JP4876495B2 - Electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery - Google Patents

Electrolyte for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery Download PDF

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Description

本発明は、添加剤を含むリチウムイオン二次電池用電解液およびそれを用いたリチウムイオン二次電池に関する。 The present invention is a lithium ion secondary battery electrolyte and a lithium ion secondary battery using the same including additives.

近年、ノート型携帯用コンピュータ,携帯電話あるいはカメラ一体型VTR(ビデオテープレコーダ)などの携帯用電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。それに伴い、これらの携帯用電子機器の電源として、軽量で高エネルギー密度を得ることができる二次電池の開発が進められている。高エネルギー密度を得ることができる二次電池としては、例えば、負極活物質として炭素材料などのリチウム(Li)を吸蔵および放出することが可能な材料を用いたリチウムイオン二次電池や、あるいは負極活物質として金属リチウムを用いたリチウム金属二次電池が知られており、電解液には、例えば、炭酸エチレンあるいは炭酸ジメチルなどが適宜用いられている。   In recent years, many portable electronic devices such as notebook portable computers, cellular phones, and camera-integrated VTRs (video tape recorders) have appeared, and their size and weight have been reduced. Accordingly, as a power source for these portable electronic devices, development of a secondary battery that is lightweight and capable of obtaining a high energy density is in progress. As a secondary battery capable of obtaining a high energy density, for example, a lithium ion secondary battery using a material capable of inserting and extracting lithium (Li) such as a carbon material as a negative electrode active material, or a negative electrode A lithium metal secondary battery using metallic lithium as an active material is known, and for example, ethylene carbonate or dimethyl carbonate is appropriately used as an electrolytic solution.

これらのうちリチウムイオン二次電池では、充電状態において、負極が強還元剤となるので、電解液が分解されやすくなり、放電容量あるいはサイクル特性などの電池特性が低下してしまう。そこで、従来より、サイクル特性などの電池特性を向上させるために、炭酸ビニレンなどの添加剤を含む電解液が提案されている(例えば、特許文献1,2参照)。
国際公開第01/22519号パンフレット 特開2003−197259号公報
Among these, in the lithium ion secondary battery, since the negative electrode becomes a strong reducing agent in the charged state, the electrolytic solution is easily decomposed, and the battery characteristics such as the discharge capacity or the cycle characteristics are deteriorated. Therefore, conventionally, an electrolytic solution containing an additive such as vinylene carbonate has been proposed in order to improve battery characteristics such as cycle characteristics (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
International Publication No. 01/22519 Pamphlet JP 2003-197259 A

しかしながら、これらの電解液による電池特性改善の効果は、未だ十分ではなく、更なる改善が望まれていた。   However, the effect of improving battery characteristics by these electrolytic solutions is not yet sufficient, and further improvement has been desired.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、サイクル特性を向上させることができるリチウムイオン二次電池用電解液およびそれを用いたリチウムイオン二次電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an electrolytic solution for a lithium ion secondary battery capable of improving cycle characteristics and a lithium ion secondary battery using the same. .

本発明によるリチウムイオン二次電池用電解液は、化1に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化2に示したスルホン酸エステル誘導体とを含むものである。 The electrolytic solution for a lithium ion secondary battery according to the present invention contains the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical Formula 1 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical Formula 2.

Figure 0004876495
(式中、R1,R2はアルキル基を表す。nは正の整数である。)
Figure 0004876495
(In the formula, R1 and R2 represent an alkyl group. N is a positive integer.)

Figure 0004876495
(式中、R3,R4はアルキル基を表す。)
Figure 0004876495
(In the formula, R3 and R4 represent an alkyl group.)

本発明によるリチウムイオン二次電池は、正極および負極と共に電解液を備えたものであって、電解液は、化3に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化4に示したスルホン酸エステル誘導体とを含むものである。 A lithium ion secondary battery according to the present invention is provided with an electrolyte solution together with a positive electrode and a negative electrode, and the electrolyte solution comprises a disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 3 and a sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 4. Is included.

Figure 0004876495
(式中、R1,R2はアルキル基を表す。nは正の整数である。)
Figure 0004876495
(In the formula, R1 and R2 represent an alkyl group. N is a positive integer.)

Figure 0004876495
(式中、R3,R4はアルキル基を表す。)
Figure 0004876495
(In the formula, R3 and R4 represent an alkyl group.)

本発明のリチウムイオン二次電池用電解液によれば、化1に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化2に示したスルホン酸エステル誘導体とを含むようにしたので、化学的安定性を向上させることができる。よって、この電解液を用いた本発明のリチウムイオン二次電池によれば、負極における電解液の分解反応を抑制することができ、サイクル特性を向上させることができる。 According to the electrolytic solution for a lithium ion secondary battery of the present invention, since the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 1 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 2 are included, chemical stability is improved. be able to. Therefore, according to the lithium ion secondary battery of the present invention using this electrolytic solution, the decomposition reaction of the electrolytic solution in the negative electrode can be suppressed, and the cycle characteristics can be improved.

特に、電解液におけるジスルホン酸エステル誘導体の含有量を5質量%以下とすると共に、スルホン酸エステル誘導体の含有量を5質量%以下とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, when the content of the disulfonic acid ester derivative in the electrolytic solution is 5% by mass or less and the content of the sulfonic acid ester derivative is 5% by mass or less, a higher effect can be obtained.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本発明の一実施の形態に係る電解液は、例えば、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。   The electrolytic solution according to an embodiment of the present invention includes, for example, a solvent and an electrolyte salt dissolved in the solvent.

溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、酢酸エステル、酪酸エステル、あるいはプロピオン酸エステルなどの非水溶媒が挙げられる。溶媒には、1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   Examples of the solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one, 1,2-dimethoxyethane, 1,2- Diethoxyethane, γ-butyrolactone, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,3-dioxolane, 4-methyl-1,3-dioxolane, diethyl ether, sulfolane, methylsulfolane, acetonitrile, propionitrile, acetate ester, butyrate ester Or a non-aqueous solvent such as propionic acid ester. As the solvent, one kind may be used alone, or a plurality of kinds may be mixed and used.

電解質塩としては、例えば、LiPF6 ,LiBF4 ,LiClO4 ,LiAsF6 ,LiB(C6 5 4 ,CH3 SO3 Li,CF3 SO3 Li,LiClあるいはLiBrなどのリチウム塩が挙げられる。電解質塩には、1種を単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。 Examples of the electrolyte salt include lithium salts such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiB (C 6 H 5 ) 4 , CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, LiCl, or LiBr. . As the electrolyte salt, one kind may be used alone, or a plurality of kinds may be mixed and used.

電解液は、また、添加剤として、化5に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化6に示したスルホン酸エステル誘導体とを含んでいる。これにより、電解液の化学的安定性を高くすることができるようになっている。   The electrolytic solution also contains the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 5 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 6 as additives. Thereby, the chemical stability of the electrolytic solution can be increased.

Figure 0004876495
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Figure 0004876495
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化5において、R1,R2は、アルキル基を表す。アルキル基としては、炭素数が1から6のものが好ましい。炭素数が大きいと、電解液の粘度が上昇し、イオン伝導性が低下してしまうからである。具体的には、メチル基,エチル基,プロピル基,ブチル基,ペンチル基あるいはヘキシル基などの直鎖状のアルキル基、または、イソプロピル基,イソブチル基あるいはイソペンチル基などの分岐状のアルキル基が挙げられる。R1,R2は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。nの値は、2から6が好ましい。nの値が大きいと、電解液の粘度が上昇し、イオン伝導性が低下してしまうからである。   In Chemical Formula 5, R1 and R2 represent an alkyl group. As the alkyl group, those having 1 to 6 carbon atoms are preferable. This is because if the carbon number is large, the viscosity of the electrolytic solution increases and the ionic conductivity decreases. Specific examples include a linear alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group or a hexyl group, or a branched alkyl group such as an isopropyl group, an isobutyl group or an isopentyl group. It is done. R1 and R2 may be the same or different. The value of n is preferably 2 to 6. This is because if the value of n is large, the viscosity of the electrolytic solution increases and the ionic conductivity decreases.

化6において、R3,R4は、アルキル基を表す。アルキル基としては、炭素数が1から6のものが好ましい。炭素数が大きいと、電解液の粘度が上昇し、イオン伝導性が低下してしまうからである。具体的には、メチル基,エチル基,プロピル基,ブチル基,ペンチル基あるいはヘキシル基などの直鎖状のアルキル基、または、イソプロピル基,イソブチル基あるいはイソペンチル基などの分岐状のアルキル基が挙げられる。R3,R4は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。   In Chemical Formula 6, R3 and R4 each represents an alkyl group. As the alkyl group, those having 1 to 6 carbon atoms are preferable. This is because if the carbon number is large, the viscosity of the electrolytic solution increases and the ionic conductivity decreases. Specific examples include a linear alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group or a hexyl group, or a branched alkyl group such as an isopropyl group, an isobutyl group or an isopentyl group. It is done. R3 and R4 may be the same or different.

