JP2023109905A - Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents

Nonaqueous electrolyte solution and nonaqueous electrolyte secondary battery Download PDF

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Abstract

To provide a nonaqueous electrolyte solution for realizing a nonaqueous electrolyte secondary battery superior in suppressing battery expansion when charge and discharge operations are repeated.SOLUTION: A nonaqueous electrolyte solution hereof satisfies the requirement (i) or (ii) below. Requirement (i): the topological polarity surface area (TPSA) value is larger than 0 and equal to or smaller than 45 square angstroms, and the nonaqueous electrolyte solution contains at least one of compounds given by the general formula (A) below. Requirement (ii): TPSA value is 0 square angstroms, and the nonaqueous electrolyte solution contains at least one of compounds given by the general formula (B) below. (R1-R6 independently represent a substituent group other than F, provided that any substituent group of R1-R4 may bond to form a ring. n is an integer of 1-10.)SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、非水系電解液、及び非水系電解液二次電池に関し、詳しくは特定の化合物を特定量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二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte and a non-aqueous electrolyte secondary battery, more specifically, a non-aqueous electrolyte containing a specific amount of a specific compound, and a non-aqueous electrolyte secondary battery using this non-aqueous electrolyte Regarding.

スマートフォン等の携帯電話、ノートパソコン等のいわゆる民生用の小型機器用の電源や、電気自動車用等の駆動用車載電源等の広範な用途において、リチウム二次電池等の非水系電解液二次電池が実用化されている。
しかし、金属イオンを吸蔵及び放出可能な、Liと合金化可能な金属と黒鉛とを含有する負極活物質を含む負極を用いると、充放電を繰り返すことで負極の厚みが膨化することにより電池が膨れてしまうという問題点があった。
Non-aqueous electrolyte secondary batteries such as lithium secondary batteries for a wide range of applications such as power sources for small consumer devices such as mobile phones such as smartphones and notebook computers, and vehicle power sources for driving electric vehicles. has been put into practical use.
However, when a negative electrode containing a negative electrode active material containing a metal that can occlude and release metal ions and that can be alloyed with Li and graphite is used, the thickness of the negative electrode expands due to repeated charging and discharging, and the battery becomes weak. There was a problem that it swelled.

非水系電解液二次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。
例えば、特許文献1及び特許文献6には、非水系電解液に特定ケイ素化合物を含有させることにより、電池の内部抵抗を低減させる検討が開示されている。
特許文献2には、非水系電解液に特定シラン化合物を含有させることにより、非水電解液の遊離酸量を抑制する検討が開示されている。
As means for improving the battery characteristics of non-aqueous electrolyte secondary batteries, many studies have been made in the field of active materials for positive and negative electrodes and additives for non-aqueous electrolytes.
For example, Patent Literature 1 and Patent Literature 6 disclose a study of reducing the internal resistance of a battery by including a specific silicon compound in a non-aqueous electrolytic solution.
Patent Literature 2 discloses a study of suppressing the amount of free acid in a non-aqueous electrolytic solution by including a specific silane compound in the non-aqueous electrolytic solution.

特許文献3には、非水系電解液に特定ケイ素化合物を含有させることにより、サイクル容量維持率を改善する検討が開示されている。
特許文献4には、正極にコバルト酸リチウム、負極に炭素活物質、電解液にアルキル(トリメチルシリル)アセテート化合物を含有する非水系電解液を用いることにより、初期容量、サイクル特性を改善する検討が開示されている。
Patent Literature 3 discloses a study of improving the cycle capacity retention rate by including a specific silicon compound in a non-aqueous electrolytic solution.
Patent Document 4 discloses a study to improve the initial capacity and cycle characteristics by using lithium cobalt oxide for the positive electrode, a carbon active material for the negative electrode, and a non-aqueous electrolytic solution containing an alkyl(trimethylsilyl)acetate compound for the electrolytic solution. It is

特許文献5には、非水系電解液にアルキル(トリメチルシリル)アセテート化合物を含有させることにより、非水電解液中の水分、及びハロゲン化水素を捕捉する検討が開示されている。 Patent Document 5 discloses a study of trapping water and hydrogen halide in a non-aqueous electrolyte by adding an alkyl(trimethylsilyl)acetate compound to the non-aqueous electrolyte.

特開平3-236168号公報JP-A-3-236168 特開2001-307772号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-307772 特開昭62-211873号公報JP-A-62-211873 特開2002-313416号公報JP-A-2002-313416 特開2004-206907号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-206907 特開平3-236169号公報JP-A-3-236169

近年、電気自動車の車載用途電源や、スマートフォン等の携帯電話用電源等にリチウム二次電池の高容量化が加速されており、負極には炭素と比較して活物質重量当たりの容量が大きいケイ素系活物質の導入が検討されている。負極活物質に炭素とケイ素化合物とを組み合わせて用いた時、充放電を繰り返すことで負極の厚みが膨化することにより、電池が膨れてしまうという問題点があった。このため、充放電に伴う負極の膨化を抑制することが重要である。 In recent years, the increase in capacity of lithium secondary batteries has been accelerated for applications such as in-vehicle power sources for electric vehicles and power sources for mobile phones such as smartphones. The introduction of system active materials is being considered. When carbon and a silicon compound are used in combination for the negative electrode active material, there is a problem that the thickness of the negative electrode expands due to repeated charging and discharging, resulting in swelling of the battery. Therefore, it is important to suppress swelling of the negative electrode due to charging and discharging.

しかしながら、本発明者等の検討によれば、特許文献1に開示された不飽和結合を少なくとも2つ以上含む特定ケイ素化合物を含む電解液を用いると、金属イオンを吸蔵及び放出可能な、Liと合金化可能な金属と黒鉛と、を含有する負極活物質を含む負極の充放電時の電池の厚み抑制には課題があった。
上記特許文献1~6には、アルキル(トリメチルシリル)アセテート化合物に代表される特定ケイ素化合物を非水系電解液に添加することにより、サイクル容量維持率の改善や電解液中の遊離酸分を捕捉する検討がなされているが、金属イオンを吸蔵及び放出可能な、Liと合金化可能な金属と黒鉛と、を含有する負極活物質を含む負極の充放電時の電池の厚み抑制に関することは何ら開示されておらず、電極の膨れに関しては依然として課題があった。
However, according to the studies of the present inventors, when the electrolyte solution containing the specific silicon compound containing at least two unsaturated bonds disclosed in Patent Document 1 is used, Li and Li, which can occlude and release metal ions, There has been a problem in suppressing the thickness of the battery during charging and discharging of the negative electrode containing the negative electrode active material containing an alloyable metal and graphite.
In the above Patent Documents 1 to 6, by adding a specific silicon compound represented by an alkyl (trimethylsilyl) acetate compound to a non-aqueous electrolytic solution, the cycle capacity retention rate is improved and the free acid content in the electrolytic solution is captured. Although some studies have been made, there is no disclosure regarding suppression of battery thickness during charging and discharging of a negative electrode containing a negative electrode active material containing graphite and a metal that can occlude and release metal ions and can be alloyed with Li. However, there was still an issue with electrode swelling.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、特定のケイ素化合物を含有する非水系電解液を用いることにより、金属イオンを吸蔵及び放出可能な、Liと合金化可能な金属と黒鉛と、を含有する負極活物質を含む負極の充放電時の電極膨れを抑制できることを見出し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that by using a non-aqueous electrolytic solution containing a specific silicon compound, a metal and graphite that can occlude and release metal ions and can be alloyed with Li. The inventors have found that electrode swelling during charging and discharging of a negative electrode containing a negative electrode active material containing and can be suppressed, and have arrived at the present invention.

すなわち、本発明は、以下[1]~[14]に示す具体的態様等を提供する。
[1] 金属イオンを吸蔵及び放出可能な正極と、
金属イオンを吸蔵及び放出可能な、Liと合金化可能な金属系材料と、黒鉛と、を含有する負極活物質を含む負極と、
非水系溶媒と該非水系溶媒に溶解される電解質とを含む非水系電解液とを備える非水系電解液二次電池に用いられる非水系電解液であって、
前記非水系電解液が下記条件(i)あるいは(ii)を満たす非水系電解液。
条件(i):トポロジカル極性表面積(TPSA)値が0平方オングストロームより大きく、45平方オングストローム以下であり、且つ、下記一般式(A)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
That is, the present invention provides specific embodiments and the like shown in [1] to [14] below.
[1] a positive electrode capable of intercalating and deintercalating metal ions;
a negative electrode comprising a negative electrode active material containing a metallic material capable of intercalating and deintercalating metal ions and capable of being alloyed with Li, and graphite;
A non-aqueous electrolyte used in a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising a non-aqueous electrolyte containing a non-aqueous solvent and an electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent,
A non-aqueous electrolytic solution that satisfies the following conditions (i) or (ii).
Condition (i): The topological polar surface area (TPSA) value is greater than 0 square Angstroms and 45 square Angstroms or less, and contains at least one compound represented by the following general formula (A).

Figure 2023109905000002
Figure 2023109905000002

(前記一般式(A)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。ただし、R~Rの任意の置換基が結合して環を形成していてもよい。)
条件(ii):TPSA値が0平方オングストロームであり、且つ、下記一般式(B)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
(In the compound having the structure represented by the general formula (A), R 1 to R 4 are each independently a substituent other than F, provided that any substituent of R 1 to R 4 is bonded may form a ring.)
Condition (ii): The TPSA value is 0 square angstroms, and at least one compound represented by the following general formula (B) is contained.

Figure 2023109905000003
Figure 2023109905000003

(前記一般式(B)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。また、nは1~10の整数値を示す。) (In the compound having the structure represented by the general formula (B), R 5 to R 6 are each independently a substituent other than F, and n is an integer of 1 to 10.)

[2] 前記条件(i)が条件(iii)である、前記[1]に記載の非水系電解液。
条件(iii):トポロジカル極性表面積(TPSA)値が10平方オングストローム以上、40平方オングストローム以下であり、且つ、下記一般式(A)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
[2] The non-aqueous electrolytic solution according to [1], wherein the condition (i) is the condition (iii).
Condition (iii): The topological polar surface area (TPSA) value is 10 square angstroms or more and 40 square angstroms or less, and at least one compound represented by the following general formula (A) is contained.

Figure 2023109905000004
Figure 2023109905000004

(前記一般式(A)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。ただし、R~Rの任意の置換基が結合して環を形成していてもよい。) (In the compound having the structure represented by the general formula (A), R 1 to R 4 are each independently a substituent other than F, provided that any substituent of R 1 to R 4 is bonded may form a ring.)

[3] 前記一般式(A)で表される化合物が下記一般式(a)で表される化合物である、前記[1]または[2]に記載の非水系電解液。 [3] The non-aqueous electrolytic solution according to [1] or [2], wherein the compound represented by the general formula (A) is a compound represented by the following general formula (a).

Figure 2023109905000005
Figure 2023109905000005

(前記一般式(a)中、R~Rは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基であり、かつ、該炭化水素において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Xは炭素数1~10のアルキレン基であり、かつ、該アルキレン基において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Yはシアノ基、チオール基及び下記一般式(1)で表される基からなる群から選択される構造を示す。) (In the general formula (a), R 7 to R 9 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and in the hydrocarbon, at least 1 one carbon atom may be substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, X is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and in the alkylene group, at least one carbon atom is an oxygen atom or nitrogen atom, may be substituted with a sulfur atom, and Y represents a structure selected from the group consisting of a cyano group, a thiol group and a group represented by the following general formula (1).)

Figure 2023109905000006
Figure 2023109905000006

(前記一般式(1)中、Rは、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基を示す。) (In general formula (1) above, R a represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.)

[4] 前記Liと合金化可能な金属系材料がSi、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群より選ばれる少なくとも1種の金属又はその金属化合物である、前記[1]~[3]のいずれか1つに記載の非水系電解液。
[5] 前記Liと合金化可能な金属系材料がSi又はSi金属酸化物である、前記[4]に記載の非水系電解液。
[6] 前記Liと合金化可能な金属系材料と黒鉛とを含有する負極活物質が、金属系材料と黒鉛との複合体及び/又は混合体である、前記[1]~[5]のいずれか1つに記載の非水系電解液。
[7] 前記負極活物質における、前記Liと合金化可能な金属系材料と黒鉛との合計に対する、前記Liと合金化可能な金属系材料の含有量が、0.1~25質量%である、前記[1]~[6]のいずれか1つに記載の非水系電解液。
[8] 前記条件(i)及び(ii)を満たす化合物群から選ばれた少なくとも1種の化合物の合計の含有量が、非水系電解液の全量に対して0.001~10質量%である、前記[1]~[7]のいずれか1つに記載の非水系電解液。
[9] 非水系電解液二次電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート及びハロゲン化環状カーボネートからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含有し、且つ、前記非水系電解液が下記条件(i)あるいは(ii)を満たす、非水系電解液。
条件(i):トポロジカル極性表面積(TPSA)値が0平方オングストロームより大きく、45平方オングストローム以下であり、且つ、下記一般式(A)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
[4] The above [1] to wherein the metallic material capable of being alloyed with Li is at least one metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn and W or a metal compound thereof. The non-aqueous electrolytic solution according to any one of [3].
[5] The non-aqueous electrolytic solution according to [4] above, wherein the metallic material that can be alloyed with Li is Si or a Si metal oxide.
[6] The above [1] to [5], wherein the negative electrode active material containing the metallic material that can be alloyed with Li and graphite is a composite and / or a mixture of the metallic material and graphite. Non-aqueous electrolytic solution according to any one.
[7] The content of the metallic material that can be alloyed with Li in the negative electrode active material is 0.1 to 25% by mass with respect to the total amount of the metallic material that can be alloyed with Li and graphite. , The non-aqueous electrolytic solution according to any one of [1] to [6].
[8] The total content of at least one compound selected from the group of compounds satisfying the conditions (i) and (ii) is 0.001 to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolytic solution. , The non-aqueous electrolytic solution according to any one of [1] to [7].
[9] A non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte comprising an electrolyte and a non-aqueous solvent together with a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond and a halogenated cyclic carbonate. A non-aqueous electrolytic solution containing at least one compound selected from the above and satisfying the following condition (i) or (ii).
Condition (i): The topological polar surface area (TPSA) value is greater than 0 square Angstroms and 45 square Angstroms or less, and contains at least one compound represented by the following general formula (A).

Figure 2023109905000007
Figure 2023109905000007

(前記一般式(A)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。ただし、R~Rの任意の置換基が結合して環を形成していてもよい。)
条件(ii):TPSA値が0平方オングストロームであり、且つ、下記一般式(B)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
(In the compound having the structure represented by the general formula (A), R 1 to R 4 are each independently a substituent other than F, provided that any substituent of R 1 to R 4 is bonded may form a ring.)
Condition (ii): The TPSA value is 0 square angstroms, and at least one compound represented by the following general formula (B) is contained.

Figure 2023109905000008
Figure 2023109905000008

(前記一般式(B)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。また、nは1~10の整数値を示す。)
[10] 前記条件(i)が下記条件(iii)である、前記[9]に記載の非水系電解液。条件(iii):トポロジカル極性表面積(TPSA)値が10平方オングストローム以上、40平方オングストローム以下であり、且つ、下記一般式(A)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
(In the compound having the structure represented by the general formula (B), R 5 to R 6 are each independently a substituent other than F, and n is an integer of 1 to 10.)
[10] The non-aqueous electrolytic solution according to [9], wherein the condition (i) is the following condition (iii). Condition (iii): The topological polar surface area (TPSA) value is 10 square angstroms or more and 40 square angstroms or less, and at least one compound represented by the following general formula (A) is contained.

Figure 2023109905000009
Figure 2023109905000009

(前記一般式(A)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。ただし、R~Rの任意の置換基が結合して環を形成していてもよい。)
[11] 前記一般式(A)で表される化合物が下記一般式(a)で表される化合物である、前記[10]に記載の非水系電解液。
(In the compound having the structure represented by the general formula (A), R 1 to R 4 are each independently a substituent other than F, provided that any substituent of R 1 to R 4 is bonded may form a ring.)
[11] The nonaqueous electrolytic solution according to [10], wherein the compound represented by the general formula (A) is a compound represented by the following general formula (a).

Figure 2023109905000010
Figure 2023109905000010

(前記一般式(a)中、R~Rは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基であり、かつ、該炭化水素において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Xは炭素数1~10のアルキレン基であり、かつ、該アルキレン基において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Yはシアノ基、チオール基及び下記一般式(1)で表される基からなる群から選択される構造を示す。) (In the general formula (a), R 7 to R 9 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and in the hydrocarbon, at least 1 one carbon atom may be substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, X is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and in the alkylene group, at least one carbon atom is an oxygen atom or nitrogen atom, may be substituted with a sulfur atom, and Y represents a structure selected from the group consisting of a cyano group, a thiol group and a group represented by the following general formula (1).)

Figure 2023109905000011
Figure 2023109905000011

(前記一般式(1)中、Rは、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基を示す。)
[12] 前記一般式(A)で表される化合物及び(B)で表される化合物の合計の含有量が、非水系電解液の全量に対して0.001~10質量%である、前記[9]~[11]のいずれか1つに記載の非水系電解液。
[13] 非水系電解液二次電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに下記一般式(c)で表される化合物を含有する非水系電解液。
(In general formula (1) above, R a represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.)
[12] The total content of the compound represented by the general formula (A) and the compound represented by (B) is 0.001 to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolytic solution, [9] The non-aqueous electrolytic solution according to any one of [11].
[13] A non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte containing an electrolyte and a non-aqueous solvent together with a compound represented by the following general formula (c).

Figure 2023109905000012
Figure 2023109905000012

(前記一般式(c)中、R~Rは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基であり、かつ、該炭化水素において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Xは炭素数1~10のアルキレン基であり、かつ、該アルキレン基において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよい。)
[14] 前記一般式(c)で表される化合物の含有量が、前記非水系電解液の全量に対して0.001~10質量%である、前記[13]に記載の非水系電解液。
(In the general formula (c), R 1 to R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and in the hydrocarbon, at least 1 one carbon atom may be substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, X is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and in the alkylene group, at least one carbon atom is an oxygen atom or nitrogen atom, may be substituted with a sulfur atom.)
[14] The non-aqueous electrolytic solution according to [13], wherein the content of the compound represented by the general formula (c) is 0.001 to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolytic solution. .

本発明によれば、充放電に伴う電池の膨化抑制に優れる非水系電解液二次電池を得ることが出来る。
中でも、金属イオンを吸蔵及び放出可能な、Liと合金化可能な金属と黒鉛と、を含有する負極活物質を含む負極と特定ケイ素化合物を含有する非水系電解液を組み合わせることにより、繰り返し充放電における電池膨れを抑制できる非水系電解液二次電池を得ることが出来る。
According to the present invention, it is possible to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery that is excellent in suppressing swelling of the battery due to charging and discharging.
Among them, by combining a negative electrode containing a negative electrode active material containing a metal that can occlude and release metal ions and capable of being alloyed with Li and graphite, and a non-aqueous electrolytic solution containing a specific silicon compound, repeated charging and discharging can be performed. It is possible to obtain a non-aqueous electrolyte secondary battery that can suppress battery swelling in.

本願実施例で製造した電池における電池膨れとTPSAとの関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between battery swelling and TPSA in batteries manufactured in Examples of the present application.

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、本発明の実施態様の一例(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。
なお、本明細書において、「~」とは、特に断りのない限り、その前後に記載される数
値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
また、2つ以上の対象を併せて説明する際に用いる「それぞれ独立に」とは、それらの2つ以上の対象が同じであっても異なっていてもよいという意味で使用される。
<1.非水系電解液>
本発明の実施形態に係る非水系電解液(以下、「第一の実施形態」とも称する)は、下記条件(i)あるいは条件(ii)を満たし、特に、該条件(i)が下記条件(iii)であることが好ましい。また、下記条件(i)と条件(ii)とを比較した場合、化合物のSi粒子との反応活性が高く、Si表面を好適に改質する観点から、条件(i)を満たすことが好ましい。
条件(i):トポロジカル極性表面積(TPSA)値が0平方オングストロームより大きく、45平方オングストローム以下であり、且つ、下記一般式(A)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
条件(ii):TPSA値が0平方オングストロームであり、且つ、下記一般式(B)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
条件(iii):トポロジカル極性表面積(TPSA)値が10平方オングストローム以上、40平方オングストローム以下であり、且つ、下記一般式(A)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
上記条件(i)~(iii)より、非水系電解液は、少なくとも下記一般式(A)または(B)で表される化合物を含む。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The following embodiments are examples (representative examples) of embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these. In addition, the present invention can be arbitrarily changed and implemented without departing from the gist thereof.
In this specification, unless otherwise specified, the term "~" is used to include the numerical values before and after it as lower and upper limits.
In addition, the phrase "independently" used when describing two or more objects together means that the two or more objects may be the same or different.
<1. Non-aqueous electrolytic solution>
The non-aqueous electrolytic solution according to the embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as "first embodiment") satisfies the following condition (i) or condition (ii), and in particular, the condition (i) is the following condition ( iii) is preferred. Further, when the following condition (i) and condition (ii) are compared, it is preferable that the compound satisfies the condition (i) from the viewpoint of high reaction activity with Si particles and suitable modification of the Si surface.
Condition (i): The topological polar surface area (TPSA) value is greater than 0 square Angstroms and 45 square Angstroms or less, and contains at least one compound represented by the following general formula (A).
Condition (ii): The TPSA value is 0 square angstroms, and at least one compound represented by the following general formula (B) is contained.
Condition (iii): The topological polar surface area (TPSA) value is 10 square angstroms or more and 40 square angstroms or less, and at least one compound represented by the following general formula (A) is contained.
From the above conditions (i) to (iii), the non-aqueous electrolytic solution contains at least a compound represented by the following general formula (A) or (B).

<1-1.一般式(A)または(B)で表される化合物> <1-1. Compound Represented by General Formula (A) or (B)>

Figure 2023109905000013
Figure 2023109905000013

前記一般式(A)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。ただし、R~Rの任意の置換基が結合して環を形成していてもよい。 In the compound having the structure represented by formula (A), R 1 to R 4 are each independently a substituent other than F. However, optional substituents of R 1 to R 4 may combine to form a ring.

Figure 2023109905000014
Figure 2023109905000014

前記一般式(B)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。また、nは1~10の整数値を示す。 In the compound having the structure represented by formula (B), R 5 to R 6 are each independently a substituent other than F. Also, n represents an integer value of 1-10.

前記一般式(A)で表される化合物は、下記一般式(a)で表される構造を有する化合
物であることが好ましい。
The compound represented by the general formula (A) is preferably a compound having a structure represented by the following general formula (a).

Figure 2023109905000015
Figure 2023109905000015

前記一般式(a)中、R~Rは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基であり、かつ、該アルキレン基において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Xは炭素数1~10のアルキレン基であり、かつ、該アルキレン基において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Yはシアノ基、チオール基及び下記一般式(1)で表される基からなる群から選択される構造を示す。 In the general formula (a), R 7 to R 9 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and in the alkylene group, at least one A carbon atom may be substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, X is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and in the alkylene group, at least one carbon atom is an oxygen atom or a nitrogen atom , may be substituted with a sulfur atom, and Y represents a structure selected from the group consisting of a cyano group, a thiol group and a group represented by the following general formula (1).

Figure 2023109905000016
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前記一般式(1)中、Rは、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基を示す。 In general formula (1) above, R a represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.

ここで、前記一般式(A)中、F以外の置換基であるR~Rとしては、それぞれ独立に、シアノ基、イソシアナト基、チオール基、アミノ基(-N-(R)、アミド基(-N-(R)-(C=O)-R)、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、トリフルオロメチル基等が挙げられる。本明細書においては、これらの官能基を、「R~Rの任意の置換基」とも称する。
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、チオール基、アミノ基(-N-(R)、アミド基(-N-(R)-(C=O)-R)であり、更に好ましくは、シアノ基、イソシアナト基、チオール基、である。
また、これら置換基はアルキレン基等の炭化水素基を介してケイ素に結合していてもよく、該炭化水素において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよい。特に、化合物の極性が最適であり、Si粒子と好適に反応するという理由から、窒素原子が好ましい。また、R~Rは、上記一般式(a)におけるR~Rで表される官能基、及び(-X-Y)を満たす官能基であることが好ましい。
なお、Rは、フッ素原子で置換されていてもよい炭素数1~10のアルキル基、炭素数2~10のアルケニル基、炭素数2~10のアルキニル基、またはトリメチルシリル基を示す。
Here, in the general formula (A), the substituents R 1 to R 4 other than F are each independently a cyano group, an isocyanato group, a thiol group, an amino group (—N—(R m ) 2 ), amide group (-N-(R m )-(C=O)-R m ), acyl group (-(C=O)-R m ), acyloxy group (-O(C=O)-R m ), alkoxycarbonyl group (-(C=O)O-R m ), sulfonyl group (-SO 2 -R m ), sulfonyloxy group (-O(SO 2 )-R m ), alkoxysulfonyl group (-( SO 2 )-OR m ), alkoxycarbonyloxy group (-O-( C=O)-OR m ), ether group (-OR m ) , acrylic group, methacrylic group, trifluoromethyl group etc. These functional groups are also referred to herein as “optional substituents of R 1 to R 4 ”.
Among these substituents, cyano group, isocyanato group, thiol group, amino group (-N-(R m ) 2 ), amide group (-N-(R m )-(C=O)-R m ), more preferably a cyano group, an isocyanato group, or a thiol group.
Further, these substituents may be bonded to silicon through a hydrocarbon group such as an alkylene group, and in the hydrocarbon, at least one carbon atom may be substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom. good. In particular, a nitrogen atom is preferred because the polarity of the compound is optimal and it reacts favorably with Si particles. Moreover, R 1 to R 4 are preferably functional groups represented by R 7 to R 9 in the general formula (a) and functional groups satisfying (-XY).
R m represents an optionally fluorine-substituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, or trimethylsilyl group.

前記一般式(a)中のR~Rおよび前記一般式(1)中のRにおけ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、アリール基が挙げられる
Specific examples of hydrocarbon groups for R 7 to R 9 in general formula (a) and R a in general formula (1) include alkyl groups, alkenyl groups, alkynyl groups, and aryl groups.

前記一般式(A)中のR~R、前記一般式(a)中のR~Rおよび(1)中のRにおけ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。化合物の負極活物質表面への濃縮が進行しやすくなることからメチル基、エチル基が好ましい。 Specific examples of the alkyl group for R 1 to R 4 in general formula (A), R 7 to R 9 in general formula (a) and R a in (1) include methyl group, ethyl group, n-propyl group, iso-propyl group, n-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decyl group and the like. Among them, preferably methyl group, ethyl group, n-propyl group, n-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group and hexyl group, more preferably methyl group, ethyl group, n-propyl group and n-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, particularly preferably methyl group, ethyl group, n-butyl group and tert-butyl group. A methyl group and an ethyl group are preferable because the concentration of the compound on the surface of the negative electrode active material is facilitated.

