JP2021119560A - Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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藍子 渡邉
Aiko Watanabe
藍子 渡邉
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Abstract

To provide: a nonaqueous electrolyte which can achieve a low input resistance in a nonaqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode high in Ni content; and a nonaqueous electrolyte secondary battery arranged by use of such a nonaqueous electrolyte, including a positive electrode of high Ni content, and having a low input resistance.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte hereof is to be used for a nonaqueous electrolyte secondary battery having: a positive electrode containing a transition metal oxide capable of occluding and releasing metal ions and including at least Ni and Co, in which Ni accounts for 40 mol% or more of the transition metal; a negative electrode containing a carbon-based material capable of occluding and releasing metal ions; and a nonaqueous electrolyte containing a nonaqueous solvent, and an electrolyte dissolved in the nonaqueous solvent. The nonaqueous electrolyte comprises at least one isocyanate compound selected from a compound represented by the general formula (1) below, and a compound represented by the general formula (2) below. In the formula (1), n≥2; and in the formula (2), p≥1 and s≥1.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水系電解液、及び非水系電解液二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution and a non-aqueous electrolyte solution secondary battery.

スマートフォン等の携帯電話、ノートパソコン等のいわゆる民生用の小型機器用の電源や、電気自動車用等の駆動用車載電源等の広範な用途において、リチウム二次電池等の非水系電解液二次電池が実用化されている。 Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium secondary batteries in a wide range of applications such as power supplies for mobile phones such as smartphones and so-called consumer small devices such as laptop computers, and in-vehicle power supplies for driving such as electric vehicles. Has been put into practical use.

非水系電解液電池の電池特性を改善する手段として、正極や負極の活物質、非水系電解液の添加剤分野において数多くの検討がなされている。 As a means for improving the battery characteristics of a non-aqueous electrolyte battery, many studies have been made in the fields of positive electrode and negative electrode active materials and non-aqueous electrolyte solution additives.

例えば、特許文献1には、電池寿命に優れた非水電解液およびそれを使用した二次電池の提供を目的とし、イソシアナト基を含有する化合物を含む非水溶媒と電解質とからなる非水電解液、およびこの電解液を使用した二次電池が開示されている。実施例には、正極としてLiCoO2電極、負極には黒鉛、電解液にはエチレンカーボネート(EC)とメ
チルエチルカーボネート(MEC)を、EC:MEC=4:6(重量比)の割合で混合し、イソシアナト基を含有する化合物として1,3−ジイソシアナト−4−メチルベンゼン(実施例1〜3)、ジ(イソシアナトノルボルニル)ウレチジン−2,4−ジオン(実施例4〜6)またはジ(イソシアナトノルボルニル)1,3,5−オキサジアジン−2,4,6−トリオン(実施例7〜9)を用いた非水系電解液二次電池の高温保存後の負荷特性について開示されている。
特許文献2には、ガス発生が少なく、電池特性に優れた非水電解液電池を提供することを目的とし、正極活物質を備える正極と、リチウム吸蔵・放出電位が1.0V(vs L
i/Li)より貴な負極活物質を備える負極と、非水電解液を有する非水電解液電池において、前記非水電解液にイソシアナト基を有する有機化合物を添加する非水電解液電池が開示されている。実施例では、正極活物質としてLiMnを含有する正極を用いた非水系電解液二次電池について、1,6−ジイソシアナトヘキサンを含む非水電解液を用い、ガス発生量、ハイレート特性及び残存容量率の検討がなされている。
特許文献3には、溶媒の分解及び電池の変形を抑制し、高温サイクル時の電池特性が改善された電池の提供を目的とし、正極及び負極と、電解質と、セパレータを備えた非水電解質電池であって、正極に水分が1000ppm〜50ppm含有され、電解質が、特定のイソシアナート化合物と、特定の芳香族化合物を、含有することが開示されている。実施例では、正極活物質としてコバルト酸リチウムを含有する正極を用いた非水電解質電池について、正極活物質層中の水分濃度やイソシアネート化合物の種類や含有量を変化させ、高温保存容量維持率の検討がなされている。
For example, Patent Document 1 provides a non-aqueous electrolyte solution having excellent battery life and a secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution, which comprises a non-aqueous solvent containing an isocyanato group-containing compound and an electrolyte. Liquids and secondary batteries using this electrolyte are disclosed. In the examples, LiCoO 2 electrode was mixed as the positive electrode, graphite was mixed as the negative electrode, and ethylene carbonate (EC) and methyl ethyl carbonate (MEC) were mixed as the electrolytic solution at a ratio of EC: MEC = 4: 6 (weight ratio). , Isocyanato group-containing compounds 1,3-diisocyanato-4-methylbenzene (Examples 1 to 3), di (isocyanatonorbornyl) uretidine-2,4-dione (Examples 4 to 6) or di Disclosed about the load characteristics of a non-aqueous electrolyte secondary battery using (isocyanatonorbornyl) 1,3,5-oxadiazine-2,4,6-trione (Examples 7 to 9) after high temperature storage. There is.
Patent Document 2 aims to provide a non-aqueous electrolyte battery that generates less gas and has excellent battery characteristics, and has a positive electrode provided with a positive electrode active material and a lithium occlusion / release potential of 1.0 V (vs L).
In a non-aqueous electrolyte battery having a negative electrode having a negative electrode active material more noble than i / Li + ) and a non-aqueous electrolyte, a non-aqueous electrolyte battery in which an organic compound having an isocyanato group is added to the non-aqueous electrolyte. It is disclosed. In the example, for a non-aqueous electrolyte secondary battery using a positive electrode containing LiMn 2 O 4 as a positive electrode active material, a non-aqueous electrolyte solution containing 1,6-diisosianatohexane was used, and the amount of gas generated and the high rate were used. The characteristics and residual capacity ratio have been examined.
Patent Document 3 describes a non-aqueous electrolyte battery provided with a positive electrode, a negative electrode, an electrolyte, and a separator for the purpose of providing a battery having improved battery characteristics during a high temperature cycle by suppressing decomposition of a solvent and deformation of the battery. It is disclosed that the positive electrode contains 1000 ppm to 50 ppm of water, and the electrolyte contains a specific isocyanate compound and a specific aromatic compound. In the embodiment, for a non-aqueous electrolyte battery using a positive electrode containing lithium cobalt oxide as the positive electrode active material, the water concentration in the positive electrode active material layer and the type and content of the isocyanate compound are changed to maintain the high temperature storage capacity. It is being considered.

特開2002−8719号公報JP-A-2002-8719 特開2009−54319号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-54319 特開2011−28860号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-288860

近年、電気自動車の車載用電源や、スマートフォン等の携帯電話用電源等用に、リチウム電池の高容量化がより一層求められている。高容量な正極活物質として、Ni含有量の高い遷移金属酸化物正極が注目されているが、本発明者らは、Ni含有量の高い正極では
充電時に電解液との表面反応が起こり、入力特性が低下するという問題があることを見出した。
In recent years, there has been an even greater demand for higher capacity lithium batteries for in-vehicle power supplies for electric vehicles, power supplies for mobile phones such as smartphones, and the like. As a high-capacity positive electrode active material, a transition metal oxide positive electrode having a high Ni content has attracted attention. However, the present inventors have input that a positive electrode having a high Ni content undergoes a surface reaction with an electrolytic solution during charging. We found that there was a problem that the characteristics deteriorated.

上記に鑑み、本発明は、遷移金属酸化物を含む正極を用い、該正極が少なくともNi及びCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである正極と、炭素系材料を含む負極を用いる非水系電解液二次電池において、低入力抵抗を実現する非水系電解液及び係る非水系電解液を用いた、低入力抵抗を有する、Ni含有量の高い正極を備える非水系電解液二次電池を提供することを課題とする。 In view of the above, the present invention uses a positive electrode containing a transition metal oxide, a positive electrode in which the positive electrode contains at least Ni and Co and 40 mol% or more of the transition metal is Ni, and a negative electrode containing a carbon-based material. In a non-aqueous electrolyte secondary battery using The subject is to provide the next battery.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、金属イオンを吸蔵および放出可能な遷移金属酸化物であって、少なくともNiとCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである遷移金属酸化物を含有する正極と、金属イオンを吸蔵および放出可能な炭素系材料を含有する負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質を含む非水系電解液とを備える非水系電解液二次電池において、一般式(1)で示される化合物及び一般式(2)で示されるイソシアネート化合物から選択される化合物の少なくとも1種を含有する非水系電解液を用いることにより、非水系電解液二次電池の低入力抵抗を実現できることに想到し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor is a transition metal oxide capable of storing and releasing metal ions, which contains at least Ni and Co, and 40 mol% or more of the transition metal is Ni. It includes a positive electrode containing a transition metal oxide, a negative electrode containing a carbon-based material capable of storing and releasing metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. Non-aqueous electrolyte solution By using a non-aqueous electrolyte solution containing at least one compound selected from the compound represented by the general formula (1) and the isocyanate compound represented by the general formula (2) in the secondary battery. The present invention was completed with the idea that a low input resistance of a non-aqueous electrolyte secondary battery could be realized.

本発明は、以下の態様等を提供する。
<1> 金属イオンを吸蔵および放出可能な遷移金属酸化物であって、少なくともNiとCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである遷移金属酸化物を含有する正極と、
金属イオンを吸蔵および放出可能な炭素系材料を含有する負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質を含む非水系電解液と、を備える非水系電解液二次電池に用いられる非水系電解液であって、
下記一般式(1)で示される化合物及び一般式(2)で示される化合物から選択されるイソシアネート化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする非水系電解液。

Figure 2021119560

(式(1)中、m、nはm+n=6を満たす整数であり、n≧2である。Xは単結合、又は互いに同一でも異なっていてもよいヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基を表す。Yは水素原子、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の1価の有機基を表す。)
Figure 2021119560

(式(2)中、p、q、r、sはp+q=5、r+s=5を満たす整数であり、p≧1、s≧1である。Rは互いに同一でも異なっていてもよい水素原子、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の有機基を表す。X’は単結合、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基を表す。)
<2> 前記非水系電解液が前記式(1)で示される化合物を含有し、前記式(1)中、nが2である、<1>に記載の非水系電解液。
<3> 前記非水系電解液が前記式(1)で示される化合物を含有し、前記式(1)中、
Xがメチレン基又はジメチルメチレン基である、<1>又は<2>に記載の非水系電解液。
<4>前記非水系電解液が前記式(2)で示される化合物を含有し、前記式(2)中、s=p=1である、<1>に記載の非水系電解液。
<5>前記非水系電解液が、P−F結合を有する化合物、及びSO構造を有する化合物の少なくとも1種を含む、<1>〜<4>のいずれかに記載の非水系電解液。
<6>金属イオンを吸蔵および放出可能な正極と、金属イオンを吸蔵および放出可能な炭素系材料を含有する負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質を含む非水系電解液と、
を備える非水系電解液二次電池であって、
該正極が、遷移金属酸化物を含有し、かつ遷移金属として少なくともNi及びCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiであり、
該非水系電解液が、<1>〜<5>のいずれかに記載の非水系電解液である、非水系電解液二次電池。 The present invention provides the following aspects and the like.
<1> A transition metal oxide capable of occluding and releasing metal ions, which contains at least Ni and Co and contains a transition metal oxide in which 40 mol% or more of the transition metal is Ni.
A non-aqueous electrolyte solution used in a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode containing a carbon-based material capable of occluding and releasing metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. It is an aqueous electrolyte
A non-aqueous electrolytic solution containing at least one of an isocyanate compound selected from the compound represented by the following general formula (1) and the compound represented by the general formula (2).
Figure 2021119560

(In the formula (1), m and n are integers satisfying m + n = 6, and n ≧ 2. X is a single bond or a carbon which may have a heteroatom which may be the same or different from each other. It represents a divalent organic group of numbers 1 to 10. Y represents a monovalent organic group of carbon numbers 1 to 10 which may have a hydrogen atom, a halogen atom, or a hetero atom.)
Figure 2021119560

(In equation (2), p, q, r, s are integers satisfying p + q = 5, r + s = 5, and p ≧ 1, s ≧ 1. R is a hydrogen atom which may be the same or different from each other. , A halogen atom, or an organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom. X'is a single bond or a divalent group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom. Represents an organic group.)
<2> The non-aqueous electrolyte solution according to <1>, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains the compound represented by the formula (1), and n is 2 in the formula (1).
<3> The non-aqueous electrolyte solution contains the compound represented by the formula (1), and in the formula (1),
The non-aqueous electrolyte solution according to <1> or <2>, wherein X is a methylene group or a dimethylmethylene group.
<4> The non-aqueous electrolyte solution according to <1>, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains the compound represented by the formula (2), and s = p = 1 in the formula (2).
<5> The non-aqueous electrolyte solution according to any one of <1> to <4>, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains at least one compound having a PF bond and a compound having an SO 2 structure.
<6> A positive electrode capable of occluding and releasing metal ions, a negative electrode containing a carbon-based material capable of occluding and releasing metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. ,
It is a non-aqueous electrolyte secondary battery equipped with
The positive electrode contains a transition metal oxide and at least Ni and Co as a transition metal, and 40 mol% or more of the transition metal is Ni.
A non-aqueous electrolyte secondary battery in which the non-aqueous electrolyte solution is the non-aqueous electrolyte solution according to any one of <1> to <5>.

本発明によれば、Ni含有量の高い正極を備える非水系電解液二次電池において、低入力抵抗を実現できる非水系電解液が提供される。また、係る非水系電解液を用いた、低入力抵抗を有するNi含有量の高い正極を備える非水系電解液二次電池が提供される。 According to the present invention, there is provided a non-aqueous electrolyte secondary battery provided with a positive electrode having a high Ni content, which can realize a low input resistance. Further, a non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution and having a positive electrode having a low input resistance and a high Ni content is provided.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。以下の実施の形態は、本発明の一例(代表例)であり、本発明はこれらに限定されるものではない。また、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following embodiments are examples (representative examples) of the present invention, and the present invention is not limited thereto. Further, the present invention can be arbitrarily modified and implemented without departing from the gist thereof.

<1.非水系電解液>
本実施形態に係る非水系電解液は、金属イオンを吸蔵および放出可能な遷移金属酸化物であって、少なくともNiとCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである遷移金属酸化物を含有する正極と、金属イオンを吸蔵および放出可能な炭素系材料を含有する負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質を含む非水系電解液と、を備える非水系電解液二次電池に用いられる非水系電解液であって、下記一般式(1)で示される化合物及び一般式(2)で示される化合物から選択されるイソシアネート化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする。

Figure 2021119560

(式(1)中、m、nはm+n=6を満たす整数であり、n≧2である。Xは単結合、又は互いに同一でも異なっていてもよいヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基を表す。Yは水素原子、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の1価の有機基を表す。)
Figure 2021119560

(式(2)中、p、q、r、sはp+q=5、r+s=5を満たす整数であり、p≧1、s≧1である。Rは互いに同一でも異なっていてもよい水素原子、ハロゲン原子、又はヘ
テロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の1価の有機基を表す。X’は単結合、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基を表す。) <1. Non-aqueous electrolyte solution>
The non-aqueous electrolyte solution according to the present embodiment is a transition metal oxide capable of storing and releasing metal ions, containing at least Ni and Co, and 40 mol% or more of the transition metal is Ni. A non-aqueous electrolyte solution comprising a positive electrode containing a substance, a negative electrode containing a carbon-based material capable of storing and releasing metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. It is a non-aqueous electrolyte solution used for a secondary battery, and is characterized by containing at least one of an isocyanate compound selected from the compound represented by the following general formula (1) and the compound represented by the general formula (2). And.
Figure 2021119560

(In the formula (1), m and n are integers satisfying m + n = 6, and n ≧ 2. X is a single bond or a carbon which may have a heteroatom which may be the same or different from each other. It represents a divalent organic group of numbers 1 to 10. Y represents a monovalent organic group of carbon numbers 1 to 10 which may have a hydrogen atom, a halogen atom, or a hetero atom.)
Figure 2021119560

(In equation (2), p, q, r, s are integers satisfying p + q = 5, r + s = 5, and p ≧ 1, s ≧ 1. R is a hydrogen atom which may be the same or different from each other. , A halogen atom, or a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom. X'is a single bond or has 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom. Represents a divalent organic group.)

一般式(1)で示される化合物及び一般式(2)で示される化合物から選択される少なくとも1種のイソシアネート化合物を含有する非水系電解液を用いることで、金属イオンを吸蔵および放出可能な遷移金属酸化物であって、少なくともNiとCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである遷移金属酸化物を含有する正極を備える非水系電解液二次電池を低入力抵抗とするメカニズムは明らかではないが、以下の様に推測される。
正極材中、正極活物質に用いられる代表的な遷移金属であるMn、Co、Feは充電時における価数変化が+1である。これに対し、含Ni正極では充電時にNiの価数が+2から+4へと変化するが、含有するNiの割合が高まるにつれ、不安定な+3価が増える。Niの3価は不安定であるために電解液との表面反応が起こり、表面のLi挿入点が失活することで入力特性が低下すると推測される。本発明者らは、Ni含有量の多い正極において、多く存在する不安定なNiの表面活性を下げることに想到した。本実施形態においては、電解液に芳香環を含む化合物を含むことで、芳香環π電子と表面に存在する不安定なNiが相互作用し、活性点に優先的に吸着、さらには安定化させると予想される。さらに式(1)又は式(2)で示される化合物は、二つ以上のイソシアネート(NCO)基を有することで、電解液中に含まれる求核剤を起点としてNCO基同士が重合し、添加剤による活性点被覆効果がより強靭なものとなり、本発明の効果を奏すると推測される。このとき、電解液中に含まれる求核剤は、電解液成分が還元されて生成するものであり、本発明においては、電解液成分が還元されうる電位を有する負極材料(炭素系材料に代表される)を用いる。
さらに、NCO基が芳香環に直結せずに炭化水素基を介するイソシアネート化合物を用いることで、該化合物自体の分解を抑制しつつ、活性点への保護効果が発揮されやすくなると推測される。
A transition capable of storing and releasing metal ions by using a non-aqueous electrolyte solution containing at least one isocyanate compound selected from the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2). A non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode containing a transition metal oxide containing at least Ni and Co and 40 mol% or more of the transition metal being Ni is defined as a metal oxide having a low input resistance. The mechanism is not clear, but it is speculated as follows.
Among the positive electrode materials, Mn, Co, and Fe, which are typical transition metals used for the positive electrode active material, have a valence change of +1 during charging. On the other hand, in the Ni-containing positive electrode, the valence of Ni changes from +2 to +4 during charging, but as the proportion of Ni contained increases, the unstable +3 valence increases. Since the trivalent value of Ni is unstable, a surface reaction with the electrolytic solution occurs, and it is presumed that the input characteristics deteriorate due to the deactivation of the Li insertion point on the surface. The present inventors have come up with the idea of reducing the surface activity of unstable Ni, which is abundant in a positive electrode having a high Ni content. In the present embodiment, by including the compound containing an aromatic ring in the electrolytic solution, the aromatic ring π electron and the unstable Ni existing on the surface interact with each other to preferentially adsorb and stabilize the active point. It is expected to be. Further, the compound represented by the formula (1) or the formula (2) has two or more isocyanate (NCO) groups, so that the NCO groups are polymerized from each other starting from the nucleophile contained in the electrolytic solution and added. It is presumed that the active site coating effect of the agent becomes stronger and the effect of the present invention is exhibited. At this time, the nucleophile contained in the electrolytic solution is produced by reducing the electrolytic solution component, and in the present invention, the negative electrode material (represented by a carbon-based material) having a potential at which the electrolytic solution component can be reduced. To be) is used.
Further, it is presumed that by using an isocyanate compound in which the NCO group is not directly linked to the aromatic ring and the hydrocarbon group is used, the effect of protecting the active site can be easily exerted while suppressing the decomposition of the compound itself.

<1−1.イソシアネート化合物>
本発明の一実施形態に係る非水系電解液は、下記一般式(1)で示される化合物及び下記一般式(2)で示される化合物から選択される少なくとも1種のイソシアネート化合物を含有することを特徴とする。
<1-1. Isocyanate compound>
The non-aqueous electrolyte solution according to the embodiment of the present invention contains at least one isocyanate compound selected from the compound represented by the following general formula (1) and the compound represented by the following general formula (2). It is a feature.

<1−1−1.一般式(1)で示される化合物>

Figure 2021119560

(式(1)中、m、nはm+n=6を満たす整数であり、n≧2である。Xは単結合、又は互いに同一でも異なっていてもよいヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基を表す。Yは水素原子、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の1価の有機基を表す。) <1-1-1. Compound represented by general formula (1)>
Figure 2021119560

(In the formula (1), m and n are integers satisfying m + n = 6, and n ≧ 2. X is a single bond or a carbon which may have a heteroatom which may be the same or different from each other. It represents a divalent organic group of numbers 1 to 10. Y represents a monovalent organic group of carbon numbers 1 to 10 which may have a hydrogen atom, a halogen atom, or a hetero atom.)

一般式(1)に係るXは単結合、又は互いに同一でも異なっていてもよいヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基を表す。
ヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基としては、例えば、炭素数10以下の、置換基を有していてもよい炭化水素基;カルボニル基;又は2以上の、置換基を有していてもよい炭化水素基と、酸素原子(−O−)、硫黄原子(−S−)、カルボニル基(−CO−)及びアミノ基(−NH−)から選択された少なくとも1種の基からなる基;が挙げられる。
X according to the general formula (1) represents a single bond or a divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have heteroatoms which may be the same or different from each other.
Examples of the divalent organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom include a hydrocarbon group having 10 or less carbon atoms and which may have a substituent; a carbonyl group; or 2 or more. Is selected from a hydrocarbon group which may have a substituent and an oxygen atom (-O-), a sulfur atom (-S-), a carbonyl group (-CO-) and an amino group (-NH-). A group consisting of at least one group;

このような基としては、置換基を有していてもよい炭化水素基と酸素原子(−O−)とからなるエーテル基;置換基を有していてもよい炭化水素基と酸素原子(−O−)とカルボニル基(−CO−)とからなるエステル基;置換基を有していてもよい炭化水素基と硫黄原子(−S−)とからなるチオエーテル基;置換基を有していてもよい炭化水素基とアミノ基(−NH−)とカルボニル基(−CO−)とからなるアミド基が挙げられる。 Such groups include an ether group consisting of a hydrocarbon group which may have a substituent and an oxygen atom (-O-); a hydrocarbon group which may have a substituent and an oxygen atom (-O-). An ester group consisting of an O-) and a carbonyl group (-CO-); a thioether group consisting of a hydrocarbon group which may have a substituent and a sulfur atom (-S-); a substituent. Examples thereof include an amide group consisting of a good hydrocarbon group, an amino group (-NH-) and a carbonyl group (-CO-).

炭化水素基としては、具体的には、例えば、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン等の炭素数1〜10のアルキレン基;ビニレン等の炭素数2〜10のアルケニレン基;エチニレン基等の炭素数2〜10のアルキニレン基;シクロペンチレン、シクロヘキシレン基等のシクロアルケニレン基;フェニレン基等の炭素数6〜10のアリーレン基;が挙げられる。
なかでも、電池の入力抵抗の観点から、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の2価の炭化水素基が好ましい。なお、炭化水素基が置換基を有している場合、置換基が含む炭素の数は、この炭素数に含まない。
より好ましくは、置換基を有していてもよい、炭素数1〜6の2価の直鎖又は分岐の脂肪族炭化水素基であり、さらに好ましくは炭素数1〜4の2価の直鎖又は分岐の脂肪炭化水素基である。このような炭化水素基としては、例えば、メチレン基、メチルメチレン基、ジメチルメチレン基、エチルメチレン基、ジメチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基が好ましく挙げられる。
Specific examples of the hydrocarbon group include an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms such as methylene, ethylene, propylene and butylene; an alkenylene group having 2 to 10 carbon atoms such as vinylene; and an ethynylene group having 2 carbon atoms. Examples thereof include alkynylene groups of 10 to 10; cycloalkenylene groups such as cyclopentylene and cyclohexylene groups; and arylene groups having 6 to 10 carbon atoms such as phenylene groups;
Of these, a divalent hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, which may have a substituent, is preferable from the viewpoint of the input resistance of the battery. When the hydrocarbon group has a substituent, the number of carbons contained in the substituent is not included in this number of carbon atoms.
More preferably, it is a divalent linear or branched aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, which may have a substituent, and more preferably, a divalent linear chain having 1 to 4 carbon atoms. Alternatively, it is a branched aliphatic hydrocarbon group. Preferred examples of such a hydrocarbon group include a methylene group, a methylmethylene group, a dimethylmethylene group, an ethylmethylene group, a dimethylene group, a trimethylene group and a tetramethylene group.

ここで、ヘテロ原子としては、ハロゲン原子、リン原子、ケイ素原子、酸素原子及び硫黄原子が挙げられ、中でも、電池の入力抵抗を低くする観点、電気化学的な副反応が少ない観点から、フッ素原子が好ましい。
ヘテロ原子は、炭化水素基の炭素原子と置換されていてもよいし、炭化水素基の水素原子と置換されていてもよい。
Here, examples of the hetero atom include a halogen atom, a phosphorus atom, a silicon atom, an oxygen atom and a sulfur atom. Among them, a fluorine atom from the viewpoint of lowering the input resistance of the battery and having few electrochemical side reactions. Is preferable.
The heteroatom may be substituted with a carbon atom of a hydrocarbon group or may be substituted with a hydrogen atom of a hydrocarbon group.

ここで、前記置換基としては、シアノ基、イソシアナト基、アシル基(−(C=O)−R)、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、アルコキシカルボニル基(−(C=O)O−R)、スルホニル基(−SO−R)、スルホニルオキシ基(−O(SO)−R)、アルコキシスルホニル基(−(SO)−O−R)、アルコキシスルホニルオキシ基(−O−(SO)−O−R)、アルコキシカルボニルオキシ基(−O−(C=O)−O−R)、アルコキシ基(−O−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基等が挙げられる。なお、Rは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数2〜10のアルケニル基、又は炭素数2〜10のアルキニル基を示す。Rがアルキレン基の場合は置換している炭化水素基の一部と結合し環を形成していてもよい。
これらの置換基の中でも好ましくは、シアノ基、イソシアナト基、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基であり、更に好ましくは、イソシアナト基、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基であり、特に好ましくは、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基である。
Here, the substituents include a cyano group, an isocyanato group, an acyl group (-(C = O) -R a ), an acyloxy group (-O (C = O) -R a ), and an alkoxycarbonyl group (-(). C = O) O-R a ), sulfonyl group (-SO 2- R a ), sulfonyloxy group (-O (SO 2 ) -R a ), alkoxysulfonyl group (-(SO 2 ) -O-R a) ), Alkoxysulfonyloxy group (-O- (SO 2 ) -O-R a ), Alkoxycarbonyloxy group (-O- (C = O) -O-R a ), Alkoxy group (-O-R a ) , Halogen atom (preferably fluorine atom), trifluoromethyl group and the like. Ra represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms. When Ra is an alkylene group, it may be bonded to a part of the substituted hydrocarbon group to form a ring.
Among the above substituents, a cyano group, an isocyanato group, an acyloxy group (-O (C = O) -R a), a halogen atom (preferably, fluorine atom), a trifluoromethyl group, more preferably , isocyanato group, an acyloxy group (-O (C = O) -R a), a halogen atom (preferably, fluorine atom), a trifluoromethyl group, particularly preferably an acyloxy group (-O (C = O) -R a), a halogen atom (preferably, fluorine atom), a trifluoromethyl group.

