JP4899341B2 - Secondary battery - Google Patents

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Description

本発明は、二次電池に関するものである。   The present invention relates to a secondary battery.

非水電解液リチウムイオン、またはリチウム二次電池は、高いエネルギー密度を実現できることから携帯電話、ノートパソコン用などの電源として注目されている。   Non-aqueous electrolyte lithium ions or lithium secondary batteries are attracting attention as power sources for mobile phones and laptop computers because they can achieve high energy density.

この二次電池においては、負極活物質として従来から炭素材料、特に黒鉛が用いられている。これら黒鉛を用いた負極の表面には表面膜、保護膜、SEIまたは皮膜と呼ばれる膜が生成することが知られている。これらの表面膜は、充放電効率、サイクル寿命、安全性に大きな影響を及ぼすことから電極の高性能化には表面膜の制御が不可欠であることが知られている。   In this secondary battery, a carbon material, particularly graphite, has been conventionally used as the negative electrode active material. It is known that a surface film, a protective film, a film called SEI or a film is formed on the surface of the negative electrode using graphite. Since these surface films have a great influence on charge / discharge efficiency, cycle life, and safety, it is known that control of the surface film is indispensable for improving the performance of the electrode.

特許文献1〜3にはリチウムイオンを吸蔵、放出し得る黒鉛などの炭素材料を負極活物質として用いた場合に、負極表面への皮膜形成を抑制して容量および充放電効率の向上を係る技術が報告されている。   In Patent Documents 1 to 3, when a carbon material such as graphite capable of occluding and releasing lithium ions is used as a negative electrode active material, a technology for suppressing the formation of a film on the negative electrode surface and improving the capacity and charge / discharge efficiency Has been reported.

特許文献1には、アルミニウム等の金属薄膜で炭素材料を被覆した負極が提案されている。これにより、リチウムイオンと溶媒和した溶媒分子の炭素表面での還元分解が抑制され、サイクル寿命の劣化を抑えられるとされている。   Patent Document 1 proposes a negative electrode in which a carbon material is coated with a metal thin film such as aluminum. Thereby, reductive decomposition on the carbon surface of solvent molecules solvated with lithium ions is suppressed, and deterioration of cycle life is suppressed.

また、特許文献2には、主に高結晶性の黒鉛材料の表面にリチウムイオン伝導性固体電解質の薄膜を被覆した負極が提示されている。これにより、炭素材料を使用した際に生じる溶媒の分解を抑制し、特に炭酸プロピレンを使用できるリチウムイオン二次電池を提供できるとしている。   Patent Document 2 proposes a negative electrode in which a surface of a highly crystalline graphite material is coated with a lithium ion conductive solid electrolyte thin film. Thereby, it is said that the decomposition | disassembly of the solvent which arises when using a carbon material can be suppressed, and especially the lithium ion secondary battery which can use a propylene carbonate can be provided.

また、特許文献3には、主に負極活物質が天然黒鉛や人造黒鉛などの高結晶性のグラファイトを含む材料からなり、電解液として環状カーボネートおよび鎖状カーボネートを主成分とし、且つ前記電解液中に0.1質量%以上4質量%以下の環状スルホン酸エステルである1、3−プロパンスルトンおよび/又は1、4−ブタンスルトンを含んだ二次電池が開示されている。ここで、1、3−プロパンスルトンや1、4−ブタンスルトンは、炭素材料表面での不働態皮膜形成に寄与し、電池の正常な反応を損なうことなく電解液の分解を抑制する効果を有するものと考えられている。   In Patent Document 3, the negative electrode active material is mainly composed of a material containing highly crystalline graphite such as natural graphite or artificial graphite, and the electrolytic solution is mainly composed of cyclic carbonate and chain carbonate, and the electrolytic solution. A secondary battery containing 1,3-propane sultone and / or 1,4-butane sultone, which is a cyclic sulfonic acid ester of 0.1% by mass or more and 4% by mass or less, is disclosed. Here, 1,3-propane sultone and 1,4-butane sultone contribute to the formation of a passive film on the surface of the carbon material and have an effect of suppressing the decomposition of the electrolyte without impairing the normal reaction of the battery. It is believed that.

また、特許文献4及び5には電解液中にビニレンカーボネート化合物を添加することによって、電池の安全性を向上させる技術が開示されている。   Patent Documents 4 and 5 disclose techniques for improving battery safety by adding a vinylene carbonate compound to an electrolytic solution.

特許文献4には、面間隔が3.37Å未満の黒鉛系炭素質物と3.37Å以上の炭素質物とを含む負極と、リン酸エステルを含有する電解液にビニレンカーボネート化合物、および/またはビニルエチレンカーボネート化合物を含ませてなる二次電池が提示されている。特許文献5には、面間隔が3.37Å未満の黒鉛系炭素質物と3.37Å以上の炭素質物とを含む負極と、リン酸エステルを含有する電解液にビニレンカーボネート化合物、および/またはビニルエチレンカーボネート化合物、並びに窒素含有環状化合物を含ませてなる二次電池が各々提示されている。これらにより、電池が不燃性であり、高い安全性を有するとされている。   In Patent Document 4, a negative electrode including a graphite-based carbonaceous material having a surface spacing of less than 3.37 mm and a carbonaceous material having a surface spacing of 3.37 mm or more, a vinylene carbonate compound and / or vinylethylene in an electrolyte solution containing a phosphate ester are disclosed. A secondary battery containing a carbonate compound has been proposed. Patent Document 5 discloses that a negative electrode including a graphite-based carbonaceous material having a surface spacing of less than 3.37 mm and a carbonaceous material having a surface spacing of 3.37 mm or more, a vinylene carbonate compound and / or vinylethylene in an electrolyte solution containing a phosphate ester. Secondary batteries each including a carbonate compound and a nitrogen-containing cyclic compound are presented. Accordingly, it is said that the battery is nonflammable and has high safety.

これらの環状スルホン酸エステルやビニレンカーボネート化合物の他に特許文献6および7には、鎖状のジスルホン酸エステルを用いても同様な効果が得られると報告されている。   In addition to these cyclic sulfonate esters and vinylene carbonate compounds, Patent Documents 6 and 7 report that similar effects can be obtained even when chain-like disulfonate esters are used.

また、特許文献8および9にはスルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステルの製造方法、非特許文献1〜4には鎖状ジスルホン酸エステルの製造方法が開示されている。   Patent Documents 8 and 9 disclose a method for producing a cyclic sulfonic acid ester having two sulfonyl groups, and Non-Patent Documents 1 to 4 disclose a method for producing a chain disulfonic acid ester.

しかしながら、これらの負極上に皮膜を形成する技術によっては、電池を高放電容量および優れたサイクル特性を保つことが困難な場合があった。これは以下の理由によるものと考えられる。黒鉛等の高結晶性材料を負極活物質として用いた場合、この材料はリチウムイオンをカーボンの層間に取り込むため、リチウムイオンを吸蔵・放出することにより大きく体積変化する一方、その表面上に形成された皮膜は体積変化がほとんどない。このため、これらの層及び界面に内部応力が発生して表面膜の一部が破損し、デンドライトの抑制機能が低下してしまう。この結果、電解液の分解が起こり高放電容量およびサイクル特性が低下するものである。また、黒鉛を負極活物質として用いた場合には、溶媒分子の分解が起こり易く、それに伴って発生する電荷が不可逆容量成分として作用するために、初期の充放電効率の低下を招き、高い放電容量を得ることが困難になるという問題があった。   However, depending on the technique for forming a film on these negative electrodes, it may be difficult to maintain the battery with a high discharge capacity and excellent cycle characteristics. This is thought to be due to the following reasons. When a highly crystalline material such as graphite is used as the negative electrode active material, this material takes in lithium ions between carbon layers, so that the volume changes greatly by occluding and releasing lithium ions, while it is formed on the surface. The film has almost no volume change. For this reason, internal stress is generated in these layers and the interface, part of the surface film is damaged, and the dendrite suppressing function is lowered. As a result, the electrolytic solution is decomposed and the high discharge capacity and cycle characteristics are deteriorated. In addition, when graphite is used as the negative electrode active material, solvent molecules are likely to be decomposed, and the charge generated thereby acts as an irreversible capacity component, leading to a decrease in initial charge / discharge efficiency and high discharge. There was a problem that it was difficult to obtain the capacity.

そこで、これらの問題を解決する方法として非晶質炭素を負極活物質に用いる方法が考えられる。この非晶質炭素は内部に多数の空隙部分を含むため、リチウムイオンがこの空隙部分へ格納され、黒鉛などの高結晶性物質に比べてリチウムイオンの吸蔵・放出に伴う体積変化が小さい。このため、負極の体積変化に伴う負極表面に形成された表面膜の破損を少なくできる。また、リチウムイオンは非晶質炭素内に等方的に挿入されるため、非晶質炭素内部へのリチウムイオンの移動が速い。このため、大電流での放電時もリチウムイオンの移動が阻害され難く、高出力が可能な二次電池とすることができる。   Therefore, as a method for solving these problems, a method using amorphous carbon as a negative electrode active material can be considered. Since this amorphous carbon includes a large number of voids inside, lithium ions are stored in the voids, and the volume change associated with insertion and extraction of lithium ions is smaller than that of highly crystalline substances such as graphite. For this reason, the damage of the surface film formed on the negative electrode surface accompanying the volume change of the negative electrode can be reduced. Further, since lithium ions are isotropically inserted into amorphous carbon, lithium ions move quickly into the amorphous carbon. For this reason, it is difficult to inhibit the movement of lithium ions even during discharge with a large current, and a secondary battery capable of high output can be obtained.

特許文献10〜13には、非晶質炭素を負極活物質として用いた場合でも負極や電解液中に添加剤を添加することによって、導電性などの電池特性を向上させる技術が開示されている。   Patent Documents 10 to 13 disclose a technique for improving battery characteristics such as conductivity by adding an additive into a negative electrode or an electrolyte even when amorphous carbon is used as a negative electrode active material. .

特許文献10には、非晶質炭素と微細カーボン粒子及び/または微細繊維状黒鉛とを混合してなる負極が提示されている。これにより、充放電容量の損失を低減し、かつ充放電サイクル特性が向上するとされている。   Patent Document 10 proposes a negative electrode formed by mixing amorphous carbon and fine carbon particles and / or fine fibrous graphite. Thereby, it is supposed that charge / discharge capacity loss is reduced and charge / discharge cycle characteristics are improved.

特許文献11には、非晶質炭素と、非晶質炭素よりも導電性の高い導電剤を2−6質量%の含量で混合してなる負極が提示されている。これらにより、電池内部抵抗の増大を抑制し、かつ出力特性に優れるとされている。   Patent Document 11 proposes a negative electrode formed by mixing amorphous carbon and a conductive agent having higher conductivity than amorphous carbon in a content of 2-6 mass%. As a result, the increase in battery internal resistance is suppressed and the output characteristics are excellent.

また、特許文献12には、面間隔3.70Å以上、真密度1.70g/cm3未満、かつ示唆熱分析で700℃以上に発熱ピークを有しない炭素質材料と炭素繊維、および結着剤よりなる負極合材が塗布されてなる負極が提示されている。特許文献13には、面間隔が0.335−0.410nmである炭素材料と気相成長炭素繊維を5−30%とを混合してなる負極が各々提示されている。これらにより、電極反応が円滑化され、充放電サイクル特性などが向上するとされている。
特開平5−234583号公報 特開平5−275077号公報 特開2000−3724号公報 特開2003−187865号公報 特開2003−187866号公報 特開2000−133304号公報 米国特許6436582号明細書 特公平5−44946号公報 米国特許4950768号明細書 特許第3239302号公報 特開2002−231316号公報 特開平7−134984号公報 特開2002−334693号公報 J. Am. Pham. Assoc.,第l26巻,第485−493頁,1937年 G. Schroeter, Lieb, Ann, Der Chemie,第418巻,第161−257頁,1919年 Biol. Aktiv. Soedin.,pp64−69(1968). Armyanskii Khimicheskii Zhurnal,21,pp393−396(1968).
Further, Patent Document 12 discloses a carbonaceous material, a carbon fiber, and a binder that have an interplanar spacing of 3.70 mm or more, a true density of less than 1.70 g / cm 3 , and no heat generation peak at 700 ° C. or higher by suggestion thermal analysis. A negative electrode formed by applying a negative electrode composite material is proposed. Patent Document 13 each presents a negative electrode formed by mixing a carbon material having an interplanar spacing of 0.335-0.410 nm and 5-30% of vapor-grown carbon fiber. Thus, the electrode reaction is facilitated, and charge / discharge cycle characteristics and the like are improved.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-234583 JP-A-5-275077 JP 2000-3724 A JP 2003-187865 A JP 2003-187866 A JP 2000-133304 A US Pat. No. 6,436,582 Japanese Patent Publication No. 5-44946 US Pat. No. 4,950,768 Japanese Patent No. 3239302 JP 2002-231316 A JP 7-134984 A JP 2002-334893 A J. et al. Am. Pham. Assoc. , Vol.26, pp.485-493, 1937 G. Schroeter, Lieb, Ann, Der Chemie, 418, 161-257, 1919 Biol. Aktiv. Soedin. , Pp 64-69 (1968). Armyanskii Kimicheskii Zhurnal, 21, pp 393-396 (1968).