ジスルホン酸エステル誘導体について具体的に例を挙げれば、化7(1)に示したエチレングリコールジメタンスルホネート、化7(2)に示した1,3−プロパンジオールジメタンスルホネート、化7(3)に示した1,4−ブタンジオールジメタンスルホネート、化7(4)に示した1,6−ヘキサンジオールジメタンスルホネート、化7(5)に示した1,4−ブタンジオールジエタンスルホネート、化7(6)に示した1,4−ブタンジオールジプロパンスルホネート、あるいは化7(7)に示した1,4−ブタンジオールジイソプロパンスルホネートなどがある。   Specific examples of the disulfonate derivative include ethylene glycol dimethanesulfonate shown in Chemical formula 7 (1), 1,3-propanediol dimethanesulfonate shown in Chemical formula 7 (2), chemical formula 7 (3) 1,4-butanediol dimethanesulfonate shown in chemical formula 7, 1,6-hexanediol dimethanesulfonate shown in chemical formula 7 (4), 1,4-butanediol diethanesulfonate shown in chemical formula 7 (5) 1, 4-butanediol dipropane sulfonate shown in 7 (6) or 1,4-butanediol diisopropane sulfonate shown in Chemical formula 7 (7).

Figure 0004876495
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また、スルホン酸エステル誘導体について具体的に例を挙げれば、化8(1)に示したメタンスルホン酸メチル、化8(2)に示したメタンスルホン酸エチル、化8(3)に示したメタンスルホン酸プロピル、化8(4)に示したメタンスルホン酸イソプロピル、化8(5)に示したメタンスルホン酸ブチル、化8(6)に示したメタンスルホン酸ヘキシル、化8(7)に示したエタンスルホン酸ブチル、化8(8)に示したプロパンスルホン酸ブチル、化8(9)に示したイソプロパンスルホン酸ブチル、化8(10)に示したブタンスルホン酸ブチル、あるいは化8(11)に示したヘキサンスルホン酸ブチルなどがある。   Specific examples of the sulfonic acid ester derivatives include methyl methanesulfonate shown in Chemical formula 8 (1), ethyl methanesulfonate shown in Chemical formula 8 (2), and methane shown in Chemical formula 8 (3). Propyl sulfonate, isopropyl methanesulfonate shown in Chemical formula 8 (4), butyl methanesulfonate shown in Chemical formula 8 (5), hexyl methanesulfonate shown in Chemical formula 8 (6), chemical formula 8 (7) In addition, butyl ethane sulfonate, butyl propane sulfonate shown in Chemical Formula 8 (8), butyl isopropane sulfonate shown in Chemical Formula 8 (9), butyl butane sulfonate shown in Chemical Formula 8 (10), or Chemical Formula 8 ( 11) and butyl hexanesulfonate.

Figure 0004876495
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ジスルホン酸エステル誘導体の電解液における含有量は、5質量%以下とすることが好ましく、スルホン酸エステル誘導体の電解液における含有量は、5質量%以下とすることが好ましい。これらの含有量が多くなると、電解液の粘度が上昇し、イオン伝導性が低下してしまうからである。   The content of the disulfonic acid ester derivative in the electrolytic solution is preferably 5% by mass or less, and the content of the sulfonic acid ester derivative in the electrolytic solution is preferably 5% by mass or less. This is because when these contents increase, the viscosity of the electrolytic solution increases and the ionic conductivity decreases.

この電解液は、例えば、次のようにして二次電池に用いられる。   This electrolytic solution is used for a secondary battery as follows, for example.

(第1の二次電池)
図1は第1の二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。
(First secondary battery)
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the first secondary battery. This secondary battery is a so-called cylindrical type, and a wound electrode body 20 in which a belt-like positive electrode 21 and a negative electrode 22 are wound through a separator 23 inside a substantially hollow cylindrical battery can 11. have. The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14 and a heat sensitive resistance element (Positive Temperature Coefficient; PTC element) 16 are interposed via a gasket 17. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the heat sensitive resistance element 16, and the disk plate 15A is reversed when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating. Thus, the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is cut off. When the temperature rises, the heat sensitive resistance element 16 limits the current by increasing the resistance value and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20の中心には例えばセンターピン24が挿入されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウム(Al)などよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。   For example, a center pin 24 is inserted in the center of the wound electrode body 20. A positive electrode lead 25 made of aluminum (Al) or the like is connected to the positive electrode 21 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.

図2は図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aの両面に正極活物質層21Bが設けられた構造を有している。なお、図示はしないが、正極集電体21Aの片面のみに正極活物質層21Bを設けるようにしてもよい。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。   FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 has, for example, a structure in which a positive electrode active material layer 21B is provided on both surfaces of a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces. Although not shown, the positive electrode active material layer 21B may be provided only on one surface of the positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

正極活物質層21Bは、正極活物質として、例えば電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料を含んで構成されている。   The positive electrode active material layer 21 </ b> B includes a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, which is an electrode reactant, for example, as the positive electrode active material.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、硫化チタン(TiS2 ),硫化モリブデン(MoS2 ),セレン化ニオブ(NbSe2 )あるいは酸化バナジウム(V2 5 )などのリチウムを含有しない金属硫化物あるいは金属酸化物などが挙げられる。 Examples of the positive electrode material capable of inserting and extracting lithium include lithium such as titanium sulfide (TiS 2 ), molybdenum sulfide (MoS 2 ), niobium selenide (NbSe 2 ), and vanadium oxide (V 2 O 5 ). And metal sulfides or metal oxides that do not contain.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、また、Lix MIO2 (式中、MIは1種類以上の遷移金属元素を表す。xの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦x≦1.10である。)で表されるリチウム複合酸化物が挙げられる。遷移金属元素MIとしては、コバルト(Co)、ニッケル、マンガン(Mn)等が好ましい。このようなリチウム複合酸化物について具体的に例を挙げれば、LiCoO2 ,LiNiO2 ,Liy Niz Co1-z 2 (式中、y,zは電池の充放電状態によって異なり、通常0<y<1,0.5<z<1.0である)、あるいはLiMn2 4 などのスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物などがある。更にまた、Liv MIIPO4 (式中、MIIは1種類以上の遷移金属元素を表す。vの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、0.05≦v≦1.10である。)で表されるリチウムリン酸化物も挙げられ、具体的には、LiFePO4 などのチウム鉄リン酸化合物などがある。 As a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium, Li x MIO 2 (wherein MI represents one or more transition metal elements. The value of x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually 0.05 ≦ x ≦ 1.10)). As the transition metal element MI, cobalt (Co), nickel, manganese (Mn) and the like are preferable. A specific example for such a lithium composite oxide, LiCoO 2, LiNiO 2, Li y Ni z Co 1-z O 2 ( wherein, y, z vary according to charge and discharge state of the battery, usually 0 <Y <1, 0.5 <z <1.0), or a lithium manganese composite oxide having a spinel structure such as LiMn 2 O 4 . Furthermore, Li v MIIPO 4 (wherein MII represents one or more transition metal elements. The value of v varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is generally 0.05 ≦ v ≦ 1.10.) And, specifically, a lithium iron phosphate compound such as LiFePO 4 .

正極活物質層21Bは、必要に応じて導電剤あるいは結着剤を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、黒鉛,カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、1種または2種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム,フッ素系ゴムあるいはエチレンプロピレンジエンゴムなどの合成ゴム、またはポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料が挙げられ、1種または2種以上が混合して用いられる。   The positive electrode active material layer 21B may include a conductive agent or a binder as necessary. Examples of the conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black, and ketjen black, and one kind or a mixture of two or more kinds is used. In addition to the carbon material, a metal material or a conductive polymer material may be used as long as it is a conductive material. Examples of the binder include synthetic rubber such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber or ethylene propylene diene rubber, or a polymer material such as polyvinylidene fluoride, and one or two or more kinds are used in combination. It is done.

負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aの両面に負極活物質層22Bが設けられた構成を有している。なお、図示はしないが、負極集電体22Aの片面のみに負極活物質層22Bを設けるようにしてもよい。負極集電体22Aは、例えば、銅箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。   The negative electrode 22 has, for example, a configuration in which a negative electrode active material layer 22B is provided on both surfaces of a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces. Although not shown, the negative electrode active material layer 22B may be provided only on one surface of the negative electrode current collector 22A. The negative electrode current collector 22A is made of, for example, a metal foil such as a copper foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.

