JP4604505B2 - Method for producing lithium difluorophosphate, non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same - Google Patents

Method for producing lithium difluorophosphate, non-aqueous electrolyte and non-aqueous electrolyte secondary battery using the same Download PDF

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Description

本発明は、ジフルオロリン酸リチウムの製造方法、二次電池用非水系電解液及び非水系電解液二次電池に関する。特に、工業的に有利に調製することが出来るジフルオロリン酸リチウムの製造方法と、この方法で製造されたジフルオロリン酸リチウムを含む二次電池用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 method for producing lithium difluorophosphate, a non-aqueous electrolyte for a secondary battery, and a non-aqueous electrolyte secondary battery. In particular, a method for producing lithium difluorophosphate that can be advantageously produced industrially, a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery containing lithium difluorophosphate produced by this method, and the non-aqueous electrolyte solution were used. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery.

近年、電子機器の小型化に伴い、高容量の二次電池の更なる高容量化が望まれている。そのため、ニッケル・カドミウム電池、ニッケル・水素電池に比べ、よりエネルギー密度の高いリチウムイオン二次電池が注目されている。   In recent years, with the downsizing of electronic devices, it is desired to further increase the capacity of high-capacity secondary batteries. For this reason, lithium ion secondary batteries with higher energy density are attracting attention as compared to nickel / cadmium batteries and nickel / hydrogen batteries.

リチウム二次電池には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル類、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル類、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル類、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等の鎖状エーテル類、及びスルフォラン、ジエチルスルホン等の含硫黄有機溶媒のような非水溶媒に、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCF3SO3、LiAsF6、LiN(CF3SO22、LiCF3(CF23SO3等の溶質を溶解させてなる非水系電解液が用いられる。 Lithium secondary batteries include cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, methyl acetate, propion Chain esters such as methyl acid, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, and tetrahydropyran, chain ethers such as dimethoxyethane and dimethoxymethane, and sulfur-containing organic solvents such as sulfolane and diethylsulfone. non-aqueous solvent, LiPF 6, LiBF 4, LiClO 4, LiCF 3 SO 3, LiAsF 6, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiCF 3 (CF 2) 3 dissolved solute of SO 3 such as formed by a non-aqueous Electrolyte used That.

このような非水系電解液を用いた二次電池では、その非水系電解液の組成によって反応性が異なるため、非水系電解液に応じて電池特性は大きく変わることになる。特に、非水系電解液の分解や副反応が二次電池のサイクル特性や保存特性に影響を及ぼすため、二次電池のサイクル特性や保存特性を良好にすることが困難であった。これに対し、従来、非水系電解液に各種添加剤を混合することによって、サイクル特性や保存特性を改善する試みがなされている。   In such a secondary battery using a non-aqueous electrolyte solution, the reactivity varies depending on the composition of the non-aqueous electrolyte solution. Therefore, the battery characteristics vary greatly depending on the non-aqueous electrolyte solution. In particular, it is difficult to improve the cycle characteristics and storage characteristics of the secondary battery because decomposition and side reactions of the non-aqueous electrolyte affect the cycle characteristics and storage characteristics of the secondary battery. In contrast, conventionally, attempts have been made to improve cycle characteristics and storage characteristics by mixing various additives into a nonaqueous electrolytic solution.

こうした中で、特許文献1には、モノフルオロリン酸リチウム(Li2PO3F)及びジフルオロリン酸リチウム(LiPO22)のうち少なくとも1種の添加剤を含有する非水系電解液を用い、この添加剤をリチウムと反応させることによって正極及び負極界面に被膜を形成させることで、電解液と正極活物質及び負極活物質との接触に起因する非水系電解液の分解を抑制し、これにより自己放電を抑制し、充電後の保存特性を向上させることが記載されている。 Under these circumstances, Patent Document 1 uses a nonaqueous electrolytic solution containing at least one additive selected from lithium monofluorophosphate (Li 2 PO 3 F) and lithium difluorophosphate (LiPO 2 F 2 ). By reacting this additive with lithium, a film is formed at the interface between the positive electrode and the negative electrode, thereby suppressing the decomposition of the non-aqueous electrolyte caused by the contact between the electrolyte, the positive electrode active material, and the negative electrode active material. Describes that self-discharge is suppressed and the storage characteristics after charging are improved.

ところで、ジフルオロリン酸リチウムの製造方法としては、例えばP234に金属塩を反応させることにより製造されることが、非特許文献1に記載されている。 Incidentally, as a method for producing a lithium difluorophosphate, such as P 2 O 3 F 4 being prepared by reacting a metal salt is described in Non-Patent Document 1.

特開平11−67270号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-67270 J.Fluorine Chem.(1988),38(3),P.297−302J. et al. Fluorine Chem. (1988), 38 (3), p. 297-302

しかしながら、非特許文献1に記載された従来のジフルオロリン酸塩の製造方法は、原料のP234が入手困難で非常に高価であること、副生成物の分離精製が必要なこと等の理由から、非水系電解液の添加剤としてのジフルオロリン酸リチウムの製造方法としての工業的スケールでの適用には極めて不利であった。 However, in the conventional method for producing difluorophosphate described in Non-Patent Document 1, the raw material P 2 O 3 F 4 is difficult to obtain and very expensive, and separation and purification of by-products are necessary. For these reasons, it was extremely disadvantageous for application on an industrial scale as a method for producing lithium difluorophosphate as an additive for a non-aqueous electrolyte.

本発明は、上記の課題に鑑みて創案されたものであり、入手容易な安価な原料からジフルオロリン酸リチウムを工業的に有利に製造する製造方法と、この製造方法により製造されたジフルオロリン酸リチウムを含む二次電池用非水系電解液と、この非水系電解液を用いた非水系電解液二次電池とを提供することを目的とする。   The present invention was devised in view of the above problems, and a production method for industrially advantageously producing lithium difluorophosphate from an inexpensive raw material that is easily available, and difluorophosphoric acid produced by this production method It aims at providing the non-aqueous electrolyte solution for secondary batteries containing lithium, and the non-aqueous electrolyte secondary battery using this non-aqueous electrolyte solution.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、非水系電解液の電解質リチウム塩として汎用されているヘキサフルオロリン酸リチウムと、工業的に入手容易でかつ非常に安価な二酸化ケイ素とを非水溶媒中で反応させることにより、ジフルオロリン酸リチウムを極めて工業的に有利に製造することができることを見出し、本発明を完成させた。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that lithium hexafluorophosphate, which is widely used as an electrolyte lithium salt for non-aqueous electrolytes, and silicon dioxide that is industrially available and very inexpensive. It was found that by reacting and in a non-aqueous solvent, lithium difluorophosphate can be produced very advantageously industrially, and the present invention was completed.

即ち、本発明の要旨は、ヘキサフルオロリン酸リチウムと二酸化ケイ素とを非水溶媒中で反応させることを特徴とする、ジフルオロリン酸リチウムの製造方法に存する(請求項1)。
このとき、前記非水溶媒は、環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、及び含硫黄有機溶媒からなる群より選ばれる1種または2種以上の溶媒であることが好ましい(請求項2)。
That is, the gist of the present invention resides in a method for producing lithium difluorophosphate, characterized in that lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide are reacted in a non-aqueous solvent (claim 1).
At this time, the non-aqueous solvent is one or more solvents selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, chain esters, cyclic ethers, chain ethers, and sulfur-containing organic solvents. It is preferable that it is present (claim 2).

また、本発明の別の要旨は、非水溶媒中にヘキサフルオロリン酸リチウムとジフルオロリン酸リチウムとを少なくとも含有してなる二次電池用非水系電解液の製造方法であって、該ジフルオロリン酸リチウムの少なくとも一部、ヘキサフルオロリン酸リチウムと二酸化ケイ素とを非水溶媒中で反応させて得ることを特徴とする二次電池用非水系電解液の製造方法に存する(請求項3)。
このとき、該二次電池用非水系電解液は、ヘキサフルオロリン酸リチウムと二酸化ケイ素とを非水溶媒中で反応させて得られた反応生成液を用いることが好ましい(請求項4)。
さらに、該二次電池用非水系電解液中のジフルオロリン酸リチウムの濃度は、1×10-3mol/kg以上、0.5mol/kg以下であることが好ましい(請求項5)。
Another gist of the present invention is a method for producing a nonaqueous electrolytic solution for a secondary battery comprising at least lithium hexafluorophosphate and lithium difluorophosphate in a nonaqueous solvent, the difluorophosphorus A method for producing a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery, characterized in that at least a part of lithium acid is obtained by reacting lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide in a non-aqueous solvent (claim 3). .
At this time, it is preferable to use a reaction product obtained by reacting lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide in a non-aqueous solvent as the non-aqueous electrolyte for a secondary battery.
Furthermore, it is preferable that the concentration of lithium difluorophosphate in the nonaqueous electrolytic solution for secondary battery is 1 × 10 −3 mol / kg or more and 0.5 mol / kg or less.

本発明のヘキサフルオロリン酸リチウムの製造方法によれば、安価で容易に入手可能な材料からジフルオロリン酸リチウムを工業的に有利に製造できる。
また、本発明の二次電池用非水系電解液及び非水系電解液二次電池によれば、高温サイクル特性を向上させる添加剤として有用なヘキサフルオロリン酸リチウムを含む二次電池用非水系電解液及び非水系電解液二次電池を容易に得られ、工業的に有利である。
According to the method for producing lithium hexafluorophosphate of the present invention, lithium difluorophosphate can be industrially advantageously produced from an inexpensive and easily available material.
In addition, according to the non-aqueous electrolyte for secondary batteries and the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention, non-aqueous electrolysis for secondary batteries containing lithium hexafluorophosphate useful as an additive for improving high-temperature cycle characteristics. Liquid and non-aqueous electrolyte secondary batteries can be easily obtained and are industrially advantageous.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明は以下の実施形態に制限されず、任意に変形して実施することができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the description of the constituent elements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following embodiments. It can be implemented with arbitrary modifications.

1.ジフルオロリン酸リチウムの製造方法
本発明のジフルオロリン酸リチウム(LiPO22)の製造方法は、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)と、二酸化ケイ素(SiO2)とを、非水溶媒中で反応させることを特徴とする。
1. Method for Producing Lithium Difluorophosphate The method for producing lithium difluorophosphate (LiPO 2 F 2 ) of the present invention comprises lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) and silicon dioxide (SiO 2 ) in a non-aqueous solvent. It is made to react.