しかしながら、負極活物質として非晶質炭素を用いると、真密度が低いため導電性が悪くなってしまうという問題があった。特許文献10〜13の技術ではある程度の導電性を向上させることが可能であるが、実用上、不十分な場合があった。また、これらの技術では不十分ながらも負極の導電性を向上させることで電解液成分の分解等を促進し、電極上にこれに起因する不安定な皮膜が形成されていた。この結果、サイクル特性の低下といった問題が起こっていた。   However, when amorphous carbon is used as the negative electrode active material, there is a problem that the conductivity is deteriorated because the true density is low. Although the techniques of Patent Documents 10 to 13 can improve the conductivity to some extent, there are cases where it is insufficient in practice. Although these techniques are insufficient, the conductivity of the negative electrode is improved to promote the decomposition of the electrolyte component and the like, and an unstable film resulting from this is formed on the electrode. As a result, problems such as deterioration of cycle characteristics have occurred.

そこで、本発明者は負極の導電性向上と安定的な皮膜形成によるサイクル特性の向上といった両特性を向上させる電池構成について検討したところ、負極中に非晶質炭素と、導電性の黒鉛質粒子および導電性炭素繊維の少なくとも一方を添加し、電解液中へ一般式(1)の化合物(鎖状のジスルホン酸)を添加すれば良いことを発見した。   Therefore, the present inventor has examined a battery configuration that improves both characteristics such as improvement in conductivity of the negative electrode and improvement of cycle characteristics by forming a stable film. As a result, amorphous carbon and conductive graphite particles are contained in the negative electrode. And at least one of conductive carbon fibers and the compound of the general formula (1) (chain disulfonic acid) was found to be added to the electrolytic solution.

すなわち、本発明は正極と、負極と、電解質が溶解された非プロトン性溶媒を含む電解液とを備えた二次電池において、前記負極は、充放電時にリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な非晶質炭素材料と、導電性の黒鉛質粒子および導電性炭素繊維の少なくとも一方とを含む活物質層を備え、前記電解液が下記一般式(1)で示される化合物を含むことを特徴とする二次電池を提供することを目的とするものである。   That is, the present invention provides a secondary battery including a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte solution containing an aprotic solvent in which an electrolyte is dissolved. The negative electrode is capable of inserting and extracting lithium ions during charge and discharge. An active material layer including an amorphous carbon material and at least one of conductive graphite particles and conductive carbon fibers is provided, and the electrolytic solution includes a compound represented by the following general formula (1) The object is to provide a secondary battery.

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。すなわち、本発明は正極と、負極と、電解質が溶解された非プロトン性溶媒を含む電解液とを備えた二次電池において、
前記負極は、充放電時にリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な非晶質炭素と、導電性の黒鉛質粒子および導電性炭素繊維の少なくとも一方とを含む活物質層を備え、
前記電解液が下記一般式(1)で示される化合物を含むことを特徴とする二次電池に関する。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is, the present invention provides a secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution containing an aprotic solvent in which an electrolyte is dissolved.
The negative electrode includes an active material layer including amorphous carbon capable of occluding and releasing lithium ions during charge and discharge, and at least one of conductive graphite particles and conductive carbon fibers,
The electrolyte solution includes a compound represented by the following general formula (1).

Figure 0004899341
Figure 0004899341

(但し、上記一般式(1)において、R1およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、−SO21(X1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−SY1(Y1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−COZ(Zは水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、およびハロゲン原子、から選ばれる原子または基を示す。R2およびR3は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基、置換もしくは無置換のフェノキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルコキシ基、炭素数1〜5のポリフルオロアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、−NX23(X2およびX3は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、および−NY2CONY34(Y2〜Y4は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、から選ばれる原子または基を示す。)。 (However, in the said General formula (1), R < 1 > and R < 4 > are respectively independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C5. An alkoxy group, a substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a polyfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, —SO 2 X 1 (wherein X 1 is a substituted or unsubstituted carbon atom having 1 to 5 carbon atoms). alkyl group), - SY 1 (Y 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), - COZ (Z is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), R 2 and R 3 each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted carbon atom having 1 to 5 carbon atoms. An alkoxy group, substituted or Substituted phenoxy group, substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, polyfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, substituted or unsubstituted fluoroalkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, 1 to carbon atoms 5 polyfluoroalkoxy group, hydroxyl group, halogen atom, -NX 2 X 3 (X 2 and X 3 are each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), and -NY 2 CONY 3 Y 4 (Y 2 ~Y 4 are each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), indicating the atom or a group selected from.).

本発明は更に、前記負極活物質層中の前記導電性の黒鉛質粒子及び導電性炭素繊維の総含量が5質量%以下であることが好ましい。
本発明は更に、前記導電性の黒鉛質粒子は、(A)BET比表面積が70m2/g以下、かつ(B)平均粒子径が10μm以下であることが好ましい。
本発明は更に、前記導電性の黒鉛質粒子が、導電性カーボンブラック又は人造黒鉛を含むことが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the total content of the conductive graphite particles and the conductive carbon fibers in the negative electrode active material layer is 5% by mass or less.
In the present invention, it is preferable that the conductive graphite particles have (A) a BET specific surface area of 70 m 2 / g or less and (B) an average particle diameter of 10 μm or less.
In the present invention, it is further preferable that the conductive graphite particles include conductive carbon black or artificial graphite.

本発明は更に、前記導電性炭素繊維は、(C)平均繊維径が0.05μm以上、かつ(D)平均繊維長が25μm以下であることが好ましい。
本発明は更に、前記導電性炭素繊維が、気相成長炭素繊維であることが好ましい。
本発明は更に、前記一般式(1)で示される化合物の前記電解液中の含量が0.1〜5.0質量%であることが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the conductive carbon fiber has (C) an average fiber diameter of 0.05 μm or more and (D) an average fiber length of 25 μm or less.
In the present invention, it is further preferable that the conductive carbon fiber is a vapor-grown carbon fiber.
In the present invention, the content of the compound represented by the general formula (1) in the electrolytic solution is preferably 0.1 to 5.0% by mass.

本発明は更に、前記電解液が、さらに下記一般式(2)で示される環状モノスルホン酸エステルを含むことが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the electrolytic solution further includes a cyclic monosulfonic acid ester represented by the following general formula (2).

Figure 0004899341
Figure 0004899341

(但し、上記一般式(2)において、nは0以上2以下の整数である。また、R5〜R10は、それぞれ独立して水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜12のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のフルオロアルキル基、および炭素数1〜6のポリフルオロアルキル基、から選ばれる原子または基を示す。)。 (However, in the general formula (2), n is 0 to 2 integer. Also, R 5 to R 10 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 12 carbon atoms An atom or a group selected from a group, a substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a polyfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

本発明は更に、前記電解液が、さらに下記一般式(3)で示されるスルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステルを含むことが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the electrolytic solution further includes a cyclic sulfonic acid ester having two sulfonyl groups represented by the following general formula (3).

Figure 0004899341
Figure 0004899341

(但し、上記一般式(3)に おいて、Qは酸素原子、メチレン基または単結合、Aは、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、カルボニル基、スルフィニル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、および置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、から選ばれる基を示す。Bは、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、および置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基から選ばれる基を示す。)。 (In the above general formula (3), Q is an oxygen atom, a methylene group or a single bond, A is a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, a carbonyl group, a sulfinyl group, or a carbon number of 1). -5 polyfluoroalkylene group, a substituted or unsubstituted fluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms in which at least one C-C bond is C-O- A group having a C bond, a group in which at least one C—C bond in the C 1-5 polyfluoroalkylene group is a C—O—C bond, and a substituted or unsubstituted C 1-5 carbon atom A group selected from a group in which at least one C—C bond in a fluoroalkylene group is a C—O—C bond, B is a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, Polyfluoroalkylene group prime 1-5, and a substituted or unsubstituted group selected from fluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms.).

本発明は更に、前記電解液が、さらにビニレンカーボネートおよびその誘導体の少なくとも1種を含むことが好ましい。
本発明は更に、前記電解質が、リチウム塩を含むことが好ましい。
本発明は更に、前記リチウム塩が、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiClO4、LiAlCl4、およびLiN(Ck2k+1SO2)(Cm2m+1SO2)(k、mはそれぞれ独立して1又は2である)からなる群より選ばれた少なくとも1種のリチウム塩であることが好ましい。
In the present invention, it is further preferable that the electrolytic solution further contains at least one of vinylene carbonate and a derivative thereof.
In the present invention, it is further preferable that the electrolyte contains a lithium salt.
The present invention further provides the lithium salt, LiPF 6, LiBF 4, LiAsF 6, LiSbF 6, LiClO 4, LiAlCl 4, and LiN (C k F 2k + 1 SO 2) (C m F 2m + 1 SO 2) It is preferably at least one lithium salt selected from the group consisting of (k and m are each independently 1 or 2).

本発明は更に、前記非プロトン性溶媒が、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ラクトン類、環状エーテル類、鎖状エーテル類およびこれらのフッ化誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の有機溶媒であることが好ましい。
本発明は更に、前記二次電池はフィルム外装体中に封入されていることが好ましい。
In the present invention, the aprotic solvent further comprises a group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, γ-lactones, cyclic ethers, chain ethers, and fluorinated derivatives thereof. It is preferably at least one organic solvent selected from the above.
In the present invention, it is preferable that the secondary battery is enclosed in a film outer package.

本明細書において、「ポリフルオロアルキレン基」、「ポリフルオロアルキル基」、「ポリフルオロアルコキシ基」はそれぞれ対応するアルキレン基、アルキル基、アルコキシ基の炭素原子に結合した水素原子が全てフッ素原子により置換されたものを表し、「フルオロアルキレン基」、「フルオロアルキル基」、「フルオロアルコキシ基」はそれぞれ対応するアルキレン基、アルキル基、アルコキシ基の炭素原子に結合した水素原子の一部がフッ素原子により置換されたものを表す。   In this specification, “polyfluoroalkylene group”, “polyfluoroalkyl group”, and “polyfluoroalkoxy group” are all hydrogen atoms bonded to carbon atoms of the corresponding alkylene group, alkyl group, and alkoxy group, respectively, by fluorine atoms. Represents a substituted group, and “fluoroalkylene group”, “fluoroalkyl group”, and “fluoroalkoxy group” are fluorine atoms in which part of hydrogen atoms bonded to carbon atoms of the corresponding alkylene group, alkyl group, and alkoxy group, respectively. Represents the one substituted by.

また、「置換フルオロアルキレン基」、「置換フルオロアルキル基」、「置換フルオロアルコキシ基」における「置換」とは炭素原子に結合した水素原子の少なくとも1つがフッ素以外の原子又は官能基に置換されていることを表す。そのフッ素以外の原子又は官能基としては、例えば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子などのハロゲン原子、水酸基、または炭素数1〜5のアルコキシ基、もしくはこれをハロゲン原子もしくは水酸基などで置換した基、もしくはこれらの基中に−SO2−を導入した基(例えば、−OSO2CH2SO2Cl)などとすることができる。この官能基中に炭素原子が含まれる場合、この炭素原子は「置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基」などの記載における「炭素数1〜5」の数には含まれないものとする。 In the “substituted fluoroalkylene group”, “substituted fluoroalkyl group” and “substituted fluoroalkoxy group”, “substituted” means that at least one hydrogen atom bonded to a carbon atom is substituted with an atom or functional group other than fluorine. Represents that Examples of the atoms or functional groups other than fluorine include, for example, a halogen atom such as a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, a hydroxyl group, or an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, or a group in which this is substituted with a halogen atom or a hydroxyl group. Or a group in which —SO 2 — is introduced into these groups (for example, —OSO 2 CH 2 SO 2 Cl). When this functional group contains a carbon atom, this carbon atom is not included in the number of “C1-5” in the description of “substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms”. And

本発明によれば、二次電池の負極中にリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な非晶質炭素材料と、導電性の黒鉛質粒子および導電性炭素繊維の少なくとも一方とを含む活物質層を備え、電解液中に一般式(1)で示される化合物(鎖状のジスルホン酸化合物)を含ませることにより、負極の導電性及び充放電効率に優れ、サイクル特性が良好で、容量維持率が高く、保存における抵抗上昇の抑制が可能な優れたリチウム二次電池とすることができる。   According to the present invention, an active material layer including an amorphous carbon material capable of occluding and releasing lithium ions and at least one of conductive graphite particles and conductive carbon fibers in a negative electrode of a secondary battery. By including the compound represented by the general formula (1) (chain disulfonic acid compound) in the electrolytic solution, the negative electrode has excellent conductivity and charge / discharge efficiency, good cycle characteristics, and capacity retention rate. It is high, and it can be set as the outstanding lithium secondary battery which can suppress the resistance raise in storage.

