JP2021122006A - Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery - Google Patents

Non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte battery Download PDF

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英司 中澤
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Abstract

To provide a non-aqueous electrolyte that is excellent in suppressing an increase in internal resistance during high-temperature storage of a battery.SOLUTION: A non-aqueous electrolyte includes an alkali metal salt and non-aqueous solvents, a compound having at least one Si-O structure selected from a compound represented by a general formula (A) and a compound represented by a general formula (B), and a compound represented by the general formula (α).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、非水系電解液、及び非水系電解液電池に関し、詳しくは特定の化合物を含有する非水系電解液、及びこの非水系電解液を用いた非水系電解液電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte solution and a non-aqueous electrolyte battery, and more particularly to a non-aqueous electrolyte solution containing a specific compound and a non-aqueous electrolyte battery using the non-aqueous electrolyte solution.

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電池が実用化されている。 Non-aqueous electrolyte batteries such as lithium secondary batteries are practically used 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. It has been transformed.

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、非水電解液にニトリル化合物とフェニルシロキサン化合物を添加することでサイクル特性と高温保存特性を改善する検討が開示されている。
非特許文献1には、非水電解液に(2−allylphenoxy) trimeth
ylsilaneを添加することで、電解液中のフッ素を除去することおよび層状リチウム/マンガンリッチ酸化物(LMR)正極を保護することにより、サイクル安定性(サイクル容量維持率)を改善する検討が開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses a study for improving cycle characteristics and high-temperature storage characteristics by adding a nitrile compound and a phenylsiloxane compound to a non-aqueous electrolytic solution.
Non-Patent Document 1 describes a non-aqueous electrolyte solution (2-allylphenoxy) trimeth.
A study to improve cycle stability (cycle capacity retention rate) by removing fluorine in the electrolytic solution and protecting the layered lithium / manganese-rich oxide (LMR) positive electrode by adding ylsialane is disclosed. ing.

韓国公開特許第10−2017−0014889号公報Korean Publication No. 10-2017-00148889

Journal of Materials Chemistry A: Materials for Energy and Sustainability、Volume6、Issue36、Pages17642‐17652Journal of Materials Chemistry A: Materials for Energy and Sustainability, Volume6, Issue36, Pages 17642-17652

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加速されており、電池を短時間で充電する急速充電特性に優れる電池が求められている。そのため、電池を高温環境下に置くことによる電池の内部抵抗の増加が大きいことは急速充電の妨げになるため致命的な欠点となる。 In recent years, the increase in capacity of lithium batteries has been accelerated for in-vehicle power supplies of electric vehicles and mobile phone power supplies such as smartphones, and there is a demand for batteries having excellent quick charging characteristics for charging batteries in a short time. There is. Therefore, a large increase in the internal resistance of the battery due to placing the battery in a high temperature environment hinders quick charging, which is a fatal drawback.

本発明は、電池の高温保存における内部抵抗増加抑制に優れる非水系電解液を提供することを課題とする。また、高温保存における内部抵抗増加が抑制された非水系電解液電池を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte solution excellent in suppressing an increase in internal resistance during high-temperature storage of a battery. Another object of the present invention is to provide a non-aqueous electrolyte battery in which an increase in internal resistance during high-temperature storage is suppressed.

本発明者は、一般式(A)で表される化合物及び一般式(B)で表される化合物から選択される少なくとも1種のSi−O構造を有する化合物を含有し、且つ一般式(α)で表される酸素原子又は炭素原子を介してSi原子とベンゼン環とが結合する構造を有する化合物を含有し、且つ、それら化合物の添加量を好適に調節した非水系電解液を用いることにより、高温保存における電池の内部抵抗の増加を抑制できることを見出し、本発明に到達した。 The present inventor contains a compound having at least one Si—O structure selected from a compound represented by the general formula (A) and a compound represented by the general formula (B), and has a general formula (α). ), By using a non-aqueous electrolyte solution containing a compound having a structure in which a Si atom and a benzene ring are bonded via an oxygen atom or a carbon atom, and in which the amount of these compounds added is appropriately adjusted. We have found that an increase in the internal resistance of a battery during high-temperature storage can be suppressed, and have reached the present invention.

本発明は、以下の態様等を提供する。
<1>金属イオンを吸蔵及び放出しうる正極並びに負極を備える非水系電解液電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液がアルカリ金属塩及び非水系溶媒とともに、一般式(A)で表される化合物及び一般式(B)で表される化合物から選択される少なくとも1種のSi−O構造を有する化合物を含有し、且つ一般式(α)で表される化合物を含有することを特徴とする非水系電解液。

Figure 2021122006
(式(A)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示し、Xは置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は−SiRで表されるシリル基を示す。R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。)
Figure 2021122006
(式(B)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示し、kは3〜6の整数を示す。)
Figure 2021122006
(式(α)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。R〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基、又は−OSiRで表されるシリルオキシ基を示す。R〜Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。Yは単結合、酸素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキレン基を示す。)
<2>前記Si−O構造を有する化合物の含有量が非水系電解液の全量に対して1.0×
10−3質量%〜10質量%である、<1>に記載の非水系電解液。
<3>前記一般式(α)で表される化合物の含有量が非水系電解液の全量に対して0.01質量ppm以上0.5質量%未満である、<1>又は<2>に記載の非水系電解液。
<4>非水系電解液中における前記一般式(α)で表される化合物の含有量に対する前記
Si−O構造を有する化合物の含有量の比が1.0以上1.0×10以下である、<1
>〜<3>のいずれかに記載の非水系電解液。
<5>前記R〜Rの少なくとも1つは炭素−炭素不飽和結合を有する炭素数2〜12の炭化水素基である、<1>〜<4>のいずれかに記載の非水系電解液。
<6>前記R〜Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基である、<1>〜<5>のいずれかに記載の非水系電解液。
<7>金属イオンを吸蔵及び放出しうる正極並びに負極と、非水系電解液とを備えた非水系電解液電池であって、該非水系電解液が<1>〜<6>のいずれかに記載の非水系電解液である、非水系電解液電池。 The present invention provides the following aspects and the like.
<1> A non-aqueous electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte battery having a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing metal ions, wherein the non-aqueous electrolyte solution is a general formula (A) together with an alkali metal salt and a non-aqueous solvent. The compound having at least one Si—O structure selected from the compound represented by the general formula (B) and the compound represented by the general formula (B) is contained, and the compound represented by the general formula (α) is contained. A non-aqueous electrolyte solution characterized by.
Figure 2021122006
(In the formula (A), R 1 to R 3 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It represents an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and X is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a silyl group represented by −SiR o R p R q. R o to R q each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a hydrocarbon group which may have a substituent. 1 to 12 alkoxy groups are shown.)
Figure 2021122006
(In the formula (B), R 4 to R 5 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It indicates an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may be used, and k indicates an integer of 3 to 6).
Figure 2021122006
(In the formula (α), R 6 to R 8 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. The alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms may be shown. R 9 to R 13 are hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms which may independently have a hydrogen atom, a halogen atom and a substituent. An alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent or a silyloxy group represented by −OSiR r R s R t. R r to R t each independently have a substituent. Indicates a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be used, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent. Y has a single bond, an oxygen atom, or a substituent. Indicates an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may be present.)
<2> The content of the compound having the Si—O structure is 1.0 × with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution.
10. The non-aqueous electrolyte solution according to <1>, which is 10-3% by mass to 10% by mass.
<3> In <1> or <2>, the content of the compound represented by the general formula (α) is 0.01 mass ppm or more and less than 0.5 mass% with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. The non-aqueous electrolyte solution described.
<4> the formula (alpha) the ratio of the content of the compound having the Si-O structure to the content of compound represented by at least 1.0 1.0 × 10 4 or less in the nonaqueous electrolytic solution Yes, <1
> To the non-aqueous electrolyte solution according to any one of <3>.
<5> The non-aqueous electrolyte according to any one of <1> to <4>, wherein at least one of R 1 to R 3 is a hydrocarbon group having a carbon-carbon unsaturated bond and having 2 to 12 carbon atoms. liquid.
<6> The R 6 to R 8 each independently have a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent. The non-aqueous electrolyte solution according to any one of <1> to <5>, which is an alkoxy group.
<7> A non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing metal ions and a non-aqueous electrolyte solution, wherein the non-aqueous electrolyte solution is described in any one of <1> to <6>. Non-aqueous electrolyte battery, which is a non-aqueous electrolyte solution.

本発明によれば、高温保存における電池の内部抵抗増加抑制に優れる非水系電解液及び高温保存における内部抵抗の増加が抑制された非水系電解液電池を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a non-aqueous electrolyte solution excellent in suppressing an increase in internal resistance of a battery in high temperature storage and a non-aqueous electrolyte battery in which an increase in internal resistance is suppressed in high temperature storage.

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>
本発明に係る非水系電解液は、以下に説明する一般式(A)で表される化合物及び一般式(B)で表される化合物から選択される少なくとも1種のSi−O構造を有する化合物(以下、「一般式(A)又は一般式(B)で表されるSi−O構造を有する化合物」とも記載する。)、且つ一般式(α)で表される化合物を含有する。
一般式(A)又は一般式(B)で表されるSi−O構造を有する化合物と一般式(α)で表される酸素原子又は炭素原子を介してSi原子とベンゼン環とが結合する化合物を含有する非水系電解液を用いることで、高温保存時の電池の内部抵抗を抑制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。
<1. Non-aqueous electrolyte solution>
The non-aqueous electrolyte solution according to the present invention is a compound having at least one Si—O structure selected from the compound represented by the general formula (A) and the compound represented by the general formula (B) described below. (Hereinafter, it is also referred to as "a compound having a Si—O structure represented by the general formula (A) or the general formula (B)") and contains a compound represented by the general formula (α).
A compound having a Si—O structure represented by the general formula (A) or the general formula (B) and a compound in which a Si atom and a benzene ring are bonded via an oxygen atom or a carbon atom represented by the general formula (α). The mechanism for suppressing the internal resistance of the battery during high-temperature storage by using a non-aqueous electrolyte solution containing benzene is not clear, but it is presumed as follows.

一般式(A)又は一般式(B)で表される化合物は分子内に極性構造(−Si−O−)、及び非極性構造(例えば、−SiR)を有する。それらの構造部位と、一般式(α)で表される化合物の芳香環、シリル基及びシリルオキシ基などが相互作用することで、正極活物質及び/又は負極活物質表面に複合的な被膜が形成されると推測される。この複合被膜は高温下での絶縁性が高いため、高温保存時の電解液の過剰な分解反応を抑制することで、電池の内部抵抗増加を抑制すると推定される。 The compound represented by the general formula (A) or the general formula (B) has a polar structure (-Si-O-) and a non-polar structure (for example, -SiR 1 R 2 R 3 ) in the molecule. By interacting these structural parts with the aromatic ring, silyl group, silyloxy group, etc. of the compound represented by the general formula (α), a complex film is formed on the surface of the positive electrode active material and / or the negative electrode active material. It is presumed to be done. Since this composite film has high insulating properties at high temperatures, it is presumed that the increase in internal resistance of the battery is suppressed by suppressing the excessive decomposition reaction of the electrolytic solution during storage at high temperatures.

<1−1.Si−O構造を有する化合物>
本発明の一実施形態に係る非水系電解液は、下記一般式(A)で表される化合物及び一般式(B)で表される化合物から選択される少なくとも1種のSi−O構造を有する化合物を含有することを特徴としている。
<1-1. Compound with Si—O structure>
The non-aqueous electrolyte solution according to the embodiment of the present invention has at least one Si—O structure selected from the compound represented by the following general formula (A) and the compound represented by the general formula (B). It is characterized by containing a compound.

<1−1−1.一般式(A)で表される化合物>

Figure 2021122006
(式(A)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有し
ていてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示し、Xは置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は−SiRで表されるシリル基を示す。R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。) <1-1-1. Compound represented by general formula (A)>
Figure 2021122006
(In the formula (A), R 1 to R 3 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It represents an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and X is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a silyl group represented by −SiR o R p R q. R o to R q each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a hydrocarbon group which may have a substituent. 1 to 12 alkoxy groups are shown.)