負極活物質層22Bは、負極活物質として、例えば電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料のいずれか1種または2種以上を含んで構成されており、必要に応じて、例えば正極活物質層21Bと同様の導電剤および結着剤を含んでいてもよい。   The negative electrode active material layer 22B includes one or more negative electrode materials capable of inserting and extracting lithium, which is an electrode reactant, for example, as a negative electrode active material. For example, the same conductive agent and binder as those of the positive electrode active material layer 21B may be included.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料が挙げられる。具体的には、人造黒鉛,天然黒鉛,熱分解炭素類,コークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼結体、繊維状炭素、活性炭、カーボンブラック類あるいは難黒鉛化性炭素などがある。コークス類としては、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどが挙げられる。なお、有機高分子化合物焼結体とは、フェノール類やフラン類などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium include a carbon material. Specifically, artificial graphite, natural graphite, pyrolytic carbons, cokes, graphites, glassy carbons, organic polymer compound sintered bodies, fibrous carbon, activated carbon, carbon blacks, or non-graphitizable carbon and so on. Examples of the coke include pitch coke, needle coke, and petroleum coke. The organic polymer compound sintered body is a carbonized material obtained by firing a polymer material such as phenols or furans at an appropriate temperature.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、また、リチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む負極材料も挙げられる。このような負極材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、また、これらの1種または2種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本発明において、合金には2種以上の金属元素からなるものに加えて、1種以上の金属元素と1種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体,共晶(共融混合物),金属間化合物あるいはそれらのうちの2種以上が共存するものがある。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium also include a negative electrode material capable of inserting and extracting lithium and including at least one of a metal element and a metalloid element as a constituent element. It is done. This is because a high energy density can be obtained by using such a negative electrode material. This negative electrode material may be a single element, alloy or compound of a metal element or a metalloid element, or may have at least a part of one or more of these phases. In the present invention, alloys include those containing one or more metal elements and one or more metalloid elements in addition to those composed of two or more metal elements. Moreover, the nonmetallic element may be included. There are structures in which a solid solution, a eutectic (eutectic mixture), an intermetallic compound, or two or more of them coexist.

この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、リチウムと合金を形成可能なマグネシウム(Mg),ホウ素(B),アルミニウム,ガリウム(Ga),インジウム(In),ケイ素(Si),ゲルマニウム(Ge),スズ(Sn),鉛(Pb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),銀(Ag),亜鉛(Zn),ハフニウム(Hf),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y),パラジウム(Pd)あるいは白金(Pt)が挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Examples of metal elements or metalloid elements constituting the negative electrode material include magnesium (Mg), boron (B), aluminum, gallium (Ga), indium (In), and silicon (Si) that can form an alloy with lithium. , Germanium (Ge), tin (Sn), lead (Pb), bismuth (Bi), cadmium (Cd), silver (Ag), zinc (Zn), hafnium (Hf), zirconium (Zr), yttrium (Y) , Palladium (Pd) or platinum (Pt). These may be crystalline or amorphous.

中でも、この負極材料としては、短周期型周期表における4B族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素およびスズの少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素およびスズは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。   Among these, as the negative electrode material, a material containing a 4B group metal element or a semimetal element in the short-period type periodic table as a constituent element is preferable, and at least one of silicon and tin is particularly preferable as a constituent element. This is because silicon and tin have a large ability to occlude and release lithium, and a high energy density can be obtained.

スズの合金としては、例えば、スズ以外の第2の構成元素として、ケイ素,ニッケル,銅(Cu),鉄,コバルト,マンガン,亜鉛,インジウム,銀,チタン(Ti),ゲルマニウム,ビスマス,アンチモン(Sb),およびクロム(Cr)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第2の構成元素として、スズ,ニッケル,銅,鉄,コバルト,マンガン,亜鉛,インジウム,銀,チタン,ゲルマニウム,ビスマス,アンチモンおよびクロムからなる群のうちの少なくとも1種を含むものが挙げられる。   Examples of tin alloys include silicon, nickel, copper (Cu), iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium (Ti), germanium, bismuth, and antimony (second constituent elements other than tin). Sb) and those containing at least one selected from the group consisting of chromium (Cr). As an alloy of silicon, for example, as a second constituent element other than silicon, among the group consisting of tin, nickel, copper, iron, cobalt, manganese, zinc, indium, silver, titanium, germanium, bismuth, antimony and chromium The thing containing at least 1 sort (s) of these is mentioned.

スズの化合物あるいはケイ素の化合物としては、例えば、酸素(O)あるいは炭素(C)を含むものが挙げられ、スズまたはケイ素に加えて、上述した第2の構成元素を含んでいてもよい。   Examples of the tin compound or silicon compound include those containing oxygen (O) or carbon (C), and may contain the second constituent element described above in addition to tin or silicon.

なお、この負極材料は、上述したリチウムを吸蔵および放出することが可能な炭素材料と共に用いるようにしてもよい。炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、これらを共に用いるようにすればようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるので好ましい。また、炭素材料は、導電剤としても機能するので好ましい。   In addition, you may make it use this negative electrode material with the carbon material which can occlude and discharge | release lithium mentioned above. Carbon materials have very little change in the crystal structure that occurs during charge and discharge, and if they are used together, high energy density and excellent cycle characteristics can be obtained. preferable. A carbon material is also preferable because it functions as a conductive agent.

リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、更に、他の金属化合物あるいは高分子材料も挙げられる。他の金属化合物としては、酸化鉄,酸化ルテニウム,酸化モリブデン,酸化タングステン,酸化チタンあるいは酸化スズなどの酸化物、硫化ニッケルあるいは硫化モリブデンなどの硫化物、または窒化リチウムなどの窒化物が挙げられ、高分子材料としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。   Examples of the negative electrode material capable of inserting and extracting lithium further include other metal compounds and polymer materials. Other metal compounds include oxides such as iron oxide, ruthenium oxide, molybdenum oxide, tungsten oxide, titanium oxide or tin oxide, sulfides such as nickel sulfide or molybdenum sulfide, or nitrides such as lithium nitride, Examples of the polymer material include polyacetylene and polypyrrole.

セパレータ23は、正極21と負極22とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるものである。セパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これらの2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。   The separator 23 separates the positive electrode 21 and the negative electrode 22 and allows lithium ions to pass through while preventing a short circuit of current due to contact between the two electrodes. The separator 23 is composed of, for example, a porous film made of a synthetic resin made of polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, or the like, or a porous film made of an inorganic material such as a ceramic nonwoven fabric. The porous film may be laminated.

セパレータ23には、上述した電解液が含浸されている。これにより、負極22における電解液の分解反応を抑制することができ、サイクル特性を向上させることができるようになっている。   The separator 23 is impregnated with the above-described electrolytic solution. Thereby, the decomposition reaction of the electrolytic solution in the negative electrode 22 can be suppressed, and the cycle characteristics can be improved.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。続いて、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し、正極21を作製する。   First, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder are mixed to prepare a positive electrode mixture, and the positive electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like material. A positive electrode mixture slurry is obtained. Subsequently, the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21A and the solvent is dried. Then, the positive electrode active material layer 21B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the positive electrode 21 is manufactured.

また、例えば、負極活物質と、結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し溶剤を乾燥させたのち、ロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し、負極22を作製する。   Further, for example, a negative electrode active material and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to obtain a paste-like negative electrode mixture slurry And Subsequently, the negative electrode mixture slurry is applied to the negative electrode current collector 22A, and the solvent is dried. Then, the negative electrode active material layer 22B is formed by compression molding using a roll press or the like, and the negative electrode 22 is manufactured.

次いで、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。そののち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解液を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1に示した二次電池が完成する。   Next, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by welding or the like. After that, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound through the separator 23, and the tip of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the tip of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13 and stored in the battery can 11. After the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are accommodated in the battery can 11, the electrolytic solution is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. After that, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end of the battery can 11 by caulking through a gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 1 is completed.

この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極活物質層21Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極活物質層22Bに吸蔵される。また、放電を行うと、例えば、負極活物質層22Bからリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極活物質層21Bに吸蔵される。その際、電解液には、化5に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化6に示したスルホン酸エステル誘導体とが含まれているので、電解液の化学的安定性が向上し、負極22における電解液の分解反応が抑制される。   In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode active material layer 21B and inserted into the negative electrode active material layer 22B through the electrolytic solution. In addition, when discharging is performed, for example, lithium ions are released from the negative electrode active material layer 22B and inserted into the positive electrode active material layer 21B through the electrolytic solution. At that time, the electrolytic solution contains the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 5 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 6, so that the chemical stability of the electrolytic solution is improved, and The decomposition reaction of the electrolytic solution is suppressed.

このように本実施の形態によれば、電解液に化5に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化6に示したスルホン酸エステル誘導体とを含むようにしたので、電解液の化学的安定性を向上させることができ、サイクル特性を向上させることができる。   As described above, according to the present embodiment, the electrolytic solution includes the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 5 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 6, so that the chemical stability of the electrolytic solution is improved. The cycle characteristics can be improved.

