JP4821161B2 - Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery and lithium secondary battery - Google Patents
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Description
本発明はリチウム二次電池用非水系電解液およびこのリチウム二次電池用非水系電解液を用いたリチウム二次電池に関する。詳しくは、特定の非水溶媒を使用することにより、電池を高電圧で使用した際の電池の劣化を抑制すると共に、高容量で、保存特性、サイクル特性に優れた高エネルギー密度のリチウム二次電池を実現し得るリチウム二次電池用非水系電解液と、このリチウム二次電池用非水系電解液を用いたリチウム二次電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery and a lithium secondary battery using the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery. Specifically, the use of a specific non-aqueous solvent suppresses battery deterioration when the battery is used at a high voltage, and also has a high capacity and high energy density lithium secondary that has excellent storage characteristics and cycle characteristics. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery capable of realizing a battery, and a lithium secondary battery using the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery.
近年の電気製品の軽量化、小型化に伴い、高いエネルギー密度を持つリチウム二次電池の開発が進められている。また、リチウム二次電池の適用分野の拡大に伴い、電池特性の改善も要望されている。 With the recent reduction in weight and size of electrical products, development of lithium secondary batteries having a high energy density is in progress. In addition, with the expansion of the application field of lithium secondary batteries, improvement of battery characteristics is also demanded.
リチウム二次電池の負極としては、金属リチウム、リチウムを吸蔵および放出可能な金属化合物(金属単体、酸化物、リチウムとの合金など)、炭素質材料が用いられている。特に、炭素質材料について、例えばコークス、人造黒鉛、天然黒鉛等のリチウムを吸蔵・放出することが可能な炭素質材料を用いた非水系電解液二次電池が提案されている。このような非水系電解液二次電池では、リチウムが金属状態で存在しないためデンドライトの形成が抑制され、電池寿命と安全性を向上させることができる。特に人造黒鉛、天然黒鉛等の黒鉛系炭素質材料を用いた非水系電解液二次電池は、高容量化の要求に応えるものとして注目されている。 As the negative electrode of the lithium secondary battery, metallic lithium, a metallic compound capable of inserting and extracting lithium (metal simple substance, oxide, alloy with lithium, etc.) and a carbonaceous material are used. In particular, as a carbonaceous material, for example, a nonaqueous electrolyte secondary battery using a carbonaceous material capable of inserting and extracting lithium such as coke, artificial graphite, and natural graphite has been proposed. In such a non-aqueous electrolyte secondary battery, since lithium does not exist in a metal state, dendrite formation is suppressed, and battery life and safety can be improved. In particular, non-aqueous electrolyte secondary batteries using graphite-based carbonaceous materials such as artificial graphite and natural graphite are attracting attention as meeting the demand for higher capacity.
上記炭素質材料を使用するリチウム二次電池においては、非水系電解液の高誘電率溶媒として通常、プロピレンカーボネートやエチレンカーボネート等の環状カーボネートが広く用いられ、特に、コークスなどの非黒鉛系炭素質材料を用いた非水系電解液二次電池では、プロピレンカーボネートを含む溶媒が好適に用いられている。 In lithium secondary batteries using the above carbonaceous materials, cyclic carbonates such as propylene carbonate and ethylene carbonate are usually widely used as high dielectric constant solvents for non-aqueous electrolytes, and in particular, non-graphitic carbonaceous materials such as coke. In the non-aqueous electrolyte secondary battery using the material, a solvent containing propylene carbonate is suitably used.
しかし、黒鉛系炭素質材料を単独で、或いは、これとリチウムを吸蔵・放出可能な他の負極材と混合して負極とした非水系電解液二次電池では、プロピレンカーボネートを含む溶媒を用いると、充電時に電極表面でプロピレンカーボネートの分解反応が激しく進行して、黒鉛系炭素質負極への円滑なリチウムの吸蔵・放出が不可能になる。 However, in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a graphite-based carbonaceous material alone or mixed with another negative electrode material capable of occluding and releasing lithium as a negative electrode, a solvent containing propylene carbonate is used. When charging, the decomposition reaction of propylene carbonate proceeds vigorously on the electrode surface, making it impossible to smoothly occlude and release lithium into the graphite-based carbonaceous negative electrode.
一方、エチレンカーボネートはこのような分解が少ないことから、黒鉛系炭素質負極を用いた非水系電解液二次電池では、エチレンカーボネートが電解液用の高誘電率溶媒として多用されている。しかしながら、エチレンカーボネートを主溶媒としても、充放電過程において電極表面で電解液が分解するために充放電効率の低下、サイクル特性の低下、ガス発生による電池内圧の上昇等の問題があった。 On the other hand, since ethylene carbonate has little such decomposition, ethylene carbonate is frequently used as a high dielectric constant solvent for an electrolyte in nonaqueous electrolyte secondary batteries using a graphite-based carbonaceous negative electrode. However, even when ethylene carbonate is used as the main solvent, the electrolyte solution decomposes on the surface of the electrode during the charge / discharge process, resulting in problems such as a decrease in charge / discharge efficiency, a decrease in cycle characteristics, and an increase in battery internal pressure due to gas generation.
そこで、非水系電解液二次電池の特性向上のために種々の添加剤を含有させた電解液が提案されている。例えば、黒鉛系負極を用いた非水系電解液電池の電解液の分解を抑制するために、ビニレンカーボネートおよびその誘導体を含有する電解液(特許文献1)や、側鎖に非共役不飽和結合を有するエチレンカーボネート誘導体を含む電解液(特許文献2)が提案されている。これらの化合物を含む電解液は、前記化合物が、負極表面で還元分解されて皮膜を形成し、この皮膜により電解液の過度の分解が抑制される。 Therefore, electrolytic solutions containing various additives have been proposed in order to improve the characteristics of the nonaqueous electrolytic secondary battery. For example, in order to suppress the decomposition of the electrolyte solution of a non-aqueous electrolyte battery using a graphite-based negative electrode, an electrolyte solution containing vinylene carbonate and its derivative (Patent Document 1) or a non-conjugated unsaturated bond in the side chain An electrolytic solution containing an ethylene carbonate derivative (Patent Document 2) has been proposed. In the electrolytic solution containing these compounds, the compound is reduced and decomposed on the negative electrode surface to form a film, and the excessive decomposition of the electrolytic solution is suppressed by this film.
しかし、これらの化合物は、高温環境下での保存特性については、必ずしも満足できるものではない。また、ビニレンカーボネート系化合物は充電状態の正極材とも反応しやすく、添加量が多くなると保存特性が更に低下する傾向にある。 However, these compounds are not always satisfactory in terms of storage characteristics in a high temperature environment. In addition, the vinylene carbonate-based compound easily reacts with the positive electrode material in a charged state, and the storage characteristics tend to be further lowered as the addition amount increases.
特許文献1,2に開示されているビニレンカーボネートおよびその誘導体や側鎖に非共役不飽和結合を有するエチレンカーボネート誘導体、或いは溶媒自体と充電状態にある正極材との酸化反応性を抑制することは、高温保存時における電池特性の改善およびガス発生の抑制を実現するものであり、その開発が望まれている。 Suppressing the oxidation reactivity between vinylene carbonate and derivatives thereof disclosed in Patent Documents 1 and 2 and ethylene carbonate derivatives having a non-conjugated unsaturated bond in the side chain, or the positive electrode material in a charged state with the solvent itself is The improvement of battery characteristics and the suppression of gas generation during storage at high temperatures is realized, and its development is desired.
一方、ビニレンカーボネートおよびその誘導体や側鎖に非共役不飽和結合を有するエチレンカーボネートおよびその誘導体に代わる、負極表面に還元分解皮膜を形成する添加剤として、不飽和結合を有するエステル誘導体を含む電解液(特許文献3)が提案され、これらの化合物を含む電解液においても充電時における溶媒の還元分解を低く抑えることができることが開示されている。しかし、この特許文献3には、これらの化合物を用いた場合の、高温環境および高電圧条件下における電池特性或いはガス発生に関する記載はなされていない。
本発明は上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、非水系電解液の分解を抑制し、電池を高電圧で使用した際の劣化を抑制すると共に、高容量で保存特性、サイクル特性に優れた高エネルギー密度のリチウム二次電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional situation, suppresses the decomposition of the non-aqueous electrolyte solution, suppresses deterioration when the battery is used at a high voltage, and has high capacity, storage characteristics, and cycle characteristics. An object of the present invention is to provide an excellent lithium secondary battery with high energy density.
本発明者らは、上記目的を達成するために種々の検討を重ねた結果、特定のジカルボン酸エステル化合物を用いることにより、非水系電解液或いは非水系電解液に特定の負極皮膜形成添加剤を加えた場合にはその添加剤の酸化分解を最小限に抑えて充放電効率を向上させ、リチウム二次電池の保存特性、サイクル特性を向上させることができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は以下を要旨とするものである。
As a result of repeating various studies to achieve the above object, the present inventors have used a specific dicarboxylic acid ester compound to add a specific negative electrode film-forming additive to a non-aqueous electrolyte or non-aqueous electrolyte. When added, it has been found that the oxidative decomposition of the additive can be minimized to improve the charge / discharge efficiency and the storage characteristics and cycle characteristics of the lithium secondary battery can be improved, and the present invention has been completed. It was.
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) 下記一般式[1]で表されるジカルボン酸エステル化合物を含む非水溶媒と、電解質とを含むことを特徴とするリチウム二次電池用非水系電解液。
R1(COOR2)(COOR3) ‥[1]
(式中、R1は、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよい、炭素数2〜20の二価の飽和炭化水素基であり、R2およびR3は、それぞれ独立に、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい、炭素数1〜20の炭化水素基であるが、R2およびR3の少なくとも一方は下記一般式[2]で表される炭化水素基である。
−CR4R5−CR6=CR7R8 ‥[2]
(式中、R4〜R8は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、或いはフッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。また、R4、R5、R6、R7およびR8のいずれか2個の基が連結して環を形成していてもよい。))
(1) A nonaqueous electrolytic solution for a lithium secondary battery, comprising a nonaqueous solvent containing a dicarboxylic acid ester compound represented by the following general formula [1] and an electrolyte.
R 1 (COOR 2 ) (COOR 3 ) [1]
(In the formula, R 1 is a divalent saturated hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom, and R 2 and R 3 are each independently A hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom and may contain a carbon-carbon unsaturated bond, but at least one of R 2 and R 3 Is a hydrocarbon group represented by the following general formula [2].
-CR 4 R 5 -CR 6 = CR 7 R 8 ... [2]
(Wherein R 4 to R 8 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or a fluorine atom and / or a chlorine atom, and includes a carbon-carbon unsaturated bond). Or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and any two groups of R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be linked to form a ring. .) )
(2) 一般式[1]で表されるジカルボン酸エステル化合物が、非水系電解液中に0.01〜10重量%の割合で含まれていることを特徴とする(1)に記載のリチウム二次電池用非水系電解液。 (2 ) The lithium according to (1 ), wherein the dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1] is contained in the nonaqueous electrolytic solution in a proportion of 0.01 to 10% by weight. Non-aqueous electrolyte for secondary batteries.
(3) 更に炭素−炭素不飽和結合を有する環状炭酸エステルを含んでいることを特徴とする(1)または(2)に記載のリチウム二次電池用非水系電解液。 ( 3 ) The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery according to (1) or (2) , further comprising a cyclic ester carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond.
(4) 炭素−炭素不飽和結合を有する環状炭酸エステルが下記一般式[3]もしくは下記一般式[4]で表されることを特徴とする(3)に記載のリチウム二次電池用非水系電解液。
(5) 炭素−炭素不飽和結合を有する環状炭酸エステルが、非水系電解液中に0.01〜10重量%の割合で含まれていることを特徴とする(3)または(4)に記載のリチウム二次電池用非水系電解液。 ( 5 ) The cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond is contained in the nonaqueous electrolytic solution in a proportion of 0.01 to 10% by weight, as described in ( 3 ) or ( 4 ) Non-aqueous electrolyte for lithium secondary batteries.
(6) 炭素−炭素不飽和結合を有する環状炭酸エステルが、ビニレンカーボネート、4−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、4-ビニルエチレンカーボネート、および5−メチル−4−ビニルエチレンカーボネートよりなる群から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とする(3)〜(5)に記載のリチウム二次電池用非水系電解液。 ( 6 ) The cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond is vinylene carbonate, 4-methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, 4-vinyl ethylene carbonate, and 5-methyl-4-vinyl ethylene carbonate. The non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery according to any one of ( 3 ) to ( 5 ), wherein the nonaqueous electrolyte solution is one or more selected from the group consisting of:
(7) リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極および負極と、非水系電解液とを含むリチウム二次電池であって、該非水系電解液が(1)〜(6)に記載のリチウム二次電池用非水系電解液であることを特徴とするリチウム二次電池。 ( 7 ) A lithium secondary battery comprising a positive electrode and a negative electrode capable of inserting and extracting lithium ions, and a non-aqueous electrolyte solution, wherein the non-aqueous electrolyte solution is a lithium secondary battery according to any one of (1) to ( 6 ) A lithium secondary battery characterized by being a non-aqueous electrolyte solution.
本発明によれば、非水系電解液中に特定のジカルボン酸エステル化合物を配合することにより、非水系電解液或いは非水系電解液に特定の負極皮膜形成添加剤を加えた場合にはその添加剤の酸化分解を最小限に抑えて充放電効率を向上させることができ、これにより、電池を高電圧で使用した際の電池の劣化を抑制すると共に、高容量で保存特性、サイクル特性に優れた高エネルギー密度のリチウム二次電池を実現することが可能となる。 According to the present invention, when a specific negative electrode film forming additive is added to a non-aqueous electrolyte or a non-aqueous electrolyte by blending a specific dicarboxylic acid ester compound in the non-aqueous electrolyte, the additive The charge / discharge efficiency can be improved by minimizing the oxidative decomposition of the battery, which suppresses the deterioration of the battery when the battery is used at a high voltage, and has a high capacity and excellent storage characteristics and cycle characteristics. A high energy density lithium secondary battery can be realized.