一般式(1)に係るXは、正極表面への被覆密度を高める観点から、芳香環とNCO基との距離がより短い、単結合、メチレン基及びジメチルメチレン基がより好ましく、一般式(1)で示される化合物自体の分解を抑制しつつ、活性点への保護効果の観点から、メチレン基及びジメチルメチレン基が特に好ましい。
一般式(1)に係るXは、同一でも異なっていてもよいが、同一であることが、化合物の合成が容易である点で好ましい。
非水系電解液二次電池の入力抵抗を十分低くする観点から、式(1)中、nが2であるジイソシアネート化合物が特に好ましい。
X according to the general formula (1) is more preferably a single bond, a methylene group or a dimethylmethylene group, which has a shorter distance between the aromatic ring and the NCO group, from the viewpoint of increasing the coating density on the positive electrode surface, and the general formula (1). ), The methylene group and the dimethylmethylene group are particularly preferable from the viewpoint of the protective effect on the active site while suppressing the decomposition of the compound itself.
X according to the general formula (1) may be the same or different, but it is preferable that they are the same in that the compound can be easily synthesized.
From the viewpoint of sufficiently lowering the input resistance of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the diisocyanate compound having n of 2 in the formula (1) is particularly preferable.

一般式(1)に係るYは水素原子、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の1価の有機基を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられ、好ましくは、電気化学的な副反応が少ない観点から、フッ素原子である。
ヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の1価の有機基としては、例えば、置換基を有していてもよい炭化水素基が挙げられ、より具体的には、置換基を有していてもよい直鎖又は分岐の脂肪族炭化水素基、並びに置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基が挙げられる。
炭素数1〜10の炭化水素基としては、好ましくは炭素数1〜6の炭化水素基であり、特に好ましくは炭素数1〜4の炭化水素基である。
炭化水素基の具体例としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基及びアリール基が挙げられる。
Y according to the general formula (1) represents a monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hydrogen atom, a halogen atom, or a hetero atom.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable from the viewpoint of having few electrochemical side reactions.
Examples of the monovalent organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom include a hydrocarbon group which may have a substituent, and more specifically, a substituent may be used. Examples include linear or branched aliphatic hydrocarbon groups which may have, as well as aromatic hydrocarbon groups which may have substituents.
The hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is preferably a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
Specific examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group and an aryl group.

アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。中でも好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、ヘキシル基、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、特に好ましくはメチル基、エチル基、n−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられる。上述のアルキル基であると、正極活物質及び/又は負極活物質の表面近傍へ一般式(A)で表される化合物が局在化する傾向にあるため好ましい。 Specific examples of the alkyl group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an iso-propyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, an n-pentyl group, a hexyl group, a heptyl group, an octyl group and a nonyl group. , Decyl group and the like. Of these, methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group and hexyl group are preferable, and methyl group, ethyl group, n-propyl group and n-butyl group are more preferable. Groups, tert-butyl group, n-pentyl group, particularly preferably methyl group, ethyl group, n-butyl group, tert-butyl group can be mentioned. The above-mentioned alkyl group is preferable because the compound represented by the general formula (A) tends to be localized near the surface of the positive electrode active material and / or the negative electrode active material.

アルケニル基の具体例としては、ビニル基、アリル基、メタリル基、2−ブテニル基、3−メチル2−ブテニル基、3−ブテニル基、4−ペンテニル基等が挙げられる。中でも好ましくは、ビニル基、アリル基、メタリル基、2−ブテニル基、さらに好ましくは、ビニル基、アリル基、メタリル基、特に好ましくは、ビニル基又はアリル基が挙げられる。上述のアルケニル基であると、正極活物質の表面近傍へ一般式(1)で示される化合物が局在化する傾向にあるため好ましい。 Specific examples of the alkenyl group include a vinyl group, an allyl group, a metallicyl group, a 2-butenyl group, a 3-methyl2-butenyl group, a 3-butenyl group, a 4-pentenyl group and the like. Of these, a vinyl group, an allyl group, a metalyl group, a 2-butenyl group, more preferably a vinyl group, an allyl group, a metalyl group, and particularly preferably a vinyl group or an allyl group can be mentioned. The above-mentioned alkenyl group is preferable because the compound represented by the general formula (1) tends to be localized near the surface of the positive electrode active material.

アルキニル基の具体例としては、エチニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、4−ペンチニル基、5−ヘキシニル基等が挙げられる。中でも好ましくは、エチニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、さらに好ましくは、2−プロピニル基、3−ブチニル基、特に好ましくは、2−プロピニル基が挙げられる。上述のアルキニル基であると、正極活物質及び/又は負極活物質の表面近傍へ一般式(1)で示される化合物が局在化する傾向にあるため好ましい。 Specific examples of the alkynyl group include an ethynyl group, a 2-propynyl group, a 2-butynyl group, a 3-butynyl group, a 4-pentynyl group, a 5-hexynyl group and the like. Of these, ethynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group are more preferable, 2-propynyl group and 3-butynyl group are more preferable, and 2-propynyl group is particularly preferable. The above-mentioned alkynyl group is preferable because the compound represented by the general formula (1) tends to be localized near the surface of the positive electrode active material and / or the negative electrode active material.

アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。なかでも、正極活物質の表面近傍へ一般式(1)で示される化合物が局在化する傾向にある観点から、フェニル基が好ましい。
ヘテロ原子としては、ハロゲン原子、リン原子、ケイ素原子、酸素原子及び硫黄原子が挙げられ、中でも、電気化学的な副反応が少ない観点から、フッ素原子が好ましい。
ヘテロ原子は、炭化水素基の炭素原子と置換されていてもよいし、炭化水素基の水素原子と置換されていてもよい。
ここで、前記置換基としては、シアノ基、イソシアナト基、アシル基(−(C=O)−R)、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、アルコキシカルボニル基(−(C=O)O−R)、スルホニル基(−SO−R)、スルホニルオキシ基(−O(SO)−R)、アルコキシスルホニル基(−(SO)−O−R)、アルコキシスルホニ
ルオキシ基(−O−(SO)−O−R)、アルコキシカルボニルオキシ基(−O−(C=O)−O−R)、アルコキシ基(−O−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基等が挙げられる。なお、Rは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数2〜10のアルケニル基、又は炭素数2〜10のアルキニル基を示す。Rがアルキレン基の場合は置換している炭化水素基の一部と結合し環を形成していてもよい。
これらの置換基の中でも好ましくは、シアノ基、イソシアナト基、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基であり、更に好ましくは、イソシアナト基、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基であり、特に好ましくは、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、ハロゲン(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基である。
Yは、非水系電解液二次電池の入力抵抗を十分低くする観点から、好ましくは、水素原子、メチル基、又はエチル基であり、特に好ましくは、水素原子、又はメチル基である。
Specific examples of the aryl group include a phenyl group, a tolyl group, a benzyl group, a phenethyl group and the like. Of these, a phenyl group is preferable from the viewpoint that the compound represented by the general formula (1) tends to be localized near the surface of the positive electrode active material.
Examples of the hetero atom include a halogen atom, a phosphorus atom, a silicon atom, an oxygen atom and a sulfur atom, and among them, a fluorine atom is preferable from the viewpoint of few electrochemical side reactions.
The heteroatom may be substituted with a carbon atom of a hydrocarbon group or may be substituted with a hydrogen atom of a hydrocarbon group.
Here, the substituents include a cyano group, an isocyanato group, an acyl group (-(C = O) -R a ), an acyloxy group (-O (C = O) -R a ), and an alkoxycarbonyl group (-(). C = O) O-R a ), sulfonyl group (-SO 2- R a ), sulfonyloxy group (-O (SO 2 ) -R a ), alkoxysulfonyl group (-(SO 2 ) -O-R a) ), Alkoxysulfonyloxy group (-O- (SO 2 ) -O-R a ), Alkoxycarbonyloxy group (-O- (C = O) -O-R a ), Alkoxy group (-O-R a ) , Halogen atom (preferably fluorine atom), trifluoromethyl group and the like. Ra represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms. When Ra is an alkylene group, it may be bonded to a part of the substituted hydrocarbon group to form a ring.
Among the above substituents, a cyano group, an isocyanato group, an acyloxy group (-O (C = O) -R a), a halogen atom (preferably, fluorine atom), a trifluoromethyl group, more preferably , isocyanato group, an acyloxy group (-O (C = O) -R a), a halogen atom (preferably, fluorine atom), a trifluoromethyl group, particularly preferably an acyloxy group (-O (C = O) -R a), halogen (preferably fluorine atom), a trifluoromethyl group.
Y is preferably a hydrogen atom, a methyl group, or an ethyl group, and particularly preferably a hydrogen atom or a methyl group, from the viewpoint of sufficiently lowering the input resistance of the non-aqueous electrolyte secondary battery.

式(1)で示される化合物としては、具体的には、1,3−キシリレンジイソシアネート、1,3−ビス(2−イソシアナト−2−プロピル)ベンゼン、トルエンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネートが挙げられる。中でも、電池の入力抵抗を低くする観点から、1,3−キシリレンジイソシアナート、1,3−ビス(2−イソシアナト−2−プロピル)ベンゼン、トルエンジイソシアネートが好ましい。また、化合物自体の分解を抑制しつつ、活性点への保護効果が発揮されやすくなることから、1,3−キシリレンジイソシアナート、1,3−ビス(2−イソシアナト−2−プロピル)ベンゼンが好ましい。 Specific examples of the compound represented by the formula (1) include 1,3-xylylene diisocyanate, 1,3-bis (2-isocyanato-2-propyl) benzene, toluene diisocyanate, and phenylenedi isocyanate. Of these, 1,3-xylylene diisocyanate, 1,3-bis (2-isocyanato-2-propyl) benzene, and toluene diisocyanate are preferable from the viewpoint of lowering the input resistance of the battery. In addition, 1,3-xylylene diisocyanate and 1,3-bis (2-isocyanato-2-propyl) benzene are more likely to exert a protective effect on the active site while suppressing the decomposition of the compound itself. preferable.

<1−1−2.一般式(2)で示される化合物>

Figure 2021119560
(式(2)中、p、q、r、sはp+q=5、r+s=5を満たす整数であり、p≧1、s≧1である。Rは互いに同一でも異なっていてもよい水素原子、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の有機基を表す。X’は単結合、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基を表す。) <1-1-2. Compound represented by general formula (2)>
Figure 2021119560
(In equation (2), p, q, r, s are integers satisfying p + q = 5, r + s = 5, and p ≧ 1, s ≧ 1. R is a hydrogen atom which may be the same or different from each other. , A halogen atom, or an organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom. X'is a single bond or a divalent group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom. Represents an organic group.)

一般式(2)中、Rは互いに同一でも異なっていてもよい水素原子、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の有機基を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。好ましくは、電気化学的な副反応が少ない観点でフッ素原子である。
ヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の有機基のヘテロ原子としては、ハロゲン原子、リン原子、ケイ素原子、酸素原子及び硫黄原子が挙げられる。
ヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の有機基としては、例えば、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルコキシ基、アミノ基、アミド基が挙げられる。
なかでも、置換基を有していてもよい炭素数1〜10の炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜10のアルコキシ基が好ましい。なお、炭化水素基が置換基を有している場合、置換基が含む炭素の数も、この炭素数に含まれる。
炭化水素基は、炭素−炭素不飽和結合を有する炭素数2〜10の炭化水素基であってもよい。炭素−炭素不飽和結合を有する炭素数2〜10の炭化水素基とは、後述する炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜10のアルキニル基又は炭素数6〜10のアリール
基が挙げられる。
一般式(2)に係るRが複数存在する場合、同一でも異なっていてもよいが、同一であることが、化合物の合成が容易である点で好ましい。
炭素数1〜10の炭化水素基としては、好ましくは炭素数1〜6の炭化水素基であり、特に好ましくは炭素数1〜4の炭化水素基である。
炭化水素基の具体例としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基及びアリール基が挙げられる。
アルキル基の具体例としては、式(1)で示される化合物の説明で例示した基と同様の基が挙げられる。好ましくはメチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、ヘキシル基、さらに好ましくは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、特に好ましくはメチル基、エチル基、n−ブチル基、tert−ブチル基が挙げられる。
In the general formula (2), R represents an organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hydrogen atom, a halogen atom, or a hetero atom which may be the same or different from each other.
Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom and a bromine atom. Preferably, it is a fluorine atom in terms of having few electrochemical side reactions.
Examples of the heteroatom of the organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a heteroatom include a halogen atom, a phosphorus atom, a silicon atom, an oxygen atom and a sulfur atom.
The organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a heteroatom may have, for example, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent and a substituent. Examples thereof include an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an amino group and an amide group.
Among them, a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent or an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms which may have a substituent is preferable. When the hydrocarbon group has a substituent, the number of carbons contained in the substituent is also included in this number of carbons.
The hydrocarbon group may be a hydrocarbon group having a carbon-carbon unsaturated bond and having 2 to 10 carbon atoms. Examples of the hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms having a carbon-carbon unsaturated bond include an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, which will be described later. Be done.
When a plurality of Rs according to the general formula (2) are present, they may be the same or different, but the same is preferable in that the compound can be easily synthesized.
The hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms is preferably a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.
Specific examples of the hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group and an aryl group.
Specific examples of the alkyl group include groups similar to those exemplified in the description of the compound represented by the formula (1). Preferably methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, hexyl group, more preferably methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group. , Tert-Butyl group, n-pentyl group, particularly preferably methyl group, ethyl group, n-butyl group, tert-butyl group.

アルケニル基の具体例としては、式(1)で示される化合物の説明で例示した基と同様の基が挙げられる。中でも好ましくは、ビニル基、アリル基、メタリル基、2−ブテニル基、さらに好ましくは、ビニル基、アリル基、メタリル基、特に好ましくは、ビニル基又はアリル基が挙げられる。上述のアルケニル基であると、正極活物質の表面近傍へ一般式(2)で示される化合物が局在化する傾向にあるため好ましい。 Specific examples of the alkenyl group include groups similar to those exemplified in the description of the compound represented by the formula (1). Of these, a vinyl group, an allyl group, a metalyl group, a 2-butenyl group, more preferably a vinyl group, an allyl group, a metalyl group, and particularly preferably a vinyl group or an allyl group can be mentioned. The above-mentioned alkenyl group is preferable because the compound represented by the general formula (2) tends to be localized near the surface of the positive electrode active material.

アルキニル基の具体例としては、式(1)で示される化合物の説明で例示した基と同様の基が挙げられる。中でも好ましくは、エチニル基、2−プロピニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、さらに好ましくは、2−プロピニル基、3−ブチニル基、特に好ましくは、2−プロピニル基が挙げられる。上述のアルキニル基であると、正極活物質の表面近傍へ一般式(2)で示される化合物が局在化する傾向にあるため好ましい。 Specific examples of the alkynyl group include groups similar to those exemplified in the description of the compound represented by the formula (1). Of these, ethynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group are more preferable, 2-propynyl group and 3-butynyl group are more preferable, and 2-propynyl group is particularly preferable. The above-mentioned alkynyl group is preferable because the compound represented by the general formula (2) tends to be localized near the surface of the positive electrode active material.

アリール基の具体例としては、式(1)で示される化合物の説明で例示した基と同様の基が挙げられる。なかでも、正極活物質の表面近傍へ一般式(2)で示される化合物が局在化する傾向にある観点から、フェニル基が好ましい。
炭素数1〜10のアルコキシ基として、好ましくは炭素数1〜6のアルコキシ基であり、特に好ましくは炭素数1〜4のアルコキシ基である。
炭素数1〜10のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、イソプロポキシ基及びメトキシエトキシ基等が挙げられる。なかでもメトキシ基及びエトキシ基が一般式(1)で表される化合物の立体障害が少なく活物質表面に好適に濃縮される点で好ましい。
Specific examples of the aryl group include a group similar to the group exemplified in the description of the compound represented by the formula (1). Of these, a phenyl group is preferable from the viewpoint that the compound represented by the general formula (2) tends to be localized near the surface of the positive electrode active material.
The alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms is preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms.
Specific examples of the alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, an isopropoxy group, a methoxyethoxy group and the like. Of these, the methoxy group and the ethoxy group are preferable in that the compound represented by the general formula (1) has less steric hindrance and is suitably concentrated on the surface of the active material.

ここで、前記置換基としては、シアノ基、イソシアナト基、アシル基(−(C=O)−R)、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、アルコキシカルボニル基(−(C=O)O−R)、スルホニル基(−SO−R)、スルホニルオキシ基(−O(SO)−R)、アルコキシスルホニル基(−(SO)−O−R)、アルコキシスルホニルオキシ基(−O−(SO)−O−R)、アルコキシカルボニルオキシ基(−O−(C=O)−O−R)、アルコキシ基(−O−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基等が挙げられる。なお、Rは、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数1〜10のアルキレン基、炭素数2〜10のアルケニル基、又は炭素数2〜10のアルキニル基を示す。Rがアルキレン基の場合は置換している炭化水素基の一部と結合し環を形成していてもよい。
これらの置換基の中でも好ましくは、シアノ基、イソシアナト基、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基であり、更に好ましくは、イソシアナト基、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原子)、トリフルオロメチル基であり、特に好ましくは、アシルオキシ基(−O(C=O)−R)、ハロゲン原子(好ましくは、フッ素原
子)、トリフルオロメチル基である。
式(2)で示される化合物としては、具体的には、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ビス(4−イソシアナトフェニル) ジメチルメタンが挙げられる。電池の入
力抵抗を低くする観点から、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましい。
Here, the substituents include a cyano group, an isocyanato group, an acyl group (-(C = O) -R a ), an acyloxy group (-O (C = O) -R a ), and an alkoxycarbonyl group (-(). C = O) O-R a ), sulfonyl group (-SO 2- R a ), sulfonyloxy group (-O (SO 2 ) -R a ), alkoxysulfonyl group (-(SO 2 ) -O-R a) ), Alkoxysulfonyloxy group (-O- (SO 2 ) -O-R a ), Alkoxycarbonyloxy group (-O- (C = O) -O-R a ), Alkoxy group (-O-R a ) , Halogen atom (preferably fluorine atom), trifluoromethyl group and the like. Ra represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms. When Ra is an alkylene group, it may be bonded to a part of the substituted hydrocarbon group to form a ring.
Among the above substituents, a cyano group, an isocyanato group, an acyloxy group (-O (C = O) -R a), a halogen atom (preferably, fluorine atom), a trifluoromethyl group, more preferably , isocyanato group, an acyloxy group (-O (C = O) -R a), a halogen atom (preferably, fluorine atom), a trifluoromethyl group, particularly preferably an acyloxy group (-O (C = O) -R a), a halogen atom (preferably, fluorine atom), a trifluoromethyl group.
Specific examples of the compound represented by the formula (2) include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate and bis (4-isocyanatophenyl) dimethylmethane. From the viewpoint of lowering the input resistance of the battery, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is preferable.

本発明の一実施形態に係る非水系電解液全量に対する、一般式(1)で示される化合物及び式(2)で示されるイソシアネート化合物の含有量の合計は、通常0.001質量%以上であり、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、また、通常10質量%以下、好ましくは8質量%以下、より好ましくは6.0質量%以下であり、さらに好ましくは4.0質量%以下、殊更に好ましくは3.0質量%以下、特に好ましくは2.0質量%以下、最も好ましくは1.0質量%以下である。
非水系電解液全量に対する一般式(1)又は(2)で表される、イソシアネート化合物の含有量の合計が、上記の範囲であれば、NCO基の重合が好適に進行し、正極上の活性点被覆効果が十分得られ、入力抵抗が小さい非水系電解液二次電池の作製が可能となる。
なお、本発明の電解液に、一般式(1)で示される化合物又は式(2)で示される化合物を含有させる方法は、特に制限されない。上記化合物を直接電解液に添加する方法の他に、電池内又は電解液中において上記化合物を発生させる方法が挙げられる。
The total content of the compound represented by the general formula (1) and the isocyanate compound represented by the formula (2) with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution according to the embodiment of the present invention is usually 0.001% by mass or more. It is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.2% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, more preferably. It is 6.0% by mass or less, more preferably 4.0% by mass or less, particularly preferably 3.0% by mass or less, particularly preferably 2.0% by mass or less, and most preferably 1.0% by mass or less. be.
When the total content of the isocyanate compounds represented by the general formula (1) or (2) with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution is within the above range, the polymerization of the NCO group proceeds favorably and the activity on the positive electrode is active. A non-aqueous electrolyte secondary battery with a sufficient point coating effect and low input resistance can be manufactured.
The method of incorporating the compound represented by the general formula (1) or the compound represented by the formula (2) into the electrolytic solution of the present invention is not particularly limited. In addition to the method of directly adding the compound to the electrolytic solution, a method of generating the compound in a battery or an electrolytic solution can be mentioned.

<1−2.電解質>
本実施形態の非水系電解液は、一般的な非水系電解液と同様、通常はその成分として、電解質を含有する。本実施形態の非水系電解液に用いられる電解質について特に制限は無く、公知の電解質を用いることができる。以下、電解質の具体例について詳述する。
<1-2. Electrolyte>
The non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment usually contains an electrolyte as a component thereof, like a general non-aqueous electrolyte solution. The electrolyte used in the non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment is not particularly limited, and known electrolytes can be used. Hereinafter, specific examples of the electrolyte will be described in detail.

<1−2−1.リチウム塩>
本実施形態に係る非水系電解液が用いられる非水系電解液二次電池がリチウムイオン二次電池である場合には、電解質としては、通常、リチウム塩が用いられる。リチウム塩としては、この用途に用いることが知られているものであれば特に制限がなく、任意のものを1種以上用いることができ、具体的には以下のものが挙げられる。
<1-2-1. Lithium salt>
When the non-aqueous electrolyte secondary battery in which the non-aqueous electrolyte solution according to the present embodiment is used is a lithium ion secondary battery, a lithium salt is usually used as the electrolyte. The lithium salt is not particularly limited as long as it is known to be used for this purpose, and any one or more lithium salts can be used, and specific examples thereof include the following.

例えば、LiBF、LiClO、LiAlF、LiSbF、LiTaF、LiWF等の無機リチウム塩類;
LiPF等のフルオロリン酸リチウム塩類;
LiWOF等のタングステン酸リチウム塩類;
CFCOLi等のカルボン酸リチウム塩類;
CHSOLi等のスルホン酸リチウム塩類;
LiN(FSO、LiN(CFSO等のリチウムイミド塩類;
LiC(FSO等のリチウムメチド塩類;
リチウムビスオキサラトボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等のリチウムオキサラート塩類;
その他、LiPF(CF等の含フッ素有機リチウム塩類;
等が挙げられる。
For example, inorganic lithium salts such as LiBF 4 , LiClO 4 , LiAlF 4 , LiSbF 6 , LiTaF 6 , LiWF 7;
Lithium fluorophosphates such as LiPF 6;
Lithium tungstic acid salts such as LiWOF 5;
Lithium carboxylic acid salts such as CF 3 CO 2 Li;
Lithium sulfonic acid salts such as CH 3 SO 3 Li;
Lithium imide salts such as LiN (FSO 2 ) 2 and LiN (CF 3 SO 2 ) 2;
LiC (FSO 2 ) 3 etc. lithium methide salts;
Lithium oxalate salts such as lithium bisoxalatoborate and lithium difluorooxalatoborate;
In addition, fluorine-containing organic lithium salts such as LiPF 4 (CF 3 ) 2;
And so on.

本発明で得られる耐久性向上効果に加え、充放電レート特性、インピーダンス特性の向上効果を更に高める点から、無機リチウム塩類、フルオロリン酸リチウム塩類、スルホン酸リチウム塩類、リチウムイミド塩類、リチウムオキサラート塩類、の中から選ばれるものが好ましく、充放電特性向上の点から、無機リチウム塩、リチウムイミド塩、リチウムオキサラート塩がより好ましい。 In addition to the effect of improving durability obtained by the present invention, the effect of improving charge / discharge rate characteristics and impedance characteristics is further enhanced. Salts are preferably selected, and inorganic lithium salts, lithium imide salts, and lithium oxalate salts are more preferable from the viewpoint of improving charge / discharge characteristics.

非水系電解液中のこれらの電解質の総濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り特
に制限はないが、非水系電解液の全量に対して、好ましくは0.5mol/L以上であり、より好ましくは0.6mol/L以上であり、更に好ましくは0.7mol/L以上であり、一方、好ましくは3mol/L以下であり、より好ましくは2mol/L以下であり、更に好ましくは1.8mol/L以下である。リチウム塩の含有量が上記範囲内であることによりイオン電導度を適切に高めることができる。
電解質の総濃度が上記範囲内であると、電気伝導率が電池動作に適正となるため、十分な出力特性が得られる傾向にある。
なお、以上に挙げたリチウム塩の含有量を測定する方法としては特に制限はなく、公知の方法を任意に用いることができる。このような方法としては例えば、イオンクロマトグラフィー、核磁気共鳴分光法等が挙げられる。
The total concentration of these electrolytes in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but is preferably 0.5 mol / L or more with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. More preferably 0.6 mol / L or more, still more preferably 0.7 mol / L or more, while preferably 3 mol / L or less, more preferably 2 mol / L or less, still more preferably 1. It is 8 mol / L or less. When the content of the lithium salt is within the above range, the ionic conductivity can be appropriately increased.
When the total concentration of the electrolyte is within the above range, the electrical conductivity becomes appropriate for battery operation, so that sufficient output characteristics tend to be obtained.
The method for measuring the content of the lithium salt described above is not particularly limited, and a known method can be arbitrarily used. Examples of such a method include ion chromatography, nuclear magnetic resonance spectroscopy, and the like.