特に、電解液におけるジスルホン酸エステル誘導体の含有量を5質量%以下とすると共に、スルホン酸エステル誘導体の含有量を5質量%以下とするようにすれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, when the content of the disulfonic acid ester derivative in the electrolytic solution is 5% by mass or less and the content of the sulfonic acid ester derivative is 5% by mass or less, a higher effect can be obtained.

(第2の二次電池)
図3は、第2の二次電池の構成を表すものである。この二次電池は、いわゆるラミネートフィルム型といわれるものであり、正極リード31および負極リード32が取り付けられた巻回電極体30をフィルム状の外装部材40の内部に収容したものである。
(Secondary secondary battery)
FIG. 3 shows the configuration of the second secondary battery. This secondary battery is a so-called laminate film type, and has a wound electrode body 30 to which a positive electrode lead 31 and a negative electrode lead 32 are attached accommodated in a film-shaped exterior member 40.

正極リード31および負極リード32は、外装部材40の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されており、アルミニウム,銅,ニッケルあるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されている。   The positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are led out, for example, in the same direction from the inside of the exterior member 40 to the outside, and are each made of a metal material such as aluminum, copper, nickel, or stainless steel.

外装部材40は、例えば、ナイロンフィルム,アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材40は、例えば、ポリエチレンフィルム側と巻回電極体30とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材40と正極リード31および負極リード32との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム41が挿入されている。密着フィルム41は、正極リード31および負極リード32に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン,ポリプロピレン,変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。   The exterior member 40 is made of, for example, a rectangular aluminum laminated film in which a nylon film, an aluminum foil, and a polyethylene film are bonded together in this order. For example, the exterior member 40 is disposed so that the polyethylene film side and the wound electrode body 30 face each other, and the outer edge portions are in close contact with each other by fusion bonding or an adhesive. An adhesive film 41 is inserted between the exterior member 40 and the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 to prevent intrusion of outside air. The adhesion film 41 is made of a material having adhesion to the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32, for example, a polyolefin resin such as polyethylene, polypropylene, modified polyethylene, or modified polypropylene.

なお、外装部材40は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム,ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。   The exterior member 40 may be made of a laminated film having another structure, a polymer film such as polypropylene, or a metal film instead of the above-described aluminum laminated film.

図4は、図3に示した巻回電極体30のI−I線沿った断面構造を表すものである。巻回電極体30は、正極33と負極34とをセパレータ35および電解質層36を介して積層し、巻回したものであり、最外周は保護テープ37により保護されている。   FIG. 4 shows a cross-sectional structure taken along line II of the spirally wound electrode body 30 shown in FIG. The wound electrode body 30 is formed by stacking and winding a positive electrode 33 and a negative electrode 34 with a separator 35 and an electrolyte layer 36 interposed therebetween, and the outermost periphery is protected by a protective tape 37.

正極33は、正極集電体33Aの片面あるいは両面に正極活物質層33Bが設けられた構造を有している。負極34は、負極集電体34Aの片面あるいは両面に負極活物質層34Bが設けられた構造を有しており、負極活物質層34Bと正極活物質層33Bとが対向するように配置されている。正極集電体33A,正極活物質層33B,負極集電体34A,負極活物質層34Bおよびセパレータ35の構成は、上述した第1の二次電池における正極集電体21A,正極活物質層21B,負極集電体22A,負極活物質層22Bおよびセパレータ23と同様である。   The positive electrode 33 has a structure in which a positive electrode active material layer 33B is provided on one or both surfaces of a positive electrode current collector 33A. The negative electrode 34 has a structure in which a negative electrode active material layer 34B is provided on one surface or both surfaces of a negative electrode current collector 34A, and the negative electrode active material layer 34B and the positive electrode active material layer 33B are arranged to face each other. Yes. The configurations of the positive electrode current collector 33A, the positive electrode active material layer 33B, the negative electrode current collector 34A, the negative electrode active material layer 34B, and the separator 35 are the same as the positive electrode current collector 21A and the positive electrode active material layer 21B in the first secondary battery described above. , The same as the anode current collector 22A, the anode active material layer 22B, and the separator 23.

電解質層36は、本実施の形態に係る電解液と、この電解液を保持する保持体となる高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となっている。ゲル状の電解質は高いイオン伝導率を得ることができると共に、漏液を防止することができるので好ましい。電解液の構成は、第1の二次電池と同様である。   The electrolyte layer 36 includes an electrolytic solution according to the present embodiment and a polymer compound that serves as a holding body that holds the electrolytic solution, and has a so-called gel shape. A gel electrolyte is preferable because it can obtain high ionic conductivity and prevent leakage. The configuration of the electrolytic solution is the same as that of the first secondary battery.

高分子化合物としては、例えば、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリメタクリレートなどのエステル系高分子化合物あるいはアクリレート系高分子化合物、またはポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ化ビニリデンの重合体が挙げられ、これらのうちのいずれか1種または2種以上が混合して用いられる。特に、酸化還元安定性の観点からは、フッ化ビニリデンの重合体などのフッ素系高分子化合物を用いることが望ましい。   Examples of the polymer compound include, for example, an ether polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing polyethylene oxide, an ester polymer compound such as polymethacrylate, or an acrylate polymer compound, or polyvinylidene fluoride or vinylidene fluoride. Examples thereof include polymers of vinylidene fluoride such as a copolymer with hexafluoropropylene, and any one of these or a mixture of two or more thereof is used. In particular, from the viewpoint of redox stability, it is desirable to use a fluorine-based polymer compound such as a vinylidene fluoride polymer.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、上述したようにして正極33および負極34を形成したのち、正極33および負極34のそれぞれに、電解液と、高分子化合物と、混合溶剤とを含む前駆溶液を塗布し、混合溶剤を揮発させて電解質層36を形成する。次いで、正極集電体33Aに正極リード31を取り付けると共に、負極集電体34Aに負極リード32を取り付ける。続いて、電解質層36が形成された正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層したのち、長手方向に巻回して巻回電極体30を形成する。そののち、例えば、外装部材40の間に巻回電極体30を挟み込み、外装部材40の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極リード31および負極リード32と外装部材40との間には密着フィルム41を挿入する。これにより、図3および図4に示した二次電池が完成する。   First, after forming the positive electrode 33 and the negative electrode 34 as described above, a precursor solution containing an electrolytic solution, a polymer compound, and a mixed solvent is applied to each of the positive electrode 33 and the negative electrode 34 to volatilize the mixed solvent. Thus, the electrolyte layer 36 is formed. Next, the positive electrode lead 31 is attached to the positive electrode current collector 33A, and the negative electrode lead 32 is attached to the negative electrode current collector 34A. Subsequently, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 on which the electrolyte layer 36 is formed are stacked via the separator 35, and then wound in the longitudinal direction to form the wound electrode body 30. After that, for example, the wound electrode body 30 is sandwiched between the exterior members 40, and the outer edge portions of the exterior members 40 are sealed and sealed by thermal fusion or the like. At that time, the adhesion film 41 is inserted between the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 and the exterior member 40. Thereby, the secondary battery shown in FIGS. 3 and 4 is completed.

また、この二次電池は、次のようにして作製してもよい。まず、上述したようにして正極33および負極34を作製し、正極33および負極34に正極リード31および負極リード32を取り付けたのち、正極33と負極34とをセパレータ35を介して積層して巻回し、最外周部に保護テープ37を接着して、巻回電極体30の前駆体である巻回体を形成する。次いで、この巻回体を外装部材40に挟み、一辺を除く外周縁部を熱融着して袋状とし、外装部材40の内部に収納する。続いて、電解液と、高分子化合物の原料であるモノマーと、必要に応じて重合開始剤あるいは重合禁止剤などの他の材料とを含む電解質用組成物を用意し、外装部材40の内部に注入したのち、外装部材40の開口部を熱融着して密封する。そののち、必要に応じて熱を加えてモノマーを重合させて高分子化合物とすることにより、ゲル状の電解質層36を形成し、図3,4に示した二次電池を組み立てる。   Further, this secondary battery may be manufactured as follows. First, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are prepared as described above, and after the positive electrode lead 31 and the negative electrode lead 32 are attached to the positive electrode 33 and the negative electrode 34, the positive electrode 33 and the negative electrode 34 are stacked via the separator 35 and wound. Rotate and adhere the protective tape 37 to the outermost periphery to form a wound body that is a precursor of the wound electrode body 30. Next, the wound body is sandwiched between the exterior members 40, and the outer peripheral edge portion excluding one side is heat-sealed to form a bag shape, and is stored inside the exterior member 40. Subsequently, an electrolyte composition including an electrolytic solution, a monomer that is a raw material of the polymer compound, and other materials such as a polymerization initiator or a polymerization inhibitor as necessary is prepared, and the interior of the exterior member 40 is prepared. After the injection, the opening of the exterior member 40 is heat-sealed and sealed. After that, if necessary, heat is applied to polymerize the monomer to form a polymer compound, thereby forming a gel electrolyte layer 36 and assembling the secondary battery shown in FIGS.