前記一般式(A)中のR~R、前記一般式(a)中のR~Rおよび(1)中のRにおける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、ビニル基が挙げられる。前記炭化水素基が上述のアルケニル基であると、負極活物質改質反応が好適に制御できるためである。 Specific examples of alkenyl groups for R 1 to R 4 in general formula (A), R 7 to R 9 in general formula (a), and R a in (1) include vinyl group, allyl group, methallyl group, 2-butenyl group, 3-methyl-2-butenyl group, 3-butenyl group, 4-pentenyl group and the like. Among them, preferred are vinyl group, allyl group, methallyl group and 2-butenyl group, more preferred are vinyl group, allyl group and methallyl group, and particularly preferred is vinyl group. This is because when the hydrocarbon group is the above-mentioned alkenyl group, the negative electrode active material reforming reaction can be suitably controlled.

前記一般式(A)中のR~R、前記一般式(a)中のR~Rおよび(1)中のRにおける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。前記炭化水素基が上述のアルキニル基であると、負極活物質改質反応が好適に制御できるためである。 Specific examples of alkynyl groups for R 1 to R 4 in general formula (A), R 7 to R 9 in general formula (a), and R a in (1) include ethynyl and 2-propynyl. group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 4-pentynyl group, 5-hexynyl group and the like. Among them, ethynyl group, 2-propynyl group, 2-butynyl group and 3-butynyl group are more preferred, 2-propynyl group and 3-butynyl group are more preferred, and 2-propynyl group is particularly preferred. This is because when the hydrocarbon group is the above-mentioned alkynyl group, the negative electrode active material reforming reaction can be suitably controlled.

前記一般式(a)中のR~Rおよび(1)中のRにおける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。中でも、化合物の負極活物質への濃縮が進行しやすくなることからフェニル基が好ましい。 Specific examples of the aryl group for R 7 to R 9 in general formula (a) and R a in (1) include phenyl, tolyl, benzyl and phenethyl groups. Among them, a phenyl group is preferable because concentration of the compound into the negative electrode active material is facilitated.

前記一般式(B)におけるRおよびRの条件は、上記の一般式(A)におけるR~Rの条件を同様に適用することができる。なお、一般式(A)において、R~Rの任意の置換基が結合して環を形成している場合、一般式(A)で表される化合物と一般式(B)で表される化合物とが同様の構造となる場合がある。 The conditions for R 5 and R 6 in the general formula (B) can similarly apply the conditions for R 1 to R 4 in the general formula (A). In general formula (A), when any substituents of R 1 to R 4 are combined to form a ring, the compound represented by general formula (A) and general formula (B) compound may have a similar structure.

前記一般式(A)または(B)で表される化合物の具体的な構造及びTPSA値を以下に示す。 Specific structures and TPSA values of the compounds represented by the general formula (A) or (B) are shown below.

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非水系電解液全量に対する、一般式(A)および(B)で表され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%以下であり、好ましくは4.5質量%以下であり、より好ましくは4.0質量%以下、さらに好ましくは3.5質量%以下、特に好ましくは3.0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)および(B)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、負極活物質の改質反応が好適に進行し、充放電時の負極膨化が抑制され、膨れにくい電池の作製が可能となる。
The total content of the compounds represented by the general formulas (A) and (B) with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and usually 10% by mass or less, preferably 4.5% by mass or less, and more preferably 4.0% by mass or less, It is more preferably 3.5% by mass or less, particularly preferably 3.0% by mass or less, and most preferably 2.0% by mass or less.
If the total content of the compounds represented by the general formulas (A) and (B) with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte is within the above range, the reforming reaction of the negative electrode active material proceeds favorably, and during charging and discharging The swelling of the negative electrode is suppressed, making it possible to manufacture a battery that is less likely to swell.

<1-2.トポロジカル極性表面積(TPSA)>
トポロジカル極性表面積(TPSA)とは分子の極性を帯びている部分の表面積の計算値で、J.Med.Chem. 2000,43,3714.に記載の方法で極性を持った部分構造からの寄与を足し合わせることにより計算することができる。なお、本発明におけるトポロジカル極性表面積(TPSA)とは、J.Med.Chem. 2000,43,3714.に記載の方法で算出した値のことをいう。
<1-2. Topological Polar Surface Area (TPSA)>
Topological polar surface area (TPSA) is the calculated surface area of the polar portion of a molecule and is described in J. Am. Med. Chem. 2000, 43, 3714. can be calculated by adding contributions from polar substructures by the method described in . In addition, the topological polar surface area (TPSA) in the present invention is defined in J. Am. Med. Chem. 2000, 43, 3714. It means the value calculated by the method described in .

前記一般式(A)で表される化合物のTPSAの範囲は0平方オングストロームより大きく、好ましくは5平方オングストローム以上であり、さらに好ましくは10平方オングストローム以上である。また、45平方オングストローム以下であり、40平方オングストローム以下が好ましい。
また、前記一般式(B)で表される化合物のTPSAの範囲は0平方オングストロームである。
The TPSA range of the compound represented by the general formula (A) is greater than 0 square Angstroms, preferably 5 square Angstroms or more, and more preferably 10 square Angstroms or more. Moreover, it is 45 square angstroms or less, preferably 40 square angstroms or less.
The TPSA range of the compound represented by the general formula (B) is 0 square angstroms.

非水系電解液には、前記一般式(A)または(B)で表される化合物の他に、後述の炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート及びハロゲン化環状カーボネートから選択される一種以上を併用することで、充放電に伴う負極の膨化がさらに抑制され、膨れにくい電池を得ることができる。
前記一般式(A)または(B)の化合物を含有することで、Liと合金化可能な金属と黒鉛と、を含有する負極活物質を含む負極の充放電時の電池の厚み変化抑制効果が得られるメカニズムは明らかではないが、以下の様に推測する。
In the non-aqueous electrolyte, in addition to the compound represented by the general formula (A) or (B), one or more selected from cyclic carbonates and halogenated cyclic carbonates having a carbon-carbon unsaturated bond described later. By using them together, swelling of the negative electrode due to charging and discharging is further suppressed, and a battery that is less likely to swell can be obtained.
By containing the compound of the general formula (A) or (B), the effect of suppressing the thickness change of the battery during charging and discharging of the negative electrode containing the negative electrode active material containing the metal that can be alloyed with Li and graphite. Although the obtained mechanism is not clear, it is speculated as follows.

炭素活物質とSi系活物質(例えばSi)の満充電時の体積変化はそれぞれ10%、300%である。炭素とSiをブレンドした負極は満充電時に、Si負極の膨化により、隣接している炭素が押し出され、炭素単体、またはSi単体を活物質として用いた場合よりも電極の膨化が顕著に表れ、電池自体の厚みが増加してしまう課題があった。また、Si系活物質は繰り返し充放電により粒子が微粉化することにより、活性の高い新生面(ダングリングボンド)が露出する。この露出した表面と電解液が反応することにより、活物質表面の変質が起こり、Si粒子が繰り返し充放電により、繰り返し前よりも活物質が膨化するといった課題も同時に存在する。 The volume changes of the carbon active material and the Si-based active material (for example, Si) at full charge are 10% and 300%, respectively. When the negative electrode blended with carbon and Si is fully charged, the adjoining carbon is extruded due to the expansion of the Si negative electrode, and the expansion of the electrode is more pronounced than when carbon alone or Si alone is used as the active material. There is a problem that the thickness of the battery itself increases. Further, the particles of the Si-based active material are pulverized by repeated charging and discharging, thereby exposing new surfaces (dangling bonds) with high activity. There is also the problem that the surface of the active material deteriorates due to the reaction between the exposed surface and the electrolytic solution, and the active material swells more than before the repeated charging and discharging of the Si particles.

この問題に対し、本発明ではTPSAの値が特定の値を有する一般式(A)、(B)で表される化合物を電解液中に含有させる。TPSAは上述のように分子表面のうち極性を帯びている部分の面積を表す。TPSAの値が高い場合は分子内に分極構造を有する極性官能基の割合が多いことから、Si粒子との反応活性が高く、Si表面を改質する。しかしながら、TPSAの値が高すぎると、Si粒子と化合物の反応生成物の極性が高く、電極表面の絶縁性が不十分になり、電解液の分解反応を抑制することはできない。これより、TPSAの値が特定の範囲であることが必要と考える。また、一般式(A)で表される化合物は構造内に、Si系活物質との反応活性が高い、例えば、Yといった部位を有する。また、一般式(B)で表される化合物は、TPSAの値が0であるが、一般式(B)で表される化合物は環構造のひずみが大きいため、Si系活物質表面と好適に反応をすることで表面を改質する。 To solve this problem, in the present invention, compounds represented by general formulas (A) and (B) having specific TPSA values are contained in the electrolytic solution. TPSA represents the area of the polar portion of the molecular surface as described above. When the value of TPSA is high, the ratio of polar functional groups having a polarized structure in the molecule is high, so the reaction activity with Si particles is high, and the Si surface is modified. However, if the TPSA value is too high, the polarity of the reaction product of the Si particles and the compound is high, the insulation of the electrode surface becomes insufficient, and the decomposition reaction of the electrolytic solution cannot be suppressed. Therefore, it is considered necessary that the value of TPSA is within a specific range. In addition, the compound represented by the general formula (A) has, in its structure, a site such as Y, which has high reactivity with the Si-based active material. In addition, the compound represented by the general formula (B) has a TPSA value of 0, but the compound represented by the general formula (B) has a large strain in the ring structure, so it is suitable for the surface of the Si-based active material. It modifies the surface by reacting.

以上より、TPSAの値が特定の値を有する一般式(A)または(B)で表される化合物を少なくとも非水電解液中に含有させることで、繰り返し充放電に伴う負極活物質の膨化が抑制されるため、電池の厚み変化抑制に資すると考える。
なお、電解液に、一般式(A)または(B)で表される化合物を含有する方法は、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。
As described above, by including at least the compound represented by the general formula (A) or (B) having a specific TPSA value in the non-aqueous electrolytic solution, swelling of the negative electrode active material due to repeated charging and discharging is suppressed. Since it is suppressed, it is thought that it contributes to suppressing the thickness change of the battery.
The method of including the compound represented by general formula (A) or (B) in the electrolytic solution is not particularly limited. In addition to the method of adding the above compound directly to the electrolyte, there is a method of generating the above compound in the battery or in the electrolyte.

一般式(A)または(B)で表される化合物の含有量とは、非水系電解液製造時点、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時点の何れかの時点での含有量を意味する。 The content of the compound represented by the general formula (A) or (B) is at the time of manufacturing the non-aqueous electrolyte, at the time of pouring the non-aqueous electrolyte into the battery, or at the time of shipment as a battery. means the content in

以下の2つの別の実施形態である非水系電解液は、上述の非水系電解液の態様を適宜組み合わせて用いることができる。
本発明の別の実施形態である非水系電解液は、非水系電解液二次電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート及びハロゲン化環状カーボネートからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含有し、且つ、前記非水系電解液が下記条件(i)あるいは(ii)を満たす、非水系電解液である。なお、下記条件(i)および(ii)の条件は、上述の条件(i)および(ii)と同様である。
条件(i):トポロジカル極性表面積(TPSA)値が0平方オングストロームより大き
く、45平方オングストローム以下であり、且つ、下記一般式(A)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
The non-aqueous electrolytic solutions, which are the following two other embodiments, can be used by appropriately combining the aspects of the non-aqueous electrolytic solutions described above.
The non-aqueous electrolyte, which is another embodiment of the present invention, is a non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the non-aqueous electrolyte is combined with the electrolyte and the non-aqueous solvent to form a carbon-carbon unsaturated bond. and containing at least one compound selected from the group consisting of cyclic carbonates and halogenated cyclic carbonates, and the non-aqueous electrolyte satisfying the following condition (i) or (ii). Conditions (i) and (ii) below are the same as conditions (i) and (ii) above.
Condition (i): The topological polar surface area (TPSA) value is greater than 0 square Angstroms and 45 square Angstroms or less, and contains at least one compound represented by the following general formula (A).

Figure 2023109905000217
Figure 2023109905000217

一般式(A)で表される構造を有する化合物において、R~Rの条件は、それぞれ独立に、上述した一般式(A)におけるR~Rの条件を同様に適用することができる。 In the compound having the structure represented by general formula (A), the conditions for R 1 to R 4 can be applied independently in the same manner as the conditions for R 1 to R 4 in general formula (A) described above. can.

条件(ii):TPSA値が0平方オングストロームであり、且つ、下記一般式(B)で表される化合物を少なくとも一種含有する。 Condition (ii): The TPSA value is 0 square angstroms, and at least one compound represented by the following general formula (B) is contained.

Figure 2023109905000218
Figure 2023109905000218

一般式(B)で表される構造を有する化合物において、R~Rの条件は、それぞれ独立に、上述した一般式(B)におけるR~Rの条件を同様に適用することができる。 In the compound having the structure represented by general formula (B), the conditions for R 5 to R 6 can be applied independently in the same manner as the conditions for R 5 to R 6 in general formula (B) described above. can.

本発明のさらに別の実施形態である非水系電解液は、非水系電解液二次電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに下記一般式(c)で表される化合物を含有する非水系電解液である。 A non-aqueous electrolytic solution which is still another embodiment of the present invention is a non-aqueous electrolytic solution for a non-aqueous electrolytic solution secondary battery, wherein the non-aqueous electrolytic solution is an electrolyte and a non-aqueous solvent together with the following general formula (c) It is a non-aqueous electrolytic solution containing a compound represented by.

Figure 2023109905000219
Figure 2023109905000219

前記一般式(c)で表される化合物において、R~Rの条件は、それぞれ独立に、上述した一般式(A)におけるR~Rの条件を同様に適用することができ;Xの条件は、上述した一般式(a)におけるXの条件を同様に適用することができる。 In the compound represented by the general formula (c), the conditions of R 1 to R 3 can be independently applied in the same manner as the conditions of R 1 to R 3 in the general formula (A) described above; As for the condition of X, the condition of X in the general formula (a) described above can be similarly applied.

非水系電解液全量に対する、一般式(C)で表される化合物の含有量は、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%以下であり、好ましくは4.5質量%以下であり、より好ましくは4.0質量%以下、さらに好ましくは3.5質量%以下、特に好ましくは3.0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(C)で表される化合物の含有量が、上記の範囲であれば、負極活物質の改質反応が好適に進行し、充放電時の負極膨化が抑制され、膨れにくい電池の作製が可能となる。
The content of the compound represented by the general formula (C) with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte is usually 0.001
% 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, preferably 4 0.5% by mass or less, more preferably 4.0% by mass or less, still more preferably 3.5% by mass or less, particularly preferably 3.0% by mass or less, and most preferably 2.0% by mass or less.
If the content of the compound represented by the general formula (C) with respect to the total amount of the non-aqueous electrolytic solution is within the above range, the reforming reaction of the negative electrode active material proceeds favorably, and swelling of the negative electrode during charging and discharging is suppressed. , it is possible to manufacture a battery that does not easily swell.

<1-3.炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート化合物>
炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート(以下、「不飽和環状カーボネート」と記載する場合がある)としては、炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重結合を有する環状カーボネートであれば、特に制限はなく、任意の不飽和カーボネートを用いることができる。なお、芳香環を有する環状カーボネートも、不飽和環状カーボネートに包含されることとする。
<1-3. Cyclic carbonate compound having a carbon-carbon unsaturated bond>
The cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond (hereinafter sometimes referred to as "unsaturated cyclic carbonate") is a cyclic carbonate having a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond, especially Any unsaturated carbonate can be used without limitation. A cyclic carbonate having an aromatic ring is also included in the unsaturated cyclic carbonate.

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類、芳香環または炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重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、フェニルカーボネート類、ビニルカーボネート類、アリルカーボネート類、カテコールカーボネート類等が挙げられる。 Examples of unsaturated cyclic carbonates include vinylene carbonates, ethylene carbonates substituted with substituents having aromatic rings or carbon-carbon double bonds or carbon-carbon triple bonds, phenyl carbonates, vinyl carbonates, allyl carbonates, catechol carbonates and the like.

ビニレンカーボネート類としては、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、フェニルビニレンカーボネート、4,5-ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルビニレンカーボネート、4,5-ビニルビニレンカーボネート、4,5-ジビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5-ジアリルビニレンカーボネート、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-フルオロ-5-ビニルビニレンカーボネート、4-アリル-5-フルオロビニレンカーボネート等が挙げられる。 Vinylene carbonates include vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, 4,5-dimethylvinylene carbonate, phenylvinylene carbonate, 4,5-diphenylvinylene carbonate, vinylvinylene carbonate, 4,5-vinylvinylene carbonate, 4,5-divinyl vinylene carbonate, allylvinylene carbonate, 4,5-diallylvinylene carbonate, 4-fluorovinylene carbonate, 4-fluoro-5-methylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-phenylvinylene carbonate, 4-fluoro-5-vinylvinylene carbonate , 4-allyl-5-fluorovinylene carbonate and the like.

芳香環または炭素-炭素二重結合または炭素-炭素三重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、4-メチル-5-ビニルエチレンカーボネート、4-アリル-5-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、4,5-ジエチニルエチレンカーボネート、4-メチル-5-エチニルエチレンカーボネート、4-ビニル-5-エチニルエチレンカーボネート、4-アリル-5-エチニルエチレンカーボネート、フェニルエチレンカーボネート、4,5-ジフェニルエチレンカーボネート、4-フェニル-5-ビニルエチレンカーボネート、4-アリル-5-フェニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5-ジアリルエチレンカーボネート、4-メチル-5-アリルエチレンカーボネート等が挙げられる。 Specific examples of ethylene carbonates substituted with a substituent having an aromatic ring or a carbon-carbon double bond or carbon-carbon triple bond include vinylethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, 4-methyl-5- Vinylethylene carbonate, 4-allyl-5-vinylethylene carbonate, ethynylethylene carbonate, 4,5-diethynylethylene carbonate, 4-methyl-5-ethynylethylene carbonate, 4-vinyl-5-ethynylethylene carbonate, 4-allyl -5-ethynylethylene carbonate, phenylethylene carbonate, 4,5-diphenylethylene carbonate, 4-phenyl-5-vinylethylene carbonate, 4-allyl-5-phenylethylene carbonate, allylethylene carbonate, 4,5-diallylethylene carbonate , 4-methyl-5-allyl ethylene carbonate and the like.

中でも、好ましい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、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、ビニルビニレンカーボネート、4,5-ビニルビニレンカーボネート、アリルビニレンカーボネート、4,5-ジアリルビニレンカーボネート、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、4-メチル-5-ビニルエチレンカーボネート、4-アリル-5-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、4,5-ジエチニルエチレンカーボネート、4-メチル-5-エチニルエチレンカーボネート、4-ビニル-5-エチニルエチレンカーボネート、アリルエチレンカーボネート、4,5-ジアリルエチレンカーボネート、4-メチル-5-アリルエチレンカーボネートが挙げられる。 Among them, preferred unsaturated cyclic carbonates include vinylene carbonate, methylvinylene carbonate, 4,5-dimethylvinylene carbonate, vinylvinylene carbonate, 4,5-vinylvinylene carbonate, allylvinylene carbonate, 4,5-diallylvinylene carbonate, vinyl Ethylene carbonate, 4,5-divinylethylene carbonate, 4-methyl-5-vinylethylene carbonate, 4-allyl-5-vinylethylene carbonate, ethynylethylene carbonate, 4,5-diethynylethylene carbonate, 4-methyl-5- Examples include ethynylethylene carbonate, 4-vinyl-5-ethynylethylene carbonate, allylethylene carbonate, 4,5-diallylethylene carbonate, and 4-methyl-5-allylethylene carbonate.

また、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はさらに安定な界面保護被膜を形成するので、特に好ましい。
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。分子量は、好ましくは、80以上、250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の分子量は、より好ましくは85以上であり、また、より好ましくは150以下である。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。
Vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, and ethynylethylene carbonate are particularly preferred because they form a more stable interfacial protective film.
The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and is arbitrary as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. The molecular weight is preferably 80 or more and 250 or less. Within this range, it is easy to ensure the solubility of the unsaturated cyclic carbonate in the non-aqueous electrolytic solution, and the effects of the present invention are easily exhibited. The molecular weight of the unsaturated cyclic carbonate is more preferably 85 or more and more preferably 150 or less. The method for producing the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and any known method can be selected for production.

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およ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0.001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%以上であり、更に好ましくは0.5質量%以上、特に好ましくは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、特に好ましくは2質量%以下である。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。 Unsaturated cyclic carbonates may be used singly or in combination of two or more in any desired ratio. In addition, the amount of the unsaturated cyclic carbonate is not particularly limited, and is arbitrary as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 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, and particularly preferably 2% by mass or less. Within this range, the non-aqueous electrolyte secondary battery is likely to exhibit a sufficient effect of improving cycle characteristics, and high-temperature storage characteristics deteriorate, the amount of gas generated increases, and the discharge capacity retention rate decreases. It is easy to avoid situations.

<1-4.ハロゲン原子を有する環状カーボネート>
ハロゲン原子を有する環状カーボネート化合物の例として、主にフッ素原子で置換された酸無水物の例を以下に挙げるが、これらのフッ素原子の一部又は全部を塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子に置換して得られる酸無水物も、例示化合物に含まれるものとする。
ハロゲン原子を有する環状カーボネート化合物としては、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フッ素化物、及びその誘導体が挙げられ、例えばエチレンカーボネートのフッ素化物、及びその誘導体が挙げられる。エチレンカーボネートのフッ素化物の誘導体としては、例えば、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る。中でもフッ素原子を1~8個有するエチレンカーボネート、及びその誘導体が好ましい。
<1-4. Cyclic carbonate having a halogen atom>
As examples of cyclic carbonate compounds having halogen atoms, examples of acid anhydrides mainly substituted with fluorine atoms are listed below. The acid anhydride obtained by the above is also included in the exemplified compounds.
Halogen-containing cyclic carbonate compounds include fluorinated cyclic carbonates having an alkylene group of 2 to 6 carbon atoms and derivatives thereof, such as fluorinated ethylene carbonate and derivatives thereof. Derivatives of fluorinated ethylene carbonate include, for example, fluorinated ethylene carbonate substituted with an alkyl group (eg, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms). Among them, ethylene carbonate having 1 to 8 fluorine atoms and derivatives thereof are preferred.

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。 Specifically, monofluoroethylene carbonate, 4,4-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.

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及び4,5-ジフルオロ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。
ハロゲン原子を有する環状カーボネート化合物は、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および比率で併用してもよい。
Among them, at least one selected from the group consisting of monofluoroethylene carbonate, 4,4-difluoroethylene carbonate and 4,5-difluoroethylene carbonate provides high ionic conductivity and preferably forms an interfacial protective film. is more preferable.
A cyclic carbonate compound having a halogen atom may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

非水系電解液全体に対するハロゲン原子を有する環状カーボネートの配合量に制限は無く、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であるが、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、更に好ましくは0.5質量%以上、特に好ましくは1質量%以上であり、また、通常10質量%以下、好ましくは7質量%以下、より好ましくは5質量%以下、更に好ましくは3質量%以下である。ただし、モノフルオロエチレンカーボネートは溶媒として用いてもよく、その場合は上記の含有量に限定されない。
The amount of the cyclic carbonate having a halogen atom in the entire non-aqueous electrolytic solution is not limited, and is arbitrary as long as it does not significantly impair the effects of the present invention.
It is usually 0.001% by mass or more, preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, still more preferably 0.5% by mass or more, particularly preferably 1% by mass or more. It is 10% by mass or less, preferably 7% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and even more preferably 3% by mass or less. However, monofluoroethylene carbonate may be used as a solvent, and in that case, the content is not limited to the above.

<1-5.電解質>
<リチウム塩>
非水系電解液における電解質は、特段制限されないが、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。
<1-5. Electrolyte>
<Lithium salt>
The electrolyte in the non-aqueous electrolyte is not particularly limited, but 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 lithium salt can be used. Specific examples include the following.

リチウム塩としては、例えば、LiBF、LiClO、LiAlF、LiSbF、LiTaF、LiWF等の無機リチウム塩;LiPF等のフルオロリン酸リチウム塩類;LiWOF等のタングステン酸リチウム塩類;HCOLi、CHCOLi、CHFCOLi、CHFCOLi、CFCOLi、CFCHCOLi、CFCFCOLi、CFCFCFCOLi、CFCFCFCFCOLi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(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)等のリチウムイミド塩類;LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO等のリチウムメチド塩類;その他、LiPF(CF、LiPF(C、LiPF(CFSO、LiPF(CSO、LiBFCF、LiBF、LiBF、LiBF(CF、LiBF(C、LiBF(CFSO、LiBF(CSO等の含フッ素有機リチウム塩類;等が挙げられる。 Examples of lithium salts include inorganic lithium salts such as LiBF 4 , LiClO 4 , LiAlF 4 , LiSbF 6 , LiTaF 6 and LiWF 7 ; lithium fluorophosphates such as LiPF 6 ; lithium tungstate salts such as LiWOF 5 ; 2Li , CH3CO2Li , CH2FCO2Li , CHF2CO2Li , CF3CO2Li , CF3CH2CO2Li , CF3CF2CO2Li , CF3CF2CF2CO _ _ _ 2Li , CF3CF2CF2CF2CO2Li and other carboxylic acid lithium salts ; CH3SO3Li and other sulfonic acid lithium salts; LiN( FCO2 ) 2 , LiN (FCO ) ( FSO2 ), 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, lithium imide salts such as LiN(CF 3 SO 2 )(C 4 F 9 SO 2 ); LiC(FSO 2 ) 3 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 Lithium methide salts such as LiC( C2F5SO2 ) 3 ; LiPF4 ( CF3 ) 2 , LiPF4 ( C2F5 ) 2 , LiPF4 ( CF3SO2 ) 2 , LiPF4 (C 2F5SO2 ) 2 , LiBF3CF3 , LiBF3C2F5 , LiBF3C3F7 , LiBF2 ( CF3 ) 2 , LiBF2 ( C2F5 ) 2 , LiBF2 ( CF3 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and other fluorine-containing organic lithium salts;

本発明で得られる繰り返し充放電に伴う負極の膨化抑制効果に加え、充放電レート充放電特性、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の中から選ばれるものが好ましい。
中でも、LiPF、LiBF、LiSbF、LiTaF、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、LiC(FSO、LiC(CFSO、LiC(CSO等が、低温出力特性やハイレート充放電特性、インピーダンス特性、高温保存特性、サイクル特性等を向上させる効果がある点から特に好ましい。また、上記電解質塩は、単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
In addition to the effect of suppressing swelling of the negative electrode due to repeated charge and discharge obtained by the present invention, from the viewpoint of further enhancing the effect of improving the charge / discharge rate charge / discharge characteristics and impedance characteristics, inorganic lithium salts, lithium fluorophosphate salts, lithium sulfonate salts , and lithium imide salts.
Among them, LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiTaF 6 , 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, LiC(FSO 2 ) 3 , LiC(CF 3 SO 2 ) 3 , LiC(C 2 F 5 SO 2 ) 3 and the like are particularly preferable because they are effective in improving low-temperature output characteristics, high-rate charge/discharge characteristics, impedance characteristics, high-temperature storage characteristics, cycle characteristics, and the like. Moreover, the said electrolyte salt may be used independently, or may use 2 or more types together.