一般式(A)に係るR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。なかでも、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基が好ましく、特に好ましくは、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基である。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、この炭素数には、含まれない。
また、R〜Rの少なくとも1つは炭素−炭素不飽和結合を有する炭素数2〜12の炭化水素基であることが、一般式(A)で表される化合物が電極表面に好適に局在化される傾向にある観点で好ましい。炭素−炭素不飽和結合を有する炭素数2〜12の炭化水素基とは、後述する炭素数2〜12のアルケニル基、炭素数2〜12のアルキニル基又は炭素数6〜12のアリール基が挙げられ、なかでも炭素数2〜12のアルケニル基又は炭素数2〜12のアルキニル基が、一般式(A)で表される化合物が電極表面により好適に局在化される傾向にある観点で好ましい。特に好ましくは、炭素数2〜12のアルケニル基である。
一般式(A)に係るR〜Rは、同一でも異なっていてもよいが、少なくとも2つ以上同一であることが、化合物の合成が容易である点で好ましく、3つとも同一であることが先述の観点でさらに好ましい。
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。
炭素数1〜12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、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。
R 1 to R 3 according to the general formula (A) each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. Indicates an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may be used. Among them, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent is preferable, and a substituent is particularly preferable. It is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a group or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent. When the hydrocarbon group has a substituent, the number of carbons contained in the substituent is not included in the number of carbon atoms.
Further, at least one of R 1 to R 3 is a hydrocarbon group having a carbon-carbon unsaturated bond and having 2 to 12 carbon atoms, and the compound represented by the general formula (A) is suitable for the electrode surface. It is preferable from the viewpoint that it tends to be localized. Examples of the hydrocarbon group having 2 to 12 carbon atoms having a carbon-carbon unsaturated bond include an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms, an alkynyl group having 2 to 12 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 12 carbon atoms, which will be described later. Among them, an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms or an alkynyl group having 2 to 12 carbon atoms is preferable from the viewpoint that the compound represented by the general formula (A) tends to be more preferably localized on the electrode surface. .. Particularly preferred is an alkenyl group having 2 to 12 carbon atoms.
R 1 to R 3 according to the general formula (A) may be the same or different, but it is preferable that at least two or more of them are the same in that the compound can be easily synthesized, and all three are the same. Is more preferable from the above-mentioned viewpoint.
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.
The hydrocarbon group having 1 to 12 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 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 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 (A) tends to be localized near the surface of the positive electrode active material and / or the negative 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(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 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 (A) 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、正極活物質及び/又は負極活物質の表面近傍へ一般式(A)に係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1〜12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1〜12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(A)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 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 according to the general formula (A) tends to be localized near the surface of the positive electrode active material and / or the negative electrode active material.
The alkoxy group having 1 to 12 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 12 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, a butoxy group, an isopropoxy group, a methoxyethoxy group and the like. Among them, the methoxy group and the ethoxy group are preferable in that the compound represented by the general formula (A) 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)、エーテル基(−O−R)、ハロゲン(好ましくは、フッ素)、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1〜10のアルコキシ基、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(好ましくは、フッ素)、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(好ましくは、フッ素)、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)、トリフルオロメチル基である。
一般式(A)に係るXは置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は−SiRで表されるシリル基を示す。
ここで、炭素数1〜12の炭化水素基としては、R〜Rにて説明したものが挙げられる。
−SiRで表されるシリル基におけるR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。なかでも、好ましくは、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基であり、特に好ましくは、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基である。
ここで、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、及び置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基のいずれもR〜Rにて規定するものと同義である。また、好ましい態様も同様である。
−SiRで表されるシリル基の具体例としては、−Si(CH、−Si(CH(C)、−Si(CH(CH=CH)、−Si(CH(CHCHCH)、−Si(CH(CHCH=CH)、−Si(CH[CH(CH]、−Si(CH[(CHCH)]、−Si(CH[CHCH(CH]、−Si(CH[C(CH]、−Si(CH(C)、−Si(CH)(C、−Si(C、−Si(C、−Si(CH=CH、−Si(CHCHCH、−Si[CH(CH、−Si(CHCH=CH、−Si(CH
(C)(CH=CH)、−Si(C(CH=CH)又は−Si(CF等が挙げられる。なかでも、−Si(CH、−Si(CH(CH=CH)、−Si(CH(CHCH=CH)、−Si(C、−Si(CH)(C)(CH=CH)、−Si(C(CH=CH)が好ましく、−Si(CH(CH=CH)、−Si(CH(CHCH=CH)が特に好ましい。
Here, examples of the substituent 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) ), Halkoxysulfonyloxy group (-O- (SO 2 ) -O-R a ), alkoxycarbonyloxy group (-O- (C = O) -O-R a ), ether group (-O-R a ) , Halogen (preferably fluorine), trifluoromethyl group and the like. Ra has an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynyl having 2 to 10 carbon atoms. Indicates a group. 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), halogen (preferably fluorine), trifluoromethyl group, more preferably, isocyanato A group, an acyloxy group (-O (C = O) -R a ), a halogen (preferably fluorine), a trifluoromethyl group, and particularly preferably an acyloxy group (-O (C = O) -R a ). , Halogen (preferably fluorine), trifluoromethyl group.
X according to the general formula (A) represents a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent or a silyl group represented by −SiR o R p R q.
Here, examples of the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms include those described in R 1 to R 3.
R o to R q in the silyl group represented by −SiR o R p R q are hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms, which may independently have a hydrogen atom, a halogen atom, and a substituent. Alternatively, an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent is shown. Of these, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent is preferable, and a substituent is particularly preferable. It is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a group.
Here, the halogen atom, the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, and the alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent are all R 1 to R. It is synonymous with what is specified in 3. The same applies to the preferred embodiment.
-SiR o R p Specific examples of the silyl group represented by R q is, -Si (CH 3) 3, -Si (CH 3) 2 (C 2 H 5), - Si (CH 3) 2 (CH = CH 2 ), -Si (CH 3 ) 2 (CH 2 CH 2 CH 3 ), -Si (CH 3 ) 2 (CH 2 CH = CH 2 ), -Si (CH 3 ) 2 [CH (CH 3 ) 2 ], -Si (CH 3 ) 2 [(CH 2 ) 3 CH 3 )], -Si (CH 3 ) 2 [CH 2 CH (CH 3 ) 2 ], -Si (CH 3 ) 2 [C (CH) 3 ) 3 ], -Si (CH 3 ) 2 (C 6 H 5 ) , -Si (CH 3 ) (C 6 H 5 ) 2 , -Si (C 6 H 5 ) 3 , -Si (C 2 H 5) ) 3 , -Si (CH = CH 2 ) 3 , -Si (CH 2 CH 2 CH 3 ) 3 , -Si [CH (CH 3 ) 2 ] 3 , -Si (CH 2 CH = CH 2 ) 3 ,- Si (CH 3 )
(C 6 H 5) (CH = CH 2), - Si (C 6 H 5) 2 (CH = CH 2) or -Si (CF 3) 3 and the like. Among them, -Si (CH 3) 3, -Si (CH 3) 2 (CH = CH 2), - Si (CH 3) 2 (CH 2 CH = CH 2), - Si (C 2 H 5) 3 , -Si (CH 3 ) (C 6 H 5 ) (CH = CH 2 ) , -Si (C 6 H 5 ) 2 (CH = CH 2 ) are preferable, and -Si (CH 3 ) 2 (CH = CH 2) ), -Si (CH 3 ) 2 (CH 2 CH = CH 2 ) is particularly preferable.

<1−1−2.一般式(B)で表される化合物>

Figure 2021122006
(式(B)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示し、kは3〜6の整数を示す。) <1-1-2. Compound represented by general formula (B)>
Figure 2021122006
(In the formula (B), R 4 to R 5 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It indicates an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may be used, and k indicates an integer of 3 to 6).

一般式(B)に係るR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を表す。
一般式(B)に係るR〜Rは、同一でも異なっていてもよいが、好ましくは2つとも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。
ここで、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、及び置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基のいずれもR〜Rにて規定するものと同義である。
R 4 to R 5 according to the general formula (B) each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It represents an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may be used.
R 4 to R 5 according to the general formula (B) may be the same or different, but it is preferable that both of them are the same in that the compound can be easily synthesized.
Here, the halogen atom, the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, and the alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent are all R 1 to R. It is synonymous with what is specified in 3.

式(B)中、kは通常3〜6の整数であり、なかでもkは3又は4が好ましい。 In the formula (B), k is usually an integer of 3 to 6, and k is preferably 3 or 4.

本発明の一実施形態においては、一般式(A)で表される化合物及び一般式(B)で表される化合物から選択される少なくとも1種のSi−O構造を有する化合物が使用されるが、具体的な例としては以下の構造の化合物が挙げられる。 In one embodiment of the present invention, a compound having at least one Si—O structure selected from the compound represented by the general formula (A) and the compound represented by the general formula (B) is used. Specific examples thereof include compounds having the following structures.

(一般式(A)で表される化合物の具体例)

Figure 2021122006
Figure 2021122006
Figure 2021122006
(Specific example of the compound represented by the general formula (A))
Figure 2021122006
Figure 2021122006
Figure 2021122006

(一般式(B)で表される化合物の具体例)

Figure 2021122006
Figure 2021122006
(Specific example of the compound represented by the general formula (B))
Figure 2021122006
Figure 2021122006

一般式(A)又は(B)で表されるSi−O構造を有する化合物として、好ましくは以下の化合物が挙げられる。

Figure 2021122006
Figure 2021122006
Figure 2021122006
Figure 2021122006
Examples of the compound having a Si—O structure represented by the general formula (A) or (B) preferably include the following compounds.
Figure 2021122006
Figure 2021122006
Figure 2021122006
Figure 2021122006

一般式(A)又は(B)で表されるSi−O構造を有する化合物として、より好ましくは以下の化合物が挙げられる。

Figure 2021122006
Figure 2021122006
More preferably, the following compounds are mentioned as the compound having a Si—O structure represented by the general formula (A) or (B).
Figure 2021122006
Figure 2021122006

一般式(A)又は(B)で表されるSi−O構造を有する化合物として、特に好ましくは以下の化合物が挙げられる。

Figure 2021122006
Examples of the compound having a Si—O structure represented by the general formula (A) or (B) include the following compounds.
Figure 2021122006

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(A)又は(B)で表されるSi−O構造を有する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2.5質量%以下、最も好ましくは2.0質量%以下である。
非水系電解液全量に対する一般式(A)又は(B)で表されるSi−O構造を有する化合物の含有量の合計が、上記の範囲であれば、活物質への化合物の濃縮が好適に進行し、初期コンディショニング時のガス発生量が少ない電池の作製が可能となる。
一般式(A)又は(B)で表されるSi−O構造を有する化合物の含有量は、核磁気共鳴分光法(NMR)により算出できる。
The total content of the compounds having the Si—O structure represented by the general formula (A) or (B) 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. Yes, 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. 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 2.5% by mass or less, and most preferably 2.0% by mass or less. Is.
If the total content of the compound having the Si—O structure represented by the general formula (A) or (B) with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution is within the above range, concentration of the compound in the active material is preferable. As the process progresses, it becomes possible to manufacture a battery in which the amount of gas generated during initial conditioning is small.
The content of the compound having a Si—O structure represented by the general formula (A) or (B) can be calculated by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR).

<1−2.一般式(α)で表される化合物>
本発明の一実施形態に係る非水系電解液は、一般式(α)で表される化合物を含有することを特徴としている。

Figure 2021122006
(式(α)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。R〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基、又は−OSiRで表されるシリルオキシ基を示す。R〜Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。Yは単結合、酸素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキレン基を示す。) <1-2. Compound represented by general formula (α)>
The non-aqueous electrolyte solution according to the embodiment of the present invention is characterized by containing a compound represented by the general formula (α).
Figure 2021122006
(In the formula (α), R 6 to R 8 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. The alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms may be shown. R 9 to R 13 are hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms which may independently have a hydrogen atom, a halogen atom and a substituent. An alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent or a silyloxy group represented by −OSiR r R s R t. R r to R t each independently have a substituent. Indicates a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be used, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent. Y has a single bond, an oxygen atom, or a substituent. Indicates an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may be present.)

