シクロペンタンジイル基、シクロヘキサンジイル基等のシクロアルカンジイル基、エテンジイル基、プロペンジイル基、ブテンジイル基、ヘキセンジイル基等のアルケンジイル基、ベンゼン−1,4−ジイル基、ベンゼン−1,3−ジイル基、ベンゼン−1,2−ジイル基等のアレーンジイル基等が挙げられる。本発明の効果が顕著となるという観点から、Rが、炭素原子数1〜8の直鎖状アルカンジイル基を表すことが好ましく、メタンジイル基又はエタンジイル基を表すことがさらに好ましい。 Specific examples of the divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 4 include a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group, an isopropanediyl group, a butanjiyl group, a pentandiyl group and a hexanediyl group. Alcandiyl group such as octanediyl group, cyclopropanediyl group, cyclopentandyl group, cycloalkandyl group such as cyclohexanediyl group, ethanediyl group, propendyl group, butendyl group, alkendyl group such as hexendyl group, benzene-1,4 Examples thereof include an areneyl group such as a −diyl group, a benzene-1,3-diyl group, and a benzene-1,2-diyl group. From the viewpoint of the effect of the present invention becomes remarkable, R 4 is, preferably represents a straight-chain alkanediyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably represents a methylene bridge or an ethanediyl group.

本発明の非水電解質添加剤は、分子中に一般式(1)で表される構造を、1つだけ有するものであってもよいし、複数有するものであってもよい。 The non-aqueous electrolyte additive of the present invention may have only one structure represented by the general formula (1) in the molecule, or may have a plurality of structures.

本発明の非水電解質添加剤は、その製造方法により特に制限されることなく、周知の製造方法を用いて製造することができる。本発明の非水電解質添加剤は、例えば、対応するカルボン酸化合物と、トリアルキルクロロシランとを、溶媒中で反応させることによって製造することができる。 The non-aqueous electrolyte additive of the present invention can be produced by using a well-known production method without being particularly limited by the production method thereof. The non-aqueous electrolyte additive of the present invention can be produced, for example, by reacting the corresponding carboxylic acid compound with trialkylchlorosilane in a solvent.

本発明の非水電解質添加剤の製造で用いられる溶媒としては、脂肪族炭化水素溶媒、脂環族炭化水素溶媒、芳香族炭化水素溶媒等の炭化水素溶媒;アルコール系溶媒、エステル系溶媒、アルデヒド系溶媒、ケトン系溶媒、エーテル系溶媒、炭素原子及びヘテロ原子を含む溶媒等の炭素原子を含む溶媒が挙げられる。 The solvent used in the production of the non-aqueous electrolyte additive of the present invention includes a hydrocarbon solvent such as an aliphatic hydrocarbon solvent, an alicyclic hydrocarbon solvent, and an aromatic hydrocarbon solvent; an alcohol solvent, an ester solvent, and an aldehyde. Examples thereof include solvents containing carbon atoms such as based solvents, ketone solvents, ether solvents, and solvents containing carbon atoms and hetero atoms.

溶媒の具体例としては、ヘキサン、ペンタン、2−エチルヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン等の脂肪族炭化水素溶媒;シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環族炭化水素溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、エチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、ニトロベンゼン、クロロベンゼン、クロロトルエン、ブロモベンゼン等の芳香族炭化水素溶媒;エタノール、ブタノール等のアルコール系溶媒;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒;ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ジメチルホルムアミド等のアルデヒド系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒;ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル系溶媒;二硫化炭素、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン等の炭素原子とヘテロ原子を含む溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は、単独で用いてもよいし、二種以上の溶媒を混合して用いてもよい。これらの溶媒の中でも、エステル系溶媒が好ましい。 Specific examples of the solvent include aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, pentane, 2-ethylhexane, heptane, octane, decane, undecane, dodecane and tridecane; alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane and methylcyclohexane; benzene, Aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, mesityrene, ethylbenzene, tert-butylbenzene, trifluoromethylbenzene, nitrobenzene, chlorobenzene, chlorotoluene, bromobenzene; alcohol solvents such as ethanol and butanol; ethyl acetate, butyl acetate and the like Ester solvent; aldehyde solvent such as formaldehyde, acetaldehyde, dimethylformamide; ketone solvent such as acetone, methyl ethyl ketone; ether solvent such as diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran; carbon disulfide, diethyl ether, dibutyl ether, tetrahydrofuran Examples thereof include a solvent containing a carbon atom and a hetero atom. These solvents may be used alone or in combination of two or more kinds of solvents. Among these solvents, ester solvents are preferable.

上記対応するカルボン酸化合物としては、例えば、下記の化合物が挙げられる。ただし、本発明はこれらの化合物によって限定されるものではない。 Examples of the corresponding carboxylic acid compound include the following compounds. However, the present invention is not limited to these compounds.

(フェニルイミノ)二酢酸(CAS番号:1137−73−1)、
(ジフェニルアミノ)酢酸(CAS番号:60085−74−7)、
N,N,N’,N’−1,4−フェニレンジアミンテトラ酢酸(CAS番号:1099−02−1)、
N−メチルグリシン(CAS番号:107−97−1)、
N−メチル−N−フェニルグリシン(CAS番号:40643−55−8)、
N−(2−ヒドロキシエチル)グリシン(CAS番号:5835−28−9)、
N−イソプロピルグリシン(CAS番号:3183−21−9)、
N−エチルグリシン(CAS番号:627−01−0)、
N−tert−ブチルグリシン(CAS番号:58482−93−2)、
N−(2−ヒドロキシエチル)−N−グリシン(CAS番号:26294−19−9)、
N,N−ジメチルグリシン(CAS番号:1118−68−9)、
N−エチル−N−メチルグリシン(CAS番号:740792−70−5)、
N−イソプロピル−N−メチルグリシン(CAS番号:108957−96−6)、
N,N−ジイソプロピルグリシン(CAS番号:44976−83−2)、
N−tert−ブチル−N−メチルグリシン(CAS番号:253874−16−7)、
3−(ジメチルアミノ)プロパン酸(CAS番号:6300−04−5)、
3−[エチル(メチル)アミノ]プロパン酸(CAS番号:1095030−20−8)、
3−(ジメチルアミノ)−2−メチルプロパン酸(CAS番号:2523−01−5)、
4−(ジメチルアミノ)ブタン酸(CAS番号:693−11−8)、
4−(ジメチルアミノ)−3−メチルブタン酸(CAS番号:1314966−40−9)、
4−(ジメチルアミノ)−2−メチルブタン酸(CAS番号:85224−99−6)、
N−メチル−N−フェニルグリシン(CAS番号:2611−88−3)、
N−イソプロピル−N−フェニルグリシン(CAS番号:112211−91−3)、
N−ブチル−N−フェニルグリシン(CAS番号:21911−64−8)、
4−ジメチルアミノ安息香酸(CAS番号:619−84−1)、
4−[(ジメチルアミノ)メチル]安息香酸(CAS番号:18364−71−1)、
N−カルボキシメチル−4−メチルグリシン(CAS番号:4408−64−4)、
エチルイミノ二酢酸(CAS番号:5336−17−4)、
N−(2−カルボキシエチル)−N−メチル−β−アラニン(CAS番号:21555−95−3)、
ピロリジン−3,4−ジカルボン酸(CAS番号:105964−26−5)、
1−メチルピロリジン−3−カルボン酸(CAS番号:412281−11−9)、
(1−メチル−2−ピロリジニル)酢酸(CAS番号:5626−43−7)、
2−ピロリジニル酢酸(CAS番号:56879−46−0)、
メチルイミダゾリジン−1−カルボン酸(CAS番号不明)、
1H−ピラゾール−2,5−ニカルボン酸(CAS番号:3112−31−0)、
2−(1H−ピラゾール−3イル)酢酸(CAS番号:102732−63−8)、
2−(5−メチル−1H−ピラゾール−3イル)プロパン酸(CAS番号:1190392−63−2)、
2−メチル−2−(5−メチル−1H−ピラゾール−3−イル)プロパン酸(CAS番号不明)、
4−(ジメチルアミノ)−2−メチルブタン酸(CAS番号:855224−99−6)、
N−フェニルグリシン(CAS番号:103−01−5)、
N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)グリシン(CAS番号:150−25−4)、
ニトリロ三酢酸(CAS番号:139−13−9)、
N−(2−ヒドロキシエチル)イミノ二酢酸(CAS番号:93−62−9)、
N−(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン−N,N’,N“−三酢酸(CAS番号:150−39−0)、
エチレンジアミン四酢酸(CAS番号:60−00−4)、
ジエチレントリアミン−N,N,N’,N”,N”−五酢酸(CAS番号:67−43−6)、
1−ジアミノプロパン−N,N,N’,N’−四酢酸(CAS番号:4408−81−5)、
1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン−N,N,N,N’−四酢酸(CAS番号:3148−72−9)、
トリメチレンジアミン四酢酸(CAS番号:1939−36−2)、
[4−(2−ヒドロキシエチル)ピペラジン−1−イル]酢酸(CAS番号:124335−65−5)、
ピペラジン−1,4−二酢酸(CAS番号:5430−78−4)、
N−(4−ヒドロキシフェニル)グリシン(CAS番号:122−87−2)、
N−(4−ヒドロキシフェニル)−N−メチルグリシン(CAS番号:6118−9−9)、
p−アミノ酢酸(CAS番号:150−13−0)、
4−(メチルアミノ)酢酸(CAS番号:10541−83−0)、
4−[(メチルアミノ)メチル]ベンゼン酸(CAS番号:96084−38−7)、
4−(ジメチルアミノ)フェニル酢酸(CAS番号:17078−28−3)、
DL−プロリン(CAS番号:609−36−9)、
ピロリジン−3−カルボン酸(CAS番号:72580−53−1)、
ピロリジン−3,4−ジカルボン酸(CAS番号不明)、
1−メチル−2−ピロールカルボン酸(CAS番号:6973−60−0)、
1,5−ジメチル−1H−ピロール−2−カルボン酸(CAS番号:73476−30−9)、
2−ピリジンカルボン酸(CAS番号:98−98−6)、
2,6−ピリジンジカルボン酸(CAS番号:499−83−2)、
3,2’−ビピリジン−6−カルボン酸(CAS番号:4392−87−4)、
1H−ピロール−2,5−ニカルボン酸(CAS番号:937−27−9)、
2,5−ピロリジンジカルボン酸(CAS番号:72000−65−8)、
ピロリジン−2,4,6−トリカルボン酸(CAS番号:536−20−9)、
2,2’−ビピリジン−6.6‘−ジカルボン酸(CAS番号:4479−74−7)、
4,4’,4”−ニトリロ三安息香酸(CAS番号:118996−38−6)、
3,3’,3”−ニトリロトリプロピオン酸(CAS番号:817−11−8)、
2−(3−メチル−2−オキソイミダゾリジン−1−イル)酢酸(CAS番号不明)、
エチレンジアミン−N,N’−二酢酸(CAS番号:5657−17−0)、
キノキサリン−5−カルボン酸(CAS番号:6924−66−9)、
N,N’−1,4−フェニレンジグリシン(CAS番号:10097−07−1)、
2−メチル−2−(5−メチル−1H−ピラゾール−3−イル)プロピオン酸(CAS番号:2166642−39−1)、
1,4,7−トリアザシクロノナン−N,N’,N”−トリ酢酸(CAS番号:56491−86−2)、
ニコチン酸(CAS番号:59−67−6)、
1−イソニコチン酸(CAS番号:55−22−1)、
2,2’−ビピリジン−3,3’−ジカルボン酸(CAS番号:4433−01−6)、
6−メチル−2,4−ピリジンジカルボン酸(CAS番号:499−50−3)、
4−エチニルピリジン−2,6−ジカルボン酸(CAS番号:120517−48−8)、
4−ビニルピリジン−2,6−ジカルボン酸(CAS番号:1329121−35−8)、
4−メチルピリジン−2−カルボン酸(CAS番号:4021−08−3)、
6−メチルニコチン酸(CAS番号:3222−47−7)、
ビイソニコチン酸(CAS番号:6813−38−3)、
2,4−ピリジンジカルボン酸(CAS番号:499−80−9)、
2,5−ピリジンジカルボン酸(CAS番号:100−26−5)、
N−(カルボキシカルボニル)−グリシン(CAS番号:5262−39−5)
(Phenylimino) diacetic acid (CAS number: 1137-73-1),
(Diphenylamino) acetic acid (CAS number: 60085-74-7),
N, N, N', N'-1,4-phenylenediamine tetraacetic acid (CAS number: 1099-02-1),
N-Methylglycine (CAS Number: 107-97-1),
N-Methyl-N-Phenylglycine (CAS Number: 40634-55-8),
N- (2-Hydroxyethyl) glycine (CAS No .: 5835-28-9),
N-Isopropylglycine (CAS Number: 3183-21-9),
N-Ethylglycine (CAS number: 627-01-0),
N-tert-Butylglycine (CAS Number: 58482-93-2),
N- (2-Hydroxyethyl) -N-glycine (CAS No .: 26294-19-9),
N, N-Dimethylglycine (CAS Number: 1118-68-9),
N-Ethyl-N-Methylglycine (CAS Registry Number: 740792-70-5),
N-isopropyl-N-methylglycine (CAS Registry Number: 108957-96-6),
N, N-diisopropylglycine (CAS number: 44976-832),
N-tert-butyl-N-methylglycine (CAS Registry Number: 253874-16-7),
3- (Dimethylamino) propionic acid (CAS number: 6300-04-5),
3- [Ethyl (Methyl) Amino] Propionic Acid (CAS Number: 1095030-20-8),
3- (Dimethylamino) -2-methylpropanoic acid (CAS No .: 2523-01-5),
4- (Dimethylamino) butanoic acid (CAS number: 693-11-8),
4- (Dimethylamino) -3-methylbutanoic acid (CAS No .: 13149966-40-9),
4- (Dimethylamino) -2-methylbutanoic acid (CAS number: 85224-99-6),
N-Methyl-N-Phenylglycine (CAS Number: 2611-88-3),
N-Isopropyl-N-Phenylglycine (CAS Number: 112211-91-3),
N-Butyl-N-Phenylglycine (CAS Number: 21911-64-8),
4-Dimethylaminobenzoic acid (CAS number: 619-84-1),
4-[(Dimethylamino) Methyl] Benzoic Acid (CAS Number: 18364-71-1),
N-carboxymethyl-4-methylglycine (CAS number: 4408-64-4),
Ethyliminodiacetic acid (CAS Registry Number: 5336-17-4),
N- (2-carboxyethyl) -N-methyl-β-alanine (CAS No .: 21555-95-3),
Pyrrolidine-3,4-dicarboxylic acid (CAS number: 105964-26-5),
1-Methylpyrrolidine-3-carboxylic acid (CAS No .: 412281-11-9),
(1-Methyl-2-pyrrolidinyl) acetic acid (CAS Registry Number: 5626-43-7),
2-Pyrrolidinyl acetic acid (CAS Registry Number: 56879-46-0),
Methylimidazolidine-1-carboxylic acid (CAS number unknown),
1H-Pyrazole-2,5-nicarboxylic acid (CAS number: 3112-31-0),
2- (1H-pyrazole-3yl) acetic acid (CAS Registry Number: 102732-63-8),
2- (5-Methyl-1H-pyrazole-3yl) propanoic acid (CAS No. 11903992-6-3),
2-Methyl-2- (5-methyl-1H-pyrazole-3-yl) propanoic acid (CAS number unknown),
4- (Dimethylamino) -2-methylbutanoic acid (CAS No .: 855224-99-6),
N-Phenylglycine (CAS Number: 103-01-5),
N, N-bis (2-hydroxyethyl) glycine (CAS number: 150-25-4),
Nitrilotriacetic acid (CAS No. 139-13-9),
N- (2-Hydroxyethyl) iminodiacetic acid (CAS number: 93-62-9),
N- (Hydroxyethyl) ethylenediamine-N, N', N "-triacetic acid (CAS number: 150-39-0),
Ethylenediaminetetraacetic acid (CAS number: 60-00-4),
Diethylenetriamine-N, N, N', N ", N" -pentacetic acid (CAS number: 67-43-6),
1-Diaminopropane-N, N, N', N'-tetraacetic acid (CAS number: 4408-81-5),
1,3-Diamino-2-hydroxypropane-N, N, N, N'-tetraacetic acid (CAS number: 3148-72-9),
Trimethylenediaminetetraacetic acid (CAS number: 1939-36-2),
[4- (2-Hydroxyethyl) piperazine-1-yl] acetic acid (CAS number: 124335-65-5),
Piperazine-1,4-diacetic acid (CAS number: 5430-78-4),
N- (4-Hydroxyphenyl) glycine (CAS Number: 122-87-2),
N- (4-Hydroxyphenyl) -N-methylglycine (CAS No .: 6118-9-9),
p-aminoacetic acid (CAS number: 150-13-0),
4- (Methylamino) acetic acid (CAS Registry Number: 10541-83-0),
4-[(Methylamino) methyl] benzene acid (CAS number: 96084-38-7),
4- (Dimethylamino) Phenylacetic Acid (CAS Number: 17078-28-3),
DL-Proline (CAS Number: 609-36-9),
Pyrrolidine-3-carboxylic acid (CAS number: 72580-53-1),
Pyrrolidine-3,4-dicarboxylic acid (CAS number unknown),
1-Methyl-2-pyrrole carboxylic acid (CAS number: 6973-60-0),
1,5-Dimethyl-1H-pyrrole-2-carboxylic acid (CAS No .: 73476-30-9),
2-Pyridinecarboxylic acid (CAS number: 98-98-6),
2,6-Pyridinedicarboxylic acid (CAS number: 499-832),
3,2'-Bipyridine-6-carboxylic acid (CAS number: 4392-87-4),
1H-pyrrole-2,5-nicarboxylic acid (CAS number: 937-27-9),
2,5-Pyrrolidinedicarboxylic acid (CAS number: 72000-65-8),
Pyrrolidine-2,4,6-tricarboxylic acid (CAS number: 536-20-9),
2,2'-Bipyridine-6.6'-dicarboxylic acid (CAS No .: 4479-74-7),
4,4', 4 "-Nitrilo benzoic acid (CAS number: 118996-38-6),
3,3', 3 "-nitrilotripropionic acid (CAS number: 817-11-8),
2- (3-Methyl-2-oxoimidazolidine-1-yl) acetic acid (CAS number unknown),
Ethylenediamine-N, N'-diacetic acid (CAS Registry Number: 5657-17-0),
Quinoxaline-5-carboxylic acid (CAS No .: 6924-66-9),
N, N'-1,4-phenylenediglycine (CAS number: 10097-07-1),
2-Methyl-2- (5-methyl-1H-pyrazole-3-yl) propionic acid (CAS No .: 2166642-39-1),
1,4,7-Triazacyclononane-N, N', N "-triacetic acid (CAS number: 56491-86-2),
Nicotinic acid (CAS Number: 59-67-6),
1-Isonicotinic acid (CAS Registry Number: 55-22-1),
2,2'-Bipyridine-3,3'-dicarboxylic acid (CAS number: 4433-01-6),
6-Methyl-2,4-pyridinedicarboxylic acid (CAS number: 499-50-3),
4-Ethynylpyridin-2,6-dicarboxylic acid (CAS No. 120517-48-8),
4-Vinylpyridine-2,6-dicarboxylic acid (CAS number: 1329121-35-8),
4-Methylpyridine-2-carboxylic acid (CAS No .: 4021-08-3),
6-Methylnicotinic acid (CAS Number: 3222-47-7),
Biisonicotinic acid (CAS Number: 6813-38-3),
2,4-Pyridinedicarboxylic acid (CAS number: 499-80-9),
2,5-Pyridinedicarboxylic acid (CAS number: 100-26-5),
N- (carboxycarbonyl) -glycine (CAS number: 5262-39-5)