(本発明による電池構成の説明)
図1に本発明に係る電池の一例について概略構造を示す。正極集電体11と、リチウムイオンを吸蔵、放出し得る正極活物質を含有する層12と、充放電時にリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な非晶質炭素と、導電性の黒鉛質粒子および導電性炭素繊維の少なくとも一方とを含む層(活物質層)13と、負極集電体14と、電解液15、およびこれを含むセパレータ16から構成されている。
(Description of battery configuration according to the present invention)
FIG. 1 shows a schematic structure of an example of a battery according to the present invention. A positive electrode current collector 11, a layer 12 containing a positive electrode active material capable of occluding and releasing lithium ions, amorphous carbon capable of occluding and releasing lithium ions during charge and discharge, conductive graphite particles, and It is comprised from the layer (active material layer) 13 containing at least one of electroconductive carbon fiber, the negative electrode collector 14, the electrolyte solution 15, and the separator 16 containing this.

(集電体)
正極集電体11としてはアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金などを用いることができ、負極集電体14としては銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタンまたはこれらの合金を用いることができる。
(Current collector)
Aluminum, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof can be used as the positive electrode current collector 11, and copper, stainless steel, nickel, titanium, or an alloy thereof can be used as the negative electrode current collector 14. .

(セパレータ)
セパレータ16としては、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、フッ素樹脂などの多孔性フィルムが好ましく用いられる。
(Separator)
As the separator 16, a porous film such as a polyolefin such as polypropylene or polyethylene, or a fluororesin is preferably used.

(正極)
正極活物質としては通常用いられるリチウム含有複合酸化物が用いられ、具体的にはLiMO2(MはMn、Fe、Coより選ばれ、一部をMg、Al、Tiなどその他カチオンで置換してもよい)、LiMn24など汎用の材料を用いることができる。選択された正極活物質を用い、導電性カーボンブラックなどの導電性物質、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)などの結着剤とともにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶剤中に分散混練し、これをアルミニウム箔などの基体上に塗布するなどの方法により正極となる層12を得ることができる。
(Positive electrode)
As the positive electrode active material, a commonly used lithium-containing composite oxide is used. Specifically, LiMO 2 (M is selected from Mn, Fe, Co, and a part thereof is substituted with other cations such as Mg, Al, Ti, etc. It is also possible to use a general-purpose material such as LiMn 2 O 4 . Using the selected positive electrode active material, it is dispersed and kneaded in a conductive material such as conductive carbon black and a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF) in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP). The layer 12 serving as the positive electrode can be obtained by a method such as coating on a substrate such as an aluminum foil.

(負極)
充放電時にリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な非晶質炭素と、導電性の黒鉛質粒子及び導電性炭素繊維の少なくとも一方とを用い、これらをポリビニリデンフルオライド(PVDF)などの結着剤とともにN−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶剤中に分散混練し、これを銅箔(集電体)などの基体上に塗布するなどの方法により負極となる層13を得ることができる。
(Negative electrode)
Using amorphous carbon capable of occluding and releasing lithium ions during charge and discharge, and at least one of conductive graphite particles and conductive carbon fiber, these are used as a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF). In addition, the layer 13 to be the negative electrode can be obtained by a method of dispersing and kneading in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) and applying the mixture onto a substrate such as a copper foil (current collector). .

本発明の二次電池では、このようにリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な材料として非晶質炭素を用いることによりリチウムイオンの吸蔵による体積変化を少なくすることができ、鎖状のジスルホン酸化合物による皮膜を負極上に安定的に形成することができる。また、導電性の黒鉛質粒子及び導電性炭素繊維は負極の導電性を向上させると共に、ジスルホン酸化合物との相乗作用により負極表面へより安定した皮膜を形成することを可能とする。更に、導電性の黒鉛質粒子及び導電性炭素繊維は非晶質炭素材料と同程度の比重であるため、これらの材料(非晶質炭素材料、導電性の黒鉛質粒子、導電性炭素繊維)を活物質層中に均一に分散させることができる。この結果、負極表面の電界を均一にして安定した皮膜形成を可能にするものと考えられる。   In the secondary battery of the present invention, by using amorphous carbon as a material capable of occluding and releasing lithium ions in this way, volume change due to occlusion of lithium ions can be reduced, and a chain disulfonic acid compound Can be stably formed on the negative electrode. In addition, the conductive graphite particles and the conductive carbon fibers improve the conductivity of the negative electrode, and can form a more stable film on the negative electrode surface by a synergistic action with the disulfonic acid compound. Furthermore, since conductive graphite particles and conductive carbon fibers have the same specific gravity as amorphous carbon materials, these materials (amorphous carbon materials, conductive graphite particles, conductive carbon fibers) Can be uniformly dispersed in the active material layer. As a result, it is considered that the electric field on the negative electrode surface is made uniform to enable stable film formation.

ここで非晶質炭素とは、(例えば3000℃以上の)高温で熱処理を行っても黒鉛化し難い炭素材料、または充放電に伴うリチウムイオンの吸蔵・放出によって結晶構造が段階的なステージ構造変化を示さない炭素材料を示す。この炭素材料が非晶質炭素材料か結晶性炭素材料かはX線回折スペクトルを測定することによって確認することができる。結晶性炭素材料の場合、結晶構造を有するためX線回折スペクトル中に明確な(鋭い)ピークが表れる。また、リチウムイオンの吸蔵を行うとカーボンの層間にリチウムが挿入されるため、この層間が広がり(格子面間隔が広がり)、これに伴うステージ構造変化を示すために、ピーク位置の移動、およびピーク形状の変化として検出できる。一方、負極活物質が非晶質炭素材料からなる場合、X線回折スペクトルは幅広く、かつ、リチウムイオンの吸蔵を行っても明確なピーク形状の変化を示さない。従って、このスペクトル中のピークの変化の有無によってこの炭素材料が非晶質炭素材料か結晶性炭素材料かを判断できる。   Amorphous carbon is a carbon material that is difficult to graphitize even when heat-treated at a high temperature (eg, 3000 ° C. or higher), or a stage structure change in crystal structure due to insertion / release of lithium ions accompanying charge / discharge. The carbon material which does not show is shown. Whether the carbon material is an amorphous carbon material or a crystalline carbon material can be confirmed by measuring an X-ray diffraction spectrum. In the case of a crystalline carbon material, since it has a crystal structure, a clear (sharp) peak appears in the X-ray diffraction spectrum. In addition, when lithium ions are occluded, lithium is inserted between the carbon layers, so that the layers expand (lattice spacing increases), and the movement of the peak position and peak It can be detected as a change in shape. On the other hand, when the negative electrode active material is made of an amorphous carbon material, the X-ray diffraction spectrum is wide and does not show a clear peak shape change even when lithium ions are occluded. Therefore, whether the carbon material is an amorphous carbon material or a crystalline carbon material can be determined based on the presence or absence of a peak change in the spectrum.

負極中の導電性の黒鉛質粒子及び導電性炭素繊維の総含量の割合は、特に限定されないが、負極の活物質層中で5質量%以下であることが好ましい。一般的に負極の導電性が向上すると電解液の分解が促進される。このため、5質量%以下では実用上問題ないが、5質量%を超えると電解液溶媒の分解を抑制するためにより多くの添加剤が必要となるばかりでなく、負極容量の低下も招くために好ましくない。   The ratio of the total content of conductive graphite particles and conductive carbon fibers in the negative electrode is not particularly limited, but is preferably 5% by mass or less in the active material layer of the negative electrode. Generally, when the conductivity of the negative electrode is improved, the decomposition of the electrolytic solution is promoted. For this reason, there is no practical problem at 5% by mass or less, but when it exceeds 5% by mass, not only more additives are required to suppress decomposition of the electrolyte solvent, but also the negative electrode capacity is reduced. It is not preferable.

本発明の効果を十分に発揮するためのより好ましい含量の割合は、0.1質量%以上、3質量%以下である。   A more preferable content ratio for fully exhibiting the effects of the present invention is 0.1% by mass or more and 3% by mass or less.

さらに、本発明では、前記の条件を満足する導電性の黒鉛質粒子を二種以上混合したもの、又は導電性炭素繊維を二種以上混合したものを使用することができ、さらには、導電性の黒鉛質粒子と導電性炭素繊維とを各々一種以上混合して使用することも可能である。導電性の黒鉛質粒子と導電性炭素繊維を用いることによって負極の導電性をより効果的に高めることができると共に、負極上により安定した鎖状ジスルホン酸の皮膜を形成することができる。   Furthermore, in this invention, what mixed the 2 or more types of electroconductive graphite particle which satisfy | fills the said conditions can be used, or what mixed 2 or more types of electroconductive carbon fibers can be used. It is also possible to use a mixture of one or more of these graphite particles and conductive carbon fibers. By using conductive graphite particles and conductive carbon fibers, the conductivity of the negative electrode can be increased more effectively, and a more stable chain disulfonic acid film can be formed on the negative electrode.

黒鉛質粒子は以下の方法によって製造することができる。まず、黒鉛質粒子の原料としては黒鉛化可能な骨材又は黒鉛と、黒鉛化可能なバインダを用いる。また、必要に応じて黒鉛化触媒を添加しても良い。黒鉛化可能な骨材としては、フルードコークス、ニードルコークス等の各種コークス類、黒鉛としては天然黒鉛や人造黒鉛などを用いることができる。黒鉛化可能なバインダとしては、石炭系、石油系、人造等の各種ピッチ、タールの他、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が使用可能である。黒鉛化触媒としては、鉄、ニッケル、チタン、ホウ素等、これらの炭化物、酸化物、窒化物等が使用可能である。   Graphite particles can be produced by the following method. First, as a raw material for the graphite particles, a graphitizable aggregate or graphite and a graphitizable binder are used. Moreover, you may add a graphitization catalyst as needed. As aggregates that can be graphitized, various cokes such as fluid coke and needle coke can be used. As graphite, natural graphite and artificial graphite can be used. As the binder that can be graphitized, various pitches such as coal-based, petroleum-based, and artificial ones, tar, thermoplastic resin, thermosetting resin, and the like can be used. As the graphitization catalyst, iron, nickel, titanium, boron and the like, carbides thereof, oxides, nitrides, and the like can be used.

次に、上記原料を混合して得られた混合物を焼成する。焼成は原料酸化し難い雰囲気で行うことが好ましく、黒鉛化の温度は2000℃以上が好ましく、2500℃以上であることがより好ましく、2800℃以上であることがさらに好ましい。この後、このように黒鉛化された黒鉛化物を粉砕する。黒鉛化物の粉砕方法については特に制限を設けないが、ジェットミル、振動ミル、ピンミル、ハンマーミル等の既知の方法を用いることができる。   Next, the mixture obtained by mixing the raw materials is fired. Firing is preferably performed in an atmosphere in which raw material oxidation is difficult, and the graphitization temperature is preferably 2000 ° C. or higher, more preferably 2500 ° C. or higher, and further preferably 2800 ° C. or higher. Thereafter, the graphitized product thus graphitized is pulverized. The method for pulverizing the graphitized material is not particularly limited, but known methods such as a jet mill, a vibration mill, a pin mill, and a hammer mill can be used.

また、導電性の黒鉛質粒子の物性は特に限定されないが、負極活物質層内の導電性を確保しつつ、後述の添加剤による負極上への皮膜形成効果により、充放電効率、並びに充放電サイクルの劣化を効果的に抑制するために、
(A)BET比表面積が70m2/g以下、かつ
(B)平均粒子径が10μm以下
を満足するものであることが好ましい。
In addition, the physical properties of the conductive graphite particles are not particularly limited. However, while ensuring the conductivity in the negative electrode active material layer, the effect of forming a film on the negative electrode by the additives described later, charge / discharge efficiency, and charge / discharge In order to effectively suppress the deterioration of the cycle,
(A) The BET specific surface area is preferably 70 m 2 / g or less, and (B) the average particle diameter is preferably 10 μm or less.

(i)BET比表面積が70m2/gを超えると、黒鉛質粒子が電解液と接触する面積が大きくなるため、電解液等の分解が生じやすくなり、分解を抑制するためにより多くの添加剤が必要となるために好ましくない。 (I) When the BET specific surface area exceeds 70 m 2 / g, the area where the graphite particles come into contact with the electrolytic solution increases, so that the electrolytic solution and the like are easily decomposed, and more additives are added to suppress the decomposition. Is not preferable because it is necessary.

(ii)平均粒子径が10μmを超えると、負極活物質層内の空孔が大きくなり、非晶質炭素間の接触が保ち難くなり、導電性の確保が難しくなるために好ましくない。   (Ii) When the average particle diameter exceeds 10 μm, the pores in the negative electrode active material layer become large, it becomes difficult to maintain contact between the amorphous carbons, and it is not preferable because it is difficult to ensure conductivity.

なお、上記(A)や(B)の特性を満たす黒鉛質粒子とするためには、黒鉛質粒子を製造する際に原料の種類、原料混合物の配合組成、焼成温度、粉砕方法を適宜、調整すれば良い。   In order to obtain graphite particles satisfying the above characteristics (A) and (B), the kind of raw material, the composition of the raw material mixture, the firing temperature, and the pulverization method are appropriately adjusted when producing the graphite particles. Just do it.