<1−3.非水溶媒>
本実施形態に用いる非水系電解液は、一般的な非水系電解液と同様、通常はその主成分として、後述する電解質を溶解する非水溶媒を含有する。ここで用いる非水溶媒について特に制限はなく、公知の有機溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、好ましくは、飽和環状カーボネート、鎖状カーボネート、鎖状カルボン酸エステル、環状カルボン酸エステル、エーテル系化合物、及びスルホン系化合物から選ばれる少なくとも1つが挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<1-3. Non-aqueous solvent>
Like a general non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution used in the present embodiment usually contains a non-aqueous solvent that dissolves an electrolyte described later as its main component. The non-aqueous solvent used here is not particularly limited, and a known organic solvent can be used. The organic solvent preferably includes, but is not limited to, at least one selected from saturated cyclic carbonates, chain carbonates, chain carboxylic acid esters, cyclic carboxylic acid esters, ether compounds, and sulfone compounds. .. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

<1−3−1.飽和環状カーボネート>
飽和環状カーボネートとしては、炭素数2〜4のアルキレン基を有するものが挙げられる。具体的には、炭素数2〜4の飽和環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等が挙げられる。中でも、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から好ましい。飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併有してもよい。
<1-3-1. Saturated cyclic carbonate>
Examples of the saturated cyclic carbonate include those having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms. Specifically, examples of the saturated cyclic carbonate having 2 to 4 carbon atoms include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable from the viewpoint of improving battery characteristics due to the improvement in the degree of lithium ion dissociation. As the saturated cyclic carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.

飽和環状カーボネートの含有量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、下限は、非水溶媒100体積%中、通常3体積%以上、好ましくは5体積%以上である。この範囲とすることで、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液二次電池の大電流放電特性、負極に対する安定性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなる。また上限は、通常90体積%以下、好ましくは85体積%以下、より好ましくは80体積%以下である。この範囲とすることで、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液二次電池の入出力特性を更に向上させたり、サイクル特性や保存特性といった耐久性が更に向上させたりできるために好ましい。 The content of the saturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but the lower limit is usually 3% by volume or more, preferably 5% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent. Is. By setting this range, it is possible to avoid a decrease in electrical conductivity due to a decrease in the dielectric constant of the non-aqueous electrolyte solution, and to improve the large current discharge characteristics, stability with respect to the negative electrode, and cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery. It will be easier to set the range. The upper limit is usually 90% by volume or less, preferably 85% by volume or less, and more preferably 80% by volume or less. By setting this range, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution can be set to an appropriate range, the decrease in ionic conductivity can be suppressed, and the input / output characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be further improved, and the cycle characteristics and storage can be achieved. It is preferable because durability such as characteristics can be further improved.

<1−3−2.鎖状カーボネート>
鎖状カーボネートとしては、炭素数3〜7のものが好ましい。具体的には、炭素数3〜7の鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、n−プロピルイソプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネート、n−ブチルメチルカーボネート、イソブチルメチルカーボネート、t−ブチルメチルカーボネート、エチル−n−プロピルカーボネート、n−ブチルエチルカーボネート、イソブチルエチルカーボネート、t−ブチルエチルカーボネート等が挙げられる。これらの中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−n−プロピルカーボネート、ジイソプロピルカーボネート、n−プロピルイソプロピルカーボネート、エチルメチルカーボネート、メチル−n−プロピルカーボネートが好ましく、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートが特に好ましい。
<1-3-2. Chain carbonate>
The chain carbonate preferably has 3 to 7 carbon atoms. Specifically, examples of the chain carbonate having 3 to 7 carbon atoms include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propylisopropyl carbonate, ethylmethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, and the like. Examples thereof include n-butylmethyl carbonate, isobutylmethyl carbonate, t-butylmethyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, n-butylethyl carbonate, isobutylethyl carbonate, t-butylethyl carbonate and the like. Among these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propyl isopropyl carbonate, ethyl methyl carbonate and methyl-n-propyl carbonate are preferable, and dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are particularly preferable. preferable.

また、フッ素原子を有する鎖状カーボネート類(以下、「フッ素化鎖状カーボネート」と略記する場合がある。)も好適に用いることができる。フッ素化鎖状カーボネートが有するフッ素原子の数は、1以上であれば特に制限されないが、通常6以下であり、好ましくは4以下である。フッ素化鎖状カーボネートが複数のフッ素原子を有する場合、それらは互いに同一の炭素に結合していてもよく、異なる炭素に結合していてもよい。フッ素化鎖状カーボネートとしては、フッ素化ジメチルカーボネート誘導体、フッ素化エチルメチルカーボネート誘導体、フッ素化ジエチルカーボネート誘導体等が挙げられる。 Further, chain carbonates having a fluorine atom (hereinafter, may be abbreviated as "fluorinated chain carbonate") can also be preferably used. The number of fluorine atoms contained in the fluorinated chain carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, but is usually 6 or less, preferably 4 or less. When the fluorinated chain carbonate has a plurality of fluorine atoms, they may be bonded to the same carbon or different carbons. Examples of the fluorinated chain carbonate include a fluorinated dimethyl carbonate derivative, a fluorinated ethyl methyl carbonate derivative, and a fluorinated diethyl carbonate derivative.

鎖状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 As the chain carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.

鎖状カーボネートの含有量は特に限定されないが、非水溶媒100体積%中、通常15体積%以上であり、好ましくは20体積%以上、より好ましくは25体積%以上である。また、通常90体積%以下、好ましくは85体積%以下、より好ましくは80体積%以下である。鎖状カーボネートの含有量を上記範囲とすることによって、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液二次電池の入出力特性や充放電レート特性を良好な範囲としやすくなる。また、非水系電解液の誘電率の低下に由来する電気伝導率の低下を回避し、非水系電解液二次電池の入出力特性や充放電レート特性を良好な範囲としやすくなる。 The content of the chain carbonate is not particularly limited, but is usually 15% by volume or more, preferably 20% by volume or more, and more preferably 25% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent. Further, it is usually 90% by volume or less, preferably 85% by volume or less, and more preferably 80% by volume or less. By setting the content of the chain carbonate in the above range, the viscosity of the non-aqueous electrolyte solution is set in an appropriate range, the decrease in ionic conductivity is suppressed, and the input / output characteristics and charging / discharging of the non-aqueous electrolyte secondary battery are suppressed. It is easy to set the rate characteristics in a good range. In addition, the decrease in electrical conductivity due to the decrease in the dielectric constant of the non-aqueous electrolyte solution can be avoided, and the input / output characteristics and charge / discharge rate characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be easily set in a good range.

<1−3−3.鎖状カルボン酸エステル>
鎖状カルボン酸エステルとしては、その構造式中の全炭素数が3〜7のものが挙げられる。具体的には、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸−n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−t−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−n−プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸−n−ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸−t−ブチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸−n−プロピル、酪酸イソプロピル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸−n−プロピル、イソ酪酸イソプロピル等が挙げられる。これらの中でも、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸−n−プロピル、酢酸−n−ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸−n−プロピル、プロピオン酸イソプロピル、酪酸メチル、酪酸エチル等が、粘度低下によるイオン伝導度の向上、及びサイクルや保存といった耐久試験時の電池膨れの抑制の観点から好ましい。非水溶媒としての鎖状カルボン酸エステルの含有量は特に限定されないが、非水溶媒100体積%中、通常5体積%以上であり、また、通常50体積%以下、好ましくは30体積%以下、より好ましくは20体積%以下である。なお、鎖状カルボン酸エステルを非水溶媒100体積%中5体積%未満の量で、添加剤として用いることもできる。
<1-3-3. Chain Carboxylic Acid Ester>
Examples of the chain carboxylic acid ester include those having a total carbon number of 3 to 7 in the structural formula. Specifically, methyl acetate, ethyl acetate, -n-propyl acetate, isopropyl acetate, -n-butyl acetate, isobutyl acetate, -t-butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, -n-propyl propionate, Isopropyl propionate, -n-butyl propionate, isobutyl propionate, -t-butyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, -n-propyl butyrate, isopropyl butyrate, methyl isobutyrate, ethyl isobutyrate, -n-isobutyrate Examples thereof include propyl and isopropyl isobutyrate. Among these, methyl acetate, ethyl acetate, -n-propyl acetate, -n-butyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, -n-propyl propionate, isopropyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate and the like have viscosities. It is preferable from the viewpoint of improving the ionic conductivity due to the decrease and suppressing the battery swelling during the durability test such as cycle and storage. The content of the chain carboxylic acid ester as the non-aqueous solvent is not particularly limited, but is usually 5% by volume or more, usually 50% by volume or less, preferably 30% by volume or less in 100% by volume of the non-aqueous solvent. More preferably, it is 20% by volume or less. The chain carboxylic acid ester can also be used as an additive in an amount of less than 5% by volume in 100% by volume of the non-aqueous solvent.

<1−3−4.環状カルボン酸エステル>
環状カルボン酸エステルとしては、その構造式中の全炭素原子数が3〜12のものが挙げられる。具体的には、ガンマブチロラクトン、ガンマバレロラクトン、ガンマカプロラクトン、イプシロンカプロラクトン等が挙げられる。これらの中でも、ガンマブチロラクトンがリチウムイオン解離度の向上に由来する電池特性向上の点から特に好ましい。非水溶媒としての環状カルボン酸エステルの含有量は特に限定されないが、非水溶媒100体積%中、通常5体積%以上であり、また、通常50体積%以下、好ましくは30体積%以下、より好ましくは20体積%以下である。なお、環状カルボン酸エステルを、非水溶媒100体積%中5体積%未満の量で、添加剤として用いることもできる。
<1-3-4. Cyclic carboxylic acid ester>
Examples of the cyclic carboxylic acid ester include those having a total carbon atom number of 3 to 12 in the structural formula. Specific examples thereof include gamma-butyrolactone, gamma valerolactone, gamma caprolactone, and epsilon caprolactone. Among these, gamma-butyrolactone is particularly preferable from the viewpoint of improving battery characteristics resulting from an improvement in the degree of lithium ion dissociation. The content of the cyclic carboxylic acid ester as the non-aqueous solvent is not particularly limited, but is usually 5% by volume or more, usually 50% by volume or less, preferably 30% by volume or less, based on 100% by volume of the non-aqueous solvent. It is preferably 20% by volume or less. The cyclic carboxylic acid ester can also be used as an additive in an amount of less than 5% by volume in 100% by volume of the non-aqueous solvent.

<1−3−5.エーテル系化合物>
エーテル系化合物としては、炭素数3〜10の鎖状エーテル、及び炭素数3〜6の環状
エーテルが好ましい。
<1-3-5. Ether compounds>
As the ether compound, a chain ether having 3 to 10 carbon atoms and a cyclic ether having 3 to 6 carbon atoms are preferable.

炭素数3〜10の鎖状エーテルとしては、ジエチルエーテル、ジ(2−フルオロエチル)エーテル、ジ(2,2−ジフルオロエチル)エーテル、ジ(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、エチル(2−フルオロエチル)エーテル、エチル(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、エチル(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、(2−フルオロエチル)(2,2,2−トリフルオロエチル)エーテル、(2−フルオロエチル)(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)エーテル、エチル−n−プロピルエーテル、エチル(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、エチル(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、2−フルオロエチル−n−プロピルエーテル、(2−フルオロエチル)(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(2−フルオロエチル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2−フルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2−フルオロエチル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、2,2,2−トリフルオロエチル−n−プロピルエーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,2−トリフルオロエチル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフルオロエチル−n−プロピルエーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(1,1,2,2−テトラフルオロエチル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ−n−プロピルエーテル、(n−プロピル)(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(n−プロピル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(n−プロピル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ(3−フルオロ−n−プロピル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3−フルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(3,3,3−トリフルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)エーテル、(2,2,3,3−テトラフルオロ−n−プロピル)(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ(2,2,3,3,3−ペンタフルオロ−n−プロピル)エーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジメトキシメタン、メトキシエトキシメタン、メトキシ(2−フルオロエトキシ)メタン、メトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタンメトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジエトキシメタン、エトキシ(2−フルオロエトキシ)メタン、エトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、エトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジ(2−フルオロエトキシ)メタン、(2−フルオロエトキシ)(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、(2−フルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタンジ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)メタン、(2,2,2−トリフルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)メタン、ジメトキシエタン
、メトキシエトキシエタン、メトキシ(2−フルオロエトキシ)エタン、メトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、メトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ジエトキシエタン、エトキシ(2−フルオロエトキシ)エタン、エトキシ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、エトキシ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(2−フルオロエトキシ)エタン、(2−フルオロエトキシ)(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、(2−フルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタン、(2,2,2−トリフルオロエトキシ)(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(1,1,2,2−テトラフルオロエトキシ)エタン、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。
Examples of the chain ether having 3 to 10 carbon atoms include diethyl ether, di (2-fluoroethyl) ether, di (2,2-difluoroethyl) ether, di (2,2,2-trifluoroethyl) ether, and ethyl. (2-Fluoroethyl) ether, ethyl (2,2,2-trifluoroethyl) ether, ethyl (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (2-fluoroethyl) (2,2,2) -Trifluoroethyl) ether, (2-fluoroethyl) (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (2,2,2-trifluoroethyl) (1,1,2,2-tetrafluoro) Ethyl) ether, ethyl-n-propyl ether, ethyl (3-fluoro-n-propyl) ether, ethyl (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, ethyl (2,2,3,3- Tetrafluoro-n-propyl) ether, ethyl (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, 2-fluoroethyl-n-propyl ether, (2-fluoroethyl) (3-fluoro) -N-propyl) ether, (2-fluoroethyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (2-fluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ) Ether, (2-fluoroethyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, 2,2,2-trifluoroethyl-n-propyl ether, (2,2,2) -Trifluoroethyl) (3-fluoro-n-propyl) ether, (2,2,2-trifluoroethyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (2,2,2- Trifluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (2,2,2-trifluoroethyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ) Ether, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-n-propyl ether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) (3-fluoro-n-propyl) ether, (1,1,2) , 2-Tetrafluoroethyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (1,1,2,2-Tetrafluoroethyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-) (Propyl) ether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di-n-propyl Ether, (n-propyl) (3-fluoro-n-propyl) ether, (n-propyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (n-propyl) (2,2,3) , 3-Tetrafluoro-n-propyl) ether, (n-propyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di (3-fluoro-n-propyl) ether, ( 3-Fluoro-n-propyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (3-fluoro-n-propyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether , (3-Fluoro-n-propyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (3,3 3,3-Trifluoro-n-propyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (3,3,3-trifluoro-n-propyl) (2,2,3) 3,3-Pentafluoro-n-propyl) ether, di (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) (2) , 2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di-n-butyl ether, dimethoxymethane, methoxyethoxy Methoxy, methoxy (2-fluoroethoxy) methane, methoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) methanemethoxy (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, diethoxymethane, ethoxy (2-fluoroethoxy) ) Methoxy, ethoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) methane, ethoxy (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, di (2-fluoroethoxy) methane, (2-fluoroethoxy) (2) , 2,2-Trifluoroethoxy) methane, (2-fluoroethoxy) (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methanedi (2,2,2-trifluoroethoxy) methane, (2,2,2) -Trifluoroethoxy) (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, di (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) methane, dimethoxyethane, methoxyethoxyethane, methoxy (2-fluoroethoxy) Etan, methoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, methoxy (1,1,2,2-tetrafluoroethane) Xi) ethane, diethoxyethane, ethoxy (2-fluoroethoxy) ethane, ethoxy (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, ethoxy (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) ethane, di (2) -Fluoroethoxy) ethane, (2-fluoroethoxy) (2,2,2-trifluoroethoxy) ethane, (2-fluoroethoxy) (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) ethane, di (2,2) 2,2-Trifluoroethoxy) ethane, (2,2,2-trifluoroethoxy) (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) ethane, di (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy) Examples thereof include ethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether and diethylene glycol dimethyl ether.

環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、3−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキサン、2−メチル−1,3−ジオキサン、4−メチル−1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン等、及びこれらのフッ素化化合物が挙げられる。これらの中でも、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタン、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが、リチウムイオンへの溶媒和能力が高く、リチウムイオン解離性を向上させる点で好ましい。特に好ましくは、粘性が低く、高いイオン伝導度を与えることから、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタンである。
非水溶媒としての環状エーテルの含有量は特に限定されないが、非水溶媒100体積%中、通常5体積%以上であり、また、通常50体積%以下、好ましくは30体積%以下、より好ましくは20体積%以下である。なお、環状エーテルを、非水溶媒100体積%中5体積%未満の量で、添加剤として用いることもできる。
Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxane, 4-methyl-1,3-dioxane, 1,4-dioxane and the like. And these fluorinated compounds. Among these, dimethoxymethane, diethoxymethane, ethoxymethoxymethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether have high solvation ability to lithium ions and are lithium ion dissociable. It is preferable in terms of improving. Particularly preferred are dimethoxymethane, diethoxymethane, and ethoxymethoxymethane because of their low viscosity and high ionic conductivity.
The content of the cyclic ether as the non-aqueous solvent is not particularly limited, but is usually 5% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent, and is usually 50% by volume or less, preferably 30% by volume or less, more preferably. It is 20% by volume or less. The cyclic ether can also be used as an additive in an amount of less than 5% by volume in 100% by volume of the non-aqueous solvent.

<1−3−6.スルホン系化合物>
スルホン系化合物としては、炭素数3〜6の環状スルホン、及び炭素数2〜6の鎖状スルホンが好ましい。1分子中のスルホニル基の数は、1又は2であることが好ましい。
<1-3-6. Sulfone compounds>
As the sulfone compound, a cyclic sulfone having 3 to 6 carbon atoms and a chain sulfone having 2 to 6 carbon atoms are preferable. The number of sulfonyl groups in one molecule is preferably 1 or 2.

環状スルホンとしては、モノスルホン化合物であるトリメチレンスルホン類、テトラメチレンスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類;ジスルホン化合物であるトリメチレンジスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類等が挙げられる。これらの中でも誘電率と粘性の観点から、テトラメチレンスルホン類、テトラメチレンジスルホン類、ヘキサメチレンスルホン類、ヘキサメチレンジスルホン類がより好ましく、テトラメチレンスルホン類(スルホラン類)が特に好ましい。 Examples of the cyclic sulfone include trimethylene sulfones, tetramethylene sulfones, and hexamethylene sulfones, which are monosulfone compounds; and trimethylene disulfones, tetramethylene disulfones, and hexamethylene disulfones, which are disulfone compounds. Among these, tetramethylene sulfones, tetramethylene disulfones, hexamethylene sulfones, and hexamethylene disulfones are more preferable, and tetramethylene sulfones (sulfolanes) are particularly preferable, from the viewpoint of dielectric constant and viscosity.

スルホラン類としては、スルホラン及び/又はスルホラン誘導体(以下、スルホランも含めて「スルホラン類」と略記する場合がある。)が好ましい。スルホラン誘導体としては、スルホラン環を構成する炭素原子上に結合した水素原子の1以上がフッ素原子やアルキル基で置換されたものが好ましい。 As the sulfolanes, sulfolanes and / or sulfolane derivatives (hereinafter, sulfolanes may be abbreviated as "sulfolanes") are preferable. The sulfolane derivative is preferably one in which one or more hydrogen atoms bonded on the carbon atom constituting the sulfolane ring are substituted with a fluorine atom or an alkyl group.

これらの中でも、2−メチルスルホラン、3−メチルスルホラン、2−フルオロスルホラン、3−フルオロスルホラン、2,2−ジフルオロスルホラン、2,3−ジフルオロスルホラン、2,4−ジフルオロスルホラン、2,5−ジフルオロスルホラン、3,4−ジフルオロスルホラン、2−フルオロ−3−メチルスルホラン、2−フルオロ−2−メチルスルホラン、3−フルオロ−3−メチルスルホラン、3−フルオロ−2−メチルスルホラン、4−フルオロ−3−メチルスルホラン、4−フルオロ−2−メチルスルホラン、5−フルオロ−3−メチルスルホラン、5−フルオロ−2−メチルスルホラン、2−フルオロメチルスルホラン、3−フルオロメチルスルホラン、2−ジフルオロメチルスルホラン、
3−ジフルオロメチルスルホラン、2−トリフルオロメチルスルホラン、3−トリフルオロメチルスルホラン、2−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン、3−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン、4−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン、5−フルオロ−3−(トリフルオロメチル)スルホラン等がイオン伝導度が高く入出力が高い点で好ましい。
Among these, 2-methylsulfolane, 3-methylsulfolane, 2-fluorosulfolane, 3-fluorosulfolane, 2,2-difluorosulfolane, 2,3-difluorosulfolane, 2,4-difluorosulfolane, 2,5-difluorolane Sulfolane, 3,4-difluorosulfolane, 2-fluoro-3-methylsulfolane, 2-fluoro-2-methylsulfolane, 3-fluoro-3-methylsulfolane, 3-fluoro-2-methylsulfolane, 4-fluoro-3 -Methyl sulfolane, 4-fluoro-2-methyl sulfolane, 5-fluoro-3-methyl sulfolane, 5-fluoro-2-methyl sulfolane, 2-fluoromethyl sulfolane, 3-fluoromethyl sulfolane, 2-difluoromethyl sulfolane,
3-Difluoromethyl sulfolane, 2-trifluoromethyl sulfolane, 3-trifluoromethyl sulfolane, 2-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane, 3-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane, 4-fluoro- 3- (Trifluoromethyl) sulfolane, 5-fluoro-3- (trifluoromethyl) sulfolane and the like are preferable because they have high ionic conductivity and high input / output.

また、鎖状スルホンとしては、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、n−プロピルメチルスルホン、n−プロピルエチルスルホン、ジ−n−プロピルスルホン、イソプロピルメチルスルホン、イソプロピルエチルスルホン、ジイソプロピルスルホン、n−ブチルメチルスルホン、n−ブチルエチルスルホン、t−ブチルメチルスルホン、t−ブチルエチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、モノフルオロエチルメチルスルホン、ジフルオロエチルメチルスルホン、トリフルオロエチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン、エチルモノフルオロメチルスルホン、エチルジフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、パーフルオロエチルメチルスルホン、エチルトリフルオロエチルスルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、ジ(トリフルオロエチル)スルホン、パーフルオロジエチルスルホン、フルオロメチル−n−プロピルスルホン、ジフルオロメチル−n−プロピルスルホン、トリフルオロメチル−n−プロピルスルホン、フルオロメチルイソプロピルスルホン、ジフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル−n−プロピルスルホン、トリフルオロメチル−n−ブチルスルホン、トリフルオロメチル−t−ブチルスルホン、トリフルオロエチルイソプロピルスルホン、ペンタフルオロエチル−n−プロピルスルホン、ペンタフルオロエチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル−n−ブチルスルホン、トリフルオロエチル−t−ブチルスルホン、ペンタフルオロエチル−n−ブチルスルホン、ペンタフルオロエチル−t−ブチルスルホン等が挙げられる。 Examples of the chain sulfone include dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, diethyl sulfone, n-propyl methyl sulfone, n-propyl ethyl sulfone, di-n-propyl sulfone, isopropyl methyl sulfone, isopropyl ethyl sulfone, diisopropyl sulfone, and n-. Butylmethylsulfone, n-butylethylsulfone, t-butylmethylsulfone, t-butylethylsulfone, monofluoromethylmethylsulfone, difluoromethylmethylsulfone, trifluoromethylmethylsulfone, monofluoroethylmethylsulfone, difluoroethylmethylsulfone, Trifluoroethyl methyl sulfone, pentafluoroethyl methyl sulfone, ethyl monofluoromethyl sulfone, ethyl difluoromethyl sulfone, ethyl trifluoromethyl sulfone, perfluoroethyl methyl sulfone, ethyl trifluoroethyl sulfone, ethyl pentafluoroethyl sulfone, di (tri) Fluoroethyl) sulfone, perfluorodiethyl sulfone, fluoromethyl-n-propyl sulfone, difluoromethyl-n-propyl sulfone, trifluoromethyl-n-propyl sulfone, fluoromethyl isopropyl sulfone, difluoromethyl isopropyl sulfone, trifluoromethyl isopropyl sulfone , Trifluoroethyl-n-propyl sulfone, trifluoromethyl-n-butyl sulfone, trifluoromethyl-t-butyl sulfone, trifluoroethyl isopropyl sulfone, pentafluoroethyl-n-propyl sulfone, pentafluoroethyl isopropyl sulfone, tri Fluoroethyl-n-butyl sulfone, trifluoroethyl-t-butyl sulfone, pentafluoroethyl-n-butyl sulfone, pentafluoroethyl-t-butyl sulfone and the like can be mentioned.

これらの中でも、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、n−プロピルメチルスルホン、イソプロピルメチルスルホン、n−ブチルメチルスルホン、t−ブチルメチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、モノフルオロエチルメチルスルホン、ジフルオロエチルメチルスルホン、トリフルオロエチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン、エチルモノフルオロメチルスルホン、エチルジフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロエチルスルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、トリフルオロメチル−n−プロピルスルホン、トリフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル−n−ブチルスルホン、トリフルオロエチル−t−ブチルスルホン、トリフルオロメチル−n−ブチルスルホン、トリフルオロメチル−t−ブチルスルホン等がイオン伝導度が高く入出力が高い点で好ましい。 Among these, dimethyl sulfone, ethyl methyl sulfone, diethyl sulfone, n-propyl methyl sulfone, isopropyl methyl sulfone, n-butyl methyl sulfone, t-butyl methyl sulfone, monofluoromethyl methyl sulfone, difluoromethyl methyl sulfone, trifluoromethyl. Methyl sulfone, monofluoroethyl methyl sulfone, difluoroethyl methyl sulfone, trifluoroethyl methyl sulfone, pentafluoroethyl methyl sulfone, ethyl monofluoromethyl sulfone, ethyl difluoromethyl sulfone, ethyl trifluoromethyl sulfone, ethyl trifluoroethyl sulfone, ethyl Pentafluoroethyl sulfone, trifluoromethyl-n-propyl sulfone, trifluoromethyl isopropyl sulfone, trifluoroethyl-n-butyl sulfone, trifluoroethyl-t-butyl sulfone, trifluoromethyl-n-butyl sulfone, trifluoromethyl -T-Butyl sulfone or the like is preferable because it has high ionic conductivity and high input / output.

非水溶媒としてのスルホン系化合物の含有量は特に限定されないが、非水溶媒100体積%中、通常10体積%以上であり、また、通常50体積%以下、好ましくは30体積%以下、より好ましくは20体積%以下である。なお、スルホン系化合物を、非水溶媒100体積%中10体積%未満の量で、添加剤として用いることもできる。 The content of the sulfone compound as the non-aqueous solvent is not particularly limited, but is usually 10% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent, and is usually 50% by volume or less, preferably 30% by volume or less, more preferably. Is 20% by volume or less. The sulfone compound can also be used as an additive in an amount of less than 10% by volume in 100% by volume of the non-aqueous solvent.