本発明の非水電解質添加剤は、本発明の効果が顕著となるという観点から、一般式(2)〜(7)で表される化合物の群から選択されることが好ましい。ただし、これらの化合物によって本発明が制限されるものではない。 The non-aqueous electrolyte additive of the present invention is preferably selected from the group of compounds represented by the general formulas (2) to (7) from the viewpoint that the effect of the present invention becomes remarkable. However, these compounds do not limit the present invention.

Figure 2021114435
Figure 2021114435

(式中、R〜Rは、それぞれ独立して、Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R〜Rのうち少なくとも1つはZを表す。ただし、R〜Rのうち2つが互いに結合して環を形成してもよく、1価の炭化水素基中に、ヘテロ原子(酸素原子、窒素原子及び硫黄原子)が含まれてもよく、1価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。) (In the formula, R 5 to R 7 each independently represent Z, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 5 to R 7 is Z. However, two of R 5 to R 7 may be bonded to each other to form a ring, and the monovalent hydrocarbon group contains a hetero atom (oxygen atom, nitrogen atom and sulfur atom). Alternatively, some hydrogen atoms of the monovalent hydrocarbon group may be replaced with a hydroxyl group.)

Figure 2021114435
Figure 2021114435

(式中、R〜R10は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、*は、結合手を表し、R11は、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表すか又はカルボニル基の炭素原子と結合手との直接結合である。) (In the formula, R 8 to R 10 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, * represents a bond, and R 11 represents a carbon atom number 1 to 8 Represents the divalent hydrocarbon group of, or is a direct bond between the carbon atom of the carbonyl group and the bond.)

Figure 2021114435
Figure 2021114435

(式中、R12〜R15は、それぞれ独立して、Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R12〜R15のうち少なくとも1つはZを表し、R16は、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表すか又は直接結合である。ただし、R12〜R16のうち2つ以上が互いに結合して環を形成してもよく、1価又は2価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。) (In the formula, R 12 to R 15 each independently represent Z, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 12 to R 15 is Z. R 16 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms or is a direct bond. However, two or more of R 12 to R 16 are bonded to each other to form a ring. Alternatively, some hydrogen atoms of the monovalent or divalent hydrocarbon group may be replaced with a hydroxyl group.)

Figure 2021114435
Figure 2021114435

(式中、R17〜R21は、それぞれ独立して、Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R17〜R21のうち少なくとも1つはZを表し、R22及びR23は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表すか又は直接結合である。ただし、R17〜R23のうち2つ以上が互いに結合して環を形成してもよく、1価又は2価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。) (In the formula, R 17 to R 21 each independently represent Z, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 17 to R 21 is Z. Each of R 22 and R 23 independently represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms or is a direct bond. However, two or more of R 17 to R 23 are They may be bonded to each other to form a ring, or some hydrogen atoms of a monovalent or divalent hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group.)

Figure 2021114435
Figure 2021114435

(式中、R24〜R28は、それぞれ独立して、Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R24〜R28のうち少なくとも1つはZを表す。) (In the formula, R 24 to R 28 each independently represent Z, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 24 to R 28 is Z. Represents.)

Figure 2021114435
Figure 2021114435

(式中、R29〜R36は、それぞれ独立して、Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R29〜R36のうち少なくとも1つはZを表す。) (In the formula, R 29 to R 36 independently represent Z, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 29 to R 36 is Z. Represents.)

Figure 2021114435
Figure 2021114435

(式中、R37〜R42は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、R43は、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基、一部若しくは全部の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基又はシアノ基を表す。) (In the formula, R 37 to R 42 independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 43 is a monovalent hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. It represents a hydrogen group, a monovalent hydrocarbon group or a cyano group having 1 to 6 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms.)

一般式(2)において、R〜Rで表される炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基としては、例えば、炭素原子数1〜8の直鎖状又は分岐を有する飽和脂肪族炭化水素基、炭素原子数2〜8の直鎖状又は分岐を有する不飽和脂肪族炭化水素基、炭素原子数6〜8の芳香族炭化水素基が挙げられる。R〜Rは、同一の基を表してもよいし、異なる基を表してもよい。 In the general formula (2), the monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 5 to R 7 is, for example, a saturated fat having a linear or branched carbon atom number 1 to 8. Examples thereof include group hydrocarbon groups, unsaturated aliphatic hydrocarbon groups having a linear or branched carbon atom number of 2 to 8, and aromatic hydrocarbon groups having 6 to 8 carbon atoms. R 5 to R 7 may represent the same group or different groups.

〜Rで表される炭素原子数1〜8の飽和脂肪族炭化水素基中には、ヘテロ原子(窒素原子、酸素原子及び硫黄原子)が含まれてもよい。R〜Rで表される炭素原子数1〜8の飽和脂肪族炭化水素基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基、ヘキシル基、sec−ヘキシル基、tert−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、2−エチルヘキシル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基、ノルボルナン基等が挙げられる。 Heteroatoms (nitrogen atom, oxygen atom and sulfur atom) may be contained in the saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 5 to R 7. Specific examples of the saturated aliphatic hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 5 to R 7 include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a butyl group, a sec-butyl group and an isobutyl group. , Tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, sec-pentyl group, tert-pentyl group, hexyl group, sec-hexyl group, tert-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, Cyclopentyl group, cyclohexyl group, methylcyclohexyl group, norbornan group and the like can be mentioned.

〜Rで表される炭素原子数2〜8の不飽和脂肪族炭化水素基中には、ヘテロ原子(窒素原子、酸素原子及び硫黄原子)が含まれてもよい。R〜Rで表される炭素原子数2〜8の不飽和脂肪族炭化水素基の具体例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロオクテニル基、ノルボルネン基等が挙げられる。 Heteroatoms (nitrogen atom, oxygen atom and sulfur atom) may be contained in the unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 8 carbon atoms represented by R 5 to R 7. Specific examples of the unsaturated aliphatic hydrocarbon group having 2 to 8 carbon atoms represented by R 5 to R 7 include a vinyl group, an allyl group, a butenyl group, a pentenyl group, a hexenyl group, a cyclopentenyl group, and a cyclohexenyl group. Examples include a group, a cyclooctenyl group, a norbornen group and the like.

〜Rで表される炭素原子数6〜8の芳香族炭化水素基中には、ヘテロ原子(酸素原子、窒素原子及び硫黄原子)が含まれてもよい。R〜Rで表される炭素原子数6〜8の芳香族炭化水素基の具体例としては、フェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、フェニルメチル基、フェニルエチル基、ベンジル基、ピロール基、メチルピロール基、ピリジル基、メチルピリジル基、チエニル基等が挙げられる。 Heteroatoms (oxygen atom, nitrogen atom and sulfur atom) may be contained in the aromatic hydrocarbon group having 6 to 8 carbon atoms represented by R 5 to R 7. Specific examples of aromatic hydrocarbon groups having 6 to 8 carbon atoms represented by R 5 to R 7 include phenyl group, methylphenyl group, ethylphenyl group, phenylmethyl group, phenylethyl group, benzyl group and pyrrole. Examples thereof include a group, a methylpyrrole group, a pyridyl group, a methylpyridyl group, a thienyl group and the like.

一般式(2)において、R〜Rのうち2つが互いに結合して環を形成してもよい。該環の構造には特に限定はない。その環員数は、通常、窒素原子を含めて、3員環〜10員環、好ましくは5員環〜9員環、さらに好ましくは5員環又は6員環である。上記環は、その構造中に、ヘテロ原子(酸素原子、窒素原子、硫黄原子)を含んでいてもよい。また、上記環は、その構造中に不飽和結合を有していてもよい。例えば、ピロリジン、メチルピロリジン、ピロール、メチルピロール等が挙げられる。 In the general formula (2), two of R 5 to R 7 may be bonded to each other to form a ring. The structure of the ring is not particularly limited. The number of ring members is usually a 3-membered ring to a 10-membered ring, preferably a 5-membered ring to a 9-membered ring, and more preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring, including a nitrogen atom. The ring may contain a hetero atom (oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom) in its structure. In addition, the ring may have an unsaturated bond in its structure. For example, pyrrolidine, methylpyrrolidine, pyrrole, methylpyrrole and the like can be mentioned.

Zで表される基において、R〜R10で表される炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基としては、一般式(1)のR〜Rで表される炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基と同じものが挙げられる。 In the group represented by Z, the monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 8 to R 10 is a carbon atom represented by R 1 to R 3 in the general formula (1). The same as the monovalent hydrocarbon group of the number 1 to 6 can be mentioned.

Zで表される基において、R11で表される炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基としては、一般式(1)のRで表される炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基と同じものが挙げられる。 In the group represented by Z, the divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 11 is 2 having 1 to 8 carbon atoms represented by R 4 in the general formula (1). The same as the valent hydrocarbon group can be mentioned.

一般式(2)において、R〜Rのうち少なくとも1つはZを表す。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、R〜Rのうち2つ以上がZを表すことが好ましく、R〜RのすべてがZを表すことがより好ましい。 In the general formula (2), at least one of R 5 to R 7 represents Z. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of a nonaqueous electrolyte secondary battery, it is preferable to represent two or more Z of R 5 to R 7, more that all R 5 to R 7 represents Z preferable.

非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(2)で表される化合物のZにおけるR〜R10は、メチル基、エチル基又はフェニル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(2)で表される化合物のZにおけるR11は、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表すことが好ましく、メタンジイル基、エタンジイル基又はプロパンジイル基を表すことがより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 8 to R 10 in Z of the compound represented by the general formula (2) may represent a methyl group, an ethyl group or a phenyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methyl group. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 11 in Z of the compound represented by the general formula (2) represents a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group or a benzenediyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methanediyl group, an ethanediyl group or a propanediyl group.

一般式(2)で表される化合物の具体例としては、ZにおけるR〜R10がメチル基を表す場合、下記の化合物1−1〜化合物1−60が挙げられるが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (2) include the following compounds 1-1 to 1-60 when R 8 to R 10 in Z represent a methyl group. It is not limited to these compounds.

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非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性に優れるという観点から、一般式(2)で表される化合物としては、三級アミン構造を有するものが好ましく、化合物1−2、化合物1−8、化合物1−24、化合物1−45、化合物1−46、化合物1−54、化合物1−55、化合物1−58及び化合物1−59がより好ましく、化合物1−2、化合物1−8、化合物1−58及び化合物1−59がさらに好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the compound represented by the general formula (2) is preferably a compound having a tertiary amine structure, and compounds 1-2 and 1-8. , Compound 1-24, Compound 1-45, Compound 1-46, Compound 1-54, Compound 1-55, Compound 1-58 and Compound 1-59 are more preferred, Compound 1-2, Compound 1-8, Compound 1-8. 1-58 and compound 1-59 are more preferred.

一般式(2)で表される化合物は、対応するカルボン酸化合物と、トリアルキルクロロシランとを、酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。例えば、化合物1−1は、トリメチルクロロシランとN−メチルアミノ酢酸とを酢酸ブチル溶媒中で反応させることにより製造することができ、また、化合物1−2は、トリメチルクロロシランとN,N−ジメチルアミノ酢酸とを酢酸ブチル溶媒中で反応させることにより製造することができる。 The compound represented by the general formula (2) can be produced by reacting the corresponding carboxylic acid compound with trialkylchlorosilane in a butyl acetate solvent. For example, compound 1-1 can be produced by reacting trimethylchlorosilane with N-methylaminoacetic acid in a butyl acetate solvent, and compound 1-2 can be produced by reacting trimethylchlorosilane with N, N-dimethylamino. It can be produced by reacting with acetic acid in a butyl acetate solvent.

一般式(3)において、R12〜R15で表される炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基としては、一般式(2)のR〜Rで表される炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基と同じものが挙げられる。R16で表される炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基としては、一般式(1)のRで表される炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基と同じものが挙げられる。R12〜R15は、同一の基を表してもよいし、異なる基を表してもよい。 In the general formula (3), the monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 12 to R 15 is the number of carbon atoms represented by R 5 to R 7 in the general formula (2). The same as 1 to 8 monovalent hydrocarbon groups can be mentioned. The divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 16 is the same as the divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 4 in the general formula (1). Can be mentioned. R 12 to R 15 may represent the same group or different groups.