一般式(α)に係るR〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。なかでも、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基及び置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基が好ましく、特に好ましくは、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基である。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、この炭素数には含まれない。
また、R〜Rの少なくとも1つは炭素数1〜12のアルキル基であることが、一般式(α)で表される化合物が一般式(A)又は一般式(B)で表されるSi−O構造を有する化合物と好適に相互作用する観点で好ましい。特に好ましくはR〜Rの全てが炭素数1〜12のアルキル基である。
一般式(α)で表されるR〜Rは、同一でも異なっていてもよいが、好ましくは少なくとも2つ以上同一であることが、化合物の合成が容易である点で好ましく、3つとも同一であることが先述の観点でさらに好ましい。
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。
炭素数1〜12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。
炭素数1〜12のアルコキシ基としては、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。
R 6 to R 8 according to the general formula (α) each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. Indicates an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may be used. Among them, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent and an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent are preferable, and a substituent is particularly preferable. It is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be used. When the hydrocarbon group has a substituent, the number of carbons contained in the substituent is not included in this number of carbon atoms.
Further, at least one of R 6 to R 8 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and the compound represented by the general formula (α) is represented by the general formula (A) or the general formula (B). It is preferable from the viewpoint of preferably interacting with a compound having a Si—O structure. Particularly preferably , all of R 6 to R 8 are alkyl groups having 1 to 12 carbon atoms.
R 6 to R 8 represented by the general formula (α) may be the same or different, but preferably at least two or more are the same in terms of easy compound synthesis, and three are preferable. It is more preferable that they are the same as the above-mentioned viewpoints.
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.
The hydrocarbon group having 1 to 12 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.
The alkoxy group having 1 to 12 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.

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、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(α)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 hydrocarbon group include an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group and an aryl group.
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 (α) 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、一般式(A)又は一般式(B)で表されるSi−O構造を有する化合物と好適に相互作用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 it tends to interact favorably with the compound having the Si—O structure represented by the general formula (A) or the general formula (B).

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、一般式(A)又は一般式(B)で表されるSi−O構造を有する化合物と好適に相互作用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 it tends to interact favorably with a compound having a Si—O structure represented by the general formula (A) or the general formula (B).

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、一般式(A)又は一般式(B)で表されるSi−O構造を有する化合物と好適に相互作用する観点から、フェニル基が好ましい。
炭素数1〜12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1〜12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。
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)、エーテル基(−O−R)、アクリル基、メタクリル基、ハロゲン(好ましくは、フッ素)、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1〜10のアルコキシ基、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(好ましくは、フッ素)、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(好ましくは、フッ素)、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)、トリフルオロメチル基である。
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 of preferably interacting with a compound having a Si—O structure represented by the general formula (A) or the general formula (B).
The alkoxy group having 1 to 12 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 12 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 because they have less steric hindrance to the compound and are suitably concentrated on the surface of the active material.
Here, the substituents include a cyano group, an isocyanato group, an acyl group (-(C = O) -R b ), an acyloxy group (-O (C = O) -R b ), and an alkoxycarbonyl group (-(). C = O) OR b ), sulfonyl group (-SO 2- R b ), sulfonyloxy group (-O (SO 2 ) -R b ), alkoxysulfonyl group (-(SO 2 ) -OR b) ), Halkoxysulfonyloxy group (-O- (SO 2 ) -OR b ), alkoxycarbonyloxy group (-O- (C = O) -OR b ), ether group (-O-R b ) , Acrylic group, methacryl group, halogen (preferably fluorine), trifluoromethyl group and the like. R b is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, or an alkynyl having 2 to 10 carbon atoms. Indicates a group. When R b is an alkylene group, it may be bonded to a part of the substituted hydrocarbon group to form a ring.
Among these substituents, a cyano group, an isocyanato group, an acyloxy group (-O (C = O) -R b ), a halogen (preferably fluorine), and a trifluoromethyl group are preferable, and isocyanato is more preferable. A group, an acyloxy group (-O (C = O) -R b ), a halogen (preferably fluorine), a trifluoromethyl group, and particularly preferably an acyloxy group (-O (C = O) -R b ). , Halogen (preferably fluorine), trifluoromethyl group.

一般式(α)に係るR〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基、又は−OSiRで表されるシリルオキシ基を示す。
一般式(α)に係るR〜R13としては、なかでも、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は−OSiRで表されるシリルオキシ基が好ましく、特に好ましくは、水素原子又は−OSiRで表されるシリルオキシ基である。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、この炭素数には含まれない。
一般式(α)に係るR〜R13は、同一でも異なっていてもよいが、すべて水素原子であることが、化合物(α)の立体障害が少なく一般式(A)又は一般式(B)で表される化合物と好適に相互作用できる点で好ましい。
〜R13で規定するハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基及び置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基は、R〜Rで規定するものと同義である。
−OSiRで表されるシリルオキシ基におけるR〜Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。なかでも、好ましくは、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基であり、さらに好ましくは炭素数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。ここで、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、及び置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基のいずれもR〜R13にて規定するものと同義である。−OSiRで表されるシリルオキシ基の具体例としては、−OSi(CH、−OSi(CH(C)、−OSi(CH(CH=CH)、−OSi(CH(CHCHCH)、−OSi(CH(CHCH=CH)、−OSi(CH[CH(CH]、−OSi(CH[(CHCH)]、−OSi(CH[CHCH(CH]、−OSi(CH[C(CH]、−OSi(CH(C)、−OSi(CH)(C、−OSi(C、−OSi(C、−OSi(CH=CH、−OSi(CHCHCH、−OSi[CH(CH、−OSi(CHCH=CH、−OSi(CH)(C)(CH=CH)、−OSi(C(CH=CH)又は−OSi(CF等が挙げられる。なかでも、−OSi(CH、−OSi(CH(CH=CH)、−OSi(CH(CHCH=CH)、−OSi(C、−OSi(CH)(C)(CH=CH)、−OSi(C(CH=CH)が好ましく、−OSi(CHが特に好ましい。
ここで、置換基とは、いずれもR〜Rで規定するものと同義である。
一般式(α)に係るYは単結合、酸素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキレン基を示す。ここで、置換基とは、いずれもR〜Rで規定するものと同義である。
炭素数1〜6のアルキレン基としては、好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基であり、特に好ましくは炭素数1〜2のアルキレン基である。これら炭素鎖長であると立体障害が少なく、一般式(A)又は一般式(B)で表されるSi−O構造を有する化合物と好適に相互作用する観点で好ましい。
Yが酸素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキレン基ではない場合は、芳香環とケイ素が直接結合、すなわち単結合となる。
R 9 to R 13 according to the general formula (α) each independently have a hydrocarbon atom, a halogen atom, and a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent and a substituent. A good alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms or a silyloxy group represented by −OSiR r R s R t is shown.
R 9 to R 13 according to the general formula (α) are represented by a hydrogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or −OSiR r R s R t . The silyloxy group to be used is preferable, and particularly preferably a hydrogen atom or a silyloxy group represented by −OSiR r R s R t. When the hydrocarbon group has a substituent, the number of carbons contained in the substituent is not included in this number of carbon atoms.
R 9 to R 13 according to the general formula (α) may be the same or different, but the fact that they are all hydrogen atoms has less steric hindrance to the compound (α) and is the general formula (A) or the general formula (B). ) Is preferable in that it can interact favorably with the compound represented by).
The halogen atom specified in R 9 to R 13 , the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, and the alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent are R. defines at 6 to R 8 is as defined above.
R r to R t in the silyloxy group represented by −OSiR r R s R t each independently has a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms or a substituent which may have a substituent. Indicates an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may be present. Among them, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent is preferable, a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms is more preferable, and a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms is particularly preferable. It is a hydrocarbon group of. Here, both the hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent and the alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent are R 9 to R 13 . It is synonymous with what is specified. -OSiR r R s Specific examples of the silyloxy group represented by R t is, -OSi (CH 3) 3, -OSi (CH 3) 2 (C 2 H 5), - OSi (CH 3) 2 (CH = CH 2 ), -OSI (CH 3 ) 2 (CH 2 CH 2 CH 3 ), -OSI (CH 3 ) 2 (CH 2 CH = CH 2 ), -OSI (CH 3 ) 2 [CH (CH 3 ) 2 ], -OSI (CH 3 ) 2 [(CH 2 ) 3 CH 3 )], -OSI (CH 3 ) 2 [CH 2 CH (CH 3 ) 2 ], -OSI (CH 3 ) 2 [C (CH) 3 ) 3 ], -OSI (CH 3 ) 2 (C 6 H 5 ), -OSI (CH 3 ) (C 6 H 5 ) 2 , -OSI (C 6 H 5 ) 3 , -OSI (C 2 H 5) ) 3 , -OSI (CH = CH 2 ) 3 , -OSI (CH 2 CH 2 CH 3 ) 3 , -OSI [CH (CH 3 ) 2 ] 3 , -OSI (CH 2 CH = CH 2 ) 3 ,- Examples thereof include OSI (CH 3 ) (C 6 H 5 ) (CH = CH 2 ), -OSI (C 6 H 5 ) 2 (CH = CH 2 ), and -OSI (CF 3 ) 3 . Among them, -OSI (CH 3 ) 3 , -OSI (CH 3 ) 2 (CH = CH 2 ), -OSI (CH 3 ) 2 (CH 2 CH = CH 2 ), -OSI (C 2 H 5 ) 3 , -OSI (CH 3 ) (C 6 H 5 ) (CH = CH 2 ), -OSI (C 6 H 5 ) 2 (CH = CH 2 ) are preferred, and -OSi (CH 3 ) 3 is particularly preferred.
Here, the substituents are all synonymous with those specified by R 6 to R 8.
Y according to the general formula (α) represents an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a single bond, an oxygen atom, or a substituent. Here, the substituents are all synonymous with those specified by R 6 to R 8.
The alkylene group having 1 to 6 carbon atoms is preferably an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and particularly preferably an alkylene group having 1 to 2 carbon atoms. These carbon chain lengths have less steric hindrance and are preferable from the viewpoint of preferably interacting with a compound having a Si—O structure represented by the general formula (A) or the general formula (B).
When Y is not an oxygen atom or an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may have a substituent, the aromatic ring and silicon form a direct bond, that is, a single bond.

本発明に用いる一般式(α)で表される化合物の、具体的な例としては以下の構造の化合物が挙げられる。 Specific examples of the compound represented by the general formula (α) used in the present invention include compounds having the following structures.

Figure 2021122006
Figure 2021122006

一般式(α)で表される化合物として、好ましくは以下の化合物が挙げられる。

Figure 2021122006
The following compounds are preferably mentioned as the compound represented by the general formula (α).
Figure 2021122006

一般式(α)で表される化合物として、より好ましくは以下の化合物が挙げられる。

Figure 2021122006
More preferably, the following compounds are mentioned as the compound represented by the general formula (α).
Figure 2021122006

一般式(α)で表される化合物として、特に好ましくは以下の化合物が挙げられる。

Figure 2021122006
As the compound represented by the general formula (α), the following compounds are particularly preferable.
Figure 2021122006

一般式(α)で表される化合物として、最も好ましくは以下の化合物が挙げられる。

Figure 2021122006
The following compounds are most preferably mentioned as the compound represented by the general formula (α).
Figure 2021122006

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(α)で表される化合物の含有量の合計は、特段の制限はないが、好ましくは0.01質量ppm以上であり、より好ましくは0.1質量ppm以上、さらに好ましくは1.0質量ppm以上、特に好ましくは10質量ppm以上であり、また、好ましくは0.5質量%未満であり、より好ましくは0.4質量%以下、さらに好ましくは0.3質量%以下、殊更に好ましくは0.2質量%以下、特に好ましくは0.1質量%以下である。
非水系電解液全量に対する一般式(α)で表される化合物の含有量の合計が、上記の範囲であれば、複合被膜の形成が最適に進行し、高温保存時の電池の内部抵抗増加の少ない電池の作製が可能となる。
一般式(α)で表される化合物の含有量は、核磁気共鳴分光法(NMR)により算出できる。
The total content of the compound represented by the general formula (α) with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.01 mass ppm or more. It is more preferably 0.1% by mass or more, further preferably 1.0% by mass or more, particularly preferably 10% by mass or more, and preferably less than 0.5% by mass, more preferably 0.4% by mass. % Or less, more preferably 0.3% by mass or less, particularly still more preferably 0.2% by mass or less, and particularly preferably 0.1% by mass or less.
If the total content of the compound represented by the general formula (α) with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution is within the above range, the formation of the composite film proceeds optimally, and the internal resistance of the battery during high temperature storage increases. It is possible to manufacture a small number of batteries.
The content of the compound represented by the general formula (α) can be calculated by nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR).