1−1.非水溶媒の種類
本発明のジフルオロリン酸リチウムの製造方法に用いる非水溶媒について制限はなく、任意の非水溶媒を用いることができる。この非水溶媒はジフルオロリン酸リチウムの生成反応の反応溶媒であり、通常は、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート;γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル;酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル;テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル;ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等の鎖状エーテル;及びスルフォラン、ジエチルスルホン等の含硫黄有機溶媒などを用いる。さらに、後述するように、反応により得られる反応生成液を非水系電解液用途に供する場合、これらの中でエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート;ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネートが、非水溶媒として好ましい。また、反応速度の観点から、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の鎖状カーボネートが特に好ましい。
なお、これら非水溶媒は、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。
1-1. Kind of non-aqueous solvent There is no restriction | limiting about the non-aqueous solvent used for the manufacturing method of lithium difluorophosphate of this invention, Arbitrary non-aqueous solvents can be used. This non-aqueous solvent is a reaction solvent for the formation reaction of lithium difluorophosphate. Usually, for example, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate; chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate; γ-butyrolactone Cyclic esters such as methyl acetate and methyl propionate; cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and tetrahydropyran; chain ethers such as dimethoxyethane and dimethoxymethane; and sulfolane, A sulfur-containing organic solvent such as diethyl sulfone is used. Furthermore, as will be described later, when the reaction product obtained by the reaction is used for non-aqueous electrolyte applications, among these, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate; chains such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate A carbonate is preferred as the non-aqueous solvent. From the viewpoint of reaction rate, chain carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate are particularly preferable.
In addition, these non-aqueous solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

1−2.ヘキサフルオロリン酸リチウム及び二酸化ケイ素の仕込み比率
反応に供するヘキサフルオロリン酸リチウムと二酸化ケイ素との仕込み比率は特に制限されず、任意の比率とすることができる。ただし、ジフルオロリン酸リチウムの合成を効率良く行なう観点では、ヘキサフルオロリン酸リチウムに対する二酸化ケイ素のモル比(SiO2/LiPF6)として、通常1×10-3以上、好ましくは中でも3×10-3以上、また、通常1以下、好ましくは0.8以下とすることが望ましい。これは、上記範囲の下限を下回ると収量を十分に確保できない虞があり、上限を上回ると副反応が進行する虞があるためである。
1-2. Charge ratio of lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide The charge ratio of lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide to be subjected to the reaction is not particularly limited and can be any ratio. However, from the viewpoint of efficiently synthesizing lithium difluorophosphate, the molar ratio of silicon dioxide to lithium hexafluorophosphate (SiO 2 / LiPF 6 ) is usually 1 × 10 −3 or more, preferably 3 × 10 It should be 3 or more, usually 1 or less, preferably 0.8 or less. This is because if the lower limit of the above range is not reached, the yield may not be sufficiently secured, and if the upper limit is exceeded, side reactions may proceed.

特に、反応により得られる反応生成液をジフルオロリン酸リチウム源として二次電池用非水系電解液に供給する場合、即ち、反応生成液からジフルオロリン酸リチウムを得て、そのジフルオロリン酸リチウムを二次電池用非水系電解液の添加剤であるジフルオロリン酸リチウムの少なくとも一部として用いる場合には、仕込み率(SiO2/PF6)は、モル比で、通常1×10-3以上、好ましくは5×10-3以上、また、通常0.8以下、好ましくは0.5以下とすることが有利である。
さらに、反応生成液をそのまま二次電池用非水系電解液として使用する場合、即ち、反応生成液の成分調整を行なうことなく反応生成液を二次電池用非水系電解液として用いる場合には、仕込み率(SiO2/PF6)は通常1×10-3以上、好ましくは5×10-3以上、また、通常0.3以下、好ましくは0.2以下が望ましい。これは、上記範囲の下限を下回るとサイクル特性を十分に向上できない虞があり、上限を上回ると電池容量の低下の虞があるためである。
In particular, when the reaction product obtained by the reaction is supplied to a non-aqueous electrolyte for a secondary battery as a lithium difluorophosphate source, that is, lithium difluorophosphate is obtained from the reaction product and the lithium difluorophosphate is added to the non-aqueous electrolyte. When used as at least part of lithium difluorophosphate, which is an additive for non-aqueous electrolyte for secondary batteries, the charging rate (SiO 2 / PF 6 ) is usually 1 × 10 −3 or more, preferably in molar ratio. Is advantageously 5 × 10 −3 or more, and usually 0.8 or less, preferably 0.5 or less.
Furthermore, when the reaction product solution is used as it is as a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery, that is, when the reaction product solution is used as a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery without adjusting the components of the reaction product solution, The charging rate (SiO 2 / PF 6 ) is usually 1 × 10 −3 or more, preferably 5 × 10 −3 or more, and usually 0.3 or less, preferably 0.2 or less. This is because if the lower limit of the above range is not reached, the cycle characteristics may not be sufficiently improved, and if the upper limit is exceeded, the battery capacity may be reduced.

1−3.反応に供するヘキサフルオロリン酸リチウムの濃度
反応に供するヘキサフルオロリン酸リチウムの非水溶媒中の濃度は特に制限されず、任意の濃度とすることができるが、非水溶媒に対して、通常0.3mol/L以上、好ましくは0.5mol/L以上、また、通常2.5mol/L以下、好ましくは2.0mol/L以下が好適である。この範囲の下限以上であることで反応速度の低下を防止でき、上限以下とすることで副反応の進行を抑制することができる。
1-3. Concentration of lithium hexafluorophosphate to be subjected to reaction The concentration of lithium hexafluorophosphate to be subjected to reaction in the non-aqueous solvent is not particularly limited and may be any concentration, but is usually 0 with respect to the non-aqueous solvent. .3 mol / L or more, preferably 0.5 mol / L or more, and usually 2.5 mol / L or less, preferably 2.0 mol / L or less. By being above the lower limit of this range, the reaction rate can be prevented from decreasing, and by making it below the upper limit, the progress of side reactions can be suppressed.

特に、反応により得られる反応生成液をジフルオロリン酸リチウム源として二次電池用非水系電解液に供給する場合には、ヘキサフルオロリン酸リチウムの非水溶媒中の濃度は、通常0.5mol/L以上、好ましくは0.7mol/L以上、また、通常通常2.0mol/L以下、好ましくは1.6mol/L以下が望ましい。これは、非水系電解液として好適な濃度に近いほど、取り扱いがしやすいためである。
さらに、反応生成液をそのまま二次電池用非水系電解液として使用する際には、ヘキサフルオロリン酸リチウムの非水溶媒中の濃度は通常0.7mol/L以上、好ましくは0.8mol/L以上、また、通常2.0mol/L以下、好ましくは1.6mol/L以下が望ましい。この範囲内とすることにより、二次電池用非水系電解液の伝導度が低下する虞をなくすことができる。
In particular, when the reaction product solution obtained by the reaction is supplied as a lithium difluorophosphate to a non-aqueous electrolyte for a secondary battery, the concentration of lithium hexafluorophosphate in the non-aqueous solvent is usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.7 mol / L or more, and usually usually 2.0 mol / L or less, preferably 1.6 mol / L or less. This is because the closer to a suitable concentration as a non-aqueous electrolyte, the easier it is to handle.
Further, when the reaction product solution is used as it is as a non-aqueous electrolyte for a secondary battery, the concentration of lithium hexafluorophosphate in the non-aqueous solvent is usually 0.7 mol / L or more, preferably 0.8 mol / L. In addition, it is usually 2.0 mol / L or less, preferably 1.6 mol / L or less. By setting it within this range, it is possible to eliminate the possibility that the conductivity of the non-aqueous electrolyte for secondary batteries is lowered.

1−4.反応に供する二酸化ケイ素の濃度
反応に供する二酸化ケイ素の非水溶媒中の濃度は特に制限されず、任意の濃度とすることができるが、非水溶媒に対して、通常1×10-3mol/kg以上、好ましくは3×10-3mol/kg以上、また、通常2mol/kg以下、好ましくは1mol/kg以下が望ましい。上記範囲の下限以上とすることで十分な量のジフルオロリン酸塩を得ることができ、また、上限以下とすることで副反応の進行を抑制することができる。
1-4. The concentration of silicon dioxide subjected to the reaction The concentration of silicon dioxide subjected to the reaction in the non-aqueous solvent is not particularly limited and may be any concentration, but is usually 1 × 10 −3 mol / min with respect to the non-aqueous solvent. kg or more, preferably 3 × 10 −3 mol / kg or more, usually 2 mol / kg or less, preferably 1 mol / kg or less. A sufficient amount of difluorophosphate can be obtained when the amount is not less than the lower limit of the above range, and the progress of side reactions can be suppressed by being not more than the upper limit.

特に、反応により得られる反応生成液をジフルオロリン酸リチウム源として二次電池用非水系電解液に供給する場合には、二酸化ケイ素の非水溶媒中の濃度は、非水溶媒に対して、通常1×10-3mol/kg以上、好ましくは5×10-3mol/kg以上、また、通常0.6mol/kg以下、好ましくは0.5mol/kg以下が望ましい。この範囲内を外れるとサイクル特性向上の効果が得られにくい。
さらに、反応生成液をそのまま二次電池用非水系電解液として使用する場合は、非水溶媒に対して、通常1×10-3mol/kg以上、好ましくは5×10-3mol/kg以上、また、通常0.5mol/kg以下、好ましくは0.3mol/kg以下が望ましい。この範囲の下限以上とすることで二次電池用非水系電解液として使用した場合に添加剤効果を得られやすくなり、上限以下とすることで副反応の進行を抑制することができる。
In particular, when the reaction product obtained by the reaction is supplied to a non-aqueous electrolyte for a secondary battery as a lithium difluorophosphate source, the concentration of silicon dioxide in the non-aqueous solvent is usually higher than that of the non-aqueous solvent. 1 × 10 −3 mol / kg or more, preferably 5 × 10 −3 mol / kg or more, usually 0.6 mol / kg or less, preferably 0.5 mol / kg or less. Outside this range, it is difficult to obtain the effect of improving the cycle characteristics.
Furthermore, when the reaction product solution is used as it is as a non-aqueous electrolyte for a secondary battery, it is usually 1 × 10 −3 mol / kg or more, preferably 5 × 10 −3 mol / kg or more with respect to the non-aqueous solvent. In addition, it is usually 0.5 mol / kg or less, preferably 0.3 mol / kg or less. By setting it to the lower limit of this range or more, it becomes easy to obtain an additive effect when used as a non-aqueous electrolyte for a secondary battery, and by making the upper limit or less, the progress of side reactions can be suppressed.