本発明の効果を十分に発揮するため導電性の黒鉛質粒子は、BET比表面積が20m2/g以上、70m2/g以下であることがより好ましく、30m2/g以上、50m2/g以下であることが更に好ましい。また、平均粒子径は0.035μm以上、0.06μm以下であることがより好ましく、0.04μm以上、0.05μm以下であることが更に好ましい。このようなBET比表面積、平均粒子径とすることによって、負極の導電性をより効果的に高めることができる。 In order to sufficiently exhibit the effects of the present invention, the conductive graphite particles preferably have a BET specific surface area of 20 m 2 / g or more and 70 m 2 / g or less, more preferably 30 m 2 / g or more and 50 m 2 / g. More preferably, it is as follows. The average particle size is more preferably 0.035 μm or more and 0.06 μm or less, and further preferably 0.04 μm or more and 0.05 μm or less. By setting it as such a BET specific surface area and an average particle diameter, the electroconductivity of a negative electrode can be improved more effectively.

なお、導電性の黒鉛質粒子は充放電時に体積変化をしないか、体積変化をしても導電性の黒鉛質粒子が活物質層中に含まれる量が微量であるため負極全体の体積変化はほとんど無視できる。   Note that the volume of the conductive negative electrode particles does not change during charge / discharge, or even if the volume changes, the amount of conductive graphite particles contained in the active material layer is very small. Almost negligible.

更に導電性の黒鉛質粒子としては導電性カーボンブラック又は人造黒鉛を含むものを用いることが好ましい。導電性カーボンブラックとしては、例えばケッチェンブラック、ファーネスブラックもしくはアセチレンブラック等を用いることができる。導電性カーボンブラック、人造黒鉛は優れた導電性を有するため、これらの導電性付与剤を添加することによって、サイクル特性や充放電効率等の特性をより向上させることができる。   Further, it is preferable to use conductive graphite particles containing conductive carbon black or artificial graphite. As the conductive carbon black, for example, ketjen black, furnace black, acetylene black, or the like can be used. Since conductive carbon black and artificial graphite have excellent conductivity, the addition of these conductivity imparting agents can further improve characteristics such as cycle characteristics and charge / discharge efficiency.

また、導電性炭素繊維は、特に限定されないが、負極活物質層内の導電性を確保しつつ、鎖状ジスルホン酸化合物による負極上への皮膜形成効果により、充放電効率、並びに充放電サイクルの劣化を効果的に抑制するために、
(C)平均繊維径が0.05μm以上、かつ
(D)平均繊維長が25μm以下
を満足するものであることが好ましい。
In addition, the conductive carbon fiber is not particularly limited, but while ensuring the conductivity in the negative electrode active material layer, the effect of forming a film on the negative electrode by the chain disulfonic acid compound, the charge and discharge efficiency, and the charge and discharge cycle. In order to effectively suppress deterioration,
(C) The average fiber diameter is preferably 0.05 μm or more, and (D) the average fiber length is preferably 25 μm or less.

(i)平均繊維径が0.05μm未満では、活物質である非晶質炭素間の接触が保ち難くなるために好ましくない。   (I) An average fiber diameter of less than 0.05 μm is not preferable because it is difficult to maintain contact between amorphous carbon as an active material.

(ii)平均繊維長が25μmを超えると、負極活物質層内の空孔が大きくなり、非晶質炭素間の接触が保ち難くなり、導電性の確保が難しくなるために好ましくない。   (Ii) When the average fiber length exceeds 25 μm, the pores in the negative electrode active material layer become large, it becomes difficult to maintain contact between the amorphous carbons, and it is not preferable because it is difficult to ensure conductivity.

本発明の効果を十分に発揮するための導電性炭素繊維は、平均繊維径が0.05μm以上、0.2μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上、0.15μm以下であることが更に好ましい。また、平均繊維長が5μm以上、20μm以下であることがより好ましく、10μm以上、15μm以下であることが更に好ましい。このような平均繊維径、平均繊維長とすることによって、導電性炭素繊維間及び非晶質炭素と導電性炭素繊維間の接触面積を高め、負極の導電性をより効果的に高めることができる。   The conductive carbon fiber for fully exhibiting the effects of the present invention preferably has an average fiber diameter of 0.05 μm to 0.2 μm, more preferably 0.1 μm to 0.15 μm. Further preferred. Further, the average fiber length is more preferably 5 μm or more and 20 μm or less, and further preferably 10 μm or more and 15 μm or less. By setting such an average fiber diameter and average fiber length, the contact area between the conductive carbon fibers and between the amorphous carbon and the conductive carbon fibers can be increased, and the conductivity of the negative electrode can be increased more effectively. .

導電性炭素繊維としては気相成長炭素繊維を用いることが好ましい。気相成長炭素繊維は、ベンゼン等の有機化合物を原料として、フェロセン等の有機遷移金属化合物を金属系触媒として用い、これらをキャリヤーガスとともに高温の反応炉内に導入し微細な炭素繊維を、基板上に生成させたり、浮遊状態で生成させたり、あるいは反応炉壁に成長させることによって、製造された炭素繊維のことである。この炭素繊維製造時に原料ガスの供給量、基板温度等を適宜、調整することにより、上記(C)や(D)の特性を有する炭素繊維とすることができる。その他、炭素繊維としては単層カーボンナノチューブ、複層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンナノコイルなどを用いることもできる。   Vapor-grown carbon fibers are preferably used as the conductive carbon fibers. Vapor-grown carbon fiber uses organic compounds such as benzene as raw materials, organic transition metal compounds such as ferrocene as metal catalysts, and these are introduced into a high-temperature reactor together with a carrier gas to form fine carbon fibers into a substrate. It is a carbon fiber produced by being produced on top, produced in a floating state, or grown on a reactor wall. A carbon fiber having the above characteristics (C) and (D) can be obtained by appropriately adjusting the supply amount of the raw material gas, the substrate temperature and the like during the production of the carbon fiber. In addition, single-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, carbon nanocoils, and the like can be used as the carbon fibers.

(電解液)
電解液15は電解質、非プロトン性溶媒と添加剤(一般式(1)で示される化合物等)とを少なくとも有する。
(Electrolyte)
The electrolytic solution 15 includes at least an electrolyte, an aprotic solvent, and an additive (such as a compound represented by the general formula (1)).

(電解質)
電解質は、リチウム二次電池の場合にはリチウム塩を用い、これを非プロトン性溶媒中に溶解させる。リチウム塩としては、リチウムイミド塩、LiPF6、LiAsF6、LiAlCl4、LiClO4、LiBF4、LiSbF6などがあげられる。この中でも特にLiPF6、LiBF4が好ましい。リチウムイミド塩としてはLiN(Ck2k+1SO2)(Cm2m+1SO2)(k、mはそれぞれ独立して1又は2である)が挙げられる。これらは単独で、又は複数種を組み合わせて用いることができる。これらのリチウム塩を含むことで高エネルギー密度を達成することができる。
(Electrolytes)
As the electrolyte, in the case of a lithium secondary battery, a lithium salt is used and dissolved in an aprotic solvent. The lithium salt, lithium imide salt, LiPF 6, LiAsF 6, LiAlCl 4, LiClO 4, LiBF 4, LiSbF 6 , and the like. Of these, LiPF 6 and LiBF 4 are particularly preferable. LiN The lithium imide salt (C k F 2k + 1 SO 2) (C m F 2m + 1 SO 2) (k, m are each independently 1 or 2). These can be used alone or in combination of two or more. By including these lithium salts, a high energy density can be achieved.

(非プロトン性溶媒)
また非プロトン性電解液としては、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ラクトン類、環状エーテル類、鎖状エーテル類およびそれらのフッ化誘導体の有機溶媒から選ばれた少なくとも1種類の有機溶媒を用いる。より具体的には、
環状カーボネート類:プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ブチレンカーボネート(BC)、およびこれらの誘導体
鎖状カーボネート類:ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、ジプロピルカーボネート(DPC)、およびこれらの誘導体
脂肪族カルボン酸エステル類:ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸エチル、およびこれらの誘導体
γ−ラクトン類:γ−ブチロラクトン、およびこれらの誘導体
環状エーテル類:テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン
鎖状エーテル類:1、2−エトキシエタン(DEE)、エトキシメトキシエタン(EME)、ジエチルエーテル、およびこれらの誘導体
その他:ジメチルスルホキシド、1、3−ジオキソラン、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジオキソラン、アセトニトリル、プロピルニトリル、ニトロメタン、エチルモノグライム、リン酸トリエステル、トリメトキシメタン、ジオキソラン誘導体、スルホラン、メチルスルホラン、1、3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、3−メチル−2−オキサゾリジノン、プロピレンカーボネート誘導体、テトラヒドロフラン誘導体、エチルエーテル、1、3−プロパンスルトン、アニソール、N−メチルピロリドン、フッ素化カルボン酸エステル
これらを一種又は二種以上を混合して使用することができる。
(Aprotic solvent)
The aprotic electrolyte is selected from organic solvents such as cyclic carbonates, chain carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, γ-lactones, cyclic ethers, chain ethers and their fluorinated derivatives. In addition, at least one organic solvent is used. More specifically,
Cyclic carbonates: propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), butylene carbonate (BC), and derivatives thereof Chain carbonates: dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), Dipropyl carbonate (DPC) and derivatives thereof Aliphatic carboxylic acid esters: methyl formate, methyl acetate, ethyl propionate, and derivatives thereof γ-lactones: γ-butyrolactone, and derivatives thereof Cyclic ethers: Tetrahydrofuran , 2-methyltetrahydrofuran chain ethers: 1, 2-ethoxyethane (DEE), ethoxymethoxyethane (EME), diethyl ether, and derivatives thereof Other: Dimethylsulfoxy Sid, 1,3-dioxolane, formamide, acetamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, propylnitrile, nitromethane, ethyl monoglyme, phosphate triester, trimethoxymethane, dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl 2-Imidazolidinone, 3-methyl-2-oxazolidinone, propylene carbonate derivative, tetrahydrofuran derivative, ethyl ether, 1,3-propane sultone, anisole, N-methylpyrrolidone, fluorinated carboxylate, one or two of these The above can be mixed and used.

(添加剤)
添加剤としては、一般式(1)で示した鎖状のジスルホン酸エステルを用いる。
(Additive)
As the additive, a chain disulfonic acid ester represented by the general formula (1) is used.

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(但し、上記一般式(1)において、R1およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、−SO21(X1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−SY1(Y1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−COZ(Zは水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、およびハロゲン原子、から選ばれる原子または基を示す。R2およびR3は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基、置換もしくは無置換のフェノキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルコキシ基、炭素数1〜5のポリフルオロアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、−NX23(X2およびX3は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、および−NY2CONY34(Y2〜Y4は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、から選ばれる原子または基を示す。)。 (However, in the said General formula (1), R < 1 > and R < 4 > are respectively independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C5. An alkoxy group, a substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a polyfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, —SO 2 X 1 (wherein X 1 is a substituted or unsubstituted carbon atom having 1 to 5 carbon atoms). alkyl group), - SY 1 (Y 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), - COZ (Z is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), R 2 and R 3 each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted carbon atom having 1 to 5 carbon atoms. An alkoxy group, substituted or Substituted phenoxy group, substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, polyfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, substituted or unsubstituted fluoroalkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, 1 to carbon atoms 5 polyfluoroalkoxy group, hydroxyl group, halogen atom, -NX 2 X 3 (X 2 and X 3 are each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), and -NY 2 CONY 3 Y 4 (Y 2 ~Y 4 are each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), indicating the atom or a group selected from.).

一般式(1)によって示される化合物は、非環式化合物であり合成時に環化反応を伴わず、例えば非特許文献1〜4を用いて合成が可能である。また、特許文献9に示されるスルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステルの合成の副生成物として得ることもできる。このように、一般式(1)で示される化合物は合成の工程が容易であるため、安価な電解液を提供できる利点がある。   The compound represented by the general formula (1) is an acyclic compound and does not involve a cyclization reaction during synthesis, and can be synthesized using, for example, Non-Patent Documents 1 to 4. Moreover, it can also be obtained as a by-product of the synthesis of a cyclic sulfonic acid ester having two sulfonyl groups shown in Patent Document 9. Thus, the compound represented by the general formula (1) has an advantage that an inexpensive electrolytic solution can be provided because the synthesis process is easy.

前記一般式(1)のR1およびR4の好ましい分子構造としては、電極上でおこる反応性皮膜の形成の容易性、化合物の安定性、取り扱いの容易性、溶媒への溶解性、化合物の合成の容易性、価格などの観点から、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子、およびSO21(X1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)から選ばれる原子又は基が好ましく、それぞれ独立して水素原子又は無置換の炭素数1〜5のアルキル基がより好ましく、水素原子又はメチル基がさらに好ましい。 Preferred molecular structures of R 1 and R 4 in the general formula (1) include ease of forming a reactive film on the electrode, stability of the compound, ease of handling, solubility in a solvent, From the viewpoints of ease of synthesis, cost, etc., each independently represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogen atom, and SO 2 X 1 (X 1 is a substituted or unsubstituted carbon atom having 1 to 5 carbon atoms. Atoms or groups selected from the above-mentioned alkyl groups, each independently preferably a hydrogen atom or an unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or a methyl group.

1およびR4の特に好ましい形態としては、R1およびR4が水素原子の場合である。R1とR4が水素原子であると、二つのスルホニル基で挟まれたメチレン部位が活性化し、電極上での反応皮膜を形成しやすくなるためである。 Particularly preferred embodiments of R 1 and R 4 is where R 1 and R 4 is a hydrogen atom. This is because when R 1 and R 4 are hydrogen atoms, the methylene moiety sandwiched between the two sulfonyl groups is activated and a reaction film on the electrode is easily formed.