非水系電解液中における一般式(α)で表される化合物の含有量に対する、一般式(A)又は一般式(B)で表される化合物の含有量の質量の比率は、特段の制限はないが、通常1.0以上、好ましくは2.0以上、特に好ましくは3.0以上であり、一方、通常1.0×10以下、好ましくは7.0×10以下、より好ましくは4.0×10以下、
さらに好ましくは2.0×10以下、殊更に好ましくは1.0×10以下、特に好ましくは5.0×10以下である。なお、一般式(A)及び一般式(B)で表される化合物
の両方を含む場合には、上述の比率は、一般式(α)で表される化合物の含有量に対する、一般式(A)及び一般式(B)で表される化合物の合計含有量の比率を示す。
なお、本発明の電解液に、一般式(α)で表される化合物、並びに一般式(A)又は(B)で表されるSi−O構造を有す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 ratio of the mass of the content of the compound represented by the general formula (A) or the general formula (B) to the content of the compound represented by the general formula (α) in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited. no but generally 1.0 or more, preferably 2.0 or more, particularly preferably 3.0 or more, whereas, typically 1.0 × 10 4 or less, preferably 7.0 × 10 3 or less, more preferably 4.0 x 10 3 or less,
More preferably 2.0 × 10 3 or less, preferably 1.0 × 10 3 or less, deliberately particularly preferably 5.0 × 10 2 or less. When both the compound represented by the general formula (A) and the compound represented by the general formula (B) are included, the above ratio is the general formula (A) with respect to the content of the compound represented by the general formula (α). ) And the ratio of the total content of the compounds represented by the general formula (B).
The method for incorporating the compound represented by the general formula (α) and the compound having the Si—O structure represented by the general formula (A) or (B) 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.

本発明における化合物の含有量とは、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含有量を意味する。 The content of the compound in the present invention means the content 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.

<1−3.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。
<1-3. 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.

<1−3−1.リチウム塩>
本実施形態の非水系電解液における電解質としては、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。
<1-3-1. Lithium salt>
As the electrolyte in the non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment, a lithium salt is usually used. 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;
LiPF、LiPO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 and LiPO 2 F 2;
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 difluorooxalate borate;
In addition, fluorine-containing organic lithium salts such as LiPF 4 (CF 3 ) 2;
And so on.

本発明で得られる高温環境下での充電保存特性向上に加え、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、リチウムイミド塩がより好ましい。 Inorganic lithium salts, lithium fluorophosphates, lithium sulfonic acid salts, lithium imide from the viewpoint of further enhancing the effect of improving charge / discharge rate characteristics and impedance characteristics in addition to improving the charge storage characteristics in a high temperature environment obtained by the present invention. Those selected from salts and lithium oxalate salts are preferable, and inorganic lithium salts and lithium imide 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、特に制限はないが、非水系電解液の全量に対して、通常8質量%以上、好ましくは8.5質量%以上、より好ましくは9質量%以上である。また、その上限は、通常18質量%以下、好ましくは17質量%以下、より好ましくは16質量%以下である。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。 The total concentration of these electrolytes in the non-aqueous electrolyte solution is not particularly limited, but is usually 8% by mass or more, preferably 8.5% by mass or more, more preferably 9% by mass, based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. % Or more. The upper limit thereof is usually 18% by mass or less, preferably 17% by mass or less, and more preferably 16% by mass or less. 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.

<1−4.非水系溶媒>
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、通常はその主成分として、上述した電解質を溶解する非水系溶媒を含有する。ここで用いる非水系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、飽和環状カーボネート、鎖状カーボネート、カルボン酸エステル、エーテル系化合物又はスルホン系化合物等が挙げられる。これらに特に限定されないが、好ましくは飽和環状カーボネート、鎖状カーボネート又はカルボン酸エステルであり、より好ましくは飽和環状カーボネート又は鎖状カーボネートである。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。2種以上の非水系溶媒の組み合わせとして、飽和環状カーボネート、鎖状カーボネート、及びカルボン酸エステルからなる群より選択される2種以上の組み合わせが好ましく、飽和環状カーボネート又は鎖状カーボネートの組み合わせがより好ましい。
<1-4. Non-aqueous solvent>
Like a general non-aqueous electrolyte solution, the non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment usually contains a non-aqueous solvent that dissolves the above-mentioned electrolyte as its main component. The non-aqueous solvent used here is not particularly limited, and a known organic solvent can be used. Examples of the organic solvent include saturated cyclic carbonates, chain carbonates, carboxylic acid esters, ether compounds, sulfone compounds and the like. Although not particularly limited to these, a saturated cyclic carbonate, a chain carbonate or a carboxylic acid ester is preferable, and a saturated cyclic carbonate or a chain carbonate is more preferable. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. As a combination of two or more non-aqueous solvents, a combination of two or more selected from the group consisting of saturated cyclic carbonate, chain carbonate, and carboxylic acid ester is preferable, and a combination of saturated cyclic carbonate or chain carbonate is more preferable. ..

<1−4−1.飽和環状カーボネート>
飽和環状カーボネートとしては、通常炭素数2〜4のアルキレン基を有するものが挙げられ、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炭素数2〜3の飽和環状カーボネートが好ましく用いられる。また、飽和環状カーボネートはモノフルオロエチレンカーボネートのようにフッ素原子を有する環状カーボネートであってもよい。
<1-4-1. Saturated cyclic carbonate>
Examples of the saturated cyclic carbonate usually include those having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and a saturated cyclic carbonate having 2 to 3 carbon atoms is preferably used from the viewpoint of improving battery characteristics resulting from an improvement in the degree of lithium ion dissociation. .. Further, the saturated cyclic carbonate may be a cyclic carbonate having a fluorine atom such as monofluoroethylene carbonate.

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好ましく、酸化・還元されにくいエチレンカーボネートがより好ましい。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用してもよい。 Examples of the saturated cyclic carbonate include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable, and ethylene carbonate, which is difficult to be oxidized and reduced, is more preferable. 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、1種を単独で用いる場合の含有量の下限は、非水系電解液の溶媒全量に対して、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、非水系電解液の酸化・還元耐性が向上し、高温保存時の安定性が向上する傾向にある。
尚、本発明における体積とは25℃、1気圧における体積を意味する。
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 of the content when one of them is used alone is based on the total amount of the solvent in the non-aqueous electrolyte solution. It is usually 3% by volume or more, preferably 5% by volume or more. By setting this range, the decrease in electrical conductivity due to the decrease in the dielectric constant of the non-aqueous electrolyte solution is avoided, and the large current discharge characteristics, stability with respect to the negative electrode, and cycle characteristics of the non-aqueous electrolyte battery are in a good range. It becomes easy to do. The upper limit is usually 90% by volume or less, preferably 85% by volume or less, and more preferably 80% by volume or less. Within this range, the oxidation / reduction resistance of the non-aqueous electrolyte solution tends to be improved, and the stability during high-temperature storage tends to be improved.
The volume in the present invention means a volume at 25 ° C. and 1 atm.

<1−4−2.鎖状カーボネート>
鎖状カーボネートとしては、通常炭素数3〜7のものが用いられ、電解液の粘度を適切な範囲に調整するために、炭素数3〜5の鎖状カーボネートが好ましく用いられる。
<1-4-2. Chain carbonate>
As the chain carbonate, one having 3 to 7 carbon atoms is usually used, and in order to adjust the viscosity of the electrolytic solution in an appropriate range, a chain carbonate having 3 to 5 carbon atoms is preferably used.

具体的には、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。 Specifically, the chain carbonates include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propylisopropyl carbonate, ethylmethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, n-butylmethyl carbonate, and the like. Examples thereof include isobutylmethyl carbonate, t-butylmethyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, n-butylethyl carbonate, isobutylethyl carbonate, t-butylethyl carbonate and the like.

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、特に好ましくは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である。 Among them, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propylisopropyl carbonate, ethylmethyl carbonate and methyl-n-propyl carbonate are preferable, and dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethylmethyl carbonate are particularly preferable. be.

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.

フッ素化ジメチルカーボネート誘導体としては、フルオロメチルメチルカーボネート、ジフルオロメチルメチルカーボネート、トリフルオロメチルメチルカーボネート、ビス(フルオロメチル)カーボネート、ビス(ジフルオロ)メチルカーボネート、ビス(トリフルオロメチル)カーボネート等が挙げられる。 Examples of the fluorinated dimethyl carbonate derivative include fluoromethyl methyl carbonate, difluoromethyl methyl carbonate, trifluoromethyl methyl carbonate, bis (fluoromethyl) carbonate, bis (difluoro) methyl carbonate, bis (trifluoromethyl) carbonate and the like.

フッ素化エチルメチルカーボネート誘導体としては、2−フルオロエチルメチルカーボネート、エチルフルオロメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルメチルカーボネート、2−フルオロエチルフルオロメチルカーボネート、エチルジフルオロメチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチルメチルカーボネート、2,2−ジフルオロエチルフルオロメチルカーボネート、2−フルオロエチルジフルオロメチルカーボネート、エ
チルトリフルオロメチルカーボネート等が挙げられる。
Examples of the fluorinated ethyl methyl carbonate derivative include 2-fluoroethyl methyl carbonate, ethyl fluoromethyl carbonate, 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2-fluoroethyl fluoromethyl carbonate, ethyl difluoromethyl carbonate, and 2,2,2-tri. Examples thereof include fluoroethyl methyl carbonate, 2,2-difluoroethyl fluoromethyl carbonate, 2-fluoroethyl difluoromethyl carbonate, ethyl trifluoromethyl carbonate and the like.

フッ素化ジエチルカーボネート誘導体としては、エチル−(2−フルオロエチル)カーボネート、エチル−(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、ビス(2−フルオロエチル)カーボネート、エチル−(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート、2,2−ジフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、ビス(2,2−ジフルオロエチル)カーボネート、2,2,2−トリフルオロエチル−2’−フルオロエチルカーボネート、2,2,2−トリフルオロエチル−2’,2’−ジフルオロエチルカーボネート、ビス(2,2,2−トリフルオロエチル)カーボネート等が挙げられる。 Examples of the fluorinated diethyl carbonate derivative include ethyl- (2-fluoroethyl) carbonate, ethyl- (2,2-difluoroethyl) carbonate, bis (2-fluoroethyl) carbonate, and ethyl- (2,2,2-trifluoro). Ethyl) carbonate, 2,2-difluoroethyl-2'-fluoroethyl carbonate, bis (2,2-difluoroethyl) carbonate, 2,2,2-trifluoroethyl-2'-fluoroethyl carbonate, 2,2 Examples thereof include 2-trifluoroethyl-2', 2'-difluoroethyl carbonate and bis (2,2,2-trifluoroethyl) carbonate.

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、非水系電解液の溶媒全量に対して、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電池の出力特性を良好な範囲としやすくなる。鎖状カーボネートを2種以上併用する場合には、鎖状カーボネート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 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 with respect to the total amount of the solvent of the non-aqueous electrolyte solution. 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 can be set in an appropriate range, the decrease in ionic conductivity can be suppressed, and the output characteristics of the non-aqueous electrolyte battery can be easily set in a good range. Become. When two or more kinds of chain carbonates are used in combination, the total amount of chain carbonates may satisfy the above range.

さらに、特定の鎖状カーボネートに対して、エチレンカーボネートを特定の含有量で組み合わせることにより、電池性能を著しく向上させることができる。 Further, by combining ethylene carbonate with a specific chain carbonate at a specific content, the battery performance can be remarkably improved.

例えば、特定の鎖状カーボネートとしてジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネートを選択した場合、エチレン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、非水系電解液の溶媒全量に対して、通常15体積%以上、好ましくは20体積%以上、また通常45体積%以下、好ましくは40体積%以下であり、ジメチルカーボネートの含有量は、非水系電解液の溶媒全量に対して、通常20体積%以上、好ましくは30体積%以上、また通常50体積%以下、好ましくは45体積%以下であり、エチルメチルカーボネートの含有量は通常20体積%以上、好ましくは30体積%以上、また通常50体積%以下、好ましくは45体積%以下である。エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートの含有量を上記範囲内とすることで、高温安定性に優れ、ガス発生が抑制される傾向がある。 For example, when dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are selected as specific chain carbonates, the content of ethylene carbonate is not particularly limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. It is usually 15% by volume or more, preferably 20% by volume or more, and usually 45% by volume or less, preferably 40% by volume or less with respect to the total amount of the solvent, and the content of dimethyl carbonate is the total amount of the solvent of the non-aqueous electrolyte solution. On the other hand, it is usually 20% by volume or more, preferably 30% by volume or more, and usually 50% by volume or less, preferably 45% by volume or less, and the content of ethylmethyl carbonate is usually 20% by volume or more, preferably 30% by volume. Above, usually 50% by volume or less, preferably 45% by volume or less. By setting the contents of ethylene carbonate, dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate within the above range, high temperature stability is excellent and gas generation tends to be suppressed.

<1−4−3.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。
<1-4-3. 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.