一般式(3)において、R12〜R16のうち2つ以上が互いに結合して環を形成してもよい。該環の構造には特に限定はない。その環員数は、通常、窒素原子を含めて、3員環〜10員環、より好ましくは5員環〜9員環、さらに好ましくは5員環又は6員環である。上記環は、その構造中に、ヘテロ原子(酸素原子、窒素原子、硫黄原子)を含んでいてもよい。また、上記環は、その構造中に不飽和結合を有していてもよい。例えば、ピロリジン、ピロール、イミダゾリジンン、イミダゾール、ピペラジン等が挙げられる。 In the general formula (3), two or more of R 12 to R 16 may be bonded to each other to form a ring. The structure of the ring is not particularly limited. The number of ring members is usually a 3-membered ring to a 10-membered ring, more preferably a 5-membered ring to a 9-membered ring, and further preferably a 5-membered ring or a 6-membered ring, including a nitrogen atom. The ring may contain a hetero atom (oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom) in its structure. In addition, the ring may have an unsaturated bond in its structure. For example, pyrrolidine, pyrrole, imidazolidinen, imidazole, piperazine and the like can be mentioned.

一般式(3)において、R12〜R15のうち少なくとも1つはZを表す。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、R12〜R15のうち2つ以上がZを表すことが好ましく、R12〜R15のすべてがZを表すことがより好ましい。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、R16は、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表すことが好ましく、メタンジイル基又はエタンジイル基を表すことがより好ましい。 In the general formula (3), at least one of R 12 to R 15 represents Z. From the viewpoint of cycle characteristics and rate characteristics of a nonaqueous electrolyte secondary battery is excellent, it is preferable to represent two or more Z of R 12 to R 15, more that all R 12 to R 15 represents a Z preferable. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 16 preferably represents a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group or a benzenediyl group, and may represent a methanediyl group or an ethanediyl group. More preferable.

非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(3)で表される化合物のZにおけるR〜R10は、メチル基、エチル基又はフェニル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(3)で表される化合物のZにおけるR11は、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表すことが好ましく、メタンジイル基又はエタンジイル基を表すことがより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 8 to R 10 in Z of the compound represented by the general formula (3) may represent a methyl group, an ethyl group or a phenyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methyl group. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 11 in Z of the compound represented by the general formula (3) represents a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group or a benzenediyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methanediyl group or an ethanediyl group.

一般式(3)で表される化合物の具体例としては、ZにおけるR〜R10がメチル基を表す場合、下記の化合物2−1〜化合物2−13が挙げられるが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (3) include the following compounds 2-1 to 2-13 when R 8 to R 10 in Z represent a methyl group. It is not limited to these compounds.

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非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(3)で表される化合物としては、三級アミン構造を有するものが好ましく、化合物2−2、化合物2−3、化合物2−4及び化合物2−13がより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the compound represented by the general formula (3) is preferably a compound having a tertiary amine structure, and compounds 2-2 and 2-3. , Compound 2-4 and Compound 2-13 are more preferred.

一般式(3)で表される化合物は、対応するカルボン酸化合物と、トリアルキルクロロシランとを、酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。例えば、化合物2−3は、トリメチルクロロシランとエチレンジアミン−N,N,N’,N’−四酢酸とを酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。 The compound represented by the general formula (3) can be produced by reacting the corresponding carboxylic acid compound with trialkylchlorosilane in a butyl acetate solvent. For example, Compound 2-3 can be produced by reacting trimethylchlorosilane with ethylenediamine-N, N, N', N'-tetraacetic acid in a butyl acetate solvent.

一般式(4)において、R17〜R21で表される炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基としては、一般式(2)のR〜Rで表される炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基と同じものが挙げられる。R22及びR23で表される炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基としては、一般式(1)のZのRで表される炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基と同じものが挙げられる。R17〜R21は、同一の基を表してもよいし、異なる基を表してもよい。 In the general formula (4), the monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 17 to R 21 has the number of carbon atoms represented by R 5 to R 7 in the general formula (2). The same as 1 to 8 monovalent hydrocarbon groups can be mentioned. As the divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 22 and R 23 , the divalent hydrocarbon having 1 to 8 carbon atoms represented by R 4 of Z in the general formula (1) is used. The same as the hydrogen group can be mentioned. R 17 to R 21 may represent the same group or different groups.

一般式(4)において、R17〜R23のうち2つ以上が互いに結合して環を形成してもよい。該環の構造には特に限定はない。その環員数は、通常、窒素原子を含めて、3員環〜20員環、より好ましくは5員環〜10員環、さらに好ましくは5員環、6員環又は9員環である。上記環は、その構造中に、ヘテロ原子(酸素原子、窒素原子、硫黄原子)を含んでいてもよい。また、上記環は、その構造中に不飽和結合を有していてもよい。例えば、ピロリジン、ピロール、イミダゾリジンン、イミダゾール、ピペラジン、トリアジン、トリアザシクロヘキサン、トリアザシクロノナン等が挙げられる。 In the general formula (4), two or more of R 17 to R 23 may be bonded to each other to form a ring. The structure of the ring is not particularly limited. The number of ring members is usually a 3-membered ring to a 20-membered ring, more preferably a 5-membered ring to a 10-membered ring, and further preferably a 5-membered ring, a 6-membered ring or a 9-membered ring, including a nitrogen atom. The ring may contain a hetero atom (oxygen atom, nitrogen atom, sulfur atom) in its structure. In addition, the ring may have an unsaturated bond in its structure. For example, pyrrolidine, pyrrole, imidazolidine, imidazole, piperazine, triazine, triazacyclohexane, triazacyclononane and the like can be mentioned.

一般式(4)において、R17〜R21のうち少なくとも1つはZを表す。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、R17〜R21のうち3つ以上がZを表すことが好ましく、R17〜R21のうち4つ以上がZを表すことがより好ましく、R17〜R21のすべてがZを表すことがさらに好ましい。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(4)で表される化合物におけるR22及びR23は、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表すことが好ましく、メタンジイル基、エタンジイル基又はプロパンジイル基を表すことがさらに好ましい。 In the general formula (4), at least one of R 17 to R 21 represents Z. From the viewpoint of cycle characteristics and rate characteristics of a nonaqueous electrolyte secondary battery is excellent, three or more of preferably represent a Z of R 17 to R 21, or four of R 17 to R 21 represents Z It is more preferable that all of R 17 to R 21 represent Z. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 22 and R 23 in the compound represented by the general formula (4) are methanediyl groups, ethanediyl groups, propanediyl groups or benzenediyl groups. It is preferable to represent it, and it is more preferable to represent a methanediyl group, an ethanediyl group or a propanediyl group.

非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(4)で表される化合物のZにおけるR〜R10は、メチル基、エチル基又はフェニル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(4)で表される化合物のZにおけるR11は、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表すことが好ましく、メタンジイル基、エタンジイル基又はプロパンジイル基を表すことがより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 8 to R 10 in Z of the compound represented by the general formula (4) may represent a methyl group, an ethyl group or a phenyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methyl group. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 11 in Z of the compound represented by the general formula (4) represents a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group or a benzenediyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methanediyl group, an ethanediyl group or a propanediyl group.

一般式(4)で表される化合物の具体例としては、ZにおけるR〜R10がメチル基を表す場合、下記の化合物3−1〜3−4が挙げられるが、本発明はこれらの化合物に限定されるものではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (4) include the following compounds 3-1 to 3-4 when R 8 to R 10 in Z represent a methyl group. It is not limited to compounds.

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サイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(4)で表される化合物としては、化合物3−1及び化合物3−2が好ましく、化合物3−2がより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics, the compounds represented by the general formula (4) are preferably compound 3-1 and compound 3-2, and more preferably compound 3-2.

一般式(4)で表される化合物は、対応するカルボン酸化合物と、トリアルキルクロロシランとを、酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。例えば、化合物3−2は、トリメチルクロロシランとジエチレントリアミン五酢酸とを酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。 The compound represented by the general formula (4) can be produced by reacting the corresponding carboxylic acid compound with trialkylchlorosilane in a butyl acetate solvent. For example, compound 3-2 can be produced by reacting trimethylchlorosilane with diethylenetriaminepentaacetic acid in a butyl acetate solvent.

一般式(5)において、R24〜R28で表される炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基としては、一般式(2)のR〜Rで表される炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基と同じものが挙げられる。R24〜R28は、同一の基を表してもよいし、異なる基を表してもよい。 In the general formula (5), the monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 24 to R 28 is the number of carbon atoms represented by R 5 to R 7 in the general formula (2). The same as 1 to 8 monovalent hydrocarbon groups can be mentioned. R 24 to R 28 may represent the same group or different groups.

一般式(5)において、R24〜R28のうち少なくとも1つはZを表す。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、R24〜R28のうち2つ以上がZを表すことが好ましく、R24〜R28のうち3つ以上がZを表すことがより好ましい。 In the general formula (5), at least one of R 24 to R 28 represents Z. From the viewpoint of cycle characteristics and rate characteristics of a nonaqueous electrolyte secondary battery is excellent, it is preferable to represent two or more Z of R 24 to R 28, 3 or more of the R 24 to R 28 represents Z Is more preferable.

非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(5)で表される化合物のZにおけるR〜R10は、メチル基、エチル基又はフェニル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(5)で表される化合物のZにおけるR11は、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表すことが好ましく、メタンジイル基、エタンジイル基又はプロパンジイル基を表すことがより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 8 to R 10 in Z of the compound represented by the general formula (5) may represent a methyl group, an ethyl group or a phenyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methyl group. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 11 in Z of the compound represented by the general formula (5) represents a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group or a benzenediyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methanediyl group, an ethanediyl group or a propanediyl group.

一般式(5)で表される化合物の具体例としては、ZにおけるR〜R10がメチル基を表す場合、下記の化合物4−1〜化合物4−13が挙げられるが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (5) include the following compounds 4-1 to 4-13 when R 8 to R 10 in Z represent a methyl group. It is not limited to these compounds.

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サイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(5)で表される化合物としては、化合物4−1、化合物4−2、化合物4−5、化合物4−8、化合物4−9及び化合物4−13が好ましく、化合物4−1、化合物4−5、化合物4−8及び化合物4−13がより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics, the compounds represented by the general formula (5) include compound 4-1, compound 4-2, compound 4-5, compound 4-8, compound 4-9 and compound. 4-13 is preferable, and compound 4-1 and compound 4-5, compound 4-8 and compound 4-13 are more preferable.

一般式(5)で表される化合物は、対応するカルボン酸化合物と、トリアルキルクロロシランとを、酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。例えば、化合物4−1は、トリメチルクロロシランとピリジン−2−カルボン酸とを酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。 The compound represented by the general formula (5) can be produced by reacting the corresponding carboxylic acid compound with trialkylchlorosilane in a butyl acetate solvent. For example, compound 4-1 can be produced by reacting trimethylchlorosilane with a pyridine-2-carboxylic acid in a butyl acetate solvent.

一般式(6)において、R29〜R36で表される炭素原子数1〜8の炭化水素基としては、一般式(2)のR〜Rで表される炭素原子数1〜8の炭化水素基と同じものが挙げられる。R29〜R36は、同一の基を表してもよいし、異なる基を表してもよい。 In the general formula (6), the hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 29 to R 36 is a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms represented by R 5 to R 7 in the general formula (2). The same as the hydrocarbon group of. R 29 to R 36 may represent the same group or different groups.

一般式(6)において、R29〜R36のうち少なくとも1つはZを表す。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、R29〜R36のうち2つ以上がZを表すことが好ましい。 In the general formula (6), at least one of R 29 to R 36 represents Z. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, it is preferable that two or more of R 29 to R 36 represent Z.

非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(6)で表される化合物のZにおけるR〜R10は、メチル基、エチル基又はフェニル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。サイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(6)で表される化合物のZにおけるR11は、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表すことが好ましく、メタンジイル基、エタンジイル基又はプロパンジイル基を表すことがより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 8 to R 10 in Z of the compound represented by the general formula (6) may represent a methyl group, an ethyl group or a phenyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methyl group. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics, R 11 in Z of the compound represented by the general formula (6) preferably represents a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group or a benzenediyl group, and the methanediyl group, It is more preferable to represent an ethanediyl group or a propanediyl group.

一般式(6)で表される化合物の具体例としては、ZにおけるR〜R10がメチル基を表す場合、下記の化合物5−1〜化合物5−5が挙げられるが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (6) include the following compounds 5-1 to 5-5 when R 8 to R 10 in Z represent a methyl group. It is not limited to these compounds.

Figure 2021114435
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サイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(6)で表される化合物としては、化合物5−1及び化合物5−3が好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics, compounds 5-1 and 5-3 are preferable as the compounds represented by the general formula (6).

一般式(6)で表される化合物は、対応するカルボン酸化合物と、トリアルキルクロロシランとを、酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。例えば、化合物5−1は、トリメチルクロロシランと[2,2’−ビピリジン]−6−カルボン酸とを酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。 The compound represented by the general formula (6) can be produced by reacting the corresponding carboxylic acid compound with trialkylchlorosilane in a butyl acetate solvent. For example, compound 5-1 can be produced by reacting trimethylchlorosilane with [2,2'-bipyridine] -6-carboxylic acid in a butyl acetate solvent.

一般式(7)において、R37〜R42で表される炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基としては、一般式(1)のR〜Rで表される炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基と同じものが挙げられる。R37〜R42は、同一の基を表してもよいし、異なる基を表してもよい。 In the general formula (7), the monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 37 to R 42 is the number of carbon atoms represented by R 1 to R 3 in the general formula (1). The same as 1 to 6 monovalent hydrocarbon groups can be mentioned. R 37 to R 42 may represent the same group or different groups.

一般式(7)において、R43で表される、一部又は全部の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基としては、例えば、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、ペンタフルオロエチル基、フルオロプロピル基、ジフルオロプロピル基、ヘプタフルオロプロピル基、フルオロシクロペンチル基、フルオロシクロヘキシル基、ペンタフルオロフェニル基等が挙げられる。 In the general formula (7), represented by R 43, a part or all of the hydrogen atoms monovalent hydrocarbon group having a carbon number of 1 to 6 substituted with fluorine atoms, e.g., fluoromethyl group, Difluoromethyl group, trifluoromethyl group, fluoroethyl group, difluoroethyl group, trifluoroethyl group, pentafluoroethyl group, fluoropropyl group, difluoropropyl group, heptafluoropropyl group, fluorocyclopentyl group, fluorocyclohexyl group, pentafluoro Examples include a phenyl group.

サイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(7)において、R43は、メチル基、エチル基、フェニル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロフェニル基又はシアノ基を表すことが好ましく、メチル基、トリフルオロメチル基又はシアノ基を表すことがより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics, in the general formula (7), R 43 preferably represents a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, a trifluoromethyl group, a pentafluorophenyl group or a cyano group, and methyl. More preferably, it represents a group, a trifluoromethyl group or a cyano group.

非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(7)で表される化合物のZにおけるR〜R10は、メチル基、エチル基又はフェニル基を表すことが好ましく、メチル基を表すことがより好ましい。非水電解質二次電池のサイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(7)で表される化合物のZにおけるR11は、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表すことが好ましく、メタンジイル基、エタンジイル基又はプロパンジイル基を表すことがより好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 8 to R 10 in Z of the compound represented by the general formula (7) may represent a methyl group, an ethyl group or a phenyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methyl group. From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, R 11 in Z of the compound represented by the general formula (7) represents a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group or a benzenediyl group. It is preferable, and it is more preferable to represent a methanediyl group, an ethanediyl group or a propanediyl group.

一般式(7)で表される化合物の具体例としては、R37〜R42がメチル基を表す場合、下記の化合物6−1〜化合物6−5が挙げられるが、本発明は、これらの化合物に限定されるものではない。 Specific examples of the compound represented by the general formula (7) include the following compounds 6-1 to 6-5 when R 37 to R 42 represent a methyl group. It is not limited to compounds.

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サイクル特性及びレート特性が優れるという観点から、一般式(7)で表される化合物としては、化合物6−1、化合物6−3及び化合物6−4が好ましい。 From the viewpoint of excellent cycle characteristics and rate characteristics, the compounds represented by the general formula (7) are preferably compound 6-1, compound 6-3 and compound 6-4.