本発明によるこのような作用効果の詳細は明らかではないが、本発明で用いる前記一般式[1]で表されるジカルボン酸エステル化合物が、高温保存時における非水系電解液の酸化分解を抑制し、これによって高温保存時における電池特性を向上させていることによるものと考えられる。 Although the details of the action and effect of the present invention are not clear, the dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1] used in the present invention suppresses the oxidative decomposition of the non-aqueous electrolyte during high-temperature storage. This is considered to be due to the improvement in battery characteristics during high-temperature storage.
以下に、本発明のリチウム二次電池用非水系電解液およびリチウム二次電池の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の説明に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で任意に変形して実施することができる。 Hereinafter, embodiments of the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery and the lithium secondary battery of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following description and is within the scope of the gist thereof. It can be implemented with any modification.
〔I〕リチウム二次電池用非水系電解液
まず、本発明のリチウム二次電池用非水系電解液について説明する。
本発明のリチウム二次電池用非水系電解液は、一般的な非水系電解液と同様、その主成分として電解質およびこれを溶解する非水溶媒を含有するものであるが、この非水溶媒として後述する一般式[1]で表される少なくとも1種のジカルボン酸エステル化合物(以下、「特定のジカルボン酸エステル化合物」と称す場合がある。)を含有するものである。
[I] Non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery First, the non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery of the present invention will be described.
The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery of the present invention contains an electrolyte as a main component and a non-aqueous solvent for dissolving the same as a general non-aqueous electrolyte. It contains at least one dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1] to be described later (hereinafter sometimes referred to as “specific dicarboxylic acid ester compound”).
[電解質]
電解質について特に制限はなく、目的とする二次電池の電解質として用いられるものであれば、公知のものを任意に用いることができる。本発明のリチウム二次電池では、通常は電解質としてリチウム塩を用いる。
[Electrolytes]
There is no restriction | limiting in particular about electrolyte, If it is used as the electrolyte of the target secondary battery, a well-known thing can be used arbitrarily. In the lithium secondary battery of the present invention, a lithium salt is usually used as an electrolyte.
リチウム塩の具体例としては、LiClO4、LiAsF6、LiPF6、Li2CO3およびLiBF4などの無機リチウム塩;LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、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(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiC(CF3SO2)3、LiPF4(CF3)2、LiPF4(C2F5)2、LiPF4(CF3SO2)2、LiPF4(C2F5SO2)2、LiBF2(CF3)2、LiBF2(C2F5)2、LiBF2(CF3SO2)2、LiBF2(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩;リチウムビス(オキサラト)ボレート、リチウムジフルオロオキサラトボレート等のオキサラトボレート塩などが挙げられる。これらのうち、LiPF6、LiBF4、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2が好ましく、特にLiPF6またはLiBF4が好ましい。 Specific examples of the lithium salt include inorganic lithium salts such as LiClO 4 , LiAsF 6 , LiPF 6 , Li 2 CO 3 and LiBF 4 ; LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , lithium cyclic 1,3-perfluoropropane disulfonylimide, LiN (CF 3 SO 2 ) (C 4 F 9 SO 2 ), LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiPF 4 (CF 3 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 ) 2 , LiPF 4 (CF 3 SO 2 ) 2 , LiPF 4 (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 ) 2 , LiBF 2 (C 2 F 5 ) 2 , LiBF 2 (CF 3 SO 2 ) 2, LiBF 2 (C 2 F 5 SO 2) 2 and the like fluorine-containing organic lithium salt; lithium bis (oxalato) Rate, and the like oxalatoborate salts such as lithium difluoro oxalatoborate is. Among these, LiPF 6 , LiBF 4 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 are preferable, and LiPF 6 or LiBF 4 is particularly preferable.
上述のリチウム塩は、何れか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が、2種以上の無機リチウム塩の併用、或いは、無機リチウム塩と含フッ素有機リチウム塩との併用は、連続充電時のガス発生が抑制され、若しくは高温保存後の劣化が抑制されるので好ましい。特に、LiPF6とLiBF4との併用や、LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩との併用が好ましい。LiPF6とLiBF4を併用する場合、リチウム塩全体に対してLiBF4が通常0.01重量%以上、20重量%以下の比率で含有されていることが好ましい。LiPF6、LiBF4等の無機リチウム塩と、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2等の含フッ素有機リチウム塩とを併用する場合、リチウム塩全体に占める無機リチウム塩の割合は、通常70重量%以上、99重量%以下の範囲であることが望ましい。 Any one of the above lithium salts may be used alone, or two or more of them may be used in any combination and ratio, but a combination of two or more inorganic lithium salts, or an inorganic lithium salt and The combined use with the fluorine-containing organic lithium salt is preferable because gas generation during continuous charging is suppressed or deterioration after high-temperature storage is suppressed. In particular, the combination and the LiPF 6 and LiBF 4, and an inorganic lithium salt such as LiPF 6, LiBF 4, LiCF 3 SO 3, LiN (CF 3 SO 2) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, etc. The combined use with a fluorine-containing organic lithium salt is preferred. When LiPF 6 and LiBF 4 are used in combination, it is preferable that LiBF 4 is usually contained at a ratio of 0.01 wt% or more and 20 wt% or less with respect to the entire lithium salt. When an inorganic lithium salt such as LiPF 6 or LiBF 4 and a fluorine-containing organic lithium salt such as LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , or LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 are used in combination, lithium The proportion of the inorganic lithium salt in the total salt is preferably in the range of usually 70% by weight or more and 99% by weight or less.
また、非水溶媒がγ−ブチロラクトンを55容量%以上の割合で含有するものである場合には、リチウム塩全体に対してLiBF4が40モル%以上の割合で含有されていることが好ましく、中でも、リチウム塩全体に対してLiBF4が40モル%以上、95モル%以下の割合で含有され、残りがLiPF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2およびLiN(C2F5SO2)2よりなる群から選ばれるものより構成されることがより好ましい。 When the non-aqueous solvent contains γ-butyrolactone in a proportion of 55% by volume or more, it is preferable that LiBF 4 is contained in a proportion of 40 mol% or more with respect to the entire lithium salt. Among them, LiBF 4 is contained in a proportion of 40 mol% or more and 95 mol% or less with respect to the entire lithium salt, and the remainder is LiPF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 is more preferably selected from the group consisting of 2 .
非水系電解液中のリチウム塩の濃度は、通常0.5モル/リットル以上、好ましくは0.6モル/リットル以上、より好ましくは0.8モル/リットル以上、また、通常3モル/リットル以下、好ましくは2モル/リットル以下、より好ましくは1.5モル/リットル以下の範囲である。この濃度が低過ぎると電解液の電気伝導率が不十分であり、濃度が高過ぎると粘度上昇のため電気伝導率が低下し、電池性能が低下することがある。 The concentration of the lithium salt in the non-aqueous electrolyte is usually 0.5 mol / liter or more, preferably 0.6 mol / liter or more, more preferably 0.8 mol / liter or more, and usually 3 mol / liter or less. The range is preferably 2 mol / liter or less, more preferably 1.5 mol / liter or less. If this concentration is too low, the electrical conductivity of the electrolyte is insufficient, and if the concentration is too high, the electrical conductivity may decrease due to an increase in viscosity, and battery performance may decrease.
[非水溶媒]
〈特定のジカルボン酸エステル化合物以外の非水溶媒〉
非水溶媒としても、従来から非水系電解液の溶媒として公知のものを任意に用いることができるが、通常は有機溶媒を用いる。有機溶媒の例としては、鎖状および環状カーボネート類、鎖状および環状カルボン酸エステル類、鎖状および環状エーテル類、含燐有機溶媒等が挙げられる。
[Nonaqueous solvent]
<Nonaqueous solvent other than specific dicarboxylic acid ester compound>
As the non-aqueous solvent, conventionally known solvents can be arbitrarily used as the solvent for the non-aqueous electrolyte solution, but an organic solvent is usually used. Examples of the organic solvent include linear and cyclic carbonates, linear and cyclic carboxylic acid esters, linear and cyclic ethers, and phosphorus-containing organic solvents.
環状カーボネート類としては、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、フルオロエチレンカーボネート等の炭素数2〜4のアルキレン基を有するアルキレンカーボネートが挙げられる。これらの中では、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートが好ましい。 Examples of the cyclic carbonates include alkylene carbonates having an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and fluoroethylene carbonate. Among these, ethylene carbonate and propylene carbonate are preferable.
鎖状カーボネート類としては、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等の炭素数1〜4のアルキル基を有するジアルキルカーボネートが挙げられる。これらの中では、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が好ましい。 Examples of chain carbonates include dialkyl carbonates having 1 to 4 carbon atoms such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, di-n-propyl carbonate, ethyl methyl carbonate, methyl n-propyl carbonate, ethyl n-propyl carbonate, and the like. Is mentioned. Among these, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate are preferable.
環状カルボン酸エステル類としては、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等が挙げられる。 Examples of cyclic carboxylic acid esters include γ-butyrolactone and γ-valerolactone.
鎖状カルボン酸エステル類としては、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、酪酸メチル等が挙げられる。 Examples of the chain carboxylic acid esters include methyl acetate, ethyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, and methyl butyrate.
環状エーテル類としては、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン等が挙げられる。 Examples of cyclic ethers include tetrahydrofuran and 2-methyltetrahydrofuran.
鎖状エーテル類としては、ジエトキシエタン、ジメトキシエタン、ジメトキシメタン等が挙げられる。 Examples of the chain ethers include diethoxyethane, dimethoxyethane, dimethoxymethane and the like.
含燐有機溶媒としては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸ジメチルエチル、リン酸メチルジエチル、リン酸エチレンメチル、リン酸エチレンエチル等が挙げられる。 Examples of the phosphorus-containing organic solvent include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, dimethyl ethyl phosphate, methyl diethyl phosphate, ethylene methyl phosphate, ethylene ethyl phosphate, and the like.
これらの非水溶媒は、何れか1種を単独で用いても、2種以上を任意の組成および組み合わせで併用してもよいが、2種以上の化合物を併用することが好ましい。例えば、環状カーボネート類や環状カルボン酸エステル類等の高誘電率溶媒と、鎖状カーボネート類や鎖状カルボン酸エステル類等の低粘度溶媒とを併用するのが好ましい。 Any one of these non-aqueous solvents may be used alone, or two or more thereof may be used in combination with any composition and combination, but it is preferable to use two or more compounds in combination. For example, it is preferable to use a high dielectric constant solvent such as cyclic carbonates or cyclic carboxylic acid esters in combination with a low viscosity solvent such as chain carbonates or chain carboxylic acid esters.
鎖状カルボン酸エステル類を非水溶媒に用いる場合における、非水溶媒中の鎖状カルボン酸エステル類の割合は、通常50重量%以下、好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下の範囲である。この上限を上回ると電気伝導度の低下が生じるおそれがある。なお、鎖状カルボン酸エステル類は非水溶媒の必須成分ではなく、非水溶媒は鎖状カルボン酸エステル類を含有していなくてもよい。 When the chain carboxylic acid ester is used as a non-aqueous solvent, the proportion of the chain carboxylic acid ester in the non-aqueous solvent is usually 50% by weight or less, preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less. Range. If this upper limit is exceeded, the electrical conductivity may be reduced. Note that the chain carboxylic acid esters are not essential components of the non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent may not contain the chain carboxylic acid esters.
また、環状カルボン酸エステル類を非水溶媒に用いる場合における、非水溶媒中の環状カルボン酸エステル類の割合は、通常60重量%以下、好ましくは55重量%以下、より好ましくは50重量%以下の範囲である。この上限を上回ると、注液性の低下若しくは低温時の出力特性の悪化が生じるおそれがある。なお、環状カルボン酸エステル類は非水溶媒の必須成分ではなく、非水溶媒は環状カルボン酸エステル類を含有していなくてもよい。 In the case where cyclic carboxylic acid esters are used as the non-aqueous solvent, the ratio of the cyclic carboxylic acid esters in the non-aqueous solvent is usually 60% by weight or less, preferably 55% by weight or less, more preferably 50% by weight or less. Range. When this upper limit is exceeded, there is a possibility that the liquid injection property is lowered or the output characteristics at a low temperature are deteriorated. Note that the cyclic carboxylic acid esters are not essential components of the non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent may not contain the cyclic carboxylic acid esters.
更に、鎖状エーテル類を非水溶媒に用いる場合における、非水溶媒中の鎖状エーテル類の割合は、通常60重量%以下、好ましくは40重量%以下、より好ましくは30重量%以下の範囲である。この上限を上回ると、電気伝導度の低下が生じるおそれがある。なお、鎖状エーテル類は非水溶媒の必須成分ではなく、非水溶媒は鎖状エーテル類を含有していなくてもよい。 Further, when the chain ether is used as the non-aqueous solvent, the proportion of the chain ether in the non-aqueous solvent is usually 60% by weight or less, preferably 40% by weight or less, more preferably 30% by weight or less. It is. If this upper limit is exceeded, the electrical conductivity may be reduced. The chain ether is not an essential component of the non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent may not contain the chain ether.