エーテル系化合物は、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。
エーテル系化合物の含有量は、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、非水系溶媒100体積%中、通常1体積%以上、好ましくは2体積%以上、より好ましくは3体積%以上、また、通常30体積%以下、好ましくは25体積%以下、より好ましくは20体積%以下である。エーテル系化合物を2種以上併用する場合には、エーテル系化合物の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。エーテル系化合物の含有量が前記好ましい範囲内であれば、鎖状エーテルのリチウムイオン解離度の向上と粘度低下に由来するイオン伝導度の向上効果を確保しやすい。また、負極活物質が炭素質材料の場合、鎖状エーテルがリチウムイオンと共に共挿入される現象を抑制できることから、入出力特性や充放電レート特性を適正な範囲とすることができる。
As the ether compound, 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 ether compound is not particularly limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 1% by volume or more, preferably 2% by volume or more, more preferably 2% by volume or more in 100% by volume of the non-aqueous solvent. Is 3% by volume or more, and usually 30% by volume or less, preferably 25% by volume or less, and more preferably 20% by volume or less. When two or more kinds of ether compounds are used in combination, the total amount of the ether compounds may satisfy the above range. When the content of the ether-based compound is within the above-mentioned preferable range, it is easy to secure the effect of improving the lithium ion dissociation degree of the chain ether and improving the ionic conductivity due to the decrease in viscosity. Further, when the negative electrode active material is a carbonaceous material, the phenomenon that the chain ether is co-inserted together with the lithium ions can be suppressed, so that the input / output characteristics and the charge / discharge rate characteristics can be set in an appropriate range.

<1−4−4.スルホン系化合物>
スルホン系化合物としては、環状スルホン、鎖状スルホンであっても特に制限されないが、環状スルホンの場合、通常炭素数が3〜6、好ましくは炭素数が3〜5であり、鎖状スルホンの場合、通常炭素数が2〜6、好ましくは炭素数が2〜5である化合物が好ましい。また、スルホン系化合物1分子中のスルホニル基の数は、特に制限されないが、通常1又は2である。
<1-4-4. Sulfone compounds>
The sulfone compound is not particularly limited even if it is a cyclic sulfone or a chain sulfone, but in the case of a cyclic sulfone, the number of carbon atoms is usually 3 to 6, preferably 3 to 5, and in the case of a chain sulfone. , Usually, a compound having 2 to 6 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms is preferable. The number of sulfonyl groups in one molecule of the sulfone compound is not particularly limited, but is usually 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。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 them, 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.

スルホン系化合物は、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。
スルホン系化合物の含有量は、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、非水系電解液の溶媒全量に対して、通常0.3体積%以上、好ましくは0.5体積%以上、より好ましくは1体積%以上であり、また、通常40体積%以下、好ましくは35体積%以下、より好ましくは30体積%以下である。スルホン系化合物を2種以上併用する場合には、スルホン系化合物の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。スルホン系化合物の含有量が前記範囲内であれば、高温保存安定性に優れた電解液が得られる傾向にある。
As the sulfone compound, 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 sulfone compound is not particularly limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired, but is usually 0.3% by volume or more, preferably 0. It is 5% by volume or more, more preferably 1% by volume or more, and usually 40% by volume or less, preferably 35% by volume or less, more preferably 30% by volume or less. When two or more kinds of sulfone compounds are used in combination, the total amount of the sulfone compounds may satisfy the above range. When the content of the sulfone compound is within the above range, an electrolytic solution having excellent high temperature storage stability tends to be obtained.

<1−4−5.カルボン酸エステル>
カルボン酸エステルとしては、好ましくは鎖状カルボン酸エステルであり、より好ましくは飽和鎖状カルボン酸エステルである。また、カルボン酸エステルの総炭素数は、通常3〜7であり、出力特性向上に由来する電池特性改善の点から3〜5のカルボン酸エステルが好ましく用いられる。
<1-4-5. Carboxylate ester>
The carboxylic acid ester is preferably a chain carboxylic acid ester, and more preferably a saturated chain carboxylic acid ester. The total carbon number of the carboxylic acid ester is usually 3 to 7, and a carboxylic acid ester of 3 to 5 is preferably used from the viewpoint of improving the battery characteristics resulting from the improvement of the output characteristics.

カルボン酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ピバル酸メチル、ピバル酸エチル等の飽和鎖状カルボン酸エステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル等の不飽和鎖状カルボン酸エステル等が挙げられる。中でも、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、ピバル酸メチル、ピバル酸エチルが好ましく、出力特性向上の点から、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルがより好ましい。カルボン酸エステルは、一種を単独で用いてもよく、二種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。 Examples of the carboxylic acid ester include saturated chain carboxylic acid esters such as methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl pivalate, and ethyl pivalate, methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, and methacrylic acid. Examples thereof include unsaturated chain carboxylic acid esters such as ethyl. Of these, methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, methyl pivalate, and ethyl pivalate are preferable, and methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate are more preferable from the viewpoint of improving output characteristics. As the carboxylic acid ester, one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.

カルボン酸エステルの含有量は、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、非水系電解液の溶媒全量に対して、通常3体積%以上、好ましくは5体積%以上である。カルボン酸エステルの含有量を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、非水系電解液の酸化・還元耐性が向上し、高温保存時の安定性が向上する傾向にある。
尚、本発明における体積%とは25℃、1気圧における体積を意味する。
The content of the carboxylic acid ester 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, based on the total amount of the solvent of the non-aqueous electrolyte solution. It is more than% by volume. By setting the content of the carboxylic acid ester in 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 the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte battery and stability with respect to the negative electrode. , It becomes easy to set the cycle characteristics in a good 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. Within this range, the oxidation / reduction resistance of the non-aqueous electrolyte solution tends to be improved, and the stability during high-temperature storage tends to be improved.
The volume% in the present invention means the volume at 25 ° C. and 1 atm.

<1−5.フッ素化された塩>
本明細書において、フッ素化された塩に特に制限はないが、構造内に脱離性の高いフッ素原子を有しているため、例えば、環状脂肪族酸無水物と組み合わせた場合、環状脂肪族酸無水物が還元反応を受け生成するアニオン(求核種)と好適に反応し、複合的被膜を形成することができることから、ジフルオロリン酸塩、フルオロスルホン酸塩、フルオロホウ素塩及びフルオロイミド塩が好ましい。フッ素原子の脱離性が特に高いこと、求核種との反応が好適に進行することから、フルオロホウ素塩、フルオロスルホン酸塩、ジフルオロリン酸塩がより好ましく、フルオロホウ素塩、ジフルオロリン酸塩が特に好ましい。以下、これらの各種塩について説明する。
<1-5. Fluorinated salt>
In the present specification, the fluorinated salt is not particularly limited, but since it has a highly desorbable fluorine atom in its structure, for example, when combined with a cyclic aliphatic acid anhydride, it is a cyclic aliphatic. Difluorophosphates, fluorosulfonates, fluoroboron salts and fluoroimide salts can be used because the acid anhydride can react favorably with the anion (nucleophilic species) produced by the reduction reaction to form a complex film. preferable. Fluoroborone salt, fluorosulfonate, and difluorophosphate are more preferable, and fluoroboron salt and difluorophosphate are more preferable because the desorption of fluorine atoms is particularly high and the reaction with the nucleophilic species proceeds favorably. Especially preferable. Hereinafter, these various salts will be described.

(ジフルオロリン酸塩)
ジフルオロ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。
(Difluorophosphate)
The counter cation of difluorophosphate 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, R 13 to R 16). Each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms.) Ammonium and the like represented by) can be mentioned as an example.

上記アンモニウムのR13〜R16で表される炭素数1〜12の有機基としては特に限定はないが、例えば、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいアリール基、置換基を有していてもよい窒素原子含有複素環基等が挙げられる。中でもR13〜R16が、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は窒素原子含有複素環基であることが好ましい。 The organic group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 13 to R 16 of the ammonium is not particularly limited, but is substituted with, for example, an alkyl group which may be substituted with a halogen atom, a halogen atom or an alkyl group. Examples thereof include a cycloalkyl group which may be present, an aryl group which may be substituted with a halogen atom or an alkyl group, a nitrogen atom-containing heterocyclic group which may have a substituent, and the like. Among them, it is preferable that R 13 to R 16 are independently hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, or nitrogen atom-containing heterocyclic group.

ジフルオロリン酸塩の具体例としては、
ジフルオロリン酸リチウム、ジフルオロリン酸ナトリウム、ジフルオロリン酸カリウム等が挙げられ、ジフルオロリン酸リチウムが好ましい。
ジフルオロリン酸塩は、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、ジフルオロリン酸塩の含有量は、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。
ジフルオロリン酸塩の含有量がこの範囲内であれば、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、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。
As a specific example of difluorophosphate,
Examples thereof include lithium difluorophosphate, sodium difluorophosphate, potassium difluorophosphate and the like, and lithium difluorophosphate is preferable.
As the difluorophosphate, 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 difluorophosphate 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 in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. 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 difluorophosphate is within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit a sufficient effect of improving the cycle characteristics, the high temperature storage characteristics are lowered, and the amount of gas generated is increased. It is easy to avoid a situation where the discharge capacity retention rate decreases.

(フルオロスルホン酸塩)
前記フルオロスルホ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、NR17181920(式中、R17〜R20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。
(Fluorosulfate)
The counter cation of the fluorosulfonate is not particularly limited, but lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, barium, and NR 17 R 18 R 19 R 20 (in the formula, R 17 to R 20). 20 each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms.) Ammonium and the like represented by) can be mentioned as an example.

上記アンモニウムのR17〜R20で表される炭素数1〜12の有機基としては特に限定はないが、例えば、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子又
はアルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいアリール基、置換基を有していてもよい窒素原子含有複素環基等が挙げられる。中でもR17〜R20が、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は窒素原子含有複素環基であることが好ましい。
フルオロスルホン酸塩の具体例としては、
フルオロスルホン酸リチウム、フルオロスルホン酸ナトリウム、フルオロスルホン酸カリウム、フルオロスルホン酸ルビジウム、フルオロスルホン酸セシウム等が挙げられ、フルオロスルホン酸リチウムが好ましい。
The organic group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 17 to R 20 of the ammonium is not particularly limited, but is substituted with, for example, an alkyl group which may be substituted with a halogen atom, a halogen atom or an alkyl group. Examples thereof include a cycloalkyl group which may be present, an aryl group which may be substituted with a halogen atom or an alkyl group, a nitrogen atom-containing heterocyclic group which may have a substituent, and the like. Among them, it is preferable that R 17 to R 20 are independently hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, or nitrogen atom-containing heterocyclic group.
Specific examples of fluorosulfonates include
Examples thereof include lithium fluorosulfonate, sodium fluorosulfonate, potassium fluorosulfonate, rubidium fluorosulfonate, cesium fluorosulfonate, and lithium fluorosulfonate is preferable.

フルオロスルホン酸塩は、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、フルオロスルホン酸塩の含有量は、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。
フルオロスルホン酸塩の含有量がこの範囲内であれば、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、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。
As the fluorosulfonate, 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 fluorosulfonate 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 in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution. 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 fluorosulfonate is within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit a sufficient effect of improving the cycle characteristics, the high temperature storage characteristics are lowered, and the amount of gas generated is increased. It is easy to avoid a situation in which the discharge capacity retention rate decreases.

(フルオロホウ素塩)
前記フルオロホウ素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、NR21222324(式中、R21〜R24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。
(Fluoroboron salt)
The counter cation of the fluoroboron salt is not particularly limited, but lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, barium, and NR 21 R 22 R 23 R 24 (in the formula, R 21 to R 24). Each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms.) Ammonium and the like represented by) can be mentioned as an example.

上記アンモニウムのR21〜R24で表される炭素数1〜12の有機基としては特に限定はないが、例えば、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいアリール基、置換基を有していてもよい窒素原子含有複素環基等が挙げられる。中でもR21〜R24が、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は窒素原子含有複素環基であることが好ましい。 The organic group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 21 to R 24 of the ammonium is not particularly limited, but is substituted with, for example, an alkyl group which may be substituted with a halogen atom, a halogen atom or an alkyl group. Examples thereof include a cycloalkyl group which may be present, an aryl group which may be substituted with a halogen atom or an alkyl group, a nitrogen atom-containing heterocyclic group which may have a substituent, and the like. Among them, it is preferable that R 21 to R 24 are independently hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, or nitrogen atom-containing heterocyclic group.