一般式(7)で表される化合物は、対応するカルボン酸化合物と、トリアルキルクロロシランとを、酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。例えば、化合物6−1は、トリメチルクロロシランと2,2’−(アセチルアザネジイル)二酢酸とを酢酸ブチル溶媒中で反応させることによって製造することができる。 The compound represented by the general formula (7) can be produced by reacting the corresponding carboxylic acid compound with trialkylchlorosilane in a butyl acetate solvent. For example, compound 6-1 can be produced by reacting trimethylchlorosilane with 2,2'-(acetylazaneyl) diacetic acid in a butyl acetate solvent.

<非水電解質>
本発明の非水電解質は、上記した非水電解質添加剤、溶媒及び分散媒からなる群から選択される少なくとも1種と、支持電解質とを含むものである。非水電解質添加剤は、非水電解質に対して、0.01質量%〜20質量%含まれ、好ましくは0.05質量%〜10質量%含まれ、より好ましくは0.1質量%〜5質量%含まれる。非水電解質添加剤の含有量が0.01質量%未満である場合、本発明の非水電解質を用いた非水電解二次電池のサイクル特性及びレート特性が十分な性能を示すことができない場合がある。一方、非水電解質添加剤の含有量が20質量%超であると、配合量に見合う効果が得られず、かえって電池特性に悪影響を及ぼす場合がある。
<Non-aqueous electrolyte>
The non-aqueous electrolyte of the present invention includes at least one selected from the group consisting of the above-mentioned non-aqueous electrolyte additive, solvent and dispersion medium, and a supporting electrolyte. The non-aqueous electrolyte additive is contained in an amount of 0.01% by mass to 20% by mass, preferably 0.05% by mass to 10% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 5% by mass, based on the non-aqueous electrolyte. Included in% by mass. When the content of the non-aqueous electrolyte additive is less than 0.01% by mass, the cycle characteristics and rate characteristics of the non-aqueous electrolytic secondary battery using the non-aqueous electrolyte of the present invention cannot exhibit sufficient performance. There is. On the other hand, if the content of the non-aqueous electrolyte additive is more than 20% by mass, the effect commensurate with the blending amount cannot be obtained, and the battery characteristics may be adversely affected.

本発明の非水電解質の形態は特に制限されるものではなく、溶媒として有機溶媒を用いて得られる液体形態、溶媒又は分散媒として、有機溶媒に高分子化合物を溶解してゲル化した高分子ゲルを用いて得られる高分子ゲル形態、溶媒を用いず、分散媒として高分子化合物を用いて得られる高分子形態等を挙げることができる。 The form of the non-aqueous electrolyte of the present invention is not particularly limited, and as a liquid form obtained by using an organic solvent as a solvent, or as a solvent or a dispersion medium, a polymer obtained by dissolving a polymer compound in an organic solvent and gelling. Examples thereof include a polymer gel form obtained by using a gel, a polymer form obtained by using a polymer compound as a dispersion medium without using a solvent, and the like.

本発明の非水電解質に用いる溶媒としては、非水電解質二次電池の非水電解質に通常使用される有機溶媒を使用することができる。有機溶媒の具体例としては、例えば、飽和環状カーボネート化合物、飽和環状エステル化合物、スルホキシド化合物、スルホン化合物、アミド化合物、飽和鎖状カーボネート化合物、鎖状エーテル化合物、環状エーテル化合物、飽和鎖状エステル化合物等が挙げられる。これらの有機溶媒は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 As the solvent used for the non-aqueous electrolyte of the present invention, an organic solvent usually used for the non-aqueous electrolyte of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be used. Specific examples of the organic solvent include, for example, a saturated cyclic carbonate compound, a saturated cyclic ester compound, a sulfoxide compound, a sulfone compound, an amide compound, a saturated chain carbonate compound, a chain ether compound, a cyclic ether compound, a saturated chain ester compound and the like. Can be mentioned. Only one kind of these organic solvents may be used, or two or more kinds may be used in combination.

飽和環状カーボネート化合物としては、例えば、エチレンカーボネート、1,2−プロピレンカーボネート、1,3−プロピレンカーボネート、1,2−ブチレンカーボネート、1,3−ブチレンカーボネート、1,1−ジメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。 Examples of the saturated cyclic carbonate compound include ethylene carbonate, 1,2-propylene carbonate, 1,3-propylene carbonate, 1,2-butylene carbonate, 1,3-butylene carbonate, 1,1-dimethylethylene carbonate and the like. Be done.

飽和環状エステル化合物としては、例えば、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、γ−カプロラクトン、δ−ヘキサノラクトン、δ−オクタノラクトン等が挙げられる。 Examples of the saturated cyclic ester compound include γ-butyrolactone, γ-valerolactone, γ-caprolactone, δ-hexanolactone, and δ-octanolactone.

スルホキシド化合物としては、例えば、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジプロピルスルホキシド、ジフェニルスルホキシド、チオフェン等が挙げられる。 Examples of the sulfoxide compound include dimethyl sulfoxide, diethyl sulfoxide, dipropyl sulfoxide, diphenyl sulfoxide, thiophene and the like.

スルホン化合物としては、例えば、ジメチルスルホン、ジエチルスルホン、ジプロピルスルホン、ジフェニルスルホン、スルホラン(テトラメチレンスルホンともいう)、3−メチルスルホラン、3,4−ジメチルスルホラン、3,4−ジフェニメチルスルホラン、スルホレン、3−メチルスルホレン、3−エチルスルホレン、3−ブロモメチルスルホレン等が挙げられる。これらの中でも、スルホラン及びテトラメチルスルホランが好ましい。 Examples of the sulfone compound include dimethyl sulfone, diethyl sulfone, dipropyl sulfone, diphenyl sulfone, sulfolane (also referred to as tetramethylene sulfone), 3-methyl sulfolane, 3,4-dimethyl sulfolane, 3,4-diphenylmethyl sulfolane, and the like. Examples thereof include sulfolene, 3-methylsulfolene, 3-ethylsulfolene, 3-bromomethylsulfone and the like. Among these, sulfolane and tetramethylsulfolane are preferable.

アミド化合物としては、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。 Examples of the amide compound include N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, dimethylacetamide and the like.

飽和鎖状カーボネート化合物としては、例えば、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルブチルカーボネート、メチル−tert−ブチルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、tert−ブチルプロピルカーボネート等が挙げられる。 Examples of the saturated chain carbonate compound include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl butyl carbonate, methyl-tert-butyl carbonate, diisopropyl carbonate, tert-butylpropyl carbonate and the like.

鎖状エーテル化合物及び環状エーテル化合物としては、例えば、ジメトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジオキサン、1,2−ビス(メトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)エタン、1,2−ビス(エトキシカルボニルオキシ)プロパン、エチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル、プロピレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル、エチレングリコールビス(トリフルオロメチル)エーテル、ジエチレングリコールビス(トリフルオロエチル)エーテル等が挙げられ、これらの中でも、ジオキソランが好ましい。 Examples of the chain ether compound and the cyclic ether compound include dimethoxyethane, ethoxymethoxyethane, diethoxyethane, tetrahydrofuran, dioxolane, dioxane, 1,2-bis (methoxycarbonyloxy) ethane, and 1,2-bis (ethoxycarbonyl). Oxy) ethane, 1,2-bis (ethoxycarbonyloxy) propane, ethylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, propylene glycol bis (trifluoroethyl) ether, ethylene glycol bis (trifluoromethyl) ether, diethylene glycol bis (tri) Fluoroethyl) ether and the like can be mentioned, and among these, dioxolane is preferable.

飽和鎖状エステル化合物としては、分子中の炭素原子数の合計が2〜8であるモノエステル化合物及びジエステル化合物が好ましく、具体的な化合物としては、例えば、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル、イソ酪酸メチル、トリメチル酢酸メチル、トリメチル酢酸エチル、マロン酸メチル、マロン酸エチル、コハク酸メチル、コハク酸エチル、3−メトキシプロピオン酸メチル、3−メトキシプロピオン酸エチル、エチレングリコールジアセチル、プロピレングリコールジアセチル等が挙げられ、ギ酸メチル、ギ酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル及びプロピオン酸エチルが好ましい。 The saturated chain ester compound is preferably a monoester compound or a diester compound having a total number of carbon atoms in the molecule of 2 to 8, and specific compounds include, for example, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, and acetate. Ethyl, propyl acetate, isobutyl acetate, butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl butyrate, methyl isobutyrate, methyl trimethyl acetate, ethyl trimethyl acetate, methyl malonate, ethyl malonate, methyl succinate, ethyl succinate, Examples thereof include methyl 3-methoxypropionate, ethyl 3-methoxypropionate, ethylene glycol diacetyl, propylene glycol diacetyl, etc., such as methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isobutyl acetate, butyl acetate, methyl propionate. And ethyl propionate are preferred.

これらの有機溶媒の中でも、比誘電率が高く、本発明の非水電解質の誘電率を上げる役割を果たすという点で、飽和環状カーボネート化合物、飽和環状エステル化合物、スルホキシド化合物、スルホン化合物、アミド化合物が好ましく、飽和環状カーボネート化合物がより好ましい。 Among these organic solvents, saturated cyclic carbonate compounds, saturated cyclic ester compounds, sulfoxide compounds, sulfon compounds, and amide compounds are high in relative permittivity and play a role in increasing the dielectric constant of the non-aqueous electrolyte of the present invention. Preferably, a saturated cyclic carbonate compound is more preferred.

また、これらの有機溶媒の中でも、本発明の非水電解質の粘度を低くすることができ、電解質イオンの移動性を高くして出力密度等の電池特性を優れたものにすることができるという点で、飽和鎖状カーボネート化合物、鎖状エーテル化合物、環状エーテル化合物及び飽和鎖状エステル化合物が好ましい。また、低粘度であり、低温での非水電解質の性能を高くすることができるという点で、飽和鎖状カーボネート化合物が特に好ましい。 Further, among these organic solvents, the viscosity of the non-aqueous electrolyte of the present invention can be lowered, the mobility of electrolyte ions can be increased, and the battery characteristics such as output density can be improved. Therefore, saturated chain carbonate compounds, chain ether compounds, cyclic ether compounds and saturated chain ester compounds are preferable. Further, a saturated chain carbonate compound is particularly preferable because it has a low viscosity and can improve the performance of the non-aqueous electrolyte at a low temperature.

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

高分子ゲル形態の非水電解質の調製に用いられる高分子化合物としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリビニルクロライド、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン等が挙げられる。 Examples of the polymer compound used for preparing the non-aqueous electrolyte in the form of a polymer gel include polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polyethylene, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene and the like.

分散媒としてそのまま用いられる高分子化合物としては、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリスチレンスルホン酸等が挙げられる。 Examples of the polymer compound used as it is as a dispersion medium include polyethylene oxide, polypropylene oxide, polystyrene sulfonic acid and the like.

高分子ゲル形態の組成物又は高分子化合物そのものを溶媒又は分散媒として用いる場合、本発明の非水電解質における配合比率、複合化の方法については特に制限はなく、本技術分野で公知の配合比率、公知の複合化方法を採用することができる。 When the composition in the form of a polymer gel or the polymer compound itself is used as a solvent or a dispersion medium, there are no particular restrictions on the compounding ratio and the compounding method in the non-aqueous electrolyte of the present invention, and the compounding ratio known in the present art. , A known compounding method can be adopted.

本発明の非水電解質の形態は特に制限されるものではないが、製造工程が簡便であることから、溶媒を含むものが好ましく、液体形態であることがより好ましい。 The form of the non-aqueous electrolyte of the present invention is not particularly limited, but one containing a solvent is preferable, and a liquid form is more preferable because the production process is simple.

本発明の非水電解質に用いられる支持電解質としては、例えば、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。
リチウム塩としては、特に限定されるものではなく、公知のリチウム塩を用いることができる。リチウム塩の具体例としては、例えば、LiPF、LiBF、LiAsF、LiCFSO、LiCFCO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(SOF)、LiC(CFSO、LiB(CFSO、LiB(C、LiBF(C)、LiSbF、LiSiF、LiSCN、LiClO、LiCl、LiF、LiBr、LiI、LiAlF、LiAlCl、LiPO及びこれらの誘導体等が挙げられる。
Examples of the supporting electrolyte used in the non-aqueous electrolyte of the present invention include alkali metal salts such as lithium salt, sodium salt and potassium salt, and alkaline earth metal salts such as magnesium salt and calcium salt.
The lithium salt is not particularly limited, and a known lithium salt can be used. Specific examples of lithium salts include, for example, LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN. (SO 2 F) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiB (CF 3 SO 3 ) 4 , LiB (C 2 O 4 ) 2 , LiBF 2 (C 2 O 4 ), LiSbF 6 , LiSiF 5 , LiSCN , LiClO 4, LiCl, LiF, LiBr, LiI, LiAlF 4, LiAlCl 4, LiPO 2 F 2 , and derivatives thereof.

本発明の非水電解質の形態が液体形態又は高分子ゲル形態である場合、支持電解質としては、LiPF、LiBF、LiClO、LiCFSO、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(SOF)、LiPO、LiC(CFSO、LiCFSOの誘導体及びLiC(CFSOの誘導体からなる群から選択される少なくとも1種のリチウム塩を用いるのが好ましい。 When the non-aqueous electrolyte form of the present invention is in the liquid form or the polymer gel form, the supporting electrolytes include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN ( Consists of C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , LiPO 2 F 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiCF 3 SO 3 derivative and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 derivative It is preferable to use at least one lithium salt selected from the group.

本発明の非水電解質の形態が高分子形態である場合、支持電解質としては、LiN(CFSO、LiN(CSO、LiN(SOF)、LiC(CFSO、LiB(CFSO及びLiB(Cからなる群から選択される少なくとも1種を用いるのが好ましい。 When the non-aqueous electrolyte form of the present invention is a polymer form, the supporting electrolytes include LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (SO 2 F) 2 , and LiC. It is preferable to use at least one selected from the group consisting of (CF 3 SO 2 ) 3 , LiB (CF 3 SO 3 ) 4 and LiB (C 2 O 4 ) 2.

本発明の非水電解質に用いられる支持電解質としては、上記リチウム塩のリチウムをナトリウムに置き換えたナトリウム塩、上記リチウム塩のリチウムをカリウムに置き換えたカリウム塩等のアルカリ金属塩を用いてもよいし、マグネシウム塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩を用いてもよい。 As the supporting electrolyte used in the non-aqueous electrolyte of the present invention, an alkali metal salt such as a sodium salt in which lithium in the lithium salt is replaced with sodium and a potassium salt in which lithium in the lithium salt is replaced with potassium may be used. , Magnesium salt, calcium salt and other alkaline earth metal salts may be used.

本発明の非水電解質中の支持電解質の濃度は、低すぎると非水電解質二次電池に用いた際に十分な電流密度が得られないことがあり、一方、高すぎると非水電解質の安定性を損なう恐れがあることから、0.5mol/L〜7mol/Lであることが好ましく、0.8mol/L〜1.8mol/Lであることがより好ましい。 If the concentration of the supporting electrolyte in the non-aqueous electrolyte of the present invention is too low, a sufficient current density may not be obtained when used in a non-aqueous electrolyte secondary battery, while if it is too high, the non-aqueous electrolyte is stable. It is preferably 0.5 mol / L to 7 mol / L, more preferably 0.8 mol / L to 1.8 mol / L, because it may impair the properties.

本発明の非水電解質の用途は特に限定されないが、キャパシタ等の蓄電デバイス用電解質として用いることができ、非水電解質二次電池に用いられる非水電解質として好適に利用することができる。 The application of the non-aqueous electrolyte of the present invention is not particularly limited, but it can be used as an electrolyte for a power storage device such as a capacitor, and can be suitably used as a non-aqueous electrolyte used in a non-aqueous electrolyte secondary battery.

本発明の非水電解質は、非水電解質二次電池の電池寿命の向上、安全性向上等のため、電極被膜形成剤、酸化防止剤、難燃剤、過充電防止剤等、公知の電解質添加剤を更に含んでもよい。公知の電解質添加剤を用いる場合の濃度は、少なすぎると添加効果が発揮できず、多すぎるとかえって非水電解質の特性に悪影響を及ぼすことがあることから、非水電解質に対して、0.01質量%〜10質量%であることが好ましく、0.1質量%〜5質量%であることがより好ましい。 The non-aqueous electrolyte of the present invention is a known electrolyte additive such as an electrode film forming agent, an antioxidant, a flame retardant, and an overcharge inhibitor in order to improve the battery life and safety of a non-aqueous electrolyte secondary battery. May be further included. When a known electrolyte additive is used, if the concentration is too small, the addition effect cannot be exhibited, and if it is too large, the characteristics of the non-aqueous electrolyte may be adversely affected. It is preferably 01% by mass to 10% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 5% by mass.