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%以上であり、また、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 is not particularly limited, but is usually 8% by mass or more, preferably 8.5% by mass or more, more preferably 9% by mass, relative to the total amount of the non-aqueous electrolyte. % or more, and usually 18% by mass or less, preferably 17% by mass or less, more preferably 16% by mass or less. When the total concentration of the electrolytes is within the above range, the electrical conductivity is appropriate for battery operation, so there is a tendency to obtain sufficient output characteristics.

<1-6.非水系溶媒>
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類、鎖状カーボネート類、エーテル系化合物、スルホン類等が挙げられるが、これらに特に限定されない。これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
<1-6. Non-aqueous solvent>
The non-aqueous electrolytic solution normally contains, as its main component, a non-aqueous solvent that dissolves the above-described electrolyte, like common non-aqueous electrolytic solutions. The non-aqueous solvent used here is not particularly limited, and known organic solvents can be used. Examples of organic solvents include saturated cyclic carbonates, chain carbonates, ether compounds, sulfones and the like, but are not particularly limited to these. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.

<1-6-1.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。
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有してもよい。
<1-6-1. Saturated cyclic carbonate>
Examples of saturated cyclic carbonates include those having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and saturated cyclic carbonates having 2 to 3 carbon atoms are preferably used from the viewpoint of improving battery characteristics resulting from an improvement in the degree of dissociation of lithium ions. .
Examples of saturated cyclic carbonates include ethylene carbonate, propylene carbonate, and butylene carbonate. Among them, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable, and ethylene carbonate, which is difficult to be oxidized and reduced, is more preferable. Saturated cyclic carbonates may be used alone, or two or more of them may be used 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、非水系電解液二次電池の大電流放電特性、負極に対する安定性、サイクル特性を良好な範囲としやすくなり、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。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。
なお、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 it does not significantly impair the effects of the present invention. is usually 3% by volume or more, preferably 5% by volume or more. By setting this range, it is possible to avoid a decrease in electrical conductivity due to a decrease in the dielectric constant of the non-aqueous electrolyte, and to improve the large current discharge characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery, the stability to the negative electrode, and the cycle characteristics. It is usually 90% by volume or less, preferably 85% by volume or less, more preferably 80% by volume or less. Within this range, the oxidation/reduction resistance of the non-aqueous electrolytic solution tends to improve, and the stability during high-temperature storage tends to improve.
In addition, the volume % in the present invention means the volume at 25° C. and 1 atm.

<1-6-2.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。
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。
<1-6-2. Chain carbonate>
As the chain carbonate, those having 3 to 7 carbon atoms are usually used, and chain carbonates having 3 to 5 carbon atoms are preferably used in order to adjust the viscosity of the electrolytic solution within an appropriate range.
Specifically, the chain carbonates include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propyl isopropyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, n-butyl methyl carbonate, isobutyl methyl carbonate, t-butyl methyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, n-butyl ethyl carbonate, isobutyl ethyl carbonate, t-butyl ethyl 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。
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。
Among them, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, diisopropyl carbonate, n-propyl isopropyl carbonate, ethyl methyl carbonate and methyl-n-propyl carbonate are preferred, and dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate are particularly preferred. be.
Chain carbonates having a fluorine atom (hereinafter sometimes abbreviated as “fluorinated chain carbonate”) can also be preferably used. The number of fluorine atoms in the fluorinated linear carbonate is not particularly limited as long as it is 1 or more, but it is usually 6 or less, preferably 4 or less. When the fluorinated linear carbonate has a plurality of fluorine atoms, they may be bonded to the same carbon or different carbons. Examples of fluorinated chain carbonates include fluorinated dimethyl carbonate derivatives, fluorinated ethylmethyl carbonate derivatives, fluorinated diethyl carbonate derivatives and the like.

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。
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。
Fluorinated dimethyl carbonate derivatives include fluoromethylmethyl carbonate, difluoromethylmethyl carbonate, trifluoromethylmethyl carbonate, bis(fluoromethyl) carbonate, bis(difluoro)methyl carbonate, bis(trifluoromethyl) carbonate and the like.
Fluorinated ethyl methyl carbonate derivatives include 2-fluoroethyl methyl carbonate, ethyl fluoromethyl carbonate, 2,2-difluoroethyl methyl carbonate, 2-fluoroethyl fluoromethyl carbonate, ethyl difluoromethyl carbonate, 2,2,2-tri fluoroethyl methyl carbonate, 2,2-difluoroethyl fluoromethyl carbonate, 2-fluoroethyl difluoromethyl carbonate, ethyltrifluoromethyl 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。 Fluorinated diethyl carbonate derivatives include ethyl-(2-fluoroethyl) carbonate, ethyl-(2,2-difluoroethyl) carbonate, bis(2-fluoroethyl) carbonate, 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, 2-trifluoroethyl-2',2'-difluoroethyl carbonate, bis(2,2,2-trifluoroethyl) carbonate and the like.

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。
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%以上であり、また、通常90体積%以下、好ましくは85体積%以下、より好ましくは80体積%以下である。鎖状カーボネートの含有量を上記範囲とすることによって、非水系電解液の粘度を適切な範囲とし、イオン伝導度の低下を抑制し、ひいては非水系電解液二次電池の出力特性を良好な範囲としやすくなる。
A chain carbonate may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
The content of the chain carbonate is not particularly limited, but is usually 15% by volume or more, preferably 20% by volume or more, more preferably 25% by volume or more, relative to the total amount of the solvent in the non-aqueous electrolytic solution, and It is usually 90% by volume or less, preferably 85% by volume or less, 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 is set in an appropriate range, the decrease in ionic conductivity is suppressed, and the output characteristics of the non-aqueous electrolyte secondary battery are kept in a good range. It becomes easier to

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。
例えば、特定の鎖状カーボネートとしてジエ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、ジエ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。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。
Furthermore, by combining a specific linear carbonate with a specific content of ethylene carbonate, the battery performance can be remarkably improved.
For example, when diethyl 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 it does not significantly impair the effects of the present invention. 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, based on the total amount of the solvent, and the content of diethyl carbonate is the total amount of the solvent in the non-aqueous electrolytic solution. 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 ethyl methyl carbonate is usually 20% by volume or more, preferably 30% by volume. % by volume or more, and usually 50% by volume or less, preferably 45% by volume or less. By setting the content within the above range, there is a tendency that high-temperature stability is excellent and gas generation is suppressed.

<1-6-3.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。
炭素数3~10の鎖状エーテルとしては、ジエチルエーテル、ジ(2-フルオロエチル)エーテル、ジ(2,2-ジフルオロエチル)エーテル、ジ(2,2,2-トリフルオロエチル)エーテル、エチル(2-フルオロエチル)エーテル、エチル(2,2,2-トリフルオロエチル)エーテル、エチル(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)エーテル、(2-フルオロエチル)(2,2,2-トリフルオロエチル)エーテル、(2-フルオロエチル)(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)エーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)エーテル、エチル-n-プロピルエーテル、エチル(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、エチル(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、エチル(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、2-フルオロエチル-n-プロピルエーテル、(2-フルオロエチル)(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(2-フルオロエチル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2-フルオロエチル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2-フルオロエチル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、2,2,2-トリフルオロエチル-n-プロピルエーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2,2,2-トリフルオロエチル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、1,1,2,2-テトラフルオロエチル-n-プロピルエーテル、(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(1,1,2,2-テトラフルオロエチル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ-n-プロピルエーテル、(n-プロピル)(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(n-プロピル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(n-プロピル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(n-プロピル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ(3-フルオロ-n-プロピル)エーテル、(3-フルオロ-n-プロピル)(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(3-フルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(3-フルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)エーテル、(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(3,3,3-トリフルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)エーテル、(2,2,3,3-テトラフルオロ-n-プロピル)(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ(2,2,3,3,3-ペンタフルオロ-n-プロピル)エーテル、ジ-n-ブチルエーテル、ジメトキシメタン、メトキシエトキシメタン、メトキシ(2-フルオロエトキシ)メタン、メトキシ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)メタンメトキシ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタン、ジエトキシメタン、エトキシ(2-フルオロエトキシ)メタン、エトキシ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)メタン、エトキシ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタン、ジ(2-フルオロエトキシ)メタン、(2-フルオロエトキシ)(2,2,2-トリフルオロエトキシ)メタン、(2-フルオロエトキシ)(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタンジ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)メタン、(2,2,2-トリフルオロエトキシ)(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタン、ジ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)メタン、ジメトキシエタン、メトキシエトキシエタン、メトキシ(2-フルオロエトキシ)エタン、メトキシ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)エタン、メトキシ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、ジエトキシエタン、エトキシ(2-フルオロエトキシ)エタン、エトキシ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)エタン、エトキシ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(2-フルオロエトキシ)エタン、(2-フルオロエトキシ)(2,2,2-トリフルオロエトキシ)エタン、(2-フルオロエトキシ)(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(2,2,2-トリフルオロエトキシ)エタン、(2,2,2-トリフルオロエトキシ)(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、ジ(1,1,2,2-テトラフルオロエトキシ)エタン、エチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。
<1-6-3. Ether-based compound>
Preferred ether compounds are chain ethers having 3 to 10 carbon atoms and cyclic ethers having 3 to 6 carbon atoms.
Chain ethers having 3 to 10 carbon atoms include diethyl ether, di(2-fluoroethyl) ether, di(2,2-difluoroethyl) ether, di(2,2,2-trifluoroethyl) ether, ethyl (2-fluoroethyl) ether, ethyl (2,2,2-trifluoroethyl) ether, ethyl (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) ether, (2-fluoroethyl) (2,2,2 -trifluoroethyl)ether, (2-fluoroethyl)(1,1,2,2-tetrafluoroethyl)ether, (2,2,2-trifluoroethyl)(1,1,2,2-tetrafluoro ethyl) ether, ethyl-n-propyl ether, ethyl (3-fluoro-n-propyl) ether, ethyl (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, ethyl (2,2,3,3- tetrafluoro-n-propyl) ether, ethyl (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, 2-fluoroethyl-n-propyl ether, (2-fluoroethyl) (3-fluoro -n-propyl) ether, (2-fluoroethyl)(3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (2-fluoroethyl)(2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ) ether, (2-fluoroethyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, 2,2,2-trifluoroethyl-n-propyl ether, (2,2,2 -trifluoroethyl)(3-fluoro-n-propyl)ether, (2,2,2-trifluoroethyl)(3,3,3-trifluoro-n-propyl)ether, (2,2,2- trifluoroethyl)(2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl)ether, (2,2,2-trifluoroethyl)(2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ) ether, 1,1,2,2-tetrafluoroethyl-n-propyl ether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl)(3-fluoro-n-propyl) ether, (1,1,2 ,2-tetrafluoroethyl)(3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl)(2,2,3,3-tetrafluoro-n- propyl) ether, (1,1,2,2-tetrafluoroethyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di-n-propyl ether, (n-propyl) ( 3-fluoro-n-propyl) ether, (n-propyl)(3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (n-propyl)(2,2,3,3-tetrafluoro-n- propyl) ether, (n-propyl) (2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di(3-fluoro-n-propyl) ether, (3-fluoro-n-propyl) (3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (3-fluoro-n-propyl) (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (3-fluoro-n- propyl)(2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di(3,3,3-trifluoro-n-propyl) ether, (3,3,3-trifluoro-n -propyl)(2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (3,3,3-trifluoro-n-propyl)(2,2,3,3,3-pentafluoro-n -propyl) ether, di(2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl) ether, (2,2,3,3-tetrafluoro-n-propyl)(2,2,3,3,3 -pentafluoro-n-propyl) ether, di(2,2,3,3,3-pentafluoro-n-propyl) ether, di-n-butyl ether, dimethoxymethane, methoxyethoxymethane, methoxy(2-fluoroethoxy ) methane, methoxy(2,2,2-trifluoroethoxy)methane, methoxy(1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)methane, diethoxymethane, ethoxy(2-fluoroethoxy)methane, ethoxy(2,2 ,2-trifluoroethoxy)methane, ethoxy(1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)methane, di(2-fluoroethoxy)methane, (2-fluoroethoxy)(2,2,2-trifluoroethoxy ) methane, (2-fluoroethoxy)(1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)methane di(2,2,2-trifluoroethoxy)methane, (2,2,2-trifluoroethoxy)(1, 1,2,2-tetrafluoroethoxy)methane, di(1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)methane, dimethoxyethane, methoxyethoxyethane, methoxy(2-fluoroethoxy)ethane, methoxy(2,2, 2-trifluoroethoxy)ethane, methoxy(1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)ethane, diethoxyethane, ethoxy(2-fluoroethoxy)ethane, ethoxy(2,2,2-trifluoroethoxy)ethane , ethoxy(1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)ethane, di(2-fluoroethoxy)ethane, (2-fluoroethoxy)(2,2,2-trifluoroethoxy)ethane, (2-fluoroethoxy ) (1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)ethane, di(2,2,2-trifluoroethoxy)ethane, (2,2,2-trifluoroethoxy)(1,1,2,2- tetrafluoroethoxy)ethane, di(1,1,2,2-tetrafluoroethoxy)ethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and the like.

これらの中でも、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタン、エチレングリコールジ-n-プロピルエーテル、エチレングリコールジ-n-ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテルが、リチウムイオンへの溶媒和能力が高く、イオン解離性を向上させる点で好ましい。特に好ましくは、粘性が低く、高いイオン伝導度を与えることから、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、エトキシメトキシメタンである。 Among these, dimethoxymethane, diethoxymethane, ethoxymethoxymethane, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol di-n-butyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether have high solvating ability to lithium ions and ion dissociation. It is preferable in terms of improvement. Particularly preferred are dimethoxymethane, diethoxymethane, and ethoxymethoxymethane, since they have low viscosity and give high ionic conductivity.

炭素数3~6の環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、3-メチルテトラヒドロフラン、1,3-ジオキサン、2-メチル-1,3-ジオキサン、4-メチル-1,3-ジオキサン、1,4-ジオキサン等、及びこれらのフッ素化化合物が挙げられる。
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。エーテル系化合物の含有量が前記好ましい範囲内であれば、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。
Cyclic ethers having 3 to 6 carbon atoms include tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 3-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxane, 2-methyl-1,3-dioxane, 4-methyl-1,3-dioxane, 1 , 4-dioxane, etc., and fluorinated compounds thereof.
The content of the ether compound is not particularly limited, and is arbitrary as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. is 3% by volume or more, and usually 30% by volume or less, preferably 25% by volume or less, more preferably 20% by volume or less. If the content of the ether-based compound is within the above preferable range, it is easy to secure the effect of improving the degree of lithium ion dissociation of the ether and improving the ionic conductivity derived from the viscosity reduction. In addition, when the negative electrode active material is a carbonaceous material, the phenomenon of co-insertion of the chain ether together with the lithium ions can be suppressed, so that the input/output characteristics and charge/discharge rate characteristics can be set within appropriate ranges.

<1-6-4.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。
<1-6-4. Sulfone compound>
The sulfone-based compound is not particularly limited, even if it is a cyclic sulfone or a chain sulfone. , compounds having usually 2 to 6 carbon atoms, preferably 2 to 5 carbon atoms, are preferred. Although the number of sulfonyl groups in one molecule of the sulfone compound is not particularly limited, it is usually one or two.

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。 Cyclic sulfones 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, tetramethylenesulfones, tetramethylenedisulfones, hexamethylenesulfones, and hexamethylenedisulfones are more preferable, and tetramethylenesulfones (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。
中でも、2-メチルスルホラン、3-メチルスルホラン、2-フルオロスルホラン、3-フルオロスルホラン、2,2-ジフルオロスルホラン、2,3-ジフルオロスルホラン、2,4-ジフルオロスルホラン、2,5-ジフルオロスルホラン、3,4-ジフルオロスルホラン、2-フルオロ-3-メチルスルホラン、2-フルオロ-2-メチルスルホラン、3-フルオロ-3-メチルスルホラン、3-フルオロ-2-メチルスルホラン、4-フルオロ-3-メチルスルホラン、4-フルオロ-2-メチルスルホラン、5-フルオロ-3-メチルスルホラン、5-フルオロ-2-メチルスルホラン、2-フルオロメチルスルホラン、3-フルオロメチルスルホラン、2-ジフルオロメチルスルホラン、3-ジフルオロメチルスルホラン、2-トリフルオロメチルスルホラン、3-トリフルオロメチルスルホラン、2-フルオロ-3-(トリフルオロメチル)スルホラン、3-フルオロ-3-(トリフルオロメチル)スルホラン、4-フルオロ-3-(トリフルオロメチル)スルホラン、5-フルオロ-3-(トリフルオロメチル)スルホラン等がイオン伝導度が高く入出力が高い点で好ましい。
As sulfolanes, sulfolane and/or sulfolane derivatives (hereinafter sometimes abbreviated as “sulfolane” including sulfolane) are preferable. As the sulfolane derivative, one in which one or more hydrogen atoms bonded to carbon atoms constituting a sulfolane ring is substituted with a fluorine atom or an alkyl group is preferable.
Among others, 2-methylsulfolane, 3-methylsulfolane, 2-fluorosulfolane, 3-fluorosulfolane, 2,2-difluorosulfolane, 2,3-difluorosulfolane, 2,4-difluorosulfolane, 2,5-difluorosulfolane, 3,4-difluorosulfolane, 2-fluoro-3-methylsulfolane, 2-fluoro-2-methylsulfolane, 3-fluoro-3-methylsulfolane, 3-fluoro-2-methylsulfolane, 4-fluoro-3-methyl Sulfolane, 4-fluoro-2-methylsulfolane, 5-fluoro-3-methylsulfolane, 5-fluoro-2-methylsulfolane, 2-fluoromethylsulfolane, 3-fluoromethylsulfolane, 2-difluoromethylsulfolane, 3-difluoro methylsulfolane, 2-trifluoromethylsulfolane, 3-trifluoromethylsulfolane, 2-fluoro-3-(trifluoromethyl)sulfolane, 3-fluoro-3-(trifluoromethyl)sulfolane, 4-fluoro-3-( Trifluoromethyl)sulfolane, 5-fluoro-3-(trifluoromethyl)sulfolane and the like are preferable because of their high ionic conductivity and high input/output.

また、鎖状スルホンとしては、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、n-プロピルメチルスルホン、n-プロピルエチルスルホン、ジ-n-プロピルスルホン、イソプロピルメチルスルホン、イソプロピルエチルスルホン、ジイソプロピルスルホン、n-ブチルメチルスルホン、n-ブチルエチルスルホン、t-ブチルメチルスルホン、t-ブチルエチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、モノフルオロエチルメチルスルホン、ジフルオロエチルメチルスルホン、トリフルオロエチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン、エチルモノフルオロメチルスルホン、エチルジフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、パーフルオロエチルメチルスルホン、エチルトリフルオロエチルスルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、ジ(トリフルオロエチル)スルホン、パーフルオロジエチルスルホン、フルオロメチル-n-プロピルスルホン、ジフルオロメチル-n-プロピルスルホン、トリフルオロメチル-n-プロピルスルホン、フルオロメチルイソプロピルスルホン、ジフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル-n-プロピルスルホン、トリフルオロエチルイソプロピルスルホン、ペンタフルオロエチル-n-プロピルスルホン、ペンタフルオロエチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル-n-ブチルスルホン、トリフルオロエチル-t-ブチルスルホン、ペンタフルオロエチル-n-ブチルスルホン、ペンタフルオロエチル-t-ブチルスルホン等が挙げられる。 Examples of chain sulfone include dimethylsulfone, ethylmethylsulfone, diethylsulfone, n-propylmethylsulfone, n-propylethylsulfone, di-n-propylsulfone, isopropylmethylsulfone, isopropylethylsulfone, diisopropylsulfone, n- butylmethylsulfone, n-butylethylsulfone, t-butylmethylsulfone, t-butylethylsulfone, monofluoromethylmethylsulfone, difluoromethylmethylsulfone, trifluoromethylmethylsulfone, monofluoroethylmethylsulfone, difluoroethylmethylsulfone, trifluoroethylmethylsulfone, pentafluoroethylmethylsulfone, ethylmonofluoromethylsulfone, ethyldifluoromethylsulfone, ethyltrifluoromethylsulfone, perfluoroethylmethylsulfone, ethyltrifluoroethylsulfone, ethylpentafluoroethylsulfone, di(tri fluoroethyl)sulfone, perfluorodiethylsulfone, fluoromethyl-n-propylsulfone, difluoromethyl-n-propylsulfone, trifluoromethyl-n-propylsulfone, fluoromethylisopropylsulfone, difluoromethylisopropylsulfone, trifluoromethylisopropylsulfone , trifluoroethyl-n-propylsulfone, trifluoroethylisopropylsulfone, pentafluoroethyl-n-propylsulfone, pentafluoroethylisopropylsulfone, trifluoroethyl-n-butylsulfone, trifluoroethyl-t-butylsulfone, penta fluoroethyl-n-butylsulfone, pentafluoroethyl-t-butylsulfone and the like.

中でも、ジメチルスルホン、エチルメチルスルホン、ジエチルスルホン、n-プロピルメチルスルホン、イソプロピルメチルスルホン、n-ブチルメチルスルホン、t-ブチルメチルスルホン、モノフルオロメチルメチルスルホン、ジフルオロメチルメチルスルホン、トリフルオロメチルメチルスルホン、モノフルオロエチルメチルスルホン、ジフルオロエチルメチルスルホン、トリフルオロエチルメチルスルホン、ペンタフルオロエチルメチルスルホン、エチルモノフルオロメチルスルホン、エチルジフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロメチルスルホン、エチルトリフルオロエチルスルホン、エチルペンタフルオロエチルスルホン、トリフルオロメチル-n-プロピルスルホン、トリフルオロメチルイソプロピルスルホン、トリフルオロエチル-n-ブチルスルホン、トリフルオロエチル-t-ブチルスルホン、トリフルオロメチル-n-ブチルスルホン、トリフルオロメチル-t-ブチルスルホン等が電解液の高温保存安定性が向上する点で好ましい。 Among others, dimethylsulfone, ethylmethylsulfone, diethylsulfone, n-propylmethylsulfone, isopropylmethylsulfone, n-butylmethylsulfone, t-butylmethylsulfone, monofluoromethylmethylsulfone, difluoromethylmethylsulfone, trifluoromethylmethylsulfone , monofluoroethylmethylsulfone, difluoroethylmethylsulfone, trifluoroethylmethylsulfone, pentafluoroethylmethylsulfone, ethylmonofluoromethylsulfone, ethyldifluoromethylsulfone, ethyltrifluoromethylsulfone, ethyltrifluoroethylsulfone, ethylpentafluoro ethylsulfone, trifluoromethyl-n-propylsulfone, trifluoromethylisopropylsulfone, trifluoroethyl-n-butylsulfone, trifluoroethyl-t-butylsulfone, trifluoromethyl-n-butylsulfone, trifluoromethyl-t -Butyl sulfone and the like are preferable in terms of improving the high-temperature storage stability of the electrolytic solution.

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。 The content of the sulfone-based compound is not particularly limited, and is arbitrary as long as it does not significantly impair the effects of the present invention. 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. If the content of the sulfone-based compound is within the above range, there is a tendency to obtain an electrolytic solution having excellent high-temperature storage stability.

<2.非水系電解液二次電池>
上述した非水系電解液が用いられる非水系電解液二次電池は、金属イオンを吸蔵及び放出可能な正極と、金属イオンを吸蔵及び放出可能な、Liと合金化可能な金属系材料と、黒鉛と、を含有する負極活物質を含む負極と、上述した非水系電解液とを備えるものである。
<2. Non-aqueous electrolyte secondary battery>
A non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte described above includes a positive electrode that can occlude and release metal ions, a metallic material that can occlude and release metal ions and can be alloyed with Li, and graphite. and a negative electrode containing a negative electrode active material containing and the non-aqueous electrolytic solution described above.

<2-1.電池構成>
非水系電解液二次電池は、上述した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二次電池と同様である。通常は、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、非水系電解液二次電池の形状は特に制限されるものではなく、円筒型
、角形、ラミネート型、コイン型、大型等の何れであってもよい。
<2-1. Battery configuration>
The non-aqueous electrolyte secondary battery is the same as conventionally known non-aqueous electrolyte secondary batteries except for the non-aqueous electrolyte described above. Usually, a positive electrode and a negative electrode are laminated via a porous film (separator) impregnated with a non-aqueous electrolytic solution, and these are housed in a case (exterior body). Therefore, the shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery is not particularly limited, and may be cylindrical, rectangular, laminated, coin-shaped, large-sized, or the like.

<2-2.非水系電解液>
非水系電解液としては、上述の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、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。
<2-3.負極>
負極は、集電体上に負極活物質層を有するものであってよく、負極活物質層は負極活物質を含有する。以下、負極活物質について述べる。
<2-2. Non-aqueous electrolytic solution>
As the non-aqueous electrolytic solution, the non-aqueous electrolytic solution described above is used. It should be noted that other non-aqueous electrolytic solutions may be blended with the non-aqueous electrolytic solution without departing from the gist of the present invention.
<2-3. negative electrode>
The negative electrode may have a negative electrode active material layer on a current collector, and the negative electrode active material layer contains the negative electrode active material. The negative electrode active material will be described below.

負極活物質としては、電気化学的にリチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、特に制限はない。その具体例としては、炭素質材料、金属合金系材料、リチウム含有金属複合酸化物材料等が挙げられ、炭素質材料として黒鉛を含むことが好ましい。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。
<2-3-1.炭素質材料>
負極活物質として用いられる炭素質材料としては、
(1)天然黒鉛、
(2)人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質を400~3200℃の範囲で一回以上熱処理した炭素質材料、
(3)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる結晶性を有する炭素質から成り立ちかつ/又はその異なる結晶性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、
(4)負極活物質層が少なくとも2種類以上の異なる配向性を有する炭素質から成り立ちかつ/又はその異なる配向性の炭素質が接する界面を有している炭素質材料、
から選ばれるものが初期不可逆容量、高電流密度充放電特性のバランスがよく好ましい。また、(1)~(4)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
上記(2)の人造炭素質物質並びに人造黒鉛質物質の具体的な例としては、天然黒鉛、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチ、石油系ピッチ、あるいはこれらピッチを酸化処理したもの、ニードルコークス、ピッチコークス及びこれらを一部黒鉛化した炭素材、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維等の有機物の熱分解物、炭化可能な有機物、及びこれらの炭化物、又は炭化可能な有機物をベンゼン、トルエン、キシレン、キノリン、n-へキサン等の低分子有機溶媒に溶解させた溶液及びこれらの炭化物等が挙げられる。
The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can electrochemically intercalate and deintercalate lithium ions. Specific examples thereof include carbonaceous materials, metal alloy materials, lithium-containing metal composite oxide materials, and the like, and graphite is preferably included as the carbonaceous material. These may be used individually by 1 type, and may be used together, combining 2 or more types arbitrarily.
<2-3-1. Carbonaceous Material>
As a carbonaceous material used as a negative electrode active material,
(1) natural graphite,
(2) carbonaceous materials obtained by heat-treating artificial carbonaceous substances and artificial graphite substances at a temperature in the range of 400 to 3200° C. one or more times;
(3) a carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is composed of at least two types of carbonaceous materials with different crystallinities and/or has an interface where the carbonaceous materials with different crystallinities are in contact;
(4) a carbonaceous material in which the negative electrode active material layer is composed of at least two types of carbonaceous matter with different orientations and/or has an interface where the carbonaceous matter with different orientations are in contact;
Those selected from are preferable because they have a good balance between initial irreversible capacity and high current density charge/discharge characteristics. In addition, the carbonaceous materials of (1) to (4) may be used singly, or two or more of them may be used in any combination and ratio. Specific examples of graphite substances include natural graphite, coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch, petroleum-based pitch, or oxidized products of these pitches, needle coke, pitch coke, and partial graphite of these. Carbonized carbon materials, furnace black, acetylene black, thermal decomposition products of organic substances such as pitch-based carbon fibers, carbonizable organic substances, and carbonized products thereof or carbonizable organic substances are converted to benzene, toluene, xylene, quinoline, n- A solution dissolved in a low-molecular-weight organic solvent such as xane, and a carbonized product thereof may be mentioned.