1−5.反応に供するその他の成分
本発明のジフルオロリン酸リチウムの製造方法においては、非水溶媒中に、ヘキサフルオロリン酸リチウム及び二酸化ケイ素以外の成分が存在していてもよい。例えば、作用は明確でないものの、非水溶媒中に微量の水分やフッ化水素が存在した場合には、ジフルオロリン酸リチウムの生成反応が速く進行する。したがって、例えば反応生成液を二次電池用非水系電解液として使用する場合は、電池性能に影響が出ない程度の微量な水分、具体的には、二次電池用非水系電解液中の濃度として10〜200ppm程度の水を反応系に共存させても良い。なお、本明細書において、ppmは質量を基準にした割合を表す。
1-5. Other components used for reaction In the method for producing lithium difluorophosphate of the present invention, components other than lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide may be present in the non-aqueous solvent. For example, although the action is not clear, when a small amount of water or hydrogen fluoride is present in the non-aqueous solvent, the formation reaction of lithium difluorophosphate proceeds rapidly. Therefore, for example, when the reaction product solution is used as a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery, a minute amount of water that does not affect the battery performance, specifically, the concentration in the non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery As such, about 10 to 200 ppm of water may coexist in the reaction system. In addition, in this specification, ppm represents the ratio on the basis of mass.

1−6.反応条件
反応温度、反応時間などの反応条件について特に制限はなく、状況に応じて最適なものを選択すればよいが、好ましくは次の通りである。
反応温度については、ジフルオロリン酸リチウムの生成反応が進行する限り、特に制限はないが、通常は、常温よりも高い温度条件の方が反応の進行が速い。具体的には、反応温度は、通常20℃以上、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上であり、また、通常80℃以下、好ましくは70℃以下が好適である。この範囲の下限以上とすることで反応を確実に進行させることができ、また、上限以下とすることで溶媒の気化を防止できるとともに、ヘキサフルオロリン酸リチウムの分解を防止することができる。ただし、反応温度が低めの場合には十分な反応時間を確保することが望ましい。
1-6. Reaction conditions Reaction conditions such as reaction temperature and reaction time are not particularly limited, and an optimum one may be selected according to the situation, but is preferably as follows.
The reaction temperature is not particularly limited as long as the formation reaction of lithium difluorophosphate proceeds. Usually, the reaction proceeds faster under a temperature condition higher than room temperature. Specifically, the reaction temperature is usually 20 ° C. or higher, preferably 30 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and usually 80 ° C. or lower, preferably 70 ° C. or lower. By setting it to the lower limit or more of this range, the reaction can be surely progressed, and by setting it to the upper limit or less, the vaporization of the solvent can be prevented and the decomposition of lithium hexafluorophosphate can be prevented. However, it is desirable to ensure a sufficient reaction time when the reaction temperature is low.

また、反応時間についても、ジフルオロリン酸リチウムの生成反応が進行する限り特に制限はないが、通常は、目的とする量のジフルオロリン酸リチウムが生成するまで時間をとればよい。具体的には、通常2時間以上、好ましくは6時間以上で好適である。また、目安として、通常は温度条件が30℃ならば24時間以上、40℃ならば12時間以上を要する。上記範囲の下限以上とすることで反応を確実に完了させ、目的量のジフルオロリン酸リチウムを得ることができる。なお、反応時間の上限は特に定めないが、生産性の観点から数日もの長期になりすぎると効率が悪い。   Also, the reaction time is not particularly limited as long as the lithium difluorophosphate production reaction proceeds, but usually it is sufficient to take the time until the target amount of lithium difluorophosphate is produced. Specifically, it is usually 2 hours or longer, preferably 6 hours or longer. As a guideline, it usually takes 24 hours or more if the temperature condition is 30 ° C., and 12 hours or more if the temperature condition is 40 ° C. By setting the amount to be equal to or more than the lower limit of the above range, the reaction can be completed with certainty and a target amount of lithium difluorophosphate can be obtained. The upper limit of the reaction time is not particularly defined, but the efficiency is poor if it is too long for several days from the viewpoint of productivity.

1−7.反応生成液
このようにして得られる反応生成液、即ち、ヘキサフルオロリン酸リチウムと、二酸化ケイ素とを、非水溶媒中で反応させて得られる反応生成液は、通常は未反応のヘキサフルオロリン酸リチウム及び二酸化ケイ素と、反応により生成したジフルオロリン酸リチウムとを、非水溶媒中に含むものである。
1-7. Reaction product solution The reaction product solution thus obtained, that is, the reaction product solution obtained by reacting lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide in a non-aqueous solvent is usually an unreacted hexafluorophosphate. Lithium acid and silicon dioxide and lithium difluorophosphate produced by the reaction are contained in a non-aqueous solvent.

反応生成液からジフルオロリン酸リチウムを単離する場合、その単離方法としては特に限定されず、ジフルオロリン酸リチウムが分解しない限りは任意の方法により単離することができる。具体的な単離方法としては、蒸留、再結晶等が挙げられる。
ただし、目的に応じて、反応生成液からジフルオロリン酸リチウムを単離する工程を省略することができる。例えば、後述するように、反応生成液をジフルオロリン酸リチウム源として二次電池用非水系電解液に供給する場合などに省略できる。このように単離工程を省略することができることは、工業的に非常に有利である。
When isolating lithium difluorophosphate from the reaction product liquid, the isolation method is not particularly limited, and can be isolated by any method as long as lithium difluorophosphate is not decomposed. Specific isolation methods include distillation, recrystallization and the like.
However, the step of isolating lithium difluorophosphate from the reaction product solution can be omitted depending on the purpose. For example, as will be described later, it can be omitted when the reaction product liquid is supplied to the non-aqueous electrolyte for secondary batteries as a lithium difluorophosphate source. The ability to omit the isolation step in this way is very advantageous industrially.

上記反応生成液には目的とするジフルオロリン酸リチウムの他、未反応のヘキサフルオロリン酸リチウム及び非水溶媒が含有されているが、ヘキサフルオロリン酸リチウムは二次電池用非水系電解液の電解質リチウム塩として用いられる物質である。したがって、例えば非水溶媒中に、電解質リチウム塩として少なくともヘキサフルオロリン酸リチウムを含み、更に、添加剤としてジフルオロリン酸リチウムを含有してなる二次電池用非水系電解液を調製する場合には、反応溶媒である非水溶媒として電解液用非水溶媒に用いても支障のないものを選択することにより、反応生成液を非水系電解液の一部または全部として用いることで、反応生成液を二次電池用非水系電解液のジフルオロリン酸リチウム源として用いることができる。つまり、反応生成液中のジフルオロリン酸リチウムを非水系電解液の添加剤として用いることができるのである。   In addition to the target lithium difluorophosphate, the reaction product solution contains unreacted lithium hexafluorophosphate and a non-aqueous solvent. The lithium hexafluorophosphate is a non-aqueous electrolyte solution for secondary batteries. It is a substance used as an electrolyte lithium salt. Therefore, for example, when preparing a nonaqueous electrolyte solution for a secondary battery comprising at least lithium hexafluorophosphate as an electrolyte lithium salt in a nonaqueous solvent and further containing lithium difluorophosphate as an additive. The reaction product solution can be used as a part or all of the non-aqueous electrolyte solution by selecting a non-aqueous solvent as a reaction solvent that does not interfere with the use of the non-aqueous solvent for the electrolyte solution. Can be used as the lithium difluorophosphate source of the non-aqueous electrolyte for secondary batteries. That is, lithium difluorophosphate in the reaction product solution can be used as an additive for the non-aqueous electrolyte solution.

反応生成液を非水系電解液の一部または全部として用いる場合、この反応生成液中の各成分の含有濃度は、好ましくは次の通りである。
反応生成液中のジフルオロリン酸リチウムの含有濃度は、反応生成液に対して、通常1×10-3mol/kg以上、好ましくは5×10-3mol/kg以上、より好ましくは1×10-2mol/kg以上であり、また、通常0.7mol/kg以下、好ましくは0.6mol/kg以下である。
また、反応生成液中に残留するヘキサフルオロリン酸リチウムの含有濃度は、反応生成液に対して、通常0.2mol/L以上、好ましくは0.3mol/L以上、また、通常2mol/L以下、好ましくは1.6mol/L以下である。
When the reaction product solution is used as part or all of the non-aqueous electrolyte solution, the concentration of each component in the reaction product solution is preferably as follows.
The content concentration of lithium difluorophosphate in the reaction product solution is usually 1 × 10 −3 mol / kg or more, preferably 5 × 10 −3 mol / kg or more, more preferably 1 × 10 6 with respect to the reaction product solution. -2 mol / kg or more, and usually 0.7 mol / kg or less, preferably 0.6 mol / kg or less.
The content concentration of lithium hexafluorophosphate remaining in the reaction product liquid is usually 0.2 mol / L or more, preferably 0.3 mol / L or more, and usually 2 mol / L or less with respect to the reaction product liquid. , Preferably it is 1.6 mol / L or less.

特に、反応生成液をそのまま非水系電解液として使用する場合、即ち、反応生成液を非水系電解液として成分調整を行なうことなく用いる場合には、反応生成液中の各成分の含有濃度は、好ましくは次の通りである。
反応生成液中のジフルオロリン酸リチウムの含有濃度は、反応生成液に対して、通常1×10-3mol/kg以上、好ましくは5×10-3mol/kg以上、より好ましくは1×10-2mol/kg以上であり、また、通常0.5mol/kg以下、好ましくは0.3mol/kg以下である。
また、反応生成液中に残留するヘキサフルオロリン酸リチウムの含有濃度は、反応生成液に対して、通常0.65mol/L以上、好ましくは0.7mol/L以上、また、通常2mol/L以下、好ましくは1.6mol/L以下である。
In particular, when the reaction product solution is used as it is as a non-aqueous electrolyte solution, that is, when the reaction product solution is used as a non-aqueous electrolyte solution without adjusting the components, the concentration of each component in the reaction product solution is: Preferably it is as follows.
The content concentration of lithium difluorophosphate in the reaction product solution is usually 1 × 10 −3 mol / kg or more, preferably 5 × 10 −3 mol / kg or more, more preferably 1 × 10 6 with respect to the reaction product solution. -2 mol / kg or more, and usually 0.5 mol / kg or less, preferably 0.3 mol / kg or less.
The content concentration of lithium hexafluorophosphate remaining in the reaction product liquid is usually 0.65 mol / L or more, preferably 0.7 mol / L or more, and usually 2 mol / L or less with respect to the reaction product liquid. , Preferably it is 1.6 mol / L or less.