<非水電解質二次電池>
本発明の非水電解質二次電池(以下、「本発明の電池」と称する)は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、上記した非水電解質とを含むものである。本発明においては、正極と負極との間にセパレータを介在させることが好ましい。
<Non-aqueous electrolyte secondary battery>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention (hereinafter referred to as "the battery of the present invention") includes a positive electrode containing a positive electrode active material, a negative electrode containing a negative electrode active material, and the above-mentioned non-aqueous electrolyte. In the present invention, it is preferable to interpose a separator between the positive electrode and the negative electrode.

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

正極活物質は、公知のものを用いることができる。公知の正極活物質としては、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム含有遷移金属リン酸化合物、リチウム含有ケイ酸塩化合物、リチウム含有遷移金属硫酸化合物等が挙げられる。リチウム遷移金属複合酸化物の遷移金属としては、バナジウム、チタン、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅等が好ましい。これらの正極活物質は、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 A known positive electrode active material can be used. Examples of known positive electrode active materials include lithium transition metal composite oxides, lithium-containing transition metal phosphoric acid compounds, lithium-containing silicate compounds, and lithium-containing transition metal sulfate compounds. As the transition metal of the lithium transition metal composite oxide, vanadium, titanium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper and the like are preferable. Only one kind of these positive electrode active materials may be used, or two or more kinds may be used in combination.

リチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、LiCoO等のリチウムコバルト複合酸化物、LiNiO等のリチウムニッケル複合酸化物、LiMnO、LiMn、LiMnO等のリチウムマンガン複合酸化物、これらのリチウム遷移金属複合酸化物の主体となる遷移金属原子の一部をアルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、リチウム、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、ジルコニウム等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。主体となる遷移金属原子の一部を他の金属で置換したリチウム遷移金属複合酸化物は、例えば、Li1.1Mn1.8Mg0.1、Li1.1Mn1.85Al0.05、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.8Co0.1Mn0.1、LiNi0.5Mn0.5、LiNi0.80Co0.17Al0.03、LiNi0.80Co0.15Al0.05、LiNi1/3Co1/3Mn1/3、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiMn1.8Al0.2、LiNi0.5Mn1.5、LiMnO−LiMO(M=Co,Ni,Mn)等が挙げられる。 Specific examples of the lithium transition metal composite oxide include a lithium cobalt composite oxide such as LiCoO 2 , a lithium nickel composite oxide such as LiNiO 2 , and a lithium manganese composite oxide such as LiMnO 2 , LiMn 2 O 4 , and Li 2 MnO 3. Some of the transition metal atoms that are the main constituents of these lithium transition metal composite oxides are aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, lithium, nickel, copper, zinc, magnesium, gallium, zirconium, etc. Examples thereof include those substituted with other metals. Lithium transition metal composite oxides in which a part of the main transition metal atom is replaced with another metal are, for example, Li 1.1 Mn 1.8 Mg 0.1 O 4 , Li 1.1 Mn 1.85 Al. 0.05 O 4 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2 , LiNi 0.5 Mn 0.5 O 2 , LiNi 0. 80 Co 0.17 Al 0.03 O 2 , LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Examples thereof include Mn 0.2 O 2 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , Li 2 MnO 3- LiMO 2 (M = Co, Ni, Mn) and the like.

リチウム含有遷移金属リン酸化合物の遷移金属としては、バナジウム、チタン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、LiMxFe1−xPO(M=Co,Ni,Mn)等のリン酸鉄化合物類、LiCoPO4等のリン酸コバルト化合物類、これらのリチウム遷移金属リン酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をアルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、リチウム、ニッケル、銅、亜鉛、マグネシウム、ガリウム、ジルコニウム、ニオブ等の他の金属で置換したもの、Li(PO等のリン酸バナジウム化合物類等が挙げられる。 As the transition metal of the lithium-containing transition metal phosphoric acid compound, vanadium, titanium, manganese, iron, cobalt, nickel and the like are preferable, and specific examples thereof include, for example, LiFePO 4 , LiMxFe 1-x PO 4 (M = Co, Ni). , Mn) and other iron phosphate compounds, LiCoPO4 and other cobalt phosphate compounds, and some of the transition metal atoms that are the main constituents of these lithium transition metal phosphate compounds are aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, and iron. , Cobalt, lithium, nickel, copper, zinc, magnesium, gallium, zirconium, niobium and other metals substituted, vanadium phosphate compounds such as Li 3 V 2 (PO 4 ) 3 and the like.

リチウム含有ケイ酸塩化合物としては、LiFeSiO等が挙げられる。 Examples of the lithium-containing silicate compound include Li 2 FeSiO 4 .

リチウム含有遷移金属硫酸化合物としては、LiFeSO、LiFeSOF等が挙げられる。 Examples of the lithium-containing transition metal sulfuric acid compound include LiFeSO 4 , LiFeSO 4 F and the like.

正極活物質として、硫黄、硫黄変性有機化合物、硫黄−炭素複合体、Li(x=1〜8)を用いることができる。 As the positive electrode active material, sulfur, sulfur-modified organic compounds, sulfur - may be a carbon composite, Li 2 S x (x = 1~8).

本明細書において、硫黄−炭素複合体及び硫黄変性有機化合物とは、硫黄を少なくとも25質量%以上、好ましくは30質量%以上含有した有機化合物であり、リチウムイオンを吸蔵、放出し得る、非水電解質二次電池の電極活物質として使用可能な化合物をいう。 In the present specification, the sulfur-carbon complex and the sulfur-modified organic compound are organic compounds containing at least 25% by mass or more, preferably 30% by mass or more of sulfur, and are non-aqueous compounds that can occlude and release lithium ions. Electrolyte A compound that can be used as an electrode active material for secondary batteries.

硫黄−炭素複合体及び硫黄変性有機化合物は、有機化合物と硫黄を加熱処理することにより得られる。有機化合物と硫黄を加熱処理した化合物としては、例えば、硫黄変性ポリアクリロニトリル化合物、硫黄変性エラストマー化合物、硫黄変性ピッチ化合物、硫黄変性多核芳香環化合物、硫黄変性脂肪族炭化水素酸化物、硫黄変性ポリエーテル化合物、ポリチエノアセン化合物、硫黄変性ポリアミド化合物、ポリ硫化カーボン等が挙げられる。これらの化合物は、硫黄と、ポリアクリル化合物、エラストマー化合物、ピッチ化合物、多核芳香族環化合物、脂肪族炭化水素酸化物、ポリエーテル化合物、ポリアセン化合物、ポリアミド化合物、ヘキサクロロブタジエン等を混合し、非酸化性雰囲気中250℃〜600℃で加熱変性して製造することができる。これらの化合物を硫黄と加熱する際、上記した化合物の中から1種のみ使用することもでき、2種以上を組み合わせて使用することもできる。これらの硫黄変性有機化合物の中でも、大きな充放電容量が得られるという観点から、硫黄変性ポリアクリロニトリル化合物が好ましい。 The sulfur-carbon complex and the sulfur-modified organic compound are obtained by heat-treating the organic compound and sulfur. Examples of the compound obtained by heat-treating the organic compound and sulfur include a sulfur-modified polyacrylonitrile compound, a sulfur-modified elastomer compound, a sulfur-modified pitch compound, a sulfur-modified polynuclear aromatic ring compound, a sulfur-modified aliphatic hydrocarbon oxide, and a sulfur-modified polyether. Examples thereof include compounds, polythienoacene compounds, sulfur-modified polyamide compounds, and polycarbon sulfide. These compounds are a mixture of sulfur, polyacrylic compounds, elastomer compounds, pitch compounds, polynuclear aromatic ring compounds, aliphatic hydrocarbon oxides, polyether compounds, polyacene compounds, polyamide compounds, hexachlorobutadiene, etc., and are non-oxidized. It can be produced by heat-modifying at 250 ° C. to 600 ° C. in a sexual atmosphere. When heating these compounds with sulfur, only one of the above compounds may be used, or two or more of them may be used in combination. Among these sulfur-modified organic compounds, a sulfur-modified polyacrylonitrile compound is preferable from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

非酸化性雰囲気とは、酸素濃度が5体積%未満、好ましくは2体積%未満、より好ましくは酸素を実質的に含有しない雰囲気、即ち、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気や、硫黄ガス雰囲気を表す。 The non-oxidizing atmosphere is an atmosphere in which the oxygen concentration is less than 5% by volume, preferably less than 2% by volume, and more preferably substantially free of oxygen, that is, an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, or argon, or sulfur. Represents a gas atmosphere.

硫黄変性ポリアクリロニトリル化合物は、ポリアクリロニトリル化合物と単体硫黄を、非酸化性雰囲気中で加熱処理して得られる化合物である。ポリアクリロニトリル化合物は、アクリロニトリルのホモポリマーであるか、又はアクリロニトリルと他のモノマーとのコポリマーである。ポリアクリロニトリル化合物におけるアクリロニトリルの含有量が低くなると電池性能が低くなり、更に、炭化が比較的容易で炭化物が比較的高い導電性を示し、そのため活物質の利用率が向上して高容量化を図ることができるという観点から、アクリロニトリルと他のモノマーとのコポリマーにおけるアクリロニトリルの含有量は少なくとも90質量%であることが好ましく、ポリアクリロニトリルホモポリマーがより好ましい。他のモノマーとしては、例えば、アクリル酸、酢酸ビニル、N−ビニルホルムアミド、N,N’−メチレンビス(アクリルアミド)が挙げられる。加熱処理の温度は、250℃〜550℃が好ましい。硫黄変性ポリアクリロニトリルの硫黄含有量は、大きな充放電容量が得られるという観点から、30質量%〜60質量%であることが好ましい。 The sulfur-modified polyacrylonitrile compound is a compound obtained by heat-treating a polyacrylonitrile compound and elemental sulfur in a non-oxidizing atmosphere. Polyacrylonitrile compounds are homopolymers of acrylonitrile or copolymers of acrylonitrile with other monomers. When the content of acrylonitrile in the polyacrylonitrile compound is low, the battery performance is lowered, and further, carbonization is relatively easy and the carbide exhibits relatively high conductivity, so that the utilization rate of the active material is improved and the capacity is increased. From the viewpoint of being able to do so, the content of acrylonitrile in the copolymer of acrylonitrile and other monomers is preferably at least 90% by mass, and polyacrylonitrile homopolymer is more preferable. Other monomers include, for example, acrylic acid, vinyl acetate, N-vinylformamide, N, N'-methylenebis (acrylamide). The temperature of the heat treatment is preferably 250 ° C. to 550 ° C. The sulfur content of the sulfur-modified polyacrylonitrile is preferably 30% by mass to 60% by mass from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

硫黄変性エラストマー化合物は、ゴムと単体硫黄の混合物を、非酸化性雰囲気中で加熱処理して得られる化合物である。ゴムとしては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム及びアクリロニトリルブタジエンゴム等が挙げられる。これらのゴムは1種を単独で使用することができ、2種以上を組み合わせて使用することができる。原料のゴムは、加硫ゴムでも加硫前のゴムでも構わない。加熱処理の温度は、250℃〜550℃が好ましい。硫黄変性エラストマー化合物の硫黄含有量は、大きな充放電容量が得られるという観点から、40質量%〜70質量%であることが好ましい。 The sulfur-modified elastomer compound is a compound obtained by heat-treating a mixture of rubber and elemental sulfur in a non-oxidizing atmosphere. Examples of the rubber include natural rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, styrene butadiene rubber, acrylonitrile butadiene rubber and the like. One type of these rubbers can be used alone, and two or more types can be used in combination. The raw material rubber may be vulcanized rubber or unvulcanized rubber. The temperature of the heat treatment is preferably 250 ° C. to 550 ° C. The sulfur content of the sulfur-modified elastomer compound is preferably 40% by mass to 70% by mass from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

硫黄変性ピッチ化合物は、ピッチ類と単体硫黄との混合物を、非酸化性雰囲気中で加熱処理して得られる化合物である。ピッチ類としては、石油ピッチ、石炭ピッチ、メソフェーズピッチ、アスファルト、コールタール、コールタールピッチ、縮合多環芳香族炭化水素化合物の重縮合で得られる有機合成ピッチ、及び、ヘテロ原子含有縮合多環芳香族炭化水素化合物の重縮合で得られる有機合成ピッチ等が挙げられる。ピッチ類は様々な化合物の混合物であり、縮合多環芳香族を含む。ピッチ類に含まれる縮合多環芳香族は、1種、又は2種以上含むものであってもよい。縮合多環芳香族は、環の構造中に、窒素、又は硫黄を含有してもよい。加熱処理の温度は、300℃〜500℃が好ましい。硫黄変性ピッチ化合物の硫黄含有量は、大きな充放電容量が得られるという観点から、25質量%〜70質量%であることが好ましい。 The sulfur-modified pitch compound is a compound obtained by heat-treating a mixture of pitches and elemental sulfur in a non-oxidizing atmosphere. Pitches include petroleum pitch, coal pitch, mesophase pitch, asphalt, coal tar, coal tar pitch, organic synthetic pitch obtained by polycondensation of condensed polycyclic aromatic hydrocarbon compounds, and heteroatomic condensed polycyclic fragrance. Examples thereof include an organic synthetic pitch obtained by polycondensation of group hydrocarbon compounds. Pitches are a mixture of various compounds and contain condensed polycyclic aromatics. The condensed polycyclic aromatics contained in the pitches may contain one kind or two or more kinds. Condensed polycyclic aromatics may contain nitrogen or sulfur in the ring structure. The temperature of the heat treatment is preferably 300 ° C. to 500 ° C. The sulfur content of the sulfur-modified pitch compound is preferably 25% by mass to 70% by mass from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

硫黄変性多核芳香環化合物は、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、フェナントレン、クリセン、ピセン、ピレン、ベンゾピレン、ペリレン、コロネン等のベンゼン系芳香環化合物、ベンゼン系芳香環化合物の一部が5員環となった芳香族環化合物、又はこれらの炭素原子の一部が硫黄、酸素、窒素などに置き換わったヘテロ原子含有複素芳香環化合物等の多核芳香環化合物と、単体硫黄の混合物を、非酸化性雰囲気中で加熱処理して得られる化合物である。また、多核芳香環化合物は、炭素数1〜12のアルキル基、アルコキシル基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、アミノカルボニル基、アミノチオ基、メルカプトチオカルボニルアミノ基、カルボキシアルキルカルボニル基などの置換基を有していても構わない。置換基は直鎖状、又は分岐を有するものであってもよい。加熱処理の温度は、250℃〜550℃が好ましい。硫黄変性多核芳香環化合物の硫黄含有量は、大きな充放電容量が得られるという観点から、40質量%〜70質量%であることが好ましい。 Sulfur-modified polynuclear aromatic ring compounds include, for example, benzene-based aromatic ring compounds such as naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, phenanthrene, chrysene, picene, pyrene, benzopyrene, perylene, and coronen, and some of the benzene-based aromatic ring compounds. Non-oxidizing a mixture of simple condiments and a polynuclear aromatic ring compound such as an aromatic ring compound that has become a ring or a heteroatomic heteroatomic ring compound in which some of these carbon atoms are replaced with sulfur, oxygen, nitrogen, etc. It is a compound obtained by heat treatment in a sexual atmosphere. Further, the polynuclear aromatic ring compound contains substituents such as an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an alkoxyl group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an aminocarbonyl group, an aminothio group, a mercaptothiocarbonylamino group and a carboxylalkylcarbonyl group. You may have it. The substituent may be linear or have a branch. The temperature of the heat treatment is preferably 250 ° C. to 550 ° C. The sulfur content of the sulfur-modified polynuclear aromatic ring compound is preferably 40% by mass to 70% by mass from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