フルオロホウ素塩の具体例としては、
LiBF、LiB(C2i+1(F)4−j等が挙げられ、LiBFが好ましい。なお、iは1〜10の整数、jは1〜4の整数を表す。
フルオロホウ素塩は、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、フルオロホウ素塩の含有量は、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3質量%以下、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.8質量%以下、さらに好ましくは0.5質量%以下、最も好ましくは0.3質量%以下である。
フルオロホウ素塩の含有量がこの範囲内であれば、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、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。
Specific examples of fluoroboron salts include
LiBF 4, LiB (C i F 2i + 1) j (F) 4-j , and the like, LiBF 4 are preferred. In addition, i represents an integer of 1 to 10, and j represents an integer of 1 to 4.
As the fluoroboron salt, 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 fluoroboron salt is not particularly limited and is arbitrary as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. However, in 100% by mass of the non-aqueous electrolyte solution, it is usually 0.001% by mass or more, preferably 0. 01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and usually 3% by mass or less, preferably 1% by mass or less, more preferably 0.8% by mass or less, still more preferably 0.5% by mass or less. Most preferably, it is 0.3% by mass or less.
When the content of the fluoroboron salt is within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit a sufficient effect of improving the cycle characteristics, the high temperature storage characteristics are lowered, the amount of gas generated is increased, and the discharge is performed. It is easy to avoid a situation where the capacity retention rate drops.

(フルオロイミド塩)
前記フルオロイミド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、NR25262728(式中、R25〜R28は、各々独立に、水素原子又は
炭素数1〜12の有機基を表わす。)で表されるアンモニウム等がその例として挙げられる。
(Fluoroimide salt)
The counter cation of the fluoroimide salt is not particularly limited, but lithium, sodium, potassium, rubidium, cesium, magnesium, calcium, barium, and NR 25 R 26 R 27 R 28 (in the formula, R 25 to R 28). Each independently represents a hydrogen atom or an organic group having 1 to 12 carbon atoms.) Ammonium and the like represented by) can be mentioned as an example.

上記アンモニウムのR25〜R28で表わされる炭素数1〜12の有機基としては特に限定はないが、例えば、ハロゲン原子で置換されていてもよいアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいシクロアルキル基、ハロゲン原子又はアルキル基で置換されていてもよいアリール基、置換基を有していてもよい窒素原子含有複素環基等が挙げられる。中でもR25〜R28が、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、又は窒素原子含有複素環基であることが好ましい。 The organic group having 1 to 12 carbon atoms represented by R 25 to R 28 of the ammonium is not particularly limited, and is, for example, substituted with an alkyl group which may be substituted with a halogen atom, a halogen atom or an alkyl group. Examples thereof include a cycloalkyl group which may be substituted, an aryl group which may be substituted with a halogen atom or an alkyl group, a nitrogen atom-containing heterocyclic group which may have a substituent and the like. Among them, it is preferable that R 25 to R 28 are independently hydrogen atom, alkyl group, cycloalkyl group, or nitrogen atom-containing heterocyclic group.

フルオロイミド塩の具体例としては、
LiN(FCO)、LiN(FCO)(FSO)、LiN(FSO、LiN(FSO)(CFSO)、LiN(CFSO、LiN(CSO、リチウム環状1,2−パーフルオロエタンジスルホニルイミド、リチウム環状1,3−パーフルオロプロパンジスルホニルイミド、LiN(CFSO)(CSO)が挙げられ、LiN(FSO、LiN(CFSO、LiN(CSOが好ましい。
Specific examples of fluoroimide salts include
LiN (FCO) 2 , LiN (FCO) (FSO 2 ), LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (FSO 2 ) (CF 3 SO 2 ), LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO) 2 ) 2 , Lithium cyclic 1,2-perfluoroethanedisulfonylimide, Lithium cyclic 1,3-perfluoropropanedisulfonylimide, LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 are preferable.

フルオロイミド塩は、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、フルオロイミド塩の含有量は、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。
フルオロイミド塩の含有量がこの範囲内であれば、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、また、高温保存特性が低下し、ガス発生量が多くなり、放電容量維持率が低下するといった事態を回避しやすい。
As the fluoroimide salt, 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 fluoroimide salt 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. 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 1. It is mass% or less.
When the content of the fluoroimide salt is within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit a sufficient effect of improving the cycle characteristics, the high temperature storage characteristics are lowered, the amount of gas generated is increased, and the discharge is performed. It is easy to avoid a situation where the capacity retention rate drops.

<1−6.助剤>
本実施形態の非水系電解液において、本発明の効果を奏する範囲で以下の助剤を含有してもよい。
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;
エチレンサルファイト等の含硫黄化合物;
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)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;
等が挙げられる。これらは1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。これらの助剤を添加することにより、初期コンディショニング時のガス発生の抑制、高温保存後の
容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる。
<1-6. Auxiliary agent>
The non-aqueous electrolyte solution of the present embodiment may contain the following auxiliaries as long as the effects of the present invention are exhibited.
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;
Sulfur-containing compounds such as ethylene sulfite;
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);
Ester compounds such as 2-propynyl 2- (methanesulfonyloxy) propionic acid;
Lithium salts such as lithium ethyl methyloxycarbonylphosphonate;
Isocyanic acid esters such as triallyl isocyanurate;
And so on. These may be used alone or in combination of two or more. By adding these auxiliaries, it is possible to suppress gas generation during initial conditioning and improve capacity retention characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage.

中でも、本発明の一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1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。
Above all, in the non-aqueous electrolyte solution according to the embodiment of the present invention, gas generation during initial conditioning is further suppressed by using one or more selected from unsaturated cyclic carbonates and cyclic carbonates having a fluorine atom in combination. It is preferable in that a battery that does not easily swell can be obtained.
Hereinafter, the "unsaturated cyclic carbonate" and the "fluorinated cyclic carbonate" will be described in detail.

(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。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。
(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. Within the above range, the non-aqueous electrolyte secondary battery tends to exhibit sufficient high-temperature storage characteristics and cycle characteristic improving effects.

(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、非水系電解液の助剤として用いても、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。
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。
(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-dimethyl Ethylene carbonate, 4,4-difluoro-5,5-dimethylethylene carbonate and the like can be mentioned.
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 auxiliary agent for the 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.
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.

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助剤(その他の助剤の含有量)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、その他助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。その他の助剤を2種以上併用する場合には、その他の助剤の合計量が上記範囲を満たすようにすればよい。 Auxiliary agents other than unsaturated cyclic carbonates and fluorinated cyclic carbonates (contents of other auxiliary agents) are not particularly limited and are arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, but the total amount of the non-aqueous electrolyte solution can be used. On the other hand, it 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 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably. It is 1% by mass or less. Within this range, the effects of other auxiliaries are likely to be sufficiently exhibited, and high-temperature storage stability tends to be improved. When two or more kinds of other auxiliary agents are used in combination, the total amount of the other auxiliary agents may satisfy the above range.

<2.非水系電解液電池>
本発明の一実施形態に係る非水系電解液電池は、正極及び負極と、非水系電解液とを備える非水系電解液電池であって、上述した本発明の一実施形態に係る非水系電解液とを備える。より詳細には、集電体及び該集電体上に設けられた正極活物質層を有しかつ金属イオンを吸蔵及び放出し得る正極と、集電体及び該集電体上に設けられた負極活物質層を有しかつ金属イオンを吸蔵及び放出し得る負極と、該非水系電解液がアルカリ金属塩及び非水系溶媒とともに、上述の一般式(A)又は一般式(B)で表されるSi−O構造を有する化合物を少なくとも一種含有し、且つ上述の一般式(α)で表されるSi−N構造を有する化合物を含有する非水系電解液とを備える。
<2. Non-aqueous electrolyte battery >
The non-aqueous electrolyte battery according to the embodiment of the present invention is a non-aqueous electrolyte battery including a positive electrode and a negative electrode and a non-aqueous electrolyte solution, and is a non-aqueous electrolyte battery according to the above-described embodiment of the present invention. And. More specifically, a positive electrode having a current collector and a positive electrode active material layer provided on the current collector and capable of occluding and releasing metal ions, and a current collector and a positive electrode provided on the current collector. The negative electrode having the negative electrode active material layer and capable of occluding and releasing metal ions, and the non-aqueous electrolyte solution are represented by the above general formula (A) or general formula (B) together with the alkali metal salt and the non-aqueous solvent. A non-aqueous electrolyte solution containing at least one compound having a Si—O structure and containing a compound having a Si—N structure represented by the above general formula (α) is provided.

<2−1.電池構成>
本実施形態の非水系電解液電池は、上記の非水系電解液以外の構成については、従来公知の非水系電解液電池と同様である。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 battery of the present embodiment has the same configuration as the conventionally known non-aqueous electrolyte battery except for the above-mentioned non-aqueous electrolyte battery. Usually, the positive electrode and the negative electrode are laminated via a porous film (separator) impregnated with the non-aqueous electrolyte solution, and these are housed in a case (exterior body). Therefore, the shape of the non-aqueous electrolyte 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 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
正極活物質としては、コバルト酸リチウムや、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とCoである遷移金属酸化物であり、電気化学的に金属イオンを吸蔵及び放出可能なものであれば特に制限はないが、例えば、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵及び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60モル%以上がNiとCoである遷移金属酸化物が好ましい。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 containing lithium cobaltate or at least Ni and Co, and 50 mol% or more of the transition metal is Ni and Co, and is an electrochemically metal ion. There is no particular limitation as long as it can store and release lithium ions, but for example, those capable of storing and releasing lithium ions electrochemically are preferable, containing lithium, at least Ni and Co, and 60 mol of the transition metal. A transition metal oxide in which% or more is Ni and Co is 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、LiCoO、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi0.80Co0.15Al0.05、LiNi0.33Co0.33Mn0.33、Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33、LiNi0.5Co0.2Mn0.3、Li1.05Ni0.50Mn0.29Co0.21、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 LiCoO 2 , LiNi 0.85 Co 0.10 Al 0.05 O 2 , LiNi 0.80 Co 0.15 Al 0.05 O 2 , and LiNi 0.33. Co 0.33 Mn 0.33 O 2 , Li 1.05 Ni 0.33 Mn 0.33 Co 0.33 O 2 , LiNi 0.5 Co 0.2 Mn 0.3 O 2 , Li 1.05 Ni Examples thereof include 0.50 Mn 0.29 Co 0.21 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(1)で示される遷移金属酸化物である態様が好ましい。
Lia1Nib1Coc1d1・・・(1)
(上記式(1)中、a1、b1、c1及びd1は、0.90≦a1≦1.10、0<b1<0.4、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(1)中、0.1≦d1<0.5の数値を示すことが好ましい。
NiやCoの組成比およびその他の金属種の組成比が所定の通りであることで、正極から遷移金属が溶出しにくく、かつ、たとえ溶出したとしてもNiやCoは非水系二次電池内での悪影響が小さいためである。
Above all, the aspect of the transition metal oxide represented by the following composition formula (1) is preferable.
Li a1 Ni b1 Co c1 M d1 O 2 ... (1)
(In the above formula (1), a1, b1, c1 and d1 satisfy 0.90 ≦ a1 ≦ 1.10, 0 <b1 <0.4, 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 (1), it is preferable to show a numerical value of 0.1 ≦ d1 <0.5.
Since the composition ratio of Ni and Co and the composition ratio of other metal species are as specified, it is difficult for the transition metal to elute from the positive electrode, and even if it elutes, Ni and Co can be contained in the non-aqueous secondary battery. This is because the adverse effect of

中でも、下記組成式(2)で示される遷移金属酸化物である態様が好ましい。
Lia2Nib2Coc2d2・・・(2)
(上記式(2)中、a2、b2、c2及びd2は、0.90≦a2≦1.10、0.4≦b2<1.0、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(2)中、0.10≦d2<0.40の数値を示すことが好ましい。また、0.50≦b2≦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 (2) is preferable.
Li a2 Ni b2 Co c2 M d2 O 2 ... (2)
(In the above formula (2), a2, b2, c2 and d2 satisfy 0.90 ≦ a2 ≦ 1.10, 0.4 ≦ b2 <1.0, b2 + c2 + d2 = 1. M is Mn, Al, Mg. , Zr, Fe, Ti and Er represents at least one element selected from the group.
In the composition formula (2), it is preferable to show a value of 0.10 ≦ d2 <0.40. Further, it is preferable to show a numerical value of 0.50 ≦ b2 ≦ 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(3)で示される遷移金属酸化物である態様が好ましい。
Lia3Nib3Coc3d3・・・(3)
(式(3)中、0.90≦a3≦1.10、0.50≦b3≦0.94、0.05≦c3≦0.2、0.01≦d3≦0.3の数値を示し、b3+c3+d3=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(3)中、0.10≦d3≦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、非水系二次電池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 aspect of the transition metal oxide represented by the following composition formula (3) is preferable.
Li a3 Ni b3 Co c3 M d3 O 2 ... (3)
(In the formula (3), the numerical values of 0.90 ≦ a3 ≦ 1.10, 0.50 ≦ b3 ≦ 0.94, 0.05 ≦ c3 ≦ 0.2, and 0.01 ≦ d3 ≦ 0.3 are shown. , B3 + c3 + d3 = 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 (3), it is preferable to show a numerical value of 0.10 ≦ d3 ≦ 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 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 less likely to be 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30モル%以上である態様が好ましく、40モル%以上である態様が非水系電解液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、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 NMC positive electrode preferably has a nickel element content of 30 mol% or more, and a non-aqueous electrolyte battery having a nickel element content of 40 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 and 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 aluminum oxide, silicon oxide, titanium oxide, zirconium oxide, magnesium oxide, calcium oxide, boron oxide, antimony oxide, bismuth oxide and other oxides, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, etc. Examples thereof include sulfates such as calcium sulfate and aluminum sulfate, carbonates such as lithium carbonate, calcium carbonate and magnesium carbonate, and carbon.