また、環状エーテル類を非水溶媒に用いる場合における、非水溶媒中の環状エーテル類の割合は、通常60重量%以下、好ましくは50重量%以下、より好ましくは40重量%以下の範囲である。この上限を上回ると保存特性の低下が生じるおそれがある。なお、環状エーテル類は非水溶媒の必須成分ではなく、非水溶媒は環状エーテル類を含有していなくてもよい。 In the case where cyclic ethers are used as the non-aqueous solvent, the ratio of the cyclic ethers in the non-aqueous solvent is usually 60% by weight or less, preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less. . If this upper limit is exceeded, there is a risk that the storage characteristics will be degraded. Note that the cyclic ethers are not essential components of the non-aqueous solvent, and the non-aqueous solvent may not contain the cyclic ethers.
非水溶媒の好ましい組み合わせの一つは、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類を主体とする組み合わせである。中でも、非水溶媒に占める環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との合計の割合が、通常85容量%以上、好ましくは90容量%以上、より好ましくは95容量%以上であり、且つ、環状カーボネート類と鎖状カーボネート類との容量比が5:95以上、好ましくは10:90以上、より好ましくは15:85以上であり、また通常45:55以下、より好ましくは40:60以下のものである。 One preferred combination of non-aqueous solvents is a combination mainly composed of cyclic carbonates and chain carbonates. Among them, the total ratio of the cyclic carbonates and the chain carbonates in the non-aqueous solvent is usually 85% by volume or more, preferably 90% by volume or more, more preferably 95% by volume or more, and the cyclic carbonates. And the chain carbonates have a volume ratio of 5:95 or more, preferably 10:90 or more, more preferably 15:85 or more, and usually 45:55 or less, more preferably 40:60 or less. .
このような混合溶媒にリチウム塩と特定のジカルボン酸エステル化合物を含有させた非水系電解液を用いると、リチウム二次電池のサイクル特性と大電流放電特性およびガス発生抑制のバランスがよくなるので好ましい。 It is preferable to use a nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt and a specific dicarboxylic acid ester compound are contained in such a mixed solvent because the balance between cycle characteristics, large current discharge characteristics, and gas generation suppression of a lithium secondary battery is improved.
環状カーボネート類と鎖状カーボネート類の好ましい組み合わせの例としては、エチレンカーボネートとジアルキルカーボネート類との組み合わせが挙げられる。具体的には、エチレンカーボネートとジメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネート、エチレンカーボネートとジメチルカーボネートとジエチルカーボネートとエチルメチルカーボネートの組み合わせ等が挙げられる。 Examples of preferred combinations of cyclic carbonates and chain carbonates include combinations of ethylene carbonate and dialkyl carbonates. Specifically, ethylene carbonate and dimethyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and diethyl carbonate, ethylene carbonate and dimethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethylene carbonate and diethyl carbonate and ethyl Examples include methyl carbonate, a combination of ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, and ethyl methyl carbonate.
これらのエチレンカーボネートとジアルキルカーボネート類に、更にプロピレンカーボネートを加えた組み合わせも、好ましい組み合わせとして挙げられる。この場合、エチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの容量比は、通常99:1以下、好ましくは95:5以下、また通常1:99以上、好ましくは20:80以上である。
また、プロピレンカーボネートと上述のジアルキルカーボネート類との組み合わせも好ましい。
A combination in which propylene carbonate is further added to these ethylene carbonate and dialkyl carbonate is also mentioned as a preferable combination. In this case, the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is usually 99: 1 or less, preferably 95: 5 or less, and usually 1:99 or more, preferably 20:80 or more.
A combination of propylene carbonate and the above-mentioned dialkyl carbonates is also preferable.
非水溶媒として好ましい他の例としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトンおよびγ−バレロラクトンよりなる群から選ばれた有機溶媒を60容量%以上含有するものである。この混合溶媒にリチウム塩と特定のジカルボン酸エステル化合物を含有させた非水系電解液を用いたリチウム二次電池は、高温で使用しても溶媒の蒸発や液漏れが少なくなる。なかでも、非水溶媒に占めるエチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンとの合計が、80容量%以上、好ましくは90容量%以上であり、かつエチレンカーボネートとγ−ブチロラクトンとの容量比が5:95〜45:55であるもの、または非水溶媒に占めるエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとの合計が、80容量%以上、好ましくは90容量%以上であり、かつエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートの容量比が30:70〜80:20であるものが好ましい。このような混合溶媒にリチウム塩と特定のジカルボン酸エステル化合物を含有させた非水系電解液を用いたリチウム二次電池は、保存特性とガス発生抑制のバランスがよくなるので好ましい。 Other preferable examples of the non-aqueous solvent include those containing 60% by volume or more of an organic solvent selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, and γ-valerolactone. A lithium secondary battery using a non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt and a specific dicarboxylic acid ester compound in the mixed solvent is less likely to evaporate or leak even when used at a high temperature. Among these, the total of ethylene carbonate and γ-butyrolactone in the nonaqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 90% by volume or more, and the volume ratio of ethylene carbonate and γ-butyrolactone is 5:95 to 45%. : 55, or the total of ethylene carbonate and propylene carbonate in the non-aqueous solvent is 80% by volume or more, preferably 90% by volume or more, and the volume ratio of ethylene carbonate to propylene carbonate is 30:70 to Those that are 80:20 are preferred. A lithium secondary battery using a nonaqueous electrolytic solution in which a lithium salt and a specific dicarboxylic acid ester compound are contained in such a mixed solvent is preferable because the balance between storage characteristics and gas generation suppression is improved.
また、非水溶媒として含燐有機溶媒を用いるのも好ましい。含燐有機溶媒を非水溶媒中に、通常10容量%以上、好ましくは10〜80容量%の範囲となるように含有させると、電解液の燃焼性を低下させることができる。特に、含燐有機溶媒と、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンおよびジアルキルカーボネートよりなる群から選ばれた1種又は2種以上の非水溶媒とを組み合わせて用いると、得られるリチウム二次電池のサイクル特性と大電流放電特性とのバランスがよくなるので好ましい。 It is also preferable to use a phosphorus-containing organic solvent as the non-aqueous solvent. When the phosphorus-containing organic solvent is contained in the non-aqueous solvent so as to be in the range of usually 10% by volume or more, preferably 10 to 80% by volume, the flammability of the electrolytic solution can be lowered. In particular, when a phosphorus-containing organic solvent is used in combination with one or more nonaqueous solvents selected from the group consisting of ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, and dialkyl carbonate, it is obtained. This is preferable because the balance between the cycle characteristics and large current discharge characteristics of the lithium secondary battery is improved.
なお、本明細書において、非水溶媒の容量は25℃での測定値であるが、エチレンカーボネートのように25℃で固体のものについては、融点での測定値を用いる。 In this specification, the capacity of the non-aqueous solvent is a measured value at 25 ° C., but for a solid at 25 ° C. such as ethylene carbonate, the measured value at the melting point is used.
〈特定のジカルボン酸エステル化合物〉
本発明のリチウム二次電池用非水系電解液は、上述の電解質および非水溶媒に加えて、更に特定のジカルボン酸エステル化合物、即ち、下記一般式[1]で表わされるジカルボン酸エステル化合物を含有することを、その特徴としている。
R1(COOR2)(COOR3) ‥[1]
(式中、R1は、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい、炭素数2〜20の二価の炭化水素基であり、R2およびR3は、それぞれ独立に、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい、炭素数1〜20の炭化水素基であるが、R2およびR3の少なくとも一方は下記一般式[2]で表される炭化水素基である。
−CR4R5−CR6=CR7R8 ‥[2]
(式中、R4〜R8は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、或いはフッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。また、R4、R5、R6、R7およびR8のいずれか2個の基が連結して環を形成していてもよい。))
<Specific dicarboxylic acid ester compound>
The non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery of the present invention further contains a specific dicarboxylic acid ester compound, that is, a dicarboxylic acid ester compound represented by the following general formula [1], in addition to the above-described electrolyte and non-aqueous solvent. The feature is to do.
R 1 (COOR 2 ) (COOR 3 ) [1]
(In the formula, R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom and may contain a carbon-carbon unsaturated bond. R 2 and R 3 are each independently a hydrocarbon having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom, and may contain a carbon-carbon unsaturated bond Although it is a group, at least one of R 2 and R 3 is a hydrocarbon group represented by the following general formula [2].
-CR 4 R 5 -CR 6 = CR 7 R 8 ... [2]
(Wherein R 4 to R 8 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or a fluorine atom and / or a chlorine atom, and includes a carbon-carbon unsaturated bond). Or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and any two groups of R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be linked to form a ring. .))
一般式[1]において、R1は、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい、炭素数2〜20の二価の炭化水素基であるが、その炭素数は通常2以上、20以下、好ましくは2以上、10以下、より好ましくは2以上、6以下である。
R1としてこのような二価の炭化水素基を有するジカルボン酸(R1(COOH)2)としてはコハク酸、マレイン酸、アセチレンジカルボン酸、フマル酸、メチルコハク酸、シトラコン酸、イタコン酸、メサコン酸、グルタル酸、2−ブテン−1,4−ジカルボン酸、アジピン酸、2,3−ジメチルコハク酸、2−メチルグルタル酸、3−メチルグルタル酸、2、2−ジメチルグルタル酸、2、3−ジメチルグルタル酸、ピメリン酸、イソフタル酸、フタル酸、テレフタル酸、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、3−エチル−3−メチルグルタル酸、スベリン酸、アゼライン酸、ホモフタル酸、メチルフタル酸、セバシン酸、しょうのう酸、フェニレン二酢酸、フェニルコハク酸などが挙げられる。
In the general formula [1], R 1 may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom, and may contain a carbon-carbon unsaturated bond, and is a divalent carbon atom having 2 to 20 carbon atoms. Although it is a hydrogen group, the carbon number is 2 or more and 20 or less normally, Preferably it is 2 or more and 10 or less, More preferably, it is 2 or more and 6 or less.
Such divalent dicarboxylic acid having a hydrocarbon group (R 1 (COOH) 2) as succinic acid as R 1, maleic acid, acetylene dicarboxylic acid, fumaric acid, methyl succinic acid, citraconic acid, itaconic acid, mesaconic acid Glutaric acid, 2-butene-1,4-dicarboxylic acid, adipic acid, 2,3-dimethylsuccinic acid, 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, 2,2-dimethylglutaric acid, 2,3- Dimethyl glutaric acid, pimelic acid, isophthalic acid, phthalic acid, terephthalic acid, cis-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 3-ethyl-3 -Methylglutaric acid, suberic acid, azelaic acid, homophthalic acid, methylphthalic acid, sebacic acid, ginger Acid, phenylene diacetic acid, and the like phenyl succinic acid.
なお、R1としては、特に、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよい二価の飽和炭化水素基であることが好ましく、R1としてこのような二価の飽和炭化水素基を有するジカルボン酸(R1(COOH)2)としては、上記の例示カルボン酸のうち、コハク酸、メチルコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、2,3−ジメチルコハク酸、2−メチルグルタル酸、3−メチルグルタル酸、2、2−ジメチルグルタル酸、2、3−ジメチルグルタル酸、ピメリン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、3−エチル−3−メチルグルタル酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、しょうのう酸などが挙げられる。 R 1 is particularly preferably a divalent saturated hydrocarbon group which may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom, and such a divalent saturated hydrocarbon group is preferably represented as R 1. Examples of the dicarboxylic acid (R 1 (COOH) 2 ) include succinic acid, methyl succinic acid, glutaric acid, adipic acid, 2,3-dimethyl succinic acid, 2-methyl glutaric acid, 3- Methyl glutaric acid, 2,2-dimethyl glutaric acid, 2,3-dimethyl glutaric acid, pimelic acid, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 3-ethyl-3-methylglutaric acid, suberin Examples include acids, azelaic acid, sebacic acid, and camphoric acid.
また、R1の炭化水素基の一部もしくはすべての水素原子は、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていても良いが、この場合、特にフッ素原子で置換されていることが、得られる非水系電解液の電気化学的な安定性の面からより好ましい。 Further, some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group of R 1 may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom. In this case, it is obtained that the hydrocarbon group is particularly substituted with a fluorine atom. This is more preferable from the viewpoint of the electrochemical stability of the non-aqueous electrolyte.
また、一般式[1]において、R2およびR3は、それぞれ独立に、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい、炭素数1〜20の炭化水素基であるが、R2およびR3の少なくとも一方は下記一般式[2]で表される炭化水素基である。
−CR4R5−CR6=CR7R8 ‥[2]
(式中、R4〜R8は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、或いはフッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。また、R4、R5、R6、R7およびR8のいずれか2個の基が連結して環を形成していてもよい。)
In the general formula [1], R 2 and R 3 may each independently be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom, and may contain a carbon-carbon unsaturated bond. a C 1 -C 20 hydrocarbon group, but at least one of R 2 and R 3 is a hydrocarbon group represented by the following general formula [2].
-CR 4 R 5 -CR 6 = CR 7 R 8 ... [2]
(Wherein R 4 to R 8 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or a fluorine atom and / or a chlorine atom, and includes a carbon-carbon unsaturated bond). Or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and any two groups of R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be linked to form a ring. .)
上記一般式[2]で表されるR2,R3の炭化水素基の例としては、アリル基、3−ブテン−2−イル基、2−メチル−2−プロペニル基、クロチル基、3−メチル−2−ブテニル基、1−ペンテン−3−イル基、trans−2−ヘキセン−1−イル基、cis−2−ヘキセン−1−イル基、ベンジル基、1−シクロヘキセニルメチル基、シンナミル基などが挙げられる。 Examples of the hydrocarbon groups of R 2 and R 3 represented by the general formula [2] include allyl group, 3-buten-2-yl group, 2-methyl-2-propenyl group, crotyl group, 3- Methyl-2-butenyl group, 1-penten-3-yl group, trans-2-hexen-1-yl group, cis-2-hexen-1-yl group, benzyl group, 1-cyclohexenylmethyl group, cinnamyl group Etc.