硫黄変性脂肪族炭化水素酸化物は、脂肪族アルコール、脂肪族アルデヒド、脂肪族ケトン、脂肪族エポキシド、脂肪酸等の脂肪族炭化水素酸化物等の脂肪族炭化水素酸化物と単体硫黄とを、非酸化性雰囲気中で加熱処理して得られる化合物である。加熱処理の温度は、300℃〜500℃が好ましい。硫黄変性脂肪族炭化水素酸化物の硫黄含有量は、大きな充放電容量が得られるという観点から、45質量%〜75質量%であることが好ましい。 Sulfur-modified aliphatic hydrocarbon oxides are non-aliphatic hydrocarbon oxides such as aliphatic alcohols, aliphatic aldehydes, aliphatic ketones, aliphatic epoxides, and fatty acids, and simple sulfur. It is a compound obtained by heat treatment in an oxidizing atmosphere. The temperature of the heat treatment is preferably 300 ° C. to 500 ° C. The sulfur content of the sulfur-modified aliphatic hydrocarbon oxide is preferably 45% by mass to 75% by mass from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

硫黄変性ポリエーテル化合物は、ポリエーテル化合物と単体硫黄を非酸化性雰囲気中で加熱処理して得られる化合物である。ポリエーテル化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキシド/プロピレンオキシドコポリマー、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。ポリエーテル化合物は、末端がアルキルエーテル基、アルキルフェニルエーテル基、アシル基であっても構わないし、グリセリン、ソルビトール等のポリオールのエチレンオキシド付加物であっても差し支えない。加熱処理の温度は、250℃〜500℃が好ましい。硫黄変性ポリエーテル化合物の硫黄含有量は、大きな充放電容量が得られるという観点から、30質量%〜75質量%であることが好ましい。 The sulfur-modified polyether compound is a compound obtained by heat-treating a polyether compound and elemental sulfur in a non-oxidizing atmosphere. Examples of the polyether compound include polyethylene glycol, polypropylene glycol, ethylene oxide / propylene oxide copolymer, polytetramethylene glycol and the like. The polyether compound may have an alkyl ether group, an alkylphenyl ether group, or an acyl group at the end, or may be an ethylene oxide adduct of a polyol such as glycerin or sorbitol. The temperature of the heat treatment is preferably 250 ° C. to 500 ° C. The sulfur content of the sulfur-modified polyether compound is preferably 30% by mass to 75% by mass from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

ポリチエノアセン化合物は、一般式(8)で表される、硫黄を含むポリチエノアセン構造を有する化合物である。 The polythienoacene compound is a compound having a sulfur-containing polythienoacene structure represented by the general formula (8).

Figure 2021114435
Figure 2021114435

(式中、*は結合手を表す。) (In the formula, * represents a bond.)

ポリチエノアセン化合物は、ポリエチレン等の直鎖構造を有する脂肪族のポリマーや、ポリチオフェン等のチオフェン構造を有するポリマーと、単体硫黄とを非酸化性雰囲気中で加熱処理して得られる化合物である。加熱処理の温度は、300℃〜600℃が好ましい。ポリチエノアセン化合物の硫黄含有量は、大きな充放電容量が得られるという観点から、30質量%〜80質量%であることが好ましい。 The polythienoacene compound is a compound obtained by heat-treating an aliphatic polymer having a linear structure such as polyethylene, a polymer having a thiophene structure such as polythiophene, and elemental sulfur in a non-oxidizing atmosphere. The temperature of the heat treatment is preferably 300 ° C. to 600 ° C. The sulfur content of the polythienoacene compound is preferably 30% by mass to 80% by mass from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

硫黄変性ポリアミド化合物は、アミド結合を有するポリマー由来の炭素骨格を有する化合物であり、具体的には、アミノカルボン酸化合物と単体硫黄、又はポリアミン化合物とポリカルボン酸化合物と単体硫黄を、非酸化性雰囲気中で加熱処理して得られる化合物である。加熱処理の温度は、250℃〜600℃が好ましい。硫黄変性ポリアミド化合物の硫黄含有量は、大充放電容量が得られるという観点から、40質量%〜70質量%であることが好ましい。 The sulfur-modified polyamide compound is a compound having a carbon skeleton derived from a polymer having an amide bond. Specifically, an aminocarboxylic acid compound and elemental sulfur, or a polyamine compound and a polycarboxylic acid compound and elemental sulfur are non-oxidizing. It is a compound obtained by heat treatment in an atmosphere. The temperature of the heat treatment is preferably 250 ° C. to 600 ° C. The sulfur content of the sulfur-modified polyamide compound is preferably 40% by mass to 70% by mass from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

ポリ硫化カーボンは、一般式(CS(xは0.5〜2で、nは4以上の数を表す)で表される化合物であり、例えば、硫化ナトリウム等のアルカリ金属硫化物と単体硫黄の複合体に、ヘキサクロロブタジエン等のハロゲン化不飽和炭化水素を反応させた前駆体を、加熱処理することにより得ることができる。加熱処理の温度は、300℃〜450℃が好ましい。ポリ硫化カーボン化合物の硫黄含有量は、大きな充放電容量が得られるという観点から、65質量%〜75質量%であることが好ましい。 Polycarbon sulfide is a compound represented by the general formula (CS x ) n (x is 0.5 to 2 and n represents a number of 4 or more), and is, for example, an alkali metal sulfide such as sodium sulfide. It can be obtained by heat-treating a precursor obtained by reacting a composite of elemental sulfur with a halogenated unsaturated hydrocarbon such as hexachlorobutadiene. The temperature of the heat treatment is preferably 300 ° C. to 450 ° C. The sulfur content of the polysulfide carbon compound is preferably 65% by mass to 75% by mass from the viewpoint of obtaining a large charge / discharge capacity.

前記加熱処理時に、前記材料に加えて、天然黒鉛、人造黒鉛、膨張黒鉛等の黒鉛系炭素材料、カーボンブラック、ナノカーボン、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボン等の炭素材料や、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィド、テトラキス(2−エチルへキシル)チウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド等の加硫促進剤を用いることができる。
これらは1種のみ使用することもでき、2種以上を組み合わせて使用することもできる。炭素材料や加硫促進剤は、公知の配合率により、公知の配合処方で配合することができる。
During the heat treatment, in addition to the materials, graphite-based carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, and expanded graphite, carbon materials such as carbon black, nanocarbon, activated carbon, carbon fiber, coke, soft carbon, and hard carbon, and carbon materials such as hard carbon, A sulfide accelerator such as tetramethylthium disulfide, tetraethyl thiuram disulfide, tetrabutyl thiuram disulfide, tetrakis (2-ethylhexyl) thiuram disulfide, tetramethyl thiuram monosulfide, and dipentamethylene thiuram tetrasulfide can be used.
These may be used alone or in combination of two or more. The carbon material and the vulcanization accelerator can be blended in a known blending formula with a known blending ratio.

硫黄−炭素複合体及び硫黄変性有機化合物の形状は、特に限定されないが、例えば、球状、多面体状、繊維状、棒状、板状、鱗片状、又は無定形状であり、これらは中空状であっても構わない。これらの中で、電極合剤層が均一に形成されることから、球状又は多面体状が好ましい。 The shapes of the sulfur-carbon complex and the sulfur-modified organic compound are not particularly limited, but are, for example, spherical, polyhedral, fibrous, rod-shaped, plate-shaped, scaly, or amorphous, and these are hollow. It doesn't matter. Among these, a spherical or polyhedral shape is preferable because the electrode mixture layer is uniformly formed.

硫黄−炭素複合体及び硫黄変性有機化合物の硫黄含有量は、例えば、硫黄及び酸素が分析可能なCHN分析装置、例えば、エレメンター社製vario MICRO cubeなどを用いて測定することができる。 The sulfur content of the sulfur-carbon complex and the sulfur-modified organic compound can be measured using, for example, a CHN analyzer capable of analyzing sulfur and oxygen, for example, a vario MICRO cube manufactured by Elementer.

正極活物質の粒子径が大き過ぎると均一で平滑な電極合剤層が得られない場合があり、一方、小さ過ぎるとスラリー化工程でのハンドリング性が低下することから、正極活物質の平均粒子径(D50)は0.5μm〜100μmであることが好ましく、1μm〜50μmであることがより好ましく、1μm〜30μmであることがさらに好ましい。 If the particle size of the positive electrode active material is too large, a uniform and smooth electrode mixture layer may not be obtained, while if it is too small, the handleability in the slurrying process deteriorates. Therefore, the average particles of the positive electrode active material are average particles. The diameter (D50) is preferably 0.5 μm to 100 μm, more preferably 1 μm to 50 μm, and even more preferably 1 μm to 30 μm.

本発明において、平均粒子径(D50)とは、レーザー回折光散乱法により測定された50%粒子径をいう。粒子径は体積基準の直径であり、レーザー回折光散乱法では、二次粒子の直径が測定される。 In the present invention, the average particle size (D50) means a 50% particle size measured by a laser diffracted light scattering method. The particle diameter is a volume-based diameter, and the diameter of secondary particles is measured by the laser diffracted light scattering method.

正極活物質は、粉砕や造粒等の方法により所望の粒径とすることができる。粉砕は、気体中で行う乾式粉砕でも、水等の液体中で行う湿式粉砕でもよい。工業的な粉砕方法としては、例えば、ボールミル、ローラーミル、ターボミル、ジェットミル、サイクロンミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ミル、振動ミル、遊星ミル、アトライター、ビーズミル等が挙げられる。 The positive electrode active material can have a desired particle size by a method such as pulverization or granulation. The pulverization may be a dry pulverization performed in a gas or a wet pulverization performed in a liquid such as water. Examples of the industrial crushing method include a ball mill, a roller mill, a turbo mill, a jet mill, a cyclone mill, a hammer mill, a pin mill, a rotary mill, a vibration mill, a planetary mill, an attritor, and a bead mill.

本発明の電池において、バインダーは、公知のものを用いることができる。バインダーの具体例としては、例えば、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、スチレン−イソプレンゴム、フッ素ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリルアミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルエーテル、ポリ塩化ビニル、アクリル酸、ポリアクリル酸、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、セルロースナノファイバー、デンプン等が挙げられる。これらのバインダーは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 In the battery of the present invention, a known binder can be used. Specific examples of the binder include styrene-butadiene rubber, butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, styrene-isoprene rubber, fluororubber, polyethylene, polypropylene, polyacrylamide, polyamide, polyamideimide, and polyimide. Polyacrylonitrile, polyurethane, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene-acrylic acid ester copolymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polymethylmethacrylate, polyacrylate, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl ether, Examples thereof include polyvinyl chloride, acrylic acid, polyacrylic acid, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, sodium carboxymethyl cellulose, cellulose nanofibers, starch and the like. These binders may be used alone or in combination of two or more.

バインダーの含有量は、正極活物質100質量部に対して、0.5質量部〜30質量部であることが好ましく、1質量部〜20質量部であることがより好ましい。 The content of the binder is preferably 0.5 parts by mass to 30 parts by mass, and more preferably 1 part by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material.

本発明の電池において、導電助剤は、電極の導電助剤として公知のものを用いることができる。導電助剤の具体例としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、コールタールピッチ、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック、ローラーブラック、ディスクブラック、カーボンナノチューブ、気相法炭素繊維(Vapor Grown Carbon Fiber:VGCF)、剥片化黒鉛、グラフェン、フラーレン、ニードルコークス等の炭素材料;アルミニウム粉、ニッケル粉、チタン粉等の金属粉末;酸化亜鉛、酸化チタン等の導電性金属酸化物;La、Sm、Ce、TiS等の硫化物が挙げられる。 In the battery of the present invention, as the conductive auxiliary agent, a known conductive auxiliary agent for the electrode can be used. Specific examples of conductive auxiliaries include natural graphite, artificial graphite, coal tar pitch, carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, thermal black, roller black, disc black, and carbon. Carbon materials such as nanotubes, vapor grown carbon fiber (VGCF), flaky graphite, graphene, fullerene, needle coke; metal powders such as aluminum powder, nickel powder, titanium powder; zinc oxide, titanium oxide, etc. Conductive metal oxides of: La 2 S 3 , Sm 2 S 3 , Ce 2 S 3 , TiS 2 and other sulfides.

導電助剤の平均粒子径(D50)は、0.0001μm〜100μmであることが好ましく、0.01μm〜50μmであることがより好ましい。 The average particle size (D50) of the conductive auxiliary agent is preferably 0.0001 μm to 100 μm, and more preferably 0.01 μm to 50 μm.

導電助剤の含有量は、電極活物質100質量部に対して、通常0.1質量部〜50質量部であり、0.5質量部〜30質量部であることが好ましく、1質量部〜20質量部であることがより好ましい。 The content of the conductive auxiliary agent is usually 0.1 part by mass to 50 parts by mass, preferably 0.5 part by mass to 30 parts by mass, and 1 part by mass to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the electrode active material. More preferably, it is 20 parts by mass.

本発明の電池において、正極の電極合剤ペーストを調製するための溶媒としては、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、1,3−ジオキソラン、ニトロメタン、N−メチルピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン、ポリエチレンオキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、γ−ブチロラクトン、水、アルコール等が挙げられる。 In the battery of the present invention, examples of the solvent for preparing the positive electrode mixture paste include propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-di. Ethoxyethane, acetonitrile, propionitrile, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dioxane, 1,3-dioxolane, nitromethane, N-methylpyrrolidone, N, N-dimethylformamide, dimethylacetamide, methylethylketone, cyclohexanone, methyl acetate, acrylic acid Examples thereof include methyl, diethyltriamine, N, N-dimethylaminopropylamine, polyethylene oxide, tetrahydrofuran, dimethyl sulfoxide, sulfolane, γ-butyrolactone, water, alcohol and the like.

溶媒の使用量は、電極合剤ペーストを塗膜する際に選択する塗布方法にあわせて調整することができ、例えば、ドクターブレード法による塗布の場合、正極活物質、バインダー及び導電助剤の合計量100質量部に対して、15質量部〜300質量部であることが好ましく、30質量部〜200質量部であることがより好ましい。 The amount of the solvent used can be adjusted according to the coating method selected when coating the electrode mixture paste. For example, in the case of coating by the doctor blade method, the total of the positive electrode active material, the binder and the conductive auxiliary agent. The amount is preferably 15 parts by mass to 300 parts by mass, and more preferably 30 parts by mass to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass.

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

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

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

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

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

正極の電極合剤ペーストの集電体上への塗布は、集電体の片面に行ってもよいし、両面に行ってもよい。集電体の両面に塗布する場合は、片面ずつ逐次塗布してもよいし、両面同時に塗布してもよい。また、集電体の表面に連続的に塗布してもよいし、間欠的に塗布してもよいし、ストライプ状に塗布してもよい。塗布層の厚さ、長さ及び幅は、電池の大きさ等に応じて、適宜、決定することができる。 The positive electrode mixture paste may be applied to the current collector on one side or both sides of the current collector. When it is applied to both sides of the current collector, it may be applied sequentially on one side at a time, or it may be applied on both sides at the same time. Further, it may be applied continuously to the surface of the current collector, may be applied intermittently, or may be applied in a striped shape. The thickness, length and width of the coating layer can be appropriately determined according to the size of the battery and the like.

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

リチウムを含まない材料を正極活物質として用いる場合、正極活物質においてリチウムをあらかじめドープすることもできる。前記材料にドープする方法は、公知の方法に従えばよい。例えば、対極に金属リチウムを用いて半電池を組み、電気化学的にリチウムをドープする電解ドープ法によってリチウムを挿入する方法や、金属リチウム箔を電極に貼り付けた後、電解液の中に放置し、電極へのリチウムの拡散を利用してドープする貼り付けドープ法によりリチウムを挿入する方法、正極活物質とリチウム金属とを機械的に衝突させ、リチウムを挿入するメカニカルドープ法等が挙げられるが、本発明の電池は、これらの方法によって限定されるものではない。 When a material containing no lithium is used as the positive electrode active material, lithium can be pre-doped in the positive electrode active material. The method for doping the material may be a known method. For example, a semi-battery is assembled using metallic lithium as the counter electrode, and lithium is inserted by the electrolytic doping method in which lithium is electrochemically doped, or a metallic lithium foil is attached to an electrode and then left in an electrolytic solution. Then, a method of inserting lithium by a pasting doping method of doping using the diffusion of lithium to an electrode, a mechanical doping method of mechanically colliding a positive electrode active material with a lithium metal and inserting lithium, and the like can be mentioned. However, the battery of the present invention is not limited to these methods.