また、R2およびR3において、化合物の安定性、化合物の合成の容易性、溶媒への溶解性、価格などの観点から、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基、置換もしくは無置換のフェノキシ基、水酸基、ハロゲン原子、およびNX23(X2およびX3は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、から選ばれる原子又は基が好ましく、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、あるいは置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基がより好ましく、さらに好ましくはR2とR3のどちらか一方または両方が置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基である。また、同様の理由から、上記置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基としてはメチル基又はエチル基が良く、上記置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基としてはメトキシ基又はエトキシ基が良い。 In addition, in R 2 and R 3 , from the viewpoints of stability of the compound, ease of synthesis of the compound, solubility in a solvent, price, and the like, each independently substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 5 carbon atoms A group, a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a substituted or unsubstituted phenoxy group, a hydroxyl group, a halogen atom, and NX 2 X 3 (X 2 and X 3 are each independently a hydrogen atom, Or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms) is preferable, and each independently is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted group. An alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and one or both of R 2 and R 3 is a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms. For the same reason, the substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferably a methyl group or ethyl group, and the substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms is a methoxy group or An ethoxy group is preferable.

一般式(1)の化合物は、スルホニル基を二つ有しておりLUMOが小さく、電解液中の溶媒分子、モノスルホン酸エステルよりもLUMOが小さい値を持つので還元され易い。例えば下記表1に示す化合物No.1のLUMOは半経験的分子軌道計算によると−0.86eVと小さい。そのため環状カーボネートや鎖状カーボネートからなる溶媒(LUMO:約1.2eV)より先に化合物No.1の還元皮膜が負極に形成され溶媒分子の分解を抑制する役割を担うと考えられる。溶媒分子の分解を抑制するため高抵抗性の溶媒分子の分解皮膜が負極上に形成されにくくなるため抵抗上昇の抑制やサイクル特性の向上が期待できる。また、炭素原子に電子吸引性のスルホニル基が二つ結合した形になっており、炭素原子の活性化よって電極上で皮膜が形成され易いことも考えられる。   The compound of the general formula (1) has two sulfonyl groups, has a small LUMO, and has a smaller LUMO value than solvent molecules and monosulfonic acid esters in the electrolytic solution, and thus is easily reduced. For example, Compound No. 1 shown in Table 1 below. The LUMO of 1 is as small as -0.86 eV according to semiempirical molecular orbital calculation. For this reason, compound No. 1 is preceded by a solvent (LUMO: about 1.2 eV) comprising a cyclic carbonate or a chain carbonate. It is considered that 1 reduction film is formed on the negative electrode and plays a role of suppressing decomposition of the solvent molecules. In order to suppress the decomposition of the solvent molecules, it is difficult to form a highly resistant solvent molecule decomposition film on the negative electrode, so that an increase in resistance and an improvement in cycle characteristics can be expected. Moreover, it is considered that two electron-withdrawing sulfonyl groups are bonded to the carbon atom, and a film is easily formed on the electrode by the activation of the carbon atom.

特に前述の構成の負極に対して、一般式(1)で示される化合物は、負極表面に皮膜を効果的に形成すると同時に正極表面にも効果的な皮膜形成が行われることにより、電解液溶媒の分解を抑制し、抵抗性物質の堆積を阻害するために抵抗上昇抑制効果があると考えられる。また、上記皮膜は、放電末期の電池内部インピーダンスの上昇を抑制するために、充放電効率、並びに充放電サイクルの改善に効果的であると考えられる。   In particular, with respect to the negative electrode having the above-described structure, the compound represented by the general formula (1) effectively forms a film on the surface of the negative electrode and simultaneously forms an effective film on the surface of the positive electrode. It is considered that there is an effect of suppressing resistance increase in order to suppress the decomposition of and inhibit the deposition of resistive substances. Moreover, in order to suppress the rise in the battery internal impedance at the end of discharge, the coating is considered to be effective for improving the charge / discharge efficiency and the charge / discharge cycle.

また、本発明の二次電池では、充放電時にリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な材料として非晶質炭素を用いているため、リチウムイオンの吸蔵・放出に伴う負極の体積変化が小さく、負極上に一般式(1)の化合物の安定した皮膜を形成することができる。更に、負極活物質層中に導電性の黒鉛質粒子および導電性炭素繊維の少なくとも一方を含むことによって、負極の導電性を向上させると共に一般式(1)の化合物との相乗作用により、負極上に形成された皮膜の安定化を図ることができる。   Further, in the secondary battery of the present invention, since amorphous carbon is used as a material capable of inserting and extracting lithium ions during charging and discharging, the volume change of the negative electrode accompanying the insertion and extraction of lithium ions is small, and the negative electrode A stable film of the compound of the general formula (1) can be formed on the top. Furthermore, by including at least one of conductive graphite particles and conductive carbon fibers in the negative electrode active material layer, the conductivity of the negative electrode is improved and the synergistic action with the compound of the general formula (1) allows It is possible to stabilize the film formed on the surface.

以下に一般式(1)の具体例を示すが、本発明は特にこれらに限定されるものではない。   Although the specific example of General formula (1) is shown below, this invention is not specifically limited to these.

Figure 0004899341
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一般式(1)で表される化合物は、特に限定されないが電解液中に0.1質量%以上5.0質量%以下含まれることが好ましい。0.1質量%未満では電極表面での電気化学反応による皮膜形成に十分効果が発揮されない場合がある。また、5.0質量%を越えると溶解しにくくなるだけでなく電解液の粘性を大きくしてしまう場合がある。本発明においてより好ましくは、0.5質量%〜3.0質量%の範囲で添加するとより十分な皮膜効果が得られる。   Although the compound represented by General formula (1) is not specifically limited, It is preferable that 0.1 to 5.0 mass% is contained in electrolyte solution. If it is less than 0.1% by mass, a sufficient effect may not be exhibited in forming a film by an electrochemical reaction on the electrode surface. Moreover, when it exceeds 5.0 mass%, it not only becomes difficult to melt | dissolve, but the viscosity of electrolyte solution may be enlarged. In the present invention, more preferably, a sufficient film effect can be obtained by adding in the range of 0.5% by mass to 3.0% by mass.

一般式(1)に示す化合物は、単独或いは2種類以上を組み合わせて用いてもよい。2種類以上を組み合わせて用いる場合、特に限定されないが電極との皮膜形成の容易性の観点から少なくとも一つは活性メチレン基を有する化合物(すなわちR1およびR4が水素の化合物)が含まれることが有効である。具体的組み合わせとしては、前記化合物No.1(活性メチレン基を有する化合物)と化合物No.5の化合物である。 You may use the compound shown in General formula (1) individually or in combination of 2 or more types. When two or more types are used in combination, it is not particularly limited, but at least one of them contains a compound having an active methylene group (that is, a compound in which R 1 and R 4 are hydrogen) from the viewpoint of easy film formation with an electrode. Is effective. As a specific combination, the above-mentioned compound no. 1 (compound having an active methylene group) and compound no. 5 compounds.

電解液に一般式(1)の化合物を2種類以上添加させる場合、電解液に占める割合は特に限定されないが前述と同様な理由により、2種類合わせて0.1質量%以上5.0質量%以下が好ましい。また、一般式(1)の化合物を2種類以上添加する場合、一般式(1)の化合物の全質量に対する各化合物の比率としては特に限定されるものではないが、最も少ない化合物の割合が5質量%、最も多い化合物の割合が95質量%とすることが好ましい。   When two or more types of the compound of the general formula (1) are added to the electrolytic solution, the proportion of the electrolytic solution in the electrolytic solution is not particularly limited, but for the same reason as described above, the two types are combined to be 0.1% by mass or more and 5.0% by mass. The following is preferred. Further, when two or more kinds of the compound of the general formula (1) are added, the ratio of each compound to the total mass of the compound of the general formula (1) is not particularly limited, but the ratio of the smallest compound is 5 It is preferable that the ratio of the compound with the most mass% is 95 mass%.

さらに、一般式(1)の化合物 を含む電解液中に、環式モノスルホン酸エステル、スルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステル、アルカンスルホン酸無水物、スルホレン化合物の内、少なくとも一種が含まれる電解液を用いることも有効である。   Furthermore, the electrolyte solution containing the compound of the general formula (1) contains at least one of a cyclic monosulfonic acid ester, a cyclic sulfonic acid ester having two sulfonyl groups, an alkanesulfonic acid anhydride, and a sulfolene compound. It is also effective to use an electrolyte solution.

環式モノスルホン酸エステルとしては下記一般式(2)で示される化合物があげられる。   Examples of the cyclic monosulfonic acid ester include compounds represented by the following general formula (2).

Figure 0004899341
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(但し、上記一般式(2)において、nは0以上2以下の整数である。また、R5〜R10は、それぞれ独立して水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜12のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のフルオロアルキル基、および炭素数1〜6のポリフルオロアルキル基、から選ばれる原子または基を示す。)
上記一般式(2)で示される化合物おいて、化合物の安定性、化合物の合成の容易性、溶媒への溶解性、価格などの観点から、nは0または1が好ましく、R5〜R10は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜12のアルキル基、および炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、から選ばれる原子又は基が好ましく、それぞれ独立して、水素原子、または炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基がより好ましい。さらに好ましくは、R5〜R10の全てが水素原子、またはR5〜R10の1つもしくは2つが炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基で他が水素原子である。上記の炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基としては、トリフルオロメチル基が好ましい。
(However, in the general formula (2), n is 0 to 2 integer. Also, R 5 to R 10 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 12 carbon atoms An atom or group selected from a group, a substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a polyfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
In the compound represented by the general formula (2), n is preferably 0 or 1 from the viewpoints of stability of the compound, ease of synthesis of the compound, solubility in a solvent, price, and the like, and R 5 to R 10 Are preferably each independently an atom or group selected from a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, and a polyfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms. A hydrogen atom or a polyfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable. More preferably, all of R 5 to R 10 are hydrogen atoms, or one or two of R 5 to R 10 are polyfluoroalkyl groups having 1 to 5 carbon atoms, and the other is a hydrogen atom. As said C1-C5 polyfluoroalkyl group, a trifluoromethyl group is preferable.

具体的には、1、3−プロパンスルトン(1、3−PS)、α−トリフルオロメチル−γ−スルトン、β−トリフルオロメチル−γ−スルトン、γ−トリフルオロメチル−γ−スルトン、α−メチル−γ−スルトン、α、β−ジ(トリフルオロメチル)−γ−スルトン、α、α−ジ(トリフルオロメチル)−γ−スルトン、α−ウンデカフルオロペンチル−γ−スルトン、α−ヘプタフルオロプロピル−γ−スルトン、1、4−ブタンスルトン(1、4−BS)などがあげられる。   Specifically, 1,3-propane sultone (1,3-PS), α-trifluoromethyl-γ-sultone, β-trifluoromethyl-γ-sultone, γ-trifluoromethyl-γ-sultone, α -Methyl-γ-sultone, α, β-di (trifluoromethyl) -γ-sultone, α, α-di (trifluoromethyl) -γ-sultone, α-undecafluoropentyl-γ-sultone, α- Examples include heptafluoropropyl-γ-sultone and 1,4-butane sultone (1,4-BS).

中でも1、3−プロパンスルトン(1、3−PS)はリチウムイオン二次電池の負極上での分解皮膜を形成すると考えられている。1、3−PSのLUMOは0.07eVであり、本発明の化合物No.1のそれ(−0.86eV)よりも大きい。例えば本発明の化合物No.1と1、3−PSとを電解液に添加し、充電した場合、先ず化合物No.1の物質が負極に皮膜を形成し、次に1、3−PSが皮膜を形成することが考えられる。充電初期には負極表面のある部分と化合物No.1が主に反応するが、化合物No.1と反応しなかった部分(溶媒分子と反応する可能性がある部分)での充電が進行して1、3−PSと反応し、結果として化合物No.1と1、3−PSとの複合皮膜が形成され、更なる抵抗上昇の抑制効果、電池の膨れ抑制などが期待できる。   Among them, 1,3-propane sultone (1,3-PS) is considered to form a decomposition film on the negative electrode of a lithium ion secondary battery. 1, 3-PS has a LUMO of 0.07 eV. It is larger than that of 1 (−0.86 eV). For example, compound no. When 1 and 1, 3-PS were added to the electrolyte and charged, first, compound No. 1 was used. It is conceivable that one substance forms a film on the negative electrode, and then 1,3-PS forms a film. At the initial stage of charging, a portion having a negative electrode surface and compound No. 1 reacts mainly, but compound no. Charge proceeds at the portion that did not react with 1 (the portion that may react with the solvent molecule) and reacted with 1,3-PS. A composite film of 1 and 1,3-PS is formed, and further resistance increase suppression effect, battery swelling expansion, and the like can be expected.