また、上記一般式[2]で表される炭化水素基ではないR2,R3の炭化水素基の例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。 Examples of the hydrocarbon groups of R 2 and R 3 that are not hydrocarbon groups represented by the general formula [2] include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, A sec-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a cyclohexyl group, etc. are mentioned.
また、R4〜R8のいずれか2個の基が連結して形成する環としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロペンテン、シクロヘキセン等が挙げられる。これらの環は、一般式[1]で表される特定のジカルボン酸エステル化合物中に2個以上存在しても良い。 Examples of the ring formed by connecting any two groups of R 4 to R 8 include cyclopentane, cyclohexane, cyclopentene, and cyclohexene. Two or more of these rings may be present in the specific dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1].
このようなR2,R3の炭化水素基の一部もしくはすべての水素原子は、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていても良いが、この場合、特にフッ素原子で置換されていることが、得られる非水系電解液の電気化学的な安定性の面からより好ましい。 Some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group of R 2 and R 3 may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom. In this case, in particular, the hydrogen atom must be substituted with a fluorine atom. Is more preferable from the viewpoint of electrochemical stability of the obtained nonaqueous electrolytic solution.
一般式[1]で表される特定のジカルボン酸エステル化合物としては、好ましくは、コハク酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、アセチレンジカルボン酸ジアリル、フマル酸ジアリル、メチルコハク酸ジアリル、シトラコン酸ジアリル、イタコン酸ジアリル、メサコン酸ジアリル、グルタル酸ジアリル、2−ブテン−1,4−ジカルボン酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、2,3−ジメチルコハク酸ジアリル、2−メチルグルタル酸ジアリル、3−メチルグルタル酸ジアリル、2、2−ジメチルグルタル酸ジアリル、2、3−ジメチルグルタル酸ジアリル、ピメリン酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、フタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジアリル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、3−エチル−3−メチルグルタル酸ジアリル、スベリン酸ジアリル、アゼライン酸ジアリル、ホモフタル酸ジアリル、メチルフタル酸ジアリル、セバシン酸ジアリル、しょうのう酸ジアリル、フェニレン二酢酸ジアリル、フェニルコハク酸ジアリル、コハク酸ジ3−ブテン−2−イル、マレイン酸ジ3−ブテン−2−イル、アセチレンジカルボン酸ジ3−ブテン−2−イル、フマル酸ジ3−ブテン−2−イル、グルタル酸ジ3−ブテン−2−イル、2−ブテン−1,4−ジカルボン酸ジ3−ブテン−2−イル、アジピン酸ジ3−ブテン−2−イル、フタル酸ジ3−ブテン−2−イル、テレフタル酸ジ3−ブテン−2−イル、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ3−ブテン−2−イル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジ3−ブテン−2−イル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジ3−ブテン−2−イル、コハク酸ジ2−メチル−2−プロペニル、マレイン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、アセチレンジカルボン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、フマル酸ジ2−メチル−2−プロペニル、グルタル酸ジ2−メチル−2−プロペニル、2−ブテン−1,4−ジカルボン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、アジピン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、フタル酸ジ2−メチル−2−プロペニル、テレフタル酸ジ2−メチル−2−プロペニル、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、コハク酸ジクロチル、マレイン酸ジクロチル、アセチレンジカルボン酸ジクロチル、フマル酸ジクロチル、グルタル酸ジクロチル、2−ブテン−1,4−ジカルボン酸ジクロチル、アジピン酸ジクロチル、フタル酸ジクロチル、テレフタル酸ジクロチル、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジクロチル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジクロチル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジクロチル、コハク酸ジベンジル、マレイン酸ジベンジル、アセチレンジカルボン酸ジベンジル、フマル酸ジベンジル、グルタル酸ジベンジル、2−ブテン−1,4−ジカルボン酸ジベンジル、アジピン酸ジベンジル、フタル酸ジベンジル、テレフタル酸ジベンジル、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジベンジル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジベンジル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジベンジル、コハク酸ジシンナミル、マレイン酸ジシンナミル、アセチレンジカルボン酸ジシンナミル、フマル酸ジシンナミル、グルタル酸ジシンナミル、2−ブテン−1,4−ジカルボン酸ジシンナミル、アジピン酸ジシンナミル、フタル酸ジシンナミル、テレフタル酸ジシンナミル、cis−4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジシンナミル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジシンナミル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジシンナミルが挙げられる。 The specific dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1] is preferably diallyl succinate, diallyl maleate, diallyl acetylenedicarboxylate, diallyl fumarate, diallyl methyl succinate, diallyl citraconic acid, diallyl itaconate, Diallyl mesaconic acid, diallyl glutarate, diallyl 2-butene-1,4-dicarboxylate, diallyl adipate, diallyl 2,3-dimethylsuccinate, diallyl 2-methylglutarate, diallyl 3-methylglutarate, 2, 2 -Diallyl dimethyl glutarate, diallyl 2,3-dimethyl glutarate, diallyl pimelate, diallyl isophthalate, diallyl phthalate, diallyl terephthalate, cis-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate diallyl, 1,2-cyclohexane Zikal Diallyl acid, diallyl 1,4-cyclohexanedicarboxylate, diallyl 3-ethyl-3-methylglutarate, diallyl suberate, diallyl azelate, diallyl homophthalate, diallyl methylphthalate, diallyl sebacate, diallyl oxalate, Diallylphenylene diacetate, diallyl phenyl succinate, di-3-buten-2-yl succinate, di-3-buten-2-yl maleate, di-3-buten-2-yl acetylenedicarboxylate, di-3-butene fumarate -2-yl, di-3-buten-2-yl glutarate, di-3-buten-2-yl 2-butene-1,4-dicarboxylate, di-3-buten-2-yl adipate, di-3 phthalate -Buten-2-yl, di-3-buten-2-yl terephthalate, cis-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid Di-3-buten-2-yl, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid di-3-buten-2-yl, 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid di-3-buten-2-yl, succinic acid di-2-methyl-2- Propenyl, di-2-methyl-2-propenyl maleate, di-2-methyl-2-propenyl acetylenedicarboxylate, di-2-methyl-2-propenyl fumarate, di-2-methyl-2-propenyl glutarate, 2-butene -1,4-dicarboxylic acid di-2-methyl-2-propenyl, di-2-methyl-2-propenyl adipate, di-2-methyl-2-propenyl phthalate, di-2-methyl-2-propenyl terephthalate, cis -4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid di-2-methyl-2-propenyl, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid di-2-methyl-2-propenyl Nyl, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid di-2-methyl-2-propenyl, succinic acid dicrotyl, maleic acid dicrotyl, acetylenedicarboxylic acid dicrotyl, fumarate dicrotyl, glutaric acid dicrotyl, 2-butene-1,4-dicarboxylic acid dicrotyl , Dicrotyl adipate, dicrotyl phthalate, dicrotyl terephthalate, cis-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate dicrotyl, 1,2-cyclohexanedicarboxylate dicrotyl, 1,4-cyclohexanedicarboxylate dicrotyl, succinate dibenzyl, malein Dibenzyl acid, dibenzyl acetylenedicarboxylate, dibenzyl fumarate, dibenzyl glutarate, dibenzyl 2-butene-1,4-dicarboxylate, dibenzyl adipate, dibenzyl phthalate, terephthalic acid Benzyl, cis-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylate, dibenzyl 1,2-cyclohexanedicarboxylate, dibenzyl 1,4-cyclohexanedicarboxylate, dicinnamyl succinate, dicinnamyl maleate, dicinnamyl acetylenedicarboxylate, dicinnamyl fumarate Dicinnamyl glutarate, dicinnamyl 2-butene-1,4-dicarboxylate, dicinnamyl adipate, dicinnamyl phthalate, dicinnamyl terephthalate, cis-4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid dicinnamyl, 1,2-cyclohexanedicarboxylic acid Examples include dicinnamyl and dicinnamyl 1,4-cyclohexanedicarboxylate.
なかでも、コハク酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、フマル酸ジアリル、グルタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、フタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、コハク酸ジ3−ブテン−2−イル、マレイン酸ジ3−ブテン−2−イル、グルタル酸ジ3−ブテン−2−イル、アジピン酸ジ3−ブテン−2−イル、フタル酸ジ3−ブテン−2−イル、テレフタル酸ジ3−ブテン−2−イル、コハク酸ジ2−メチル−2−プロペニル、マレイン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、グルタル酸ジ2−メチル−2−プロペニル、アジピン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、フタル酸ジ2−メチル−2−プロペニル、テレフタル酸ジ2−メチル−2−プロペニル、コハク酸ジクロチル、マレイン酸ジクロチル、グルタル酸ジクロチル、アジピン酸ジクロチル、フタル酸ジクロチル、テレフタル酸ジクロチル、コハク酸ジベンジル、マレイン酸ジベンジル、グルタル酸ジベンジル、アジピン酸ジベンジル、フタル酸ジベンジル、テレフタル酸ジベンジル、コハク酸ジシンナミル、マレイン酸ジシンナミル、アセチレンジカルボン酸ジシンナミル、フマル酸ジシンナミル、グルタル酸ジシンナミル、アジピン酸ジシンナミル、フタル酸ジシンナミル、テレフタル酸ジシンナミルが好ましく、さらに、これらの化合物を製造する際の原料の入手のしやすさ、コストの観点からコハク酸ジアリル、マレイン酸ジアリル、フマル酸ジアリル、グルタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、フタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリルが特に好ましい。 Among them, diallyl succinate, diallyl maleate, diallyl fumarate, diallyl glutarate, diallyl adipate, diallyl phthalate, diallyl terephthalate, di-3-buten-2-yl succinate, di-3-butene-2 maleate -Il, di-3-buten-2-yl glutarate, di-3-buten-2-yl adipate, di-3-buten-2-yl phthalate, di-3-buten-2-yl terephthalate, di-succinate 2-methyl-2-propenyl, di-2-methyl-2-propenyl maleate, di-2-methyl-2-propenyl glutarate, di-2-methyl-2-propenyl adipate, di-2-methyl-2-phthalate Propenyl, di-2-methyl-2-propenyl terephthalate, dicrotyl succinate, dicrotyl maleate, dicrotyl glutarate, dicrotate adipate Dicrotyl phthalate, dicrotyl terephthalate, dibenzyl succinate, dibenzyl maleate, dibenzyl glutarate, dibenzyl adipate, dibenzyl phthalate, dibenzyl terephthalate, dicinnamyl succinate, dicinnamyl maleate, dicinnamyl acetylenedicarboxylate, dicinnamyl fumarate , Dicinnamyl glutarate, dicinnamyl adipate, dicinnamyl phthalate, and dicinnamyl terephthalate. Furthermore, diallyl succinate, diallyl maleate, fumarate from the viewpoint of availability of raw materials for producing these compounds and cost. Particularly preferred are diallyl acid, diallyl glutarate, diallyl adipate, diallyl phthalate and diallyl terephthalate.
特に、特定のジカルボン酸エステル化合物として好適な、前記一般式[1]において、R1が二価の飽和炭化水素基である特定のジカルボン酸エステル化合物としては、好ましくは、コハク酸ジアリル、メチルコハク酸ジアリル、グルタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、2,3−ジメチルコハク酸ジアリル、2−メチルグルタル酸ジアリル、3−メチルグルタル酸ジアリル、2、2−ジメチルグルタル酸ジアリル、2、3−ジメチルグルタル酸ジアリル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、3−エチル−3−メチルグルタル酸ジアリル、スベリン酸ジアリル、アゼライン酸ジアリル、セバシン酸ジアリル、しょうのう酸ジアリル、コハク酸ジ3−ブテン−2−イル、アジピン酸ジ3−ブテン−2−イル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジ3−ブテン−2−イル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジ3−ブテン−2−イル、コハク酸ジ2−メチル−2−プロペニル、グルタル酸ジ2−メチル−2−プロペニル、アジピン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、コハク酸ジクロチル、グルタル酸ジクロチル、アジピン酸ジクロチル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジクロチル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジクロチル、コハク酸ジベンジル、グルタル酸ジベンジル、アジピン酸ジベンジル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジベンジル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジベンジル、コハク酸ジシンナミル、グルタル酸ジシンナミル、アジピン酸ジシンナミル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジシンナミル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジシンナミルが挙げられ、なかでも、コハク酸ジアリル、グルタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリル、コハク酸ジ3−ブテン−2−イル、グルタル酸ジ3−ブテン−2−イル、アジピン酸ジ3−ブテン−2−イル、コハク酸ジ2−メチル−2−プロペニル、グルタル酸ジ2−メチル−2−プロペニル、アジピン酸ジ2−メチル−2−プロペニル、コハク酸ジクロチル、グルタル酸ジクロチル、アジピン酸ジクロチル、コハク酸ジベンジル、グルタル酸ジベンジル、アジピン酸ジベンジル、コハク酸ジシンナミル、グルタル酸ジシンナミル、アジピン酸ジシンナミルが好ましく、さらに、これらの化合物を製造する際の原料の入手のしやすさ、コストの観点からコハク酸ジアリル、グルタル酸ジアリル、アジピン酸ジアリルが特に好ましい。 In particular, as the specific dicarboxylic acid ester compound in which R 1 is a divalent saturated hydrocarbon group in the general formula [1], which is suitable as the specific dicarboxylic acid ester compound, preferably diallyl succinate, methyl succinic acid Diallyl, diallyl glutarate, diallyl adipate, diallyl 2,3-dimethyl succinate, diallyl 2-methyl glutarate, diallyl 3-methyl glutarate, diallyl 2,2-dimethyl glutarate, diallyl 2,3-dimethyl glutarate 1,2-cyclohexanedicarboxylate diallyl, 1,4-cyclohexanedicarboxylate diallyl, 3-ethyl-3-methylglutarate diallyl, diallyl suberate, diallyl azelate, diallyl sebacate, diallyl oxalate, succinic acid Di-3-buten-2-yl, adipine Di-3-buten-2-yl acid, di-2-buten-2-yl 1,2-cyclohexanedicarboxylate, di-3-buten-2-yl 1,4-cyclohexanedicarboxylate, di-2-methyl-2 succinate -Propenyl, di-2-methyl-2-propenyl glutarate, di-2-methyl-2-propenyl adipate, di-2-methyl-2-propenyl 1,2-cyclohexanedicarboxylate, di-2-methyl 1,4-cyclohexanedicarboxylate -Methyl-2-propenyl, dicrotyl succinate, dicrotyl glutarate, dicrotyl adipate, dicrotyl 1,2-cyclohexanedicarboxylate, dicrotyl 1,4-cyclohexanedicarboxylate, dibenzyl succinate, dibenzyl glutarate, dibenzyl adipate, 1 2,2-cyclohexanedicarboxylate dibenzyl, 1,4-cycl Dibenzyl hexanedicarboxylate, dicinnamyl succinate, dicinnamyl glutarate, dicinnamyl adipate, dicinnamyl 1,2-cyclohexanedicarboxylate, dicinnamyl 1,4-cyclohexanedicarboxylate, among them diallyl succinate, diallyl glutarate, adipine Diallyl acid, di-3-buten-2-yl succinate, di-3-buten-2-yl glutarate, di-3-buten-2-yl adipate, di-2-methyl-2-propenyl succinate, diglutarate 2-methyl-2-propenyl, di-2-methyl-2-propenyl adipate, dicrotyl succinate, dicrotyl glutarate, dicrotyl adipate, dibenzyl succinate, dibenzyl glutarate, dibenzyl adipate, dicinnamyl succinate, dicinnamic glutarate , Jishin'namiru adipic acid are preferable, further, ease of availability of raw materials in the production of these compounds, the cost standpoint from diallyl succinate, glutaric acid, diallyl adipate is particularly preferable.