さらに、反応生成液中に存在する未反応の二酸化ケイ素は、濾過操作により取り除くことができる。副反応により沈殿物が生成する場合があるが、これも濾過操作により同時に取り除くことが好ましい。特に、反応生成液を二次電池用非水系電解液に供する場合、濾過操作を経ることが好ましい。   Furthermore, the unreacted silicon dioxide present in the reaction product liquid can be removed by a filtration operation. Although a precipitate may be generated by a side reaction, it is preferably removed at the same time by a filtration operation. In particular, when the reaction product solution is supplied to a non-aqueous electrolyte for a secondary battery, it is preferable to undergo a filtration operation.

したがって、本発明のジフルオロリン酸リチウムの製造方法において、反応生成液をジフルオロリン酸リチウム源として二次電池用非水系電解液に供給する場合には、反応生成液中の各成分の濃度が、それぞれ上記の範囲となるように、反応に供するヘキサフルオロリン酸リチウム及び二酸化ケイ素の量(非水溶媒中の濃度)を調整するのが好ましい。
また、必要に応じて、反応生成液から非水溶媒を蒸留等の操作により除去して反応生成液を濃縮したり、逆に反応生成液を非水溶媒で希釈したりことにより、ジフルオロリン酸リチウム等の各成分の濃度を調整することが好ましい。
さらに、適宜、ヘキサフルオロリン酸リチウム等の各成分を追加して、各成分の濃度を調整することも好ましい。
Therefore, in the method for producing lithium difluorophosphate of the present invention, when the reaction product solution is supplied to the non-aqueous electrolyte for a secondary battery as a lithium difluorophosphate source, the concentration of each component in the reaction product solution is It is preferable to adjust the amounts of lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide (concentration in the non-aqueous solvent) to be used for the reaction so that each of them falls within the above range.
Further, if necessary, the non-aqueous solvent is removed from the reaction product solution by an operation such as distillation to concentrate the reaction product solution, or conversely, the reaction product solution is diluted with a non-aqueous solvent to obtain difluorophosphoric acid. It is preferable to adjust the concentration of each component such as lithium.
Furthermore, it is also preferable to adjust the concentration of each component by appropriately adding each component such as lithium hexafluorophosphate.

したがって、本発明の二次電池用非水系電解液において、反応生成液からジフルオロリン酸リチウムを得て、そのジフルオロリン酸リチウムを二次電池用非水系電解液の添加剤であるジフルオロリン酸リチウムの少なくとも一部として用いる、即ち、二次電池用非水系電解液中のジフルオロリン酸リチウム源として反応生成液を供給するとは、得られる反応生成液をそのまま供給することに加え、適宜非水溶媒を蒸留、抽出等の操作により濃縮したり、逆に非水溶媒で希釈することによりジフルオロリン酸リチウム等の濃度を調整することや、適宜ヘキサフルオロリン酸リチウム等の各成分を追加して、成分濃度調整を行なってから供給することを含むものである。   Therefore, in the non-aqueous electrolyte for secondary battery of the present invention, lithium difluorophosphate is obtained from the reaction product solution, and the lithium difluorophosphate is used as an additive for the non-aqueous electrolyte for secondary battery. The supply of the reaction product solution as a lithium difluorophosphate source in the non-aqueous electrolyte for secondary batteries is used in addition to supplying the obtained reaction product solution as it is, and appropriately using a non-aqueous solvent. Can be concentrated by operations such as distillation, extraction or the like, or conversely diluted with a non-aqueous solvent to adjust the concentration of lithium difluorophosphate, etc., or appropriately add each component such as lithium hexafluorophosphate, It includes supplying after adjusting the component concentration.

1−8.従来技術との比較
ところで、非水系電解液二次電池用にジフルオロリン酸リチウムを使用する際、二酸化ケイ素を電池缶内、例えば正極板や負極板に存在させ、ヘキサフルオロリン酸リチウムを含む二次電池用非水系電解液を浸透させても、上記の生成反応は進行しにくい。これは、反応を触媒していると考えられる水分やフッ化水素が、正極材料として典型的なリチウム遷移金属複合酸化物や、負極材料として典型的な炭素質材料、金属リチウム、リチウム合金、Si、Snなどにトラップされてしまうためと推察される。
1-8. By the way, when using lithium difluorophosphate for a non-aqueous electrolyte secondary battery, silicon dioxide is present in the battery can, for example, in the positive electrode plate or the negative electrode plate, and the lithium difluorophosphate containing lithium hexafluorophosphate is contained. Even if the non-aqueous electrolyte for a secondary battery is infiltrated, the above generation reaction does not easily proceed. This is because water and hydrogen fluoride, which are considered to catalyze the reaction, are typically lithium transition metal composite oxides as positive electrode materials, carbonaceous materials typical as negative electrode materials, metallic lithium, lithium alloys, Si This is presumed to be trapped by Sn or the like.

2.二次電池用非水系電解液
本発明の二次電池用非水系電解液は、非水溶媒中にヘキサフルオロリン酸リチウムとジフルオロリン酸リチウムとを少なくとも含有してなる二次電池用非水系電解液であって、ジフルオロリン酸リチウムの少なくとも一部が、ヘキサフルオロリン酸リチウムと二酸化ケイ素とを非水溶媒中で反応させて得られたものであることを特徴とする。
2. Non-aqueous electrolyte for secondary battery The non-aqueous electrolyte for secondary battery of the present invention is a non-aqueous electrolyte for secondary battery comprising at least lithium hexafluorophosphate and lithium difluorophosphate in a non-aqueous solvent. It is a liquid, and at least a part of lithium difluorophosphate is obtained by reacting lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide in a non-aqueous solvent.

ここで、上述した本発明のジフルオロリン酸リチウムの製造方法によって得られた反応生成液からジフルオロリン酸リチウムを単離して二次電池用非水系電解液の添加剤として用いることができる。また、上述したように、上記の反応生成液をジフルオロリン酸リチウム源として供給することにより反応液中のジフルオロリン酸リチウムを本発明の二次電池用非水系電解液中の添加剤として用いるようにしてもよい。反応生成液をジフルオロリン酸リチウム源として供給すれば、分離、精製等の工程を省略することができ、極めて工業的に有利である。   Here, lithium difluorophosphate can be isolated from the reaction product obtained by the above-described method for producing lithium difluorophosphate of the present invention and used as an additive for a non-aqueous electrolyte for a secondary battery. Further, as described above, by supplying the reaction product liquid as a lithium difluorophosphate source, the lithium difluorophosphate in the reaction liquid is used as an additive in the non-aqueous electrolyte solution for secondary batteries of the present invention. It may be. If the reaction product solution is supplied as a lithium difluorophosphate source, steps such as separation and purification can be omitted, which is extremely industrially advantageous.

2−1.非水溶媒
本発明の二次電池用非水系電解液の非水溶媒の種類は特に限定されず、任意の非水溶媒を用いることができる。その具体例としては、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の環状カーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状エステル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等の鎖状エステル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン等の環状エーテル、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等の鎖状エーテル、スルフォラン、ジエチルスルホン等の含硫黄有機溶媒等が挙げられる。これらの非水系溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
2-1. Nonaqueous solvent The kind of the nonaqueous solvent of the nonaqueous electrolyte solution for secondary batteries of this invention is not specifically limited, Arbitrary nonaqueous solvents can be used. Specific examples thereof include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate and butylene carbonate, chain carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, cyclic esters such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone, methyl acetate, Examples include chain esters such as methyl propionate, cyclic ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran and tetrahydropyran, chain ethers such as dimethoxyethane and dimethoxymethane, and sulfur-containing organic solvents such as sulfolane and diethylsulfone. These non-aqueous solvents may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

上記例示の中でも、環状カーボネートと鎖状ジアルキルカーボネートとを混合した混合非水溶媒が、充放電特性、電池寿命等の電池性能全般を高める観点から好ましい。また、上記混合非水溶媒は、環状カーボネート及び鎖状ジアルキルカーボネートをそれぞれ非水溶媒全体の20体積%以上含み、且つ、それらの体積の合計が非水溶媒全体の70体積%以上であるものが好ましい。   Among the above examples, a mixed non-aqueous solvent in which a cyclic carbonate and a chain dialkyl carbonate are mixed is preferable from the viewpoint of improving overall battery performance such as charge / discharge characteristics and battery life. The mixed non-aqueous solvent contains a cyclic carbonate and a chain dialkyl carbonate in an amount of 20% by volume or more of the whole non-aqueous solvent, and the total volume thereof is 70% by volume or more of the whole non-aqueous solvent. preferable.

上記の混合非水溶媒に用いられる環状カーボネートとしては、アルキレン基の炭素数が2以上4以下のアルキレンカーボネートが好ましい。その具体例としては、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及びプロピレンカーボネートが好ましい。   As the cyclic carbonate used in the mixed non-aqueous solvent, an alkylene carbonate having 2 to 4 carbon atoms in the alkylene group is preferable. Specific examples thereof include ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and the like. Of these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable.

また、上記の混合非水溶媒に用いられる鎖状ジアルキルカーボネートとしては、アルキル基の炭素数が1以上4以下のジアルキルカーボネートが好ましい。その具体例としては、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、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、エチル−n−プロピルカーボネートなどが挙げられる。中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート及びエチルメチルカーボネートが好ましい。
これらの環状カーボネート及びジアルキルカーボネートは各々独立に、1種のみを単独で使用しても良く、複数種を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
Moreover, as chain | strand-shaped dialkyl carbonate used for said mixed non-aqueous solvent, the C1-C4 dialkyl carbonate of an alkyl group is preferable. Specific examples thereof include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate and the like. Of these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable.
Each of these cyclic carbonates and dialkyl carbonates may be used independently, or a plurality of types may be used in any combination and ratio.