この二次電池の作用は、上述した第1の二次電池と同様である。   The operation of this secondary battery is the same as that of the first secondary battery described above.

このように第2の二次電池おいても、電解液に、化5に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化6に示したスルホン酸エステル誘導体とを含むようにしたので、サイクル特性を向上させることができる。   As described above, also in the second secondary battery, since the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 5 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 6 are included in the electrolytic solution, cycle characteristics are improved. be able to.

更に、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。   Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail.

(実施例1−1)
図1,2に示した円筒型の二次電池を作製した。まず、負極活物質であるコバルト酸リチウム(LiCoO2 )粉末95質量部と、炭酸リチウム粉末(Li2 CO3 )粉末5質量部とを混合し、この混合物94質量部と、導電剤としてケッチェンブラック(アモルファス性炭素粉)3質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合し、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとした。次いで、この正極合剤スラリーを厚み20μmの帯状のアルミニウム箔よりなる正極集電体21Aの両面に均一に塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し正極21を作製した。正極21の総厚みは150μmとした。そののち、正極集電体21Aの一端にアルミニウム製の正極リード25を取り付けた。
(Example 1-1)
The cylindrical secondary battery shown in FIGS. First, 95 parts by mass of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) powder as a negative electrode active material and 5 parts by mass of lithium carbonate powder (Li 2 CO 3 ) powder were mixed, and 94 parts by mass of this mixture and Ketjen as a conductive agent. 3 parts by mass of black (amorphous carbon powder) and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to obtain a positive electrode mixture slurry. Next, the positive electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a positive electrode current collector 21A made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and compression-molded to form a positive electrode active material layer 21B to produce a positive electrode 21. . The total thickness of the positive electrode 21 was 150 μm. After that, an aluminum positive electrode lead 25 was attached to one end of the positive electrode current collector 21A.

また、負極活物質として平均粒径30μmの人造黒鉛粉末90質量部と、ポリフッ化ビニリデン10質量部とを混合し、溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーとした。そののち、この負極合剤スラリーを厚み15μmの帯状銅箔よりなる負極集電体22Aの両面に均一に塗布して乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し負極22を作製した。負極22の総厚みは160μmとした。続いて、負極集電体22Aの一端にニッケル製の負極リード26を取り付けた。   Further, 90 parts by mass of artificial graphite powder having an average particle size of 30 μm and 10 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a negative electrode active material were mixed and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to obtain a negative electrode mixture slurry. . After that, this negative electrode mixture slurry was uniformly applied to both surfaces of a negative electrode current collector 22A made of a strip-shaped copper foil having a thickness of 15 μm, dried, and compression molded to form a negative electrode active material layer 22B to produce a negative electrode 22. . The total thickness of the negative electrode 22 was 160 μm. Subsequently, a negative electrode lead 26 made of nickel was attached to one end of the negative electrode current collector 22A.

正極21および負極22をそれぞれ作製したのち、微多孔膜よりなるセパレータ23を用意し、負極22,セパレータ23,正極21,セパレータ23の順に積層してこの積層体を渦巻型に多数回巻回することにより、外径17.5mmのジェリーロール型の巻回電極体20を作製した。   After preparing the positive electrode 21 and the negative electrode 22, a separator 23 made of a microporous film is prepared, and the negative electrode 22, the separator 23, the positive electrode 21, and the separator 23 are laminated in this order, and this laminate is wound many times in a spiral shape. Thus, a jelly roll type wound electrode body 20 having an outer diameter of 17.5 mm was produced.

巻回電極体20を作製したのち、巻回電極体20を一対の絶縁板12,13で挟み、負極リード26を電池缶11に溶接すると共に、正極リード25を安全弁機構15に溶接して、巻回電極体20をニッケルめっきした鉄製の電池缶11の内部に収納した。続いて、電池缶11の内部に電解液を減圧方式により注入した。電解液には、炭酸エチレンと炭酸ジメチルと炭酸ビニレンとを、炭酸エチレン:炭酸ジメチル:炭酸ビニレン=30:69:1の体積比で混合した混合溶媒に、電解質塩としてLiPF6 を溶解させ、更に添加剤として化5に示したジスルホン酸エステル誘導体および化6に示したスルホン酸エステル誘導体を添加した。ジスルホン酸エステル誘導体は、化7(3)に示した1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートとし、スルホン酸エステル誘導体は、化8(5)に示したメタンスルホン酸ブチルとした。また、電解液におけるジスルホン酸エステル誘導体、およびスルホン酸エステル誘導体の含有量は、それぞれ1質量%とし、LiPF6 の濃度は1mol/lとした。 After producing the wound electrode body 20, the wound electrode body 20 is sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13, the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11, and the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15. The wound electrode body 20 was housed inside a nickel-plated iron battery can 11. Subsequently, an electrolytic solution was injected into the battery can 11 by a reduced pressure method. In the electrolytic solution, LiPF 6 is dissolved as an electrolyte salt in a mixed solvent in which ethylene carbonate, dimethyl carbonate, and vinylene carbonate are mixed in a volume ratio of ethylene carbonate: dimethyl carbonate: vinylene carbonate = 30: 69: 1, As additives, disulfonic acid ester derivatives shown in Chemical formula 5 and sulfonic acid ester derivatives shown in Chemical formula 6 were added. The disulfonic acid ester derivative was 1,4-butanediol dimethanesulfonate shown in Chemical Formula 7 (3), and the sulfonic acid ester derivative was butyl methanesulfonic acid shown in Chemical Formula 8 (5). The contents of the disulfonic acid ester derivative and the sulfonic acid ester derivative in the electrolytic solution were each 1% by mass, and the concentration of LiPF 6 was 1 mol / l.

そののち、ガスケット27を介して電池蓋24を電池缶21にかしめることにより、直径18mm、高さ65mmの円筒型の二次電池を作製した。   After that, the battery lid 24 was caulked to the battery can 21 via the gasket 27 to produce a cylindrical secondary battery having a diameter of 18 mm and a height of 65 mm.

実施例1−1に対する比較例1−1として、ジスルホン酸エステル誘導体およびスルホン酸エステル誘導体を添加しなかったことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。また、比較例1−2,1−3として、スルホン酸エステル誘導体を添加せず、ジスルホン酸エステル誘導体のみを添加したことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。電解液におけるジスルホン酸エステル誘導体の含有量は、比較例1−2では1質量%とし、比較例1−3では2質量%とした。更に、比較例1−4,1−5として、ジスルホン酸エステル誘導体を添加せず、スルホン酸エステル誘導体のみを添加したことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。電解液におけるスルホン酸エステル誘導体の含有量は、比較例1−4では1質量%とし、比較例1−5では2質量%とした。   As Comparative Example 1-1 with respect to Example 1-1, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the disulfonic acid ester derivative and the sulfonic acid ester derivative were not added. Further, as Comparative Examples 1-2 and 1-3, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that only the disulfonic acid ester derivative was added without adding the sulfonic acid ester derivative. did. The content of the disulfonic acid ester derivative in the electrolytic solution was 1% by mass in Comparative Example 1-2 and 2% by mass in Comparative Example 1-3. Further, as Comparative Examples 1-4 and 1-5, a secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that only the sulfonic acid ester derivative was added without adding the disulfonic acid ester derivative. did. The content of the sulfonic acid ester derivative in the electrolytic solution was 1% by mass in Comparative Example 1-4, and 2% by mass in Comparative Example 1-5.

作製した実施例1−1および比較例1−1〜5の二次電池について、充放電を行い、サイクル特性を調べた。その際、充電は、500mAの定電流で、電池電圧が4.2Vになるまで行なったのち、4.2Vの定電圧で、充電の総時間が8時間になるまで行い、放電は、300mAの定電流で電池電圧が2.75Vになるまで行った。サイクル特性は、この充放電を繰り返し、2サイクル目の放電容量に対する200サイクル目の放電容量維持率、すなわち、(200サイクル目の放電容量/2サイクル目の放電容量)×100(%)から求めた。結果を表1に示す。   About the produced secondary battery of Example 1-1 and Comparative Examples 1-1-5, charging / discharging was performed and cycling characteristics were investigated. At that time, charging was performed at a constant current of 500 mA until the battery voltage reached 4.2 V, and then at a constant voltage of 4.2 V until the total charging time was 8 hours, and discharging was performed at 300 mA. The test was performed at a constant current until the battery voltage reached 2.75V. The cycle characteristics are obtained by repeating this charging / discharging, from the discharge capacity maintenance ratio at the 200th cycle with respect to the discharge capacity at the second cycle, that is, (discharge capacity at the 200th cycle / discharge capacity at the second cycle) × 100 (%). It was. The results are shown in Table 1.