これらの特定のジカルボン酸エステル化合物は、1種を単独で用いても2種以上を混合して用いてもよい。 These specific dicarboxylic acid ester compounds may be used alone or in combination of two or more.
一般式[1]で表される特定のジカルボン酸エステル化合物の非水系電解液中の含有量は、非水系電解液の総重量に対して、通常0.001重量%以上、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは2重量%以下である。特定のジカルボン酸エステル化合物の含有量が上記下限を下回ると、正極表面上で進行する他の非水系電解液構成成分の酸化分解に対する抑制効果が望ましい程度に作用されなくなり、本発明の効果を発現することができなくなるおそれがある。また、上記上限を上回ると、正極表面上での反応が過剰に進行するため、それにより電池における種々の特性を低下させてしまうおそれがある。 The content of the specific dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1] in the nonaqueous electrolytic solution is usually 0.001% by weight or more, preferably 0.01% with respect to the total weight of the nonaqueous electrolytic solution. % By weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, usually 10% by weight or less, preferably 5% by weight or less, more preferably 2% by weight or less. When the content of the specific dicarboxylic acid ester compound is less than the above lower limit, the effect of suppressing the oxidative decomposition of other non-aqueous electrolyte components that proceed on the surface of the positive electrode is not acted as desired, and the effect of the present invention is exhibited. You may not be able to do it. On the other hand, when the above upper limit is exceeded, the reaction on the surface of the positive electrode proceeds excessively, which may deteriorate various characteristics of the battery.
なお、一般式[1]で表される特定のジカルボン酸エステル化合物は、本発明の効果の範囲を越えない限りにおいて、2種以上を併用して使用することもできるが、2種以上を併用した場合においても、その非水系電解液中の含有量は、その合計で通常0.001重量%以上、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、通常10重量%以下、好ましくは5重量%以下、より好ましくは2重量%以下である。 The specific dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1] can be used in combination of two or more, so long as it does not exceed the scope of the effect of the present invention. Even in this case, the total content in the non-aqueous electrolyte is usually 0.001% by weight or more, preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, usually 10% by weight. Hereinafter, it is preferably 5% by weight or less, more preferably 2% by weight or less.
〈炭素−炭素不飽和結合を有する環状炭酸エステル〉
本発明のリチウム二次電池用非水系電解液は、非水系電解液中に、前記一般式[1]で表される特定のジカルボン酸エステル化合物と共に、炭素−炭素不飽和結合を有する環状炭酸エステル(即ち、不飽和環状カーボネート)を含んでいることが好ましい。
<Cyclic carbonate ester having carbon-carbon unsaturated bond>
The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery of the present invention is a cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond together with the specific dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1] in the non-aqueous electrolyte. (That is, it preferably contains an unsaturated cyclic carbonate).
この炭素−炭素不飽和結合を有する環状炭酸エステルの例としては、ビニレンカーボネート系化合物、ビニルエチレンカーボネート系化合物、メチレンエチレンカーボネート系化合物等が挙げられる。メチレンエチレンカーボネート系化合物としては、メチレンエチレンカーボネート、4,4−ジメチル−5−メチレンエチレンカーボネート、4,4−ジエチル−5−メチレンエチレンカーボネート等が挙げられる。 Examples of the cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond include vinylene carbonate compounds, vinyl ethylene carbonate compounds, methylene ethylene carbonate compounds, and the like. Examples of the methylene ethylene carbonate compound include methylene ethylene carbonate, 4,4-dimethyl-5-methylene ethylene carbonate, 4,4-diethyl-5-methylene ethylene carbonate, and the like.
前記炭素−炭素不飽和結合を有する環状炭酸エステルの好ましい例としては、下記一般式[3]もしくは下記一般式[4]で表されるものが挙げられる。 Preferable examples of the cyclic carbonate having a carbon-carbon unsaturated bond include those represented by the following general formula [3] or the following general formula [4].
ここで、R9〜R16の炭化水素基の例としてはメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。R9〜R16の炭化水素基の一部もしくはすべての水素原子は、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていても良いが、この場合、特にフッ素原子で置換されていることが、得られる非水系電解液の電気化学的な安定性の面からより好ましい。 Here, examples of the hydrocarbon group of R 9 to R 16 include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a sec-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, and a cyclohexyl group. Etc. Some or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon groups of R 9 to R 16 may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom. In this case, it is particularly preferable that the hydrocarbon group is substituted with a fluorine atom. It is more preferable from the viewpoint of electrochemical stability of the non-aqueous electrolyte solution.
前記一般式[3]もしくは[4]で表される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、エ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、4,5−ジエチルビニレンカーボネート、フルオロビニレンカーボネート、トリフルオロメチ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−メチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4−エチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4−n−プロピル−4−ビニルエチレンカーボネート、5−メチル−4−ビニルエチレンカーボネート、4,4−ジ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等が挙げられる。 Examples of the unsaturated cyclic carbonate represented by the general formula [3] or [4] include vinylene carbonate, methyl vinylene carbonate, ethyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, 4,5-diethyl vinylene carbonate, and fluoro vinylene. Carbonate, trifluoromethyl vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, 4-methyl-4-vinyl ethylene carbonate, 4-ethyl-4-vinyl ethylene carbonate, 4-n-propyl-4-vinyl ethylene carbonate, 5-methyl-4- Examples include vinyl ethylene carbonate, 4,4-divinyl ethylene carbonate, 4,5-divinyl ethylene carbonate, and the like.
これらの不飽和環状カーボネートの中でもビニレンカーボネート、4−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、4−ビニルエチレンカーボネート、5−メチル−4−ビニルエチレンカーボネートが好ましく、ビニレンカーボネート、4−ビニルエチレンカーボネートがより好ましい。 Among these unsaturated cyclic carbonates, vinylene carbonate, 4-methyl vinylene carbonate, 4,5-dimethyl vinylene carbonate, 4-vinyl ethylene carbonate and 5-methyl-4-vinyl ethylene carbonate are preferred, vinylene carbonate, 4-vinyl ethylene Carbonate is more preferred.
なお、これらの不飽和環状カーボネートは、1種を単独で用いてもよく、2種類以上を任意の組み合わせおよび割合で併用してもよい。 In addition, these unsaturated cyclic carbonates may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.
本発明のリチウム二次電池用非水系電解液が上述のような不飽和環状カーボネートを含有する場合、非水系電解液中におけるその割合は、通常0.01重量%以上、好ましくは0.1重量%以上、また、通常10重量%以下、好ましくは5重量%未満、さらに好ましくは4重量%以下である。この含有割合が少な過ぎると、これらの還元分解に基づく負極皮膜が充分に形成されず、電池特性を充分に発現させることができなくなるおそれがあり、一方、その含有割合が多過ぎると、余剰分の酸化分解に基く分解ガスの発生および電池特性の低下をもたらすおそれがある。 When the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery of the present invention contains the unsaturated cyclic carbonate as described above, the proportion in the non-aqueous electrolyte is usually 0.01% by weight or more, preferably 0.1% by weight. % Or more, usually 10% by weight or less, preferably less than 5% by weight, more preferably 4% by weight or less. If the content is too small, the negative electrode film based on these reductive decompositions may not be sufficiently formed, and battery characteristics may not be sufficiently developed. On the other hand, if the content is too large, an excess amount There is a risk of generation of decomposition gas based on the oxidative decomposition of and degradation of battery characteristics.
[その他の添加剤]
本発明のリチウム二次電池用非水系電解液は、上記非水溶媒および電解質の他、後述するセパレータとの塗れ性をよくするために、トリオクチルフォスフェート、パーフルオロアルキル基を有するポリオキシエチレンエーテル類、パーフルオロオクタンスルホン酸エステル類等の界面活性剤の1種又は2種以上を、非水系電解液に対して0.01〜1重量%の範囲で含有していてもよい。
[Other additives]
The non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery of the present invention is a polyoxyethylene having a trioctyl phosphate and a perfluoroalkyl group in order to improve the paintability with a separator described later in addition to the non-aqueous solvent and the electrolyte. You may contain 1 type (s) or 2 or more types of surfactants, such as ethers and perfluorooctane sulfonate ester, in 0.01-1 weight% with respect to non-aqueous electrolyte solution.
更に、本発明のリチウム二次電池用非水系電解液には、種々の過充電防止剤や他の助剤等が含有されていてもよい。 Furthermore, the non-aqueous electrolyte for lithium secondary batteries of the present invention may contain various overcharge inhibitors and other auxiliaries.
過充電防止剤としては、特開平8−203560号、同7−302614号、同9−50822号、同8−273700号、同9−17447号各公報等に記載されるベンゼン誘導体;特開平9−106835号、同9−171840号、同10−321258号、同7−302614号、同11−162512号、特許2939469号、特許2963898号各公報等に記載されているビフェニルおよびその誘導体;特開2003−100344号、特開2003−100345号、特開2003−100346号、特開2003−115325号各公報等に記載されている部分水素化テルフェニル化合物およびその誘導体;特開2003−77536号公報等に記載されている2−オキサゾリドン誘導体;特開平9−45369号、同10−321258号各公報等に記載されているピロール誘導体;特開平7−320778号、同7−302614号各公報等に記載されているアニリン誘導体等の芳香族化合物;や、特許2983205号公報等に記載されているエーテル系化合物;その他特開平2001−15158号公報に記載されているような化合物を含有させることができる。これらは何れか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および比率で併用してもよい。
過充電防止剤は、非水系電解液に対して0.1〜5重量%の割合で含有させるのが好ましい。
Examples of the overcharge inhibitor include benzene derivatives described in JP-A-8-203560, JP-A-7-302614, JP-A-9-50822, JP-A-8-273700, JP-A-9-17447, and the like; Biphenyl and derivatives thereof described in JP-A Nos. 106,835, 9-171840, 10-32258, 7-302614, 11-162512, 2939469, and 2963898; Partially hydrogenated terphenyl compounds and derivatives thereof described in JP 2003-100344, JP 2003-100345, JP 2003-100346, JP 2003-115325, and the like; JP 2003-77536 A 2-oxazolidone derivatives described in JP-A-9-45369, the same Pyrrole derivatives described in JP-A Nos. 0-32258 and the like; aromatic compounds such as aniline derivatives described in JP-A Nos. 7-320778 and 7-302614; and Japanese Patent No. 2983205 In addition, compounds such as those described in JP-A-2001-15158 can be contained. Any one of these may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.
The overcharge inhibitor is preferably contained in a proportion of 0.1 to 5% by weight with respect to the non-aqueous electrolyte.