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 another element. 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 Li sources such as LiOH, Li 2 CO 3 and Li NO 3 are 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、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。2種以上の活物質を組み合わせて用いる際は、前記リチウムとマンガンを含有する複合酸化物を粉体の成分として用いることが好ましい。コバルト又はニッケルは、資源量も少なく高価な金属であり、自動車用途等の高容量が必要とされる大型電池では活物質の使用量が大きくなることから、コストの点で好ましくないため、より安価な遷移金属としてマンガンを主成分に用いることが望ましいためである。 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. As the positive electrode active material powder in the present invention, one type may be used alone, or two or more types having different compositions or different powder physical characteristics may be used in combination in any combination and ratio. When two or more kinds of active materials are used in combination, it is preferable to use the composite oxide containing lithium and manganese as a component of the powder. Cobalt or nickel is an expensive metal with a small amount of resources, and it is cheaper because it is not preferable in terms of cost because the amount of active material used is large in large batteries that require high capacity such as for automobile applications. This is because it is desirable to use manganese as a main component as a transition metal.

<2−4.負極>
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及び放出可能なものであれば、特に制限はない。具体例としては、炭素質材料などの構成元素として炭素を有するもの、合金系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、また2種以上を任意に組み合わせて併用してもよい。
<2-4. Negative electrode >
The negative electrode active material used for the negative electrode will be described below. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically occlude and release metal ions. Specific examples include those having carbon as a constituent element of carbonaceous materials, alloy-based materials, and the like. One of these may be used alone, or two or more thereof may be arbitrarily combined and used in combination.

<2−4−1.負極活物質>
負極活物質としては、前記の通り炭素質材料、合金系材料等が挙げられる。
<2-4-1. Negative electrode active material>
Examples of the negative electrode active material include carbonaceous materials and alloy-based materials as described above.

前記炭素質材料としては、(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。 Examples of the carbonaceous 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 shear force, including impact force and particle interaction, to the particles 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質材料粉体とタール、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 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 amorphous carbon which uses an easily graphitizable carbon precursor such as tar or pitch as a raw material and is heat-treated at least once in a temperature range (range of 400 to 2200 ° C.) where graphitization does not occur. Examples thereof include amorphous carbon particles that have been heat-treated using particles or 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 hydrocarbon gases such as benzene, toluene, methane, propane, and aromatic volatiles at high temperatures 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)の炭素質材料は、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, as the carbonaceous materials of (1) to (6) described above, one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in any combination and ratio.

上記(2)〜(5)の炭素質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 carbonaceous 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.

次に、負極活物質として用いられる上記合金系材料は、リチウム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。
Next, the alloy-based material used as the negative electrode active material is lithium alone, a single metal and alloy forming a lithium alloy, or their oxides, carbides, nitrides, silides, if lithium can be occluded and released. It may be any compound such as a compound, a sulfide or a phosphor, 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.

<Liと合金化可能な金属粒子>
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。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。
<Metal particles that can be alloyed with Li>
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. 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 element 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、2種以上の金属からなる合金を使用してもよく、金属粒子が、2種以上の金属元素により形成された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.
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, preferably a metal or a compound thereof selected from the group. Further, an alloy composed of two or more kinds of metals may be used, and the metal particles may be alloy particles formed by two or more kinds of metal elements. 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.

前記金属化合物としては、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物等が挙げられる。また、2種以上の金属からなる合金を使用してもよい。 Examples of the metal compound include metal oxides, metal nitrides, metal carbides and the like. Further, an alloy composed of two or more kinds of metals may be used.

Liと合金可能な金属粒子の中でも、Si又はSi金属化合物が好ましい。Si金属化合物は、Si金属酸化物であることが好ましい。Si又はSi金属化合物は、電池の高容量化の点で、好ましい。本明細書では、Si又はSi金属化合物を総称して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化合物は、好ましくは、Si金属酸化物であり、Si金属酸化物は、一般式で表すとSiOである。この一般式SiOは、二酸化Si(SiO)と金属Si(Si)とを原料として得られるが、そのxの値は通常0≦x<2である。SiOは、黒鉛と比較して理論容量が大きく、更に非晶質SiあるいはナノサイズのSi結晶は、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となる。 Among the metal particles that can be alloyed with Li, Si or a Si metal compound is preferable. The Si metal compound is preferably a Si metal oxide. Si or a Si metal compound is preferable in terms of increasing the capacity of the battery. In this specification, Si or Si metal 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. The Si compound is preferably a Si metal oxide, and the Si metal oxide is SiO x in the general formula. This general formula SiO x is obtained by using silicon dioxide (SiO 2 ) and metal Si (Si) as raw materials, and the value of x is usually 0 ≦ x <2. SiO x has a larger theoretical capacity than graphite, and amorphous Si or nano-sized Si crystals can easily move in and out of alkaline ions such as lithium ions, so that a high capacity can be obtained.

Si金属酸化物は、具体的には、SiOと表されるものであり、xは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。 The Si metal oxide is specifically represented as SiO x , where x is 0 ≦ x <2, more preferably 0.2 or more and 1.8 or less, still more preferably 0. It is 4 or more and 1.6 or less, 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.

<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。その負極活物質とは、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. The negative electrode active material 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 and alloyable metal particles are mixed on the surface of the graphite particles and on the surface of the graphite particles. / Or it may be a complex existing inside.

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、特に、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、Liと合金化可能な金属粒子と黒鉛粒子から少なくと
も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 particularly limited as long as the particles contain the metal particles that can be alloyed with Li and the graphite particles. However, it is preferably particles in which 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.

<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、核となる炭素質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 graphitic 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 carbonaceous 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 graphitic material, or a resin that buffers the expansion and 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 as long as the effects of the present invention are 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 alloy-based material negative electrode 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, polishing cloth with abrasive particles fixed, and a machine that polishes the surface of the current collector with a wire brush equipped with a grindstone, emeri buff, steel wire, etc. 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、特に75質量%以上、また、通常97質量%以下、特に95質量%以下であることが好ましい。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, particularly preferably 75% by mass or more, and usually 97% by mass or less, particularly 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, so that electricity as the negative electrode is used. 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. It should be noted that 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, and 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 converted into an electrode is not particularly limited, but the density of the negative electrode active material existing on the current collector is preferably 1 g · cm -3 or more, and 1.2 g · cm -3 or more. 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. More preferably, 1.9 g · cm -3 or less is particularly preferable. If the density of the negative electrode active material existing on the current collector exceeds the above range, the negative electrode active material particles will be destroyed, the initial irreversible capacity of the non-aqueous electrolyte battery will increase, and the current collector / negative electrode active material will increase. High current density charge / discharge characteristics may deteriorate due to a decrease in the permeability of the non-aqueous electrolyte solution near the 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.

<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質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 carbonaceous 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、フッ素化ポリフッ化ビニリデン、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), fluorine rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber; styrene / butadiene / Styrene block copolymer or its hydrogen additive, EPDM (ethylene / propylene / diene ternary copolymer), styrene / ethylene / butadiene / ethylene copolymer, styrene / isoprene / styrene block copolymer or its hydrogen additive Thermoplastic elastomeric polymers such as syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinylacetate, ethylene / vinylacetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer and other soft resinous polymers; polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer, and other fluoropolymers; polymer compositions having ionic conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions), etc. Can be mentioned. 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. Further, 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.

<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以上が更に好ましく、2g・cm−3以上が特に好ましく、また、4g・cm−3以下が好ましく、3.5g・cm−3以下が更に好ましく、3g・cm−3以下が特に好ましい。
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, particularly 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 particularly 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 high current densities. 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質材料が挙げられる。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; and carbonaceous materials such as carbon cloth and carbon paper. 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、炭素質材料の場合、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 carbonaceous 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、正極板は、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 plate has a fully charged discharge capacity, preferably 3 Ah (ampere hour) or more, more preferably 4 Ah or more, preferably 100 Ah or less, more preferably 70 Ah or less, and particularly preferably. Design to be 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、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 is the thickness of the positive electrode active material layer with respect to one side of the current collector. 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.

<2−5.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、本発明の一実施形態に係る非水系電解液は、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 according to the embodiment of the present invention is usually used by impregnating the separator.

セパレータの材料や形状については特に制限は無く、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。中でも、本発明の一実施形態に係る非水系電解液に対し安定な材料で形成された、樹脂、ガラス繊維、無機物等が用いられ、保液性に優れた多孔性シート又は不織布状の形態の物等を用いるのが好ましい。 The material and shape of the separator are not particularly limited, and any known separator can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. Among them, resins, glass fibers, inorganic substances and the like formed of a material stable to the non-aqueous electrolyte solution according to the embodiment of the present invention are used, and are in the form of a porous sheet or a non-woven fabric having excellent liquid retention. It is preferable to use a thing or the like.

樹脂、ガラス繊維セパレータの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ガラスフィ
ルター等を用いることができる。中でも好ましくはガラスフィルター、ポリオレフィンであり、さらに好ましくはポリオレフィンである。これらの材料は1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。
As the material of the resin and the glass fiber separator, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyether sulfone, glass filter and the like can be used. Of these, glass filters and polyolefins are preferable, and polyolefins are more preferable. One of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be used in any combination and ratio.

上記セパレータの厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましく、また、通常50μm以下であり、40μm以下が好ましく、30μm以下がより好ましい。セパレータが、上記範囲より薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が低下する場合がある。また、上記範囲より厚過ぎると、レート特性等の電池性能が低下する場合があるばかりでなく、非水系電解液電池全体としてのエネルギー密度が低下する場合がある。 The thickness of the separator is arbitrary, but is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. If the separator is too thin than the above range, the insulating property and mechanical strength may decrease. Further, if it is too thick than the above range, not only the battery performance such as rate characteristics may be deteriorated, but also the energy density of the non-aqueous electrolyte battery as a whole may be lowered.

さらに、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%以上であり、35%以上が好ましく、45%以上がより好ましく、また、通常90%以下であり、85%以下が好ましく、75%以下がより好ましい。空孔率が、上記範囲より小さ過ぎると、膜抵抗が大きくなってレート特性が悪化する傾向がある。また、上記範囲より大き過ぎると、セパレータの機械的強度が低下し、絶縁性が低下する傾向にある。 Further, when a porous material 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, preferably 35% or more, more preferably 45% or more. Further, it is usually 90% or less, preferably 85% or less, and more preferably 75% or less. If the porosity is too small than the above range, the film resistance tends to increase and the rate characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it is larger than the above range, the mechanical strength of the separator tends to decrease, and the insulating property tends to decrease.

また、セパレータの平均孔径も任意であるが、通常0.5μm以下であり、0.2μm以下が好ましく、また、通常0.05μm以上である。平均孔径が、上記範囲を上回ると、短絡が生じ易くなる。また、上記範囲を下回ると、膜抵抗が大きくなりレート特性が低下する場合がある。 The average pore size of the separator is also arbitrary, but is usually 0.5 μm or less, preferably 0.2 μm or less, and usually 0.05 μm or more. If the average pore diameter exceeds the above range, a short circuit is likely to occur. Further, if it falls below the above range, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.

一方、無機物の材料としては、例えば、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が用いられ、粒子形状若しくは繊維形状のものが用いられる。 On the other hand, as the inorganic material, for example, oxides such as alumina and silicon dioxide, nitrides such as aluminum nitride and silicon nitride, and sulfates such as barium sulfate and calcium sulfate are used, and have a particle shape or a fiber shape. Things are used.