さらに、上記の混合非水溶媒は、製造される非水系電解液二次電池の電池性能を低下させない範囲であれば、環状カーボネート及びジアルキルカーボネート以外の溶媒を含んでいても良い。混合非水溶媒中における環状カーボネート及びジアルキルカーボネート以外の溶媒の割合は、通常30重量%以下、好ましくは10重量%以下である。   Furthermore, the mixed nonaqueous solvent may contain a solvent other than cyclic carbonate and dialkyl carbonate as long as the battery performance of the produced nonaqueous electrolyte secondary battery is not deteriorated. The ratio of solvents other than cyclic carbonate and dialkyl carbonate in the mixed non-aqueous solvent is usually 30% by weight or less, preferably 10% by weight or less.

2−2.電解質リチウム塩
本発明の二次電池用非水系電解液はヘキサフルオロリン酸リチウムを含有しており、これは、二次電池用非水系電解液において電解質リチウム塩として機能する。
さらに、本発明の二次電池用非水系電解液は、ヘキサフルオロリン酸リチウム以外のリチウム塩を、電解質リチウム塩として含有していてもよい。ヘキサフルオロリン酸リチウム以外の電解質リチウム塩に特に制限はないが、具体例としては、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6などの無機リチウム塩、LiCF3SO3、LiN(CF3SO22、LiN(CF3CF2SO22、LiN(CF3SO2)(C49SO2)及びLiC(CF3SO23などの有機リチウム塩が挙げられる。なかでも、LiClO4、LiBF4が好ましい。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。
2-2. Electrolyte lithium salt The nonaqueous electrolyte solution for secondary batteries of the present invention contains lithium hexafluorophosphate, which functions as an electrolyte lithium salt in the nonaqueous electrolyte solution for secondary batteries.
Furthermore, the non-aqueous electrolyte for secondary batteries of the present invention may contain a lithium salt other than lithium hexafluorophosphate as an electrolyte lithium salt. There is no particular limitation on the electrolyte lithium salt other than lithium hexafluorophosphate, Examples, LiClO 4, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF inorganic lithium salt such as 6, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 . Of these, LiClO 4 and LiBF 4 are preferable. In addition, these may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

2−3.二次電池用非水系電解液の組成
二次電池用非水系電解液中の電解質リチウム塩の濃度に特に制限はないが、電気伝導率及び粘度の点から、二次電池用非水系電解液に対して通常0.5mol/L以上、好ましくは0.7mol/L以上、また、通常2mol/L以下、好ましくは1.5mol/L以下が望ましい。なお、電解質リチウム塩を2種以上併用する場合には、使用している電解質リチウム塩の合計の濃度が上記範囲内に収まることが望ましい。
2-3. Composition of non-aqueous electrolyte for secondary battery There is no particular limitation on the concentration of electrolyte lithium salt in the non-aqueous electrolyte for secondary battery, but from the viewpoint of electrical conductivity and viscosity, the non-aqueous electrolyte for secondary battery On the other hand, it is usually 0.5 mol / L or more, preferably 0.7 mol / L or more, and usually 2 mol / L or less, preferably 1.5 mol / L or less. When two or more electrolyte lithium salts are used in combination, it is desirable that the total concentration of the electrolyte lithium salts used be within the above range.

また、二次電池用非水系電解液中のジフルオロリン酸リチウムの濃度に特に制限はないが、二次電池用非水系電解液に対して、通常1×10-3mol/kg以上、好ましくは3×10-3mol/kg以上、より好ましくは1×10-2mol/kg以上、また、通常0.5mol/kg以下、好ましくは0.3mol/kg以下、より好ましくは0.2mol/kgであることが望ましい。この範囲の下限以上とすることにより添加剤効果を得られ易く、上限以下とすることで粘度の増加を防ぐことができる。 Further, the concentration of lithium difluorophosphate in the nonaqueous electrolyte for secondary batteries is not particularly limited, but is usually 1 × 10 −3 mol / kg or more with respect to the nonaqueous electrolyte for secondary batteries, preferably 3 × 10 −3 mol / kg or more, more preferably 1 × 10 −2 mol / kg or more, and usually 0.5 mol / kg or less, preferably 0.3 mol / kg or less, more preferably 0.2 mol / kg. It is desirable that By making it more than the lower limit of this range, it is easy to obtain the additive effect, and by making it less than the upper limit, an increase in viscosity can be prevented.

さらに、本発明の二次電池用非水系電解液においては、任意の添加剤を適切な任意の量で使用することができる。このような添加剤としては、例えばシクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、ジフルオロアニソール等の過充電防止剤、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、無水コハク酸等の負極被膜形成剤、プロパンサルトンなどの正極保護剤などが挙げられる。   Furthermore, in the non-aqueous electrolyte for secondary batteries of the present invention, any additive can be used in any appropriate amount. Examples of such additives include overcharge inhibitors such as cyclohexylbenzene, biphenyl, and difluoroanisole, negative electrode film forming agents such as vinylene carbonate, vinylethylene carbonate, and succinic anhydride, and positive electrode protective agents such as propane sultone. Can be mentioned.

2−4.その他
前述のように、ヘキサフルオロリン酸リチウムと二酸化ケイ素との反応生成液として提供されるジフルオロリン酸リチウム含有溶液を、本発明の二次電池用非水系電解液の調製に用いることができる。その際、反応生成液自体を二次電池用非水系電解液として使用するだけでなく、適宜、非水溶媒を増減させたり、電解質リチウム塩、添加剤を加えたりして任意の設計をすることが可能である。例えば、仕込み量によっては反応生成液中のヘキサフルオロリン酸リチウムの量が少なくなることがあるが、これを後から加えて濃度の適正化を図ることができる。また、二次電池用非水系電解液の添加剤の供給源として反応生成液を使用することもでき、この場合、反応媒体となる非水溶媒の組成を二次電池用非水系電解液の溶媒組成と一致させておくと取り扱いがしやすい。
2-4. Others As described above, a lithium difluorophosphate-containing solution provided as a reaction product liquid of lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide can be used for the preparation of the non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery of the present invention. At that time, not only use the reaction product liquid itself as a non-aqueous electrolyte for secondary batteries, but also increase or decrease the amount of non-aqueous solvent or add electrolyte lithium salt and additives as appropriate. Is possible. For example, depending on the charged amount, the amount of lithium hexafluorophosphate in the reaction product liquid may decrease, but this can be added later to optimize the concentration. In addition, the reaction product liquid can also be used as a supply source of the non-aqueous electrolyte solution for the secondary battery, and in this case, the composition of the non-aqueous solvent serving as the reaction medium is the solvent of the non-aqueous electrolyte solution for the secondary battery. It is easy to handle if it matches the composition.

3.非水系電解液二次電池
本発明の非水系電解液二次電池は、上述した本発明の二次電池用非水電解液と、リチウムの吸蔵及び放出が可能な正極及び負極とを備えて構成される。また、本発明の非水系電解液二次電池には、適宜セパレータが用いられる。
3. Non-aqueous electrolyte secondary battery The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention comprises the above-described non-aqueous electrolyte for a secondary battery of the present invention, and a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium. Is done. In addition, a separator is appropriately used in the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention.

3−1.正極
正極は、通常、正極集電体上に正極活物質層を設けて構成される。
正極集電体の材質は公知のものを任意に用いることができるが、通常、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や、カーボンクロス、カーボンペーパー等の炭素材料が用いられる。中でも金属材料が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。
3-1. Positive electrode The positive electrode is usually configured by providing a positive electrode active material layer on a positive electrode current collector.
As the material of the positive electrode current collector, known materials can be arbitrarily used, but usually metal materials such as aluminum, stainless steel, nickel plating, titanium and tantalum, and carbon materials such as carbon cloth and carbon paper are used. . Of these, metal materials are preferable, and aluminum is particularly preferable.

また、正極集電体の形状としては、金属材料の場合、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、炭素材料の場合、例えば炭素板、炭素薄膜、炭素円柱等が挙げられる。
正極集電体としては、上記例示の中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されているため好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。
In addition, as the shape of the positive electrode current collector, in the case of a metal material, for example, a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, a metal thin film, an expanded metal, a punch metal, a foam metal, and the like can be mentioned. For example, a carbon plate, a carbon thin film, a carbon cylinder, etc. are mentioned.
As the positive electrode current collector, among the above examples, a metal thin film is preferable because it is currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape.

正極集電体として薄膜を使用する場合、その厚さは任意であるが、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、また、通常1mm以下、好ましくは100μm以下、より好ましくは50μm以下の範囲が好適である。上記範囲よりも薄いと、正極集電体として必要な強度が不足する虞がある一方で、上記範囲よりも厚いと、取り扱い性が損なわれる虞がある。   When a thin film is used as the positive electrode current collector, the thickness is arbitrary, but 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, more preferably 50 μm. The following ranges are preferred. If the thickness is less than the above range, the strength required for the positive electrode current collector may be insufficient. On the other hand, if it is thicker than the above range, the handleability may be impaired.

正極活物質層は、正極活物質を含んで構成される。正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に制限はない。好ましい例としては、リチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。
リチウム遷移金属複合酸化物の具体例としては、LiCoO2などのリチウム・コバル
ト複合酸化物、LiNiO2などのリチウム・ニッケル複合酸化物、LiMnO2などのリチウム・マンガン複合酸化物等が挙げられる。これらのリチウム遷移金属複合酸化物は、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等の他の金属で置き換えると、安定化させることができるので好ましい。これらの正極活物質は、何れか1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
The positive electrode active material layer includes a positive electrode active material. The positive electrode active material is not limited as long as it can occlude and release lithium ions. Preferable examples include lithium transition metal composite oxides.
Specific examples of the lithium-transition metal composite oxide, lithium cobalt complex oxides such as LiCoO 2, lithium-nickel composite oxide such as LiNiO 2, include lithium-manganese composite oxides such as LiMnO 2. In these lithium transition metal composite oxides, some of the main transition metal atoms are Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, Si, etc. Replacing with other metals is preferable because it can be stabilized. Any one of these positive electrode active materials may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.

正極活物質層は、上述の正極活物質と、結着剤(バインダー)と、必要に応じて増粘剤及び導電材とを、溶媒でスラリー化したものを正極集電体に塗布し、乾燥することにより製造することができる。また、上述の正極活物質をロール成形してシート電極としたり、圧縮成形によりペレット電極としても良い。以下、スラリーを正極集電体に塗布・乾燥する場合について説明する。   The positive electrode active material layer is prepared by applying a slurry obtained by slurrying the above-described positive electrode active material, a binder (binder), and, if necessary, a thickener and a conductive material with a solvent, onto a positive electrode current collector, and drying. Can be manufactured. Further, the positive electrode active material described above may be roll-formed to form a sheet electrode, or may be formed into a pellet electrode by compression molding. Hereinafter, a case where the slurry is applied to the positive electrode current collector and dried will be described.