一般式(2)の化合物を電解液に添加する場合、その電解液中の含量は特に限定されるものではないが、電解液中に0.5質量%以上10.0質量%以下含まれることが好ましい。0.5質量%未満では電極表面での電気化学反応による皮膜形成に十分効果が発揮されない場合がある。10.0質量%を越えると電解液の粘性を大きくしてしまう場合がある。また、一般式(1)および一般式(2)の化合物中の一般式(2)の比率としては、それぞれ一般式(1)の化合物と一般式(2)の化合物を合わせた全質量に対して10〜90質量%が好ましい。   When the compound of the general formula (2) is added to the electrolytic solution, the content in the electrolytic solution is not particularly limited, but 0.5% by mass to 10.0% by mass is contained in the electrolytic solution. Is preferred. If the amount is less than 0.5% by mass, the effect may not be sufficiently exerted on the film formation by the electrochemical reaction on the electrode surface. If it exceeds 10.0 mass%, the viscosity of the electrolytic solution may be increased. Moreover, as a ratio of the general formula (2) in the compound of the general formula (1) and the general formula (2), the total mass of the compound of the general formula (1) and the compound of the general formula (2), respectively, 10 to 90% by mass is preferable.

スルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステルとしては下記一般式(3)で示される化合物があげられる。   Examples of the cyclic sulfonic acid ester having two sulfonyl groups include compounds represented by the following general formula (3).

Figure 0004899341
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(但し、上記一般式(3)において、Qは酸素原子、メチレン基または単結合、Aは、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、カルボニル基、スルフィニル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、および置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、から選ばれる基を示す。Bは、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、および置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基から選ばれる基を示す。)
上記一般式(3)で示される化合物おいて、化合物の安定性、化合物の合成の容易性、溶媒への溶解性、価格などの観点から、Aは、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、および置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、から選ばれる基が好ましい。置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、および置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基、から選ばれる基がより好ましく、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基、エチレン基又は2、2−プロパンジイル基が特に好ましい。上記の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基は、メチレン基とジフルオロメチレン基を含むことが好ましく、メチレン基とジフルオロメチレン基とで構成されていることがより好ましい。
(However, in the said General formula (3), Q is an oxygen atom, a methylene group, or a single bond, A is a substituted or unsubstituted C1-C5 alkylene group, a carbonyl group, a sulfinyl group, C1-C5. At least one C—C bond in the polyfluoroalkylene group, a substituted or unsubstituted fluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is a C—O—C bond A group in which at least one C—C bond in the C 1-5 polyfluoroalkylene group is a C—O—C bond, and a substituted or unsubstituted C 1-5 fluoroalkylene A group selected from a group in which at least one C—C bond in the group is a C—O—C bond, B is a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, carbon Number 1-5 polyfluoroalkylene group, and a substituted or unsubstituted group selected from fluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms.)
In the compound represented by the general formula (3), A is a substituted or unsubstituted carbon number of 1 to 5 from the viewpoints of stability of the compound, ease of synthesis of the compound, solubility in a solvent, price, and the like. At least a C-C bond in the alkylene group, a polyfluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, a substituted or unsubstituted fluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. A group in which one site is a C—O—C bond, a group in which at least one C—C bond in a C 1-5 polyfluoroalkylene group is a C—O—C bond, and a substituted or unsubstituted group A group selected from a group in which at least one C—C bond in the fluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms is a C—O—C bond is preferable. A group selected from a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, a polyfluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and a substituted or unsubstituted fluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable. Alternatively, an unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable, and a methylene group, an ethylene group, or a 2,2-propanediyl group is particularly preferable. The C1-C5 fluoroalkylene group preferably includes a methylene group and a difluoromethylene group, and more preferably includes a methylene group and a difluoromethylene group.

また、同様の理由から、Bは炭素数1〜5のアルキレン基が好ましく、メチレン基、1、1−エタンジイル基、または2、2−プロパンジイル基がより好ましい。   For the same reason, B is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a methylene group, a 1,1-ethanediyl group, or a 2,2-propanediyl group.

これらのスルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステルは、特許文献10に開示されているものである。   The cyclic sulfonic acid ester having two of these sulfonyl groups is disclosed in Patent Document 10.

以下に一般式(3)に示す具体的化合物を下記に列挙するがこれらに限定されるものではない。   Specific compounds represented by the general formula (3) are listed below, but are not limited thereto.

Figure 0004899341
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これらの化合物は本発明の一般式(1)の化合物と同準位のLUMOを有し、且つスルホニル基を二つ以上有するため、例えば化合物No.1と化合物No.21(MMDS)の物質とを電解液に添加すると、充電初期に高イオン伝導性の複合皮膜が形成され易い。MMDSは環状の化合物であり開環することで負極と反応し皮膜を形成しやすい化合物であると考えられる。   These compounds have the same level of LUMO as the compound of the general formula (1) of the present invention and have two or more sulfonyl groups. 1 and compound no. When 21 (MMDS) is added to the electrolyte, a high ion conductive composite film is easily formed in the initial stage of charging. MMDS is considered to be a compound that easily forms a film by reacting with the negative electrode by ring opening.

MMDSが負極上でかなり選択的に皮膜形成に寄与するとすれば、化合物No.1の物質は負極上での皮膜形成確率が減少し、正極上での反応確率が高くなり正極上での皮膜形成が達成される。その結果、正極上での溶媒分解抑制が期待できる。   If MMDS contributes to the film formation fairly selectively on the negative electrode, compound no. In the case of the first material, the film formation probability on the negative electrode is decreased, the reaction probability on the positive electrode is increased, and the film formation on the positive electrode is achieved. As a result, suppression of solvent decomposition on the positive electrode can be expected.

一般式(3)の化合物を電解液に添加する場合、一般式(3)の化合物の電解液中の含量は特に限定されるものではないが、電解液中に0.5質量%以上10.0質量%以下含まれることが好ましい。0.5質量%未満では電極表面での電気化学反応による皮膜形成に十分効果が発揮されない場合がある。10.0質量%を越えると電解液の粘性を大きくしてしまう場合がある。一般式(1)と一般式(3)中の、一般式(3)の化合物の比率としては、一般式(1)および一般式(3)の化合物の全質量の10〜90質量%が好ましい。また、これに加えて一般式(2)の化合物を用いる場合には、一般式(1)、一般式(2)および一般式(3)の化合物の全質量の10〜90質量%が好ましい。   When the compound of the general formula (3) is added to the electrolytic solution, the content of the compound of the general formula (3) in the electrolytic solution is not particularly limited, but 0.5% by mass or more and 10. It is preferably contained in an amount of 0% by mass or less. If the amount is less than 0.5% by mass, the effect may not be sufficiently exerted on the film formation by the electrochemical reaction on the electrode surface. If it exceeds 10.0 mass%, the viscosity of the electrolytic solution may be increased. As a ratio of the compound of the general formula (3) in the general formula (1) and the general formula (3), 10 to 90% by mass of the total mass of the compound of the general formula (1) and the general formula (3) is preferable. . Moreover, when using the compound of General formula (2) in addition to this, 10-90 mass% of the total mass of the compound of General formula (1), General formula (2), and General formula (3) is preferable.

本発明では、場合によっては前記電解液中にビニレンカーボネート(VC)およびその誘導体の少なくとも一種を添加することができる。VCおよびその誘導体の少なくとも一種を添加することでさらにサイクル特性の改善を図ることができる。VCのLUMOは0.09eVであり一般式(1)の化合物よりも還元反応を受けにくい。初期の充放電で還元反応を受けて消費することなく長期に渡って電解液に存在すると考えられる。そのため、充放電サイクル時に徐々に消費されることでサイクル特性向上に寄与することができる。前記ビニレンカーボネートおよびその誘導体の少なくとも一種を電解液の添加剤として使用する場合には、電解液中に0.05質量%〜3.0質量%含ませることで効果が得られる。   In the present invention, in some cases, at least one of vinylene carbonate (VC) and its derivatives can be added to the electrolytic solution. The cycle characteristics can be further improved by adding at least one of VC and its derivatives. The LUMO of VC is 0.09 eV and is less susceptible to the reduction reaction than the compound of general formula (1). It is considered that it exists in the electrolyte for a long time without being consumed after receiving the reduction reaction in the initial charge and discharge. Therefore, it is possible to contribute to the improvement of cycle characteristics by being gradually consumed during the charge / discharge cycle. When at least one of the vinylene carbonate and its derivatives is used as an additive for an electrolytic solution, the effect can be obtained by including 0.05% by mass to 3.0% by mass in the electrolytic solution.

一般式(1)の化合物とVC、一般式(1)の化合物とそれ以外の添加剤とさらにVCを電解液に添加する場合、VCの電解液全体に占める割合は特に限定されるものではないが0.5質量%〜10.0質量%が好ましい。0.5質量%未満では電極表面での電気化学反応による皮膜形成に十分効果が発揮されない場合がある。10.0質量%を越えると電解液の粘性を大きくしてしまう場合がある。   When the compound of the general formula (1) and VC, the compound of the general formula (1) and other additives, and VC are further added to the electrolytic solution, the proportion of VC in the whole electrolytic solution is not particularly limited. Is preferably 0.5% by mass to 10.0% by mass. If the amount is less than 0.5% by mass, the effect may not be sufficiently exerted on the film formation by the electrochemical reaction on the electrode surface. If it exceeds 10.0 mass%, the viscosity of the electrolytic solution may be increased.

本発明の電解液は、一般式(1)で表される化合物を電解液にあらかじめ添加・溶解することによりもたらされる。この電解液に適宜その他の添加材料(環式モノスルホン酸エステル、スルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステル、スルホラン、アルカンスルホン酸無水物、スルホレン化合物あるいはビニレンカーボネート化合物)を加えることにより、所望の電解液を得ることができる。   The electrolytic solution of the present invention is brought about by adding and dissolving the compound represented by the general formula (1) in the electrolytic solution in advance. By appropriately adding other additive materials (cyclic monosulfonic acid ester, cyclic sulfonic acid ester having two sulfonyl groups, sulfolane, alkanesulfonic acid anhydride, sulfolene compound or vinylene carbonate compound) to this electrolytic solution, The electrolyte solution can be obtained.

本発明に係る二次電池の形状としては、特に制限はないが、例えば、円筒型、角型、コイン型、ラミネート型などがあげられる。この中でラミネート型とは合成樹脂と金属箔との積層体からなる可撓性フィルムなどよりなる外装体によって封口された形状を有するものであり、円筒型、角型、コイン型などの電池缶よりなる外装体に封入したものと比して内圧の上昇による影響を受けやすく、従って電極と電解液との界面との化学反応の制御がより重要となる。本発明による一般式(1)で表される鎖状のジスルホン化合物を含有する二次電池であれば、ラミネート型の電池であっても抵抗上昇の抑制や電池の膨れ(ガス発生および内圧の上昇)を抑制することが可能である。従って、自動車用途など大型のリチウムイオン二次電池においても、安全性や長期信頼性を確保することが可能となる。   The shape of the secondary battery according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a cylindrical shape, a square shape, a coin shape, and a laminate shape. Among them, the laminate type has a shape sealed by an exterior body made of a flexible film made of a laminate of a synthetic resin and a metal foil, and cans such as a cylindrical type, a square type, and a coin type It is more susceptible to an increase in internal pressure than that enclosed in an outer package, and therefore control of the chemical reaction between the electrode and the interface between the electrolytic solution is more important. In the case of a secondary battery containing a chain disulfone compound represented by the general formula (1) according to the present invention, even in a laminate type battery, resistance increase is suppressed and battery swelling (gas generation and internal pressure increase). ) Can be suppressed. Therefore, safety and long-term reliability can be ensured even in a large-sized lithium ion secondary battery such as an automobile.

本発明に係るリチウム二次電池は、乾燥空気または不活性ガス雰囲気において、負極13および正極12を、セパレータ16を介して積層、あるいは積層したものを捲回した後に、外装体に挿入し、一般式(1)で表される化合物を含む電解液を含浸させた後、電池外装体を封止することで得られる。封止前または封止後に、電池を充電することにより、前記電極上の皮膜を形成させることで本発明の効果を得ることが可能である。   In the lithium secondary battery according to the present invention, the negative electrode 13 and the positive electrode 12 are laminated via the separator 16 in a dry air or an inert gas atmosphere, or the laminated one is wound, and then inserted into the outer package. It is obtained by impregnating an electrolytic solution containing a compound represented by the formula (1) and then sealing the battery outer package. The effect of the present invention can be obtained by forming the film on the electrode by charging the battery before or after sealing.

(電池の作製)
(正極)
表1〜3に記載の正極活物質と、導電性付与剤とを乾式混合し、バインダーであるPVDFを溶解させたN−メチル−2−ピロリドン(NMP)中に均一に分散させスラリーを作製した。導電性付与剤としては導電性カーボンブラックを用いた。そのスラリーを正極集電体11となる厚み25μmのアルミ金属箔上に塗布後、NMPを蒸発させることにより正極シートとした。正極中の固形分比率は正極活物質:導電性付与剤:PVDF=80:10:10(質量%)とした。
(Production of battery)
(Positive electrode)
A positive electrode active material described in Tables 1 to 3 and a conductivity-imparting agent were dry-mixed and uniformly dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) in which PVDF as a binder was dissolved to prepare a slurry. . Conductive carbon black was used as the conductivity imparting agent. The slurry was applied on an aluminum metal foil having a thickness of 25 μm to be the positive electrode current collector 11, and then NMP was evaporated to obtain a positive electrode sheet. The solid content ratio in the positive electrode was positive electrode active material: conductivity imparting agent: PVDF = 80: 10: 10 (mass%).