Figure 0004876495
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表1から分かるように、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートと、メタンスルホン酸ブチルとを用いた実施例1−1によれば、これらを添加していない比較例1−1、あるいはこれらのいずれかのみを添加した比較例1−2,1−4よりも、放電容量維持率が飛躍的に上昇した。また、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートのみ、あるいはメタンスルホン酸ブチルのみを、それぞれ実施例1−1における1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートおよびメタンスルホン酸ブチルの総含有量と同量とした比較例1−3,1−5では、実施例1−1に比べて放電容量維持率の改善効果は低かった。   As can be seen from Table 1, according to Example 1-1 using 1,4-butanediol dimethanesulfonate and butyl methanesulfonate, Comparative Example 1-1 in which these were not added, or these The discharge capacity retention rate increased dramatically compared to Comparative Examples 1-2 and 1-4 to which only one of them was added. In addition, only 1,4-butanediol dimethanesulfonate or only butylmethanesulfonate was used in the same amount as the total content of 1,4-butanedioldimethanesulfonate and butylmethanesulfonate in Example 1-1, respectively. In Comparative Examples 1-3 and 1-5, the effect of improving the discharge capacity retention rate was lower than that of Example 1-1.

すなわち、化5に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化6に示したジスルホン酸エステル誘導体とを混合して用いるようにすれば、サイクル特性を向上させることができることが分かった。   That is, it was found that the cycle characteristics can be improved by mixing and using the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 5 and the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 6.

(実施例2−1〜2−10)
メタンスルホン酸ブチルに代えて、他のスルホン酸エステル誘導体を用いたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。スルホン酸エステル誘導体は、実施例2−1では、化8(1)に示したメタンスルホン酸メチルとし、実施例2−2では、化8(2)に示したメタンスルホン酸エチルとし、実施例2−3では、化8(3)に示したメタンスルホン酸プロピルとし、実施例2−4では、化8(4)に示したメタンスルホン酸イソプロピルとし、実施例2−5では、化8(6)に示したメタンスルホン酸ヘキシルとし、実施例2−6では、化8(7)に示したエタンスルホン酸ブチルとし、実施例2−7では、化8(8)に示したプロパンスルホン酸ブチルとし、実施例2−8では、化8(9)に示したイソプロパンスルホン酸ブチルとし、実施例2−9では、化8(10)に示したブタンスルホン酸ブチルとし、実施例2−10では、化8(11)に示したヘキサンスルホン酸ブチルとした。
(Examples 2-1 to 2-10)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that another sulfonic acid ester derivative was used instead of butyl methanesulfonate. In Example 2-1, the sulfonic acid ester derivative was methyl methanesulfonate shown in Chemical Formula 8 (1), and in Example 2-2, the ethyl methanesulfonate shown in Chemical Formula 8 (2) was used. In 2-3, propyl methanesulfonate shown in Chemical Formula 8 (3) is used, in Example 2-4, isopropyl methanesulfonate shown in Chemical Formula 8 (4) is used, and in Example 2-5, Chemical Formula 8 ( Hexyl methanesulfonate shown in 6), butyl ethanesulfonate shown in Chemical Formula 8 (7) in Example 2-6, and propanesulfonic acid shown in Chemical Formula 8 (8) in Example 2-7 In Example 2-8, butyl isopropanesulfonate shown in Chemical Formula 8 (9) was used, and in Example 2-9, butyl butanesulfonate shown in Chemical Formula 8 (10) was used. 10 is the same as that shown in Chemical formula 8 (11). It was a three-sulfonic acid butyl.

作製した実施例2−1〜2−10の二次電池について、実施例1−1と同様にして、サイクル特性を調べた。結果を表2に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 2-1 to 2-10, cycle characteristics were examined in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 2.

Figure 0004876495
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表2から分かるように、他のスルホン酸エステル誘導体を用いた実施例2−1〜2−10においても、実施例1−1と同様に、放電容量維持率が飛躍的に向上した。すなわち、他の化6に示したスルホン酸エステル誘導体を用いるようにしても、サイクル特性を向上させることができることが分かった。   As can be seen from Table 2, in Examples 2-1 to 2-10 using other sulfonic acid ester derivatives, the discharge capacity retention rate was dramatically improved as in Example 1-1. That is, it was found that the cycle characteristics can be improved even when other sulfonic acid ester derivatives shown in Chemical Formula 6 are used.

(実施例3−1〜3−6)
1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートに代えて、他のジスルホン酸エステル誘導体を用いたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。ジスルホン酸エステル誘導体は、実施例3−1では、化7(1)に示したエチレングリコールジメタンスルホネートとし、実施例3−2では、化7(2)に示した1,3−プロパンジオールジメタンスルホネートとし、実施例3−3では、化7(4)に示した1,6−ヘキサンジオールジメタンスルホネートとし、実施例3−4では、化7(5)に示した1,4−ブタンジオールジエタンスルホネートとし、実施例3−5では、化7(6)に示した1,4−ブタンジオールジプロパンスルホネートとし、実施例3−6では、化7(7)に示した1,4−ブタンジオールジイソプロパンスルホネートとした。
(Examples 3-1 to 3-6)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that another disulfonic acid ester derivative was used instead of 1,4-butanediol dimethanesulfonate. In Example 3-1, the disulfonic acid ester derivative was ethylene glycol dimethanesulfonate shown in Chemical formula 7 (1), and in Example 3-2, 1,3-propanediol diester shown in Chemical formula 7 (2) was used. In Example 3-3, 1,6-hexanediol dimethanesulfonate shown in Chemical Formula 7 (4) was used, and in Example 3-4, 1,4-butane shown in Chemical Formula 7 (5) was used. Diol diethane sulfonate, 1,4-butanediol dipropane sulfonate shown in Chemical Formula 7 (6) in Example 3-5, and 1, 4 shown in Chemical Formula 7 (7) in Example 3-6 -Butanediol diisopropane sulfonate.

作製した実施例3−1〜3−6の二次電池について、実施例1−1と同様にして、サイクル特性を調べた。結果を表3に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 3-1 to 3-6, the cycle characteristics were examined in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 3.

Figure 0004876495
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表3から分かるように、他のジスルホン酸エステル誘導体を用いた実施例3−1〜3−6においても、実施例1−1と同様に、放電容量維持率が飛躍的に向上した。すなわち、他の化5に示したジスルホン酸エステル誘導体を用いるようにしても、サイクル特性を向上させることができることが分かった。   As can be seen from Table 3, also in Examples 3-1 to 3-6 using other disulfonic acid ester derivatives, the discharge capacity retention rate was dramatically improved as in Example 1-1. That is, it was found that the cycle characteristics can be improved even when the disulfonic acid ester derivative shown in the other chemical formula 5 is used.

(実施例4−1〜4−4,5−1〜5−4)
実施例4−1〜4−4として、電解液における1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートの含有量を変化させたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。電解液における1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートの含有量は、実施例4−1では5質量%とし、実施例4−2では2質量%とし、実施例4−3では0.1質量%とし、実施例4−4では0.01質量%とした。
(Examples 4-1 to 4-4, 5-1 to 5-4)
As Examples 4-1 to 4-4, secondary batteries were produced in the same manner as in Example 1-1 except that the content of 1,4-butanediol dimethanesulfonate in the electrolytic solution was changed. did. The content of 1,4-butanediol dimethanesulfonate in the electrolytic solution is 5% by mass in Example 4-1, 2% by mass in Example 4-2, and 0.1% by mass in Example 4-3. In Example 4-4, the content was 0.01% by mass.

実施例5−1〜5−4として、電解液におけるメタンスルホン酸ブチルの含有量を変化させたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。電解液におけるメタンスルホン酸ブチルの含有量は、実施例5−1では5質量%とし、実施例5−2では2質量%とし、実施例5−3では0.1質量%とし、実施例5−4では0.01質量%とした。   As Examples 5-1 to 5-4, secondary batteries were fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that the content of butyl methanesulfonate in the electrolytic solution was changed. The content of butyl methanesulfonate in the electrolytic solution was 5% by mass in Example 5-1, 2% by mass in Example 5-2, 0.1% by mass in Example 5-3, and Example 5 In -4, the content was 0.01% by mass.

作製した実施例4−1〜4−4,5−1〜5−5の二次電池について、実施例1−1と同様にしてサイクル特性を調べた。結果を表4,5に示す。   Regarding the fabricated secondary batteries of Examples 4-1 to 4-4 and 5-1 to 5-5, cycle characteristics were examined in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Tables 4 and 5.