結着剤としては、電解液に用いる非水溶媒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、その種類は特に制限されないが、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)、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などが挙げられる。これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   The binder is not particularly limited as long as it is a material that is stable with respect to the non-aqueous solvent used in the electrolytic solution and the solvent used during electrode production. Specific examples include polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, Resin polymers such as methyl methacrylate, aromatic polyamide, cellulose, nitrocellulose, rubbers such as SBR (styrene butadiene rubber), isoprene rubber, butadiene rubber, fluoro rubber, NBR (acrylonitrile-butadiene rubber), ethylene propylene rubber -Like polymer, styrene-butadiene-styrene block copolymer and its hydrogenated product, EPDM (ethylene-propylene-diene terpolymer), styrene-ethylene-butadiene-styrene copolymer, styrene-isoprene-styrene block Copolymer Thermoplastic elastomeric polymers such as hydrogenated products thereof, soft resinous polymers such as syndiotactic-1,2-polybutadiene, polyvinyl acetate, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin copolymer , Fluorinated polymers such as polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, fluorinated polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene / ethylene copolymer, and polymer compositions having ion conductivity of alkali metal ions (particularly lithium ions) Etc. These substances may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.

正極活物質層中の結着剤の割合は、通常0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、更に好ましくは5重量%以上であり、通常80重量%以下、好ましくは60重量%以下、更に好ましくは40重量%以下、最も好ましくは10重量%以下である。結着剤の割合が低過ぎると、正極活物質を十分保持できずに正極の機械的強度が不足し、サイクル特性等の電池性能を悪化させてしまう虞がある一方で、高過ぎると、電池容量や導電性の低下に繋がる虞がある。   The ratio of the binder in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and usually 80% by weight or less, preferably 60% by weight or less. More preferably, it is 40% by weight or less, and most preferably 10% by weight or less. If the proportion of the binder is too low, the positive electrode active material cannot be sufficiently retained and the positive electrode has insufficient mechanical strength, which may deteriorate battery performance such as cycle characteristics. There is a risk of reducing the capacity and conductivity.

増粘剤は、スラリー粘度調製の目的で使用される。その種類に特に制限はないが、具体例としては、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、カゼインなどが挙げられる。これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
正極活物質層中の増粘剤の割合は、通常0.1重量%以上、好ましくは0.2重量%以上、更に好ましくは0.3重量%以上であり、また、通常15重量%以下、好ましくは10重量%以下、更に好ましくは5重量%以下である。増粘剤の割合が低過ぎると粘度が低いため塗布が困難になることがあり、逆に高過ぎると電池特性が悪化することがある。
The thickener is used for the purpose of adjusting the slurry viscosity. Although there is no restriction | limiting in particular in the kind, As a specific example, carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxymethylcellulose, ethylcellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, casein etc. are mentioned. These substances may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
The proportion of the thickener in the positive electrode active material layer is usually 0.1% by weight or more, preferably 0.2% by weight or more, more preferably 0.3% by weight or more, and usually 15% by weight or less. Preferably it is 10 weight% or less, More preferably, it is 5 weight% or less. If the proportion of the thickener is too low, the viscosity may be low and thus application may be difficult. Conversely, if it is too high, battery characteristics may be deteriorated.

正極活物質層には、通常、導電性を高めるために導電材を含有させる。その種類に特に制限はないが、具体例としては、銅、ニッケル等の金属材料や、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材料などが挙げられる。これらの物質は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
正極活物質層中の導電材の割合は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、更に好ましくは1重量%以上であり、また、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、更に好ましくは15重量%以下である。導電材の割合が低過ぎると導電性が不十分になることがあり、逆に高過ぎると電池容量が低下することがある。
The positive electrode active material layer usually contains a conductive material in order to increase conductivity. There are no particular restrictions on the type, but 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 amorphous carbon such as needle coke. And carbon materials. These substances may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
The proportion of the conductive material in the positive electrode active material layer is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and usually 50% by weight or less, preferably 30%. % By weight or less, more preferably 15% by weight or less. If the proportion of the conductive material is too low, the conductivity may be insufficient, and conversely if it is too high, the battery capacity may be reduced.

スラリーを形成するための溶媒としては、上述した正極活物質、結着剤、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良い。水系溶媒の例としては水、アルコールなどが挙げられ、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、エチレンオキシド、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、ジメチルアセタミド、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。なお、これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。   As the solvent for forming the slurry, any kind of solvent can be used as long as it can dissolve or disperse the positive electrode active material, the binder, and the thickener and conductive material used as necessary. There is no particular limitation on the above, and either an aqueous solvent or an organic solvent may be used. Examples of the aqueous solvent include water and alcohol. Examples of the organic solvent include N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformamide, dimethylacetamide, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl acetate, methyl acrylate, diethyltriamine, N -N-dimethylaminopropylamine, ethylene oxide, tetrahydrofuran (THF), toluene, acetone, dimethyl ether, dimethylacetamide, hexamethylphosphalamide, dimethyl sulfoxide, benzene, xylene, quinoline, pyridine, methylnaphthalene, hexane, etc. Is mentioned. In addition, these solvents may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

上記の正極活物質、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媒に分散又は溶解させて作製したスラリーを、正極集電体に塗布・乾燥することにより、正極活物質層を形成する。
正極における正極活物質層の割合は、通常10重量%以上、好ましくは30重量%以上、更に好ましくは50重量%以上であり、通常99.9重量%以下、好ましくは99重量%以下である。また、正極活物質層の厚さは、通常10〜200μm程度である。
なお、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、ローラープレス等により圧密するのが好ましい。
By applying and drying a slurry prepared by dispersing or dissolving the above-described positive electrode active material, binder, and thickener and conductive material used as necessary in a solvent to a positive electrode current collector, the positive electrode active material Form a layer.
The proportion of the positive electrode active material layer in the positive electrode is usually 10% by weight or more, preferably 30% by weight or more, more preferably 50% by weight or more, and usually 99.9% by weight or less, preferably 99% by weight or less. The thickness of the positive electrode active material layer is usually about 10 to 200 μm.
The positive electrode active material layer obtained by coating and drying is preferably consolidated by a roller press or the like in order to increase the packing density of the positive electrode active material.

3−2.負極
負極は通常、正極の場合と同様に、負極集電体上に負極活物質層を設けて構成される。
負極集電体の材質としては、公知のものを任意に用いることができるが、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用いられる。中でも加工し易さとコストの点から特に銅が好ましい。
3-2. Negative electrode The negative electrode is usually configured by providing a negative electrode active material layer on a negative electrode current collector, as in the case of the positive electrode.
As a material of the negative electrode current collector, a known material can be arbitrarily used. For example, a metal material such as copper, nickel, stainless steel, nickel-plated steel, or the like is used. Among these, copper is particularly preferable from the viewpoint of ease of processing and cost.

負極集電体の形状としては、金属箔、金属円柱、金属コイル、金属板、金属薄膜等が挙げられる。中でも、金属薄膜が、現在工業化製品に使用されているため好ましい。なお、薄膜は適宜メッシュ状に形成しても良い。負極集電体として金属薄膜を使用する場合、その好適な厚さの範囲は、正極集電体について上述した範囲と同様である。   Examples of the shape of the negative electrode current collector include a metal foil, a metal cylinder, a metal coil, a metal plate, and a metal thin film. Among these, metal thin films are preferable because they are currently used in industrialized products. In addition, you may form a thin film suitably in mesh shape. When a metal thin film is used as the negative electrode current collector, the preferred thickness range is the same as the range described above for the positive electrode current collector.

負極活物質層は、負極活物質を含んで構成される。負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであれば、その種類に他に制限はないが、通常は安全性の高さや容量の面から、リチウムを吸蔵、放出できる炭素質材料やリチウムと合金形成可能なSn、Siなどの金属材料が用いられる。   The negative electrode active material layer includes a negative electrode active material. The negative electrode active material is not particularly limited as long as it can occlude and release lithium ions, but it is usually a carbonaceous material that can occlude and release lithium in terms of safety and capacity. Alternatively, a metal material such as Sn or Si capable of forming an alloy with lithium is used.

上記の炭素材料としては、その種類に特に制限はないが、人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛(グラファイト)や、様々な熱分解条件での有機物の熱分解物が挙げられる。有機物の熱分解物としては、石炭系コークス、石油系コークス、石炭系ピッチの炭化物、石油系ピッチの炭化物、或いはこれらピッチを酸化処理したものの炭化物、ニードルコークス、ピッチコークス、フェノール樹脂、結晶セルロース等の炭化物等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が挙げられる。中でも黒鉛が好ましく、特に好適には、種々の原料から得た易黒鉛性ピッチに高温熱処理を施すことによって製造された、人造黒鉛、精製天然黒鉛、又はこれらの黒鉛にピッチを含む黒鉛材料等であって、種々の表面処理を施したものが主として使用される。これらの炭素材料は、それぞれ1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いても良い。   Although there is no restriction | limiting in particular as said carbon material, Artificial graphite, graphite (graphite), such as natural graphite, and the thermal decomposition thing of organic substance on various thermal decomposition conditions are mentioned. Examples of pyrolysis products of organic matter include coal-based coke, petroleum-based coke, coal-based pitch carbide, petroleum-based pitch carbide, or carbide obtained by oxidizing these pitches, needle coke, pitch coke, phenol resin, crystalline cellulose, etc. And carbon materials obtained by partially graphitizing these, furnace black, acetylene black, pitch-based carbon fibers, and the like. Among them, graphite is preferable, and particularly preferable is artificial graphite, purified natural graphite, or graphite material containing pitch in these graphites, which is manufactured by subjecting easy-graphite pitch obtained from various raw materials to high-temperature heat treatment. Therefore, those subjected to various surface treatments are mainly used. One of these carbon materials may be used alone, or two or more thereof may be used in combination.

負極活物質として黒鉛材料を用いる場合、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0.335nm以上、また、通常0.34nm以下、好ましくは0.337nm以下であるものが好ましい。
また、黒鉛材料の灰分が、黒鉛材料の重量に対して通常1重量%以下、中でも0.5重量%以下、特に0.1重量%以下であることが好ましい。
When a graphite material is used as the negative electrode active material, the d value (interlayer distance) of the lattice plane (002 plane) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 0.335 nm or more, and usually 0.34 nm or less, preferably Is preferably 0.337 nm or less.
Further, the ash content of the graphite material is usually 1% by weight or less, particularly 0.5% by weight or less, and particularly preferably 0.1% by weight or less, based on the weight of the graphite material.