<1−4.添加剤>
本実施形態に用いる非水系電解液は、以上に挙げた各種化合物の他に、
ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート又はエチニルエチレンカーボネート等の不飽和環状カーボネート;
モノフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート等のフッ素化環状カーボネート;
メトキシエチル−メチルカーボネート等のカーボネート化合物;
メチル−2−プロピニルオギザレート等のスピロ化合物;
1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン等のシクロアルキレン基を有するジイソシアネート等のイソシアネート化合物;
1−メチル−2−ピロリジノン等の含窒素化合物;
シクロヘプタン等の炭化水素化合物;
フルオロベンゼン等の含フッ素芳香族化合物;
ホウ酸トリス(トリメチルシリル)、リン酸トリス(トリメチルシリル)、テトラビニルシラン等のシラン化合物;
2−(メタンスルホニルオキシ)プロピオン酸2−プロピニル等のエステル化合物;
リチウムエチルメチルオキシカルボニルホスホネート等のリチウム塩;
トリアリルイソシアヌレート等のイソシアン酸エステル;
マロノニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アジポニトリル、ピメロニトリル、スベロニトリル、アゼラニトリル、セバコニトリル、ウンデカンジニトリル、ドデカンジニトリル、ヘキサントリカルボニトリル等のシアノ基を有する化合物;
アクリル酸無水物、2−メチルアクリル酸無水物、3−メチルアクリル酸無水物、安息香酸無水物、2−メチル安息香酸無水物、4−メチル安息香酸無水物、4−tert−ブチル安息香酸無水物、4−フルオロ安息香酸無水物、2,3,4,5,6−ペンタフルオロ安息香酸無水物、メトキシギ酸無水物、エトキシギ酸無水物、無水コハク酸、無水マレイン酸等のカルボン酸無水物化合物;
フルオロスルホン酸リチウム塩(LiFSO)、リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiN(FSO)、メタンスルホン酸メチル、1,3−プロパンスルトン、硫酸ジメチル、エチレンスルファート等のSO構造を有する化合物;
ジフルオロリン酸リチウム等のP−F結合を有する化合物;等が添加されていてもよい。ただし、ここで挙げたジフルオロリン酸リチウムはリチウム塩に該当するものであるが、非水系電解液に使用される非水溶媒に対する電離度の観点から電解質として扱わず、添加剤と位置付けるものとする。また、過充電防止剤として、シクロヘキシルベンゼン、t−ブチルベンゼン、t−アミルベンゼン、ビフェニル、アルキルビフェニル、ターフェニル、ターフェニルの部分水素化体、ジフェニルエーテル、ジベンゾフラン等の各種添加剤を本発明の効果を著しく損なわない範囲で配合することができる。これらの化合物は適宜組み合わせて用いてもよい。
<1-4. Additives>
In addition to the various compounds listed above, the non-aqueous electrolyte solution used in this embodiment may be used in addition to the various compounds listed above.
Unsaturated cyclic carbonates such as vinylene carbonate, vinylethylene carbonate or ethynylethylene carbonate;
Fluorinated cyclic carbonates such as monofluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate and 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate;
Carbonate compounds such as methoxyethyl-methyl carbonate;
Spiro compounds such as methyl-2-propynyl oxalate;
Isocyanate compounds such as diisocyanates having a cycloalkylene group such as 1,3-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane;
Nitrogen-containing compounds such as 1-methyl-2-pyrrolidinone;
Hydrocarbon compounds such as cycloheptane;
Fluoro-containing aromatic compounds such as fluorobenzene;
Silane compounds such as tris borate (trimethylsilyl), tris phosphate (trimethylsilyl), tetravinylsilane;
Ester compounds such as 2-propynyl 2- (methanesulfonyloxy) propionic acid;
Lithium salts such as lithium ethyl methyloxycarbonylphosphonate;
Isocyanic acid esters such as triallyl isocyanurate;
Compounds with cyano groups such as malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, pimeronitrile, suberonitrile, azelanitrile, sebaconitrile, undecandinitrile, dodecandinitrile, and hexanetricarbonitrile;
Acrylic acid anhydride, 2-methylacrylic acid anhydride, 3-methylacrylic acid anhydride, benzoic acid anhydride, 2-methylbenzoic acid anhydride, 4-methylbenzoic acid anhydride, 4-tert-butyl benzoic acid anhydride Phosphoric acid anhydrides such as 4-fluorobenzoic acid anhydride, 2,3,4,5,6-pentafluorobenzoic acid anhydride, methoxycirate anhydride, ethoxygeic acid anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride and the like. Compound;
SO 2 structures such as fluorosulfonic acid lithium salt (LiFSO 3 ), lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiN (FSO 2 ) 2 ), methyl methanesulfonate, 1,3-propanesulton, dimethyl sulfate, ethylene sulfate, etc. Compounds;
Compounds having a PF bond such as lithium difluorophosphate; etc. may be added. However, although the lithium difluorophosphate mentioned here corresponds to a lithium salt, it is not treated as an electrolyte from the viewpoint of the degree of ionization with respect to the non-aqueous solvent used in the non-aqueous electrolyte solution, and is positioned as an additive. .. Further, as an overcharge inhibitor, various additives such as cyclohexylbenzene, t-butylbenzene, t-amylbenzene, biphenyl, alkylbiphenyl, terphenyl, a partially hydride of terphenyl, diphenyl ether, dibenzofuran and the like are effective in the present invention. Can be blended within a range that does not significantly impair. These compounds may be used in combination as appropriate.

本実施形態に用いる非水系電解液において、添加効果が特に高く、効果が相乗的に発揮される、特に好ましい添加剤として、(A)P−F結合を有する化合物、(B)SO構造を有する化合物が挙げられる。これらは式(1)又は式(2)で示されるイソシアネート化合物の重合過程で取り込まれることで、入力抵抗を抑制しながら正極での副反応をさらに抑制し、初回充放電効率を高めるものと考えられる。 In the non-aqueous electrolyte solution used in the present embodiment, as a particularly preferable additive having a particularly high addition effect and synergistically exerting the effect, (A) a compound having a PF bond and (B) SO 2 structure are used. Examples include compounds having. It is considered that these are incorporated in the polymerization process of the isocyanate compound represented by the formula (1) or the formula (2) to further suppress the side reaction at the positive electrode while suppressing the input resistance and improve the initial charge / discharge efficiency. Be done.

<1−4−1.(A)P−F結合を有する化合物>
(A)P−F結合を有する化合物としては、分子内にP−F結合を有する化合物であれば特に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意のものを用いることができる。その中でも、P−F結合を有するリン酸塩が好ましい。P−F結合を有するリン酸塩のカウンターカチオンとしては特に限定はないが、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、マグネシウム、カルシウム、バリウム、及び、NR13141516(式中、R13〜R16は、各々独立に、水素原子又は炭素数1〜12の有機基を示す。)で表されるアンモニウム等がその例として挙げられる。その中でもリチウムが特に好ましい。また、酸化電位が高まることから、分子内に含まれるP−F結合の数は2以上が好ましい。具体的にはジフルオロビス(オキサラト)リン酸リチウム及びジフルオロリン酸リチウムが特に好ましい。
P−F結合を有する化合物は、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及
び比率で併用してもよい。また、P−F結合を有する化合物の含有量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、また、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下、最も好ましくは1質量%以下である。
P−F結合を有する化合物の含有量がこの範囲内であれば、非水系電解液二次電池の入力抵抗を抑制しながら、初回充放電効率を高めることが可能となる。
<1-4-1. (A) Compound having PF bond>
The compound (A) having a PF bond is not particularly limited as long as it has a PF bond in the molecule, and any compound can be used as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. Among them, a phosphate having a PF bond is preferable. The counter cation of the phosphate having a PF bond is not particularly limited, but lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, barium, and NR 13 R 14 R 15 R 16 (in the formula, Examples of R 13 to R 16 include ammonium represented by a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms independently. Among them, lithium is particularly preferable. Moreover, since the oxidation potential increases, the number of PF bonds contained in the molecule is preferably 2 or more. Specifically, lithium difluorobis (oxalate) phosphate and lithium difluorophosphate are particularly preferable.
As the compound having a PF bond, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio. The content of the compound having a PF bond is not particularly limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.001% by mass or more in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. It is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 2% by mass or less. Most preferably, it is 1% by mass or less.
When the content of the compound having a PF bond is within this range, it is possible to increase the initial charge / discharge efficiency while suppressing the input resistance of the non-aqueous electrolyte secondary battery.

<1−4−2.(B)SO構造を有する化合物>
(B)SO構造を有する化合物としては、分子内にSO構造を有する化合物であれば特に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り、任意のものを用いることができる。その中でも、SO構造を有するリチウム塩、又はSO構造を有するエステル化合物が好ましい。
SO構造を有するリチウム塩としては、
フルオロスルホン酸リチウム塩(LiFSO);
リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiN(FSO)、LiN(F)(CFSO)、LiN(CFSO等のフルオロスルホニルイミドリチウム塩類;
LiC(FSO等のフルオロスルホニルメチドリチウム塩類;
LiBF(FSO)、LiB(FSO等のフルオロスルホニルボレートリチウム類;等が挙げられる。
また、SO構造を有する化合物の中でも、F−S結合を有するLi塩が好ましい。中でも、分子構造が小さく正極近傍に接近しやすい点で、LiFSO、LiN(FSOが特に好ましい。
SO構造を有するエステルとしては、
メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル等の鎖状スルホン酸エステル;
1,3−プロパンスルトン、1−プロペン1,3−スルトン等の環状スルホン酸エステル;
硫酸ジメチル、硫酸ジエチル等の鎖状硫酸エステル;
エチレンスルファート、プロピレンスルファート等の環状硫酸エステル;等が挙げられる。
SO構造を有する化合物は、なかでも、炭素数が2〜10であるものが好ましく、さらに、分子構造が小さく正極近傍に接近しやすい点で、炭素数2〜4の鎖状スルホン酸エステル、炭素数2〜4の鎖状硫酸エステル、加えて構造安定性の観点で、炭素数3〜4の環状スルホン酸エステル、炭素数2〜3の環状硫酸エステルが特に好ましい。さらに好ましくは、炭素数3〜4の環状スルホン酸エステル、炭素数2〜3の環状硫酸エステルであり、具体的には、1,3−プロパンスルトン、エチレンスルファートである。
SO構造を有する化合物は、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。またSO構造を有する化合物の含有量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、また、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下、最も好ましくは1質量%以下である。
SO構造を有する化合物の含有量がこの範囲内であれば、非水系電解液二次電池の入力抵抗を抑制しながら、初回充放電効率を高めることが可能となる。
ただし、LiN(FSOは主たる塩として用いてもよく、その場合は上記の含有量に限定されない。また、例えば、スルホン系化合物等のSO構造を有する化合物を非水溶媒として用いてもよく、その場合は上記の含有量に限定されない。
<1-4-2. (B) Compound having SO 2 structure>
The compound having a (B) SO 2 structure is not particularly limited as long as it is a compound having a SO 2 structure in the molecule, unless significantly impairing the effects of the present invention, may be any ones. Among them, a lithium salt having an SO 2 structure or an ester compound having an SO 2 structure is preferable.
As a lithium salt having an SO 2 structure,
Fluorosulfuric acid lithium salt (LiFSO 3 );
Lithium bis (fluorosulfonyl) imide (LiN (FSO 2) 2) , LiN (F S O 2) (CF 3 SO 2), fluorosulfonyl imide salts such as LiN (CF 3 SO 2) 2 ;
Fluorosulfonyl methidolithium salts such as LiC (FSO 2 ) 3;
Fluorosulfonylborate lithiums such as LiBF 3 (FSO 3 ) and LiB (FSO 2 ) 4 ; and the like.
Further, among the compounds having an SO 2 structure, a Li salt having an FS bond is preferable. Among them, LiFSO 3 and LiN (FSO 2 ) 2 are particularly preferable because they have a small molecular structure and can easily approach the vicinity of the positive electrode.
As an ester having an SO 2 structure,
Chain sulfonic acid esters such as methyl methanesulfonate and ethyl methanesulfonate;
Cyclic sulfonic acid esters such as 1,3-propane sultone and 1-propene 1,3-sultone;
Chain sulfate esters such as dimethyl sulfate and diethyl sulfate;
Cyclic sulfate esters such as ethylene sulfate and propylene sulfate; and the like.
Among the compounds having an SO 2 structure, those having 2 to 10 carbon atoms are preferable, and further, since the molecular structure is small and it is easy to approach the vicinity of the positive electrode, a chain sulfonic acid ester having 2 to 4 carbon atoms, From the viewpoint of structural stability, a chain sulfate ester having 2 to 4 carbon atoms, a cyclic sulfonic acid ester having 3 to 4 carbon atoms, and a cyclic sulfate ester having 2 to 3 carbon atoms are particularly preferable. More preferably, it is a cyclic sulfonic acid ester having 3 to 4 carbon atoms and a cyclic sulfate ester having 2 to 3 carbon atoms, and specifically, 1,3-propanesulton and ethylene sulfate.
As the compound having an SO 2 structure, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio. The content of the compound having an SO 2 structure is not particularly limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.001% by mass or more in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 2% by mass or less, most preferably 1% by mass or less. be.
When the content of the compound having the SO 2 structure is within this range, it is possible to increase the initial charge / discharge efficiency while suppressing the input resistance of the non-aqueous electrolyte secondary battery.
However, LiN (FSO 2 ) 2 may be used as the main salt, and in that case, the content is not limited to the above. Further, for example, a compound having an SO 2 structure such as a sulfone compound may be used as a non-aqueous solvent, and in that case, the content is not limited to the above.

このように、本実施形態に係る非水系電解液は(A)P−F結合を有する化合物、及び
(B)SO構造を有する化合物の少なくとも1種を含むことが好ましく、(A)P−F結合を有する化合物及び(B)SO構造を有する化合物は、2種以上組み合わせて用いてもよい。少なくとも1種の(A)P−F結合を有する化合物及び少なくとも1種の(B)SO構造を有する化合物を組み合わせた際に、非水系電解液電池の初回充放電効率を高める効果がより顕著なものとなるため、好ましい。
また、本実施形態に係る非水系電解液においては、不飽和環状カーボネート及びフッ素原子を有する環状カーボネートから選択される一種以上を併用することで、初期コンディショニング時のガス発生がさらに抑制され、膨れにくい電池が得られる点で好ましい。
以下、「不飽和環状カーボネート」及び「フッ素化環状カーボネート」について詳細に説明する。
As described above, the non-aqueous electrolyte solution according to the present embodiment preferably contains at least one of (A) a compound having a PF bond and (B) a compound having an SO 2 structure, and (A) P-. A compound having an F bond and a compound having a (B) SO 2 structure may be used in combination of two or more. When a compound having at least one kind of (A) PF bond and a compound having at least one kind of (B) SO 2 structure are combined, the effect of increasing the initial charge / discharge efficiency of the non-aqueous electrolyte battery is more remarkable. It is preferable because it becomes a simple compound.
Further, in the non-aqueous electrolyte solution according to the present embodiment, by using one or more selected from unsaturated cyclic carbonates and cyclic carbonates having a fluorine atom in combination, gas generation during initial conditioning is further suppressed and swelling is less likely to occur. It is preferable in that a battery can be obtained.
Hereinafter, the "unsaturated cyclic carbonate" and the "fluorinated cyclic carbonate" will be described in detail.

<1−4−3.不飽和環状カーボネート>
本明細書において「不飽和環状カーボネート」とは、炭素−炭素不飽和結合を有する環状カーボネートであり、炭素−炭素二重結合や炭素−炭素三重結合等の炭素−炭素不飽和結合を有するカーボネートであれば、特に限定されず、任意の不飽和環状カーボネートを用いることができる。
不飽和環状カーボネートの例としては、ビニレンカーボネート類、炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類等が挙げられる。
ビニレンカーボネート類の具体例としては、ビニレンカーボネート、メチルビニレンカーボネート、4,5−ジメチルビニレンカーボネート等が挙げられる。
炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート類の具体例としては、ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、プロパルギルエチレンカーボネート等が挙げられる。
中でも、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネートが好ましく、特にビニレンカーボネートは、安定な被膜状の構造物の形成に寄与することができ、より好適に用いられる。
不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、通常50以上、好ましくは80以上であり、また通常250以下、好ましくは150以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対する不飽和環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が十分に発現されやすい。
不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、不飽和環状カーボネートの含有量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、不飽和環状カーボネートの含有量は、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上であり、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、また、通常10質量%以下であり、好ましくは8質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。不飽和環状カーボネートの含有量が上記範囲内であれば、非水系電解液二次電池が十分な高温保存特性やサイクル特性向上効果を発現しやすい。
<1-4-3. Unsaturated cyclic carbonate>
As used herein, the "unsaturated cyclic carbonate" is a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond, and is a carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond such as a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond. If there is, any unsaturated cyclic carbonate can be used without particular limitation.
Examples of unsaturated cyclic carbonates include vinylene carbonates, ethylene carbonates substituted with a substituent having a carbon-carbon unsaturated bond, and the like.
Specific examples of vinylene carbonates include vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, 4,5-dimethylvinylene carbonate and the like.
Specific examples of ethylene carbonates substituted with a substituent having a carbon-carbon unsaturated bond include vinyl ethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, ethynylethylene carbonate, propargylethylene carbonate and the like.
Of these, vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, and ethynylethylene carbonate are preferable, and vinylene carbonate in particular can contribute to the formation of a stable film-like structure and is more preferably used.
The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but is usually 50 or more, preferably 80 or more, and usually 250 or less, preferably 150 or less. Within this range, the solubility of the unsaturated cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte solution can be easily ensured, and the effect of the present invention can be sufficiently exhibited.
As the unsaturated cyclic carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio. The content of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but the content of the unsaturated cyclic carbonate is usually 0 in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. .001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.2% by mass or more, and usually 10% by mass or less. , It is preferably 8% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. When the content of the unsaturated cyclic carbonate is within the above range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit sufficient high-temperature storage characteristics and cycle characteristic improving effects.

<1−4−4.フッ素化環状カーボネート>
本明細書において「フッ素化環状カーボネート」とは、フッ素原子を有する環状カーボネートである。
フッ素化環状カーボネートとしては、炭素原子数2〜6のアルキレン基を有する環状カーボネートの誘導体が挙げられ、例えばエチレンカーボネート誘導体である。エチレンカーボネート誘導体としては、例えば、エチレンカーボネート又はアルキル基(例えば、炭素原子数1〜4個のアルキル基)で置換されたエチレンカーボネートのフッ素化物が挙げられ、中でもフッ素原子が1〜8個のものが好ましい。
具体的には、モノフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−メチルエチレンカーボネート、4−フルオロ−
5−メチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−メチルエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(ジフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(トリフルオロメチル)−エチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−4−フルオロエチレンカーボネート、4−(フルオロメチル)−5−フルオロエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5,5−ジメチルエチレンカーボネート等が挙げられる。
中でも、モノフルオロエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート及び4,5−ジフルオロ−4,5−ジメチルエチレンカーボネートよりなる群から選ばれる少なくとも1種が、高イオン伝導性を与え、かつ好適に界面保護被膜を形成する点でより好ましい。
フッ素化環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
尚、フッ素化環状カーボネートは、非水系電解液の添加剤として用いても、非水溶媒として用いてもよい。非水溶媒として用いる場合のフッ素化環状カーボネートの含有量は、非水系電解液100質量%中、通常8質量%以上であり、好ましくは10質量%以上であり、より好ましくは12質量%以上であり、また、通常85質量%以下であり、好ましくは80質量%以下であり、より好ましくは75質量%以下である。この範囲であれば、非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすく、放電容量維持率が低下することを回避しやすい。添加剤として用いる場合のフッ素化環状カーボネートの含有量は、非水系電解液100質量%中、通常0.001質量%以上であり、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、さらに好ましくは0.2質量%以上であり、また、通常10質量%以下であり、好ましくは8質量%以下、より好ましくは5質量%以下である。フッ素化環状カーボネートの含有量が上記範囲内であれば、非水系電解液二次電池が十分な高温保存特性やサイクル特性向上効果を発現しやすい。
本発明の一実施形態に係る非水系電解液において、前記不飽和環状カーボネート又はフッ素化環状カーボネートが、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、エチニルエチレンカーボネート、及びフルオロエチレンカーボネートからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
<1-4-4. Fluorinated cyclic carbonate>
As used herein, the term "fluorinated cyclic carbonate" is a cyclic carbonate having a fluorine atom.
Examples of the fluorinated cyclic carbonate include derivatives of cyclic carbonate having an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and examples thereof are ethylene carbonate derivatives. Examples of the ethylene carbonate derivative include ethylene carbonate or a fluorinated product of ethylene carbonate substituted with an alkyl group (for example, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms), and among them, those having 1 to 8 fluorine atoms. Is preferable.
Specifically, monofluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4-methylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-methylethylene carbonate, 4- Fluoro-
5-Methylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-methylethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (difluoromethyl) -ethylene carbonate, 4- (trifluoromethyl) -ethylene carbonate, 4 -(Fluoromethyl) -4-fluoroethylene carbonate, 4- (fluoromethyl) -5-fluoroethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-dimethylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate , 4,4-Difluoro-5,5-dimethylethylene carbonate and the like.
Among them, at least one selected from the group consisting of monofluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate and 4,5-difluoro-4,5-dimethylethylene carbonate is highly ionic conductive. It is more preferable in that it imparts properties and preferably forms an interface protective film.
As the fluorinated cyclic carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.
The fluorinated cyclic carbonate may be used as an additive for a non-aqueous electrolyte solution or as a non-aqueous solvent. The content of the fluorinated cyclic carbonate when used as a non-aqueous solvent is usually 8% by mass or more, preferably 10% by mass or more, and more preferably 12% by mass or more in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. Yes, it is usually 85% by mass or less, preferably 80% by mass or less, and more preferably 75% by mass or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit a sufficient effect of improving the cycle characteristics, and it is easy to avoid a decrease in the discharge capacity retention rate. The content of the fluorinated cyclic carbonate when used as an additive is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.1% by mass in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. % Or more, more preferably 0.2% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 8% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. When the content of the fluorinated cyclic carbonate is within the above range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit sufficient high-temperature storage characteristics and cycle characteristic improving effects.
In the non-aqueous electrolyte solution according to the embodiment of the present invention, the unsaturated cyclic carbonate or the fluorinated cyclic carbonate is at least one selected from the group consisting of vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, ethynylethylene carbonate, and fluoroethylene carbonate. It is preferably a seed.

フッ素化環状カーボネートとして、不飽和結合とフッ素原子とを有する環状カーボネート(以下、「フッ素化不飽和環状カーボネート」と略記する場合がある。)を用いることができる。フッ素化不飽和環状カーボネートは、特に制限されない。中でもフッ素原子が1個又は2個のものが好ましい。フッ素化不飽和環状カーボネートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を任意に選択して製造することが可能である。
フッ素化不飽和環状カーボネートとしては、ビニレンカーボネート誘導体、芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート誘導体等が挙げられる。
ビニレンカーボネート誘導体としては、4−フルオロビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−メチルビニレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルビニレンカーボネート、4,5−ジフルオロエチレンカーボネート等が挙げられる。
芳香環又は炭素−炭素不飽和結合を有する置換基で置換されたエチレンカーボネート誘導体としては、4−フルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−ビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4,5−ジビニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート、4−フルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,4−ジフルオロ−5−フェニルエチレンカーボネート、4,5−ジフルオロ−4−フェニルエチレンカーボネート等が挙げられる。
フッ素化不飽和環状カーボネートの分子量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく
損なわない限り任意であるが、通常50以上、好ましくは80以上であり、また、通常250以下、好ましくは150以下である。この範囲であれば、非水系電解液に対するフッ素化環状カーボネートの溶解性を確保しやすく、本発明の効果が発現されやすい。
フッ素化不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。また、フッ素化不飽和環状カーボネートの配合量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液100質量%中、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上であり、また、通常5質量%以下、好ましくは4質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。この範囲であれば、非水系電解液二次電池が十分なサイクル特性向上効果を発現しやすい。
As the fluorinated cyclic carbonate, a cyclic carbonate having an unsaturated bond and a fluorine atom (hereinafter, may be abbreviated as "fluorinated unsaturated cyclic carbonate") can be used. The fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited. Of these, those having one or two fluorine atoms are preferable. The method for producing the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and a known method can be arbitrarily selected for production.
Examples of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate include a vinylene carbonate derivative, an ethylene carbonate derivative substituted with an aromatic ring or a substituent having a carbon-carbon unsaturated bond, and the like.
Examples of the vinylene carbonate derivative include 4-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylvinylene carbonate, 4,5-difluoroethylene carbonate and the like.
Examples of the ethylene carbonate derivative substituted with an aromatic ring or a substituent having a carbon-carbon unsaturated bond include 4-fluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylethylene carbonate, and 4,4-difluoro-4. -Vinylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-vinylethylene carbonate, 4-fluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4,5-divinylethylene carbonate, 4-fluoro-4-phenyl Examples thereof include ethylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylethylene carbonate, 4,4-difluoro-5-phenylethylene carbonate, 4,5-difluoro-4-phenylethylene carbonate and the like.
The molecular weight of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but is usually 50 or more, preferably 80 or more, and usually 250 or less, preferably 150 or less. Is. Within this range, it is easy to secure the solubility of the fluorinated cyclic carbonate in the non-aqueous electrolyte solution, and the effect of the present invention is likely to be exhibited.
As the fluorinated unsaturated cyclic carbonate, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio. The amount of the fluorinated unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. Is 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and usually 5% by mass or less, preferably 4% by mass or less, more preferably 3% by mass or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit a sufficient effect of improving cycle characteristics.

(A)P−F結合を有する化合物、(B)SO構造を有する化合物、不飽和環状カーボネート及びフッ素化環状カーボネート以外の添加剤の含有量は、特に制限されず、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、非水系電解液の全量に対して、通常0.01質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上であり、また、通常5質量%以下、好ましくは3質量%以下、より好ましくは1質量%以下である。この範囲であれば、その他添加剤の効果が十分に発現させやすく、高温保存安定性が向上する傾向にある。(A)P−F結合を有する化合物、(B)SO構造を有する化合物、不飽和環状カーボネート及びフッ素化環状カーボネート以外の添加剤を2種以上併用する場合には、それら添加剤の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。 The content of additives other than (A) a compound having an PF bond, (B) a compound having an SO 2 structure, an unsaturated cyclic carbonate and a fluorinated cyclic carbonate is not particularly limited, and the effect of the present invention is remarkably enhanced. It is optional as long as it is not impaired, but is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and usually, with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. It is 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less. Within this range, the effects of other additives are likely to be sufficiently exhibited, and high-temperature storage stability tends to be improved. When two or more additives other than (A) a compound having an PF bond, (B) a compound having an SO 2 structure, an unsaturated cyclic carbonate and a fluorinated cyclic carbonate are used in combination, the total amount of these additives Should satisfy the above range.