Figure 0004876495
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Figure 0004876495
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表4,5から分かるように、放電容量維持率は、電解液における1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートの含有量、あるいはメタンスルホン酸ブチルの含有量が多くなるに伴い大きくなり、極大値を示したのち低下する傾向が観られた。   As can be seen from Tables 4 and 5, the discharge capacity retention rate increases as the content of 1,4-butanediol dimethanesulfonate or butylmethanesulfonate in the electrolyte increases, and the maximum value is reached. After showing, there was a tendency to decrease.

すなわち、電解液における化5に示したジスルホン酸エステル誘導体の含有量を5質量%以下とし、電解液における化6に示したスルホン酸エステル誘導体の含有量を5質量%以下とするようにすれば、好ましいことが分かった。   That is, if the content of the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical Formula 5 in the electrolytic solution is 5% by mass or less and the content of the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical Formula 6 in the electrolytic solution is 5% by mass or less. It turned out to be preferable.

(実施例6−1〜6−4)
溶媒の組成を代えたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。溶媒は、実施例6−1では、炭酸エチレン(EC)と、炭酸ジメチル(DMC)と、炭酸エチルメチル(MEC)と、炭酸ビニレン(VC)とを、炭酸エチレン:炭酸ジメチル:炭酸エチルメチル:炭酸ビニレン=30:39:30:1の体積比で混合した混合溶媒とし、実施例6−2では、炭酸エチレンと、炭酸ジメチルと、炭酸ジエチル(DEC)と、炭酸ビニレンとを、炭酸エチレン:炭酸ジメチル:炭酸ジエチル:炭酸ビニレン=30:39:30:1の体積比で混合した混合溶媒とし、実施例6−3では、炭酸エチレンと、炭酸プロピレン(PC)と、炭酸ジメチルと、炭酸ビニレンとを、炭酸エチレン:炭酸プロピレン:炭酸ジメチル:炭酸ビニレン=20:10:69:1の体積比で混合した混合溶媒とし、実施例6−4では、炭酸エチレンと、4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン(FEC)と、炭酸ジメチルと、炭酸ビニレンとを、炭酸エチレン:4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オン:炭酸ジメチル:炭酸ビニレン=20:10:69:1の体積比で混合した混合溶媒とした。
(Examples 6-1 to 6-4)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1, except that the composition of the solvent was changed. In Example 6-1, the solvent was ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), ethyl methyl carbonate (MEC), and vinylene carbonate (VC), ethylene carbonate: dimethyl carbonate: ethyl methyl carbonate: Vinylene carbonate = a mixed solvent mixed at a volume ratio of 30: 39: 30: 1. In Example 6-2, ethylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate (DEC), and vinylene carbonate were mixed with ethylene carbonate: Dimethyl carbonate: diethyl carbonate: vinylene carbonate = a mixed solvent mixed at a volume ratio of 30: 39: 30: 1. In Example 6-3, ethylene carbonate, propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate, and vinylene carbonate And a mixed solvent of ethylene carbonate: propylene carbonate: dimethyl carbonate: vinylene carbonate = 20: 10: 69: 1, and in Example 6-4 Ethylene carbonate, 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one (FEC), dimethyl carbonate, and vinylene carbonate, ethylene carbonate: 4-fluoro-1,3-dioxolan-2-one: dimethyl carbonate : Vinylene carbonate = a mixed solvent mixed at a volume ratio of 20: 10: 69: 1.

実施例6−1〜6−4に対する比較例6−1〜6−4として、ジスルホン酸エステル誘導体およびスルホン酸エステル誘導体を添加しなかったことを除き、他は実施例6−1〜6−4と同様にして二次電池を作製した。   As Comparative Examples 6-1 to 6-4 with respect to Examples 6-1 to 6-4, except that the disulfonic acid ester derivative and the sulfonic acid ester derivative were not added, the others were Examples 6-1 to 6-4. A secondary battery was fabricated in the same manner as described above.

作製した実施例6−1〜6−4および比較例6−1〜6−4の二次電池について、実施例1−1と同様にしてサイクル特性を調べた。結果を表6に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 6-1 to 6-4 and Comparative examples 6-1 to 6-4, the cycle characteristics were examined in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 6.

Figure 0004876495
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表6から分かるように、他の溶媒を用い、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートと、メタンスルホン酸ブチルとを用いた実施例6−1〜6−4によれば、実施例1−1と同様に、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートおよびメタンスルホン酸ブチルを用いなかった比較例6−1〜6−4よりも、それぞれ放電容量維持率が飛躍的に向上した。   As can be seen from Table 6, according to Examples 6-1 to 6-4 using other solvents and using 1,4-butanediol dimethanesulfonate and butyl methanesulfonate, Example 1-1 Similarly to Comparative Examples 6-1 to 6-4 in which 1,4-butanediol dimethanesulfonate and butyl methanesulfonate were not used, the discharge capacity retention rates were dramatically improved.

すなわち、化5に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化6に示したスルホン酸エステル誘導体とを用いるようにすれば、他の溶媒を用いても、サイクル特性を向上させることができることが分かった。   That is, it was found that if the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 5 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 6 were used, the cycle characteristics could be improved even if other solvents were used.

(実施例7−1〜7−4)
コバルト酸リチウム(LiCoO2 )に代えて、他の正極活物質を用いたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。正極活物質は、実施例7−1では、LiNi0.8 Co0.2 2 とし、実施例7−2ではLiNi0.5 Co0.5 2 とし、実施例7−3,7−4では、LiCoO2 と、LiNi0.8 Co0.2 2 とを、LiCoO2 :LiNi0.8 Co0.2 2 =1:1または1:2の質量比で混合したものとした。
(Examples 7-1 to 7-4)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that another positive electrode active material was used instead of lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ). The positive electrode active material is LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 in Example 7-1, LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 in Example 7-2, and LiCoO 2 and LiNi in Examples 7-3 and 7-4. 0.8 Co 0.2 O 2 was mixed at a mass ratio of LiCoO 2 : LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 = 1: 1 or 1: 2.

実施例7−1〜7−4に対する比較例7−1〜7−4として、ジスルホン酸エステル誘導体およびスルホン酸エステル誘導体を添加しなかったことを除き、他は実施例7−1〜7−4と同様にして二次電池を作製した。   As Comparative Examples 7-1 to 7-4 with respect to Examples 7-1 to 7-4, except that a disulfonic acid ester derivative and a sulfonic acid ester derivative were not added, the others were Examples 7-1 to 7-4. A secondary battery was fabricated in the same manner as described above.

作製した実施例7−1〜7−4および比較例7−1〜7−4の二次電池について、実施例1−1と同様にしてサイクル特性を調べた。結果を表7に示す。   Regarding the fabricated secondary batteries of Examples 7-1 to 7-4 and Comparative examples 7-1 to 7-4, cycle characteristics were examined in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 7.

Figure 0004876495
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表7から分かるように、他の正極活物質を用い、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートと、メタンスルホン酸ブチルとを用いた実施例7−1〜7−4によれば、実施例1−1と同様に、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートおよびメタンスルホン酸ブチルを用いなかった比較例7−1〜7−4よりも、それぞれ放電容量維持率が飛躍的に向上した。   As can be seen from Table 7, according to Examples 7-1 to 7-4 using other positive electrode active materials and using 1,4-butanediol dimethanesulfonate and butyl methanesulfonate, Example 1 Similarly to -1, the discharge capacity retention rate was dramatically improved over Comparative Examples 7-1 to 7-4 in which 1,4-butanediol dimethanesulfonate and butyl methanesulfonate were not used.

すなわち、化5に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化6に示したスルホン酸エステル誘導体とを用いるようにすれば、他の正極活物質を用いても、サイクル特性を向上させることができることが分かった。   That is, it can be seen that if the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 5 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 6 are used, the cycle characteristics can be improved even if other positive electrode active materials are used. It was.

(実施例8−1〜8−3)
人造黒鉛に代えて、他の負極活物質を用いたことを除き、他は実施例1−1と同様にして二次電池を作製した。負極活物質は、実施例8−1では天然黒鉛とし、実施例8−2では銅−ケイ素合金とし、実施例8−3では銅−スズ合金とした。また、実施例8−2では、銅−ケイ素合金と、導電剤および負極活物質である人造黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、銅−ケイ素合金:人造黒鉛:ポリフッ化ビニリデン=50:45:5の質量比で混合した負極合剤を用い、実施例8−3では、銅−スズ合金と、導電剤および負極活物質である人造黒鉛と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンとを、銅−スズ合金:人造黒鉛:ポリフッ化ビニリデン=50:45:5の質量比で混合した負極合剤を用いた。
(Examples 8-1 to 8-3)
A secondary battery was fabricated in the same manner as in Example 1-1 except that another negative electrode active material was used instead of the artificial graphite. The negative electrode active material was natural graphite in Example 8-1, a copper-silicon alloy in Example 8-2, and a copper-tin alloy in Example 8-3. In Example 8-2, copper-silicon alloy, artificial graphite as a conductive agent and a negative electrode active material, polyvinylidene fluoride as a binder, copper-silicon alloy: artificial graphite: polyvinylidene fluoride = 50 : 45: using negative electrode mixture were mixed at a weight ratio of 5, in example 8-3, copper - tin alloy, and artificial graphite as a conductive agent and the negative Katsubutsu quality, and polyvinylidene fluoride as a binder Was mixed at a mass ratio of copper-tin alloy: artificial graphite: polyvinylidene fluoride = 50: 45: 5.