<2-3-2.炭素質負極の構成、物性、調製方法>
炭素質材料についての性質や炭素質材料を含有する負極電極及び電極化手法、集電体、非水系電解液二次電池については、次に示す(1)~(13)の何れか1項又は複数項を同時に満たしていることが望ましい。
<2-3-2. Structure, physical properties, and preparation method of carbonaceous negative electrode>
Regarding the properties of carbonaceous materials, negative electrodes and electrode preparation methods containing carbonaceous materials, current collectors, and non-aqueous electrolyte secondary batteries, any one of the following (1) to (13) or It is desirable to satisfy multiple terms at the same time.

(1)X線パラメータ
炭素質材料の学振法によるX線回折で求めた格子面(002面)のd値(層間距離)が、通常0.335~0.340nmであり、好ましくは0.335~0.338nmであり、とりわけ0.335~0.337nmであるものが好ましい。
また、学振法によるX線回折で求めた結晶子サイズ(Lc)は、通常1.0nm以上、好ましくは1.5nm以上、特に好ましくは2nm以上である。
(1) X-ray parameters The d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction of the carbonaceous material according to the Gakushin method is usually 0.335 to 0.340 nm, preferably 0.340 nm. 335 to 0.338 nm, particularly preferably 0.335 to 0.337 nm.
Also, the crystallite size (Lc) determined by X-ray diffraction according to the Gakushin method is usually 1.0 nm or more, preferably 1.5 nm or more, and particularly preferably 2 nm or more.

(2)体積基準平均粒子径
炭素質材料の体積基準平均粒子径(メジアン径d50)は、特に限定されないが、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上がさらに好ましく、7μm以上が特に好ましく、また、通常100μm以下であり、50μm以下が好ましく、40μm以
下がより好ましく、30μm以下がさらに好ましく、25μm以下が特に好ましい。
(2) Volume-based average particle size The volume-based average particle size (median diameter d50) of the carbonaceous material is not particularly limited, but is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and particularly 7 μm or more. It is preferably 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, even more preferably 30 μm or less, and particularly preferably 25 μm or less.

なお、平均粒子径(d50)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定方法等で求められる。
体積基準平均粒子径の測定は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約10mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA-700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径d50を、炭素質材料の体積基準平均粒子径と定義する。
The average particle size (d50) can be obtained by laser diffraction/scattering particle size distribution measuring method or the like.
The volume-based average particle size is measured by dispersing carbon powder in a 0.2% by mass aqueous solution (about 10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, a surfactant, and measuring the particle size distribution by laser diffraction/scattering. (eg, LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.). The median diameter d50 obtained by the measurement is defined as the volume-based average particle diameter of the carbonaceous material.

(3)ラマンR値、ラマン半値幅
炭素質材料のラマンR値は、アルゴンイオンレーザーラマンスペクトル法を用いて測定した値が、通常0.01以上であり、0.03以上が好ましく、0.1以上がさらに好ましく、また、通常1.5以下であり、1.2以下が好ましく、1以下がさらに好ましく、0.5以下が特に好ましい。
(3) Raman R value and Raman half-value width The Raman R value of the carbonaceous material measured using an argon ion laser Raman spectroscopy is usually 0.01 or more, preferably 0.03 or more, and 0.03 or more. It is more preferably 1 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1.2 or less, further preferably 1 or less, and particularly preferably 0.5 or less.

ラマンR値が上記範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。すなわち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、上記範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。 When the Raman R value is below the above range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and the number of sites where Li intercalates between layers may decrease during charging and discharging. That is, the charge acceptability may deteriorate. Moreover, when the density of the negative electrode is increased by pressing after coating the current collector, crystals tend to be oriented in the direction parallel to the electrode plate, which may lead to deterioration in load characteristics. On the other hand, when the above range is exceeded, the crystallinity of the particle surface decreases, the reactivity with the non-aqueous electrolytic solution increases, and this may lead to a decrease in efficiency and an increase in gas generation.

また、炭素質材料の1580cm-1付近のラマン半値幅は特に制限されないが、通常10cm-1以上であり、15cm-1以上が好ましく、また、通常100cm-1以下であり、80cm-1以下が好ましく、60cm-1以下がさらに好ましく、40cm-1以下が特に好ましい。
ラマン半値幅が上記範囲を下回ると、粒子表面の結晶性が高くなり過ぎて、充放電に伴ってLiが層間に入るサイトが少なくなる場合がある。すなわち、充電受入性が低下する場合がある。また、集電体に塗布した後、プレスすることによって負極を高密度化した場合に電極板と平行方向に結晶が配向しやすくなり、負荷特性の低下を招く場合がある。一方、上記範囲を上回ると、粒子表面の結晶性が低下し、非水系電解液との反応性が増し、効率の低下やガス発生の増加を招く場合がある。
In addition, although the Raman half width of the carbonaceous material near 1580 cm −1 is not particularly limited, it is usually 10 cm −1 or more, preferably 15 cm −1 or more, and usually 100 cm −1 or less, and 80 cm −1 or less. It is preferably 60 cm -1 or less, more preferably 40 cm -1 or less.
When the Raman half-value width is below the above range, the crystallinity of the particle surface becomes too high, and the number of sites where Li intercalates between layers may decrease during charging and discharging. That is, the charge acceptability may deteriorate. Moreover, when the density of the negative electrode is increased by pressing after coating the current collector, crystals tend to be oriented in the direction parallel to the electrode plate, which may lead to deterioration in load characteristics. On the other hand, when the above range is exceeded, the crystallinity of the particle surface decreases, the reactivity with the non-aqueous electrolytic solution increases, and this may lead to a decrease in efficiency and an increase in gas generation.

ラマンスペクトルの測定は、ラマン分光器(例えば、日本分光社製ラマン分光器)を用いて、試料を測定セル内へ自然落下させて充填し、セル内のサンプル表面にアルゴンイオンレーザー光を照射しながら、セルをレーザー光と垂直な面内で回転させることにより行なう。得られるラマンスペクトルについて、1580cm-1付近のピークPAの強度IAと、1360cm-1付近のピークPBの強度IBとを測定し、その強度比R(R=IB/IA)を算出する。該測定で算出されるラマンR値を、本発明における炭素質材料のラマンR値と定義する。また、得られるラマンスペクトルの1580cm-1付近のピークPAの半値幅を測定し、これを本発明における炭素質材料のラマン半値幅と定義する。 The Raman spectrum was measured using a Raman spectrometer (for example, a Raman spectrometer manufactured by JASCO Corporation). while rotating the cell in a plane perpendicular to the laser beam. For the obtained Raman spectrum, the intensity IA of the peak PA near 1580 cm −1 and the intensity IB of the peak PB near 1360 cm −1 are measured to calculate the intensity ratio R (R=IB/IA). The Raman R value calculated by the measurement is defined as the Raman R value of the carbonaceous material in the present invention. Also, the half width of the peak PA near 1580 cm −1 of the obtained Raman spectrum is measured and defined as the Raman half width of the carbonaceous material in the present invention.

また、上記のラマン測定条件は、次の通りである。
・アルゴンイオンレーザー波長 :514.5nm
・試料上のレーザーパワー :15~25mW
・分解能 :10~20cm-1
・測定範囲 :1100cm-1~1730cm-1
・ラマンR値、ラマン半値幅解析:バックグラウンド処理
・スムージング処理 :単純平均、コンボリューション5ポイント
Moreover, the above Raman measurement conditions are as follows.
・Argon ion laser wavelength: 514.5 nm
・Laser power on the sample: 15 to 25 mW
・Resolution: 10 to 20 cm -1
・Measurement range: 1100 cm -1 to 1730 cm -1
・Raman R value, Raman half width analysis: Background processing ・Smoothing processing: simple average, convolution 5 points

(4)BET比表面積
炭素質材料のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値が、通常0.1m・g-1以上であり、0.7m・g-1以上が好ましく、1.0m・g-1以上がさらに好ましく、1.5m・g-1以上が特に好ましく、また、通常100m・g-1以下であり、25m・g-1以下が好ましく、15m・g-1以下がさらに好ましく、10m・g-1以下が特に好ましい。
(4) BET specific surface area The BET specific surface area of the carbonaceous material is usually 0.1 m 2 ·g −1 or more, and 0.7 m 2 ·g −1 or more, as measured using the BET method. is preferred, more preferably 1.0 m 2 ·g −1 or more, particularly preferably 1.5 m 2 ·g −1 or more, and usually 100 m 2 ·g −1 or less, and 25 m 2 ·g −1 or less. It is preferably 15 m 2 ·g −1 or less, and particularly preferably 10 m 2 ·g −1 or less.

BET比表面積の値がこの範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の充電時にリチウムの受け入れ性が悪くなりやすく、リチウムが電極表面で析出しやすくなり、安定性が低下する可能性がある。一方、この範囲を上回ると、負極材料として用いた時に非水系電解液との反応性が増加し、ガス発生が多くなりやすく、好ましい電池が得られにくい場合がある。 If the value of the BET specific surface area is below this range, the acceptability of lithium tends to deteriorate during charging when used as a negative electrode material, lithium tends to deposit on the electrode surface, and stability may decrease. On the other hand, if it exceeds this range, the reactivity with the non-aqueous electrolytic solution increases when used as a negative electrode material, gas generation tends to increase, and it may be difficult to obtain a preferable battery.

BET法による比表面積の測定は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。該測定で求められる比表面積を、本発明における炭素質材料のBET比表面積と定義する。 Measurement of the specific surface area by the BET method uses a surface area meter (for example, fully automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken) to pre-dry the sample at 350 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow. Using a nitrogen-helium mixed gas accurately adjusted so that the value of the relative pressure of nitrogen is 0.3, the nitrogen adsorption BET single-point method is performed by the gas flow method. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the carbonaceous material in the present invention.

(5)円形度
炭素質材料の球形の程度として円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。なお、円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
炭素質材料の粒子径が3~40μmの範囲にある粒子の円形度は1に近いほど望ましく、また、0.1以上が好ましく、中でも0.5以上がより好ましく、0.8以上がさらに好ましく、0.85以上が特に好ましく、0.9以上が最も好ましい。
(5) Circularity When the degree of circularity of the carbonaceous material is measured, it preferably falls within the following range. The degree of circularity is defined as "degree of circularity = (perimeter of an equivalent circle having the same area as the projected particle shape)/(actual perimeter of the projected shape of the particle)". Become a true sphere.
The circularity of the carbonaceous material having a particle diameter in the range of 3 to 40 μm is preferably as close to 1 as possible, and is preferably 0.1 or more, more preferably 0.5 or more, and further preferably 0.8 or more. , 0.85 or more is particularly preferred, and 0.9 or more is most preferred.

高電流密度充放電特性は、円形度が大きいほど向上する。従って、円形度が上記範囲を下回ると、負極活物質の充填性が低下し、粒子間の抵抗が増大して、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。
円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックス社製FPIA)を用いて行う。試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6~400μmに指定し、粒子径が3~40μmの範囲の粒子について測定する。該測定で求められる円形度を、本発明における炭素質材料の円形度と定義する。
High-current-density charge-discharge characteristics are improved as the degree of circularity increases. Therefore, when the circularity is below the above range, the filling property of the negative electrode active material is lowered, the resistance between particles is increased, and the short-time high-current-density charge-discharge characteristics may be deteriorated.
Circularity is measured using a flow-type particle image analyzer (for example, FPIA manufactured by Sysmex Corporation). About 0.2 g of the sample is dispersed in a 0.2% by mass aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and irradiated with 28 kHz ultrasonic waves at an output of 60 W for 1 minute. , the detection range is specified to be 0.6 to 400 μm, and the particle size is measured in the range of 3 to 40 μm. The circularity obtained by the measurement is defined as the circularity of the carbonaceous material in the present invention.

円形度を向上させる方法は、特に限定されないが、球形化処理を施して球形にしたものが、電極体にしたときの粒子間空隙の形状が整うので好ましい。球形化処理の例としては、せん断力、圧縮力を与えることによって機械的に球形に近づける方法、複数の微粒子をバインダー若しくは、粒子自身の有する付着力によって造粒する機械的・物理的処理方法等が挙げられる。 The method for improving the circularity is not particularly limited, but it is preferable to subject the particles to spheroidization treatment so that the shape of the inter-particle voids is uniform when the electrode body is formed. Examples of spheroidizing treatment include a method of mechanically approximating a spherical shape by applying a shearing force or a compressive force, a mechanical/physical treatment method of granulating a plurality of fine particles using a binder or the adhesive force of the particles themselves. is mentioned.

(6)タップ密度
炭素質材料のタップ密度は、通常0.1g・cm-3以上であり、0.5g・cm-3以上が好ましく、0.7g・cm-3以上がさらに好ましく、1g・cm-3以上が特に好ましく、また、通常2g・cm-3以下が好ましく、1.8g・cm-3以下がさらに好ましく、1.6g・cm-3以下が特に好ましい。
(6) Tap density The tap density of the carbonaceous material is usually 0.1 g cm -3 or more, preferably 0.5 g cm -3 or more, more preferably 0.7 g cm -3 or more, and 1 g cm -3 or more. cm −3 or more is particularly preferable, and usually 2 g·cm −3 or less is preferable, 1.8 g·cm −3 or less is more preferable, and 1.6 g·cm −3 or less is particularly preferable.

タップ密度が、上記範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、
高容量の電池を得ることができない場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、粒子間の導電性が確保され難くなり、好ましい電池特性が得られにくい場合がある。
タップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cmのタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量からタップ密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明における炭素質材料のタップ密度として定義する。
If the tap density is less than the above range, it is difficult to increase the packing density when used as a negative electrode,
It may not be possible to obtain a high-capacity battery. On the other hand, when the above range is exceeded, the voids between the particles in the electrode become too small, it becomes difficult to ensure the conductivity between the particles, and it may be difficult to obtain preferable battery characteristics.
The tap density is measured by passing the sample through a sieve with an opening of 300 μm, dropping the sample into a tapping cell of 20 cm 3 and filling the sample to the upper end surface of the cell, and then using a powder density measuring instrument (for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. Using a tap densityr, tapping is performed 1000 times with a stroke length of 10 mm, and the tap density is calculated from the volume at that time and the mass of the sample. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the carbonaceous material in the present invention.

(7)配向比
炭素質材料の配向比は、通常0.005以上であり、0.01以上が好ましく、0.015以上がより好ましく、また、通常0.67以下である。配向比が、上記範囲を下回ると、高密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の上限は、炭素質材料の配向比の理論上限値である。
(7) Orientation ratio The orientation ratio of the carbonaceous material is usually 0.005 or more, preferably 0.01 or more, more preferably 0.015 or more, and usually 0.67 or less. If the orientation ratio is below the above range, the high-density charge/discharge characteristics may deteriorate. The upper limit of the above range is the theoretical upper limit of the orientation ratio of the carbonaceous material.

配向比は、試料を加圧成型してからX線回折により測定する。試料0.47gを直径17mmの成型機に充填し58.8MN・m-2で圧縮して得た成型体を、粘土を用いて測定用試料ホルダーの面と同一面になるようにセットしてX線回折を測定する。得られた炭素の(110)回折と(004)回折のピーク強度から、(110)回折ピーク強度/(004)回折ピーク強度で表わされる比を算出する。該測定で算出される配向比を、本発明における炭素質材料の配向比と定義する。 The orientation ratio is measured by X-ray diffraction after pressure-molding the sample. 0.47 g of the sample is filled in a molding machine with a diameter of 17 mm and compressed at 58.8 MN m −2 , and the molded body obtained is set on the same plane as the surface of the sample holder for measurement using clay. X-ray diffraction is measured. From the obtained peak intensities of (110) diffraction and (004) diffraction of carbon, a ratio represented by (110) diffraction peak intensity/(004) diffraction peak intensity is calculated. The orientation ratio calculated by the measurement is defined as the orientation ratio of the carbonaceous material in the present invention.

X線回折測定条件は次の通りである。なお、「2θ」は回折角を示す。
・ターゲット:Cu(Kα線)グラファイトモノクロメーター・スリット:
発散スリット=0.5度
受光スリット=0.15mm
散乱スリット=0.5度
・測定範囲及びステップ角度/計測時間:
(110)面:75度≦2θ≦80度 1度/60秒
(004)面:52度≦2θ≦57度 1度/60秒
The X-ray diffraction measurement conditions are as follows. Note that "2θ" indicates a diffraction angle.
・Target: Cu (Kα ray) graphite monochromator ・Slit:
Divergence slit = 0.5 degrees Receiving slit = 0.15 mm
Scattering slit = 0.5 degrees Measurement range and step angle/measurement time:
(110) face: 75 degrees ≤ 2θ ≤ 80 degrees 1 degree / 60 seconds (004) face: 52 degrees ≤ 2θ ≤ 57 degrees 1 degree / 60 seconds

(8)アスペクト比(粉)
炭素質材料のアスペクト比は、通常1以上、また、通常10以下であり、8以下が好ましく、5以下がより好ましい。アスペクト比が、上記範囲を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の下限は、炭素質材料のアスペクト比の理論下限値である。
(8) Aspect ratio (powder)
The aspect ratio of the carbonaceous material is usually 1 or more and usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 5 or less. If the aspect ratio exceeds the above range, streaks may occur during the production of an electrode plate, and a uniform coating surface may not be obtained, resulting in deterioration in high-current-density charge-discharge characteristics. The lower limit of the above range is the theoretical lower limit of the aspect ratio of the carbonaceous material.

アスペクト比の測定は、炭素質材料粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行う。厚さ50ミクロン以下の金属の端面に固定した任意の50個の黒鉛粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の炭素質材料粒子の最長となる径Pと、それと直交する最短となる径Qを測定し、P/Qの平均値を求める。該測定で求められるアスペクト比(P/Q)を、本発明における炭素質材料のアスペクト比と定義する。 The aspect ratio is measured by magnifying and observing the carbonaceous material particles with a scanning electron microscope. Select any 50 graphite particles fixed to the end face of metal with a thickness of 50 microns or less, rotate and tilt the stage on which the sample is fixed for each, and observe the carbonaceous material three-dimensionally. The longest diameter P of the particles and the shortest diameter Q orthogonal thereto are measured, and the average value of P/Q is obtained. The aspect ratio (P/Q) determined by the measurement is defined as the aspect ratio of the carbonaceous material in the present invention.

(9)電極作製
負極の製造は、本発明の効果を著しく制限しない限り、公知の何れの方法を用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、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。
(9) Electrode production Any known method can be used to produce the negative electrode as long as it does not significantly limit the effects of the present invention. For example, a negative electrode active material may be formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc., to form a slurry, applying the slurry to a current collector, drying the slurry, and pressing the slurry. can be done.

電池の非水系電解液注液工程直前の段階での片面あたりの負極活物質層の厚さは、通常15μm以上であり、20μm以上が好ましく、30μm以上がより好ましく、また、通常150μm以下であり、120μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。負極活物質の厚さが、この範囲を上回ると、非水系電解液が集電体界面付近まで浸透しにくいため、高電流密度充放電特性が低下する場合があるためである。またこの範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合があるためである。また、負極活物質をロール成形してシート電極としてもよく、圧縮成形によりペレット電極としてもよい。 The thickness of the negative electrode active material layer per side at the stage immediately before the non-aqueous electrolyte injection step of the battery is usually 15 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and usually 150 μm or less. , is preferably 120 μm or less, more preferably 100 μm or less. This is because if the thickness of the negative electrode active material exceeds this range, the non-aqueous electrolytic solution is less likely to permeate to the vicinity of the current collector interface, which may deteriorate the high current density charge/discharge characteristics. Also, if the ratio falls below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the capacity of the battery may decrease. Further, the negative electrode active material may be roll-molded to form a sheet electrode, or compression-molded to form a pellet electrode.

(10)集電体
負極活物質を保持させる集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、例えば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられるが、加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
また、集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば、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る。中でも、好ましくは金属薄膜、より好ましくは銅箔であり、さらに好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。
(10) Current collector Any known current collector can be used as the current collector for holding the negative electrode active material. Examples of the current collector for the negative electrode include metal materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Copper is particularly preferable in terms of ease of processing and cost.
When the current collector is made of a metal material, examples of the shape of the current collector include metal foil, metal cylinder, metal coil, metal plate, metal thin film, expanded metal, punched metal, and foamed metal. Among them, metal thin films are preferred, copper foils are more preferred, and rolled copper foils produced by a rolling method and electrolytic copper foils produced by an electrolysis method are more preferred, both of which can be used as current collectors.

また、銅箔の厚さが25μmよりも薄い場合、純銅よりも強度の高い銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu-Cr-Zr合金等)を用いることができる。
集電体の厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、また、通常1mm以下であり、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましい。集電体の厚さが、1μmより薄くなると、強度が低下するため塗布が困難となる場合がある。また、1mmより厚くなると、捲回等の電極の形を変形させる場合がある。なお、集電体は、メッシュ状でもよい。
If the thickness of the copper foil is less than 25 μm, a copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu--Cr--Zr alloy, etc.) having higher strength than pure copper can be used.
Although the thickness of the current collector is arbitrary, it is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. When the thickness of the current collector is less than 1 μm, the strength may be lowered, which may make coating difficult. Moreover, if the thickness is more than 1 mm, the shape of the electrode may be deformed due to winding or the like. Note that the current collector may be mesh-like.

(11)集電体と負極活物質層の厚さの比
集電体と負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負極活物質層厚さ)/(集電体の厚さ)」の値は、通常150以下、20以下が好ましく、10以下がより好ましく、また、通常0.1以上、0.4以上が好ましく、1以上がより好ましい。
(11) Thickness Ratio of Current Collector and Negative Electrode Active Material Layer The thickness ratio of the current collector and the negative electrode active material layer is not particularly limited, The value of "substance layer thickness)/(current collector thickness)" is usually 150 or less, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and usually 0.1 or more, preferably 0.4 or more, and 1 The above is more preferable.

集電体と負極活物質層の厚さの比が、上記範囲を上回ると、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る場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。 When the thickness ratio of the current collector and the negative electrode active material layer exceeds the above range, the current collector may generate heat due to Joule heat during charging and discharging at a high current density. On the other hand, below the above range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the capacity of the battery may decrease.

(12)電極密度
負極活物質を電極化した際の電極構造は特には限定されないが、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以上がより好ましく、1.3g・cm-3以上がさらに好ましく、また、通常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、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。
(12) Electrode Density The electrode structure when the negative electrode active material is formed into an electrode is not particularly limited . 2 g·cm −3 or more is more preferable, 1.3 g·cm −3 or more is more preferable, and usually 2.2 g·cm −3 or less is preferable, and 2.1 g·cm −3 or less is more preferable. 0 g·cm −3 or less is more preferable, and 1.9 g·cm −3 or less is particularly preferable. When the density of the negative electrode active material present on the current collector exceeds the above range, the negative electrode active material particles are destroyed, the initial irreversible capacity increases, and the non-aqueous A deterioration in high-current-density charge-discharge characteristics may be caused due to a decrease in permeability of the electrolytic solution. On the other hand, 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.

(13)バインダー
負極活物質を結着するバインダーとしては、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に
対して安定な材料であれば、特に制限されない。
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)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・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・スチレン共重合体、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、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、ポリ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。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。
(13) Binder The binder that binds the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolytic solution and the solvent used in electrode production.
Specific examples include resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluororubber, NBR ( Acrylonitrile-butadiene rubber), rubbery polymers such as ethylene-propylene rubber; styrene-butadiene-styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), styrene-ethylene- Thermoplastic elastomeric polymers such as butadiene/styrene copolymers, styrene/isoprene/styrene block copolymers or hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene/vinyl acetate copolymers Coalescence, soft resinous polymers such as propylene/α-olefin copolymers; fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene/ethylene copolymers; alkalis Examples thereof include polymer compositions having ion conductivity of metal ions (especially lithium ions). These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、並びに必要に応じて使用される増粘剤及び導電材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。
水系溶媒の例としては水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒の例としては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、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジエチルエーテル、ジメチルアセトアミド、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、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。
As the solvent for forming the slurry, there is no particular limitation on the type of solvent as long as it is capable of dissolving or dispersing the negative electrode active material, the binder, and the thickener and conductive material used as necessary. Either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
Examples of aqueous solvents include water and alcohols, and examples of organic solvents include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, diethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethylsulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, and the like. .

特に水系溶媒を用いる場合、増粘剤に併せて分散剤等を含有させ、SBR等のラテックスを用いてスラリー化することが好ましい。なお、これらの溶媒は、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。
負極活物質に対するバインダーの割合は、特に限定されないが、0.1質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましく、0.6質量%以上がさらに好ましく、また、通常20質量%以下が好ましく、15質量%以下がより好ましく、10質量%以下がさらに好ましく、8質量%以下が特に好ましい。負極活物質に対するバインダーの割合が、上記範囲を上回ると、バインダー量が電池容量に寄与しないバインダー割合が増加して、電池容量の低下を招く場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極電極の強度低下を招く場合がある。
In particular, when using an aqueous solvent, it is preferable to add a dispersant and the like together with the thickener and make a slurry using a latex such as SBR. In addition, these solvent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.
The ratio of the binder to the negative electrode active material is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, further preferably 0.6% by mass or more, and usually 20% by mass or less. is preferred, 15% by mass or less is more preferred, 10% by mass or less is even more preferred, and 8% by mass or less is particularly preferred. If the ratio of the binder to the negative electrode active material exceeds the above range, the ratio of the binder that does not contribute to the battery capacity increases, which may lead to a decrease in the battery capacity. On the other hand, when it is less than the above range, the strength of the negative electrode may be lowered.

特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、負極活物質に対するバインダーの割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がより好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。
また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分として含有する場合、負極活物質に対する割合は、通常1質量%以上であり、2質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、また、通常15質量%以下であり、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましい。
In particular, when a rubber-like polymer represented by SBR is contained as a main component, the ratio of the binder to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and 0.5% by mass or more. .6% by mass or more is more preferable, and it is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
Further, when a fluorine-based polymer represented by polyvinylidene fluoride is contained as a main component, the ratio to the negative electrode active material is usually 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more. Also, it is usually 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less.