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。前記の独立した薄膜形状以外に、樹脂製の結着剤を用いて前記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ることができる。例えば、正極の両面に90%粒径が1μm未満のアルミナ粒子を、フッ素樹脂を結着剤として多孔層を形成させることが挙げられる。 As the form, a thin film such as a non-woven fabric, a woven fabric, or a microporous film is 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 the inorganic particles on the surface layer of the positive electrode and / or the negative electrode using a resin binder can be used. For example, alumina particles having a 90% particle size of less than 1 μm may be formed on both sides of the positive electrode by using a fluororesin as a binder to form a porous layer.

<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、異常発熱や過大電流が流れた時に抵抗が増大するPTC(Positive Temperature Coefficient)、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, PTC (Positive Temperature Coafficient), which increases resistance when abnormal heat generation or excessive current flows, a thermal fuse, thermistor, and cuts off the current flowing in the circuit due to a sudden rise in battery internal pressure or internal temperature during abnormal heat generation. A valve (current cutoff valve) or the like can be used. 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 resin 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、実施例及び参考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 Reference 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.

Figure 2021122006
Figure 2021122006

Figure 2021122006
Figure 2021122006

<実施例1〜2、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(Li1.0Ni0.5Co0.2Mn0.3)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 and 2, Comparative Examples 1 and 3>
[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.

[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)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)の混合物(体積比EC:DEC:EMC=3:3:4)に、電解質として十分に乾燥させたLiPFを1.2mol/L(14.8質量%、非水系電解液中の濃度として)溶解させ、さらに、ビニレンカーボネート(VC)及び、フルオロエチレンカーボネート(FEC)をそれぞれ2.0質量%(非水系電解液中の濃度として)添加した(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1〜2をそれぞれ加えて、実施例1〜2、比較例1〜3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。また、「一般式(A)又は(B)で表されるSi−O構造を有する化合物」を「Si−O化合物」、「一般式(α)で表される化合物」を「化合物(α)」と表記した。
[Preparation of non-aqueous electrolyte solution]
LiPF sufficiently dried as an electrolyte in a mixture of ethylene carbonate (EC), diethyl carbonate (DEC), and ethyl methyl carbonate (EMC) (volume ratio EC: DEC: EMC = 3: 3: 4) under a dry argon atmosphere. 6 was dissolved in 1.2 mol / L (14.8 mass%, as a concentration in a non-aqueous electrolyte solution), and vinylene carbonate (VC) and fluoroethylene carbonate (FEC) were each 2.0 mass% (non-aqueous). It was added (as the concentration in the aqueous electrolyte) (hereinafter, this is referred to as the reference electrolyte 1). Compounds 1 and 2 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 and 2 and Comparative Examples 1 to 3. The "content (% by mass)" in the table is the content when the total amount of each non-aqueous electrolyte solution is 100% by mass. Further, "a compound having a Si-O structure represented by the general formula (A) or (B)" is a "Si-O compound", and "a compound represented by the general formula (α)" is a "compound (α)". It was written.

[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. After inserting this battery element 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, the prepared non-aqueous electrolyte solution is put in the bag. It was injected into the battery 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、上記の方法で作製した非水系電解液電池を、0.1C(1Cとは、充電または放電に1時間かかる電流値のことを示す。以下同様。)に相当する電流で3.2Vまで定電流充電した後、0.2Cで4.2Vまで定電流−定電圧充電(以下、CC−CV充電と記載)を行った。その後、45℃に120時間保持しエージングを実施した。その後、0.2Cで2.5Vまで放電し、非水系電解液電池を安定させた。さらに、0.2Cで4.2VまでCC−CV充電を行った後、0.2Cで2.5Vまで放電し、初期コンディショニングを行った。
初期コンディショニング後の非水系電解液電池を0.2Cで初期放電容量の半分の容量となるようCC−CV充電を行った。これを25℃において各々1.0C、2.0C、3.0Cで放電させ、その5秒時の電圧を測定した。得られた1.0C、2.0C、3.0Cにおける電流−電圧直線の傾きの平均値を電池内部抵抗とした。
<Evaluation of non-aqueous electrolyte batteries>
[Initial conditioning]
A non-aqueous electrolyte battery produced by the above method in a constant temperature bath at 25 ° C. has a current corresponding to 0.1 C (1 C means a current value that takes 1 hour to charge or discharge. The same shall apply hereinafter). After constant current charging to 3.2 V, constant current-constant voltage charging (hereinafter referred to as CC-CV charging) was performed to 4.2 V at 0.2 C. Then, it was held at 45 ° C. for 120 hours and aged. Then, it was discharged to 2.5V at 0.2C to stabilize the non-aqueous electrolyte battery. Further, CC-CV charging was performed at 0.2 C to 4.2 V, and then discharged to 2.5 V at 0.2 C for initial conditioning.
The non-aqueous electrolyte battery after the initial conditioning was CC-CV charged at 0.2 C so as to have a capacity half of the initial discharge capacity. This was discharged at 25 ° C. at 1.0 C, 2.0 C, and 3.0 C, respectively, and the voltage at 5 seconds was measured. The average value of the slopes of the current-voltage straight lines at 1.0C, 2.0C, and 3.0C obtained was taken as the battery internal resistance.

<非水系電解液電池の評価>
[高温保存試験]
初期コンディショニング後のラミネート型の非水系電解液電池を再度、0.2Cで4.2VまでCC−CV充電を行った後、60℃、336時間の条件で高温保存を行った。
また、保存試験後の非水系電解液電池を0.2Cで2.5Vまで放電し、0.2Cで初期放電容量の半分の容量となるようCC−CV充電を行い、保存試験後の電池内部抵抗を求めた。下記式(4)から高温保存前後の「内部抵抗増加率」を算出した。
内部抵抗増加率=[(保存試験後内部抵抗)/(初期コンディショニング後内部抵抗)]×100% (4)
下記表1に、比較例1−1の内部抵抗増加率を、100とした際の各実施例及び比較例の内部抵抗増加率の比を示す。
<Evaluation of non-aqueous electrolyte batteries>
[High temperature storage test]
The laminated non-aqueous electrolyte battery after the initial conditioning was charged again with CC-CV at 0.2 C to 4.2 V, and then stored at a high temperature at 60 ° C. for 336 hours.
In addition, the non-aqueous electrolyte battery after the storage test is discharged to 2.5 V at 0.2 C, and CC-CV is charged so that the capacity becomes half of the initial discharge capacity at 0.2 C, and the inside of the battery after the storage test is performed. I asked for resistance. The "internal resistance increase rate" before and after high temperature storage was calculated from the following formula (4).
Internal resistance increase rate = [(Internal resistance after storage test) / (Internal resistance after initial conditioning)] x 100% (4)
Table 1 below shows the ratio of the internal resistance increase rates of each example and the comparative example when the internal resistance increase rate of Comparative Example 1-1 is set to 100.

Figure 2021122006
Figure 2021122006

表1から明らかなように、実施例1及び2のように、化合物1等の一般式(A)又は(B)で表されるSi−O構造を有する化合物と化合物2等の一般式(α)で表される化合物とを組み合わせることで、比較例1〜3のように、それぞれ単独に含有する場合と比較して、高温保存後の内部抵抗増加が抑制されることが判る。 As is clear from Table 1, as in Examples 1 and 2, the compound having the Si—O structure represented by the general formula (A) or (B) of the compound 1 and the like and the general formula (α) of the compound 2 and the like. ), It can be seen that the increase in internal resistance after high-temperature storage is suppressed as compared with the case where each of them is contained alone as in Comparative Examples 1 to 3.

本発明に係る非水系電解液によれば、非水系電解液電池の高温保存における内部抵抗の増加を抑制し、特に、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電池は、非水系電解液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、リチウムイオンキャパシタ等が挙げられる。
According to the non-aqueous electrolyte solution according to the present invention, an increase in internal resistance of the non-aqueous electrolyte battery during high-temperature storage can be suppressed, and in particular, deterioration of a 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 battery using the non-aqueous electrolyte solution can be used for various known applications in which the non-aqueous electrolyte 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, a natural energy storage power source, and a lithium ion capacitor.

Claims (7)

金属イオンを吸蔵及び放出しうる正極並びに負極を備える非水系電解液電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液がアルカリ金属塩及び非水系溶媒とともに、一般式(A)で表される化合物及び一般式(B)で表される化合物から選択される少なくとも1種のSi−O構造を有する化合物を含有し、且つ一般式(α)で表される化合物を含有することを特徴とする非水系電解液。
Figure 2021122006
(式(A)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示し、Xは置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は−SiRで表されるシリル基を示す。R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。)
Figure 2021122006
(式(B)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示し、kは3〜6の整数を示す。)
Figure 2021122006
(式(α)中、R〜Rは、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。R〜R13は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基、又は−OSiRで表されるシリルオキシ基を示す。R〜Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基を示す。Yは単結合、酸素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜6のアルキレン基を示す。)
A non-aqueous electrolyte solution for a non-aqueous electrolyte battery having a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing metal ions, wherein the non-aqueous electrolyte solution is represented by the general formula (A) together with an alkali metal salt and a non-aqueous solvent. It is characterized by containing a compound having at least one Si—O structure selected from the compound represented by the general formula (B) and the compound represented by the general formula (α). Non-aqueous electrolyte solution.
Figure 2021122006
(In the formula (A), R 1 to R 3 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It represents an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and X is a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a silyl group represented by −SiR o R p R q. R o to R q each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a hydrocarbon group which may have a substituent. 1 to 12 alkoxy groups are shown.)
Figure 2021122006
(In the formula (B), R 4 to R 5 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. It indicates an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may be used, and k indicates an integer of 3 to 6).
Figure 2021122006
(In the formula (α), R 6 to R 8 each independently have a hydrogen atom, a halogen atom, a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, or a substituent. The alkoxy groups having 1 to 12 carbon atoms may be shown. R 9 to R 13 are hydrocarbon groups having 1 to 12 carbon atoms which may independently have a hydrogen atom, a halogen atom and a substituent. An alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent or a silyloxy group represented by −OSiR r R s R t. R r to R t each independently have a substituent. Indicates a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may be used, or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent. Y has a single bond, an oxygen atom, or a substituent. Indicates an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may be present.)
前記Si−O構造を有する化合物の含有量が非水系電解液の全量に対して1.0×10
−3質量%〜10質量%である、請求項1に記載の非水系電解液。
The content of the compound having the Si—O structure is 1.0 × 10 with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution.
The non-aqueous electrolyte solution according to claim 1, which is -3% by mass to 10% by mass.
前記一般式(α)で表される化合物の含有量が非水系電解液の全量に対して0.01質量ppm以上0.5質量%未満である、請求項1又は2に記載の非水系電解液。 The non-aqueous electrolysis according to claim 1 or 2, wherein the content of the compound represented by the general formula (α) is 0.01 mass ppm or more and less than 0.5 mass% with respect to the total amount of the non-aqueous electrolytic solution. liquid. 非水系電解液中における前記一般式(α)で表される化合物の含有量に対する前記Si−O構造を有する化合物の含有量の比が1.0以上1.0×10以下である、請求項1
〜3のいずれか一項に記載の非水系電解液。
Is 1.0 or more 1.0 × 10 4 or less the ratio of the content of the compound having the Si-O structure to the content of the compound represented by formula in the non-aqueous electrolyte solution (alpha), wherein Item 1
The non-aqueous electrolyte solution according to any one of 3 to 3.
前記R〜Rの少なくとも1つは炭素−炭素不飽和結合を有する炭素数2〜12の炭化水素基である、請求項1〜4のいずれか一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 at least one of R 1 to R 3 is a hydrocarbon group having a carbon-carbon unsaturated bond and having 2 to 12 carbon atoms. 前記R〜Rは、それぞれ独立に、置換基を有していてもよい炭素数1〜12の炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜12のアルコキシ基である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の非水系電解液。 R 6 to R 8 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent or an alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent. The non-aqueous electrolyte solution according to any one of claims 1 to 5. 金属イオンを吸蔵及び放出しうる正極並びに負極と、非水系電解液とを備えた非水系電解液電池であって、該非水系電解液が請求項1〜6のいずれか一項に記載の非水系電解液である、非水系電解液電池。 The non-aqueous electrolyte battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of occluding and releasing metal ions and a non-aqueous electrolyte solution, wherein the non-aqueous electrolyte solution is the non-aqueous electrolyte battery according to any one of claims 1 to 6. A non-aqueous electrolyte battery that is an electrolyte.
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