本明細書において、非水系電解液の組成とは、非水系電解液製造時、非水系電解液の電池への注液時点又は電池として出荷された何れかの時点での組成を意味する。
すなわち、非水系電解液は、非水系電解液を調製する際に各構成成分の比率が予め既定した組成となるように混合すればよい。また、非水系電解液を調製した後で、非水系電解液そのものを分析に供して組成を確認することができる。また、完成した非水系電解液二次電池から非水系電解液を回収して、分析に供してもよい。非水系電解液の回収方法としては、電池容器の一部又は全部を開封し、或いは電池容器に孔を設けることにより、電解液を採取する方法が挙げられる。開封した電池容器を遠心分離して電解液を回収してもよいし、抽出溶媒(例えば、水分量が10ppm以下まで脱水したアセトニトリル等が好ましい)を開封した電池容器に入れて又は電池素子に抽出溶媒を接触させて電解液を抽出してもよい。このような方法にて回収した非水系電解液を分析に供することができる。また、回収した非水系電解液は分析に適した条件とするために希釈して分析に供してもよい。
In the present specification, the composition of the non-aqueous electrolyte solution means the composition at the time of producing the non-aqueous electrolyte solution, at the time of injecting the non-aqueous electrolyte solution into the battery, or at the time of shipment as the battery.
That is, the non-aqueous electrolyte solution may be mixed so that the ratio of each component is a predetermined composition when the non-aqueous electrolyte solution is prepared. Further, after preparing the non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution itself can be subjected to analysis to confirm the composition. Further, the non-aqueous electrolyte solution may be recovered from the completed non-aqueous electrolyte solution secondary battery and used for analysis. Examples of the method for recovering the non-aqueous electrolyte solution include a method of collecting the electrolytic solution by opening a part or all of the battery container or providing a hole in the battery container. The opened battery container may be centrifuged to recover the electrolytic solution, or an extraction solvent (for example, acetonitrile dehydrated to a water content of 10 ppm or less is preferable) is placed in the opened battery container or extracted into a battery element. The electrolytic solution may be extracted by contacting the solvent. The non-aqueous electrolyte solution recovered by such a method can be used for analysis. Further, the recovered non-aqueous electrolyte solution may be diluted and subjected to analysis in order to make the conditions suitable for analysis.

非水系電解液の分析方法としては、具体的には核磁気共鳴(以下、NMRと省略することがある)、ガスクロマトグラフィーやイオンクロマトグラフィー等の液体クロマトグラフィー等による分析が挙げられる。以下、NMRによる分析方法を説明する。不活性雰囲気下で、非水系電解液を10ppm以下まで脱水した重溶媒中に溶解させ、NMR管に入れてNMR測定を行う。また、NMR管として二重管を用い、一方に非水系電解液を入れ、もう一方に重溶媒を入れて、NMR測定を行ってもよい。重溶媒としては、重アセトニトリルや重ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。非水系電解液の構成成分の濃度を決定する場合は、重溶媒中に規定量の標準物質を溶解させて、スペクトルの比率から各構成成分の濃度を算出することができる。また、予め非水系電解液を構成する成分の一種以上の濃度を、ガスクロマトグラフィーのような別の分析手法で求めておき、濃度既知の成分とそれ以外の成分とのスペクトル比から濃度を算出することもできる。用いる核磁気共鳴分析装置は、400MHz以上の磁場を有するものが好ましい。測定核種としては1H、31P、19F等が挙げられる。
これらの分析手法は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を併用してもよい。
Specific examples of the method for analyzing a non-aqueous electrolyte solution include analysis by nuclear magnetic resonance (hereinafter, may be abbreviated as NMR), liquid chromatography such as gas chromatography and ion chromatography, and the like. Hereinafter, the analysis method by NMR will be described. Under an inert atmosphere, the non-aqueous electrolyte solution is dissolved in a deuterated solvent dehydrated to 10 ppm or less, placed in an NMR tube, and NMR measurement is performed. Further, a double tube may be used as the NMR tube, a non-aqueous electrolyte solution may be put in one, and a deuterated solvent may be put in the other to perform NMR measurement. Examples of the deuter solvent include diacetonitrile and deuterated dimethyl sulfoxide. When determining the concentration of a component of a non-aqueous electrolyte solution, a specified amount of a standard substance can be dissolved in a deuterated solvent, and the concentration of each component can be calculated from the ratio of the spectrum. Further, the concentration of one or more of the components constituting the non-aqueous electrolyte solution is obtained in advance by another analysis method such as gas chromatography, and the concentration is calculated from the spectral ratio of the component having a known concentration and the other components. You can also do it. The nuclear magnetic resonance analyzer used is preferably one having a magnetic field of 400 MHz or more. Examples of the nuclide to be measured include 1 H, 31 P, 19 F and the like.
One type of these analysis methods may be used alone, or two or more types may be used in combination.

<2.非水系電解液二次電池>
本発明の一実施形態に係る非水系電解液二次電池は、金属イオンを吸蔵および放出可能な正極と、金属イオンを吸蔵および放出可能な負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質を含む非水系電解液と、を備える非水系電解液二次電池であって、該正極が、遷移金属酸化物を含有し、かつ遷移金属として少なくともNi及びCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiであり、該負極が、炭素系材料を含有し、該非水系電解液が、上述の一般式(1)で示される化合物及び一般式(2)で示される化合物から選択される少なくとも1種のイソシアネート化合物を含有する。
<2. Non-aqueous electrolyte secondary battery >
The non-aqueous electrolyte secondary battery according to an embodiment of the present invention is dissolved in a positive electrode capable of storing and releasing metal ions, a negative electrode capable of storing and releasing metal ions, a non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent. A non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte solution containing an electrolyte, wherein the positive electrode contains a transition metal oxide and at least Ni and Co are contained as transition metals, and among the transition metals. 40 mol% or more is Ni, the negative electrode contains a carbon-based material, and the non-aqueous electrolyte solution is selected from the compound represented by the above general formula (1) and the compound represented by the general formula (2). Contains at least one isocyanate compound.

<2−1.電池構成>
本実施形態の非水系電解液二次電池は、上記の非水系電解液及び正極及び負極以外の構成については、従来公知の非水系電解液二次電池と同様である。通常は上記の非水系電解液が含浸されている多孔膜(セパレータ)を介して正極と負極とが積層され、これらがケース(外装体)に収納された形態を有する。従って、本実施形態の非水系電解液二次電池の形状は特に制限されるものではなく、円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであってもよい。
<2-1. Battery configuration>
The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment is the same as the conventionally known non-aqueous electrolyte secondary battery except for the above-mentioned non-aqueous electrolyte and the positive electrode and the negative electrode. Usually, the positive electrode and the negative electrode are laminated via a porous film (separator) impregnated with the above-mentioned non-aqueous electrolyte solution, and these are housed in a case (exterior body). Therefore, the shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment is not particularly limited, and may be any of a cylindrical type, a square type, a laminated type, a coin type, a large size, and the like.

<2−2.非水系電解液>
非水系電解液としては、上述の本発明の一実施形態に係る非水系電解液を用いる。なお、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記非水系電解液に対し、その他の非水系電解液を配合して用いることも可能である。
<2-2. Non-aqueous electrolyte solution>
As the non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution according to the above-described embodiment of the present invention is used. It is also possible to mix and use another non-aqueous electrolyte solution with the above non-aqueous electrolyte solution as long as the gist of the present invention is not deviated.

<2−3.正極>
本発明の一実施形態においては、正極は集電体及び該集電体上に設けられた正極活物質層を有する。
以下に本実施形態の非水系電解液二次電池に使用される正極について詳細に説明する。
<2-3. Positive electrode>
In one embodiment of the present invention, the positive electrode has a current collector and a positive electrode active material layer provided on the current collector.
The positive electrode used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described in detail below.

<2−3−1.正極活物質>
以下に正極に使用される正極活物質について説明する。
(1)組成
正極活物質は、金属イオンを吸蔵および放出可能な遷移金属酸化物であって、かつ遷移金属として少なくともNi及びCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである。例えば、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものが好ましく、リチウムと少なくともNiとCoを含有し、遷移金属のうち50モル%以上がNiであることが好ましく、60モル%以上がNiであることがより好ましい。Ni及びCoは、酸化還元の電位が二次電池の正極材として用いるのに好適であり、高容量用途に適しているためである。
<2-3-1. Positive electrode active material>
The positive electrode active material used for the positive electrode will be described below.
(1) Composition The positive electrode active material is a transition metal oxide capable of occluding and releasing metal ions, and contains at least Ni and Co as the transition metal, and 40 mol% or more of the transition metal is Ni. For example, it is preferable that lithium ions can be occluded and released electrochemically, and it is preferable that lithium, at least Ni and Co are contained, and 50 mol% or more of the transition metal is Ni, and 60 mol% or more is Ni. Is more preferable. This is because Ni and Co have a redox potential suitable for use as a positive electrode material for a secondary battery and are suitable for high-capacity applications.

リチウム遷移金属酸化物の遷移金属成分としては、必須元素として、NiとCoが含まれるが、その他の金属としてMn、V、Ti、Cr、Fe、Cu、Al、Mg、Zr、Er等が挙げられ、Mn、Ti、Fe、Al、Mg、Zr等が好ましい。リチウム遷移金属酸化物の具体例としては、例えば、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi0.80Co0.15Al0.05、LiNi0.8Co0.1Mn0.12、、LiNi0.7Co0.15Mn0.152、、LiNi0.6Co0.2Mn0.22、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、LiNi0.5Co0.3Mn0.2、Li1.05Ni0.50Co0.21Mn0.29、LiNi0.5Co0.3Mn0.2、LiNi0.6Co0.2Mn0.2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1等が挙げられる。 The transition metal component of the lithium transition metal oxide includes Ni and Co as essential elements, but other metals include Mn, V, Ti, Cr, Fe, Cu, Al, Mg, Zr, Er and the like. Mn, Ti, Fe, Al, Mg, Zr and the like are preferable. Specific examples of the lithium transition metal oxide include LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , and LiNi 0.8 Co 0. 1 Mn 0.1 O 2, LiNi 0.7 Co 0.15 Mn 0.15 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2, LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0 .3 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.3 Mn 0.2 O 2 , Li 1.05 Ni 0.50 Co 0.21 Mn 0.29 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.3 Mn 0. Examples thereof include 2 O 2 , LiNi 0.6 Co 0.2 Mn 0.2 O 2 , LiNi 0.8 Co 0.1 Mn 0.1 O 2.

中でも、下記組成式(α)で示される遷移金属酸化物である態様が好ましい。
Lia1Nib1Coc1d1・・・(α)
(上記式(α)中、a1、b1、c1及びd1は、0.90≦a1≦1.10、0.4≦b1<1.0、b1+c1+d1=1を満たす。MはMn、Al、Mg、Zr、Fe、Ti及びErからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表す。)
組成式(α)中、0.10≦d1<0.40の数値を示すことが好ましい。また、0.50≦b1≦0.96の数値を示すことが好ましい。
NiおよびCoが主成分であり、かつNiの組成比がCoの組成比より大きいことで、非水系電解液電池の正極として用いた際に、安定であり、かつ高容量を取り出すことが可能となるからである。
Above all, the aspect of the transition metal oxide represented by the following composition formula (α) is preferable.
Li a1 Ni b1 Co c1 M d1 O 2 ... (α)
(In the above formula (α), a1, b1, c1 and d1 satisfy 0.90 ≦ a1 ≦ 1.10, 0.4 ≦ b1 <1.0, b1 + c1 + d1 = 1. M is Mn, Al, Mg. , Zr, Fe, Ti and Er represents at least one element selected from the group.
In the composition formula (α), it is preferable to show a value of 0.10 ≦ d1 <0.40. Further, it is preferable to show a numerical value of 0.50 ≦ b1 ≦ 0.96.
Since Ni and Co are the main components and the composition ratio of Ni is larger than the composition ratio of Co, it is possible to take out a stable and high capacity when used as a positive electrode of a non-aqueous electrolyte battery. Because it becomes.

中でも、下記組成式(β)で示される遷移金属酸化物である態様が好ましい。
Lia2Nib2Coc2d2・・・(β)
(式(β)中、0.90≦a2≦1.10、0.50≦b2≦0.94、0.05≦c2≦0.2、0.01≦d2≦0.3の数値を示し、b2+c2+d2=1を満たす。MはMn、Al、Mg、Zr、Fe、Ti及びErからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表す。)
組成式(β)中、0.10≦d2≦0.3の数値を示すことが好ましい。
上記の組成であることで、非水系電解液二次電池の正極として用いた際に、特に高容量を取り出すことが可能となるからである。
Above all, the embodiment of the transition metal oxide represented by the following composition formula (β) is preferable.
Li a2 Ni b2 Co c2 M d2 O 2 ... (β)
(In the formula (β), the numerical values of 0.90 ≦ a2 ≦ 1.10, 0.50 ≦ b2 ≦ 0.94, 0.05 ≦ c2 ≦ 0.2, and 0.01 ≦ d2 ≦ 0.3 are shown. , B2 + c2 + d2 = 1. M represents at least one element selected from the group consisting of Mn, Al, Mg, Zr, Fe, Ti and Er.)
In the composition formula (β), it is preferable to show a numerical value of 0.10 ≦ d2 ≦ 0.3.
This is because the above composition makes it possible to take out a particularly high capacity when used as a positive electrode of a non-aqueous electrolyte secondary battery.

また、上記の正極活物質のうち2種類以上を混合して使用してもよい。同様に、上記の正極活物質のうち少なくとも1種以上と他の正極活物質を混合して使用してもよい。他の正極活物質の例としては、上記に挙げられていない遷移金属酸化物、遷移金属燐酸化合物、遷移金属ケイ酸化合物、遷移金属ホウ酸化合物が挙げられる。
中でも、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物やオリビン型構造を有するリチウム含有遷移金属燐酸化合物が好ましい。具体的にはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物として、LiMn、LiMn1.8Al0.2、LiMn1.5Ni0.5等が挙げられる。中でも最も構造が安定であり、非水系電解液電池の異常時にも酸素放出しにくく、安全性に優れるためである。
また、リチウム含有遷移金属燐酸化合物の遷移金属としては、V、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等が好ましく、具体例としては、例えば、LiFePO、LiFe(PO、LiFeP等の燐酸鉄類、LiCoPO等の燐酸コバルト類、LiMnPO等の燐酸マンガン類、これらのリチウム遷移金属燐酸化合物の主体となる遷移金属原子の一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、Si、Nb、Mo、Sn、W等の他の金属で置換したもの等が挙げられる。
中でも、リチウム鉄燐酸化合物が好ましい。鉄は資源量も豊富で極めて安価な金属であり、かつ有害性も少ないためである。すなわち、上記の具体例のうち、LiFePOをより好ましい具体例として挙げることができる。
Further, two or more of the above-mentioned positive electrode active materials may be mixed and used. Similarly, at least one or more of the above positive electrode active materials may be mixed and used with other positive electrode active materials. Examples of other positive electrode active materials include transition metal oxides, transition metal phosphoric acid compounds, transition metal silicic acid compounds, and transition metal boric acid compounds not listed above.
Of these, a lithium manganese composite oxide having a spinel-type structure and a lithium-containing transition metal phosphoric acid compound having an olivine-type structure are preferable. Specific examples of the lithium manganese composite oxide having a spinel-type structure include LiMn 2 O 4 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4, and the like. This is because the structure is the most stable, oxygen is not easily released even when the non-aqueous electrolyte battery is abnormal, and the safety is excellent.
The transition metal of the lithium-containing transition metal phosphoric acid compound is preferably V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu or the like, and specific examples thereof include LiFePO 4 and Li 3 Fe 2 (PO 4). ) 3 , Iron phosphates such as LiFeP 2 O 7 , cobalt phosphates such as LiCoPO 4 , manganese phosphates such as LiMnPO 4 , and some of the transition metal atoms that are the main constituents of these lithium transition metal phosphoric acid compounds are Al and Ti. , V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, Nb, Mo, Sn, W and the like.
Of these, a lithium iron phosphoric acid compound is preferable. This is because iron is an extremely inexpensive metal with abundant resources and is less harmful. That is, among the above specific examples, LiFePO 4 can be mentioned as a more preferable specific example.

本発明の一実施形態においては、正極がNMC正極であり、該NMC正極中、ニッケル元素の含有量が40モル%以上であり、50モル%以上である態様が非水系電解液二次電池の高容量化の観点からより好ましい。
ここで、本明細書において、NMC正極とは、正極活物質がニッケル・マンガン・コバルト(NMC)を含み下記式(I)で表される材料である、正極を意味する。
LiNiCoMn・・・(I)
(上記式(I)中、a、b、c及びdは、0.90≦a≦1.10、0.40≦b<1.0、b+c+d=1を満たす。)
In one embodiment of the present invention, the positive electrode is an NMC positive electrode, and the nickel element content in the NMC positive electrode is 40 mol% or more and 50 mol% or more. It is more preferable from the viewpoint of increasing the capacity.
Here, in the present specification, the NMC positive electrode means a positive electrode in which the positive electrode active material contains nickel, manganese, and cobalt (NMC) and is a material represented by the following formula (I).
Li a Ni b Co c Mn d O 2 ... (I)
(In the above formula (I), a, b, c and d satisfy 0.90 ≦ a ≦ 1.10, 0.40 ≦ b <1.0, b + c + d = 1.)

(2)表面被覆
上記の正極活物質の表面に、主体となる正極活物質を構成する物質とは異なる組成の物
質(以後、適宜「表面付着物質」という)が付着したものを用いることもできる。表面付着物質の例としては酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ホウ素、酸化アンチモン、酸化ビスマス等の酸化物;硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硫酸塩;炭酸リチウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の炭酸塩;炭素等が挙げられる。
(2) Surface Coating A substance having a composition different from that of the substance constituting the main positive electrode active material (hereinafter, appropriately referred to as “surface adhering substance”) may be used on the surface of the above-mentioned positive electrode active material. .. Examples of surface adhering substances include oxides such as aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, and bismuth oxide; lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, etc. Sulfates such as calcium sulfate and aluminum sulfate; carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate; carbon and the like can be mentioned.

これら表面付着物質は、例えば、溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加させた後に乾燥する方法、表面付着物質前駆体を溶媒に溶解又は懸濁させて正極活物質に含浸添加させた後に加熱等により反応させる方法、正極活物質前駆体に添加して同時に焼成する方法等により、正極活物質表面に付着させることができる。なお、炭素を付着させる場合には、炭素質を、例えば、活性炭等の形で後から機械的に付着させる方法も用いることができる。 These surface-adhering substances are, for example, dissolved or suspended in a solvent, impregnated and added to the positive electrode active material, and then dried, or the surface-adhering substance precursor is dissolved or suspended in the solvent and impregnated and added to the positive electrode active material. After that, it can be adhered to the surface of the positive electrode active material by a method of reacting by heating or the like, a method of adding to the positive electrode active material precursor and firing at the same time, or the like. When carbon is attached, a method of mechanically attaching the carbon substance later in the form of activated carbon or the like can also be used.

正極活物質の表面に付着している表面付着物質の質量は、正極活物質の質量に対して、好ましくは0.1ppm以上であり、1ppm以上がより好ましく、10ppm以上が更に好ましい。また、好ましくは20%以下であり、10%以下がより好ましく、5%以下が更に好ましい。
表面付着物質により、正極活物質表面での非水系電解液の酸化反応を抑制することができ、電池寿命を向上させることができる。また、付着量が上記範囲内にあると、その効果を十分に発現することができ、リチウムイオンの出入りを阻害することなく抵抗も増加し難くなる。
The mass of the surface-adhering substance adhering to the surface of the positive electrode active material is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, still more preferably 10 ppm or more, based on the mass of the positive electrode active material. Further, it is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, still more preferably 5% or less.
The surface-adhering substance can suppress the oxidation reaction of the non-aqueous electrolyte solution on the surface of the positive electrode active material, and can improve the battery life. Further, when the amount of adhesion is within the above range, the effect can be sufficiently exhibited, and the resistance is less likely to increase without hindering the inflow and outflow of lithium ions.

(3)形状
正極活物質粒子の形状は、従来用いられるような、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が用いられる。また、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成して成り、その二次粒子の形状が球状又は楕円球状であってもよい。
(3) Shape As the shape of the positive electrode active material particles, a lump, a polyhedral shape, a spherical shape, an elliptical spherical shape, a plate shape, a needle shape, a columnar shape, or the like, which are conventionally used, are used. Further, the primary particles may be aggregated to form secondary particles, and the shape of the secondary particles may be spherical or elliptical spherical.

(4)正極活物質の製造法
正極活物質の製造法としては、本発明の要旨を超えない範囲で特には制限されないが、いくつかの方法が挙げられ、無機化合物の製造法として一般的な方法が用いられる。
特に球状ないし楕円球状の活物質を作製するには種々の方法が考えられるが、例えばその1例として、遷移金属硝酸塩、硫酸塩等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、攪拌をしながらpHを調節して球状の前駆体を作製回収し、これを必要に応じて乾燥した後、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。
(4) Method for Producing Positive Electrode Active Material The method for producing the positive electrode active material is not particularly limited as long as it does not exceed the gist of the present invention, but some methods are mentioned and are general as a method for producing an inorganic compound. The method is used.
In particular, various methods can be considered for producing spherical or elliptical spherical active materials. For example, one example thereof is a transition metal raw material such as transition metal nitrate or sulfate, and if necessary, a raw material of other elements. Is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, the pH is adjusted while stirring to prepare and recover a spherical precursor, which is dried as necessary, and then LiOH, Li 2 CO 3 , Li NO. Examples thereof include a method of adding a Li source such as 3 and firing at a high temperature to obtain an active material.

また、別の方法の例として、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質を水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これにLiOH、LiCO、LiNO等のLi源を加えて高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。 Further, as an example of another method, a transition metal raw material such as a transition metal nitrate, a sulfate, a hydroxide, or an oxide and, if necessary, a raw material of another element are dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water. Then, it is dried and molded with a spray dryer or the like to form a spherical or elliptical spherical precursor, to which a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 or LiNO 3 is added and fired at a high temperature to obtain an active material. Can be mentioned.

更に別の方法の例として、遷移金属硝酸塩、硫酸塩、水酸化物、酸化物等の遷移金属原料物質と、LiOH、LiCO、LiNO等のLi源と、必要に応じ他の元素の原料物質とを水等の溶媒中に溶解ないし粉砕分散して、それをスプレードライヤー等で乾燥成型して球状ないし楕円球状の前駆体とし、これを高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。 As an example of yet another method, a transition metal raw material such as a transition metal nitrate, a sulfate, a hydroxide, an oxide, a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , or LiNO 3 , and other elements as required. Is a method of dissolving or pulverizing and dispersing the raw material of the above in a solvent such as water, drying and molding it with a spray dryer or the like to obtain a spherical or elliptical spherical precursor, and firing this at a high temperature to obtain an active material. Can be mentioned.

<2−3−2.正極構造と作製法>
以下に、本発明に使用される正極の構成及びその作製法について説明する。
(正極の作製法)
正極は、正極活物質粒子と結着剤とを含有する正極活物質層を、集電体上に形成して作製される。正極活物質を用いる正極の製造は、公知のいずれの方法でも作製することができる。例えば、正極活物質と結着剤、並びに必要に応じて導電材及び増粘剤等を乾式で混合してシート状にしたものを正極集電体に圧着するか、又はこれらの材料を液体媒体に溶解又は分散させてスラリーとして、これを正極集電体に塗布し、乾燥することにより、正極活物質層を集電体上に形成させることにより正極を得ることができる。
<2-3-2. Positive electrode structure and manufacturing method>
Hereinafter, the configuration of the positive electrode used in the present invention and the method for producing the same will be described.
(Method of manufacturing positive electrode)
The positive electrode is produced by forming a positive electrode active material layer containing positive electrode active material particles and a binder on a current collector. The positive electrode using the positive electrode active material can be produced by any known method. For example, a positive electrode active material and a binder, and if necessary, a conductive material and a thickener are mixed in a dry manner to form a sheet, which is then pressure-bonded to the positive electrode current collector, or these materials are applied to a liquid medium. A positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on the current collector by applying it to a positive electrode current collector and drying it as a slurry.

正極活物質層中の正極活物質の含有量は、好ましくは60質量%以上であり、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましく、また、好ましくは99.9質量%以下であり、99質量%以下がより好ましい。正極活物質の含有量が、上記範囲内であると、電気容量を十分確保できる。さらに、正極の強度も十分なものとなる。なお、本発明における正極活物質粉体は、遷移金属として少なくともNi及びCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである正極が作製されれば、1種を単独で用いてもよく、異なる組成又は異なる粉体物性の2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 The content of the positive electrode active material in the positive electrode active material layer is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, further preferably 80% by mass or more, and preferably 99.9% by mass or less. Yes, 99% by mass or less is more preferable. When the content of the positive electrode active material is within the above range, a sufficient electric capacity can be secured. Further, the strength of the positive electrode is also sufficient. The positive electrode active material powder in the present invention may contain at least Ni and Co as a transition metal, and if a positive electrode in which 40 mol% or more of the transition metal is Ni is produced, one type may be used alone. Often, two or more kinds having different compositions or different powder physical properties may be used in any combination and ratio.

<導電材>
導電材としては、公知の導電材を任意に用いることができる。具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料;天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛(グラファイト);アセチレンブラック等のカーボンブラック;ニードルコークス等の無定形炭素等の炭素系材料等が挙げられる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<Conductive material>
As the conductive material, a known conductive material can be arbitrarily used. Specific examples include metal materials such as copper and nickel; graphite (graphite) such as natural graphite and artificial graphite; carbon black such as acetylene black; and carbon-based materials such as amorphous carbon such as needle coke. It should be noted that one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

正極活物質層中の導電材の含有量は、好ましくは0.01質量%以上であり、0.1質量%以上がより好ましく、1質量%以上が更に好ましく、また、好ましくは50質量%以下であり、30質量%以下がより好ましく、15質量%以下が更に好ましい。導電材の含有量が上記範囲内であると、導電性を十分確保できる。さらに、電池容量の低下も防ぎやすい。 The content of the conductive material in the positive electrode active material layer is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, further preferably 1% by mass or more, and preferably 50% by mass or less. It is more preferably 30% by mass or less, and further preferably 15% by mass or less. When the content of the conductive material is within the above range, sufficient conductivity can be ensured. Furthermore, it is easy to prevent a decrease in battery capacity.

<結着剤>
正極活物質層の製造に用いる結着剤は、非水系電解液や電極製造時用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に限定されない。
塗布法の場合は、電極製造時に用いる液体媒体に対して溶解又は分散される材料であれば特に限定されないが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、芳香族ポリアミド、セルロース、ニトロセルロース等の樹脂系高分子;SBR(スチレン・ブタジエンゴム)、NBR(アクリロニトリル・ブタジエンゴム)、フッ素ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等のゴム状高分子;スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物、EPDM(エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合体)、スチレン・エチレン・ブタジエン・エチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体又はその水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子;シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン共重合体等の軟質樹脂状高分子;ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体等のフッ素系高分子;アルカリ金属イオン(特にリチウムイオン)のイオン伝導性を有する高分子組成物;等が挙げられる。なお、これらの物質は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<Binder>
The binder used in the production of the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is a material stable to the non-aqueous electrolyte solution and the solvent used in the production of the electrode.
In the case of the coating method, the material is not particularly limited as long as it is a material that is dissolved or dispersed in the liquid medium used at the time of electrode production, but specific examples thereof include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, and cellulose. , Resin-based polymer such as nitrocellulose; rubber-like polymer such as SBR (styrene / butadiene rubber), NBR (acrylonitrile / butadiene rubber), fluororubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber; styrene / butadiene / Styrene block copolymer or hydrogen additive thereof, EPDM (ethylene / propylene / diene ternary copolymer), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer or hydrogen additive thereof Thermoplastic elastomeric polymers such as syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinylacetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, soft resinous polymer such as propylene / α-olefin copolymer; polyvinylidene fluoride (PVdF), polytetrafluoroethylene, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer and other fluoropolymers; polymer compositions having ionic conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions); and the like. In addition, as these substances, 1 type may be used alone, and 2 or more types may be used together in arbitrary combinations and ratios.