また、他の皮膜生成剤としては、フッ素置換カーボネート、アリール置換カーボネート、環状カルボン酸無水物、スルホン酸誘導体、スルホン化合物、サルファイト化合物等を用いるのが好ましい。
フッ素置換カーボネート化合物としては、フルオロ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などが用いられる。
アリール置換カーボネートとしては、4−フェニルエチレンカーボネート、メチルフェニルカーボネートなどが用いられる。
環状カルボン酸無水物としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、無水トリメリット酸、無水フタル酸などが用いられる。
スルホン酸誘導体としては、プロパンスルトン、メタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル、ジメチルメタンスルホン酸アミドなどが用いられる。
スルホン化合物としては、ジメチルスルホン、スルホラン、3−スルホレンなどが用いられる。
サルファイト化合物としては、エチレンサルファイト、トリメチレンサルファイト、エリスリタンサルファイト、ビニルエチレンサルファイト、ジメチルサルファイト、エチルメチルサルファイト、ジエチルサルファイトが用いられる。
これらは何れか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および比率で併用してもよい。
これらの皮膜形成剤は、非水系電解液に対して0.01〜10重量%、好ましくは0.1〜8重量%含有させることにより、電池の容量維持特性、サイクル特性が良好となり、好ましい。
As other film forming agents, it is preferable to use fluorine-substituted carbonates, aryl-substituted carbonates, cyclic carboxylic acid anhydrides, sulfonic acid derivatives, sulfone compounds, sulfite compounds, and the like.
As the fluorine-substituted carbonate compound, fluoroethylene carbonate, 4-trifluoromethylethylene carbonate, or the like is used.
As the aryl-substituted carbonate, 4-phenylethylene carbonate, methylphenyl carbonate, or the like is used.
As the cyclic carboxylic acid anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, glutaric anhydride, trimellitic anhydride, phthalic anhydride and the like are used.
As the sulfonic acid derivative, propane sultone, methyl methanesulfonate, ethyl methanesulfonate, dimethylmethanesulfonate amide, or the like is used.
As the sulfone compound, dimethyl sulfone, sulfolane, 3-sulfolene and the like are used.
Examples of the sulfite compound include ethylene sulfite, trimethylene sulfite, erythritan sulfite, vinyl ethylene sulfite, dimethyl sulfite, ethyl methyl sulfite, and diethyl sulfite.
Any one of these may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.
These film forming agents are preferably contained in an amount of 0.01 to 10% by weight, preferably 0.1 to 8% by weight, based on the non-aqueous electrolyte, because the battery capacity maintenance characteristics and cycle characteristics are improved.
また、他の助剤としてはフルオロエチレンカーボネート、4−トリフルオロプロピレンカーボネート、4−フェニルエチレンカーボネート、メチルフェニルカーボネート、エリスリタンカーボネート、スピロ−ビス−ジメチレンカーボネート、メトキシエチルメチルカーボネート等のカーボネート化合物;無水コハク酸、無水グルタル酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、無水グルタコン酸、無水イタコン酸、無水トリメリット酸、無水フタル酸、無水ジグリコール酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物およびフェニルコハク酸無水物等のカルボン酸無水物;エチレンサルファイト、トリメチレンサルファイト、エリスリタンサルファイト、ビニルエチレンサルファイト、ジメチルサルファイト、エチルメチルサルファイト、ジエチルサルファイト、1,3−プロパンスルトン、1,4−ブタンスルトン、メタンスルホン酸メチル、ブスルファン、スルホラン、スルホレン、ジメチルスルホンおよびテトラメチルチウラムモノスルフィド、N,N−ジメチルメタンスルホンアミド、N,N−ジエチルメタンスルホンアミド等の含硫黄化合物;1−メチル−2−ピロリジノン、1−メチル−2−ピペリドン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンおよびN−メチルスクシイミド等の含窒素化合物;ヘプタン、オクタン、シクロヘプタン等の炭化水素化合物;フルオロベンゼン、ジフルオロベンゼン、ヘキサフルオロベンゼン、ベンゾトリフルオライド等の含フッ素芳香族化合物などが挙げられる。
これらは何れか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および比率で併用してもよい。
本発明のリチウム二次電池用非水系電解液がこれらの助剤を含有する場合、その割合は、非水系電解液の全量に対して通常0.01重量%以上、また、通常10重量%以下の範囲である。これらの助剤を本発明のリチウム二次電池用非水系電解液に含有させることにより、リチウム二次電池の高温保存後の容量維持特性やサイクル特性を向上させることができる。
Other auxiliary agents include carbonate compounds such as fluoroethylene carbonate, 4-trifluoropropylene carbonate, 4-phenylethylene carbonate, methylphenyl carbonate, erythritan carbonate, spiro-bis-dimethylene carbonate, methoxyethyl methyl carbonate; Succinic anhydride, glutaric anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, glutaconic anhydride, itaconic anhydride, trimellitic anhydride, phthalic anhydride, diglycolic anhydride, cyclohexanedicarboxylic anhydride, cyclopentanetetracarboxylic acid Carboxylic anhydrides such as anhydrides and phenylsuccinic anhydrides; ethylene sulfite, trimethylene sulfite, erythritan sulfite, vinyl ethylene sulfite, dimethyl sulfa , Ethyl methyl sulfite, diethyl sulfite, 1,3-propane sultone, 1,4-butane sultone, methyl methanesulfonate, busulfan, sulfolane, sulfolene, dimethyl sulfone and tetramethyl thiuram monosulfide, N, N-dimethylmethane Sulfur-containing compounds such as sulfonamide and N, N-diethylmethanesulfonamide; 1-methyl-2-pyrrolidinone, 1-methyl-2-piperidone, 3-methyl-2-oxazolidinone, 1,3-dimethyl-2-imidazo Nitrogen-containing compounds such as ridinone and N-methylsuccinimide; hydrocarbon compounds such as heptane, octane and cycloheptane; fluorine-containing aromatic compounds such as fluorobenzene, difluorobenzene, hexafluorobenzene and benzotrifluoride Et That.
Any one of these may be used alone, or two or more may be used in any combination and ratio.
When the non-aqueous electrolyte solution for lithium secondary batteries of the present invention contains these auxiliaries, the proportion is usually 0.01% by weight or more and usually 10% by weight or less based on the total amount of the non-aqueous electrolyte solution. Range. By containing these auxiliary agents in the non-aqueous electrolyte for lithium secondary batteries of the present invention, capacity maintenance characteristics and cycle characteristics after high-temperature storage of lithium secondary batteries can be improved.
[リチウム二次電池用非水系電解液の製造方法]
本発明のリチウム二次電池用非水系電解液は、前述した特定のジカルボン酸エステル化合物以外の非水溶媒に、前述の電解質、前記一般式[1]で表される特定のジカルボン酸エステル化合物および必要に応じて用いられる前述の不飽和環状カーボネート、その他の助剤などを添加して溶解させることにより、調製することができる。
[Method for producing non-aqueous electrolyte for lithium secondary battery]
The nonaqueous electrolytic solution for a lithium secondary battery of the present invention contains the above-mentioned electrolyte, the specific dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1], and the nonaqueous solvent other than the specific dicarboxylic acid ester compound described above, and It can be prepared by adding and dissolving the above-mentioned unsaturated cyclic carbonate used as necessary, other auxiliary agents, and the like.
非水系電解液の調製に際して、非水溶媒などの各成分は、予め脱水しておくのが好ましい。具体的には、その水分含有率が通常50ppm以下、中でも20ppm以下の値となるまで脱水しておくことが好ましい。脱水の手法は任意に選択することが可能であるが、例えば減圧下で加熱したり、モレキュラーシーブを通過させたりする等の手法が挙げられる。 In preparing the non-aqueous electrolyte solution, it is preferable to dehydrate each component such as a non-aqueous solvent in advance. Specifically, it is preferable to dehydrate until the water content is usually 50 ppm or less, particularly 20 ppm or less. The method of dehydration can be arbitrarily selected, and examples thereof include a method of heating under reduced pressure or passing through a molecular sieve.
なお、本発明のリチウム二次電池用非水系電解液は、これを高分子などのゲル化剤でゲル化して半固体状にして用いてもよい。半固体状電解質における上記非水系電解液の占める比率は、半固体状電解質の総量に対して、通常30重量%以上、好ましくは50重量%以上、更に好ましくは75重量%以上、また、通常99.95重量%以下、好ましくは99重量%以下、更に好ましくは98重量%以下の範囲である。この非水系電解液の比率が大き過ぎると、非水系電解液の保持が困難となって液漏れが生じやすくなり、逆に非水系電解液の比率が少な過ぎると、充放電効率や容量の点で不十分となることがある。 Note that the non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery of the present invention may be used in a semi-solid state by gelation with a gelling agent such as a polymer. The proportion of the non-aqueous electrolyte in the semi-solid electrolyte is usually 30% by weight or more, preferably 50% by weight or more, more preferably 75% by weight or more, and usually 99% by weight with respect to the total amount of the semi-solid electrolyte. .95% by weight or less, preferably 99% by weight or less, more preferably 98% by weight or less. If the ratio of the non-aqueous electrolyte is too large, it will be difficult to hold the non-aqueous electrolyte and liquid leakage will easily occur. Conversely, if the ratio of the non-aqueous electrolyte is too small, the charge / discharge efficiency and capacity will be reduced. May be insufficient.
〔II〕リチウム二次電池
次に、本発明のリチウム二次電池について説明する。
本発明のリチウム二次電池は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極および正極と、上述した本発明のリチウム二次電池用非水系電解液とを少なくとも備えたものである。
即ち、本発明のリチウム二次電池は、非水系電解液以外は従来公知のリチウム二次電池と同様であり、通常は、本発明のリチウム二次電池用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、これらがケースに収納された形態を有する。従って、本発明のリチウム二次電池の形状は特に制限されるものではなく、円筒型、角型、ラミネート型、コイン型、大型等のいずれであってもよい。
[II] Lithium Secondary Battery Next, the lithium secondary battery of the present invention will be described.
The lithium secondary battery of the present invention comprises at least a negative electrode and a positive electrode capable of inserting and extracting lithium, and the above-described non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery of the present invention.
That is, the lithium secondary battery of the present invention is the same as the conventionally known lithium secondary battery except for the non-aqueous electrolyte, and is usually porous with the non-aqueous electrolyte for the lithium secondary battery of the present invention impregnated. A positive electrode and a negative electrode are laminated via a membrane (separator), and these are housed in a case. Therefore, the shape of the lithium secondary battery of the present invention is not particularly limited, and may be any of a cylindrical shape, a square shape, a laminate shape, a coin shape, a large size, and the like.
[正極活物質]
正極活物質としては、遷移金属の酸化物、遷移金属とリチウムとの複合酸化物(リチウム遷移金属複合酸化物)、遷移金属の硫化物、金属酸化物等の無機化合物、リチウム金属、リチウム合金若しくはそれらの複合体が挙げられる。具体的には、MnO、V2O5、V6O13、TiO2等の遷移金属酸化物;基本組成がLiCoO2であるリチウムコバルト複合酸化物、LiNiO2であるリチウムニッケル複合酸化物、LiMn2O4またはLiMnO2であるリチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物;TiS、FeS等の遷移金属硫化物;SnO2、SiO2等の金属酸化物が挙げられる。中でも、リチウム遷移金属複合酸化物、具体的には、特にリチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルトニッケル複合酸化物、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物は、高容量と高サイクル特性とを両立させ得るので好適に用いられる。また、リチウム遷移金属複合酸化物は、コバルト、ニッケルまたはマンガンの一部をAl、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Li、Ni、Cu、Zn、Mg、Ga、Zr等の他の金属で置換することにより、その構造を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。
[Positive electrode active material]
Examples of the positive electrode active material include transition metal oxides, composite oxides of transition metals and lithium (lithium transition metal composite oxides), transition metal sulfides, inorganic compounds such as metal oxides, lithium metals, lithium alloys or These complexes are mentioned. Specifically, transition metal oxides such as MnO, V 2 O 5 , V 6 O 13 , and TiO 2 ; lithium cobalt composite oxide having a basic composition of LiCoO 2 , lithium nickel composite oxide having LiNiO 2 , LiMn Lithium transition metal composite oxides such as lithium manganese composite oxide, lithium nickel manganese cobalt composite oxide and lithium nickel cobalt aluminum composite oxide which are 2 O 4 or LiMnO 2 ; transition metal sulfides such as TiS and FeS; SnO 2 And metal oxides such as SiO 2 . Among them, lithium transition metal composite oxides, specifically lithium cobalt composite oxide, lithium nickel composite oxide, lithium cobalt nickel composite oxide, lithium nickel manganese cobalt composite oxide, lithium nickel cobalt aluminum composite oxide, The high capacity and the high cycle characteristics can be achieved at the same time. In addition, lithium transition metal composite oxide is a part of cobalt, nickel or manganese other than Al, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Li, Ni, Cu, Zn, Mg, Ga, Zr, etc. Substitution with a metal is preferable because the structure 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.
[負極活物質]
負極活物質としては、リチウムを吸蔵・放出可能な炭素質材料や金属化合物、リチウム金属およびリチウム合金などを用いることができる。中でも好ましいのは、炭素質材料、特に、黒鉛や黒鉛の表面を黒鉛に比べて非晶質の炭素で被覆したものである。これらの負極活物質は、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および比率で併用してもよい。
[Negative electrode active material]
As the negative electrode active material, a carbonaceous material or a metal compound capable of inserting and extracting lithium, lithium metal, a lithium alloy, and the like can be used. Among these, a carbonaceous material, in particular, graphite or a surface of graphite coated with amorphous carbon as compared with graphite is preferable. Any one of these negative electrode active materials may be used alone, or two or more thereof may be used in any combination and ratio.
負極活物質として用いる黒鉛は、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、特に0.335〜0.338nm、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30nm以上、好ましくは50nm以上、特に好ましくは100nm以上である。灰分は、通常1重量%以下、好ましくは0.5重量%以下、特に好ましくは0.1重量%以下である。 Graphite used as the negative electrode active material has a lattice plane (002 plane) d value (interlayer distance) of 0.335 to 0.340 nm, particularly 0.335 to 0, as determined by X-ray diffraction by the Gakushin method. It is preferable that the thickness is 338 nm, particularly 0.335 to 0.337 nm. The crystallite size (Lc) determined by X-ray diffraction by the Gakushin method is usually 30 nm or more, preferably 50 nm or more, particularly preferably 100 nm or more. The ash content is usually 1% by weight or less, preferably 0.5% by weight or less, particularly preferably 0.1% by weight or less.