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、特に制限はないが、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、リン酸
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。
Thickeners are commonly used to adjust the viscosity of slurries. The thickener is not particularly limited, but specific examples include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

さらに、増粘剤を用いる場合には、負極活物質に対する増粘剤の割合は、特に限定されないが、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がさらに好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がさらに好ましい。負極活物質に対する増粘剤の割合が、上記範囲を下回ると、著しく塗布性が低下する場合がある。また、上記範囲を上回ると、負極活物質層に占める負極活物質の割合が低下し、電池の容量が低下する問題や負極活物質間の抵抗が増大する場合がある。 Furthermore, when a thickener is used, the ratio of the thickener to the negative electrode active material is not particularly limited, but is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and 0.6% by mass. % or more is more preferable, and it is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. If the ratio of the thickener to the negative electrode active material is less than the above range, the coatability may be remarkably deteriorated. On the other hand, when the above range is exceeded, the proportion of the negative electrode active material in the negative electrode active material layer decreases, which may lead to a problem of a decrease in battery capacity and an increase in resistance between the negative electrode active materials.

<2-3-3.金属化合物系材料、及び金属化合物系材料を用いた負極の構成、物性、調製方法>
負極活物質として用いられる金属化合物系材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば、リチウム合金を形成する単体金属若しくは合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硫化物、燐化物等の化合物の何れであっても特に限定はされない。このような金属化合物としては、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn等の金属を含有する化合物が挙げられる。なかでも、リチウム合金を形成する単体金属若しくは合金であることが好ましく、13族又は14族の金属・半金属元素(すなわち炭素を除く)を含む材料あることがより好ましく、さらには、ケイ素(Si)、スズ(Sn)又は鉛(Pb)(以下、これら3種の元素を「特定金属元素」という場合がある。)の単体金属若しくはこれら原子を含む合金、又は、それらの金属(特定金属元素)の化合物であることが好ましく、ケイ素の単体金属、合金及び化合物、並びにスズの単体金属、合金及び化合物が特に好ましい。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。
<2-3-3. Structure, Physical Properties, and Preparation Method of Metallic Compound-Based Material and Negative Electrode Using Metallic Compound-Based Material>
Metal compound-based materials used as the negative electrode active material include elemental metals or alloys that form lithium alloys, or oxides, carbides, nitrides, silicides, sulfides thereof, as long as they can absorb and release lithium. Any compound such as a phosphide is not particularly limited. Examples of such metal compounds include compounds containing metals such as Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, and Zn. Among them, it is preferably a single metal or alloy that forms a lithium alloy, more preferably a material containing a Group 13 or Group 14 metal/metalloid element (that is, excluding carbon), and furthermore, silicon (Si ), tin (Sn), or lead (Pb) (hereinafter, these three elements may be referred to as "specified metal elements") single metals or alloys containing these atoms, or those metals (specified metal elements ), and particularly preferred are elemental metals, alloys and compounds of silicon, and elemental metals, alloys and compounds of tin. One of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

特定金属元素から選ばれる少なくとも1種の原子を有する負極活物質の例としては、何れか1種の特定金属元素の金属単体、2種以上の特定金属元素からなる合金、1種又は2種以上の特定金属元素とその他の1種又は2種以上の金属元素とからなる合金、並びに、1種又は2種以上の特定金属元素を含有する化合物、又は、その化合物の酸化物・炭化物・窒化物・珪化物・硫化物・燐化物等の複合化合物が挙げられる。負極活物質としてこれらの金属単体、合金又は金属化合物を用いることで、電池の高容量化が可能である。 Examples of the negative electrode active material having at least one atom selected from the specific metal elements include a single metal of any one specific metal element, an alloy composed of two or more specific metal elements, one or more alloys consisting of the specified metal element and one or more other metal elements, compounds containing one or more specified metal elements, or oxides, carbides, and nitrides of these compounds・Composite compounds such as silicides, sulfides and phosphides are included. By using these simple metals, alloys, or metal compounds as the negative electrode active material, it is possible to increase the capacity of the battery.

また、これらの複合化合物が、金属単体、合金、又は非金属元素等の数種の元素と複雑に結合した化合物も例として挙げることができる。より具体的には、例えばケイ素やスズでは、これらの元素と負極として動作しない金属との合金を用いることができる。また例えばスズでは、スズとケイ素以外で負極として作用する金属と、さらに負極として動作しない金属と、非金属元素との組み合わせで5~6種の元素を含むような複雑な化合物も用いることができる。 Compounds in which these complex compounds are intricately combined with several kinds of elements such as elemental metals, alloys, or non-metallic elements can also be cited as examples. More specifically, for silicon and tin, for example, an alloy of these elements and a metal that does not act as a negative electrode can be used. In addition, for example, in the case of tin, a complex compound containing 5 to 6 elements can be used in combination with a metal other than tin and silicon that acts as a negative electrode, a metal that does not act as a negative electrode, and a non-metallic element. .

これらの負極活物質の中でも、電池にしたときに単位質量当りの容量が大きいことから、何れか1種の特定金属元素の金属単体、2種以上の特定金属元素の合金、特定金属元素の酸化物や炭化物、窒化物等が好ましく、特に、ケイ素及び/又はスズの金属単体、合金、酸化物や炭化物、窒化物等が、単位質量当りの容量及び環境負荷の観点から好ましい。
また、金属単体又は合金を用いるよりは単位質量当りの容量には劣るものの、サイクル特性に優れることから、ケイ素及び/又はスズを含有する以下の化合物も好ましい。
・ケイ素及び/又はスズの酸素に対する元素比が、通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.1以下の「ケイ素及び/又はスズの酸化物」。
・ケイ素及び/又はスズの窒素に対する元素比が、通常0.5以上であり、好ましくは0
.7以上、より好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.1以下の「ケイ素及び/又はスズの窒化物」。
・ケイ素及び/又はスズの炭素に対する元素比が、通常0.5以上であり、好ましくは0.7以上、より好ましくは0.9以上、また、通常1.5以下であり、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.1以下の「ケイ素及び/又はスズの炭化物」。
Among these negative electrode active materials, since the capacity per unit mass is large when made into a battery, any single metal of one specific metal element, an alloy of two or more specific metal elements, and an oxidation of a specific metal element metals, carbides, nitrides and the like are preferred, and silicon and/or tin metal simple substances, alloys, oxides, carbides, nitrides and the like are particularly preferred from the viewpoint of capacity per unit mass and environmental load.
In addition, the following compounds containing silicon and/or tin are also preferable because they are excellent in cycle characteristics, although they are inferior in capacity per unit mass to the use of simple metals or alloys.
- The element ratio of silicon and/or tin to oxygen is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1.5. 3 or less, more preferably 1.1 or less "oxides of silicon and/or tin".
・The element ratio of silicon and/or tin to nitrogen is usually 0.5 or more, preferably 0
. 7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1.3 or less, more preferably 1.1 or less "nitrides of silicon and/or tin".
- The element ratio of silicon and/or tin to carbon is usually 0.5 or more, preferably 0.7 or more, more preferably 0.9 or more, and usually 1.5 or less, preferably 1.5. 3 or less, more preferably 1.1 or less "carbides of silicon and/or tin".

なお、上述の負極活物質は、何れか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。
非水系電解液二次電池における負極は、公知の何れの方法を用いて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。
Any one of the negative electrode active materials described above may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
The negative electrode in the non-aqueous electrolyte secondary battery can be manufactured using any known method. Specifically, as a method for manufacturing the negative electrode, for example, a method in which a binder, a conductive material, or the like is added to the negative electrode active material described above is directly roll-molded into a sheet electrode, or a pellet electrode is formed by compression molding. Usually, the above-mentioned negative electrode is coated on a current collector for a negative electrode (hereinafter sometimes referred to as a "negative electrode current collector") by a method such as a coating method, a vapor deposition method, a sputtering method, or a plating method. 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, and the like are added to the negative electrode active material described above to form a slurry, which is applied to the negative electrode current collector, dried, and then pressed to increase the density. forming a negative electrode active material layer on the negative electrode current collector;

負極集電体の材質としては、鋼、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。
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、また、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、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ためである。
Examples of materials for the negative electrode current collector include steel, copper alloys, nickel, nickel alloys, stainless steel, and the like. Among these, copper foil is preferable from the point of view of ease of processing into a thin film and the point of cost.
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. This is because if the thickness of the negative electrode current collector is too thick, the capacity of the entire battery may be too low, and if it is too thin, handling may become 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, the surfaces of these negative electrode current collectors are preferably roughened in advance. Surface roughening methods include blasting, rolling with rough surface rolls, abrasive coated paper to which abrasive particles are fixed, grindstones, emery buffs, and machines that polish the current collector surface with wire brushes equipped with steel wires, etc. Examples include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, a chemical polishing method, and the like.

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。
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%以上が好ましく、また、通常97質量%以下、特に95質量%以下が好ましい。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結着剤等の含有量が不足することにより、得られる負極の強度が不足する傾向にあるためである。なお、2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。
A slurry for forming the negative electrode active material layer is usually prepared by adding a binder, a thickener, and the like to the negative electrode material. In this specification, the term “negative electrode material” refers to a material obtained by combining a negative electrode active material and a conductive material.
The content of the negative electrode active material in the negative electrode material is usually 70% by mass or more, preferably 75% by mass or more, and is 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 resulting secondary battery using the negative electrode tends to be insufficient. This is because the strength of the negative electrode tends to be insufficient. When two or more negative electrode active materials are used together, the total amount of the negative electrode active materials should 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、特に5質量%以上が好ましく、また、通常30質量%以下、特に25質量%以下が好ましい。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ためである。なお、2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. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. 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 is usually 30% by mass or less, particularly 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, etc. will be relatively insufficient, resulting in a tendency for the battery capacity and strength to decrease. . When two or more conductive materials are used together, the total amount of the conductive materials should 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、特に1質量部以上が好ましく、また、通常10質量部以下、特に8質量部以下が好ましい。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ためである。なお、2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 material can be used as long as it is a material that is safe with respect to the solvent and electrolytic solution used during electrode production. Examples thereof include polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, styrene/butadiene rubber/isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene-acrylic acid copolymer, and ethylene/methacrylic acid copolymer. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. The content of the binder is usually 0.5 parts by mass or more, preferably 1 part by mass or more, and usually 10 parts by mass or less, particularly preferably 8 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the negative electrode material. If the content of the binder is too small, the strength of the resulting negative electrode tends to be insufficient. This is because When two or more binders are used together, the total amount of the binders should 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 thickening agent used for the negative electrode include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and the like. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios. A thickening agent may be used as necessary, but when it is used, the content of the thickening agent 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 preferred.

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、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、通常は水が用いられるが、エタノール等のアルコール類やN-メチルピロリドン等の環状アミド類等の水以外の溶媒を、水に対して30質量%以下程度の割合で併用することもできる。また、有機溶媒としては、通常、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 thickening agent, if necessary, and using an aqueous solvent or an organic solvent as a dispersion medium. . As the aqueous solvent, water is usually used, but solvents other than water, such as alcohols such as ethanol and cyclic amides such as N-methylpyrrolidone, are used in combination at a ratio of about 30% by mass or less with respect to water. can also As the organic solvent, 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 are generally used. Hydrogens, alcohols such as butanol and cyclohexanol, among others, cyclic amides such as N-methylpyrrolidone and linear amides such as N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide are preferred. . Any one of these may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

スラリーの粘度は、集電体上に塗布することが可能な粘度であれば、特に制限されない。塗布が可能な粘度となるように、スラリーの調製時に溶媒の使用量等を変えて、適宜調製すればよい。
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 viscosity of the slurry is not particularly limited as long as it can be applied onto the current collector. The amount of the solvent to be used, etc. may be changed when the slurry is prepared so that the slurry has a viscosity that allows application.
The negative electrode active material layer is formed by applying the obtained slurry onto the above negative electrode current collector, drying it, and then pressing it. The method of application is not particularly limited, and a method known per se can be used. The method of drying is also not particularly limited, and known methods such as natural drying, heat drying, and reduced pressure drying can be used.

上記手法により負極活物質を電極化した際の電極構造は特には限定されないが、集電体上に存在している活物質の密度は、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、通常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。 The electrode structure when the negative electrode active material is formed into an electrode by the above method is not particularly limited, but the density of the active material present 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, and usually 2.2 g·cm −3 or less is preferable, 2.1 g·cm −3 or less is more preferable, and 2.0 g·cm −3 or less is more preferable, and 1.9 g·cm −3 or less is particularly preferable.

集電体上に存在している活物質の密度が、上記範囲を上回ると、活物質粒子が破壊され、初期不可逆容量の増加や、集電体/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、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。 If the density of the active material existing on the current collector exceeds the above range, the active material particles are destroyed, the initial irreversible capacity increases, and the non-aqueous electrolytic solution near the interface between the current collector and the active material. A deterioration in high-current-density charge-discharge characteristics may be caused due to a decrease in permeability. On the other hand, below the above range, the conductivity between the active materials may decrease, the battery resistance may increase, and the capacity per unit volume may decrease.

<2-3-4.炭素質材料と金属系材料を用いた負極の構成、物性、調製方法>
負極活物質として、金属系材料と前記炭素質材料を含有してもよい。ここで、金属系材料と炭素質材料を含有する負極活物質とは、リチウムと合金化可能な単体金属若しくは合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硫化物等の化合物の何れかと、炭素質材料が互いに独立した粒子の状態で混合されている混合体でもよいし、リチウムと合金化可能な単体金属若しくは合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硫化物等の化合物が炭素質材料の表面又は内部に存在している複合体でもよく、特に、金属系材料と炭素質材料(特に黒鉛)との複合体及び/又は混合体であることが好ましい。本明細書において、複合体とは、特に、金属系材料および炭素質材料が含まれていれば特に制限はないが、好ましくは、金属系材料および炭素質材料が物理的及び/又は化学的な結合によって一体化している。より好ましい形態としては、金属系材料および炭素質材料が、少なくとも複合体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、炭素質材料が存在しているような形態である。
<2-3-4. Configuration, physical properties, and preparation method of negative electrode using carbonaceous material and metal-based material>
The negative electrode active material may contain a metal-based material and the carbonaceous material. Here, the negative electrode active material containing a metal-based material and a carbonaceous material is a single metal or alloy that can be alloyed with lithium, or a compound such as an oxide, carbide, nitride, silicide, or sulfide thereof. Either of them and a carbonaceous material may be mixed in a state of independent particles, or a single metal or alloy that can be alloyed with lithium, or oxides, carbides, nitrides, silicides, and sulfides thereof It may be a composite in which a compound such as a substance exists on the surface or inside the carbonaceous material, and is particularly preferably a composite and/or mixture of a metal-based material and a carbonaceous material (especially graphite). In the present specification, the term "composite" is not particularly limited as long as it contains a metallic material and a carbonaceous material, but preferably the metallic material and the carbonaceous material are physically and/or chemically united by bonding. In a more preferred form, the metallic material and the carbonaceous material are in a state in which each solid component is dispersed to the extent that they are present at least both on the surface of the composite and inside the bulk, and they are physically separated. and/or in which carbonaceous material is present for integration by chemical bonding.

このような形態は、走査型電子顕微鏡による粒子表面観察、粒子を樹脂に包埋させて樹脂の薄片を作製し粒子断面を切り出す、あるいは粒子からなる塗布膜をクロスセクションポリッシャーによる塗布膜断面を作製し粒子断面を切り出した後、走査型電子顕微鏡による粒子断面観察等々の観察方法にて、観察が可能である。
金属系材料と炭素質材料とを含有する負極活物質(特に黒鉛)の合計に対する、金属系材料の含有量は、特に限定されないが、通常0.1質量%以上、好ましくは1質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上、さらに好ましくは2質量%以上、特に好ましくは3質量%以上であり、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、さらに好ましくは30質量%以下、特に好ましくは25質量%以下、最も好ましくは15質量%以下である。この範囲であると、十分な容量を得ることが可能となる点で好ましい。
Such a form includes observation of the particle surface with a scanning electron microscope, embedding of particles in resin to prepare a thin piece of resin and cutting out the particle cross section, or preparation of a coating film cross section of a coating film made of particles with a cross section polisher. After cutting out the cross section of the particle, it can be observed by an observation method such as observation of the cross section of the particle using a scanning electron microscope.
The content of the metal-based material with respect to the total of the negative electrode active material (especially graphite) containing the metal-based material and the carbonaceous material is not particularly limited, but is usually 0.1% by mass or more, preferably 1% by mass or more, More preferably 1.5% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, particularly preferably 3% by mass or more, and usually 99% by mass or less, preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less , more preferably 30% by mass or less, particularly preferably 25% by mass or less, and most preferably 15% by mass or less. This range is preferable in that a sufficient capacity can be obtained.

金属系材料と炭素質材料を含有する負極活物質に用いられる炭素質材料については、前記<2-3-2>に記載の要件を満たすことが好ましい。また、金属系材料については、下記を満たすことが望ましい。
リチウムと合金化可能な金属系材料としては、従来公知のいずれのものも使用可能であるが、容量とサイクル寿命との点から、リチウムと合金化可能な金属系材料は、例えば、Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Ag、Si、Sn、Al、Zr、Cr、V、Mn、Nb、Mo、Cu、Zn、Ge、In、Ti等からなる群から少なくとも選ばれる1種の金属又はその金属化合物が好ましい。また、リチウムと合金化可能な合金としては、Si、Sn、As、Sb、Al、Zn及びWからなる群から少なくとも選ばれる1種の金属又はその金属化合物が好ましい。
The carbonaceous material used for the negative electrode active material containing the metal-based material and the carbonaceous material preferably satisfies the requirements described in <2-3-2> above. In addition, it is desirable that the metal-based material satisfy the following.
Any conventionally known metallic material that can be alloyed with lithium can be used. From the viewpoint of capacity and cycle life, metallic materials that can be alloyed with lithium include, for example, Fe, Co , Sb, Bi, Pb, Ni, Ag, Si, Sn, Al, Zr, Cr, V, Mn, Nb, Mo, Cu, Zn, Ge, In, Ti and the like. or metal compounds thereof are preferred. Moreover, as the alloy that can be alloyed with lithium, at least one metal selected from the group consisting of Si, Sn, As, Sb, Al, Zn and W or a metal compound thereof is preferable.

リチウムと合金化可能な単体金属若しくは合金、又はそれらの酸化物、炭化物、窒化物、珪化物、硫化物等の化合物とは、金属酸化物、金属炭化物、金属窒化物、金属珪化物、金属硫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。この中でも、Si又はSi化合物(特に、Si金属酸化物)が高容量化の点で、好ましい。本明細書では、Si又はSi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、一般式で表すと、SiO,SiN,SiC、SiZ(Zは、C又はNである。)などが挙げられ、好ましくはSiOxである。なお、上記一般式中のxの値は特に限定されないが、通常、0≦x<2である。上記SiOは、二酸化ケイ素(SiO)と金属ケイ素(Si)とを原料として得られる。SiOは、黒鉛と比較して理論容量が大きく、さらに非晶質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。 Single metals or alloys that can be alloyed with lithium, or compounds such as oxides, carbides, nitrides, silicides, and sulfides thereof include metal oxides, metal carbides, metal nitrides, metal silicides, and metal sulfides. things, etc. Also, an alloy composed of two or more metals may be used. Among these, Si or a Si compound (particularly Si metal oxide) is preferable from the viewpoint of increasing the capacity. In this specification, Si or Si compounds are collectively referred to as Si compounds. Specific examples of the Si compound include SiO x , SiN x , SiC x , SiZ x O y (where Z is C or N), etc., and SiO x is preferred. . Although the value of x in the above general formula is not particularly limited, it usually satisfies 0≦x<2. The SiO x is obtained using silicon dioxide (SiO 2 ) and metal silicon (Si) as raw materials. SiO x has a larger theoretical capacity than graphite, and amorphous Si or nano-sized Si crystals facilitate the entry and exit of alkali ions such as lithium ions, making it possible to obtain a high capacity.

SiO中のxの値は特に限定されないが、通常、xは0≦x<2であり、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.4以上、さらに好ましくは0.6以上であり、また、好ましくは1.8以下、より好ましくは1.6以下、さらに好ましくは1.4以下である。この範囲であれば、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 value of x in SiO x is not particularly limited, but usually x is 0≦x<2, preferably 0.2 or more, more preferably 0.4 or more, and still more preferably 0.6 or more, Also, it is preferably 1.8 or less, more preferably 1.6 or less, and still more preferably 1.4 or less. Within this range, it is possible to reduce the irreversible capacity due to the combination of Li and oxygen while achieving a high capacity.

なお、金属系材料が、リチウムと合金化可能な金属系材料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および元素分析、蛍光X線による元素分析などが挙げられる。
金属系材料の体積基準平均粒子径(メジアン径d50)は、特に限定されないが、サイクル寿命の観点から、通常0.01μm以上、好ましくは0.05μm以上、より好ましくは0.1μm以上、さらに好ましくは0.3μm以上であり、また、通常10μm以下、好ましくは9μm以下、より好ましくは8μm以下である。平均粒子径(d50)が前記範囲内であると、充放電に伴う体積膨張が低減され、充放電容量を維持しつつ、良好なサイクル特性の得ることができる。
In addition, as a method for confirming that the metallic material is a metallic material that can be alloyed with lithium, identification of the metallic particle phase by X-ray diffraction, observation and elemental analysis of the particle structure by an electron microscope, fluorescence Elemental analysis using X-rays and the like can be mentioned.
The volume-based average particle diameter (median diameter d50) of the metallic material is not particularly limited, but from the viewpoint of cycle life, it is usually 0.01 μm or more, preferably 0.05 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.1 μm or more. is 0.3 μm or more, and is usually 10 μm or less, preferably 9 μm or less, more preferably 8 μm or less. When the average particle size (d50) is within the above range, the volume expansion due to charge/discharge is reduced, and good cycle characteristics can be obtained while maintaining the charge/discharge capacity.

なお、平均粒子径(d50)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定方法等で求められる。
金属系材料と炭素質材料を含有する負極活物質に用いられる金属系材料のBET法により比表面積は、特に限定されないが、通常0.5m/g以上、好ましくは1m/g以上、また、通常、60m/g以下、好ましくは40m/g以下である。Liと合金化可能な金属粒子のBET法による比表面積が前記範囲内であると、電池の充放電効率および放電容量が高く、高速充放電においてリチウムの出し入れが速く、レート特性に優れるので好ましい。
The average particle size (d50) can be obtained by laser diffraction/scattering particle size distribution measuring method or the like.
Although the specific surface area of the metal-based material used for the negative electrode active material containing the metal-based material and the carbonaceous material is not particularly limited by the BET method, it is usually 0.5 m 2 /g or more, preferably 1 m 2 /g or more. , usually 60 m 2 /g or less, preferably 40 m 2 /g or less. When the specific surface area of the metal particles that can be alloyed with Li as determined by the BET method is within the above range, the charge/discharge efficiency and discharge capacity of the battery are high, lithium is quickly taken in and out during high-speed charge/discharge, and the rate characteristics are excellent.

金属系材料と炭素質材料を含有する負極活物質に用いられる金属系材料の含有酸素量は、特に制限はないが、通常0.01質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、また、通常8質量%以下、好ましくは5質量%以下である。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、粒子内一様に存在していてもかまわないが、特に表面近傍に存在していることが好ましい。金属系材料の含有酸素量が前記範囲内であると、SiとOとの強い結合により、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。 The amount of oxygen contained in the metal-based material used for the negative electrode active material containing the metal-based material and the carbonaceous material is not particularly limited, but is usually 0.01% by mass or more, preferably 0.05% by mass or more, and It is usually 8% by mass or less, preferably 5% by mass or less. Oxygen may be distributed in the particle in the vicinity of the surface, in the interior of the particle, or evenly distributed in the particle, but preferably in the vicinity of the surface. When the amount of oxygen contained in the metal-based material is within the above range, the strong bond between Si and O suppresses volume expansion accompanying charging and discharging, and the cycle characteristics are excellent, which is preferable.

また、金属系材料と炭素質材料を含有する負極活物質に用いられる金属系材料の負極作製については、前記<2-3-1>炭素質材料に記載のものを用いることができる。 In addition, for manufacturing a negative electrode from a metal-based material used for a negative electrode active material containing a metal-based material and a carbonaceous material, the materials described in <2-3-1> Carbonaceous material can be used.

<2-3-5.リチウム含有金属複合酸化物材料、及びリチウム含有金属複合酸化物材料を用いた負極の構成、物性、調製方法>
負極活物質として用いられるリチウム含有金属複合酸化物材料としては、リチウムを吸蔵・放出可能であれば特に限定はされないが、チタンを含むリチウム含有複合金属酸化物材料が好ましく、リチウムとチタンの複合酸化物(以下、「リチウムチタン複合酸化物」と略記する。)が特に好ましい。すなわち、スピネル構造を有するリチウムチタン複合酸化物を、非水系電解液二次電池用負極活物質に含有させて用いると、出力抵抗が大きく低減するので特に好ましい。
<2-3-5. Lithium-Containing Metal Composite Oxide Material, and Configuration, Physical Properties, and Preparation Method of Negative Electrode Using Lithium-Containing Metal Composite Oxide Material>
The lithium-containing metal composite oxide material used as the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium, but a lithium-containing composite metal oxide material containing titanium is preferable, and a composite oxide of lithium and titanium (hereinafter abbreviated as "lithium-titanium composite oxide") is particularly preferred. That is, it is particularly preferable to include a lithium-titanium composite oxide having a spinel structure in a negative electrode active material for a non-aqueous electrolyte secondary battery because the output resistance is greatly reduced.

また、リチウムチタン複合酸化物のリチウムやチタンが、他の金属元素、例えば、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素で置換されているものも好ましい。
上記金属酸化物が、組成式(4)で表されるリチウムチタン複合酸化物であり、組成式(4)中、0.7≦x≦1.5、1.5≦y≦2.3、0≦z≦1.6であることが、リチウムイオンのドープ・脱ドープの際の構造が安定であることから好ましい。
In addition, at least lithium and titanium in the lithium-titanium composite oxide are selected from the group consisting of other metal elements such as Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn and Nb. Those substituted with one element are also preferred.
The metal oxide is a lithium-titanium composite oxide represented by the composition formula (4), wherein 0.7 ≤ x ≤ 1.5, 1.5 ≤ y ≤ 2.3, It is preferable that 0≦z≦1.6 because the structure is stable during doping and dedoping of lithium ions.

LiTi (4)
上記の組成式(4)中、Mは、Na、K、Co、Al、Fe、Ti、Mg、Cr、Ga、Cu、Zn及びNbからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を表わす。
上記の組成式(4)で表される組成の中でも、
(a)1.2≦x≦1.4、1.5≦y≦1.7、z=0
(b)0.9≦x≦1.1、1.9≦y≦2.1、z=0
(c)0.7≦x≦0.9、2.1≦y≦2.3、z=0
の構造が、電池性能のバランスが良好なため特に好ましい。
LixTiyMzO4 ( 4 )
In the above compositional formula (4), M represents at least one element selected from the group consisting of Na, K, Co, Al, Fe, Ti, Mg, Cr, Ga, Cu, Zn and Nb.
Among the compositions represented by the above compositional formula (4),
(a) 1.2≤x≤1.4, 1.5≤y≤1.7, z=0
(b) 0.9≤x≤1.1, 1.9≤y≤2.1, z=0
(c) 0.7≦x≦0.9, 2.1≦y≦2.3, z=0
is particularly preferred because it has a good balance of battery performance.