(負極)
実施例1〜36及び比較例1〜6、9、10については充放電時にリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な非晶質炭素と、表4〜6記載の導電性物質(導電性の黒鉛質粒子、導電性炭素繊維)と、バインダーであるPVDFとを導電性物質が表4〜6記載の比率(質量%)となるように混合し、NMPに分散させスラリーを作成した。そのスラリーを負極集電体14となる厚み20μmの銅箔上に塗布後、NMPを蒸発させることにより負極シートとした。なお、活物質層中のPVDFの割合は10質量%とした。
(Negative electrode)
For Examples 1 to 36 and Comparative Examples 1 to 6, 9, and 10, amorphous carbon capable of occluding and releasing lithium ions during charge and discharge, and conductive substances described in Tables 4 to 6 (conductive graphite) Particles, conductive carbon fiber) and PVDF as a binder were mixed so that the conductive substance had a ratio (mass%) shown in Tables 4 to 6, and dispersed in NMP to prepare a slurry. The slurry was applied on a 20 μm thick copper foil to be the negative electrode current collector 14, and then NMP was evaporated to obtain a negative electrode sheet. The PVDF ratio in the active material layer was 10% by mass.

比較例7及び8については、非晶質炭素の代わりに黒鉛を用いた以外は上記と同様の方法によって、負極を作成した。   For Comparative Examples 7 and 8, negative electrodes were prepared by the same method as above except that graphite was used instead of amorphous carbon.

(電解液)
電解質溶液15は、表1〜3記載の溶媒に、電解質としての1mol/LのLiPF6、表1〜3記載の添加剤を溶解したものを用いた。
(Electrolyte)
The electrolyte solution 15 was prepared by dissolving 1 mol / L LiPF 6 as an electrolyte and the additives listed in Tables 1 to 3 in the solvents listed in Tables 1 to 3.

(電池組立)
正極と負極とをポリエチレンからなるセパレータ16を介して積層し、アルミニウムラミネートフィルム型二次電池(実施例1〜36、比較例1〜10)を作製した。アルミニウムラミネートフィルム型二次電池の場合、用いたラミネートフィルムはポリプロピレン樹脂(封着層、厚み70μm)、ポリエチレンテレフタレート(20μm)、アルミニウム(50μm)、ポリエチレンテレフタレート(20μm)の順に積層した構造を有する。これを所定の大きさに2枚切り出し、その一部分に上記の積層電極体の大きさに合った底面部分と側面部分とを有する凹部を形成し、これらを対向させて上記の積層電極体を包み込み、周囲を熱融着させてフィルム外装電池を作製した。最後の1辺を熱融着封口する前に電解液を積層電極体に含浸させた。
(Battery assembly)
The positive electrode and the negative electrode were laminated via a separator 16 made of polyethylene to produce an aluminum laminated film type secondary battery (Examples 1 to 36, Comparative Examples 1 to 10). In the case of an aluminum laminate film type secondary battery, the laminate film used has a structure in which a polypropylene resin (sealing layer, thickness 70 μm), polyethylene terephthalate (20 μm), aluminum (50 μm), and polyethylene terephthalate (20 μm) are laminated in this order. Two pieces of this are cut into a predetermined size, and a concave portion having a bottom surface portion and a side surface portion that match the size of the multilayer electrode body is formed in a part thereof, and these are opposed to wrap the multilayer electrode body. Then, the periphery was thermally fused to produce a film-clad battery. Before the last side was heat-sealed and sealed, the electrolyte solution was impregnated with the laminated electrode body.

(充放電サイクル試験)
充電レート1C−充電終止電圧4.2Vで定電流充電を行い、次いで放電レート1C−終止電圧2.5Vで定電流放電を行った。これを1サイクルとして充放電サイクル試験を行った。容量維持率(%)は600サイクル後の放電容量(mAh)を、10サイクル目の放電容量(mAh)で割った値である。
(Charge / discharge cycle test)
Constant current charging was performed at a charge rate of 1C-end-of-charge voltage of 4.2V, and then constant-current discharge was performed at a discharge rate of 1C-end-of-stop voltage of 2.5V. The charge / discharge cycle test was conducted with this as one cycle. The capacity retention rate (%) is a value obtained by dividing the discharge capacity (mAh) after 600 cycles by the discharge capacity (mAh) at the 10th cycle.

(保存特性試験)
室温(25℃)において、電流値2Aの定電流および定電圧にて終止電圧4.3Vまで5時間充電し、次に電流値2Aの定電流下、終止電圧2.5Vまで放電した後、発生したガスを除去し、このときの電池の体積(初期体積)を測定した。ガス除去後、1週間放置した後、再び室温において電流値2Aにて4.3Vまで充電後、電流値2Aにて2.5Vまで放電し、このときの放電容量を初期放電容量とした。その後、電流値2Aの定電流および定電圧にて終止電圧4.2Vまで2.5時間の充電後、放電深度50%まで放電した後、50℃で70日間保存し、保存特性試験を行った。保存後室温にて定電流放電を行い、続いて定電流充電、定電流放電の順に行い、このときの放電容量を回復容量とし、(容量回復率)=(回復容量)/(初期放電容量)として算出した。回復容量測定後、電池の体積を測定し、このときの体積と初期体積との差を体積変化量として算出した。また、保存後の抵抗値を保存開始時の抵抗値にて割った値を抵抗上昇率として算出した。
(Storage characteristics test)
Generated at room temperature (25 ° C) at a constant current and a constant voltage of 2A to a final voltage of 4.3V for 5 hours and then discharged to a final voltage of 2.5V under a constant current of 2A. The volume of the battery (initial volume) at this time was measured. After removing the gas, it was allowed to stand for 1 week, and then charged again to 4.3 V at a current value of 2 A at room temperature, and then discharged to 2.5 V at a current value of 2 A. The discharge capacity at this time was defined as the initial discharge capacity. Then, after charging for 2.5 hours to a final voltage of 4.2 V at a constant current and a constant voltage of 2 A, after discharging to a discharge depth of 50%, it was stored at 50 ° C. for 70 days, and a storage characteristic test was performed. . After storage, perform constant-current discharge at room temperature, then perform constant-current charge and constant-current discharge in this order, and let the discharge capacity at this time be the recovery capacity, (capacity recovery rate) = (recovery capacity) / (initial discharge capacity) Calculated as After measuring the recovery capacity, the volume of the battery was measured, and the difference between the volume at this time and the initial volume was calculated as the volume change amount. Further, the resistance increase rate was calculated by dividing the resistance value after storage by the resistance value at the start of storage.

(非晶質炭素の確認)
実施例1〜36及び比較例1〜6、9、10では、上記充放電サイクル試験を行い充電時と放電時のX線回折スペクトルを測定し、炭素結晶に起因するピークの変化がないことを確認した非晶質炭素を用いた。
(Confirmation of amorphous carbon)
In Examples 1 to 36 and Comparative Examples 1 to 6, 9, and 10, the above charge / discharge cycle test was performed, the X-ray diffraction spectra during charging and discharging were measured, and there was no change in peak due to carbon crystals. The confirmed amorphous carbon was used.

(BET比表面積)
柴田理化学社製比表面積測定装置(SA−1000)を用いて、窒素吸着BET1点法により測定した。
(BET specific surface area)
Using a specific surface area measuring device (SA-1000) manufactured by Shibata Rikagaku Co., the nitrogen adsorption BET one-point method was used.

(平均粒子径)
堀場製レーザー回折散乱式粒度分布測定装置(LA−920)を用いて、体積基準での50%積算平均粒径(D50)を測定した。尚、測定には純水150mlに黒鉛質粒子1.0gを加えた後、これを分散させたスラリーを測定試料として用いた。
(Average particle size)
Using a Horiba laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (LA-920), the 50% cumulative average particle size (D 50 ) on a volume basis was measured. For the measurement, 1.0 g of graphite particles was added to 150 ml of pure water, and then a slurry in which this was dispersed was used as a measurement sample.

(平均繊維径及び平均繊維長)
平均繊維径の場合は炭素繊維を切断した断面、平均繊維長の場合は炭素繊維についてそれぞれ光学顕微鏡を用いて拡大した像を100個無作為にサンプリングした。この後、この画像情報をインターフェイスを介してニコレ社製画像解析装置(LUZEX AP)に導入して解析を行い、平均繊維径及び平均繊維長を測定した。なお、平均繊維径は繊維断面中の最も長さが長い部分の径を測定した。
(Average fiber diameter and average fiber length)
In the case of the average fiber diameter, 100 cross-sections obtained by cutting the carbon fiber, and in the case of the average fiber length, 100 images were randomly sampled using an optical microscope. Thereafter, the image information was introduced into an image analysis apparatus (LUZEX AP) manufactured by Nicole via an interface for analysis, and the average fiber diameter and average fiber length were measured. In addition, the average fiber diameter measured the diameter of the longest part in a fiber cross section.

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表1〜3中の「電解液中の添加剤の種類および組成」欄記載の「No.」は、化合物No.を表す。   In Tables 1 to 3, “No.” in the “Type and composition of additives in electrolyte solution” column is Compound No. Represents.

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表4〜6中の「−」は、本発明の非該当項目を表す。   "-" In Tables 4-6 represents a non-relevant item of the present invention.

また、充放電サイクル試験および保存特性試験で得られた結果を下記表7〜9に示す。保存特性における抵抗上昇率は、保存開始時の抵抗値を1とした場合の相対値である。   The results obtained in the charge / discharge cycle test and the storage characteristic test are shown in Tables 7 to 9 below. The resistance increase rate in the storage characteristics is a relative value when the resistance value at the start of storage is 1.

(導電性付与剤の比率の効果)
実施例1、並びに比較例1の二次電池の充放電曲線(図2)を比較すると、充放電容量、並びに充放電効率共に改善が確認され、導電性物質が必要であることが確認できた。また、実施例1と比較例1の結果を比較すると、容量維持率、抵抗上昇率、容量回復率、およびセル体積変化量が全て向上しており、導電性物質の添加により負極上に形成された皮膜が安定化され、充放電サイクル特性、並びに保存特性が改善することが確認できた。
(Effect of ratio of conductivity imparting agent)
When the charge / discharge curves (FIG. 2) of the secondary battery of Example 1 and Comparative Example 1 were compared, it was confirmed that both the charge / discharge capacity and the charge / discharge efficiency were improved, and that a conductive material was necessary. . Further, comparing the results of Example 1 and Comparative Example 1, the capacity retention rate, the resistance increase rate, the capacity recovery rate, and the cell volume change amount are all improved and formed on the negative electrode by the addition of the conductive material. It was confirmed that the coated film was stabilized and the charge / discharge cycle characteristics and storage characteristics were improved.

実施例1〜4における容量維持率、抵抗上昇率、容量回復率、およびセル体積変化量を実施例20〜23と比較すると、充放電サイクル特性、並びに保存特性が共に改善し、本発明における負極活物質層内の導電性物質の比率は、5質量%以下が好ましく、さらに好ましくは3質量%以下であることを確認した。   When the capacity retention rate, resistance increase rate, capacity recovery rate, and cell volume change amount in Examples 1 to 4 were compared with Examples 20 to 23, both the charge / discharge cycle characteristics and the storage characteristics were improved, and the negative electrode in the present invention The proportion of the conductive material in the active material layer was preferably 5% by mass or less, and more preferably 3% by mass or less.

更に、実施例1、15〜19と比較例9及び10を比較すると容量維持率、抵抗上昇率、容量回復率、およびセル体積変化量が全て向上しており、負極中に導電性物質として黒鉛質粒子および炭素繊維の少なくとも一方を添加することにより充放電サイクル特性、並びに保存特性が改善することが確認できた。   Further, when Examples 1, 15 to 19 and Comparative Examples 9 and 10 are compared, the capacity retention rate, resistance increase rate, capacity recovery rate, and cell volume change amount are all improved, and graphite is used as a conductive material in the negative electrode. It was confirmed that charging / discharging cycle characteristics and storage characteristics were improved by adding at least one of carbonaceous particles and carbon fibers.

(黒鉛質粒子のBET比表面積、並びに平均粒子径の効果)
実施例1及び5〜8における容量維持率、抵抗上昇率、容量回復率、およびセル体積変化量を実施例24〜26と比較すると、充放電サイクル特性、並びに保存特性の改善が確認できた。これらの結果から、本発明における黒鉛質粒子では、
(A)BET比表面積が70m2/g以下
(B)平均粒子径が10μm以下
が好ましいことを確認できた。
(Effects of BET specific surface area and average particle diameter of graphite particles)
When the capacity retention rate, the resistance increase rate, the capacity recovery rate, and the cell volume change amount in Examples 1 and 5 to 8 were compared with Examples 24 to 26, it was confirmed that the charge / discharge cycle characteristics and the storage characteristics were improved. From these results, in the graphite particles in the present invention,
(A) It was confirmed that the BET specific surface area was 70 m 2 / g or less. (B) The average particle diameter was preferably 10 μm or less.