黒鉛の表面を非晶質の炭素で被覆したものとして好ましいのは、X線回折における格子面(002面)のd値が0.335〜0.338nmである黒鉛を核材とし、その表面に該核材よりもX線回折における格子面(002面)のd値が大きい炭素質材料が付着しており、かつ核材と核材よりもX線回折における格子面(002面)のd値が大きい炭素質材料との割合が重量比で99/1〜80/20であるものである。これを用いると、高い容量で、かつ電解液と反応しにくい負極を製造することができる。 The graphite surface coated with amorphous carbon is preferably graphite having a d-value of 0.335 to 0.338 nm on the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction as a core material. A carbonaceous material having a larger d-value on the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction than the core material is attached, and the d-value on the lattice plane (002 plane) in X-ray diffraction is greater than that of the core material and the core material The ratio with respect to the carbonaceous material having a large is 99/1 to 80/20 by weight. When this is used, a negative electrode having a high capacity and hardly reacting with the electrolytic solution can be produced.
炭素質材料の粒径は、レーザー回折・散乱法によるメジアン径で、通常1μm以上、好ましくは3μm以上、より好ましくは5μm以上、最も好ましくは7μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは40μm以下、最も好ましくは30μm以下である。 The particle size of the carbonaceous material is a median diameter measured by a laser diffraction / scattering method, and is usually 1 μm or more, preferably 3 μm or more, more preferably 5 μm or more, most preferably 7 μm or more, and usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. More preferably, it is 40 micrometers or less, Most preferably, it is 30 micrometers or less.
炭素質材料のBET法による比表面積は、通常0.3m2/g以上、好ましくは0.5m2/g以上、より好ましくは0.7m2/g以上、最も好ましくは0.8m2/g以上であり、通常25m2/g以下、好ましくは20m2/g以下、より好ましくは15m2/g以下、最も好ましくは10m2/g以下である。 The specific surface area of the carbonaceous material by the BET method is usually 0.3 m 2 / g or more, preferably 0.5 m 2 / g or more, more preferably 0.7 m 2 / g or more, and most preferably 0.8 m 2 / g. These are usually 25 m 2 / g or less, preferably 20 m 2 / g or less, more preferably 15 m 2 / g or less, and most preferably 10 m 2 / g or less.
また、炭素質材料は、アルゴンイオンレーザー光を用いたラマンスペクトルで分析し、1570〜1620cm−1の範囲にあるピークPAのピーク強度をIA、1300〜1400cm−1の範囲にあるピークPBのピーク強度をIBとした場合、IBとIAの比で表されるR値(=IB/IA)が、0.01〜0.7の範囲であるものが好ましい。また、1570〜1620cm−1の範囲にあるピークの半値幅が通常26cm−1以下、特に25cm−1以下であるものが好ましい。 Further, the carbonaceous material is analyzed by Raman spectrum using argon ion laser light, the peak is the peak intensity of the peak P A in the range of 1570~1620cm -1 I A, in the range of 1300~1400cm -1 P If the peak intensity of the B was I B, R value represented by the ratio of I B and I a (= I B / I a) is what is preferably in the range of 0.01 to 0.7. Further, the half width of the peak in the range of 1570~1620Cm -1 usually 26cm -1 or less, are preferred in particular 25 cm -1 or less.
また、負極活物質としてのリチウムを吸蔵および放出可能な金属化合物としては、Ag、Al、Ba、Bi、Cu、Ga、Ge、In、Ni、P、Pb、Sb、Si、Sn、Sr、Zn等の金属を含有する化合物が挙げられる。これらの金属は単体、酸化物、リチウムとの合金など、何れの形態で用いてもよい。本発明においては、Al、Ge、SiおよびSnから選ばれる元素を含有するものが好ましく、Al、SiおよびSnから選ばれる金属の酸化物またはリチウム合金がより好ましい。 Examples of metal compounds capable of inserting and extracting lithium as the negative electrode active material include Ag, Al, Ba, Bi, Cu, Ga, Ge, In, Ni, P, Pb, Sb, Si, Sn, Sr, and Zn. The compound containing metals, such as these, is mentioned. These metals may be used in any form such as a simple substance, an oxide, or an alloy with lithium. In the present invention, those containing an element selected from Al, Ge, Si and Sn are preferable, and an oxide or lithium alloy of a metal selected from Al, Si and Sn is more preferable.
リチウムを吸蔵・放出可能な金属化合物あるいはこの酸化物やリチウムとの合金は、一般に黒鉛に代表される炭素材料に比較し、単位重量あたりの容量が大きいので、より高エネルギー密度が求められるリチウム二次電池には好適である。 A metal compound capable of occluding and releasing lithium, or an oxide thereof or an alloy with lithium generally has a larger capacity per unit weight than a carbon material typified by graphite, and therefore requires a higher energy density. It is suitable for a secondary battery.
[電極の製造方法]
電極の製造は、常法に従って行なえばよい。例えば、負極または正極活物質に、結着剤、増粘剤、導電材、溶媒等を加えてスラリー化し、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。
また、活物質に結着剤や導電材などを加えたものをそのままロール成形してシート電極としたり、圧縮成型によりペレット電極としたり、蒸着・スパッタ・メッキ等の手法で集電体上に電極材料の薄膜を形成することもできる。
活物質を結着する結着剤としては、電極製造時に使用する溶媒や電解液に対して安定な材料であれば、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等のフッ素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム等の不飽和ポリマーおよびその共重合体、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のアクリル酸系ポリマーおよびその共重合体などが挙げられる。
[Electrode manufacturing method]
The electrode may be manufactured according to a conventional method. For example, it can be formed by adding a binder, a thickener, a conductive material, a solvent or the like to a negative electrode or a positive electrode active material to form a slurry, applying the slurry to a current collector, drying it, and then pressing it.
In addition, a material obtained by adding a binder or a conductive material to an active material is roll-formed as it is to form a sheet electrode, a pellet electrode is formed by compression molding, and an electrode is formed on the current collector by a technique such as vapor deposition, sputtering, or plating. A thin film of material can also be formed.
As the binder for binding the active material, any material can be used as long as it is a material that is stable with respect to the solvent and the electrolyte used in manufacturing the electrode. For example, fluororesins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, unsaturated polymers such as styrene / butadiene rubber, isoprene rubber and butadiene rubber, and copolymers thereof, ethylene-acrylic acid copolymer Examples thereof include acrylic acid-based polymers such as polymers, ethylene-methacrylic acid copolymers, and copolymers thereof.
電極中には、機械的強度や電気伝導度を高める目的で、増粘剤、導電材、充填剤などを含有させてもよい。
増粘剤としては、カルボキシルメチルセルロース、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−ル、酸化スターチ、リン酸化スターチ、ガゼイン等が挙げられる。
導電材としては、銅またはニッケル等の金属材料、グラファイトまたはカーボンブラック等の炭素材料などが挙げられる。
The electrode may contain a thickener, a conductive material, a filler and the like for the purpose of increasing mechanical strength and electrical conductivity.
Examples of the thickener include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxymethyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, oxidized starch, phosphorylated starch, and casein.
Examples of the conductive material include metal materials such as copper and nickel, and carbon materials such as graphite and carbon black.
負極活物質に黒鉛を用いた場合、負極活物質層の乾燥、プレス後の密度は、通常1.45g/cm3以上であり、好ましくは1.55g/cm3以上、特に好ましくは1.60g/cm3以上である。
また、正極活物質層の乾燥、プレス後の密度は、通常3.0g/cm3以上である。
When graphite is used as the negative electrode active material, the density of the negative electrode active material layer after drying and pressing is usually 1.45 g / cm 3 or more, preferably 1.55 g / cm 3 or more, particularly preferably 1.60 g. / Cm 3 or more.
The density of the positive electrode active material layer after drying and pressing is usually 3.0 g / cm 3 or more.
集電体としては、通常は金属や合金が用いられる。具体的には、負極集電体としては、銅およびその合金、ニッケルおよびその合金、ステンレス等が挙げられ、なかでも銅およびその合金が好ましい。正極集電体としては、アルミニウム、チタン、タンタルおよびこれらの合金等が挙げられ、なかでもアルミニウムおよびその合金が好ましい。 As the current collector, a metal or an alloy is usually used. Specifically, examples of the negative electrode current collector include copper and its alloys, nickel and its alloys, stainless steel and the like, and copper and its alloys are particularly preferable. Examples of the positive electrode current collector include aluminum, titanium, tantalum, and alloys thereof, among which aluminum and alloys thereof are preferable.
表面に形成される活物質層との結着効果を向上させるため、これら集電体の表面は予め粗面化処理しておくのが好ましい。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、鋼線などを備えたワイヤーブラシなど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 order to improve the binding effect with the active material layer formed on the surface, it is preferable that the surface of these current collectors is roughened in advance. Surface roughening methods include blasting, rolling with a rough roll, polishing cloth with a fixed abrasive particle, grinder, emery buff, wire brush equipped with steel wire, etc. Examples thereof include a mechanical polishing method, an electrolytic polishing method, and a chemical polishing method.
また、集電体の重量を低減させて電池の重量当たりのエネルギー密度を向上させるために、エキスパンドメタルやパンチングメタルのような穴あきタイプの集電体を使用することもできる。このタイプの集電体は、その開口率を変更することで、重量も自在に変更可能である。また、このタイプの集電体の両面に活物質層を形成させた場合、この穴を通してのリベット効果により活物質層の剥離が更に起こりにくくなる。しかし、開口率があまりに高くなった場合には、活物質層と集電体との接触面積が小さくなるため、かえって接着強度は低くなることがある。 Further, in order to reduce the weight of the current collector and improve the energy density per weight of the battery, a perforated current collector such as an expanded metal or a punching metal can be used. This type of current collector can be freely changed in weight by changing its aperture ratio. Further, when an active material layer is formed on both surfaces of this type of current collector, the active material layer is further less likely to peel due to the rivet effect through the hole. However, when the aperture ratio becomes too high, the contact area between the active material layer and the current collector becomes small, so that the adhesive strength may be lowered.
集電体の厚さは、通常1μm以上、好ましくは5μm以上であり、通常100μm以下、好ましくは50μm以下である。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になり、逆に薄過ぎると取り扱いが困難になることがある。 The thickness of the current collector is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less. If the thickness of the current collector is too thick, the capacity of the entire battery will be too low, and conversely if it is too thin, handling may be difficult.
[セパレータ]
正極と負極の間には、短絡を防止するために、通常はセパレータを介在させる。この場合、本発明のリチウム二次電池用非水系電解液は、通常はこのセパレータに含浸させて用いる。
[Separator]
Usually, a separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode in order to prevent a short circuit. In this case, the separator is typically impregnated with the non-aqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery of the present invention.
セパレータの材料や形状については特に限定されないが、本発明のリチウム二次電池用非水系電解液に対して安定な材料で形成された保液性に優れた多孔性シートまたは不織布等を用いるのが好ましい。セパレータの材料としては、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等を用いることができるが、好ましくはポリオレフィンである。 There are no particular restrictions on the material and shape of the separator, but it is possible to use a porous sheet or nonwoven fabric that is formed of a material that is stable with respect to the non-aqueous electrolyte for a lithium secondary battery of the present invention and has excellent liquid retention. preferable. As a material for the separator, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polytetrafluoroethylene, polyethersulfone and the like can be used, and polyolefin is preferable.
セパレータの厚さは、通常1μm以上、好ましくは5μm以上、更に好ましくは10μm以上であり、通常50μm以下、好ましくは40μm以下、更に好ましくは30μm以下である。セパレータが薄過ぎると、絶縁性や機械的強度が悪化することがあり、厚過ぎるとレート特性等の電池性能が悪化するばかりでなく、電池全体としてのエネルギー密度が低下する。 The thickness of the separator is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and usually 50 μm or less, preferably 40 μm or less, more preferably 30 μm or less. If the separator is too thin, the insulation and mechanical strength may be deteriorated. If the separator is too thick, not only the battery performance such as the rate characteristic is deteriorated, but also the energy density of the whole battery is lowered.
セパレータの空孔率は、通常20%以上、好ましくは35%以上、更に好ましくは45%以上であり、通常90%以下、好ましくは85%以下、更に好ましくは75%以下である。空孔率が小さ過ぎると膜抵抗が大きくなり、レート特性が悪化する傾向にある。また、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。 The porosity of the separator is usually 20% or more, preferably 35% or more, more preferably 45% or more, and usually 90% or less, preferably 85% or less, more preferably 75% or less. If the porosity is too small, the membrane resistance increases and the rate characteristics tend to deteriorate. On the other hand, if it is too large, the mechanical strength of the separator is lowered and the insulating property tends to be lowered.
セパレータの平均孔径は、通常0.5μm以下、好ましくは0.2μm以下であり、通常0.05μm以上である。平均孔径が大き過ぎると短絡が生じやすくなり、小さ過ぎると膜抵抗が大きくなりレート特性が悪化することがある。 The average pore diameter of the separator 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 is too large, short circuits are likely to occur, and if it is too small, the membrane resistance increases and the rate characteristics may deteriorate.
[外装体]
本発明のリチウム二次電池に使用する電池の外装体の材質も任意であり、ニッケルメッキを施した鉄、ステンレス、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、チタン等が用いられる。
[Exterior body]
The material of the battery case used in the lithium secondary battery of the present invention is also arbitrary, and nickel-plated iron, stainless steel, aluminum or an alloy thereof, nickel, titanium, or the like is used.