上記化合物の特に好ましい代表的な組成は、(a)ではLi4/3Ti5/3、(b)ではLiTi、(c)ではLi4/5Ti11/5である。また、Z≠0の構造については、例えば、Li4/3Ti4/3Al1/3が好ましいものとして挙げられる。
負極活物質としてのリチウムチタン複合酸化物は、上記した要件に加えて、さらに、下記の(1)~(13)に示した物性及び形状等の特徴の内、少なくとも1種を満たしていることが好ましく、2種以上を同時に満たすことが特に好ましい。
Particularly preferred representative compositions of the above compounds are Li 4/3 Ti 5/3 O 4 in (a), Li 1 Ti 2 O 4 in (b), and Li 4/5 Ti 11/5 O in (c). 4 . Moreover, as for the structure of Z≠0, for example, Li 4/3 Ti 4/3 Al 1/3 O 4 is preferable.
In addition to the above requirements, the lithium-titanium composite oxide as the negative electrode active material further satisfies at least one of the following characteristics such as physical properties and shape shown in (1) to (13). are preferred, and it is particularly preferred to satisfy two or more at the same time.

(1)BET比表面積
負極活物質として用いられるリチウムチタン複合酸化物のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値が、0.5m・g-1以上が好ましく、0.7m・g-1以上がより好ましく、1.0m・g-1以上がさらに好ましく、1.5m・g-1以上が特に好ましく、また、通常200m・g-1以下が好ましく、100m・g-1以下がより好ましく、50m・g-1以下がさらに好ましく、25m・g-1以下が特に好ましい。
(1) BET Specific Surface Area The BET specific surface area of the lithium-titanium composite oxide used as the negative electrode active material is preferably 0.5 m 2 ·g −1 or more, and 0.5 m 2 ·g −1 or more, as measured using the BET method. 7 m 2 ·g -1 or more is more preferable, 1.0 m 2 ·g -1 or more is more preferable, 1.5 m 2 ·g -1 or more is particularly preferable, and usually 200 m 2 ·g -1 or less is preferable, It is more preferably 100 m 2 ·g −1 or less, further preferably 50 m 2 ·g −1 or less, and particularly preferably 25 m 2 ·g −1 or less.

BET比表面積が、上記範囲を下回ると、負極材料として用いた場合の非水系電解液と接する反応面積が減少し、出力抵抗が増加する場合がある。一方、上記範囲を上回ると、チタンを含有する金属酸化物の結晶の表面や端面の部分が増加し、また、これに起因して、結晶の歪も生じるため、不可逆容量が無視できなくなり、好ましい電池が得られにくい場合がある。 If the BET specific surface area is below the above range, the reaction area in contact with the non-aqueous electrolytic solution when used as a negative electrode material may decrease, resulting in an increase in output resistance. On the other hand, when the above range is exceeded, the surface and end face portions of the metal oxide containing titanium increase, and due to this, crystal strain also occurs, so the irreversible capacity cannot be ignored, which is preferable. Batteries may be difficult to obtain.

BET法による比表面積の測定は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて、試料に対して窒素流通下350℃で15分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって行なう。該測定で求められる比表面積を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物のBET比表面積と定義する。 Measurement of the specific surface area by the BET method uses a surface area meter (for example, fully automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken) to pre-dry the sample at 350 ° C. for 15 minutes under nitrogen flow. Using a nitrogen-helium mixed gas accurately adjusted so that the value of the relative pressure of nitrogen is 0.3, the nitrogen adsorption BET single-point method is performed by the gas flow method. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the lithium-titanium composite oxide in the present invention.

(2)体積基準平均粒子径
リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒子径(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は、レーザー回折・散乱法により求めた体積基準の平均粒子径(メジアン径d50)で定義される。
リチウムチタン複合酸化物の体積基準平均粒子径は、通常0.1μm以上であり、0.5μm以上が好ましく、0.7μm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以下がより好ましく、25μm以下がさらに好ましい。
(2) Volume-based average particle size The volume-based average particle size of lithium-titanium composite oxide (secondary particle size when primary particles aggregate to form secondary particles) can be determined by a laser diffraction/scattering method. It is defined by the obtained volume-based average particle diameter (median diameter d50).
The volume-based average particle size of the lithium-titanium composite oxide is usually 0.1 μm or more, preferably 0.5 μm or more, more preferably 0.7 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, and 30 μm. The following is more preferable, and 25 μm or less is even more preferable.

体積基準平均粒子径の測定は、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(10mL)に炭素粉末を分散させて、レーザー回折・散乱式粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA-700)を用いて行なう。該測定で求められるメジアン径d50を、本発明における炭素質材料の体積基準平均粒子径と定義する。 The volume-based average particle size is measured by dispersing carbon powder in a 0.2% by mass aqueous solution (10 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and using a laser diffraction/scattering particle size distribution meter. (eg, LA-700 manufactured by Horiba, Ltd.). The median diameter d50 obtained by the measurement is defined as the volume-based average particle diameter of the carbonaceous material in the present invention.

リチウムチタン複合酸化物の体積平均粒子径が、上記範囲を下回ると、電極作製時に多量の結着剤が必要となり、結果的に電池容量が低下する場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極極板化時に、不均一な塗面になりやすく、電池製作工程上望ましくない場合がある。 If the volume average particle size of the lithium-titanium composite oxide is less than the above range, a large amount of binder is required during electrode production, which may result in a decrease in battery capacity. On the other hand, if the thickness exceeds the above range, the coated surface tends to be non-uniform when forming an electrode plate, which may not be desirable in terms of the battery manufacturing process.

(3)平均一次粒子径
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合においては、リチウムチタン複合酸化物の平均一次粒子径が、通常0.01μm以上であり、0.05μm以上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.2μm以上がさらに好ましく、また、通常2μm以下であり、1.6μm以下が好ましく、1.3μm以下がより好ましく、1μm以下がさらに好ましい。体積基準平均一次粒子径が、上記範囲を上回ると、球状の二次粒子を形成し難く、粉体充填性に悪影響を及ぼしたり、比表面積が大きく低下したりするために、出力特性等の電池性能が低下する可能性が高くなる場合がある。また、上記範囲を下回ると、通常、結晶が未発達になるために充放電の可逆性が劣る等、二次電池の性能を低下させる場合がある。
(3) Average primary particle size When the primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle size of the lithium-titanium composite oxide is usually 0.01 μm or more, and 0.05 μm or more. It is preferably 0.1 µm or more, more preferably 0.2 µm or more, and is usually 2 µm or less, preferably 1.6 µm or less, more preferably 1.3 µm or less, and even more preferably 1 µm or less. If the volume-based average primary particle size exceeds the above range, it is difficult to form spherical secondary particles, which adversely affects the powder filling property and significantly reduces the specific surface area. Possibility of degraded performance may increase. On the other hand, if it is less than the above range, the performance of the secondary battery may be deteriorated, for example, the reversibility of charging/discharging is generally inferior due to underdeveloped crystals.

なお、一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、粒子が確認できる倍率、例えば10000~100000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、平均値をとることにより求められる。 The primary particle size is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification of, for example, 10,000 to 100,000 times that the particles can be confirmed, the maximum value of the intercept of the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is measured for any 50 primary particles. obtained by taking the average value.

(4)形状
リチウムチタン複合酸化物の粒子の形状は、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が、中でも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ないし楕円球状であるものが好ましい。
(4) Shape The shape of the particles of the lithium-titanium composite oxide is conventionally used, such as massive, polyhedral, spherical, oval, plate-like, needle-like, and columnar. Preferably, secondary particles are formed, and the shape of the secondary particles is spherical or ellipsoidal.

通常、電気化学素子はその充放電に伴い、電極中の活物質が膨張収縮をするため、そのストレスによる活物質の破壊や導電パス切れ等の劣化がおきやすい。そのため一次粒子のみの単一粒子の活物質であるよりも、一次粒子が凝集して、二次粒子を形成したものである方が膨張収縮のストレスを緩和して、劣化を防ぐためである。
また、板状等軸配向性の粒子であるよりも、球状又は楕円球状の粒子の方が、電極の成形時の配向が少ないため、充放電時の電極の膨張収縮も少なく、また電極を作製する際の導電材との混合においても、均一に混合されやすいため好ましい。
Generally, the active material in the electrode of an electrochemical element expands and contracts as it is charged and discharged, and the stress tends to cause deterioration such as breakage of the active material and disconnection of conductive paths. Therefore, the primary particles aggregate to form secondary particles, rather than a single particle active material consisting of only primary particles, to alleviate the stress of expansion and contraction and prevent deterioration.
In addition, since spherical or ellipsoidal particles have less orientation during electrode molding than plate-like equiaxially oriented particles, the electrode expands and shrinks less during charging and discharging, and the electrode is produced. Also in mixing with the conductive material at the time of mixing, it is preferable because it is easily mixed uniformly.

(5)タップ密度
リチウムチタン複合酸化物のタップ密度は、0.05g・cm-3以上が好ましく、0.1g・cm-3以上がより好ましく、0.2g・cm-3以上がさらに好ましく、0.4g・cm-3以上が特に好ましく、また、通常2.8g・cm-3以下がより好ましく、2.4g・cm-3以下がさらに好ましく、2g・cm-3以下が特に好ましい。タップ密度が、上記範囲を下回ると、負極として用いた場合に充填密度が上がり難く、また粒子間の接触面積が減少するため、粒子間の抵抗が増加し、出力抵抗が増加する場合がある。また、上記範囲を上回ると、電極中の粒子間の空隙が少なくなり過ぎ、非水系電解液の流路が減少することで、出力抵抗が増加する場合がある。
(5) Tap density The tap density of the lithium-titanium composite oxide is preferably 0.05 g cm -3 or more, more preferably 0.1 g cm -3 or more, and still more preferably 0.2 g cm -3 or more. It is particularly preferably 0.4 g·cm −3 or more, more preferably 2.8 g·cm −3 or less, still more preferably 2.4 g·cm −3 or less, and particularly preferably 2 g·cm −3 or less. If the tap density is less than the above range, it is difficult to increase the packing density when used as a negative electrode, and the contact area between particles decreases, so the resistance between particles increases and the output resistance may increase. On the other hand, when the above range is exceeded, the voids between the particles in the electrode become too small, and the flow paths for the non-aqueous electrolytic solution are reduced, which may increase the output resistance.

タップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cmのタッピングセルに試料を落下させてセルの上端面まで試料を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量から密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物のタップ密度として定義する。 The tap density is measured by passing the sample through a sieve with an opening of 300 μm, dropping the sample into a tapping cell of 20 cm 3 and filling the sample to the upper end surface of the cell, and then using a powder density measuring instrument (for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. Using a tap densityr, tapping is performed 1000 times with a stroke length of 10 mm, and the density is calculated from the volume and mass of the sample at that time. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the lithium-titanium composite oxide in the present invention.

(6)円形度
リチウムチタン複合酸化物の球形の程度として、円形度を測定した場合、以下の範囲に収まることが好ましい。円形度は、「円形度=(粒子投影形状と同じ面積を持つ相当円の周囲長)/(粒子投影形状の実際の周囲長)」で定義され、円形度が1のときに理論的真球となる。
(6) Circularity When the degree of circularity is measured as the degree of sphericalness of the lithium-titanium composite oxide, it preferably falls within the following range. Circularity is defined as "circularity = (perimeter of equivalent circle having the same area as particle projection shape) / (actual perimeter of particle projection shape)". becomes.

リチウムチタン複合酸化物の円形度は、1に近いほど好ましく、通常0.10以上であり、0.80以上が好ましく、0.85以上がより好ましく、0.90以上がさらに好ましい。高電流密度充放電特性は、円形度が大きいほど向上する。従って、円形度が上記範囲を下回ると、負極活物質の充填性が低下し、粒子間の抵抗が増大して、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。 The circularity of the lithium-titanium composite oxide is preferably as close to 1 as possible, usually 0.10 or more, preferably 0.80 or more, more preferably 0.85 or more, and even more preferably 0.90 or more. High-current-density charge-discharge characteristics are improved as the degree of circularity increases. Therefore, when the circularity is below the above range, the filling property of the negative electrode active material is lowered, the resistance between particles is increased, and the short-time high-current-density charge-discharge characteristics may be deteriorated.

円形度の測定は、フロー式粒子像分析装置(例えば、シスメックス社製FPIA)を用いて行なう。試料約0.2gを、界面活性剤であるポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノラウレートの0.2質量%水溶液(約50mL)に分散させ、28kHzの超音波を出力60Wで1分間照射した後、検出範囲を0.6~400μmに指定し、粒子径が3~40μmの範囲の粒子について測定する。該測定で求められる円形度を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物の円形度と定義する。 Circularity is measured using a flow particle image analyzer (for example, Sysmex FPIA). About 0.2 g of the sample is dispersed in a 0.2% by mass aqueous solution (about 50 mL) of polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate, which is a surfactant, and irradiated with ultrasonic waves of 28 kHz at an output of 60 W for 1 minute. , the detection range is specified to be 0.6 to 400 μm, and the particle size is measured in the range of 3 to 40 μm. The circularity obtained by the measurement is defined as the circularity of the lithium-titanium composite oxide in the present invention.

(7)アスペクト比
リチウムチタン複合酸化物のアスペクト比は、通常1以上、また、通常5以下であり、4以下が好ましく、3以下がより好ましく、2以下がさらに好ましい。アスペクト比が、上記範囲を上回ると、極板化時にスジ引きや、均一な塗布面が得られず、短時間高電流密度充放電特性が低下する場合がある。なお、上記範囲の下限は、リチウムチタン複合酸化物のアスペクト比の理論下限値である。
(7) Aspect Ratio The aspect ratio of the lithium-titanium composite oxide is usually 1 or more and usually 5 or less, preferably 4 or less, more preferably 3 or less, and even more preferably 2 or less. If the aspect ratio exceeds the above range, streaks may occur during the production of an electrode plate, and a uniform coated surface may not be obtained, resulting in deterioration in short-time high-current-density charge-discharge characteristics. The lower limit of the above range is the theoretical lower limit of the aspect ratio of the lithium-titanium composite oxide.

アスペクト比の測定は、リチウムチタン複合酸化物の粒子を走査型電子顕微鏡で拡大観察して行なう。厚さ50μm以下の金属の端面に固定した任意の50個の粒子を選択し、それぞれについて試料が固定されているステージを回転、傾斜させて、3次元的に観察した時の粒子の最長となる径P’と、それと直交する最短となる径Q’を測定し、P’/Q’の平均値を求める。該測定で求められるアスペクト比(P’/Q’)を、本発明におけるリチウムチタン複合酸化物のアスペクト比と定義する。 The aspect ratio is measured by magnifying and observing particles of the lithium-titanium composite oxide with a scanning electron microscope. Select any 50 particles fixed to the end face of metal with a thickness of 50 μm or less, rotate and tilt the stage on which the sample is fixed for each, and observe the longest particle when observed three-dimensionally. The diameter P' and the shortest diameter Q' perpendicular thereto are measured, and the average value of P'/Q' is obtained. The aspect ratio (P'/Q') determined by the measurement is defined as the aspect ratio of the lithium-titanium composite oxide in the present invention.

(8)負極活物質の製造法
リチウムチタン複合酸化物の製造法としては、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。
例えば、酸化チタン等のチタン原料物質と、必要に応じ他の元素の原料物質とLiOH、LiCO、LiNO等のLi源を均一に混合し、高温で焼成して活物質を得る方法が挙げられる。
(8) Method for producing negative electrode active material The method for producing the lithium-titanium composite oxide is not particularly limited as long as it does not exceed the gist of the present invention. method is used.
For example, a method of uniformly mixing a titanium raw material such as titanium oxide, optionally a raw material of another element, and a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 or LiNO 3 , and firing the mixture at a high temperature to obtain an active material. are mentioned.

特に、球状又は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。一例として、酸化チタン等のチタン原料物質と、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。 In particular, various methods are conceivable for producing a spherical or ellipsoidal active material. As an example, a titanium raw material such as titanium oxide and, if necessary, a raw material of another element are dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring to prepare a spherical precursor. After recovering and drying this if necessary, a method of adding a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 or LiNO 3 and sintering at a high temperature to obtain an active material is exemplified.

また、別の例として、酸化チタン等のチタン原料物質と、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。
さらに別の方法として、酸化チタン等のチタン原料物質と、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 another example, titanium raw materials such as titanium oxide and, if necessary, raw materials of other elements are dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and then dried and molded using a spray dryer or the like to form spherical particles. Alternatively, an elliptical spherical precursor is added to a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 or LiNO 3 and sintered at a high temperature to obtain an active material.
As another method, a titanium raw material such as titanium oxide, a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 or LiNO 3 , and, if necessary, raw materials of other elements are dissolved or pulverized in a solvent such as water. It is dispersed, dried and molded with a spray dryer or the like to form a spherical or ellipsoidal precursor, which is fired at a high temperature to obtain an active material.

また、これらの工程中に、Ti以外の元素、例えば、Al、Mn、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr、C、Si、Sn、Agを、チタンを含有する金属酸化物構造中及び/又はチタンを含有する酸化物に接する形で存在していることも可能である。これらの元素を含有することで、電池の作動電圧、容量を制御することが可能となる。 Also, during these steps, elements other than Ti, such as Al, Mn, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, C, Si, Sn , Ag can be present in the titanium-containing metal oxide structure and/or in contact with the titanium-containing oxide. By containing these elements, it becomes possible to control the operating voltage and capacity of the battery.

(9)電極作製
電極の製造は、公知の何れの方法を用いることができる。例えば、負極活物質に、バインダー、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。
電池の非水系電解液注液工程直前の段階での片面あたりの負極活物質層の厚さは通常15μm以上、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上であり、また、通常150μm以下、好ましくは120μm以下、より好ましくは100μm以下が望ましい。
(9) Electrode production Any known method can be used to produce the electrode. For example, a negative electrode active material may be formed by adding a binder, a solvent, and, if necessary, a thickener, a conductive material, a filler, etc. to form a slurry, applying the slurry to a current collector, drying the slurry, and then pressing the slurry. can be done.
The thickness of the negative electrode active material layer per side at the stage immediately before the non-aqueous electrolyte injection step of the battery is usually 15 μm or more, preferably 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, and usually 150 μm or less, preferably 150 μm or less. 120 μm or less, more preferably 100 μm or less is desirable.

この範囲を上回ると、非水系電解液が集電体界面付近まで浸透しにくいため、高電流密度充放電特性が低下する場合がある。またこの範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。また、負極活物質をロール成形してシート電極としてもよく、圧縮成形によりペレット電極としてもよい。 If this range is exceeded, the non-aqueous electrolytic solution is less likely to permeate to the vicinity of the interface of the current collector, which may deteriorate the high current density charge/discharge characteristics. Further, when the content is below this range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the capacity of the battery may decrease. Further, the negative electrode active material may be roll-molded to form a sheet electrode, or compression-molded to form a pellet electrode.

(10)集電体
負極活物質を保持させる集電体としては、公知のものを任意に用いることができる。負極の集電体としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼等の金属材料が挙げられ、中でも加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
(10) Current collector Any known current collector can be used as the current collector for holding the negative electrode active material. Examples of the current collector for the negative electrode include metallic materials such as copper, nickel, stainless steel, and nickel-plated steel. Among them, copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.

また、集電体の形状は、集電体が金属材料の場合は、例えば金属箔、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る。中でも好ましくは銅(Cu)及び/又はアルミニウム(Al)を含有する金属箔膜であり、より好ましくは銅箔、アルミニウム箔であり、さらに好ましくは圧延法による圧延銅箔と、電解法による電解銅箔があり、どちらも集電体として用いることができる。 When the current collector is made of a metal material, the shape of the current collector includes, for example, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punched metal, and a foamed metal. Among them, a metal foil film containing copper (Cu) and/or aluminum (Al) is preferable, more preferably a copper foil or an aluminum foil, and still more preferably a rolled copper foil by a rolling method or an electrolytic copper by an electrolysis method. There are foils, both of which can be used as current collectors.

また、銅箔の厚さが25μmよりも薄い場合、純銅よりも強度の高い銅合金(リン青銅、チタン銅、コルソン合金、Cu-Cr-Zr合金等)を用いることができる。またアルミニウム箔は、その比重が軽いことから、集電体として用いた場合に、電池の質量を減少させることが可能となり、好ましく用いることができる。
圧延法により作製した銅箔からなる集電体は、銅結晶が圧延方向に並んでいるため、負極を密に丸めても、鋭角に丸めても割れにくく、小型の円筒状電池に好適に用いることができる。
If the thickness of the copper foil is less than 25 μm, a copper alloy (phosphor bronze, titanium copper, Corson alloy, Cu--Cr--Zr alloy, etc.) having higher strength than pure copper can be used. In addition, since aluminum foil has a low specific gravity, it is possible to reduce the mass of the battery when it is used as a current collector, so that it can be preferably used.
A current collector made of a copper foil produced by a rolling method has copper crystals aligned in the rolling direction, so it is difficult to crack even if the negative electrode is rolled tightly or rolled at an acute angle, and is suitable for small cylindrical batteries. be able to.

電解銅箔は、例えば、銅イオンが溶解された非水系電解液中に金属製のドラムを浸漬し、これを回転させながら電流を流すことにより、ドラムの表面に銅を析出させ、これを剥離して得られるものである。上記の圧延銅箔の表面に、電解法により銅を析出させていてもよい。銅箔の片面又は両面には、粗面化処理や表面処理(例えば、厚さが数nm~1μm程度までのクロメート処理、Ti等の下地処理等)がなされていてもよい。 For electrodeposited copper foil, for example, a metal drum is immersed in a non-aqueous electrolytic solution in which copper ions are dissolved, and an electric current is applied while rotating it to deposit copper on the surface of the drum and peel it off. It is obtained by Copper may be deposited on the surface of the rolled copper foil by an electrolytic method. One side or both sides of the copper foil may be roughened or surface-treated (for example, chromate treatment to a thickness of several nanometers to 1 μm, Ti or other underlayer treatment, etc.).

集電体の厚さは任意であるが、通常1μm以上であり、3μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、また、通常1mm以下であり、100μm以下が好ましく、50μm以下がより好ましい。
集電体の厚さが、上記範囲内であると、強度が向上し塗布が容易となったり、電極の形が安定したりといった点で好ましい。
Although the thickness of the current collector is arbitrary, it is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, and usually 1 mm or less, preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less.
When the thickness of the current collector is within the above range, it is preferable in that the strength is improved, application is facilitated, and the shape of the electrode is stabilized.

(11)集電体と活物質層の厚さの比
集電体と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の厚さ)/(集電体の厚さ)」の値が、通常150以下であり、20以下が好ましく、10以下がより好ましく、また、通常0.1以上であり、0.4以上が好ましく、1以上がより好ましい。
(11) Thickness ratio of current collector and active material layer The ratio of the thickness of the current collector and the active material layer is not particularly limited, but "(the thickness of the active material layer on one side immediately before the injection of the non-aqueous electrolyte solution The value of "thickness)/(thickness of current collector)" is usually 150 or less, preferably 20 or less, more preferably 10 or less, and usually 0.1 or more, preferably 0.4 or more. , 1 or more is more preferred.

集電体と負極活性物質層の厚さの比が、上記範囲を上回ると、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る場合がある。また、上記範囲を下回ると、負極活物質に対する集電体の体積比が増加し、電池の容量が減少する場合がある。 When the thickness ratio of the current collector and the negative electrode active material layer exceeds the above range, the current collector may generate heat due to Joule heat during charging and discharging at high current density. On the other hand, below the above range, the volume ratio of the current collector to the negative electrode active material increases, and the capacity of the battery may decrease.

(12)電極密度
負極活物質の電極化した際の電極構造は特には限定されないが、集電体上に存在している活物質の密度は、1g・cm-3以上が好ましく、1.2g・cm-3以上がより好ましく、1.3g・cm-3以上がさらに好ましく、1.5g・cm-3以上が特に好ましく、また、3g・cm-3以下が好ましく、2.5g・cm-3以下がより好ましく、2.2g・cm-3以下がさらに好ましく、2g・cm-3以下が特に好ましい。
(12) Electrode density The electrode structure when the negative electrode active material is formed into an electrode is not particularly limited, but the density of the active material present 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 still more preferable, 1.5 g·cm −3 or more is particularly preferable, and 3 g·cm −3 or less is preferable, and 2.5 g·cm −3 or more is preferable . 3 or less is more preferable, 2.2 g·cm −3 or less is even more preferable, and 2 g·cm −3 or less is particularly preferable.

集電体上に存在している活物質の密度が、上記範囲を上回ると、集電体と負極活物質の結着が弱くなり、電極と活物質が乖離する場合がある。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、電池抵抗が増大する場合がある。 When the density of the active material present on the current collector exceeds the above range, the binding between the current collector and the negative electrode active material is weakened, and the electrode and the active material may separate from each other. On the other hand, if it is less than the above range, the conductivity between the negative electrode active materials may decrease and the battery resistance may increase.

(13)バインダー
負極活物質を結着するバインダーとしては、非水系電解液や電極製造時に用いる溶媒に対して安定な材料であれば、特に制限されない。
(13) Binder The binder that binds the negative electrode active material is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolytic solution and the solvent used in electrode production.

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、ポリイミド、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)、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、NBR(アクリロニトリル・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及びその水素添加物;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・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体及び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、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、ポリ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。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。
Specific examples include resin polymers such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, polyimide, aromatic polyamide, cellulose, and nitrocellulose; SBR (styrene-butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluororubber, Rubber-like polymers such as NBR (acrylonitrile-butadiene rubber) and ethylene-propylene rubber; styrene-butadiene-styrene block copolymers and hydrogenated products thereof; EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), Thermoplastic elastomeric polymers such as ethylene/butadiene/styrene copolymers, styrene/isoprene/styrene block copolymers and hydrogenated products thereof; syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene/vinyl acetate Soft resinous polymers such as copolymers and propylene/α-olefin copolymers; fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene/ethylene copolymers a polymer composition having ion conductivity of alkali metal ions (especially lithium ions); These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

スラリーを形成するための溶媒としては、負極活物質、バインダー、必要に応じて使用される増粘剤及び導電材を、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。
水系溶媒の例としては水、アルコール等が挙げられ、有機系溶媒の例としては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、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、N,N-ジメチルアミノプロピルアミン、テトラヒドロフラン(THF)、トルエン、アセトン、ジメチルエーテル、ジメチルアセトアミド、ヘキサメリルホスファルアミド、ジメチルスルフォキシド、ベンゼン、キシレン、キノリン、ピリジン、メチルナフタレン、ヘキサン等が挙げられる。特に水系溶媒を用いる場合、上述の増粘剤に併せて分散剤等を加え、SBR等のラテックスを用いてスラリー化する。なお、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。
As the solvent for forming the slurry, there is no particular limitation on the type of the solvent as long as it is capable of dissolving or dispersing the negative electrode active material, binder, thickener and conductive material used as necessary. Either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.
Examples of aqueous solvents include water and alcohols, and examples of organic solvents include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N , N-dimethylaminopropylamine, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamerylphosphalamide, dimethylsulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane and the like. In particular, when using an aqueous solvent, a dispersant or the like is added together with the above-described thickener, and the mixture is slurried using a latex such as SBR. In addition, these may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

負極活物質に対するバインダーの割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がより好ましく、また、通常20質量%以下であり、15質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましく、8質量%以下がさらに好ましい。
負極活物質に対するバインダーの割合が、上記範囲内であるとバインダー量が電池容量に寄与しないバインダー割合が低下し電池容量が増加し、また負極電極の強度が保たれるので、電池作製工程上好ましい。
The ratio of the binder to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 0.6% by mass or more, and is usually 20% by mass or less and 15% by mass. % or less is preferable, 10 mass % or less is more preferable, and 8 mass % or less is even more preferable.
When the ratio of the binder to the negative electrode active material is within the above range, the ratio of the binder that does not contribute to the battery capacity decreases, the battery capacity increases, and the strength of the negative electrode is maintained. .