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

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

負極活物質として、硫黄、硫黄変性有機化合物、硫黄−炭素複合体、Li(x=1〜8)を用いることもできる。硫黄、硫黄−炭素複合体及び硫黄変性有機化合物は、正極活物質として記載した、硫黄、硫黄−炭素複合体及び硫黄変性有機化合物と同じものを負極活物質に用いることができる。 As an anode active material, sulfur, sulfur-modified organic compounds, sulfur - may carbon composite, also be used Li 2 S x (x = 1~8 ). As the sulfur, sulfur-carbon composite and sulfur-modified organic compound, the same sulfur, sulfur-carbon composite and sulfur-modified organic compound described as the positive electrode active material can be used as the negative electrode active material.

負極活物質の粒子径が大き過ぎると均一で平滑な電極合剤層が得られない場合があり、一方、小さ過ぎるとスラリー化工程でのハンドリング性が低下することから、負極活物質の平均粒子径(D50)は0.01μm〜100μmであることが好ましく、0.5μm〜50μmであることがより好ましく、1μm〜30μmであることがより好ましい。 If the particle size of the negative electrode active material is too large, a uniform and smooth electrode mixture layer may not be obtained, while if it is too small, the handleability in the slurrying process deteriorates. Therefore, the average particles of the negative electrode active material are average particles. The diameter (D50) is preferably 0.01 μm to 100 μm, more preferably 0.5 μm to 50 μm, and even more preferably 1 μm to 30 μm.

負極活物質は、粉砕、造粒等の方法により所望の粒径とすることができる。粉砕は、気体中で行う乾式粉砕でも、水等の液体中で行う湿式粉砕でもよい。工業的な粉砕方法としては、例えば、ボールミル、ローラーミル、ターボミル、ジェットミル、サイクロンミル、ハンマーミル、ピンミル、回転ミル、振動ミル、遊星ミル、アトライター、ビーズミル等が挙げられる。 The negative electrode active material can have a desired particle size by a method such as pulverization or granulation. The pulverization may be a dry pulverization performed in a gas or a wet pulverization performed in a liquid such as water. Examples of the industrial crushing method include a ball mill, a roller mill, a turbo mill, a jet mill, a cyclone mill, a hammer mill, a pin mill, a rotary mill, a vibration mill, a planetary mill, an attritor, and a bead mill.

本発明の電池において、バインダーは、公知のものを用いることができる。バインダーの具体例としては、正極に用いるバインダーとして記載したものと同じものが挙げられる。バインダーは、1種のみを使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。 In the battery of the present invention, a known binder can be used. Specific examples of the binder include the same binders described as the binder used for the positive electrode. Only one kind of binder may be used, or two or more kinds of binders may be used in combination.

バインダーの含有量は、負極活物質100質量部に対して、1質量部〜30質量部であることが好ましく、1質量部〜20質量部であることがより好ましい。 The content of the binder is preferably 1 part by mass to 30 parts by mass, and more preferably 1 part by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material.

本発明の電池において、導電助剤は、電極の導電助剤として公知のものを用いることができる。導電助剤の具体例としては、正極に用いる導電助剤と同様のものが挙げられる。 In the battery of the present invention, as the conductive auxiliary agent, a known conductive auxiliary agent for the electrode can be used. Specific examples of the conductive auxiliary agent include the same conductive auxiliary agents used for the positive electrode.

導電助剤の平均粒子径(D50)は、0.0001μm〜100μmであることが好ましく、0.01μm〜50μmであることがより好ましい。 The average particle size (D50) of the conductive auxiliary agent is preferably 0.0001 μm to 100 μm, and more preferably 0.01 μm to 50 μm.

導電助剤の含有量は、電極活物質100質量部に対して、通常0質量部〜50質量部であり、0質量部〜30質量部であることが好ましく、0.5質量部〜20質量部であることがより好ましい。 The content of the conductive auxiliary agent is usually 0 parts by mass to 50 parts by mass, preferably 0 parts by mass to 30 parts by mass, and 0.5 parts by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the electrode active material. It is more preferable that it is a part.

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

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

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

本発明の電池において、集電体は、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼、カーボン等の導電材料が用いられる。集電体の形状としては、箔状、板状、網状、発泡状、不織布状等が挙げられ、集電体は多孔質又は無孔のどちらでも構わない。また、これらの導電材料は、密着性や電気特性を改良するために表面処理が施されている場合がある。これらの導電材料の中でも、負極電位での安定性や導電性や価格の観点から銅が好ましく、銅箔が特に好ましい。集電体の厚みは、特に制限はないが、通常3μm〜30μmである。 In the battery of the present invention, a conductive material such as titanium, titanium alloy, aluminum, aluminum alloy, copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, and carbon is used as the current collector. Examples of the shape of the current collector include a foil shape, a plate shape, a net shape, a foam shape, a non-woven fabric shape, and the like, and the current collector may be either porous or non-porous. In addition, these conductive materials may be surface-treated in order to improve adhesion and electrical properties. Among these conductive materials, copper is preferable from the viewpoint of stability at the negative electrode potential, conductivity, and price, and copper foil is particularly preferable. The thickness of the current collector is not particularly limited, but is usually 3 μm to 30 μm.

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

負極の電極合剤ペーストを集電体上に塗布する方法は、特に限定されないが、例えば、正極を製造する際に用いられる塗布方法が挙げられる。 The method of applying the electrode mixture paste of the negative electrode onto the current collector is not particularly limited, and examples thereof include a coating method used when manufacturing a positive electrode.

負極の電極合剤ペーストの集電体上への塗布は、集電体の片面に行ってもよいし、両面に行ってもよい。集電体の両面に塗布する場合は、片面ずつ逐次塗布してもよいし、両面同時に塗布してもよい。また、集電体の表面に連続的に塗布してもよいし、間欠的に塗布してもよいし、ストライプ状に塗布してもよい。塗布層の厚さ、長さ及び幅は、電池の大きさ等に応じて、適宜、決定することができる。 The negative electrode mixture paste may be applied to the current collector on one side or both sides of the current collector. When it is applied to both sides of the current collector, it may be applied sequentially on one side at a time, or it may be applied on both sides at the same time. Further, it may be applied continuously to the surface of the current collector, may be applied intermittently, or may be applied in a striped shape. The thickness, length and width of the coating layer can be appropriately determined according to the size of the battery and the like.

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

ケイ素系、スズ系、硫黄系等の、初回不可逆反応が大きな材料を負極活物質として用いる場合、リチウムをあらかじめドープすることもできる。前記材料にドープする方法は、公知の方法に従えばよい。例えば、対極に金属リチウムを用いて半電池を組み、電気化学的にリチウムをドープする電解ドープ法によってリチウムを挿入する方法や、金属リチウム箔を電極に貼り付けた後、電解液の中に放置し、電極へのリチウムの拡散を利用してドープする貼り付けドープ法によりリチウムを挿入する方法、負極活物質とリチウム金属とを機械的に衝突させ、リチウムを挿入するメカニカルドープ法等が挙げられるが、本発明の電池は、これらの方法によって限定されるものではない。 When a material having a large initial irreversible reaction, such as silicon-based, tin-based, or sulfur-based, is used as the negative electrode active material, lithium can be doped in advance. The method for doping the material may be a known method. For example, a semi-battery is assembled using metallic lithium as the counter electrode, and lithium is inserted by the electrolytic doping method in which lithium is electrochemically doped, or a metallic lithium foil is attached to an electrode and then left in an electrolytic solution. Then, a method of inserting lithium by a pasting doping method of doping using the diffusion of lithium to an electrode, a mechanical doping method of mechanically colliding a negative electrode active material with a lithium metal and inserting lithium, and the like can be mentioned. However, the battery of the present invention is not limited to these methods.

セパレータとしては、通常用いられる高分子フィルム、ガラスフィルム等を特に限定なく使用できる。高分子フィルムの具体例としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド等のポリエーテル類、カルボキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース等の種々のセルロース類、ポリ(メタ)アクリル酸及びその種々のエステル類等を主体とする高分子化合物やその誘導体、これらの共重合体や混合物からなるフィルム等が挙げられ、これらのフィルムは、アルミナやシリカなどのセラミック材料、酸化マグネシウム、アラミド樹脂、ポリフッ化ビニリデンでコートされている場合がある。これらのフィルムは、単独で用いることができ、これらの高分子フィルムを重ね合わせて複層フィルムとして用いることもできる。更に、これらの高分子フィルムには、種々の添加剤を用いることができ、その種類や含有量は特に制限されない。これらの高分子フィルムの中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホンからなるフィルムが好ましく用いられる。 As the separator, a commonly used polymer film, glass film or the like can be used without particular limitation. Specific examples of the polymer film include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyacrylamide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyether sulfone, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyethylene oxide and polypropylene. Polymer compounds and derivatives mainly composed of polyethers such as oxides, various celluloses such as carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, poly (meth) acrylic acid and various esters thereof, and copolymers thereof. Examples thereof include films made of a mixture, and these films may be coated with a ceramic material such as alumina or silica, magnesium oxide, an aramid resin, or polyvinylidene chloride. These films can be used alone, or these polymer films can be superposed and used as a multi-layer film. Further, various additives can be used for these polymer films, and the type and content thereof are not particularly limited. Among these polymer films, a film made of polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride, or polysulfone is preferably used.

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

本発明の非水電解質二次電池は、その形状に特に制限はなく、コイン型電池、円筒型電池、角型電池、ラミネート型電池等、種々の形状の電池とすることができる。図1は、本発明の非水電解質二次電池のコイン型非水電解質電池の構造の一例を概略的に示す縦断面図である。図2は、本発明の非水電解質二次電池の円筒型非水電解質電池の基本構成を示す概略図である。図3は、本発明の非水電解質二次電池の円筒型非水電解質電池の内部構造を断面として示す斜視図である。 The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be a battery having various shapes such as a coin type battery, a cylindrical type battery, a square type battery, and a laminated type battery. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing an example of the structure of a coin-type non-aqueous electrolyte battery of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing a basic configuration of a cylindrical non-aqueous electrolyte battery of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing the internal structure of the cylindrical non-aqueous electrolyte battery of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention as a cross section.

図1に示すコイン型非水電解質二次電池10は、正極集電体1aと、正極集電体1a上に形成され、リチウムイオンを放出できる正極合剤層1と、正極集電体1a及び正極合剤層1から構成される正極を収容する正極ケース4と、負極集電体2aと、負極集電体2a上に形成され、正極合剤層1から放出されたリチウムイオンを吸蔵及び放出できる負極合剤層2と、負極集電体2a及び負極合剤層2から構成される負極を収容する負極ケース5と、セパレータ7とを備える。正極ケース4及び負極ケース5の内部は、非水電解質3で満たされている。また、正極ケース4及び負極ケース5の周縁部は、ポリプロピレン製のガスケット6を介してかしめられることにより密閉されている。 The coin-type non-aqueous electrolyte secondary battery 10 shown in FIG. 1 includes a positive electrode current collector 1a, a positive electrode mixture layer 1 formed on the positive electrode current collector 1a and capable of emitting lithium ions, a positive electrode current collector 1a, and a positive electrode current collector 1a. A positive electrode case 4 for accommodating a positive electrode composed of a positive electrode mixture layer 1, a negative electrode current collector 2a, and a lithium ion formed on the negative electrode current collector 2a and released from the positive electrode mixture layer 1 are stored and released. A negative electrode mixture layer 2 that can be formed, a negative electrode case 5 that houses a negative electrode composed of a negative electrode current collector 2a and a negative electrode mixture layer 2, and a separator 7 are provided. The inside of the positive electrode case 4 and the negative electrode case 5 is filled with the non-aqueous electrolyte 3. Further, the peripheral portions of the positive electrode case 4 and the negative electrode case 5 are sealed by being crimped via a polypropylene gasket 6.

図2及び図3に示す円筒型非水電解質二次電池10’は、負極板19と正極板21とがセパレータ7を介して巻回された電極体と、電極体を収容するケース23と、電極体を挟むように配置された一対の絶縁板24とを備える。正極板21は、正極集電体1aと、正極集電体1a上に形成され、リチウムイオンを放出できる正極合剤層1とから構成される。負極板19は、負極集電体2aと、負極集電体2a上に形成され、正極合剤層1から放出されたリチウムイオンを吸蔵及び放出できる負極合剤層2とから構成される。ケース23の内部は、非水電解質3で満たされている。ケース23の開放端部では、正極端子17と、正極端子17の内側に設けられた安全弁26及びPTC(Positive Temperature Coefficient)素子27とがガスケット6を介してかしめられることにより密閉されている。負極板19は、負極リード20を介して負極端子18と接続されている。正極板21は、正極リード22を介して正極端子17と接続されている。 In the cylindrical non-aqueous electrolyte secondary battery 10'shown in FIGS. 2 and 3, an electrode body in which a negative electrode plate 19 and a positive electrode plate 21 are wound via a separator 7, a case 23 accommodating the electrode body, and a case 23 are included. It includes a pair of insulating plates 24 arranged so as to sandwich the electrode body. The positive electrode plate 21 is composed of a positive electrode current collector 1a and a positive electrode mixture layer 1 formed on the positive electrode current collector 1a and capable of emitting lithium ions. The negative electrode plate 19 is composed of a negative electrode current collector 2a and a negative electrode mixture layer 2 formed on the negative electrode current collector 2a and capable of storing and releasing lithium ions released from the positive electrode mixture layer 1. The inside of the case 23 is filled with the non-aqueous electrolyte 3. At the open end of the case 23, the positive electrode terminal 17, the safety valve 26 provided inside the positive electrode terminal 17, and the PTC (Positive Temperature Coefficient) element 27 are sealed by being crimped via the gasket 6. The negative electrode plate 19 is connected to the negative electrode terminal 18 via the negative electrode lead 20. The positive electrode plate 21 is connected to the positive electrode terminal 17 via the positive electrode lead 22.

正極ケース4、負極ケース5及びケース23に用いられる外装部材としては、金属製容器、ラミネートフィルム等が挙げられる。外装部材の厚さは、通常0.5mm以下であり、好ましくは0.3mm以下である。外装部材の形状としては、扁平型(薄型)、角型、円筒型、コイン型、ボタン型等が挙げられる。 Examples of the exterior member used for the positive electrode case 4, the negative electrode case 5, and the case 23 include a metal container, a laminated film, and the like. The thickness of the exterior member is usually 0.5 mm or less, preferably 0.3 mm or less. Examples of the shape of the exterior member include a flat type (thin type), a square type, a cylindrical type, a coin type, and a button type.

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

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

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. As long as it does not deviate from the gist of the present invention, it can be carried out in various forms with modifications, improvements, etc. that can be made by those skilled in the art.

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

<正極Aの作製>
正極活物質としてNCM111(LiNi1/3Co1/3Mn1/3、アルドリッチ社製)を90.0質量部、導電助剤としてアセチレンブラック(デンカブラック、デンカ社製)を5.0質量部、バインダーとしてポリフッ化ビニリデン(クレハ社製)を5.0質量部及び溶媒としてN−メチルピロリドンを90質量部用い、プラネタリーミキサーを用いて分散してスラリー状の電極合剤ペーストを得た。この電極合剤ペーストを、ドクターブレード法によりアルミニウム箔(厚さ15μm)からなる集電体の片面に塗布し、90℃で乾燥の後、プレス成型した。その後、電極を所定の大きさに切断し、更に使用直前に130℃で3時間真空乾燥して正極Aを作製した。
<Preparation of positive electrode A>
90.0 parts by mass of NCM111 (LiNi 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2 , manufactured by Aldrich) as the positive electrode active material, and 5.0 of acetylene black (Denka Black, manufactured by Denka) as the conductive auxiliary agent. Using 5.0 parts by mass of polyvinylidene fluoride (manufactured by Kureha) as a binder and 90 parts by mass of N-methylpyrrolidone as a solvent, the mixture was dispersed using a planetary mixer to obtain a slurry-like electrode mixture paste. rice field. This electrode mixture paste was applied to one side of a current collector made of aluminum foil (thickness 15 μm) by the doctor blade method, dried at 90 ° C., and then press-molded. Then, the electrode was cut to a predetermined size, and immediately before use, it was vacuum dried at 130 ° C. for 3 hours to prepare a positive electrode A.