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited at all by these Examples, unless the summary is exceeded.
[実施例1]
〈正極の製造〉
LiCoO285重量部、カーボンブラック6重量部とポリフッ化ビニリデン(呉羽化学社製、商品名「KF−1000」)9重量部を混合し、N−メチル−2−ピロリドンを加えスラリー化し、これを厚さ15μmのアルミニウム箔の両面に均一に塗布、乾燥した後、正極活物質層の密度が3.0g/cm3になるようにプレスして正極とした。
[Example 1]
<Manufacture of positive electrode>
85 parts by weight of LiCoO 2 , 6 parts by weight of carbon black and 9 parts by weight of polyvinylidene fluoride (made by Kureha Chemical Co., Ltd., trade name “KF-1000”) are mixed, and N-methyl-2-pyrrolidone is added to form a slurry. After uniformly applying and drying on both surfaces of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, the positive electrode active material layer was pressed to a density of 3.0 g / cm 3 to obtain a positive electrode.
〈負極の製造〉
X線回折における格子面(002面)のd値が0.336nm、結晶子サイズ(Lc)が652nm、灰分が0.07重量%、レーザー回折・散乱法によるメジアン径が12μm、BET法による比表面積が7.5m2/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から求めたR値(=IB/IA)が0.12、1570〜1620cm−1の範囲にあるピークの半値幅が19.9cm−1である天然黒鉛粉末94重量部とポリフッ化ビニリデン6重量部とを混合し、N−メチル−2−ピロリドンを加えスラリー状にした。このスラリーを厚さ12μmの銅箔の片面に均一に塗布、乾燥した後、負極活物質層の密度が1.6g/cm3になるようにプレスして負極とした。
<Manufacture 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 652 nm, the ash content is 0.07 wt%, the median diameter by laser diffraction / scattering method is 12 μm, and the ratio by BET method The half-value width of a peak whose surface area is 7.5 m 2 / g and the R value (= I B / I A ) determined from Raman spectrum analysis using an argon ion laser beam is in the range of 0.12, 1570 to 1620 cm −1. Was mixed with 94 parts by weight of natural graphite powder having a weight of 19.9 cm −1 and 6 parts by weight of polyvinylidene fluoride, and N-methyl-2-pyrrolidone was added to form a slurry. This slurry was uniformly applied to one side of a 12 μm thick copper foil and dried, and then pressed so that the density of the negative electrode active material layer was 1.6 g / cm 3 to obtain a negative electrode.
〈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とエチルメチルカーボネートとの混合物(容量比3:7)に充分に乾燥したLiPF6を1.0モル/リットルになるように溶解し、ブランク電解液とした。次いで、このブランク電解液99重量部にコハク酸ジアリル1重量部を添加し、所望の電解液を調製した。
<Preparation of electrolyte>
Under a dry argon atmosphere, LiPF 6 sufficiently dried in a mixture of ethylene carbonate and ethyl methyl carbonate (volume ratio 3: 7) was dissolved to 1.0 mol / liter to obtain a blank electrolyte. Next, 1 part by weight of diallyl succinate was added to 99 parts by weight of this blank electrolyte to prepare a desired electrolyte.
〈リチウム二次電池の製造〉
上記の正極、負極、およびポリエチレン製のセパレータを、負極、セパレータ、正極、セパレータ、負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負極の端子を突設させながら挿入した後、上の手順で調製した非水系電解液を袋内に注入し、真空封止を行ない、シート状電池を作製した。
<Manufacture of lithium secondary batteries>
The positive electrode, the negative electrode, and the polyethylene separator were laminated in the order of the negative electrode, the separator, the positive electrode, the separator, and the negative electrode to produce a battery element. The battery element was inserted into a bag made of a laminate film in which both surfaces of aluminum (thickness: 40 μm) were coated with a resin layer while projecting positive and negative terminals, and the non-aqueous electrolyte prepared in the above procedure was then bagged. The sheet-like battery was manufactured by injecting the film into the inside and vacuum-sealing it.
〈電池の評価〉
上記シート状の電池を、電極間の密着性を高めるためにガラス板で挟んだ状態で、25℃において0.2Cに相当する定電流で充電終止電圧4.2V、放電終止電圧3Vで充放電を3サイクル行って安定させ、4サイクル目を0.5Cに相当する電流で充電終止電圧4.2Vまで充電し、充電電流値が0.05Cに相当する電流値になるまで充電を行う4.2V−定電流定電圧充電(CCCV充電)(0.05Cカット)後、0.2Cに相当する定電流値で3V放電を行い高温保存前の放電容量を測定した。再度、4.2V−CCCV(0.05Cカット)充電を行った後、85℃、72時間の条件で高温保存を行った。
この85℃、72時間の高温保存の前後で、シート状電池をエタノール浴中に浸して、体積の変化から発生したガス量を求めた。
この体積の測定後、25℃において0.2Cの定電流で放電終止電圧3Vまで放電させた後、4.2V−CCCV(0.05Cカット)充電を行い、1Cに相当する電流値で3Vまで放電させ1C容量をそれぞれ測定した。ここで、1Cとは1時間で満充電できる電流値を表す。
高温保存前の放電容量を100とした場合の高温保存後の1C容量(%)を表1に示した。
<Battery evaluation>
The sheet-like battery is sandwiched between glass plates in order to enhance the adhesion between the electrodes, and charged and discharged at a constant current corresponding to 0.2 C at 25 ° C. and a final charge voltage of 4.2 V and a final discharge voltage of 3 V. 3 is performed to stabilize the battery, and the fourth cycle is charged to a charge end voltage of 4.2 V with a current corresponding to 0.5 C, and charging is performed until the charge current value reaches a current value corresponding to 0.05 C. After 2V-constant current constant voltage charge (CCCV charge) (0.05C cut), 3V discharge was performed at a constant current value corresponding to 0.2C, and the discharge capacity before high temperature storage was measured. After 4.2V-CCCV (0.05C cut) charge was performed again, high temperature storage was performed under conditions of 85 ° C. and 72 hours.
Before and after the high-temperature storage at 85 ° C. for 72 hours, the sheet-like battery was immersed in an ethanol bath, and the amount of gas generated from the change in volume was determined.
After measuring this volume, the battery was discharged at a constant current of 0.2 C at 25 ° C. to a discharge end voltage of 3 V, and then charged with 4.2 V-CCCV (0.05 C cut) to a current value corresponding to 1 C up to 3 V. The battery was discharged and the 1C capacity was measured. Here, 1C represents a current value that can be fully charged in one hour.
Table 1 shows the 1 C capacity (%) after high temperature storage when the discharge capacity before high temperature storage is 100.
[実施例2]
ブランク電解液98重量部に、コハク酸ジアリル2重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 2]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 parts by weight of diallyl succinate was added to 98 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[実施例3]
ブランク電解液99.9重量部に、コハク酸ジアリル0.1重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 3]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.1 part by weight of diallyl succinate was added to 99.9 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[実施例4]
ブランク電解液99重量部に、アジピン酸ジアリル1重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 4]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 part by weight of diallyl adipate was added to 99 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[参考例1]
ブランク電解液99重量部に、マレイン酸ジアリル1重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[ Reference Example 1 ]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 part by weight of diallyl maleate was added to 99 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[参考例2]
ブランク電解液99重量部に、フタル酸ジアリル1重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[ Reference Example 2 ]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 1 part by weight of diallyl phthalate was added to 99 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[実施例5]
ブランク電解液97重量部に、ビニレンカーボネート2重量部とコハク酸ジアリル1重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 5 ]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 parts by weight of vinylene carbonate and 1 part by weight of diallyl succinate were added to 97 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[実施例6]
ブランク電解液98.8重量部に、ビニレンカーボネート0.2重量部とコハク酸ジアリル1重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 6 ]
An electrolyte solution was prepared in the same manner as Example 1 except that 0.2 part by weight of vinylene carbonate and 1 part by weight of diallyl succinate were added to 98.8 parts by weight of the blank electrolyte. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[実施例7]
ブランク電解液97.5重量部に、ビニレンカーボネート2重量部とコハク酸ジアリル0.5重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 7 ]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 27.5 parts by weight of vinylene carbonate and 0.5 parts by weight of diallyl succinate were added to 97.5 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[実施例8]
ブランク電解液97.8重量部に、ビニレンカーボネート2重量部とコハク酸ジアリル0.2重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 8 ]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 27.8 parts by weight of vinylene carbonate and 0.2 parts by weight of diallyl succinate were added to 97.8 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[実施例9]
ブランク電解液97.5重量部に、ビニレンカーボネート2重量部とアジピン酸ジアリル0.5重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[Example 9 ]
An electrolyte solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 9 parts by weight of the blank electrolyte solution was added with 2 parts by weight of vinylene carbonate and 0.5 part by weight of diallyl adipate. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[参考例3]
ブランク電解液97.5重量部に、ビニレンカーボネート2重量部とマレイン酸ジアリル0.5重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[ Reference Example 3 ]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 27.5 parts by weight of vinylene carbonate and 0.5 parts by weight of diallyl maleate were added to 97.5 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[参考例4]
ブランク電解液97.5重量部に、ビニレンカーボネート2重量部とフタル酸ジアリル0.5重量部を添加したこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行った。結果を表1に示す。
[ Reference Example 4 ]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 27.5 parts by weight of vinylene carbonate and 0.5 parts by weight of diallyl phthalate were added to 97.5 parts by weight of the blank electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, and evaluated in the same manner. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
ブランク電解液のみを電解液としたこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行って、結果を表1に示した。
[Comparative Example 1]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that only the blank electrolytic solution was used as the electrolytic solution. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, evaluated in the same manner, and the results are shown in Table 1.
[比較例2]
ブランク電解液98重量部に、ビニレンカーボネート2重量部を添加し、コハク酸ジアリルを添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして電解液を調製した。この電解液を用いた以外は、実施例1と同様にしてシート状電池を作製し、同様に評価を行って、結果を表1に示した。
[Comparative Example 2]
An electrolytic solution was prepared in the same manner as in Example 1 except that 2 parts by weight of vinylene carbonate was added to 98 parts by weight of the blank electrolytic solution, and diallyl succinate was not added. A sheet-like battery was produced in the same manner as in Example 1 except that this electrolytic solution was used, evaluated in the same manner, and the results are shown in Table 1.
表1より次のことが明らかである。
即ち、非水系電解液が前記一般式[1]で表される特定のジカルボン酸エステル化合物を含有する実施例1〜4では、これを含有しない比較例1に比べ高温保存後での1C容量および高温保存時のガスの発生量において優れていることがわかる。また、非水系電解液中に不飽和環状炭酸エステルとしてビニレンカーボネートを含む場合にも、ビニレンカーボネートのみを含有する比較例2に比べ、前記一般式[1]で表される特定のジカルボン酸エステル化合物が共存する実施例5〜9では、1C容量および高温保存時のガスの発生量で表される電池特性に優れることが分かる。
From Table 1, the following is clear.
That is, in Examples 1 to 4 in which the nonaqueous electrolytic solution contains the specific dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1], the 1C capacity after high temperature storage and It can be seen that the amount of gas generated during high-temperature storage is excellent. Further, when vinylene carbonate is contained as the unsaturated cyclic carbonate in the nonaqueous electrolytic solution, the specific dicarboxylic acid ester compound represented by the general formula [1] is compared with Comparative Example 2 containing only vinylene carbonate. In Examples 5 to 9 in which the coexistence exists, it is understood that the battery characteristics represented by the 1C capacity and the amount of gas generated during high-temperature storage are excellent.
本発明により提供される、充放電効率が高く、高温下でも保存特性、サイクル特性の優れた高エネルギー密度のリチウムイオン二次電池は、リチウム二次電池が用いられる電子機器等の各種の分野において好適に利用できる。 The high energy density lithium ion secondary battery provided by the present invention having high charge / discharge efficiency and excellent storage characteristics and cycle characteristics even at high temperatures is used in various fields such as electronic devices in which lithium secondary batteries are used. It can be suitably used.
Claims (7)
R1(COOR2)(COOR3) ‥[1]
(式中、R1は、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよい、炭素数2〜20の二価の飽和炭化水素基であり、R2およびR3は、それぞれ独立に、フッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい、炭素数1〜20の炭化水素基であるが、R2およびR3の少なくとも一方は下記一般式[2]で表される炭化水素基である。
−CR4R5−CR6=CR7R8 ‥[2]
(式中、R4〜R8は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、塩素原子、或いはフッ素原子および/または塩素原子で置換されていてもよく、また炭素−炭素不飽和結合を含んでいてもよい炭素数1〜10の炭化水素基である。また、R4、R5、R6、R7およびR8のいずれか2個の基が連結して環を形成していてもよい。)) A nonaqueous electrolyte solution for a lithium secondary battery, comprising a nonaqueous solvent containing a dicarboxylic acid ester compound represented by the following general formula [1] and an electrolyte.
R 1 (COOR 2 ) (COOR 3 ) [1]
(In the formula, R 1 is a divalent saturated hydrocarbon group having 2 to 20 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom, and R 2 and R 3 are each independently A hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may be substituted with a fluorine atom and / or a chlorine atom and may contain a carbon-carbon unsaturated bond, but at least one of R 2 and R 3 Is a hydrocarbon group represented by the following general formula [2].
-CR 4 R 5 -CR 6 = CR 7 R 8 ... [2]
(Wherein R 4 to R 8 each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, or a fluorine atom and / or a chlorine atom, and includes a carbon-carbon unsaturated bond). Or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and any two groups of R 4 , R 5 , R 6 , R 7 and R 8 may be linked to form a ring. .))
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