更に、学振法によるX線回折で求めた黒鉛材料の結晶子サイズ(Lc)が、通常30nm以上、中でも50nm以上、特に100nm以上であることが好ましい。
また、レーザー回折・錯乱法により求めた黒鉛材料のメジアン径が、通常1μm以上、中でも3μm以上、更には5μm以上、特に7μm以上、また、通常100μm以下、中でも50μm以下、更には40μm以下、特に30μm以下であることが好ましい。
Further, the crystallite size (Lc) of the graphite material determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, and particularly preferably 100 nm or more.
Further, the median diameter of the graphite material obtained by the laser diffraction / confusion method is usually 1 μm or more, especially 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, particularly 7 μm or more, and usually 100 μm or less, especially 50 μm or less, more preferably 40 μm or less, particularly 40 μm or less. It is preferable that it is 30 micrometers or less.

また、黒鉛材料のBET法比表面積は、通常0.5m2/g以上、好ましくは0.7m2/g以上、より好ましくは1.0m2/g以上、更に好ましくは1.5m2/g以上、また、通常25.0m2/g以下、好ましくは20.0m2/g以下、より好ましくは15.0m2/g以下、更に好ましくは10.0m2/g以下である。
更に、黒鉛材料についてアルゴンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析を行なった場合に、1580〜1620cm-1の範囲で検出されるピークPAのピーク強度IAと、1350〜1370cm-1の範囲で検出されるピークPBのピーク強度IBとの強度比IA/IBが、0以上0.5以下であるものが好ましい。
また、ピークPAの半値幅は26cm-1以下が好ましく、25cm-1以下がより好ましい。
Further, the BET specific surface area of the graphite material is usually 0.5 m 2 / g or more, preferably 0.7 m 2 / g or more, more preferably 1.0 m 2 / g or more, and further preferably 1.5 m 2 / g. or more, and usually 25.0 m 2 / g or less, preferably 20.0 m 2 / g, more preferably 15.0 m 2 / g or less, still more preferably 10.0 m 2 / g or less.
Further, in the case of performing the Raman spectrum analysis using argon ion laser light for graphite material, and the peak intensity I A of the peak P A is detected in the range of 1580~1620Cm -1, in the range of 1350 -1 intensity ratio I a / I B between a peak intensity I B of a peak P B detected is what is preferably 0 to 0.5.
Further, the half value width is preferably 26cm -1 or less of the peak P A, 25 cm -1 or less is more preferable.

なお、上述の各種の炭素材料の他に、リチウムの吸蔵及び放出が可能なその他の材料を負極活物質として用いることもできる。炭素材料以外の負極活物質の具体例としては、酸化錫や酸化ケイ素などの金属酸化物、リチウム単体やリチウムアルミニウム合金等のリチウム合金などが挙げられる。これらの炭素材料以外の材料は、それぞれ1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いても良い。また、上述の炭素材料と組み合わせて用いても良い。   In addition to the various carbon materials described above, other materials capable of inserting and extracting lithium can be used as the negative electrode active material. Specific examples of the negative electrode active material other than the carbon material include metal oxides such as tin oxide and silicon oxide, and lithium alloys such as lithium alone and lithium aluminum alloys. One of these materials other than the carbon material may be used alone, or two or more thereof may be used in combination. Moreover, you may use in combination with the above-mentioned carbon material.

負極活物質層は、通常は正極活物質層の場合と同様に、上述の負極活物質と、バインダーと、必要に応じて増粘剤及び導電材とを溶媒でスラリー化したものを負極集電体に塗布し、乾燥することにより製造できる。スラリーを形成する溶媒やバインダー、増粘剤、導電材等としては、正極活物質について上述したものと同様のものを使用することができる。   As in the case of the positive electrode active material layer, the negative electrode active material layer is usually a negative electrode current collector obtained by slurrying the above-described negative electrode active material, a binder, and, if necessary, a thickener and a conductive material with a solvent. It can be manufactured by applying to the body and drying. As the solvent, binder, thickener, conductive material and the like forming the slurry, the same materials as those described above for the positive electrode active material can be used.

3−3.セパレータ
電極同士の短絡を防止するために、正極と負極との間には通常、セパレータが介装される。セパレータの材質や形状は特に制限されないが、上述の非水電解液に対して安定で、保液性に優れ、且つ、電極同士の短絡を確実に防止できるものが好ましい。好ましい例としては、各種の高分子材料からなる微多孔性のフィルム、シート、不織布等が挙げられる。高分子材料の具体例としては、ナイロン、セルロースアセテート、ニトロセルロース、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン高分子が用いられる。特に、セパレータの重要な因子である化学的及び電気化学的な安定性の観点からは、ポリオレフィン系高分子が好ましい。
3-3. Separator A separator is usually interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit between the electrodes. The material and shape of the separator are not particularly limited, but those that are stable with respect to the non-aqueous electrolyte described above, have excellent liquid retention properties, and can reliably prevent short-circuiting between electrodes are preferable. Preferable examples include microporous films, sheets, nonwoven fabrics and the like made of various polymer materials. Specific examples of the polymer material include polyolefin polymers such as nylon, cellulose acetate, nitrocellulose, polysulfone, polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyethylene, polypropylene, and polybutene. In particular, from the viewpoint of chemical and electrochemical stability, which is an important factor of the separator, a polyolefin-based polymer is preferable.

3−4.二次電池の組立
本発明の非水系電解液二次電池は、上述した二次電池用非水系電解液と、正極と、負極と、必要に応じて用いられるセパレータとを、適切な形状に組み立てることにより製造される。更に、必要に応じて外装ケース等の他の構成要素を用いることも可能である。
3-4. Assembly of secondary battery The non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention assembles the above-described non-aqueous electrolyte for a secondary battery, a positive electrode, a negative electrode, and a separator used as necessary into an appropriate shape. It is manufactured by. Furthermore, other components such as an outer case can be used as necessary.

本発明の非水系電解液二次電池の形状は特に制限されず、一般的に採用されている各種形状の中から、その用途に応じて適宜選択することができる。一般的に採用されている形状の例としては、シート電極及びセパレータをスパイラル状にしたシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを組み合わせたインサイドアウト構造のシリンダータイプ、ペレット電極及びセパレータを積層したコインタイプなどが挙げられる。また、電池を組み立てる方法も特に制限されず、目的とする電池の形状に合わせて、通常用いられている各種方法の中から適宜選択することができる。   The shape of the non-aqueous electrolyte secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected from various shapes generally employed according to the application. Examples of commonly used shapes include a cylinder type with a sheet electrode and separator in a spiral shape, a cylinder type with an inside-out structure combining a pellet electrode and a separator, and a coin type with stacked pellet electrodes and a separator. Can be mentioned. The method for assembling the battery is not particularly limited, and can be appropriately selected from various commonly used methods according to the shape of the target battery.

以下に、実施例、比較例及び参考例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, comparative examples, and reference examples. However, the present invention is not limited to these examples unless it exceeds the gist.

(1)ジフルオロリン酸塩の製造
(1−1)実施例1
乾燥アルゴン雰囲気下で精製したエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びジエチルカーボネート(DEC)の体積比3:3:4の混合溶媒(非水溶媒)に、1mol/Lの濃度で、充分に乾燥したヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を溶解させた。さらにこの混合溶液に対して、二酸化ケイ素(SiO2)を、0.05mol/kgの割合で混合し、50℃において72時間反応させた。
その後、この反応生成液を濾過し、濾液をイオンクロマトグラフ法により測定した。検出されたPO22アニオンの量は0.049mol/kgであった。これにより、本発明の製造方法により、ジフルオロリン酸リチウムの生成が確認された。
(1) Production of difluorophosphate (1-1) Example 1
In a mixed solvent (nonaqueous solvent) with a volume ratio of 3: 3: 4 of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and diethyl carbonate (DEC) purified in a dry argon atmosphere, a concentration of 1 mol / L is sufficient. The dried lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) was dissolved. Further, silicon dioxide (SiO 2 ) was mixed with this mixed solution at a rate of 0.05 mol / kg and reacted at 50 ° C. for 72 hours.
Thereafter, the reaction product solution was filtered, and the filtrate was measured by ion chromatography. The amount of PO 2 F 2 anion detected was 0.049 mol / kg. Thereby, the production | generation of lithium difluorophosphate was confirmed by the manufacturing method of this invention.

(1−2)比較例1
SiO2を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様の操作を行なった。濾液をイオンクロマトグラフ法により測定したが、PO22アニオンは検出されなかった。これにより、この方法でジフルオロリン酸リチウムが生成しなかったことが確認された。
(1-2) Comparative Example 1
The same operation as in Example 1 was performed except that SiO 2 was not used. The filtrate was measured by ion chromatography, but no PO 2 F 2 anion was detected. This confirmed that lithium difluorophosphate was not produced by this method.

(2)非水系電解液二次電池の作製
(2−1)実施例2
下記の方法で非水系電解液二次電池を作製し、その評価を行なった。結果を表1に示す。
(2) Production of non-aqueous electrolyte secondary battery (2-1) Example 2
A non-aqueous electrolyte secondary battery was produced by the following method and evaluated. The results are shown in Table 1.

[正極の作製]
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)90重量%と、導電材としてのアセチレンブラック5重量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)5重量%とを、N−メチルピロリドン溶媒中で混合して、スラリー化した後、20μmのアルミ箔の両面に塗布して乾燥し、プレス機で厚さ80μmに圧延したものを幅52mm、長さ830mmに切り出し、正極とした。ただし、表裏とも長さ方向に50mmの無塗工部を設けてあり、活物質層の長さは780mmである。
[Production of positive electrode]
90% by weight of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material, 5% by weight of acetylene black as a conductive material, and 5% by weight of polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder, an N-methylpyrrolidone solvent After mixing in a slurry to form a slurry, it was applied to both sides of a 20 μm aluminum foil, dried, and rolled to a thickness of 80 μm with a press machine and cut into a width of 52 mm and a length of 830 mm to obtain a positive electrode. However, both the front and back sides are provided with a 50 mm uncoated portion in the length direction, and the length of the active material layer is 780 mm.