正極活物質層中の結着剤の含有量は、好ましくは0.1質量%以上であり、1質量%以上がより好ましく、3質量%以上が更に好ましく、また、好ましくは80質量%以下であり、60質量%以下がより好ましく、40質量%以下が更に好ましく、10質量%以下が特に好ましい。結着剤の割合が、上記範囲内であると、正極活物質を十分保持でき、正極の機械的強度を確保できるため、サイクル特性等の電池性能が良好となる。さらに、電池容量や導電性の低下を回避することにもつながる。 The content of the binder in the positive electrode active material layer is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, further preferably 3% by mass or more, and preferably 80% by mass or less. Yes, 60% by mass or less is more preferable, 40% by mass or less is further preferable, and 10% by mass or less is particularly preferable. When the ratio of the binder is within the above range, the positive electrode active material can be sufficiently retained and the mechanical strength of the positive electrode can be ensured, so that the battery performance such as cycle characteristics is improved. Furthermore, it also leads to avoiding a decrease in battery capacity and conductivity.

<液体媒体>
正極活物質層を形成するためのスラリーの調製に用いる液体媒体としては、正極活物質、導電材、結着剤、並びに必要に応じて使用される増粘剤を溶解又は分散することが可能な溶媒であれば、その種類に特に制限はなく、水系溶媒と有機系溶媒のどちらを用いてもよい。
水系媒体の例としては、例えば、水、アルコールと水との混合媒等が挙げられる。有機系媒体の例としては、ヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルナフタレン等の芳香族炭化水素類;キノリン、ピリジン等の複素環化合物;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸メチル、アクリル酸メチル等のエステル類;ジエチレントリアミン、N,N−ジメチルアミノプロピルアミン等のアミン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類;N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類;ヘキサメチルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド等の非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。なお、これらは、1種を単独で用いてもよく、また2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<Liquid medium>
As the liquid medium used for preparing the slurry for forming the positive electrode active material layer, the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the thickener used as needed can be dissolved or dispersed. The type of solvent is not particularly limited, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
Examples of the aqueous medium include water, a mixed medium of alcohol and water, and the like. Examples of organic media include aliphatic hydrocarbons such as hexane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene and methylnaphthalene; heterocyclic compounds such as quinoline and pyridine; ketones such as acetone, methylethylketone and cyclohexanone. Classes; esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine, N, N-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide. , Amides such as dimethylacetamide; aprotonic polar solvents such as hexamethylphosphalamide and dimethylsulfoxide can be mentioned. It should be noted that one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

<増粘剤>
スラリーを形成するための液体媒体として水系媒体を用いる場合、増粘剤と、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)等のラテックスを用いてスラリー化するのが好ましい。増粘剤は、通常、スラリーの粘度を調製するために使用される。
増粘剤としては、本発明の効果を著しく制限しない限り制限はないが、具体的には、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、燐酸化スターチ、カゼイン及びこれらの塩等が挙げられる。これらは、1種を単独で用いても、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<Thickener>
When an aqueous medium is used as the liquid medium for forming the slurry, it is preferable to use a thickener and a latex such as styrene-butadiene rubber (SBR) to form a slurry. Thickeners are commonly used to adjust the viscosity of the slurry.
The thickener is not limited as long as the effect of the present invention is not significantly limited, but specifically, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof. And so on. These may be used alone or in any combination and ratio of two or more.

増粘剤を使用する場合には、正極活物質に対する増粘剤の割合は、好ましくは0.1質量%以上であり、0.5質量%以上がより好ましく、0.6質量%以上が更に好ましく、また、好ましくは5質量%以下であり、3質量%以下がより好ましく、2質量%以下が更に好ましい。正極活物質に対する増粘剤の割合が上記範囲内であると、スラリーの塗布性が良好となり、さらに、正極活物質層に占める活物質の割合が十分なものとなるため、電池の容量が低下する問題や正極活物質間の抵抗が増大する問題を回避し易くなる。 When a thickener is used, the ratio of the thickener to the positive electrode active material is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably 0.6% by mass or more. It is preferable, preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, still more preferably 2% by mass or less. When the ratio of the thickener to the positive electrode active material is within the above range, the coating property of the slurry is good, and the ratio of the active material to the positive electrode active material layer is sufficient, so that the capacity of the battery is reduced. It becomes easy to avoid the problem of increasing the resistance between the positive electrode active materials and the problem of increasing the resistance between the positive electrode active materials.

<圧密化>
集電体への上記スラリーの塗布、乾燥によって得られた正極活物質層は、正極活物質の充填密度を上げるために、ハンドプレス、ローラープレス等により圧密化することが好ましい。正極活物質層の密度は、1g・cm−3以上が好ましく、1.5g・cm−3以上がより好ましく、2g・cm−3以上が更に好ましく、また、4g・cm−3以下が好ましく、3.5g・cm−3以下がより好ましく、3g・cm−3以下が更に好ましい。
正極活物質層の密度が、上記範囲内であると、集電体/活物質界面付近への非水系電解液の浸透性が低下することなく、特に高電流密度での充放電特性が良好となる。さらに、活物質間の導電性が低下し難くなり、電池抵抗が増大し難くなる。
<Consolidation>
The positive electrode active material layer obtained by applying and drying the slurry to the current collector is preferably consolidated by a hand press, a roller press, or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material. The density of the positive electrode active material layer is preferably 1 g · cm -3 or more, more preferably 1.5 g · cm -3 or more, further preferably 2 g · cm -3 or more, and preferably 4 g · cm -3 or less. 3.5 g · cm -3 or less is more preferable, and 3 g · cm -3 or less is further preferable.
When the density of the positive electrode active material layer is within the above range, the permeability of the non-aqueous electrolyte solution to the vicinity of the current collector / active material interface does not decrease, and the charge / discharge characteristics are particularly good at a high current density. Become. Further, the conductivity between the active materials is less likely to decrease, and the battery resistance is less likely to increase.

<集電体>
正極集電体の材質としては特に制限は無く、公知のものを任意に用いることができる。具体例としては、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルメッキ、チタン、タンタル等の金属材料;カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素系材料;等が挙げられる。中でも金属材料、特にアルミニウムが好ましい。
<Current collector>
The material of the positive electrode current collector is not particularly limited, and any known material can be used. Specific examples include metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium, and tantalum; carbon-based materials such as carbon cloth and carbon paper; and the like. Of these, metal materials, especially aluminum, are preferable.

集電体の形状としては、金属材料の場合、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜、エキスパンドメタル、パンチメタル、発泡メタル等が挙げられ、炭素系材料の場合、炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。これらのうち、金属薄膜が好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成してもよい。
集電体の厚さは任意であるが、好ましくは1μm以上であり、3μm以上がより好ましく、5μm以上が更に好ましく、また、好ましくは1mm以下であり、100μm以下がより好ましく、50μm以下が更に好ましい。集電体の厚さが、上記範囲内であると、集電体として必要な強度を十分確保することができる。さらに、取り扱い性も良好となる。
Examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punch metal, foamed metal, etc. in the case of metal material, and carbon plate in the case of carbon-based material. Examples include a carbon thin film and a carbon column. Of these, a metal thin film is preferable. The thin film may be formed in a mesh shape as appropriate.
The thickness of the current collector is arbitrary, but is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, further preferably 5 μm or more, and preferably 1 mm or less, more preferably 100 μm or less, further preferably 50 μm or less. preferable. When the thickness of the current collector is within the above range, sufficient strength required for the current collector can be secured. Further, the handleability is also good.

集電体と正極活物質層の厚さの比は特には限定されないが、(非水系電解液注液直前の片面の活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)が、好ましくは150以下であり、20以下がより好ましく、10以下が特に好ましく、また、好ましくは0.1以上であり、0.4以上がより好ましく、1以上が特に好ましい。
集電体と正極活物質層の厚さの比が、上記範囲内であると、高電流密度充放電時に集電体がジュール熱による発熱を生じ難くなる。さらに、正極活物質に対する集電体の体積比が増加し難くなり、電池容量の低下を防ぐことができる。
The ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer is not particularly limited, but (thickness of the active material layer on one side immediately before the injection of the non-aqueous electrolyte solution) / (thickness of the current collector) is preferable. It is 150 or less, more preferably 20 or less, particularly preferably 10 or less, and preferably 0.1 or more, more preferably 0.4 or more, and particularly preferably 1 or more.
When the ratio of the thickness of the current collector to the positive electrode active material layer is within the above range, the current collector is less likely to generate heat due to Joule heat during high current density charging / discharging. Further, the volume ratio of the current collector to the positive electrode active material is unlikely to increase, and a decrease in battery capacity can be prevented.

<電極面積>
高出力かつ高温時の安定性を高める観点から、正極活物質層の面積は、電池外装ケースの外表面積に対して大きくすることが好ましい。具体的には、非水系電解液電池の外装の表面積に対する前記正極の電極面積の総和を、面積比で20倍以上とすることが好ましく、更に40倍以上とすることがより好ましい。外装ケースの外表面積とは、有底角型形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分の縦と横と厚さの寸法から計算で求める総面積をいう。有底円筒形状の場合には、端子の突起部分を除いた発電要素が充填されたケース部分を円筒として近似する幾何表面積である。正極の電極面積の総和とは、負極活物質を含む合材層に対向する正極合材層の幾何表面積であり、集電体箔を介して両面に正極合材層を形成してなる構造では、それぞれの面を別々に算出する面積の総和をいう。
<Electrode area>
From the viewpoint of improving the stability at high output and high temperature, the area of the positive electrode active material layer is preferably large with respect to the outer surface area of the battery outer case. Specifically, the total area of the electrodes of the positive electrode with respect to the surface area of the exterior of the non-aqueous electrolyte battery is preferably 20 times or more, and more preferably 40 times or more in terms of area ratio. The outer surface area of the outer case means the total area calculated from the vertical, horizontal, and thickness dimensions of the case part filled with the power generation element excluding the protruding part of the terminal in the case of the bottomed square shape. .. In the case of a bottomed cylindrical shape, the geometric surface area approximates the case portion filled with the power generation element excluding the protruding portion of the terminal as a cylinder. The total electrode area of the positive electrode is the geometric surface area of the positive electrode mixture layer facing the mixture layer containing the negative electrode active material, and in a structure in which the positive electrode mixture layer is formed on both sides via a current collector foil. , Refers to the sum of the areas calculated separately for each surface.

<放電容量>
上記の非水系電解液を用いる場合、非水系電解液電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量(電池を満充電状態から放電状態まで放電したときの電気容量)が、1アンペアーアワー(Ah)以上であると、低温放電特性の向上効果が大きくなるため好ましい。そのため、正極(「正極板」ともいう。)は、放電容量が満充電で、好ましくは3Ah(アンペアアワー)以上であり、より好ましくは4Ah以上、また、好ましくは100Ah以下であり、より好ましくは70Ah以下であり、特に好ましくは50Ah以下になるように設計する。
<Discharge capacity>
When the above non-aqueous electrolyte solution is used, the electric capacity (electrical capacity when the battery is discharged from a fully charged state to a discharged state) of the battery element housed in one battery exterior of the non-aqueous electrolyte battery is determined. When it is 1 amper hour (Ah) or more, the effect of improving the low temperature discharge characteristics becomes large, which is preferable. Therefore, the positive electrode (also referred to as “positive electrode plate”) has a fully charged discharge capacity, preferably 3 Ah (ampere hour) or more, more preferably 4 Ah or more, and preferably 100 Ah or less, more preferably 100 Ah or less. It is designed to be 70 Ah or less, particularly preferably 50 Ah or less.

上記範囲内であると、大電流の取り出し時に電極反応抵抗による電圧低下が大きくなり過ぎず、電力効率の悪化を防ぐことができる。さらに、パルス充放電時の電池内部発熱による温度分布が大きくなり過ぎず、充放電繰り返しの耐久性が劣り、また、過充電や内部短絡等の異常時の急激な発熱に対して放熱効率も悪くなるといった現象を回避することができる。 Within the above range, the voltage drop due to the electrode reaction resistance does not become too large when a large current is taken out, and deterioration of power efficiency can be prevented. Furthermore, the temperature distribution due to internal heat generation of the battery during pulse charging / discharging does not become too large, the durability of repeated charging / discharging is inferior, and the heat dissipation efficiency is poor against sudden heat generation at the time of abnormalities such as overcharging and internal short circuit. It is possible to avoid the phenomenon of becoming.

<正極板の厚さ>
正極板の厚さは、特に限定されないが、高容量かつ高出力、高レート特性の観点から、正極板から集電体の厚さを差し引いた正極活物質層の厚さは、集電体の片面に対して、10μm以上が好ましく、20μm以上がより好ましく、また、200μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。
<Thickness of positive electrode plate>
The thickness of the positive electrode plate is not particularly limited, but from the viewpoint of high capacity, high output, and high rate characteristics, the thickness of the positive electrode active material layer obtained by subtracting the thickness of the current collector from the positive electrode plate is the thickness of the current collector. With respect to one side, 10 μm or more is preferable, 20 μm or more is more preferable, 200 μm or less is preferable, and 100 μm or less is more preferable.

<2−4.負極>
本発明の一実施形態においては、負極は集電体及び該集電体上に設けられた負極活物質層を有する。
以下に本実施形態の非水系電解液二次電池に使用される負極について詳細に説明する。
<2-4. Negative electrode >
In one embodiment of the present invention, the negative electrode has a current collector and a negative electrode active material layer provided on the current collector.
The negative electrode used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present embodiment will be described in detail below.

<2−4−1.負極活物質>
以下に負極に使用される負極活物質について述べる。負極活物質としては、電気化学的に金属イオンを吸蔵・放出可能な炭素系材料を含む。負極活物質は1種を単独で用いてもよく、また、2種以上を任意に組み合わせて用いてもよい。
<2-4-1. Negative electrode active material>
The negative electrode active material used for the negative electrode will be described below. The negative electrode active material includes a carbon-based material that can electrochemically occlude and release metal ions. One type of negative electrode active material may be used alone, or two or more types may be used in any combination.

<炭素系材料>
前記炭素系材料としては、(1)天然黒鉛、(2)人造黒鉛、(3)非晶質炭素、(4)炭素被覆黒鉛、(5)黒鉛被覆黒鉛、(6)樹脂被覆黒鉛等が挙げられる。
<Carbon-based material>
Examples of the carbon-based material include (1) natural graphite, (2) artificial graphite, (3) amorphous carbon, (4) carbon-coated graphite, (5) graphite-coated graphite, and (6) resin-coated graphite. Be done.

(1)天然黒鉛としては、鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土壌黒鉛及び/又はこれらの黒鉛を原料に球形化や緻密化等の処理を施して得られた黒鉛粒子等が挙げられる。これらの中でも、粒子の充填性や充放電レート特性の観点から、球形化処理を施した球状もしくは楕円体状の黒鉛が特に好ましい。 (1) Examples of natural graphite include scaly graphite, scaly graphite, soil graphite and / or graphite particles obtained by subjecting these graphites to a treatment such as spheroidization or densification. Among these, spherical or ellipsoidal graphite that has been subjected to a spheroidizing treatment is particularly preferable from the viewpoint of particle packing property and charge / discharge rate characteristics.

前記球形化処理に用いる装置としては、例えば、衝撃力を主体に粒子の相互作用も含めた圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を繰り返し粒子に与える装置を用いることができる。 As the device used for the spheroidizing process, for example, a device that repeatedly applies mechanical actions such as compression, friction, and shearing force to the particles, including the interaction of the particles mainly with an impact force, can be used.

具体的には、ケーシング内部に多数のブレードを設置したローターを有し、そのローターが高速回転することによって、内部に導入された天然黒鉛(1)の原料に対して衝撃圧縮、摩擦、せん断力等の機械的作用を与え、球形化処理を行なう装置が好ましい。また、原料を循環させることによって機械的作用を繰り返して与える機構を有する装置が好ましい。 Specifically, it has a rotor with a large number of blades installed inside the casing, and by rotating the rotor at high speed, impact compression, friction, and shearing force are applied to the raw material of natural graphite (1) introduced inside. A device that gives a mechanical action such as, etc. to perform the spheroidizing process is preferable. Further, an apparatus having a mechanism for repeatedly giving a mechanical action by circulating a raw material is preferable.

例えば前述の装置を用いて球形化処理する場合は、回転するローターの周速度を30〜100m/秒に設定するのが好ましく、40〜100m/秒に設定するのがより好ましく、50〜100m/秒に設定するのが更に好ましい。また、球形化処理は、単に原料を通過させるだけでも可能であるが、30秒以上装置内を循環又は滞留させて処理するのが好ましく、1分以上装置内を循環又は滞留させて処理するのがより好ましい。 For example, in the case of sphericalizing using the above-mentioned device, the peripheral speed of the rotating rotor is preferably set to 30 to 100 m / sec, more preferably 40 to 100 m / sec, and 50 to 100 m / sec. It is even more preferable to set it to seconds. Further, the spheroidizing treatment can be performed by simply passing the raw material through the device, but it is preferable to circulate or retain the inside of the device for 30 seconds or more, and to circulate or stay in the device for 1 minute or more. Is more preferable.

(2)人造黒鉛としては、コールタールピッチ、石炭系重質油、常圧残油、石油系重質油、芳香族炭化水素、窒素含有環状化合物、硫黄含有環状化合物、ポリフェニレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリビニルブチラール、天然高分子、ポリフェニレンサイルファイド、ポリフェニレンオキシド、フルフリルアルコール樹脂、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂、イミド樹脂等の有機化合物を、通常2500℃以上、通常3200℃以下の範囲の温度で黒鉛化し、必要に応じて粉砕及び/又は分級して製造されたものが挙げられる。 (2) As artificial graphite, coal tar pitch, coal-based heavy oil, atmospheric residual oil, petroleum-based heavy oil, aromatic hydrocarbons, nitrogen-containing cyclic compounds, sulfur-containing cyclic compounds, polyphenylene, polyvinyl chloride, etc. Organic compounds such as polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinyl butyral, natural polymers, polyphenylene silfide, polyphenylene oxide, furfuryl alcohol resin, phenol-formaldehyde resin, and imide resin are usually used in the range of 2500 ° C or higher and usually 3200 ° C or lower. Examples thereof include those produced by graphitization at temperature, crushing and / or classifying as necessary.

この際、ケイ素含有化合物やホウ素含有化合物等を黒鉛化触媒として用いることもでき
る。また、ピッチの熱処理過程で分離したメソカーボンマイクロビーズを黒鉛化して得た人造黒鉛が挙げられる。更に一次粒子からなる造粒粒子の人造黒鉛も挙げられる。例えば、メソカーボンマイクロビーズや、コークス等の黒鉛化可能な炭素系材料粉体とタール、ピッチ等の黒鉛化可能な結着剤と黒鉛化触媒を混合し、黒鉛化し、必要に応じて粉砕することで得られる、扁平状の粒子を複数、配向面が非平行となるように集合又は結合した黒鉛粒子が挙げられる。
At this time, a silicon-containing compound, a boron-containing compound, or the like can also be used as a graphitization catalyst. In addition, artificial graphite obtained by graphitizing mesocarbon microbeads separated in a pitch heat treatment process can be mentioned. Further, artificial graphite of granulated particles composed of primary particles can also be mentioned. For example, mesocarbon microbeads, graphitizable carbon-based material powder such as coke, graphitizable binder such as tar and pitch, and graphitization catalyst are mixed, graphitized, and pulverized if necessary. Examples thereof include graphite particles obtained by assembling or bonding a plurality of flat particles so that the orientation planes are non-parallel.

(3)非晶質炭素としては、タール、ピッチ等の易黒鉛化性炭素前駆体を原料に用い、黒鉛化しない温度領域(400〜2200℃の範囲)で1回以上熱処理した非晶質炭素粒子や、樹脂等の難黒鉛化性炭素前駆体を原料に用いて熱処理した非晶質炭素粒子が挙げられる。 (3) As the amorphous carbon, an easily graphitizable carbon precursor such as tar or pitch is used as a raw material, and the amorphous carbon is heat-treated at least once in a temperature range (range of 400 to 2200 ° C.) where graphitization does not occur. Examples thereof include particles and amorphous carbon particles heat-treated using a non-graphitizable carbon precursor such as a resin as a raw material.

(4)炭素被覆黒鉛としては、以下のようにして得られるものが挙げられる。天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、タール、ピッチや樹脂等の有機化合物である炭素前駆体とを混合し、400〜2300℃の範囲で1回以上熱処理する。得られた天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、これを非晶質炭素により被覆して炭素黒鉛複合体を得る。この炭素黒鉛複合体が炭素被覆黒鉛(4)として挙げられる。 (4) Examples of the carbon-coated graphite include those obtained as follows. Natural graphite and / or artificial graphite is mixed with a carbon precursor which is an organic compound such as tar, pitch or resin, and heat-treated at least once in the range of 400 to 2300 ° C. The obtained natural graphite and / or artificial graphite is used as nuclear graphite, and this is coated with amorphous carbon to obtain a carbon graphite composite. This carbon-graphite composite is mentioned as carbon-coated graphite (4).

また、前記複合の形態は、核黒鉛の表面全体又は一部を非晶質炭素が被覆した形態でも、複数の一次粒子を前記炭素前駆体起源の炭素を結着剤として複合させた形態であってもよい。また、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛にベンゼン、トルエン、メタン、プロパン、芳香族系の揮発分等の炭化水素系ガス等を高温で反応させ、黒鉛表面に炭素を堆積(CVD)させることでも、前記炭素黒鉛複合体を得ることができる。 Further, the composite form is a form in which a plurality of primary particles are composited using carbon derived from the carbon precursor as a binder even when the entire surface or a part of the surface of nuclear graphite is coated with amorphous carbon. You may. It is also possible to react natural graphite and / or artificial graphite with a hydrocarbon gas such as benzene, toluene, methane, propane, or an aromatic volatile matter at a high temperature to deposit carbon on the graphite surface (CVD). The carbon graphite composite can be obtained.

(5)黒鉛被覆黒鉛としては、以下のようにして得られるものが挙げられる。天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、タール、ピッチや樹脂等の易黒鉛化性の有機化合物の炭素前駆体とを混合し、2400〜3200℃程度の範囲で1回以上熱処理する。得られた天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、黒鉛化物でその核黒鉛の表面全体又は一部を被覆して黒鉛被覆黒鉛(5)が得られる。 (5) As the graphite-coated graphite, those obtained as follows can be mentioned. Natural graphite and / or artificial graphite is mixed with a carbon precursor of an easily graphitizable organic compound such as tar, pitch or resin, and heat-treated at least once in the range of about 2400 to 3200 ° C. The obtained natural graphite and / or artificial graphite is used as nuclear graphite, and the whole or part of the surface of the nuclear graphite is coated with graphite to obtain graphite-coated graphite (5).

(6)樹脂被覆黒鉛は、例えば、天然黒鉛及び/又は人造黒鉛と、樹脂等を混合し、400℃未満の温度で乾燥して得られる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛を核黒鉛とし、樹脂等でその核黒鉛を被覆することで得られる。 (6) As the resin-coated graphite, for example, natural graphite and / or artificial graphite obtained by mixing natural graphite and / or artificial graphite with a resin or the like and drying at a temperature of less than 400 ° C. is used as nuclear graphite, and the resin or the like is used. It is obtained by coating the nuclear graphite with.

また、以上説明した(1)〜(6)の炭素系材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Further, the carbon-based materials (1) to (6) described above may be used alone or in any combination and ratio of two or more.

上記(2)〜(5)の炭素系材料に用いられるタール、ピッチや樹脂等の有機化合物としては、石炭系重質油、直流系重質油、分解系石油重質油、芳香族炭化水素、N環化合物、S環化合物、ポリフェニレン、有機合成高分子、天然高分子、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂からなる群より選ばれた炭化可能な有機化合物等が挙げられる。また、原料有機化合物は混合時の粘度を調整するため、低分子有機溶媒に溶解させて用いてもよい。 Examples of the organic compounds such as tar, pitch and resin used for the carbon-based materials (2) to (5) above include coal-based heavy oil, DC-based heavy oil, decomposition-based petroleum heavy oil, and aromatic hydrocarbons. , N-ring compounds, S-ring compounds, polyphenylenes, synthetic organic polymers, natural polymers, thermoplastic resins, thermosetting resins and the like, which are carbonizable organic compounds selected from the group. Further, the raw material organic compound may be used by being dissolved in a small molecule organic solvent in order to adjust the viscosity at the time of mixing.

また、核黒鉛の原料となる天然黒鉛及び/又は人造黒鉛としては、球形化処理を施した天然黒鉛が好ましい。 Further, as the natural graphite and / or the artificial graphite which is a raw material of the nuclear graphite, the natural graphite which has been subjected to the spheroidizing treatment is preferable.

<Liと合金可能な金属粒子と黒鉛粒子とを含有する負極活物質>
負極活物質は、Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子とを含有するものであってもよい。本明細書において、「Liと合金化可能な金属粒子」とは、具体的に例示した材料から明らかなように、「Liと合金化可能な金属元素及び/若しくは半金属元素を含有する
粒子」を意味する。Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子とを含有する負極活物質は、Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子とが互いに独立した粒子の状態で混合されている混合物でもよいし、Liと合金化可能な金属粒子が黒鉛粒子の表面及び/又は内部に存在している複合体でもよい。
<Negative electrode active material containing metal particles and graphite particles that can be alloyed with Li>
The negative electrode active material may contain metal particles that can be alloyed with Li and graphite particles. In the present specification, the "metal particles that can be alloyed with Li" are "particles containing a metal element and / or a metalloid element that can be alloyed with Li", as is clear from the specifically exemplified materials. Means. The negative electrode active material containing Li and alloyable metal particles and graphite particles may be a mixture in which Li and alloyable metal particles and graphite particles are mixed in the state of mutually independent particles, or Li. It may be a composite in which metal particles that can be alloyed with are present on the surface and / or inside of the graphite particles.