<負極Aの作製>
負極活物質として人造黒鉛(MAGD、日立化成社製)を97.3質量部、バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴム(40質量%水分散液、日本ゼオン社製)を1.45質量部、カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMCNa、ダイセルファインケム社製)を1.225質量部及び溶媒として水を120質量部用い、プラネタリーミキサーを用いて分散してスラリー状の電極合剤ペーストを得た。この電極合剤ペーストを、ドクターブレード法により銅箔(厚さ10μm)からなる集電体の片面に塗布し、90℃で乾燥の後、プレス成型した。その後、電極を所定の大きさに切断し、更に使用直前に130℃で3時間真空乾燥して負極Aを作製した。
<Manufacturing of negative electrode A>
97.3 parts by mass of artificial graphite (MAGD, manufactured by Hitachi Kasei Co., Ltd.) as the negative electrode active material, 1.45 parts by mass of styrene-butadiene rubber (40% by mass aqueous dispersion, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) as the binder, sodium carboxymethyl cellulose. Using 1.225 parts by mass of (CMCNa, manufactured by Daicel FineChem) and 120 parts by mass of water as a solvent, the mixture was dispersed using a planetary mixer to obtain a slurry-like electrode mixture paste. This electrode mixture paste was applied to one side of a current collector made of copper foil (thickness 10 μm) by the doctor blade method, dried at 90 ° C., and then press-molded. Then, the electrode was cut to a predetermined size, and immediately before use, it was vacuum dried at 130 ° C. for 3 hours to prepare a negative electrode A.

<電池の作製−1>
[実施例1]
エチレンカーボネート50体積%及びジエチルカーボネート50体積%からなる混合溶媒に、支持電解質としてLiPFを1.0mol/Lの濃度で溶解させた溶液を調製した。これに化合物1−1を1.0質量%添加し、非水電解質とした。
円盤状にカットした正極A及び円盤状にカットした負極Aを用い、セパレータとしてポリプロピレンフィルム(セルガード社製)を挟んでケース内に保持した。その後、先に調製した非水電解質をケース内に注入し、かしめ機により密閉して、実施例1の非水電解質二次電池(φ20mm、厚さ3.2mmのコイン型)を作製した。
<Battery production-1>
[Example 1]
A solution was prepared in which LiPF 6 as a supporting electrolyte was dissolved at a concentration of 1.0 mol / L in a mixed solvent consisting of 50% by volume of ethylene carbonate and 50% by volume of diethyl carbonate. Compound 1-1 was added thereto in an amount of 1.0% by mass to prepare a non-aqueous electrolyte.
A positive electrode A cut into a disk shape and a negative electrode A cut into a disk shape were used, and a polypropylene film (manufactured by Celgard) was sandwiched as a separator and held in the case. Then, the non-aqueous electrolyte prepared above was injected into the case and sealed with a caulking machine to prepare a non-aqueous electrolyte secondary battery (φ20 mm, thickness 3.2 mm, coin type) of Example 1.

[実施例2〜16]
化合物1−1の代わりに、表1に示す化合物を非水電解質に添加したこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜16の非水電解質二次電池を作製した。
[Examples 2 to 16]
The non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 2 to 16 were prepared in the same manner as in Example 1 except that the compounds shown in Table 1 were added to the non-aqueous electrolyte instead of Compound 1-1.

[比較例1〜4]
化合物1−1の代わりに、表1に示す化合物を非水電解質に添加したこと以外は、実施例1と同様にして、比較例1〜4の非水電解質二次電池を作製した。添加化合物の7−1〜7−4は、以下に示す化合物を用いた。
[Comparative Examples 1 to 4]
The non-aqueous electrolyte secondary batteries of Comparative Examples 1 to 4 were produced in the same manner as in Example 1 except that the compounds shown in Table 1 were added to the non-aqueous electrolyte instead of Compound 1-1. As the added compounds 7-1 to 7-4, the compounds shown below were used.

Figure 2021114435
Figure 2021114435

[比較例5]
化合物1−1を添加しなかったこと以外は実施例1と同様の操作により、比較例5の非水電解質二次電池を作製した。
[Comparative Example 5]
The non-aqueous electrolyte secondary battery of Comparative Example 5 was produced by the same operation as in Example 1 except that Compound 1-1 was not added.

<充放電評価>
実施例1〜16及び比較例1〜5の非水電解質二次電池を25℃の恒温槽に入れ、充電終止電圧を4.20V、放電終止電圧を2.75Vとし、充電レート0.2C、放電レート0.2Cの充放電試験を5回、更に充電レート2C、放電レート2Cの充放電試験を5回行った。その後、45℃の恒温槽に入れ、充電レート0.5C、放電レート0.5Cで11回、計110回の充放電試験を行い、正極活物質当たりの放電容量(mAh/g)を測定した。110回目の放電容量と11回目の放電容量との比を放電容量比L1(L1=110回目の放電容量÷11回目の放電容量×100)として算出した。
引き続き充電レート2C、放電レート2Cで10回の充放電試験を行い、レート特性R1(R1=120回目の放電容量(2.0C)÷110回目の放電容量(0.5C)×100)を算出した。
実施例1〜16及び比較例1〜5の非水電解質二次電池の放電容量比(L1)及びレート特性(R1)の評価結果を表1に示す。
<Charge / discharge evaluation>
The non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 5 were placed in a constant temperature bath at 25 ° C., the end-of-charge voltage was 4.20 V, the end-of-discharge voltage was 2.75 V, and the charge rate was 0.2 C. The charge / discharge test at a discharge rate of 0.2 C was performed 5 times, and the charge / discharge test at a charge rate of 2C and a discharge rate of 2C was performed 5 times. After that, it was placed in a constant temperature bath at 45 ° C., and a total of 110 charge / discharge tests were performed at a charge rate of 0.5 C and a discharge rate of 0.5 C, for a total of 110 times, and the discharge capacity (mAh / g) per positive electrode active material was measured. .. The ratio of the 110th discharge capacity to the 11th discharge capacity was calculated as the discharge capacity ratio L1 (L1 = 110th discharge capacity ÷ 11th discharge capacity × 100).
Subsequently, 10 charge / discharge tests were performed at a charge rate of 2C and a discharge rate of 2C, and the rate characteristic R1 (R1 = 120th discharge capacity (2.0C) ÷ 110th discharge capacity (0.5C) × 100) was calculated. did.
Table 1 shows the evaluation results of the discharge capacity ratio (L1) and the rate characteristic (R1) of the non-aqueous electrolyte secondary batteries of Examples 1 to 16 and Comparative Examples 1 to 5.

Figure 2021114435
Figure 2021114435

表1の比較例1〜5より、本発明の電池とは異なる非水電解質二次電池は、レート特性(R1)が低く、満足できるものではなかったのに対し、実施例1〜16より、本発明の非水電解質を用いた非水電解質二次電池は、放電容量比(L1)及びレート特性(R1)が、共に80%以上と良好であり、特に、比較例1〜5と比べ、本発明の非水電解質を用いた非水電解質二次電池は、レート特性(R1)に顕著な効果を示すことが確認できた。 From Comparative Examples 1 to 5 in Table 1, the non-aqueous electrolyte secondary battery different from the battery of the present invention had a low rate characteristic (R1) and was not satisfactory, whereas from Examples 1 to 16, The non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte of the present invention has good discharge capacity ratio (L1) and rate characteristics (R1) of 80% or more, and is particularly good as compared with Comparative Examples 1 to 5. It was confirmed that the non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte of the present invention shows a remarkable effect on the rate characteristic (R1).

1 正極合剤層
1a 正極集電体
2 負極合剤層
2a 負極集電体
3 非水電解質
4 正極ケース
5 負極ケース
6 ガスケット
7 セパレータ
10 コイン型の非水電解質二次電池
10’ 円筒型の非水電解質二次電池
17 正極端子
18 負極端子
19 負極板
20 負極リード
21 正極板
22 正極リード
23 ケース
24 絶縁板
26 安全弁
27 PTC素子
1 Positive electrode mixture layer 1a Positive electrode current collector 2 Negative electrode mixture layer 2a Negative electrode current collector 3 Non-aqueous electrolyte 4 Positive electrode case 5 Negative electrode case 6 Gasket 7 Separator 10 Coin-type non-aqueous electrolyte secondary battery 10'Cylindrical non-aqueous Water electrolyte secondary battery 17 Positive electrode terminal 18 Negative electrode terminal 19 Negative electrode plate 20 Negative electrode lead 21 Positive electrode plate 22 Positive electrode lead 23 Case 24 Insulation plate 26 Safety valve 27 PTC element

Claims (9)

分子中に一般式(1)で表される構造を有する化合物からなる非水電解質添加剤。
Figure 2021114435
(式中、R〜Rは、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、Rは、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表し、*は、結合手を表す。ただし、1価又は2価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。)
A non-aqueous electrolyte additive comprising a compound having a structure represented by the general formula (1) in the molecule.
Figure 2021114435
(In the formula, R 1 to R 3 independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 4 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. Represented, * represents a bond. However, some hydrogen atoms of a monovalent or divalent hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group.)
前記化合物は、トリアルキルクロロシランとカルボン酸化合物との反応生成物である請求項1に記載の非水電解質添加剤。 The non-aqueous electrolyte additive according to claim 1, wherein the compound is a reaction product of trialkylchlorosilane and a carboxylic acid compound. 前記化合物は、一般式(2)〜(7)で表される化合物の群から選択される請求項1又は2に記載の非水電解質添加剤。
Figure 2021114435
(式中、R〜Rは、それぞれ独立して、下記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R〜Rのうち少なくとも1つは下記Zを表す。ただし、R〜Rのうち2つが互いに結合して環を形成してもよく、1価の炭化水素基中に、ヘテロ原子(酸素原子、窒素原子及び硫黄原子)が含まれてもよく、1価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。)
Figure 2021114435
(式中、R〜R10は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、*は、結合手を表し、R11は、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表すか又はカルボニル基の炭素原子と結合手との直接結合である。)
Figure 2021114435
(式中、R12〜R15は、それぞれ独立して、前記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R12〜R15のうち少なくとも1つは前記Zを表し、R16は、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表すか又は直接結合である。ただし、R12〜R16のうち2つ以上が互いに結合して環を形成してもよく、1価又は2価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。)
Figure 2021114435
(式中、R17〜R21は、それぞれ独立して、前記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R17〜R21のうち少なくとも1つは前記Zを表し、R22及びR23は、それぞれ独立して、炭素原子数1〜8の2価の炭化水素基を表すか又は直接結合である。ただし、R17〜R23のうち2つ以上が互いに結合して環を形成してもよく、1価又は2価の炭化水素基の一部の水素原子が水酸基で置換されてもよい。)
Figure 2021114435
(式中、R24〜R28は、それぞれ独立して、前記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R24〜R28のうち少なくとも1つは前記Zを表す。)
Figure 2021114435
(式中、R29〜R36は、それぞれ独立して、前記Z、水素原子又は炭素原子数1〜8の1価の炭化水素基を表すが、R29〜R36のうち少なくとも1つは前記Zを表す。)
Figure 2021114435
(式中、R37〜R42は、それぞれ独立して、水素原子又は炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基を表し、R43は、炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基、一部若しくは全部の水素原子がフッ素原子で置換された炭素原子数1〜6の1価の炭化水素基又はシアノ基を表す。)
The non-aqueous electrolyte additive according to claim 1 or 2, wherein the compound is selected from the group of compounds represented by the general formulas (2) to (7).
Figure 2021114435
(In the formula, R 5 to R 7 each independently represent the following Z, a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 5 to R 7 is It represents Z below. However, two of R 5 to R 7 may be bonded to each other to form a ring, and hetero atoms (oxygen atom, nitrogen atom and sulfur atom) are contained in a monovalent hydrocarbon group. It may be contained, and some hydrogen atoms of the monovalent hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group.)
Figure 2021114435
(In the formula, R 8 to R 10 each independently represent a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, * represents a bond, and R 11 represents a carbon atom number 1 to 8 Represents the divalent hydrocarbon group of, or is a direct bond between the carbon atom of the carbonyl group and the bond.)
Figure 2021114435
(In the formula, R 12 to R 15 each independently represent the Z, hydrogen atom or monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 12 to R 15 is Representing Z, R 16 represents a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms or is a direct bond. However, two or more of R 12 to R 16 are bonded to each other to form a ring. It may be formed, or some hydrogen atoms of a monovalent or divalent hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group.)
Figure 2021114435
(In the formula, R 17 to R 21 each independently represent the Z, hydrogen atom or monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 17 to R 21 is Representing Z, R 22 and R 23 each independently represent a divalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms or are directly bonded, except that two of R 17 to R 23. The above may be bonded to each other to form a ring, or some hydrogen atoms of a monovalent or divalent hydrocarbon group may be substituted with a hydroxyl group.)
Figure 2021114435
(In the formula, R 24 to R 28 independently represent the Z, hydrogen atom or monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 24 to R 28 is Represents Z)
Figure 2021114435
(In the formula, R 29 to R 36 independently represent the Z, hydrogen atom or monovalent hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms, but at least one of R 29 to R 36 is Represents Z)
Figure 2021114435
(In the formula, R 37 to R 42 independently represent a hydrogen atom or a monovalent hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and R 43 is a monovalent hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. It represents a hydrogen group, a monovalent hydrocarbon group or a cyano group having 1 to 6 carbon atoms in which some or all of the hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms.)
前記一般式(2)におけるR〜Rのすべてが前記Zを表す請求項3に記載の非水電解質添加剤。 The non-aqueous electrolyte additive according to claim 3, wherein all of R 5 to R 7 in the general formula (2) represent Z. 前記一般式(2)におけるR〜Rのうち2つが前記Zを表す請求項3に記載の非水電解質添加剤。 The non-aqueous electrolyte additive according to claim 3, wherein two of R 5 to R 7 in the general formula (2) represent Z. 前記一般式(3)におけるR16が、メタンジイル基、エタンジイル基、プロパンジイル基又はベンゼンジイル基を表す請求項3に記載の非水電解質添加剤。 The non-aqueous electrolyte additive according to claim 3, wherein R 16 in the general formula (3) represents a methanediyl group, an ethanediyl group, a propanediyl group or a benzenediyl group. 前記一般式(3)におけるR12〜R15のすべてが前記Zを表す請求項3に記載の非水電解質添加剤。 The non-aqueous electrolyte additive according to claim 3, wherein all of R 12 to R 15 in the general formula (3) represent the Z. 請求項1〜7の何れか一項に記載の非水電解質添加剤と、
溶媒及び分散媒からなる群から選択される少なくとも1種と、
支持電解質と
を含む非水電解質であって、
前記非水電解質添加剤を0.01質量%〜20質量%含む非水電解質。
The non-aqueous electrolyte additive according to any one of claims 1 to 7, and the non-aqueous electrolyte additive.
At least one selected from the group consisting of a solvent and a dispersion medium, and
A non-aqueous electrolyte containing a supporting electrolyte,
A non-aqueous electrolyte containing 0.01% by mass to 20% by mass of the non-aqueous electrolyte additive.
正極と、
負極と、
請求項8に記載の非水電解質と
を含む非水電解質二次電池。
With the positive electrode
With the negative electrode
A non-aqueous electrolyte secondary battery containing the non-aqueous electrolyte according to claim 8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2024095854A1 (en) * 2022-11-02 2024-05-10 株式会社Adeka Sulfur-containing material for positive electrode active materials, lithium ion secondary battery, method for charging and discharging lithium ion secondary battery, and composition for forming positive electrode active material layer

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WO2024095854A1 (en) * 2022-11-02 2024-05-10 株式会社Adeka Sulfur-containing material for positive electrode active materials, lithium ion secondary battery, method for charging and discharging lithium ion secondary battery, and composition for forming positive electrode active material layer

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