[負極の作製]
X線回折における格子面(002面)のd値が0.336nm、晶子サイズ(Lc)が100nm以上(264nm)、灰分が0.04重量%、レーザー回折・散乱法によるメジアン径が17μm、BET法比表面積が8.9m/g、アルゴンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトル分析において1580〜1620cm-1の範囲のピークPA(ピーク強度IA)及び1350〜1370cm-1の範囲のピークPB(ピーク強度IB)の強度比R=IB/IAが0.15、ピークPAの半値幅が22.2cm-1である人造黒鉛粉末KS−44(ティムカル社製、商品名)94重量部に、蒸留水で分散させたスチレン−ブタジエンゴム(SBR)を固形分で6重量部となるように加え、ディスパーザーで混合し、スラリー状としたものを、負極集電体である厚さ18μmの銅箔上の両面に均一に塗布し、乾燥後、さらにプレス機で85μmに圧延したものを幅56mm、長さ850mmに切り出し、負極とした。ただし、表裏とも長さ方向に30mmの無塗工部を設けてある。
[Production of negative electrode]
The d-value of the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction is 0.336 nm, the crystallite size (Lc) is 100 nm or more (264 nm), the ash content is 0.04 wt%, the median diameter by laser diffraction / scattering method is 17 μm, BET law specific surface area of 8.9 m 2 / g, a peak P a (peak intensity I a) in the range of 1580~1620Cm -1 in the Raman spectrum analysis using argon ion laser light and the peak P in the range of 1350 -1 B intensity ratio (peak intensity I B) R = I B / I a is 0.15, artificial graphite powder KS-44 half-width is 22.2Cm -1 peak P a (Timcal Co., Ltd., trade name) To 94 parts by weight, styrene-butadiene rubber (SBR) dispersed with distilled water was added to a solid content of 6 parts by weight and mixed with a disperser to form a slurry. Was uniformly coated on the both surfaces of a copper foil having a thickness of 18μm is the anode current collector, dried, further width those rolled to 85μm in press 56 mm, cut to length 850 mm, and the negative electrode. However, both the front and back sides are provided with a 30 mm uncoated portion in the length direction.

[電解液の調製]
実施例1で得られた反応生成液の濾液を非水系電解液として使用した。
[Preparation of electrolyte]
The filtrate of the reaction product obtained in Example 1 was used as a non-aqueous electrolyte.

[電池の組立]
正極と負極は、多孔製ポリエチレンシートのセパレーターをはさんで捲回し、電極群とし電池缶に封入した。その後、電極群を装填した電池缶に上記電解液を5mL注入して、電極に充分浸透させ、かしめ成形を行って18650型円筒電池を作製した。
[Battery assembly]
The positive electrode and the negative electrode were wound with a separator made of a porous polyethylene sheet and sealed in a battery can as an electrode group. Thereafter, 5 mL of the electrolyte solution was injected into a battery can loaded with an electrode group, and the electrode solution was sufficiently infiltrated, followed by caulking to produce an 18650 type cylindrical battery.

[電池の評価]
実際の充放電サイクルを経ていない新たな電池に対して、25℃で5サイクル初期充放電を行なった。この時の5サイクル目0.2C(1時間率の放電容量による定格容量を1時間で放電する電流値を1Cとする、以下同様)放電容量を初期容量とした。
[Battery evaluation]
A new battery that had not undergone the actual charge / discharge cycle was subjected to initial charge / discharge for 5 cycles at 25 ° C. At this time, the discharge capacity was defined as the initial capacity 0.2C at the fifth cycle (the rated capacity due to the discharge capacity at the hour rate is 1 C, and the same applies hereinafter).

その後、リチウム二次電池の実使用上限温度と目される60℃の高温環境下にてサイクル試験を行なった。充電上限電圧4.1Vまで2Cの定電流定電圧法で充電した後、放電終止電圧3.0Vまで2Cの定電流で放電する充放電サイクルを1サイクルとし、このサイクルを500サイクルまで繰り返した。
サイクル試験終了後の電池に対し、25℃環境下で3サイクルの充放電を行い、その3サイクル目の0.2C放電容量を耐久後容量とした。
Thereafter, a cycle test was performed in a high temperature environment of 60 ° C., which is regarded as an actual use upper limit temperature of the lithium secondary battery. A charge / discharge cycle in which charging was performed at a constant current of 2 C to a discharge end voltage of 3.0 V after charging with a constant current constant voltage method of 2 C to a charging upper limit voltage of 4.1 V was defined as one cycle, and this cycle was repeated up to 500 cycles.
The battery after the end of the cycle test was charged and discharged for 3 cycles under a 25 ° C. environment, and the 0.2 C discharge capacity of the third cycle was defined as the post-endurance capacity.

(2−2)比較例2
非水系電解液として実施例1で得られた反応濾液を使用する代わりに、比較例1の液(ヘキサフルオロリン酸リチウム濃度1mol/L)を使用したこと以外は実施例2と同様にして二次電池を作製し、同様に評価を行なった。結果を表1に示す。
(2-2) Comparative Example 2
Instead of using the reaction filtrate obtained in Example 1 as the non-aqueous electrolyte, the same procedure as in Example 2 was used except that the solution of Comparative Example 1 (lithium hexafluorophosphate concentration 1 mol / L) was used. A secondary battery was prepared and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.

(2−3)参考例1
非水系電解液として実施例2で得られた反応濾液を使用する代わりに、乾燥アルゴン雰囲気下で精製したエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)及びジエチルカーボネート(DEC)の体積比3:3:4の混合溶媒に、1mol/Lの濃度で、充分に乾燥したヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を溶解させ、更に非特許文献1に記載の方法に従って作製されたジフルオロリン酸リチウムを0.05mol/kgとなる濃度で添加した溶液を使用したこと以外は実施例2と同様にして二次電池を作製し、同様に評価を行なった。結果を表1に示す。
(2-3) Reference Example 1
Instead of using the reaction filtrate obtained in Example 2 as a non-aqueous electrolyte, the volume ratio of ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC) and diethyl carbonate (DEC) purified in a dry argon atmosphere was 3: 3. : Lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) that was sufficiently dried was dissolved in a mixed solvent of 4 at a concentration of 1 mol / L, and lithium difluorophosphate prepared according to the method described in Non-Patent Document 1 was further reduced to 0 A secondary battery was produced in the same manner as in Example 2 except that a solution added at a concentration of 0.05 mol / kg was used, and evaluation was performed in the same manner. The results are shown in Table 1.

Figure 0004604505
Figure 0004604505

表1から明らかなように、本発明の二次電池用非水系電解液は高温サイクル特性の向上に効果的である。また、その効果は参考例1のジフルオロリン酸リチウムを用いた場合と比べてなんら遜色はない。   As is clear from Table 1, the non-aqueous electrolyte for secondary batteries of the present invention is effective for improving the high-temperature cycle characteristics. The effect is not inferior to that of the case of using lithium difluorophosphate of Reference Example 1.

本発明のリチウム二次電池の用途は特に限定されず、公知の各種の用途に用いることが可能である。具体例としては、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、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、ストロボ、カメラ等を挙げることができる。特に、本発明のリチウム二次電池は、高温環境下での保存を経る前後において常に高い低温レート特性を得られることから、寒暖差の激しい環境下での用途に使用した場合に、とりわけ大きい効果が得られる。     The use of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and can be used for various known uses. Specific examples include notebook computers, pen input computers, mobile computers, electronic book players, mobile phones, mobile faxes, mobile copy, mobile printers, headphone stereos, video movies, LCD TVs, handy cleaners, portable CDs, minidiscs, and transceivers. Electronic notebooks, calculators, memory cards, portable tape recorders, radios, backup power supplies, motors, lighting equipment, toys, game machines, watches, strobes, cameras, etc. In particular, since the lithium secondary battery of the present invention can always obtain a high low temperature rate characteristic before and after storage under a high temperature environment, it is particularly effective when used in an environment with a severe temperature difference. Is obtained.

Claims (5)

ヘキサフルオロリン酸リチウムと二酸化ケイ素とを非水溶媒中で反応させることを特徴とする、ジフルオロリン酸リチウムの製造方法。   A method for producing lithium difluorophosphate, comprising reacting lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide in a non-aqueous solvent. 前記非水溶媒が、環状カーボネート、鎖状カーボネート、環状エステル、鎖状エステル、環状エーテル、鎖状エーテル、及び含硫黄有機溶媒からなる群より選ばれる1種または2種以上の溶媒であることを特徴とする、請求項1記載のジフルオロリン酸リチウムの製造方法。   The non-aqueous solvent is one or more solvents selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, cyclic esters, chain esters, cyclic ethers, chain ethers, and sulfur-containing organic solvents. The method for producing lithium difluorophosphate according to claim 1, wherein the method is characterized in that: 非水溶媒中にヘキサフルオロリン酸リチウムとジフルオロリン酸リチウムとを少なくとも含有してなる二次電池用非水系電解液の製造方法であって、
該ジフルオロリン酸リチウムの少なくとも一部、ヘキサフルオロリン酸リチウムと二酸化ケイ素とを非水溶媒中で反応させて得ることを特徴とする二次電池用非水系電解液の製造方法
A method for producing a non-aqueous electrolyte for a secondary battery comprising at least lithium hexafluorophosphate and lithium difluorophosphate in a non-aqueous solvent,
The at least a portion of the lithium difluorophosphate, the manufacturing method of the nonaqueous electrolyte solution for a secondary battery, characterized by obtained by reacting a lithium hexafluorophosphate with silicon dioxide in a non-aqueous solvent.
ヘキサフルオロリン酸リチウムと二酸化ケイ素とを非水溶媒中で反応させて得られた反応生成液を用いることを特徴とする、請求項3記載の二次電池用非水系電解液の製造方法4. The method for producing a non-aqueous electrolyte solution for a secondary battery according to claim 3, wherein a reaction product obtained by reacting lithium hexafluorophosphate and silicon dioxide in a non-aqueous solvent is used . 該二次電池用非水系電解液中のジフルオロリン酸リチウムの濃度が1×10-3mol/kg以上、0.5mol/kg以下であることを特徴とする、請求項3または請求項4に記載の二次電池用非水系電解液の製造方法。 The concentration of lithium difluorophosphate in the non-aqueous electrolyte for a secondary battery is 1 × 10 −3 mol / kg or more and 0.5 mol / kg or less, according to claim 3 or 4. The manufacturing method of the nonaqueous electrolyte solution for secondary batteries of description .
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