実施例8−1〜8−3に対する比較例8−1〜8−3として、ジスルホン酸エステル誘導体およびスルホン酸エステル誘導体を添加しなかったことを除き、他は実施例8−1〜8−3と同様にして二次電池を作製した。   As Comparative Examples 8-1 to 8-3 with respect to Examples 8-1 to 8-3, except that the disulfonic acid ester derivative and the sulfonic acid ester derivative were not added, the others were Examples 8-1 to 8-3. A secondary battery was fabricated in the same manner as described above.

作製した実施例8−1〜8−3および比較例8−1〜8−3の二次電池について、実施例1−1と同様にしてサイクル特性を調べた。結果を表8に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 8-1 to 8-3 and Comparative examples 8-1 to 8-3, cycle characteristics were examined in the same manner as in Example 1-1. The results are shown in Table 8.

Figure 0004876495
Figure 0004876495

表8から分かるように、他の負極活物質を用い、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートと、メタンスルホン酸ブチルとを用いた実施例8−1〜8−3によれば、実施例1−1と同様に、1,4−ブタンジオールジメタンスルホネートおよびメタンスルホン酸ブチルを用いなかった比較例8−1〜8−3よりも、それぞれ放電容量維持率が飛躍的に向上した。   As can be seen from Table 8, according to Examples 8-1 to 8-3 using other negative electrode active materials and using 1,4-butanediol dimethanesulfonate and butyl methanesulfonate, Example 1 As in -1, the discharge capacity retention rate was dramatically improved over Comparative Examples 8-1 to 8-3 in which 1,4-butanediol dimethanesulfonate and butyl methanesulfonate were not used.

すなわち、化5に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化6に示したスルホン酸エステル誘導体とを用いるようにすれば、他の負極活物質を用いても、サイクル特性を向上させることができることが分かった。   That is, it is understood that if the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 5 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 6 are used, the cycle characteristics can be improved even if other negative electrode active materials are used. It was.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明したが、ナトリウム(Na)あるいはカリウム(K)などの他のアルカリ金属、またはマグネシウムあるいはカルシウム(Ca)などのアルカリ土類金属、またはアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。その際、電極反応物質を吸蔵および放出することが可能な正極活物質あるいは溶媒などは、その電極反応物質に応じて選択される。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above embodiments and examples, a battery using lithium as an electrode reactant has been described. However, other alkali metals such as sodium (Na) or potassium (K), or alkalis such as magnesium or calcium (Ca) are used. The present invention can also be applied to the case of using an earth metal or another light metal such as aluminum. At that time, a positive electrode active material or a solvent that can occlude and release the electrode reactant is selected according to the electrode reactant.

また、上記実施の形態および実施例では、円筒型の二次電池およびラミネートフィルムなどの外装部材を用いた二次電池について具体的に挙げて説明したが、本発明は、コイン型,ボタン型、角型などの他の形状を有する二次電池、または積層構造などの他の構造を有する二次電池についても同様に適用することができる。 Further, in the above embodiments and examples, a secondary battery using an exterior member such as a cylindrical secondary battery and a laminate film has been specifically described. However, the present invention includes a coin type, a button type, secondary battery having other shape such as square or Ru can be similarly applied to secondary batteries having other structures, such as a multilayer structure.

更にまた、上記実施の形態および実施例では、電解質として電解液、あるいは電解液を高分子化合物などの保持体に保持させたゲル状の電解質を用いる場合について説明したが、これらにイオン伝導性を有する固体電解質を混合物として用いてもよい。 Furthermore, in the above-described embodiments and examples, the case where an electrolyte solution or a gel electrolyte in which the electrolyte solution is held in a holding body such as a polymer compound is used as the electrolyte has been described. a solid electrolyte may be used with the mixture.

固体電解質には、例えば、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を分散させた高分子固体電解質、またはイオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などよりなる無機固体電解質を用いることができる。このとき、高分子化合物としては、例えば、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリメタクリレートあるいはポリアクリレートなどのエステル系高分子化合物を単独あるいは混合して、または分子中に共重合させて用いることができる。また、無機固体電解質としては、窒化リチウムあるいはヨウ化リチウムなどを用いることができる。   As the solid electrolyte, for example, a polymer solid electrolyte in which an electrolyte salt is dispersed in a polymer compound having ion conductivity, or an inorganic solid electrolyte made of ion conductive glass or ionic crystals can be used. In this case, as the polymer compound, for example, an ether polymer compound such as polyethylene oxide or a crosslinked product containing polyethylene oxide, an ester polymer compound such as polymethacrylate or polyacrylate, or a mixture thereof, or in the molecule It can be used after being copolymerized. As the inorganic solid electrolyte, lithium nitride, lithium iodide, or the like can be used.

本発明の実施の形態に係る第1の二次電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the 1st secondary battery which concerns on embodiment of this invention. 図1に示した二次電池における巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body in the secondary battery shown in FIG. 本発明の実施の形態に係る第2の二次電池の構成を表す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view showing the structure of the 2nd secondary battery which concerns on embodiment of this invention. 図3に示した巻回電極体のI−I線に沿った構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure along the II line of the winding electrode body shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17…ガスケット、20,30…巻回電極体、21,33…正極、21A,33A…正極集電体、21B,33B…正極活物質層、22,34…負極、22A,34A…負極集電体、22B,34B…負極活物質層、23,35…セパレータ、24…センターピン、25,31…正極リード、26,32…負極リード、36…電解質層、37…保護テープ、40…外装部材、41…密着フィルム。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17 ... Gasket, 20, 30 ... Winding electrode body, 21, 33 ... Positive electrode, 21A, 33A ... Positive electrode current collector, 21B, 33B ... Positive electrode active material layer, 22, 34 ... Negative electrode, 22A, 34A ... Negative electrode current collector, 22B, 34B ... Negative electrode active material layer, 23, 35 ... Separator , 24 ... Center pin, 25, 31 ... Positive electrode lead, 26, 32 ... Negative electrode lead, 36 ... Electrolyte layer, 37 ... Protective tape, 40 ... Exterior member, 41 ... Adhesion film.

Claims (4)

化1に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化2に示したスルホン酸エステル誘導体とを含む、リチウムイオン二次電池用電解液。
Figure 0004876495
(式中、R1,R2はアルキル基を表す。nは正の整数である。)
Figure 0004876495
(式中、R3,R4はアルキル基を表す。)
An electrolyte for a lithium ion secondary battery, comprising the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical Formula 1 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical Formula 2.
Figure 0004876495
(In the formula, R1 and R2 represent an alkyl group. N is a positive integer.)
Figure 0004876495
(In the formula, R3 and R4 represent an alkyl group.)
前記ジスルホン酸エステル誘導体の含有量は、5質量%以下であり、前記スルホン酸エステル誘導体の含有量は、5質量%以下である請求項1記載のリチウムイオン二次電池用電解液。 The content of the disulfonate ester derivative is not more than 5 wt%, the content of the sulfonic acid ester derivative is not more than 5 wt%, claim 1 for a lithium ion secondary battery electrolyte according. 正極および負極と共に電解液を備え、
前記電解液は、化3に示したジスルホン酸エステル誘導体と、化4に示したスルホン酸エステル誘導体とを含む、リチウムイオン二次電池。
Figure 0004876495
(式中、R1,R2はアルキル基を表す。nは正の整数である。)
Figure 0004876495
(式中、R3,R4はアルキル基を表す。)
Bei example a cathode, an anode,
The electrolyte solution is a lithium ion secondary battery including the disulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 3 and the sulfonic acid ester derivative shown in Chemical formula 4.
Figure 0004876495
(In the formula, R1 and R2 represent an alkyl group. N is a positive integer.)
Figure 0004876495
(In the formula, R3 and R4 represent an alkyl group.)
前記電解液における前記ジスルホン酸エステル誘導体の含有量は、5質量%以下であり、前記スルホン酸エステル誘導体の含有量は、5質量%以下である請求項3記載のリチウムイオン二次電池。 The content of the disulfonate ester derivative in the electrolytic solution is not more than 5 wt%, the content of the sulfonic acid ester derivative is not more than 5 wt%, the lithium ion secondary battery according to claim 3, wherein.
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