上記Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子との複合体(複合粒子ともいう)とは、Liと合金化可能な金属粒子及び黒鉛粒子が含まれている粒子であれば特に制限はないが、好ましくは、Liと合金化可能な金属粒子及び黒鉛粒子が物理的及び/又は化学的な結合によって一体化した粒子である。より好ましい形態としては、Liと合金化可能な金属粒子及び黒鉛粒子が、少なくとも複合粒子表面及びバルク内部の何れにも存在する程度に各々の固体成分が粒子内で分散して存在している状態にあり、それらを物理的及び/又は化学的な結合によって一体化させるために、黒鉛粒子が存在しているような形態である。更に具体的な好ましい形態は、少なくともLiと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子から構成される複合材であって、黒鉛粒子、好ましくは、天然黒鉛が曲面を有する折り畳まれた構造を持つ粒子内に、該構造内の間隙にLiと合金化可能な金属粒子が存在していることを特徴とする複合材(負極活物質)である。また、間隙は空隙であってもよいし、非晶質炭素や黒鉛質物、樹脂等、Liと合金化可能な金属粒子の膨張、収縮を緩衝するような物質が、前記間隙中に存在していてもよい。 The composite of the metal particles that can be alloyed with Li and the graphite particles (also referred to as composite particles) is not particularly limited as long as the particles contain the metal particles that can be alloyed with Li and the graphite particles. , Preferably, the metal particles and graphite particles that can be alloyed with Li are integrated by physical and / or chemical bonding. In a more preferable form, the metal particles and graphite particles that can be alloyed with Li are present in the particles in a dispersed manner so that the metal particles and graphite particles are present at least on the surface of the composite particles and inside the bulk. It is in the form in which graphite particles are present to unite them by physical and / or chemical bonding. A more specific preferred form is a composite material composed of at least Li and alloyable metal particles and graphite particles, in which the graphite particles, preferably natural graphite, have a curved structure and have a folded structure. In addition, it is a composite material (negative electrode active material) characterized in that metal particles that can be alloyed with Li are present in the gaps in the structure. Further, the gap may be a void, and a substance such as amorphous carbon, a graphitic substance, or a resin that buffers the expansion and contraction of metal particles that can be alloyed with Li exists in the gap. You may.

(Liと合金化可能な金属粒子の含有割合)
Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子の合計に対するLiと合金化可能な金属粒子の含有割合は、通常0.1質量%以上、好ましくは0.5質量%以上、より好ましくは、1.0質量%以上、更に好ましくは2.0質量%以上である。また、通常99質量%以下、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、より更に好ましくは25質量%以下、より更に好ましくは20質量%以下、特に好ましくは15質量%以下、最も好ましくは10質量%以下である。この範囲であると、Si表面での副反応の制御が可能であり、非水系電解液電池において十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。
(Content ratio of metal particles that can be alloyed with Li)
The content ratio of the metal particles that can be alloyed with Li to the total of the metal particles that can be alloyed with Li and the metal particles that can be alloyed with Li is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1. It is 0% by mass or more, more preferably 2.0% by mass or more. Further, it is usually 99% by mass or less, preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, still more preferably 30% by mass or less, still more preferably 25% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, particularly. It is preferably 15% by mass or less, and most preferably 10% by mass or less. Within this range, side reactions on the Si surface can be controlled, and a sufficient capacity can be obtained in a non-aqueous electrolyte battery, which is preferable.

<Liと合金化可能な金属粒子>
合金系材料は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能であれば、リチウム単体、リチウム合金を形成する単体金属及び合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の化合物のいずれであってもよく、特に制限されない。リチウム合金を形成する単体金属及び合金は、13族及び14族の金属・半金属元素(即ち炭素を除く)を含む材料であることが好ましく、より好ましくはアルミニウム、ケイ素及びスズの単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物であり、更に好ましくはケイ素及びスズの単体金属及びこれら原子を含む合金又は化合物などの、ケイ素又はスズを構成元素として有るものである。
これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
<Metal particles that can be alloyed with Li>
Alloy-based materials include lithium alone, single metals and alloys forming lithium alloys, or oxides, carbides, nitrides, silicides, sulfides, phosphates, etc. of them, as long as they can store and release lithium ions. It may be any of the compounds and is not particularly limited. The elemental metals and alloys forming the lithium alloy are preferably materials containing group 13 and group 14 metal / semi-metal elements (that is, excluding carbon), more preferably elemental metals of aluminum, silicon and tin, and these. It is an alloy or compound containing an atom, and more preferably, it has silicon or tin as a constituent element, such as a simple substance metal of silicon and tin and an alloy or compound containing these atoms.
One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

リチウム合金を形成する単体金属及び合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ケイ化物、硫化物若しくはリン化物等の化合物を負極活物質として使用する場合、Liと合金化可能な金属は、粒子形態である。粒子形態は、塊状、多面体状、球状、楕円球状、板状、針状、柱状等が挙げられる。また、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成して成り、その二次粒子の形状が球状又は楕円球状であってもよい。金属粒子が、Liと合金化可能な金属粒子であることを確認するための手法としては、X線回折による金属粒子相の同定、電子顕微鏡による粒子構造の観察及び元素分析、蛍光X線による元素分析等が挙げられる。 When a single metal and alloy forming a lithium alloy, or a compound such as an oxide, carbide, nitride, silicide, sulfide or phosphate thereof is used as a negative electrode active material, the metal that can be alloyed with Li is It is in particle form. Examples of the particle morphology include agglomerates, polyhedra, spheres, elliptical spheres, plates, needles, and columns. Further, the primary particles may be aggregated to form secondary particles, and the shape of the secondary particles may be spherical or elliptical spherical. Methods for confirming that the metal particles are metal particles that can be alloyed with Li include identification of the metal particle phase by X-ray diffraction, observation and elemental analysis of the particle structure by an electron microscope, and elements by fluorescent X-ray. Analysis etc. can be mentioned.

Liと合金化可能な金属粒子としては、従来公知のいずれのものも使用可能であるが、非水系電解液電池の容量とサイクル寿命の点から、前記金属粒子は、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Ag、Si、Sn、Al、Zr、Cr、P、S、V、Mn、As、Nb、Mo、Cu、Zn、Ge、In、Ti及びWからなる群から選ばれる金属又はその化合物であることが好ましい。また、Liと合金化可能な金属粒子が金属を2種以上含有する場合、当該粒子は、これらの金属の合金からなる合金粒子であってもよい。これらの中でも、Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群から選ばれる金属又はその金属化合物が好ましい。 As the metal particles that can be alloyed with Li, any conventionally known metal particles can be used, but from the viewpoint of the capacity and cycle life of the non-aqueous electrolyte battery, the metal particles are, for example, Fe, Co, Sb. , Bi, Pb, Ni, Ag, Si, Sn, Al, Zr, Cr, P, S, V, Mn, As, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, In, Ti and W. It is preferably a metal or a compound thereof. When the metal particles that can be alloyed with Li contain two or more kinds of metals, the particles may be alloy particles made of an alloy of these metals. Among these, a metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn and W or a metal compound thereof is preferable.

Liと合金化可能な金属の化合物としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。また、該化合物はLiと合金化可能な金属を2種以上含有していてもよい。 Examples of the metal compound that can be alloyed with Li include metal oxides, metal nitrides, and metal carbides. Further, the compound may contain two or more kinds of metals that can be alloyed with Li.

Liと合金化可能な金属粒子の中でも、Si又はSi含有化合物が好ましい。Si又はSi含有化合物は、電池の高容量化の点で、好ましい。本明細書では、Si又はSi含有化合物を総称してSi化合物と呼ぶ。Si化合物としては、具体的には、SiO、SiN、SiC、SiZ(Z=C、N)等が挙げられる。Si化合物としては、Si酸化物(SiO)が、黒鉛と比較して理論容量が大きい点で好ましく、非晶質SiあるいはナノサイズのSi結晶が、リチウムイオン等のアルカリイオンの出入りがしやすく、高容量を得ることが可能である点で好ましい。 Among the metal particles that can be alloyed with Li, Si or a Si-containing compound is preferable. Si or a Si-containing compound is preferable in terms of increasing the capacity of the battery. In the present specification, Si or Si-containing compounds are collectively referred to as Si compounds. The Si compound, specifically, SiO x, SiN x, SiC x, SiZ x O y (Z = C, N) , and the like. As the Si compound, Si oxide (SiO x ) is preferable because it has a larger theoretical capacity than graphite, and amorphous Si or nano-sized Si crystals facilitate the entry and exit of alkali ions such as lithium ions. , It is preferable in that a high capacity can be obtained.

この一般式SiOは、二酸化ケイ素(SiO)と金属Si(Si)とを原料として得られ、xは通常0<x<2であり、より好ましくは、0.2以上1.8以下、更に好ましくは、0.4以上1.6以下、特に好ましくは、0.6以上1.4以下である。この範囲であれば、電池が高容量であると同時に、Liと酸素との結合による不可逆容量を低減させることが可能となる。 This general formula SiO x is obtained by using silicon dioxide (SiO 2 ) and metal Si (Si) as raw materials, and x is usually 0 <x <2, more preferably 0.2 or more and 1.8 or less. More preferably, it is 0.4 or more and 1.6 or less, and particularly preferably 0.6 or more and 1.4 or less. Within this range, the battery has a high capacity, and at the same time, the irreversible capacity due to the combination of Li and oxygen can be reduced.

(Liと合金化可能な金属粒子の含有酸素量)
Liと合金化可能な金属粒子の含有酸素量は、特に制限はないが、通常0.01質量%以上8質量%以下であり、0.05質量%以上5質量%以下であることが好ましい。粒子内の酸素分布状態は、表面近傍に存在、粒子内部に存在、粒子内一様に存在のいずれでもかまわないが、特に表面近傍に存在していることが好ましい。Liと合金化可能な金属粒子の含有酸素量が前記範囲内であると、金属粒子とO(酸素原子)との強い結合により、非水系電解液二次充放電に伴う体積膨張が抑制され、サイクル特性に優れるので好ましい。
(Oxygen content of metal particles that can be alloyed with Li)
The oxygen content of the metal particles that can be alloyed with Li is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass or more and 8% by mass or less, and preferably 0.05% by mass or more and 5% by mass or less. The oxygen distribution state in the particle may be present near the surface, inside the particle, or uniformly present in the particle, but it is particularly preferable that the oxygen is present near the surface. When the amount of oxygen contained in the metal particles that can be alloyed with Li is within the above range, the strong bond between the metal particles and O (oxygen atom) suppresses the volume expansion due to the secondary charge / discharge of the non-aqueous electrolyte solution. It is preferable because it has excellent cycle characteristics.

<被覆率>
本実施形態において、負極活物質は、炭素質物又は黒鉛質物で被覆されていてもよい。この中でも非晶質炭素質物で被覆されていることが、リチウムイオンの受入性の点から好ましい。この被覆率は、通常0.5%以上30%以下、好ましくは1%以上25%以下、より好ましくは、2%以上20%以下である。被覆率の上限は、電池を組んだ際の可逆容量の観点から、被覆率の下限は、核となる炭素系材料が非晶質炭素によって均一にコートされ強固な造粒がされるという観点、焼成後に粉砕した際、得られる粒子の粒径の観点から、上記範囲とすることが好ましい。
<Coverage>
In the present embodiment, the negative electrode active material may be coated with a carbonaceous material or a graphite material. Of these, coating with an amorphous carbonaceous material is preferable from the viewpoint of lithium ion acceptability. This coverage is usually 0.5% or more and 30% or less, preferably 1% or more and 25% or less, and more preferably 2% or more and 20% or less. The upper limit of the coverage is from the viewpoint of reversible capacity when the battery is assembled, and the lower limit of the coverage is from the viewpoint that the core carbon-based material is uniformly coated with amorphous carbon to achieve strong granulation. From the viewpoint of the particle size of the particles obtained when pulverized after firing, the above range is preferable.

なお、最終的に得られる負極活物質の有機化合物由来の炭化物の被覆率(含有率)は、負極活物質の量と、有機化合物の量及びJIS K 2270に準拠したミクロ法により測定される残炭率により、下記式で算出することができる。 The finally obtained coverage (content) of carbides derived from the organic compound of the negative electrode active material is the amount of the negative electrode active material, the amount of the organic compound, and the balance measured by the micro method based on JIS K 2270. It can be calculated by the following formula from the coal ratio.

式:有機化合物由来の炭化物の被覆率(%)=(有機化合物の質量×残炭率×100)/{負極活物質の質量+(有機化合物の質量×残炭率)} Formula: Coverage of carbides derived from organic compounds (%) = (mass of organic compounds x residual coal ratio x 100) / {mass of negative electrode active material + (mass of organic compounds x residual carbon ratio)}

<内部間隙率>
負極活物質の内部間隙率は通常1%以上、好ましくは3%以上、より好ましく5%以上、更に好ましくは7%以上である。また通常50%未満、好ましくは40%以下、より好ましくは30%以下、更に好ましくは20%以下である。この内部間隙率が小さすぎると、非水系電解液電池において負極活物質の粒子内の液量が少なくなる傾向がある。一方、内部間隙率が大きすぎると、電極にした場合に粒子間間隙が少なくなる傾向にある。内部間隙率の下限は充放電特性の観点から、上限は非水系電解液の拡散の観点から上記範囲とすることが好ましい。また、上述したように、この間隙は空隙であってもよいし、非晶質炭素や黒鉛質物、樹脂等、Liと合金化可能な金属粒子の膨張、収縮を緩衝するような物質が、間隙中に存在又は間隙がこれらにより満たされていてもよい。
<Internal porosity>
The internal porosity of the negative electrode active material is usually 1% or more, preferably 3% or more, more preferably 5% or more, still more preferably 7% or more. Further, it is usually less than 50%, preferably 40% or less, more preferably 30% or less, still more preferably 20% or less. If this internal porosity is too small, the amount of liquid in the particles of the negative electrode active material tends to decrease in the non-aqueous electrolyte battery. On the other hand, if the internal porosity is too large, the interparticle gap tends to decrease when the electrode is used. The lower limit of the internal porosity is preferably in the above range from the viewpoint of charge / discharge characteristics, and the upper limit is preferably in the above range from the viewpoint of diffusion of the non-aqueous electrolyte solution. Further, as described above, the gap may be a void, and a substance such as amorphous carbon, a graphite material, a resin, or the like that buffers the expansion or contraction of metal particles that can be alloyed with Li is a gap. The presence or gap in it may be filled with these.

<2−4−2.負極の構成と作製法>
負極(以下、「負極板」ともいう。)の製造は、本発明の効果を著しく損なわない限り、公知のいずれの方法をも用いることができる。例えば、負極活物質に、結着剤、溶媒、必要に応じて、増粘剤、導電材、充填材等を加えてスラリーとし、これを集電体に塗布、乾燥した後にプレスすることによって形成することができる。
<2-4-2. Negative electrode configuration and manufacturing method>
Any known method can be used for producing the negative electrode (hereinafter, also referred to as “negative electrode plate”) as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. For example, it is formed by adding a binder, a solvent, and if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to a negative electrode active material to form a slurry, which is applied to a current collector, dried, and then pressed. can do.

また、合金系材料からなる負極は、公知のいずれの方法を用いても製造することが可能である。具体的に、負極の製造方法としては、例えば、上述の負極活物質に結着剤や導電材等を加えたものをそのままロール成型してシート電極とする方法や、圧縮成形してペレット電極とする方法も挙げられるが、通常は負極用の集電体(以下「負極集電体」という場合がある。)上に塗布法、蒸着法、スパッタ法、メッキ法等の手法により、上述の負極活物質を含有する薄膜層(負極活物質層)を形成する方法が用いられる。この場合、上述の負極活物質に結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー状とし、これを負極集電体に塗布、乾燥した後にプレスして高密度化することにより、負極集電体上に負極活物質層を形成する。 Further, the negative electrode made of an alloy-based material can be produced by any known method. Specifically, as a method for manufacturing a negative electrode, for example, a method in which a binder, a conductive material, or the like is added to the above-mentioned negative electrode active material is directly rolled to form a sheet electrode, or compression molding is performed to form a pellet electrode. However, usually, the above-mentioned negative electrode is used by a coating method, a vapor deposition method, a sputtering method, a plating method, or the like on a current collector for a negative electrode (hereinafter, may be referred to as a “negative electrode current collector”). A method of forming a thin film layer (negative electrode active material layer) containing an active material is used. In this case, a binder, a thickener, a conductive material, a solvent, etc. are added to the above-mentioned negative electrode active material to form a slurry, which is applied to the negative electrode current collector, dried, and then pressed to increase the density. , A negative electrode active material layer is formed on the negative electrode current collector.

負極集電体の材質としては、鋼、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス等が挙げられる。これらのうち、薄膜に加工し易いという点及びコストの点から、銅箔が好ましい。 Examples of the material of the negative electrode current collector include steel, copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, stainless steel and the like. Of these, copper foil is preferable from the viewpoint of easy processing into a thin film and cost.

負極集電体の厚さは、通常1μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下である。負極集電体の厚さが厚過ぎると、非水系電解液電池全体の容量が低下し過ぎることがあり、逆に薄過ぎると取り扱いが困難になることがある。 The thickness of the negative electrode current collector is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. If the thickness of the negative electrode current collector is too thick, the capacity of the entire non-aqueous electrolyte battery may be reduced too much, and conversely, if it is too thin, handling may be difficult.

なお、表面に形成される負極活物質層との結着効果を向上させるため、これら負極集電体の表面は、予め粗面化処理しておくことが好ましい。表面の粗面化方法としては、ブラスト処理、粗面ロールによる圧延、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥石、エメリバフ、鋼線等を備えたワイヤーブラシ等で集電体表面を研磨する機械的研磨法、電解研磨法、化学研磨法等が挙げられる。 In addition, in order to improve the binding effect with the negative electrode active material layer formed on the surface, it is preferable that the surface of these negative electrode current collectors is roughened in advance. Surface roughening methods include blasting, rolling with a rough surface roll, a polishing cloth with abrasive particles fixed, a grindstone, emeri buff, a wire brush equipped with a steel wire, etc. to polish the surface of the current collector. Specific polishing method, electrolytic polishing method, chemical polishing method and the like can be mentioned.

また、負極集電体の質量を低減させて電池の質量当たりのエネルギー密度を向上させるために、エキスパンドメタルやパンチングメタルのような穴あきタイプの負極集電体を使用することもできる。このタイプの負極集電体は、その開口率を変更することで、質量も自在に変更可能である。また、このタイプの負極集電体の両面に負極活物質層を形成させた場合、この穴を通してのリベット効果により、負極活物質層の剥離が更に起こり難くなる。しかし、開口率があまりに高くなった場合には、負極活物質層と負極集電体との接触面積が小さくなるため、かえって接着強度は低くなることがある。 Further, in order to reduce the mass of the negative electrode current collector and improve the energy density per mass of the battery, a perforated type negative electrode current collector such as expanded metal or punching metal can also be used. The mass of this type of negative electrode current collector can be freely changed by changing the aperture ratio. Further, when the negative electrode active material layers are formed on both sides of this type of negative electrode current collector, the negative electrode active material layer is less likely to be peeled off due to the rivet effect through the holes. However, when the aperture ratio becomes too high, the contact area between the negative electrode active material layer and the negative electrode current collector becomes small, so that the adhesive strength may be rather low.

負極活物質層を形成するためのスラリーは、通常は負極材に対して結着剤、増粘剤等を加えて作製される。なお、本明細書における「負極材」とは、負極活物質と導電材とを合わせた材料を指すものとする。 The slurry for forming the negative electrode active material layer is usually prepared by adding a binder, a thickener, or the like to the negative electrode material. The term "negative electrode material" as used herein refers to a material that is a combination of the negative electrode active material and the conductive material.

負極材中における負極活物質の含有量は、通常70質量%以上であり、好ましくは75質量%以上、また、通常97質量%以下であり、好ましくは95質量%以下である。負極活物質の含有量が少な過ぎると、得られる負極を用いた二次電池の容量が不足する傾向があり、多過ぎると相対的に導電材の含有量が不足することにより、負極としての電気伝導性を確保しづらい傾向にある。なお、二以上の負極活物質を併用する場合には、負極活物質の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。 The content of the negative electrode active material in the negative electrode material is usually 70% by mass or more, preferably 75% by mass or more, and usually 97% by mass or less, preferably 95% by mass or less. If the content of the negative electrode active material is too small, the capacity of the secondary battery using the obtained negative electrode tends to be insufficient, and if it is too large, the content of the conductive material is relatively insufficient, resulting in electricity as the negative electrode. It tends to be difficult to secure conductivity. When two or more negative electrode active materials are used in combination, the total amount of the negative electrode active materials may satisfy the above range.

負極に用いられる導電材としては、銅やニッケル等の金属材料;黒鉛、カーボンブラック等の炭素材料等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。特に、導電材として炭素材料を用いると、炭素材料が活物質としても作用するため好ましい。負極材中における導電材の含有量は、通常3質量%以上、好ましくは5質量%以上、また、通常30質量%以下であり、25質量%以下であることが好ましい。導電材の含有量が少な過ぎると導電性が不足する傾向があり、多過ぎると相対的に負極活物質等の含有量が不足することにより、電池容量や強度が低下する傾向となる。なお、二以上の導電材を併用する場合には、導電材の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。 Examples of the conductive material used for the negative electrode include metal materials such as copper and nickel; carbon materials such as graphite and carbon black. One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio. In particular, it is preferable to use a carbon material as the conductive material because the carbon material also acts as an active material. The content of the conductive material in the negative electrode material is usually 3% by mass or more, preferably 5% by mass or more, and usually 30% by mass or less, preferably 25% by mass or less. If the content of the conductive material is too small, the conductivity tends to be insufficient, and if it is too large, the content of the negative electrode active material or the like is relatively insufficient, so that the battery capacity and strength tend to decrease. When two or more conductive materials are used in combination, the total amount of the conductive materials may satisfy the above range.

負極に用いられる結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安全な材料であれば、任意のものを使用することができる。例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、スチレン・ブタジエンゴム・イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。結着剤の含有量は、負極材100質量部に対して通常0.5質量部以上、好ましくは1質量部以上、また、通常10質量部以下であり、8質量部以下であることが好ましい。結着剤の含有量が少な過ぎると得られる負極の強度が不足する傾向があり、多過ぎると相対的に負極活物質等の含有量が不足することにより、電池容量や導電性が不足する傾向となる。なお、二以上の結着剤を併用する場合には、結着剤の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。 As the binder used for the negative electrode, any binder can be used as long as it is a material that is safe for the solvent and electrolytic solution used in the production of the electrode. Examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, styrene / butadiene rubber / isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / acrylic acid copolymer, ethylene / methacrylic acid copolymer and the like. One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio. The content of the binder is usually 0.5 parts by mass or more, preferably 1 part by mass or more, usually 10 parts by mass or less, and preferably 8 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the negative electrode material. .. If the content of the binder is too small, the strength of the obtained negative electrode tends to be insufficient, and if it is too large, the content of the negative electrode active material or the like is relatively insufficient, so that the battery capacity and conductivity tend to be insufficient. It becomes. When two or more binders are used in combination, the total amount of the binders may satisfy the above range.

負極に用いられる増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、エチルセルロース、ポリビニルアルコール、酸化スターチ、リン酸化スターチ、カゼイン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。増粘剤は必要に応じて使用すればよいが、使用する場合には、負極活物質層中における増粘剤の含有量が通常0.5質量%以上、5質量%以下の範囲で用いることが好ましい。 Examples of the thickener used for the negative electrode include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and the like. One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio. The thickener may be used as needed, but when used, the content of the thickener in the negative electrode active material layer is usually in the range of 0.5% by mass or more and 5% by mass or less. Is preferable.

負極活物質層を形成するためのスラリーは、上記負極活物質に、必要に応じて導電材や結着剤、増粘剤を混合して、水系溶媒又は有機溶媒を分散媒として用いて調製される。水系溶媒としては、通常、水が用いられるが、これにエタノール等のアルコール類、N−メチルピロリドン等の環状アミド類等の有機溶媒を、水に対して30質量%以下の範囲で併用することもできる。また、有機溶媒としては、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類、アニソール、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ブタノール、シクロヘキサノール等のアルコール類が挙げられ、中でも、N−メチルピロリドン等の環状アミド類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等の直鎖状アミド類等が好ま
しい。なお、これらは何れか1種を単独で使用してもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
The slurry for forming the negative electrode active material layer is prepared by mixing the negative electrode active material with a conductive material, a binder, and a thickener as necessary, and using an aqueous solvent or an organic solvent as a dispersion medium. NS. Water is usually used as the aqueous solvent, but alcohols such as ethanol and organic solvents such as cyclic amides such as N-methylpyrrolidone are used in combination with water in a range of 30% by mass or less. You can also. Examples of the organic solvent include cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, linear amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, and aromatic hydrocarbons such as anisole, toluene and xylene. , Butanol, cyclohexanol and the like, and among them, cyclic amides such as N-methylpyrrolidone and linear amides such as N, N-dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide are preferable. Any one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

得られたスラリーを上述の負極集電体上に塗布し、乾燥した後、プレスすることにより、負極活物質層が形成され、負極が得られる。塗布の手法は特に制限されず、それ自体既知の方法を用いることができる。乾燥の手法も特に制限されず、自然乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥等の公知の手法を用いることができる。 The obtained slurry is applied onto the above-mentioned negative electrode current collector, dried, and then pressed to form a negative electrode active material layer, whereby a negative electrode is obtained. The method of application is not particularly limited, and a method known per se can be used. The drying method is not particularly limited, and known methods such as natural drying, heat drying, and vacuum drying can be used.

<電極密度>
負極活物質を電極化した際の電極構造は特に制限されないが、集電体上に存在している負極活物質層の密度は、1g・cm−3以上が好ましく、1.2g・cm−3以上がさらに好ましく、1.3g・cm−3以上が特に好ましく、また、2.2g・cm−3以下が好ましく、2.1g・cm−3以下がより好ましく、2.0g・cm−3以下がさらに好ましく、1.9g・cm−3以下が特に好ましい。集電体上に存在している負極活物質層の密度が、上記範囲を上回ると、負極活物質粒子が破壊され、非水系電解液電池の初期不可逆容量の増加や、集電体/負極活物質界面付近への非水系電解液の浸透性低下による高電流密度充放電特性悪化を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質間の導電性が低下し、電池抵抗が増大し、単位容積当たりの容量が低下する場合がある。
<Electrode density>
The electrode structure when the negative electrode active material is made into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material layer existing on the current collector is preferably 1 g · cm -3 or more, preferably 1.2 g · cm -3. The above is more preferable, 1.3 g · cm -3 or more is particularly preferable, 2.2 g · cm -3 or less is preferable, 2.1 g · cm -3 or less is more preferable, and 2.0 g · cm -3 or less. Is more preferable, and 1.9 g · cm -3 or less is particularly preferable. If the density of the negative electrode active material layer existing on the current collector exceeds the above range, the negative electrode active material particles are destroyed, the initial irreversible capacity of the non-aqueous electrolyte battery increases, and the current collector / negative electrode activity High current density charge / discharge characteristics may deteriorate due to a decrease in the permeability of the non-aqueous electrolyte solution near the material interface. On the other hand, if it falls below the above range, the conductivity between the negative electrode active materials may decrease, the battery resistance may increase, and the capacity per unit volume may decrease.