特に、SBRに代表されるゴム状高分子を主要成分に含有する場合には、活物質に対するバインダーの割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がより好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。
また、ポリフッ化ビニリデンに代表されるフッ素系高分子を主要成分に含有する場合には活物質に対する割合は、通常1質量%以上であり、2質量%以上が好ましく、3質量%以上がより好ましく、また、通常15質量%以下であり、10質量%以下が好ましく、8質量%以下がより好ましい。
In particular, when a rubber-like polymer represented by SBR is contained as a main component, the ratio of the binder to the active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and 0.5% by mass or more. It is more preferably 6% by mass or more, and usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less.
Further, when a fluorine-based polymer represented by polyvinylidene fluoride is contained as a main component, the ratio to the active material is usually 1% by mass or more, preferably 2% by mass or more, and more preferably 3% by mass or more. Also, it is usually 15% by mass or less, preferably 10% by mass or less, and more preferably 8% by mass or less.

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、特に制限はないが、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、リン酸化スターチ、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。 Thickeners are commonly used to adjust the viscosity of slurries. The thickener is not particularly limited, but specific examples include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

さらに、増粘剤を用いる場合には、負極活物質に対する増粘剤の割合は、通常0.1質量%以上であり、0.5質量%以上が好ましく、0.6質量%以上がより好ましく、また、通常5質量%以下であり、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましい。負極活物質に対する増粘剤の割合が、上記範囲内であると、粘着剤の塗布性の点で好ましく、また、負極活性物質層に占める活物質の割合が好適であり、電池の容量や負極活性物質間の抵抗の点で好ましい。 Furthermore, when a thickener is used, the ratio of the thickener to the negative electrode active material is usually 0.1% by mass or more, preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 0.6% by mass or more. Also, it is usually 5% by mass or less, preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less. When the ratio of the thickener to the negative electrode active material is within the above range, it is preferable in terms of the coating properties of the adhesive, and the ratio of the active material in the negative electrode active material layer is preferable, and the capacity of the battery and the negative electrode are improved. This is preferable in terms of resistance between active substances.

<2-4.正極>
以下に非水系電解液二次電池に使用される正極について説明する。
<2-4. Positive electrode>
The positive electrode used in the non-aqueous electrolyte secondary battery will be described below.

<2-4-1.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、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・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・放出可能なものが好ましく、リチウムと少なくともNiとCoを含有し、遷移金属のうち50モル%以上がNi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。
<2-4-1. 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 that contains at least Ni and Co, and 50 mol % or more of the transition metals are Ni and Co, and is capable of electrochemically intercalating and deintercalating metal ions. Although there is no particular limitation as long as it is a material, for example, one that can electrochemically absorb and release lithium ions is preferable, and contains lithium, at least Ni, and Co, and 50 mol% or more of the transition metals are Ni. A transition metal oxide of Co is preferred. This is because Ni and Co are suitable for use as positive electrode materials for secondary batteries due to their oxidation-reduction potentials, and are suitable for high-capacity applications.

リチウム遷移金属酸化物の遷移金属成分としては、必須元素として、NiとCoが含まれるが、その他の金属としてMn、V、Ti、Cr、Fe、Cu、Al、Mg、Zr、Er等が挙げられ、Mn、Ti、Fe、Al、Mg、Zr等が好ましい。リチウム遷移金属酸化物の具体例としては、例えば、LiNi0.85Co0.10Al0.05、LiNi0.80Co0.15Al0.05、LiNi0.33Co0.33Mn0.33、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, and other metals such as Mn, V, Ti, Cr, Fe, Cu, Al, Mg, Zr, and Er. Mn, Ti, Fe, Al, Mg, Zr and the like are preferred. Specific examples of lithium transition metal oxides include LiNi0.85Co0.10Al0.05O2 , LiNi0.80Co0.15Al0.05O2 , LiNi0.33Co0 . 33Mn0.33O2 , Li1.05Ni0.33Mn0.33Co0.33O2 , LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2 , Li1.05Ni0.50 _ _ _ _ _ _ _ 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 and the like.

中でも、下記組成式(5)で示される遷移金属酸化物であることが好ましい。
Lia1Nib1Coc1d1・・・(5)
上記組成式(5)中、0.9≦a1≦1.1、0.3≦b1≦0.9、0.1≦c1≦0.5、0.0≦d1≦0.5の数値を示し、0.5≦b1+c1かつ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。
上記組成式(5)中、0.1≦d1≦0.5の数値を示すことが好ましい。
Among them, transition metal oxides represented by the following compositional formula (5) are preferable.
Li a1 Ni b1 Co c1 M d1 O 2 (5)
In the above composition formula (5), the numerical values of 0.9 ≤ a1 ≤ 1.1, 0.3 ≤ b1 ≤ 0.9, 0.1 ≤ c1 ≤ 0.5, 0.0 ≤ d1 ≤ 0.5 and satisfies 0.5≦b1+c1 and b1+c1+d1=1. M represents at least one element selected from the group consisting of Mn, Al, Mg, Zr, Fe, Ti and Er.
In the above compositional formula (5), it is preferable to show a numerical value of 0.1≦d1≦0.5.

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。
中でも、下記組成式(6)で示される遷移金属酸化物であることがより好ましい。
Lia2Nib2Coc2Md・・・(6)
上記組成式(6)中、0.9≦a2≦1.1、0.3≦b2≦0.9、0.1≦c2≦0.5、0.0≦d2≦0.5の数値を示し、c2≦b2かつ0.6≦b2+c2かつ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。
上記組成式(6)中、0.1≦d2≦0.5の数値を示すことが好ましい。
When the composition ratio of Ni and Co and the composition ratio of other metal species are as specified, the transition metal is less likely to be eluted from the positive electrode, and even if Ni and Co are eluted, Ni and Co are not contained in the non-aqueous secondary battery. This is because the adverse effect of
Among them, transition metal oxides represented by the following compositional formula (6) are more preferable.
Li a2 Ni b2 Co c2 Md 2 O 2 (6)
In the above composition formula (6), the numerical values of 0.9 ≤ a2 ≤ 1.1, 0.3 ≤ b2 ≤ 0.9, 0.1 ≤ c2 ≤ 0.5, 0.0 ≤ d2 ≤ 0.5 and satisfy c2≤b2 and 0.6≤b2+c2 and b2+c2+d2=1. M represents at least one element selected from the group consisting of Mn, Al, Mg, Zr, Fe, Ti and Er.
In the above compositional formula (6), it is preferable to show a numerical value of 0.1≦d2≦0.5.

NiおよびCoが主成分であり、かつNiの組成比がCoの組成比と同じか、もしくはより大きいことで、非水系二次電池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。
中でも、下記組成式(7)で示される遷移金属酸化物であることがさらに好ましい。
Lia3Nib3Coc3d3・・・(7)
(組成式(7)中、0.9≦a3≦1.1、0.35≦b3≦0.9、0.1≦c3≦0.5、0.0≦d3≦0.5の数値を示し、c3<b3かつ0.6≦b3+c3かつ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(7)中、0.1≦d3≦0.5の数値を示すことが好ましい。
Ni and Co are the main components, and the composition ratio of Ni is the same as or greater than the composition ratio of Co, so that when used as a positive electrode for a non-aqueous secondary battery, it is stable and produces a high capacity. This is because it becomes possible.
Among them, transition metal oxides represented by the following compositional formula (7) are more preferable.
Li a3 Ni b3 Co c3 M d3 O 2 (7)
(In the composition formula (7), the numerical values of 0.9 ≤ a3 ≤ 1.1, 0.35 ≤ b3 ≤ 0.9, 0.1 ≤ c3 ≤ 0.5, 0.0 ≤ d3 ≤ 0.5 and satisfies c3<b3, 0.6≤b3+c3 and 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 (7), it is preferable to show a numerical value of 0.1≤d3≤0.5.

中でも、下記組成式(8)で示される遷移金属酸化物であることが特に好ましい。
Lia4Nib4Coc4d4・・・(8)
(組成式(8)中、0.9≦a4≦1.1、0.5≦b4≦0.9、0.1≦c4≦0.2、0.0≦d4≦0.3の数値を示し、c4<b4かつ0.7≦b4+c4かつb4+c4+d4=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(8)中、0.1≦d4≦0.3の数値を示すことが好ましい。
Among them, transition metal oxides represented by the following compositional formula (8) are particularly preferable.
Li a4 Ni b4 Co c4 M d4 O 2 (8)
(In the composition formula (8), the numerical values of 0.9 ≤ a4 ≤ 1.1, 0.5 ≤ b4 ≤ 0.9, 0.1 ≤ c4 ≤ 0.2, 0.0 ≤ d4 ≤ 0.3 and satisfies c4<b4, 0.7≤b4+c4 and b4+c4+d4=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 (8), it is preferable to show a numerical value of 0.1≤d4≤0.3.

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。
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と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。
This is because the composition described above makes it possible to obtain a particularly high capacity when used as a positive electrode for a non-aqueous secondary battery.
Also, two or more of the above positive electrode active materials may be mixed and used. Similarly, at least one or more of the positive electrode active materials described above may be used in combination with other positive electrode active materials. Examples of other positive electrode active materials include transition metal oxides, transition metal phosphate compounds, transition metal silicate compounds, and transition metal borate compounds not listed above.

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、非水系電解液二次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。 Among them, a lithium-manganese composite oxide having a spinel structure and a lithium-containing transition metal phosphate compound having an olivine structure are preferable. Specifically, LiMn 2 O 4 , LiMn 1.8 Al 0.2 O 4 , LiMn 1.5 Ni 0.5 O 4 and the like are listed as lithium-manganese composite oxides having a spinel structure. This is because it has the most stable structure among them, and it is difficult to release oxygen even when the non-aqueous electrolyte secondary battery malfunctions, and is excellent in safety.

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。 The transition metal of the lithium-containing transition metal phosphate compound is preferably V, Ti, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc. Specific examples include LiFePO 4 , 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 component of these lithium transition metal phosphate compounds are Al, Ti , V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, Nb, Mo, Sn, W and the like substituted with other metals.

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。 Among them, a lithium iron phosphate compound is preferable because iron is an abundant resource, an extremely inexpensive metal, and is less harmful. That is, among the above specific examples, LiFePO 4 can be mentioned as a more preferable specific example.

(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 It is also possible to use a material having a composition different from the material constituting the main positive electrode active material (hereinafter referred to as "surface-attached material") adhered to the surface of the above 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, oxides such as bismuth oxide, lithium sulfate, sodium sulfate, potassium sulfate, magnesium sulfate, Examples 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 and impregnated into the positive electrode active material and then dried, or dissolved or suspended in a solvent and impregnated into the positive electrode active material. It can be attached 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 baking it at the same time, or the like. When carbon is deposited, a method of mechanically depositing carbonaceous matter in the form of activated carbon or the like later 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-attached substance adhering to the surface of the positive electrode active material is preferably 0.1 ppm or more, more preferably 1 ppm or more, and even more preferably 10 ppm or more, relative to the mass of the positive electrode active material. Moreover, it is preferably 20% or less, more preferably 10% or less, and even more preferably 5% or less.
The surface-adhering substance can suppress the oxidation reaction of the non-aqueous electrolytic solution on the surface of the positive electrode active material, thereby improving the battery life. In addition, when the amount of adhesion is within the above range, the effect can be sufficiently exhibited, and the resistance does not easily increase without impeding the entry and exit 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 for the shape of the positive electrode active material particles, conventionally used lumps, polyhedrons, spheres, ellipsoids, plates, needles, columns, and the like are used. Further, the primary particles may aggregate to form secondary particles, and the secondary particles may have a spherical or ellipsoidal shape.

(4)タップ密度
正極活物質のタップ密度は、好ましくは0.5g・cm-3以上であり、1.0g・cm-3以上がより好ましく、1.5g・cm-3以上が更に好ましい。また、好ましくは4.0g・cm-3以下であり、3.7g・cm-3以下がより好ましい。
(4) Tap Density The tap density of the positive electrode active material is preferably 0.5 g·cm −3 or more, more preferably 1.0 g·cm −3 or more, and even more preferably 1.5 g·cm −3 or more. Further, it is preferably 4.0 g·cm −3 or less, more preferably 3.7 g·cm −3 or less.

タップ密度の高い金属複合酸化物粉体を用いることにより、高密度の正極活物質層を形成することができる。正極活物質のタップ密度が上記範囲内にあると、正極活物質層形成時に必要な分散媒の量が適度なものとなるため、導電材やバインダーの量も適量となるため、正極活物質層への正極活物質の充填率が制約されることなく、電池容量への影響も少なくなる。 By using a metal composite oxide powder with a high tap density, a high-density positive electrode active material layer can be formed. When the tap density of the positive electrode active material is within the above range, the amount of the dispersion medium required for forming the positive electrode active material layer is appropriate, and the amount of the conductive material and the binder is also appropriate. There is no restriction on the filling rate of the positive electrode active material, and the effect on the battery capacity is reduced.

正極活物質のタップ密度の測定は、目開き300μmの篩を通過させて、20cmのタッピングセルに試料を落下させてセル容積を満たした後、粉体密度測定器(例えば、セイシン企業社製タップデンサー)を用いて、ストローク長10mmのタッピングを1000回行なって、その時の体積と試料の質量から密度を算出する。該測定で算出されるタップ密度を、本発明における正極活物質のタップ密度として定義する。 The tap density of the positive electrode active material is measured by passing it through a sieve with an opening of 300 μm, dropping the sample into a tapping cell of 20 cm 3 to fill the cell volume, and then using a powder density measuring instrument (for example, manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd. Using a tap densityr, tapping is performed 1000 times with a stroke length of 10 mm, and the density is calculated from the volume and mass of the sample at that time. The tap density calculated by the measurement is defined as the tap density of the positive electrode active material in the present invention.

(5)メジアン径d50
正極活物質の粒子のメジアン径d50(一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合には二次粒子径)は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置を用いて測定することができる。
メジアン径d50は、好ましくは0.1μm以上であり、0.5μm以上がより好ましく、1μm以上が更に好ましく、3μm以上が特に好ましく、また、好ましくは30μm以下であり、20μm以下がより好ましく、16μm以下が更に好ましく、15μm以下が特に好ましい。メジアン径d50が上記範囲内であると、高嵩密度品を得易くなり、さらに、粒子内のリチウムの拡散に時間がかからないため、電池特性が低下し難くなる。また、電池の正極作製すなわち活物質と導電材やバインダー等を溶媒でスラリー化し、薄膜状に塗布する際には、スジ引き等も生じ難くなる。
(5) Median diameter d50
The median diameter d50 of the particles of the positive electrode active material (the secondary particle diameter when the primary particles aggregate to form secondary particles) can be measured using a laser diffraction/scattering particle size distribution analyzer. can.
The median diameter d50 is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, still more preferably 1 μm or more, particularly preferably 3 μm or more, and preferably 30 μm or less, more preferably 20 μm or less, and 16 μm. The following are more preferable, and 15 μm or less is particularly preferable. When the median diameter d50 is within the above range, it becomes easy to obtain a high bulk density product, and furthermore, diffusion of lithium in the particles does not take much time, so the battery characteristics are less likely to deteriorate. In addition, streaks and the like are less likely to occur when the positive electrode of a battery is prepared, that is, when an active material, a conductive material, a binder, and the like are slurried with a solvent and applied in the form of a thin film.

なお、異なるメジアン径d50をもつ正極活物質を2種類以上、任意の比率で混合することで、正極作製時の充填性を更に向上させることもできる。
正極活物質のメジアン径d50の測定は、0.1質量%ヘキサメタ燐酸ナトリウム水溶液を分散媒として用い、粒度分布計(例えば、堀場製作所社製LA-920)を用いて、正極活物質の分散液に対して5分間の超音波分散後に測定屈折率1.24に設定して測定する。
By mixing two or more kinds of positive electrode active materials having different median diameters d50 at an arbitrary ratio, the filling property during manufacturing of the positive electrode can be further improved.
The median diameter d50 of the positive electrode active material is measured using a 0.1% by mass sodium hexametaphosphate aqueous solution as a dispersion medium and a particle size distribution meter (eg, LA-920 manufactured by Horiba, Ltd.) to measure the dispersion of the positive electrode active material. Measured after 5 minutes of ultrasonic dispersion against , setting the refractive index to 1.24.

(6)平均一次粒子径
一次粒子が凝集して二次粒子を形成している場合、正極活物質の平均一次粒子径は、好
ましくは0.01μm以上であり、0.05μm以上がより好ましく、0.08μm以上が更に好ましく、0.1μm以上が特に好ましく、また、好ましくは3μm以下であり、2μm以下がより好ましく、1μm以下が更に好ましく、0.6μm以下が特に好ましい。上記範囲内であると、球状の二次粒子を形成し易くなり、粉体充填性が適度なものとなり、比表面積を十分確保できるため、出力特性等の電池性能の低下を抑制することができる。
(6) Average primary particle size When the primary particles are aggregated to form secondary particles, the average primary particle size of the positive electrode active material is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, It is more preferably 0.08 µm or more, particularly preferably 0.1 µm or more, and preferably 3 µm or less, more preferably 2 µm or less, even more preferably 1 µm or less, and particularly preferably 0.6 µm or less. Within the above range, it becomes easier to form spherical secondary particles, the powder filling property becomes moderate, and a sufficient specific surface area can be secured, so deterioration of battery performance such as output characteristics can be suppressed. .

なお、正極活物質の平均一次粒子径は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により測定される。具体的には、10000倍の倍率の写真で、水平方向の直線に対する一次粒子の左右の境界線による切片の最長の値を、任意の50個の一次粒子について求め、平均値をとることにより求められる。 The average primary particle size of the positive electrode active material is measured by observation using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, in a photograph at a magnification of 10,000 times, the maximum value of the intercept of the left and right boundary lines of the primary particles with respect to the horizontal straight line is obtained for arbitrary 50 primary particles, and the average value is obtained. be done.

(7)BET比表面積
正極活物質のBET比表面積は、BET法を用いて測定した比表面積の値が、好ましくは0.2m・g-1以上であり、0.3m・g-1以上がより好ましく、0.4m・g-1以上が更に好ましく、また、好ましくは4.0m・g-1以下であり、2.5m・g-1以下がより好ましく、1.5m・g-1以下が更に好ましい。BET比表面積の値が、上記範囲内であると、電池性能の低下を防ぎ易い。さらに、十分なタップ密度を確保でき、正極活物質形成時の塗布性が良好となる。
(7) BET specific surface area The BET specific surface area of the positive electrode active material is preferably 0.2 m 2 ·g −1 or more, and preferably 0.3 m 2 ·g −1 as measured using the BET method. more preferably 0.4 m 2 ·g −1 or more, more preferably 4.0 m 2 ·g −1 or less, more preferably 2.5 m 2 ·g −1 or less, and 1.5 m 2 ·g −1 or less is more preferable. When the value of the BET specific surface area is within the above range, deterioration of battery performance can be easily prevented. Furthermore, a sufficient tap density can be ensured, and the coatability at the time of forming the positive electrode active material is improved.

正極活物質のBET比表面積は、表面積計(例えば、大倉理研製全自動表面積測定装置)を用いて測定する。具体的には、試料に対して窒素流通下150℃で30分間、予備乾燥を行なった後、大気圧に対する窒素の相対圧の値が0.3となるように正確に調整した窒素ヘリウム混合ガスを用いて、ガス流動法による窒素吸着BET1点法によって測定する。該測定で求められる比表面積を、本発明における正極活物質のBET比表面積と定義する。 The BET specific surface area of the positive electrode active material is measured using a surface area meter (for example, a fully automatic surface area measuring device manufactured by Okura Riken). Specifically, the sample was pre-dried at 150° C. for 30 minutes under flowing nitrogen, and then a nitrogen-helium mixed gas accurately adjusted so that the relative pressure of nitrogen to atmospheric pressure was 0.3. is measured by the nitrogen adsorption BET one-point method by the gas flow method. The specific surface area determined by the measurement is defined as the BET specific surface area of the positive electrode active material in the present invention.

(8)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。
(8) 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. method is used.
In particular, various methods are conceivable for producing spherical or ellipsoidal active materials. One example is transition metal raw materials such as transition metal nitrates and sulfates, and, if necessary, raw materials of other elements. is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, and the pH is adjusted while stirring to prepare and recover spherical precursors . 3 or the like is added, followed by 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。 As an example of another method, transition metal raw materials such as transition metal nitrates, sulfates, hydroxides and oxides and, if necessary, raw materials of other elements 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 obtain a spherical or elliptical precursor, and a Li source such as LiOH, Li 2 CO 3 , or LiNO 3 is added to the precursor and fired at a high temperature to obtain an active material. are 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 yet another example of a method, transition metal source materials such as transition metal nitrates, sulfates, hydroxides and oxides, Li sources such as LiOH, Li 2 CO 3 and LiNO 3 and optionally other elements is dissolved or pulverized and dispersed in a solvent such as water, dried and molded with a spray dryer or the like to form a spherical or ellipsoidal precursor, which is fired at a high temperature to obtain an active material. mentioned.

<2-4-2.正極構造と作製法>
以下に、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、正極活物質粒子とバインダー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、正極活物質とバインダー、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。
<2-4-2. Positive electrode structure and manufacturing method>
The configuration of the positive electrode and the manufacturing method thereof will be described below.
(Manufacturing method of 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. A positive electrode using a positive electrode active material can be produced by any known method. For example, a positive electrode active material, a binder, and, if necessary, a conductive material, a thickener, etc., are mixed in a dry process to form a sheet, which is crimped to a positive electrode current collector, or these materials are dissolved in a liquid medium. Alternatively, a positive electrode can be obtained by forming a positive electrode active material layer on the current collector by dispersing and forming a slurry, applying the slurry to a positive electrode current collector, and drying the slurry.

正極活物質の正極活物質層中の含有量は、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、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, still more preferably 80% by mass or more, and preferably 99.9% by mass or less. There is, and 99 mass % or less is more preferable. When the content of the positive electrode active material is within the above range, sufficient electrical capacity can be ensured. Furthermore, the strength of the positive electrode becomes sufficient. One kind of positive electrode active material powder may be used alone, or two or more kinds having different compositions or different powder physical properties may be used together in an arbitrary combination and ratio. When two or more active materials are used in combination, it is preferable to use the composite oxide containing lithium and manganese as a powder component. Cobalt and nickel are expensive metals with few resources, and large batteries that require high capacity such as for automobiles require a large amount of active material, which is not preferable in terms of cost. This is because it is desirable to use manganese as a main component as a transition metal.

(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)
Any known conductive material can be used as the conductive material. Specific examples include metal materials such as copper and nickel; 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. In addition, these may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

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。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, still more preferably 1% by mass or more, and preferably 50% by mass or less. is more preferably 30% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or less. If the content is within the above range, sufficient electrical conductivity can be ensured. Furthermore, it is easy to prevent a decrease in battery capacity.

(バインダー)
正極活物質層の製造に用いるバインダーは、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。
(binder)
The binder used for producing the positive electrode active material layer is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolytic solution and the solvent used for producing the electrode.

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、ポリ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。 In the case of the coating method, the material is not particularly limited as long as it can be dissolved or dispersed in the liquid medium used during electrode production. Specific examples include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polymethyl methacrylate, aromatic polyamide, and cellulose. , resin-based polymers such as nitrocellulose; rubber-like polymers such as SBR (styrene-butadiene rubber), NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), fluororubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene-propylene rubber; Styrene block copolymer or hydrogenated product thereof, EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), styrene-ethylene-butadiene-ethylene copolymer, styrene-isoprene-styrene block copolymer or hydrogenated product thereof Thermoplastic elastomeric polymers such as syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene/vinyl acetate copolymers, propylene/α-olefin copolymers and other soft resinous polymers; polyvinylidene fluoride Fluorinated polymers such as (PVDF), polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene/ethylene copolymer; polymer compositions having ion conductivity for alkali metal ions (especially lithium ions), etc. is mentioned. In addition, these substances may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

正極活物質層中のバインダーの含有量は、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。バインダーの割合が、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, still more preferably 3% by mass or more, and preferably 80% by mass or less, 60% by mass or less is more preferable, 40% by mass or less is even more 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, resulting in good battery performance such as cycle characteristics. Furthermore, it leads to avoiding deterioration of 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、バインダー、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。
(liquid medium)
The liquid medium used for preparing the slurry for forming the positive electrode active material layer is a solvent capable of dissolving or dispersing the positive electrode active material, the conductive material, the binder, and the thickening agent used as necessary. If so, the type thereof is not particularly limited, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used.

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体等が挙げられる。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。 Examples of aqueous media include water, mixed media 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, methyl ethyl ketone and cyclohexanone. esters such as methyl acetate and methyl acrylate; amines such as diethylenetriamine and N,N-dimethylaminopropylamine; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF); N-methylpyrrolidone (NMP) and dimethylformamide , dimethylacetamide, and other amides; hexamethylphosphaamide, dimethylsulfoxide, and other aprotic polar solvents; In addition, these may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

(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 the slurry. Thickeners are commonly used to adjust the viscosity of slurries.
The thickening agent is not particularly limited as long as it does not significantly limit the effects of the present invention. Specific examples include carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein and salts thereof. etc. These may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

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。増粘剤の割合が、上記範囲内であると、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 0.6% by mass or more. It is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or less. When the ratio of the thickening agent is within the above range, the coatability becomes good, and further, the ratio of the active material in the positive electrode active material layer becomes sufficient, so the problem of the battery capacity decreasing and the positive electrode active material It becomes easier to avoid the problem of increased resistance between substances.

(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 the slurry to the current collector and drying it is preferably compacted by hand pressing, roller pressing, 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 electrolytic 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. Furthermore, 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. Among them, metal materials, particularly aluminum, are preferred.