<平均動作電位>
上述したように、負極上で電解液成分が還元されることで発生する求核剤を起点として、より高い抵抗低減効果をもたらす反応が進行し、本発明の効果を奏すると推定される。したがって、電解液成分の還元を十分に進行させるため、負極の平均動作電位(vs.Li/Li)は1V以下であることが好ましい。
<Average action potential>
As described above, it is presumed that the effect of the present invention is exhibited by the progress of the reaction that brings about a higher resistance reducing effect, starting from the nucleophile generated by the reduction of the electrolytic solution component on the negative electrode. Therefore, the average operating potential (vs. Li / Li +) of the negative electrode is preferably 1 V or less in order to sufficiently proceed with the reduction of the electrolytic solution component.

<2−5.セパレータ>
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
<2-5. Separator>
A separator is usually interposed between the positive electrode and the negative electrode to prevent a short circuit. In this case, the non-aqueous electrolyte solution is usually used by impregnating this separator.

(材料)
セパレータの材料としては、非水系電解液に対し安定な材料であれば特に制限されないが、好ましくは、アルミナや二酸化ケイ素等の酸化物類、窒化アルミや窒化ケイ素等の窒化物類、硫酸バリウムや硫酸カルシウム等の硫酸塩類、ガラス繊維からなるガラスフィルター等の無機物;ポリオレフィン等の樹脂;等が挙げられ、より好ましくはポリオレフィンであり、特に好ましくはポリエチレン又はポリプロピレンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。また上記材料を積層させて用いてもよい。
(material)
The material of the separator is not particularly limited as long as it is a material stable to a non-aqueous electrolyte solution, but preferably oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, barium sulfate and the like. Examples thereof include sulfates such as calcium sulfate, inorganic substances such as glass filters made of glass fibers; resins such as polyolefin; and the like, more preferably polyolefin, and particularly preferably polyethylene or polypropylene. One of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be used. Further, the above materials may be laminated and used.

(厚み)
セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上、50μm以下である。
(Thickness)
The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more and 50 μm or less.

(形態)
形態としては、不織布、織布、微多孔性フィルム等の薄膜形状のものが好ましく用いられる。薄膜形状では、孔径が0.01〜1μm、厚さが5〜50μmのものが好適に用いられる。独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着材を用いて無機物の粒子を含有する複合多孔層を正極及び/又は負極の表層に形成させてなるセパレータを用いてもよい。保液性に優れるため、微多孔性フィルム又は不織布からなるセパレータが好ましい。
(form)
As the form, a thin film such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film is preferably used. As the thin film shape, a thin film having a pore diameter of 0.01 to 1 μm and a thickness of 5 to 50 μm is preferably used. In addition to the independent thin film shape, a separator formed by forming a composite porous layer containing inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder may be used. A separator made of a microporous film or a non-woven fabric is preferable because it has excellent liquid retention.

(空孔率)
セパレータとして多孔性シートや不織布等の多孔質のものを用いる場合、セパレータの
空孔率は任意であるが、通常20%以上、90%以下である。
(Porosity)
When a porous sheet such as a porous sheet or a non-woven fabric is used as the separator, the porosity of the separator is arbitrary, but is usually 20% or more and 90% or less.

(透気度)
セパレータの透気度は、ガーレ値で把握することができる。ガーレ値とは、フィルム厚さ方向の空気の通り抜け難さを示し、100mLの空気が該フィルムを通過するのに必要な秒数で表される。セパレータのガーレ値は、任意ではあるが、通常10〜1000秒/100mLである。
(Air permeability)
The air permeability of the separator can be grasped by the galley value. The gullet value indicates the difficulty of passing air in the film thickness direction, and is expressed by the number of seconds required for 100 mL of air to pass through the film. The galley value of the separator is arbitrary, but is usually 10 to 1000 seconds / 100 mL.

<2−6.電池設計>
[電極群]
電極群は、前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介してなる積層構造のもの、及び前述の正極板と負極板とを前述のセパレータを介して渦巻き状に捲回した構造のものの何れでもよい。電極群の体積が電池内容積に占める割合(以下、電極群占有率と称する。)は、通常40%以上であり、50%以上が好ましく、また、通常90%以下であり、80%以下が好ましい。電極群占有率の下限は、電池容量の観点から、上記範囲とすることが好ましい。また、電極群占有率の上限は、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性の観点、内部圧力を外に逃がすガス放出弁の作動回避の観点から、間隙スペースを確保するために上記範囲とすることが好ましい。間隙スペースが少な過ぎると、電池が高温になることによって部材が膨張したり電解質の液成分の蒸気圧が高くなったりして内部圧力が上昇し、電池としての充放電繰り返し性能や高温保存等の諸特性を低下させたり、さらには、内部圧力を外に逃がすガス放出弁が作動する場合がある。
<2-6. Battery design>
[Electrode group]
The electrode group has a laminated structure in which the above-mentioned positive electrode plate and the negative electrode plate are formed by the above-mentioned separator, and a structure in which the above-mentioned positive electrode plate and the negative electrode plate are spirally wound through the above-mentioned separator. Either may be used. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupancy rate) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, 80% or less. preferable. The lower limit of the electrode group occupancy rate is preferably in the above range from the viewpoint of battery capacity. In addition, the upper limit of the electrode group occupancy rate is to secure a gap space from the viewpoint of various characteristics such as charge / discharge repetition performance as a battery and high temperature storage, and from the viewpoint of avoiding the operation of the gas discharge valve that releases the internal pressure to the outside. It is preferably in the above range. If the gap space is too small, the temperature of the battery will increase, causing the members to expand and the vapor pressure of the liquid component of the electrolyte to increase, resulting in an increase in internal pressure. In some cases, the gas release valve that reduces various characteristics and releases the internal pressure to the outside is activated.

[集電構造]
集電構造は特に限定されるものではないが、上記の非水系電解液による放電特性の向上をより効果的に実現するには、配線部分や接合部分の抵抗を低減する構造にすることが好ましい。この様に内部抵抗を低減させた場合、上記の非水系電解液を使用した効果は特に良好に発揮される。
[Current collector structure]
The current collecting structure is not particularly limited, but in order to more effectively improve the discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte solution, it is preferable to use a structure that reduces the resistance of the wiring portion and the joint portion. .. When the internal resistance is reduced in this way, the effect of using the above-mentioned non-aqueous electrolyte solution is particularly well exhibited.

電極群が前述の積層構造のものでは、各電極層の金属芯部分を束ねて端子に溶接して形成される構造が好適に用いられる。1枚の電極面積が大きくなる場合には、内部抵抗が大きくなるので、電極内に複数の端子を設けて抵抗を低減することも好適に用いられる。電極群が前述の捲回構造のものでは、正極及び負極にそれぞれ複数のリード構造を設け、端子に束ねることにより、内部抵抗を低くすることができる。 When the electrode group has the above-mentioned laminated structure, a structure formed by bundling the metal core portions of each electrode layer and welding them to the terminals is preferably used. When the area of one electrode becomes large, the internal resistance becomes large. Therefore, it is also preferably used to reduce the resistance by providing a plurality of terminals in the electrode. In the case where the electrode group has the above-mentioned wound structure, the internal resistance can be reduced by providing a plurality of lead structures on the positive electrode and the negative electrode and bundling them in the terminals.

[保護素子]
保護素子として、過大電流等による発熱とともに抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)素子、温度ヒューズ、サーミスター、異常発熱時に電池内部圧力や内部温度の急激な上昇により回路に流れる電流を遮断する弁(電流遮断弁)等が挙げられる。前記保護素子は高電流の通常使用で作動しない条件のものを選択することが好ましく、高出力の観点から、保護素子がなくても異常発熱や熱暴走に至らない設計にすることがより好ましい。
[Protective element]
As a protective element, a PTC (Positive Temperature Coafficient) element whose resistance increases with heat generation due to excessive current, etc., a thermal fuse, a thermistor, and a valve that shuts off the current flowing through the circuit due to a sudden rise in battery internal pressure or internal temperature during abnormal heat generation. (Current cutoff valve) and the like. It is preferable to select the protective element under conditions that do not operate under normal use of high current, and from the viewpoint of high output, it is more preferable to design the protective element so as not to cause abnormal heat generation or thermal runaway even without the protective element.

[外装体]
本実施形態の非水系電解液電池は、通常、上記の非水系電解液、負極、正極、セパレータ等を外装体(外装ケース)内に収納して構成される。この外装体に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り公知のものを任意に採用することができる。
[Exterior body]
The non-aqueous electrolyte battery of the present embodiment is usually configured by storing the above-mentioned non-aqueous electrolyte, negative electrode, positive electrode, separator and the like in an exterior body (exterior case). There is no limitation on this exterior body, and a known one can be arbitrarily adopted as long as the effect of the present invention is not significantly impaired.

外装ケースの材質は用いられる非水系電解液に対して安定な物質であれば特に限定されるものではない。具体的に、ニッケルメッキ鋼板、ステンレス、アルミニウム若しくはアルミニウム合金、マグネシウム合金、ニッケル、チタン等の金属類、又は、樹脂とアルミ
箔との積層フィルム(ラミネートフィルム)が好適に用いられる。
The material of the outer case is not particularly limited as long as it is a substance stable to the non-aqueous electrolyte solution used. Specifically, nickel-plated steel plates, stainless steel, aluminum or aluminum alloys, magnesium alloys, metals such as nickel and titanium, or laminated films (laminated films) of resins and aluminum foil are preferably used.

上記金属類を用いる外装ケースでは、レーザー溶接、抵抗溶接、超音波溶接により金属同士を溶着して封止密閉構造とするもの、又は、樹脂製ガスケットを介して上記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。上記ラミネートフィルムを用いる外装ケースでは、樹脂層同士を熱融着することにより封止密閉構造とするもの等が挙げられる。シール性を上げるために、上記樹脂層の間にラミネートフィルムに用いられる樹脂と異なる樹脂を介在させてもよい。特に、集電端子を介して樹脂層を熱融着して密閉構造とする場合には、金属と樹脂との接合になるので、介在する樹脂として極性基を有する樹脂や極性基を導入した変成樹脂が好適に用いられる。 In the outer case using the above metals, the metals are welded together by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed and sealed structure, or the above metals are used to caulk the structure via a resin gasket. There are things to do. Examples of the outer case using the above-mentioned laminated film include a case in which resin layers are heat-sealed to form a sealed and sealed structure. In order to improve the sealing property, a resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers. In particular, when the resin layer is heat-sealed via the current collecting terminal to form a closed structure, the metal and the resin are bonded to each other. Resin is preferably used.

また、外装体の形状も任意であり、例えば円筒型、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであってもよい。 Further, the shape of the exterior body is also arbitrary, and may be any of, for example, a cylindrical type, a square type, a laminated type, a coin type, and a large size.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples as long as the gist thereof is not exceeded.

本実施例及び比較例に使用した化合物を以下に示す。 The compounds used in this example and comparative examples are shown below.

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<実施例1〜7、比較例10〜13>
[正極の作製]
正極活物質としてリチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物(Li1.0Ni0.5Co0.2Mn0.3)90質量部と、導電材としてアセチレンブラック7質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン(PVdF)3質量部とを、N−メチルピロリドン溶媒中で、ディスパーザーで混合してスラリー化した。これを厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして正極とした。
<Examples 1 to 7, Comparative Examples 10 to 13>
[Preparation of positive electrode]
90 parts by mass of lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (Li 1.0 Ni 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 ) as a positive electrode active material, and 7 parts by mass of acetylene black as a conductive material. 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a coating agent was mixed with a disperser in an N-methylpyrrolidone solvent to form a slurry. This was uniformly applied to both sides of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and then pressed to obtain a positive electrode.

<比較例1〜3>
[正極の作製]
正極活物質としてリチウム・ニッケル・コバルト・マンガン複合酸化物(Li1.0Ni1/3Co1/3Mn1/3)90質量部を使用した以外は、実施例1と同様の方法にて比較例1〜3の正極を作製した。
<Comparative Examples 1 to 3>
[Preparation of positive electrode]
The same method as in Example 1 except that 90 parts by mass of a lithium-nickel-cobalt-manganese composite oxide (Li 1.0 Ni 1/3 Co 1/3 Mn 1/3 O 2) was used as the positive electrode active material. The positive electrodes of Comparative Examples 1 to 3 were prepared in the above.

<比較例4〜6>
正極活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO)90質量部を使用した以外は、実施例11と同様の方法にて比較例4〜6の正極を作製した。
<Comparative Examples 4 to 6>
The positive electrodes of Comparative Examples 4 to 6 were prepared in the same manner as in Example 11 except that 90 parts by mass of lithium cobalt composite oxide (LiCoO 2) was used as the positive electrode active material.

<比較例7〜9>
正極活物質としてリチウムマンガン複合酸化物(LiMn)90質量部を使用した以外は、実施例1と同様の方法にて比較例7〜9の正極を作製した。
<Comparative Examples 7-9>
The positive electrodes of Comparative Examples 7 to 9 were prepared in the same manner as in Example 1 except that 90 parts by mass of lithium manganese composite oxide (LiMn 2 O 4) was used as the positive electrode active material.

[負極の作製]
天然黒鉛98質量部に、増粘剤及び結着剤として、カルボキシメチルセルロースナトリウムの水性ディスパージョン(カルボキシメチルセルロースナトリウムの濃度1質量%)1質量部及びスチレン・ブタジエンゴムの水性ディスパージョン(スチレン・ブタジエンゴムの濃度50質量%)1質量部を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。得られたスラリーを厚さ10μmの銅箔の片面に塗布して乾燥した後、プレスして負極とした。
[Preparation of negative electrode]
98 parts by mass of natural graphite, 1 part by mass of aqueous dispersion of sodium carboxymethyl cellulose (concentration of sodium carboxymethyl cellulose 1% by mass) and aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (styrene-butadiene rubber) as a thickener and binder 1 part by mass was added, and the mixture was mixed with a disperser to form a slurry. The obtained slurry was applied to one side of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and then pressed to obtain a negative electrode.

[非水系電解液の調製]
乾燥アルゴン雰囲気下、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、エチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比EC:DMC:EMC=3:3:4)に、電解質として十分に乾燥させたLiPFを1.0mol/L(12.3質量%、非水系電解液中の濃度として)溶解させた(以下、これを基準電解液1と呼ぶ)。基準電解液1に対して、下記表1に記載の含有量となるように化合物1〜8をそれぞれ加えて、実施例1〜7及び比較例1〜13の非水系電解液を調製した。なお、表中の「含有量(質量%)」は、各非水系電解液全体を100質量%とした時の含有量である。
[Preparation of non-aqueous electrolyte solution]
LiPF sufficiently dried as an electrolyte in a mixture of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio EC: DMC: EMC = 3: 3: 4) under a dry argon atmosphere. 6 was dissolved in 1.0 mol / L (12.3% by volume, as a concentration in the non-aqueous electrolyte solution) (hereinafter, this is referred to as reference electrolyte solution 1). Compounds 1 to 8 were added to the reference electrolytic solution 1 so as to have the contents shown in Table 1 below to prepare non-aqueous electrolytic solutions of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 13. The "content (% by mass)" in the table is the content when the total amount of each non-aqueous electrolyte solution is 100% by mass.

[非水系電解液電池の製造]
上記の正極、負極及びポリエチレン製のセパレータを、負極、セパレータ、正極の順に積層して電池要素を作製した。この電池要素をアルミニウム(厚さ40μm)の両面を樹脂層で被覆したラミネートフィルムからなる袋内に、正極と負極の端子が突設するように挿入した後、上記調製後の非水系電解液を袋内に注入し、真空封止を行い、ラミネート型の非水系電解液電池を作製した。
[Manufacturing of non-aqueous electrolyte batteries]
The above positive electrode, negative electrode and polyethylene separator were laminated in this order of negative electrode, separator and positive electrode to prepare a battery element. This battery element is inserted into a bag made of a laminated film in which both sides of aluminum (thickness 40 μm) are coated with a resin layer so that the positive electrode and negative electrode terminals project from each other, and then the prepared non-aqueous electrolyte solution is applied. It was injected into a bag and vacuum-sealed to prepare a laminated non-aqueous electrolyte battery.

<非水系電解液電池の評価>
[初期コンディショニング]
25℃の恒温槽中、0.05Cに相当する電流で3.72Vまで充電した後、0.2Cで2.8Vまで放電した。0.2Cで4.1Vまで充電を行った。その後、60℃、12時間の条件でエージングを実施した。その後、25℃で0.2Cで2.8Vまで放電し、ラミネート型電池を安定させた。さらに、0.2Cで4.3Vまで充電を行った後、0.2Cで2.8Vまで放電し、初期コンディショニングを行った。
[入力抵抗の測定]
25℃の恒温槽中、上記の方法で初期コンディショニングを行った非水系電解液電池の入力抵抗を次のように測定した。初期コンディショニング後の非水系電解液電池に対して、3.72Vまで0.2Cで充電した。これを25℃において25mA、50mA、100mAで充電し、その10秒時の電圧を測定した。得られた電流−電圧直線の傾きから入力抵抗値(Ω)を求めた。
<Evaluation of non-aqueous electrolyte batteries>
[Initial conditioning]
In a constant temperature bath at 25 ° C., the battery was charged to 3.72 V with a current corresponding to 0.05 C, and then discharged to 2.8 V at 0.2 C. It was charged to 4.1 V at 0.2 C. Then, aging was carried out under the conditions of 60 ° C. and 12 hours. Then, the battery was discharged to 2.8 V at 0.2 C at 25 ° C. to stabilize the laminated battery. Further, after charging to 4.3 V at 0.2 C, it was discharged to 2.8 V at 0.2 C to perform initial conditioning.
[Measurement of input resistance]
The input resistance of the non-aqueous electrolyte battery subjected to the initial conditioning by the above method in a constant temperature bath at 25 ° C. was measured as follows. The non-aqueous electrolyte battery after the initial conditioning was charged to 3.72 V at 0.2 C. This was charged at 25 ° C. at 25 mA, 50 mA, and 100 mA, and the voltage at 10 seconds was measured. The input resistance value (Ω) was obtained from the slope of the obtained current-voltage straight line.

Figure 2021119560
Figure 2021119560

表1から、実施例1〜7のように、特定の芳香族イソシアネート化合物を含有する非水系電解液と、遷移金属として少なくともNi及びCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである遷移金属酸化物を有する正極を備える非水系電解液二次電池は、比較例1〜9(特定の芳香族イソシアネート化合物を含有する非水系電解液を備えるが、特定の遷移金属酸化物を含有しない正極を備える非水系電解液二次電池)や比較例10〜13(正極は特定の遷移金属酸化物を含有するが、特定の芳香族イソシアネート化合物でない、ジイソシアネートを含有する非水系電解液を備える非水系電解液二次電池)と比較して、入力抵抗が著しく低下したことが判る。 From Table 1, as shown in Examples 1 to 7, a non-aqueous electrolyte solution containing a specific aromatic isocyanate compound and at least Ni and Co as transition metals are contained, and 40 mol% or more of the transition metals are Ni. Non-aqueous electrolyte secondary batteries having a positive electrode having a certain transition metal oxide include Comparative Examples 1 to 9 (providing a non-aqueous electrolyte solution containing a specific aromatic isocyanate compound, but containing a specific transition metal oxide. Non-aqueous electrolyte secondary battery including a positive electrode) and Comparative Examples 10 to 13 (the positive electrode contains a specific transition metal oxide but is not a specific aromatic isocyanate compound, and includes a non-aqueous electrolyte solution containing diisocyanate. It can be seen that the input resistance was significantly reduced as compared with the non-aqueous electrolyte secondary battery).

<実施例8〜15>
実施例2において、さらに化合物9〜13を表2に記載の通り非水系電解液に添加した以外は、実施例2と同様に電池を作製し、上述の入力抵抗値及び後述の初回充放電効率を測定した。結果を表2に記載した。
<Examples 8 to 15>
In Example 2, a battery was produced in the same manner as in Example 2 except that compounds 9 to 13 were further added to the non-aqueous electrolytic solution as shown in Table 2, and the above input resistance value and the initial charge / discharge efficiency described later were described. Was measured. The results are shown in Table 2.

[初回充放電効率の測定]
上記の初期コンディショニングにおいて、(初回の放電容量)/(初回の充電容量)×1
00から初回充放電効率(%)を求めた。
[Measurement of initial charge / discharge efficiency]
In the above initial conditioning, (first discharge capacity) / (first charge capacity) x 1
The initial charge / discharge efficiency (%) was obtained from 00.

<実施例16〜17>
実施例5において、さらに化合物9又は13を表2に記載の通り非水系電解液に添加した以外は、実施例5と同様に電池を作製し、上述の入力抵抗値及び初回充放電効率を測定した。結果を表2に記載した。
<Examples 16 to 17>
In Example 5, a battery was produced in the same manner as in Example 5 except that Compound 9 or 13 was further added to the non-aqueous electrolyte solution as shown in Table 2, and the above-mentioned input resistance value and initial charge / discharge efficiency were measured. did. The results are shown in Table 2.

Figure 2021119560
Figure 2021119560

表2から、実施例8〜17のように、特定の芳香族イソシアネート化合物に、さらにP−F結合を有する化合物及びSO構造を有する化合物の少なくとも1種を含有する非水系電解液と、遷移金属として少なくともNi及びCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである遷移金属酸化物を含有する正極を備える非水系電解液二次電池は、入力抵抗が著しく低下する効果だけでなく初回充放電効率を向上させる効果を奏することが判る。 From Table 2, as shown in Examples 8 to 17, a transition with a non-aqueous electrolyte solution containing at least one compound having a PF bond and a compound having an SO 2 structure in a specific aromatic isocyanate compound. A non-aqueous electrolyte secondary battery having a positive electrode containing a transition metal oxide containing at least Ni and Co as a metal and 40 mol% or more of the transition metal being Ni has only the effect of significantly reducing the input resistance. It can be seen that it has the effect of improving the initial charge / discharge efficiency.

本発明に係る非水系電解液によれば、非水系電解液二次電池の入力抵抗を低くでき、高容量化された電池の劣化を改善でき、有用である。
また、本発明に係る非水系電解液及びこれを用いた非水系電解液二次電池は、非水系電解液二次電池を用いる公知の各種用途に用いることが可能である。具体例としては、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ、家庭用バックアップ電源、事業所用バックアップ電源、負荷平準化用電源、自然エネルギー貯蔵電源等が挙げられる。
According to the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention, the input resistance of the non-aqueous electrolyte secondary battery can be lowered, and the deterioration of the battery having a high capacity can be improved, which is useful.
Further, the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention and the non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte solution can be used for various known applications in which the non-aqueous electrolyte secondary battery is used. Specific examples include, for example, laptop computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile fax machines, mobile copy machines, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, and mini discs. , Transceivers, electronic organizers, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, bikes, motorized bicycles, bicycles, lighting fixtures, toys, game consoles, watches, power tools, strobes, cameras, household backups Examples include a power source, a backup power source for business establishments, a power source for load leveling, and a natural energy storage power source.

Claims (6)

金属イオンを吸蔵および放出可能な遷移金属酸化物であって、少なくともNiとCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiである遷移金属酸化物を含有する正極と、
金属イオンを吸蔵および放出可能な炭素系材料を含有する負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質を含む非水系電解液と、を備える非水系電解液二次電池に用いられる非水系電解液であって、
下記一般式(1)で示される化合物及び一般式(2)で示される化合物から選択されるイソシアネート化合物の少なくとも1種を含有することを特徴とする非水系電解液。
Figure 2021119560


(式(1)中、m、nはm+n=6を満たす整数であり、n≧2である。Xは単結合、又は互いに同一でも異なっていてもよいヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基を表す。Yは水素原子、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の1価の有機基を表す。)
Figure 2021119560

(式(2)中、p、q、r、sはp+q=5、r+s=5を満たす整数であり、p≧1、s≧1である。Rは互いに同一でも異なっていてもよい水素原子、ハロゲン原子、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の有機基を表す。X’は単結合、又はヘテロ原子を有していてもよい炭素数1〜10の2価の有機基を表す。)
A transition metal oxide capable of occluding and releasing metal ions, which contains at least Ni and Co and contains a transition metal oxide in which 40 mol% or more of the transition metal is Ni.
A non-aqueous electrolyte solution used in a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a negative electrode containing a carbon-based material capable of occluding and releasing metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. It is an aqueous electrolyte
A non-aqueous electrolytic solution containing at least one of an isocyanate compound selected from the compound represented by the following general formula (1) and the compound represented by the general formula (2).
Figure 2021119560


(In the formula (1), m and n are integers satisfying m + n = 6, and n ≧ 2. X is a single bond or a carbon which may have a heteroatom which may be the same or different from each other. It represents a divalent organic group of numbers 1 to 10. Y represents a monovalent organic group of carbon numbers 1 to 10 which may have a hydrogen atom, a halogen atom, or a hetero atom.)
Figure 2021119560

(In equation (2), p, q, r, s are integers satisfying p + q = 5, r + s = 5, and p ≧ 1, s ≧ 1. R is a hydrogen atom which may be the same or different from each other. , A halogen atom, or an organic group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom. X'is a single bond or a divalent group having 1 to 10 carbon atoms which may have a hetero atom. Represents an organic group.)
前記非水系電解液が前記式(1)で示される化合物を含有し、前記式(1)中、nが2である、請求項1に記載の非水系電解液。 The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains the compound represented by the formula (1), and n is 2 in the formula (1). 前記非水系電解液が前記式(1)で示される化合物を含有し、前記式(1)中、Xがメチレン基又はジメチルメチレン基である、請求項1又は2に記載の非水系電解液。 The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1 or 2, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains a compound represented by the formula (1), and X is a methylene group or a dimethyl methylene group in the formula (1). 前記非水系電解液が前記式(2)で示される化合物を含有し、前記式(2)中、s=p=1である、請求項1に記載の非水系電解液。 The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains the compound represented by the formula (2), and s = p = 1 in the formula (2). 前記非水系電解液が、P−F結合を有する化合物、及びSO構造を有する化合物の少なくとも1種を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の非水系電解液。 The non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 4, wherein the non-aqueous electrolyte solution contains at least one compound having a PF bond and a compound having an SO 2 structure. 金属イオンを吸蔵および放出可能な正極と、金属イオンを吸蔵および放出可能な炭素系材料を含有する負極と、非水溶媒と該非水溶媒に溶解される電解質を含む非水系電解液と、を備える非水系電解液二次電池であって、
該正極が、遷移金属酸化物を含有し、かつ遷移金属として少なくともNi及びCoを含有し、遷移金属のうち40モル%以上がNiであり、
該非水系電解液が、請求項1〜5のいずれか1項に記載の非水系電解液である、非水系電解液二次電池。
It includes a positive electrode capable of occluding and releasing metal ions, a negative electrode containing a carbon-based material capable of occluding and releasing metal ions, and a non-aqueous electrolyte solution containing a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent. It is a non-aqueous electrolyte secondary battery,
The positive electrode contains a transition metal oxide and at least Ni and Co as a transition metal, and 40 mol% or more of the transition metal is Ni.
A non-aqueous electrolyte secondary battery in which the non-aqueous electrolyte solution is the non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 5.
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