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, foam metal, etc., in the case of metal materials, and carbon plate, A carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned. Among these, metal thin films are preferred. Incidentally, the thin film may be appropriately formed in a mesh shape.
Although the thickness of the current collector is arbitrary, it is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more, still more preferably 5 μm or more, more preferably 1 mm or less, more preferably 100 μm or less, and further preferably 50 μm or less. preferable. When the thickness of the current collector is within the above range, the strength necessary for the current collector can be sufficiently secured. Furthermore, the handleability is also improved.

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 thickness ratio of the current collector and the positive electrode active material layer is not particularly limited, but (thickness of active material layer on one side immediately before non-aqueous electrolyte injection) / (thickness of current collector) is preferably It is 150 or less, more preferably 20 or less, particularly preferably 10 or less, preferably 0.1 or more, more preferably 0.4 or more, and particularly preferably 1 or more. When the thickness ratio between the current collector and 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 charging and discharging at a high current density. Furthermore, it becomes difficult to increase the volume ratio of the current collector to the positive electrode active material, 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、非水系電解液二次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 high output and high temperature stability, the area of the positive electrode active material layer is preferably larger than the outer surface area of the battery outer case. Specifically, the total electrode area of the positive electrode is preferably 20 times or more, and more preferably 40 times or more, with respect to the surface area of the exterior of the non-aqueous electrolyte secondary battery. The outer surface area of the exterior case is the total area calculated from the length, width, and thickness of the case filled with the power generation element, excluding the protrusions of the terminals, in the case of a rectangular shape with a bottom. . In the case of a cylindrical shape with a bottom, it is the geometric surface area that approximates the case portion filled with the power generating element, excluding the projecting 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. , the sum of the areas calculated separately for each surface.

(放電容量)
非水系電解液を用いる場合、非水系電解液二次電池の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。非水系電解液二次電池の1個の電池外装に収納される電池要素のもつ電気容量が、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。
(discharge capacity)
When a non-aqueous electrolyte is used, the electrical capacity of the battery element contained in one battery exterior of the non-aqueous electrolyte secondary battery (the electrical capacity when the battery is discharged from a fully charged state to a discharged state) is When it is 1 ampere-hour (Ah) or more, the effect of improving low-temperature discharge characteristics is increased, which is preferable. Therefore, the positive electrode plate has a fully charged discharge capacity of preferably 3 Ah or more, more preferably 4 Ah or more, and preferably 100 Ah or less, more preferably 70 Ah or less, and particularly preferably 50 Ah or less. designed to When the electrical capacity of the battery element housed in one battery casing of the non-aqueous electrolyte secondary battery is within the above range, the voltage drop due to the electrode reaction resistance does not become too large when extracting a large current, and the electric power A deterioration in efficiency can be prevented. In addition, the temperature distribution due to the heat generated inside the battery during pulse charge/discharge does not become too large, and the durability of repeated charge/discharge is poor. phenomenon can be avoided.

(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 after subtracting the thickness of the current collector is is preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, and preferably 200 μm or less, more preferably 100 μm or less.

<2-5.セパレータ>
正極と負極との間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
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、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。
<2-5. Separator>
A separator is usually interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the separator is usually impregnated with the non-aqueous electrolytic solution.
There are no particular restrictions on the material and shape of the separator, and known materials can be arbitrarily adopted as long as they do not significantly impair the effects of the present invention. Among them, resins, glass fibers, inorganic substances, etc., which are made of materials that are stable with respect to non-aqueous electrolytes, are used, and it is preferable to use porous sheets or non-woven fabrics having excellent liquid retention properties.

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 materials for the resin and glass fiber separators, for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone, glass filters, and the like can be used. Among them, glass filters and polyolefins are preferred, and polyolefins are more preferred. One of these materials may be used alone, or two or more of them 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、非水系電解液二次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。 Although the thickness of the separator is arbitrary, it 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, and more preferably 30 μm or less. If the separator is thinner than the above range, the insulating properties and mechanical strength may deteriorate. On the other hand, if the thickness is more than the above range, not only the battery performance such as rate characteristics may deteriorate, but also the energy density of the non-aqueous electrolyte secondary battery as a whole may deteriorate.

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。 When a porous material such as a porous sheet or 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, and It is usually 90% or less, preferably 85% or less, more preferably 75% or less. If the porosity is too smaller than the above range, the film resistance tends to increase and the rate characteristics tend to deteriorate. On the other hand, when the thickness is too much larger than the above range, the mechanical strength of the separator tends to decrease and the insulation tends to decrease.

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。
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。
Although the average pore size of the separator is also arbitrary, it 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, short circuits tend to occur. On the other hand, below the above range, the film resistance may increase and the rate characteristics may deteriorate.
On the other hand, as inorganic materials, 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. 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、フッ素樹脂を結着剤として用いて、90%粒子径が1μm未満のアルミナ粒子を含有する複合多孔層を、正極の両面の表層に形成させることが挙げられる。 As for the form, thin films such as non-woven fabrics, woven fabrics and microporous films are used. In the form of a thin film, one having a pore size 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 can be used in which a composite porous layer containing the inorganic particles is formed on the surface of the positive electrode and/or the negative electrode using a resin binder. For example, a composite porous layer containing alumina particles with a 90% particle size of less than 1 μm is formed on both surfaces of the positive electrode using a fluororesin as a binder.

<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。電極群占有率が、上記範囲を下回ると、電池容量が小さくなる。また、上記範囲を上回ると空隙スペースが少なく、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 positive electrode plate and the negative electrode plate are sandwiched between the separators, and a structure in which the positive electrode plate and the negative electrode plate are spirally wound with the separator interposed therebetween. Anything is fine. The ratio of the volume of the electrode group to the internal volume of the battery (hereinafter referred to as the electrode group occupancy) is usually 40% or more, preferably 50% or more, and usually 90% or less, and 80% or less. preferable. If the electrode group occupancy is below the above range, the battery capacity will be small. If the above range is exceeded, the void space is small, and the internal pressure rises due to the swelling of the members due to the high temperature of the battery and the increase in the vapor pressure of the liquid component of the electrolyte, and the repeated charging and discharging performance as a battery. In addition, the gas release valve that releases the internal pressure to the outside may operate.

[集電構造]
集電構造は特に限定されるものではないが、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、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 collection structure]
The current collection structure is not particularly limited, but in order to more effectively improve the discharge characteristics of the non-aqueous electrolytic solution, it is preferable to adopt a structure that reduces the resistance of the wiring portions and joint portions. When the internal resistance is reduced in this way, the effect of using the non-aqueous electrolytic solution is exhibited particularly well.

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-described laminated structure, a structure in which the metal core portions of the electrode layers are bundled and welded to a terminal is preferably used. When the area of one electrode increases, the internal resistance increases. Therefore, it is preferable to reduce the resistance by providing a plurality of terminals within the electrode. When the electrode group has the wound structure described above, the internal resistance can be reduced by providing a plurality of lead structures for each of the positive electrode and the negative electrode and bundling them around the terminal.

[外装ケース]
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。具体的には、ニッケルめっき鋼板、ステンレス、アルミニウム又はアルミニウム合金、マグネシウム合金等の金属類、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)が用いられる。軽量化の観点から、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属、ラミネートフィルムが好適に用いられる。
[Outer case]
The material of the exterior case is not particularly limited as long as it is stable with respect to the non-aqueous electrolytic solution used. Specifically, metals such as nickel-plated steel sheets, stainless steel, aluminum or aluminum alloys, and magnesium alloys, or laminate films of resin and aluminum foil are used. From the viewpoint of weight reduction, aluminum or aluminum alloy metals and laminate films are preferably used.

前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、若しくは、樹脂製ガスケットを介して前記金属類を用いてかしめ構造とするものが挙げられる。前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、前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性樹脂が好適に用いられる。 In the exterior case using the metals, the metals are welded together by laser welding, resistance welding, or ultrasonic welding to form a sealed structure, or the metals are crimped through a resin gasket. There are things to do. Examples of the exterior case using the laminate film include those having a sealing and airtight structure by heat-sealing the resin layers to each other. A resin different from the resin used for the laminate film may be interposed between the resin layers in order to improve the sealing property. In particular, when the resin layer is heat-sealed through the current collector terminal to form a sealed structure, the metal and the resin are joined together. A resin is preferably used.

[保護素子]
前述の保護素子として、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。
[Protection element]
As the protective element mentioned above, PTC (Positive Temperature Coefficient), which increases resistance when abnormal heat or excessive current flows, thermal fuse, thermistor, current flowing in the circuit due to sudden rise in battery internal pressure or internal temperature at abnormal heat and a valve (current cut-off valve) that cuts off the It is preferable to select the protective element under conditions that do not operate under normal high-current use, and from the viewpoint of high output, it is more preferable to design the protective element so that abnormal heat generation and thermal runaway do not occur even without the protective element.

[外装体]
非水系電解液二次電池は、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。
具体的に、外装体の材質は任意であるが、通常は、例えばニッケルメッキを施した鉄、ステンレス、アルミニウム又はその合金、ニッケル、チタン等が用いられる。
[Exterior body]
A non-aqueous electrolyte secondary battery is generally configured by housing the above non-aqueous electrolyte, a negative electrode, a positive electrode, a separator, and the like in an exterior body. There is no restriction on this exterior body, and any known one can be employed as long as it does not significantly impair the effects of the present invention.
Specifically, although any material can be used for the exterior body, nickel-plated iron, stainless steel, aluminum or alloys thereof, nickel, titanium, or the like is usually used.

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。 The shape of the exterior body is also arbitrary, and may be, for example, cylindrical, square, laminated, coin-shaped, large-sized, or the like.

以下、実施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。
本実施例及び比較例に使用した化合物を以下に示す。なお、各化合物のTPSAの値は表2に示した通りである。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples as long as the gist thereof is not exceeded.
The compounds used in Examples and Comparative Examples are shown below. Table 2 shows the TPSA value of each compound.

Figure 2023109905000220
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Figure 2023109905000221
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Figure 2023109905000238

<実施例1-1~1-13、比較例1-1~1-7>
[正極の作製]
正極活物質としてリチウム・ニッケル・マンガン・コバルト複合酸化物(NMC)85質量%と、導電材としてアセチレンブラック10質量%と、結着材としてポリフッ化ビニリデン(PVDF)5質量%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21μm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 1-1 to 1-13, Comparative Examples 1-1 to 1-7>
[Preparation of positive electrode]
85% by mass of lithium-nickel-manganese-cobalt composite oxide (NMC) as a positive electrode active material, 10% by mass of acetylene black as a conductive material, and 5% by mass of polyvinylidene fluoride (PVDF) as a binder. Slurried in methylpyrrolidone solvent with disperser mixing. This was uniformly coated on both sides of an aluminum foil having a thickness of 21 μm, dried, and then pressed to form a positive electrode.

[負極の作製]
平均粒子径0.2μmのSi微粒子50gを平均粒子径35μmの鱗片状黒鉛2000
g中に分散させ、ハイブリダイゼーションシステム(奈良機械製作所製)に投入し、ローター回転数7000rpm、180秒間、装置内を循環又は滞留させて処理し、Siと黒鉛粒子との複合体を得た。得られた複合体を、焼成後の被覆率が、7.5%になるように炭素質物となる有機化合物としてコールタールピッチを混合し、2軸混練機により混練・分散させた。得られた分散物を、焼成炉に導入し、窒素雰囲気下で1000℃、3時間、焼成した。得られた焼成物は、更にハンマーミルで粉砕後、篩(45μm)を実施し、負極活物質を作製した。前記測定法で測定した、珪素元素の含有量、平均粒子径d50、タップ密度、比表面積はそれぞれ、2.0質量%、20μm、1.0g/cm、7.2m/gであった。
[Preparation of negative electrode]
50 g of Si fine particles with an average particle size of 0.2 μm are added to 2000 of scale-like graphite with an average particle size of 35 μm.
g, placed in a hybridization system (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd.), and treated by circulating or staying in the apparatus at a rotor speed of 7000 rpm for 180 seconds to obtain a composite of Si and graphite particles. The obtained composite was mixed with coal tar pitch as an organic compound to be a carbonaceous material so that the coverage after firing was 7.5%, and kneaded and dispersed by a twin-screw kneader. The obtained dispersion was introduced into a firing furnace and fired at 1000° C. for 3 hours in a nitrogen atmosphere. The obtained baked product was further pulverized with a hammer mill and sieved (45 μm) to prepare a negative electrode active material. The content of elemental silicon, the average particle diameter d50, the tap density, and the specific surface area measured by the above measurement methods were 2.0% by mass, 20 μm, 1.0 g/cm 3 , and 7.2 m 2 /g, respectively. .

負極活物質に対して、増粘剤、バインダーとしてそれぞれ、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%)、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%)を加え、ディスパーザーで混合してスラリー化した。このスラリーを厚さ10μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、プレスして負極とした。なお、乾燥後の負極において、負極活物質:カルボキシメチルセルロースナトリウム:スチレン-ブタジエンゴム=97.5:1.5:1の質量比となるように作製した。 An aqueous dispersion of sodium carboxymethylcellulose (concentration of sodium carboxymethylcellulose: 1% by mass) and an aqueous dispersion of styrene-butadiene rubber (concentration of styrene-butadiene rubber) were added to the negative electrode active material as thickeners and binders, respectively. 50% by mass) was added and mixed with a disperser to form a slurry. This slurry was uniformly coated on one side of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and then pressed to form a negative electrode. The negative electrode after drying was prepared so that the mass ratio of negative electrode active material:sodium carboxymethylcellulose:styrene-butadiene rubber=97.5:1.5:1.

[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)とジエチルカーボネート(DEC)との混合物(体積容量比3:7)に、十分に乾燥させたLiPFを1.2モル/L(非水系電解液中の濃度として)溶解させたものに対して、さらに、ビニレンカーボネート(VC)を2.0質量%添加した(これを基準電解液1と呼ぶ)。実施例1-1~実施例1-13、比較例1-2~比較例1-7では、調整後が下表2に記載の含有量になるように基準電解液1に各化合物1~16を加えて非水系電解液を調製した。ただし、比較例1-1は基準電解液1そのものである。なお、表2中の「含有量(質量%)」は、非水系電解液100質量%中の濃度である。
[Preparation of non-aqueous electrolytic solution]
In a dry argon atmosphere, a mixture of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) (volumetric ratio 3:7) was added with 1.2 mol/L of sufficiently dried LiPF 6 ( 2.0% by mass of vinylene carbonate (VC) was further added to the dissolved solution (in terms of concentration) (this is referred to as reference electrolyte solution 1). In Examples 1-1 to 1-13 and Comparative Examples 1-2 to 1-7, each compound 1 to 16 was added to the reference electrolytic solution 1 so that the content after adjustment was shown in Table 2 below. was added to prepare a non-aqueous electrolytic solution. However, Comparative Example 1-1 is the reference electrolytic solution 1 itself. In addition, the "content (% by mass)" in Table 2 is the concentration in 100% by mass of the non-aqueous electrolytic solution.

[非水系電解液二次電池の製造]
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を突設させながら挿入した後、上記電解液を袋内に注入し、真空封止を行い、ラミネート型セルの非水系電解液二次電池を作製した。
[Manufacture of non-aqueous electrolyte secondary battery]
A battery element was produced by stacking the positive electrode, the negative electrode, and the separator made of polyethylene in the order of the negative electrode, the separator, and the positive electrode. 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 while projecting the positive and negative terminals, the electrolytic solution was injected into the bag and vacuumed. Sealing was performed, and a non-aqueous electrolyte secondary battery of a laminate type cell was produced.

<非水系電解液二次電池の評価>
[高温サイクル試験]
25℃の恒温槽中、ラミネート型セルの非水系電解液二次電池を0.05Cに相当する電流で4.0Vまで定電流-定電圧(CC-CV)充電した。その後、0.05Cで2.5Vまで放電した。続いて0.2Cで4.0VまでCC-CV充電した後、0.2Cで2.5Vまで放電し、0.2Cで4.2VまでCC-CV充電した後、0.2Cで2.5Vまで放電し非水系電解液二次電池を安定させた。その後、0.2Cで4.3VまでCC-CV充電を行った後、0.2Cで2.5Vまで放電させ初期のコンディショニングを行った。
<Evaluation of non-aqueous electrolyte secondary battery>
[High temperature cycle test]
In a constant temperature bath at 25° C., a laminated non-aqueous electrolyte secondary battery was charged to 4.0 V at a current corresponding to 0.05 C by constant current-constant voltage (CC-CV) charging. After that, it was discharged to 2.5V at 0.05C. Subsequently, after CC-CV charging to 4.0V at 0.2C, discharging to 2.5V at 0.2C, CC-CV charging to 4.2V at 0.2C, and then 2.5V at 0.2C. was discharged to stabilize the non-aqueous electrolyte secondary battery. After that, after CC-CV charging to 4.3 V at 0.2 C, initial conditioning was performed by discharging to 2.5 V at 0.2 C.

初期コンディショニング終了後にマイクロメーター(Mitutoyo社製、型番:ID-C112XB)を用いて電池の厚みを測定したのち、セルを45℃の恒温槽中、0.5Cで4.2VまでCC-CV充電した後、0.5Cの定電流で2.5Vまで放電する過程を1サイクルとして、100サイクル実施した。その後、初期コンディショニング終了後と同様に電池の厚みを測定し、サイクル充放電に伴う電池の厚み変化を求めた。なお、
下表2には比較例1-1の電池の厚み変化を100としたときの、各実施例における電池の厚み変化の割合を「電池膨れ」として示した。すなわち、「電池膨れ」が100を下回る場合、比較例1-1に比べて電池の厚み変化が小さいことを示し、100を上回る場合、比較例1-1に比べて電池の厚み変化が大きいことを示す。また、縦軸に電池膨れをとり、横軸にTPSAをとり、表2の実験結果をプロットしたグラフを図1に示した。
After the initial conditioning was completed, the thickness of the battery was measured using a micrometer (manufactured by Mitutoyo, model number: ID-C112XB), and then the cell was CC-CV charged to 4.2 V at 0.5 C in a constant temperature bath at 45 ° C. After that, 100 cycles were carried out, with the process of discharging to 2.5 V at a constant current of 0.5 C as one cycle. After that, the thickness of the battery was measured in the same manner as after the completion of the initial conditioning, and the change in the thickness of the battery due to the cycle charging and discharging was obtained. note that,
Table 2 below shows the rate of change in thickness of the battery in each example as "battery swelling" when the change in thickness of the battery in Comparative Example 1-1 is taken as 100. That is, when the "battery swelling" is less than 100, it indicates that the thickness change of the battery is small compared to Comparative Example 1-1, and when it exceeds 100, it indicates that the thickness change of the battery is large compared to Comparative Example 1-1. indicates FIG. 1 shows a graph plotting the experimental results in Table 2, with battery swelling on the vertical axis and TPSA on the horizontal axis.

Figure 2023109905000239
Figure 2023109905000239

表2から明らかなように、実施例1-1~実施例1-13で製造した電池は、比較例1-1で製造した電池に対して、電池の膨れを好適に抑制していることがわかる。また、一般式(A)または(B)に該当する化合物でもTPSAの値が特定範囲に入っていない場合(比較例1-2~比較例1-7)は電池の膨れを抑制する効果は不十分であることがわかる。これより、特定のTPSAの値を有する一般式(A)または(B)で表される化合物と、Liと合金化可能な金属粒子と、黒鉛粒子と、を含有する負極活物質とを組み合わせることで、充放電に伴う電池の膨れを好適に抑制できる。 As is clear from Table 2, the batteries manufactured in Examples 1-1 to 1-13 are more preferably prevented from swelling than the battery manufactured in Comparative Example 1-1. Recognize. In addition, when the TPSA value of the compound corresponding to the general formula (A) or (B) is not within the specific range (Comparative Examples 1-2 to 1-7), the effect of suppressing the swelling of the battery is ineffective. It turns out to be enough. From this, a negative electrode active material containing a compound represented by general formula (A) or (B) having a specific TPSA value, metal particles that can be alloyed with Li, and graphite particles can be combined. Therefore, swelling of the battery due to charging and discharging can be suitably suppressed.

本発明の実施形態に係る非水系電解液によれば、非水系電解液二次電池の繰り返し充放
電に伴う電池の膨化を改善でき、非水系電解液二次電池用の非水系電解液として有用である。
また、本発明の実施形態に係る非水系電解液及びこれを用いた非水系電解液二次電池は、非水系電解液二次電池を用いる公知の各種用途に用いることが可能である。具体例としては、例えば、ノートパソコン、ペン入力パソコン、モバイルパソコン、電子ブックプレーヤー、携帯電話、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、バイク、原動機付自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ、家庭用バックアップ電源、事業所用バックアップ電源、負荷平準化用電源、自然エネルギー貯蔵電源、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 embodiment of the present invention, it is possible to improve the swelling of the battery due to repeated charging and discharging of the non-aqueous electrolyte secondary battery, and it is useful as a non-aqueous electrolyte solution for non-aqueous electrolyte secondary batteries. is.
Moreover, the non-aqueous electrolytic solution according to the embodiment of the present invention and the non-aqueous electrolytic solution secondary battery using the same can be used for various known applications using non-aqueous electrolytic solution secondary batteries. Specific examples include notebook computers, pen-input computers, mobile computers, e-book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copiers, mobile printers, headphone stereos, video movies, liquid crystal televisions, handy cleaners, portable CDs, and minidiscs. , walkie-talkies, electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, motorcycles, motorized bicycles, bicycles, lighting fixtures, toys, game devices, clocks, power tools, strobes, cameras, household backups Power sources, business backup power sources, load leveling power sources, natural energy storage power sources, lithium ion capacitors, and the like.

Claims (7)

非水系電解液二次電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに、炭素-炭素不飽和結合を有する環状カーボネート及びハロゲン化環状カーボネートからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含有し、且つ、前記非水系電解液が下記条件(i)あるいは(ii)を満たす、非水系電解液。
条件(i):トポロジカル極性表面積(TPSA)値が0平方オングストロームより大きく、45平方オングストローム以下であり、且つ、下記一般式(A)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
Figure 2023109905000240

(前記一般式(A)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。ただし、R~Rの任意の置換基が結合して環を形成していてもよい。)
条件(ii):TPSA値が0平方オングストロームであり、且つ、下記一般式(B)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
Figure 2023109905000241

(前記一般式(B)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、それぞれ独立に、F以外の置換基である。また、nは1~10の整数値を示す。)
A non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery, wherein the non-aqueous electrolyte is selected from the group consisting of a cyclic carbonate and a halogenated cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond together with an electrolyte and a non-aqueous solvent. A non-aqueous electrolytic solution containing at least one compound and satisfying the following condition (i) or (ii).
Condition (i): The topological polar surface area (TPSA) value is greater than 0 square Angstroms and 45 square Angstroms or less, and contains at least one compound represented by the following general formula (A).
Figure 2023109905000240

(In the compound having the structure represented by the general formula (A), R 1 to R 4 are each independently a substituent other than F, provided that any substituent of R 1 to R 4 is bonded may form a ring.)
Condition (ii): The TPSA value is 0 square angstroms, and at least one compound represented by the following general formula (B) is contained.
Figure 2023109905000241

(In the compound having the structure represented by the general formula (B), R 5 to R 6 are each independently a substituent other than F, and n is an integer of 1 to 10.)
前記条件(i)が下記条件(iii)である、請求項1に記載の非水系電解液。
条件(iii):トポロジカル極性表面積(TPSA)値が10平方オングストローム以上、40平方オングストローム以下であり、且つ、下記一般式(A)で表される化合物を少なくとも一種含有する。
Figure 2023109905000242

(前記一般式(A)で表される構造を有する化合物において、R~Rは、F以外の置換基である。ただし、R~Rの任意の置換基が結合して環を形成していてもよい。)
The non-aqueous electrolytic solution according to claim 1, wherein the condition (i) is the following condition (iii).
Condition (iii): The topological polar surface area (TPSA) value is 10 square angstroms or more and 40 square angstroms or less, and at least one compound represented by the following general formula (A) is contained.
Figure 2023109905000242

(In the compound having the structure represented by the general formula (A), R 1 to R 4 are substituents other than F. However, optional substituents of R 1 to R 4 are bonded to form a ring. may be formed).
前記一般式(A)で表される化合物が下記一般式(a)で表される化合物である、請求
項2に記載の非水系電解液。
Figure 2023109905000243

(前記一般式(a)中、R~Rは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基であり、かつ、該炭化水素基において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Xは炭素数1~10のアルキレン基であり、かつ、該アルキレン基において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Yはシアノ基、チオール基及び下記一般式(1)で表される基からなる群から選択される構造を示す。)
Figure 2023109905000244

(前記一般式(1)中、Rは、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基を示す。)
The non-aqueous electrolytic solution according to claim 2, wherein the compound represented by the general formula (A) is a compound represented by the following general formula (a).
Figure 2023109905000243

(In the general formula (a), R 7 to R 9 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and in the hydrocarbon group, at least one carbon atom may be substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, X is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and in the alkylene group, at least one carbon atom is an oxygen atom; It may be substituted with a nitrogen atom or a sulfur atom, and Y represents a structure selected from the group consisting of a cyano group, a thiol group and a group represented by the following general formula (1).)
Figure 2023109905000244

(In general formula (1) above, R a represents a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom.)
前記一般式(A)で表される化合物及び(B)で表される化合物の合計の含有量が、非水系電解液の全量に対して0.001~10質量%である、請求項1~3のいずれか1項に記載の非水系電解液。 The total content of the compound represented by the general formula (A) and the compound represented by (B) is 0.001 to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolyte solution, claims 1 to 4. The non-aqueous electrolytic solution according to any one of 3. 非水系電解液二次電池用の非水系電解液であって、該非水系電解液が電解質及び非水系溶媒とともに下記一般式(c)で表される化合物を含有する非水系電解液。
Figure 2023109905000245

(前記一般式(c)中、R~Rは、それぞれ独立に、ハロゲン原子で置換されていてもよい炭素数1~20の炭化水素基であり、かつ、該炭化水素基において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよく、Xは炭素数1~10のアルキレン基であり、かつ、該アルキレン基において、少なくとも1つの炭素原子が酸素原子、窒素原子、硫黄原子で置換されていてもよい。)
A non-aqueous electrolyte for a non-aqueous electrolyte secondary battery, the non-aqueous electrolyte containing an electrolyte and a non-aqueous solvent together with a compound represented by the following general formula (c).
Figure 2023109905000245

(In the general formula (c), R 1 to R 3 are each independently a hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a halogen atom, and in the hydrocarbon group, at least one carbon atom may be substituted with an oxygen atom, a nitrogen atom, or a sulfur atom, X is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, and in the alkylene group, at least one carbon atom is an oxygen atom; It may be substituted with a nitrogen atom or a sulfur atom.)
前記一般式(c)で表される化合物の含有量が、前記非水系電解液の全量に対して0.001~10質量%である、請求項5に記載の非水系電解液。 The non-aqueous electrolytic solution according to claim 5, wherein the content of the compound represented by the general formula (c) is 0.001 to 10% by mass with respect to the total amount of the non-aqueous electrolytic solution. 請求項1~6のいずれか1項に記載の非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池。 A non-aqueous electrolyte secondary battery using the non-aqueous electrolyte according to any one of claims 1 to 6.
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