(炭素繊維の平均繊維径、並びに平均繊維長の効果)
実施例15〜19における容量維持率、抵抗上昇率、容量回復率、およびセル体積変化量を実施例31〜36と比較すると、充放電サイクル特性、並びに保存特性の改善が確認できた。これらの結果から本発明における炭素繊維では、
(C)平均繊維径が0.05μm以上
(D)平均繊維長が25μm以下
が好ましいことを確認できた。
(Effect of average fiber diameter and average fiber length of carbon fiber)
When the capacity retention rate, the resistance increase rate, the capacity recovery rate, and the cell volume change amount in Examples 15 to 19 were compared with Examples 31 to 36, the charge / discharge cycle characteristics and the storage characteristics were improved. From these results, in the carbon fiber in the present invention,
(C) It was confirmed that the average fiber diameter was 0.05 μm or more and (D) the average fiber length was 25 μm or less.

(一般式(1)の化合物添加による効果)
実施例1における容量維持率、抵抗上昇率、容量回復率、およびセル体積変化量を比較例2、3の結果と比較すると、充放電サイクル特性、並びに保存特性の改善が確認された。特に実施例1のセル体積変化量は、比較例2、3に対して小さくなっている。これは、化合物(1)の分解皮膜が電極上に形成され電解液の分解、およびそれに伴うガス発生が抑制できたためと考えられる。
(Effect by adding compound of general formula (1))
When the capacity retention rate, the resistance increase rate, the capacity recovery rate, and the cell volume change amount in Example 1 were compared with the results of Comparative Examples 2 and 3, improvements in charge / discharge cycle characteristics and storage characteristics were confirmed. In particular, the cell volume change amount of Example 1 is smaller than that of Comparative Examples 2 and 3. This is presumably because the decomposition film of the compound (1) was formed on the electrode and the decomposition of the electrolytic solution and the accompanying gas generation could be suppressed.

なお、本実施例1に示した電池のサイクル試験後の負極表面および正極表面をX線光電子分光法(XPS)とエネルギー分散型X線分析(EDX)を用いて調べたところ、LiF、LiCO3などの存在が示された。また、XPS分析で硫黄スペクトルのピーク分割を行った結果、正極および負極の両方で164eV付近にピークを有する物質が存在することを確認した。比較例2、3では、正極、負極の両方に164eV付近にピークを有する物質は存在しておらず、本発明の添加剤を添加したことによる特有の皮膜が形成されたものと考えられる。 When the negative electrode surface and the positive electrode surface after the cycle test of the battery shown in Example 1 were examined using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and energy dispersive X-ray analysis (EDX), LiF, LiCO 3 The existence of such was shown. Moreover, as a result of performing peak splitting of the sulfur spectrum by XPS analysis, it was confirmed that a substance having a peak near 164 eV was present in both the positive electrode and the negative electrode. In Comparative Examples 2 and 3, there is no substance having a peak in the vicinity of 164 eV in both the positive electrode and the negative electrode, and it is considered that a unique film was formed by adding the additive of the present invention.

(一般式(1)の化合物の電解液中に占める濃度変化の効果)
実施例1及び9〜11における容量維持率、抵抗上昇率、容量回復率、およびセル体積変化量を実施例29、30と比較すると、添加剤No.1の電解液中に占める濃度が0.1質量%未満、および5.0質量%を越える濃度では、充放電サイクル特性、並びに保存特性共に低下することが確認され、一般式(1)の化合物の電解液中の濃度は0.1質量%以上5.0質量%以下が好ましく、さらに好ましい濃度範囲は0.5質量%以上、3.0質量%以下であることが確認できた。
(Effect of concentration change in electrolyte solution of compound of general formula (1))
When the capacity retention rate, the resistance increase rate, the capacity recovery rate, and the cell volume change amount in Examples 1 and 9 to 11 were compared with Examples 29 and 30, additive No. It was confirmed that both the charge / discharge cycle characteristics and the storage characteristics deteriorate at a concentration of less than 0.1% by mass and more than 5.0% by mass in the electrolyte solution of 1, and the compound of the general formula (1) The concentration in the electrolyte solution was preferably 0.1% by mass or more and 5.0% by mass or less, and a more preferable concentration range was 0.5% by mass or more and 3.0% by mass or less.

(負極に非晶質炭素を用いたことによる効果)
実施例1及び15における容量維持率、抵抗上昇率、容量回復率、およびセル体積変化量を比較例7及び8と比較するとサイクル特性、並びに保存特性共に改善が確認され、これらの特性を良好に保つためには、非晶質炭素が適した材料であることが確認できた。
(Effects of using amorphous carbon for the negative electrode)
When the capacity retention rate, the resistance increase rate, the capacity recovery rate, and the cell volume change amount in Examples 1 and 15 were compared with Comparative Examples 7 and 8, both the cycle characteristics and the storage characteristics were improved, and these characteristics were improved. In order to keep it, it was confirmed that amorphous carbon is a suitable material.

(環式モノスルホン酸エステル添加の効果)
実施例12を実施例1と比較すると、充放電サイクル特性、並びに保存特性の改善が確認された。特にセル体積変化量の改善は、1、3−PSの添加により電極表面と電解質との界面に存在する皮膜の安定化と、その膜の高いイオン伝導性によって、不可逆反応が抑制されたため、かつ、電解液の分解、およびそれに伴うガス発生が大きく抑制できたためと考えられる。また、実施例12と比較例4とを比較すると1、3−PSのみでは、効果がなく、本発明の一般式(1)に示す化合物との混合により、より高い効果が発現することが確認できた。
(Effect of adding cyclic monosulfonic acid ester)
When Example 12 was compared with Example 1, it was confirmed that charge and discharge cycle characteristics and storage characteristics were improved. In particular, the improvement of the cell volume change amount is because the irreversible reaction is suppressed by the addition of 1,3-PS due to the stabilization of the film existing at the interface between the electrode surface and the electrolyte and the high ion conductivity of the film, and This is probably because the decomposition of the electrolyte and the accompanying gas generation were greatly suppressed. Moreover, when Example 12 and Comparative Example 4 are compared, it is confirmed that only 1,3-PS has no effect, and that a higher effect is exhibited by mixing with the compound represented by the general formula (1) of the present invention. did it.

(環式ジスルホン酸エステル(スルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステル)添加の効果)
実施例13を実施例1と比較すると、抵抗上昇率、並びにセル体積変化量に改善が確認された。抵抗上昇率の改善は、本発明の一般式(1)に示す化合物とスルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステルとを電解液中に添加させることで、無添加系や従来の添加系と比較してイオン導電性が高く、保存時の安定性の高い皮膜が形成されたためであると考えられる。また、セル体積変化量の改善は、化合物No.1とMMDSとの複合効果により皮膜が負極上に形成され電解液の分解、およびそれに伴うガス発生が大きく抑制できたためと考えられる。また、実施例13と比較例5とを比較するとMMDSのみでは、効果がなく、本発明の一般式(1)に示す化合物との混合により、より高い効果が発現することを確認した。
(Effect of adding cyclic disulfonic acid ester (cyclic sulfonic acid ester having two sulfonyl groups))
When Example 13 was compared with Example 1, an improvement was confirmed in the resistance increase rate and the cell volume change amount. The improvement in the resistance increase rate can be achieved by adding a compound represented by the general formula (1) of the present invention and a cyclic sulfonic acid ester having two sulfonyl groups to the electrolyte solution, so that no additive system or conventional additive system can be used. This is probably because a film having a higher ion conductivity and higher stability during storage was formed. In addition, the improvement in the cell volume change amount is shown in Compound No. It is considered that a film was formed on the negative electrode due to the combined effect of No. 1 and MMDS, and the decomposition of the electrolyte and the accompanying gas generation could be greatly suppressed. Further, when Example 13 and Comparative Example 5 were compared, it was confirmed that only MMDS had no effect, and that a higher effect was exhibited by mixing with the compound represented by the general formula (1) of the present invention.

(VC添加による効果の検証)
実施例14を実施例12と比較すると、充放電サイクル特性、並びに保存特性の改善が確認された。一般式(1)で表される化合物と環式モノスルホン酸エステルとが含まれる電解液にVCをさらに添加することで、よりイオン導電性が高く、保存時や充放電サイクルの安定性の高い皮膜が形成されたためであると考えられる。また、実施例14と比較例6とを比較すると1,3−PSとVCのみでは効果がなく、本発明の一般式(1)に示す化合物との混合により、より高い効果が発現することを確認した。
(Verification of the effects of adding VC)
When Example 14 was compared with Example 12, the charge / discharge cycle characteristics and the storage characteristics were improved. By further adding VC to the electrolytic solution containing the compound represented by the general formula (1) and the cyclic monosulfonic acid ester, the ionic conductivity is higher and the stability during storage and charge / discharge cycle is higher. This is probably because a film was formed. Further, when Example 14 and Comparative Example 6 are compared, only 1,3-PS and VC are not effective, and a higher effect is exhibited by mixing with the compound represented by the general formula (1) of the present invention. confirmed.

本発明に係る二次電池の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the secondary battery which concerns on this invention. 本発明の実施例1、並びに比較例1の二次電池の充放電曲線を表す図である。It is a figure showing the charging / discharging curve of the secondary battery of Example 1 of this invention, and Comparative Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11 正極集電体
12 正極活物質を含有する層
13 負極活物質を含有する層
14 負極集電体
15 非水電解質溶液
16 多孔質セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Positive electrode collector 12 Layer containing positive electrode active material 13 Layer containing negative electrode active material 14 Negative electrode collector 15 Nonaqueous electrolyte solution 16 Porous separator

Claims (18)

正極と、負極と、電解質が溶解された非プロトン性溶媒を含む電解液とを備えた二次電池において、
前記負極は、充放電時にリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な非晶質炭素と、導電性の黒鉛質粒子および導電性炭素繊維の少なくとも一方とを含む活物質層を備え、
前記電解液が下記一般式(1)で示される化合物を含むことを特徴とする二次電池。
Figure 0004899341
(但し、上記一般式(1)において、R1およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、−SO21(X1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−SY1(Y1は置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、−COZ(Zは水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、およびハロゲン原子、から選ばれる原子または基を示す。R2およびR3は、それぞれ独立して、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルコキシ基、置換もしくは無置換のフェノキシ基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルコキシ基、炭素数1〜5のポリフルオロアルコキシ基、水酸基、ハロゲン原子、−NX23(X2およびX3は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、および−NY2CONY34(Y2〜Y4は、それぞれ独立して、水素原子、または置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキル基)、から選ばれる原子または基を示す。)
In a secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and an electrolytic solution containing an aprotic solvent in which an electrolyte is dissolved,
The negative electrode includes an active material layer including amorphous carbon capable of occluding and releasing lithium ions during charge and discharge, and at least one of conductive graphite particles and conductive carbon fibers,
The secondary battery, wherein the electrolytic solution includes a compound represented by the following general formula (1).
Figure 0004899341
(However, in the said General formula (1), R < 1 > and R < 4 > are respectively independently a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted C1-C5 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1-C5. An alkoxy group, a substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a polyfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, —SO 2 X 1 (wherein X 1 is a substituted or unsubstituted carbon atom having 1 to 5 carbon atoms). alkyl group), - SY 1 (Y 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), - COZ (Z is a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), R 2 and R 3 each independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted carbon atom having 1 to 5 carbon atoms. An alkoxy group, substituted or Substituted phenoxy group, substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, polyfluoroalkyl group having 1 to 5 carbon atoms, substituted or unsubstituted fluoroalkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, 1 to carbon atoms 5 polyfluoroalkoxy group, hydroxyl group, halogen atom, -NX 2 X 3 (X 2 and X 3 are each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), and -NY 2 CONY 3 Y 4 (Y 2 ~Y 4 are each independently a hydrogen atom or a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), indicating the atom or a group selected from.)
前記負極の活物質層中の前記導電性の黒鉛質粒子及び導電性炭素繊維の総含量が5質量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein a total content of the conductive graphite particles and conductive carbon fibers in the active material layer of the negative electrode is 5% by mass or less. 前記導電性の黒鉛質粒子は、(A)BET比表面積が70m2/g以下、かつ(B)平均粒子径が10μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の二次電池。 The secondary battery according to claim 1, wherein the conductive graphite particles have (A) a BET specific surface area of 70 m 2 / g or less and (B) an average particle diameter of 10 μm or less. . 前記導電性の黒鉛質粒子が、導電性カーボンブラック又は人造黒鉛を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the conductive graphite particles include conductive carbon black or artificial graphite. 前記導電性炭素繊維は、(C)平均繊維径が0.05μm以上、かつ(D)平均繊維長が25μm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の二次電池。   5. The conductive carbon fiber according to claim 1, wherein (C) the average fiber diameter is 0.05 μm or more and (D) the average fiber length is 25 μm or less. Next battery. 前記導電性炭素繊維が、気相成長炭素繊維であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the conductive carbon fiber is a vapor-grown carbon fiber. 前記一般式(1)で示される化合物の前記電解液中の含量が0.1〜5.0質量%であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の二次電池。   The secondary battery according to any one of claims 1 to 6, wherein a content of the compound represented by the general formula (1) in the electrolytic solution is 0.1 to 5.0% by mass. . 前記電解液が、さらに下記一般式(2)で示される環状モノスルホン酸エステルを含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の二次電池。
Figure 0004899341
(但し、上記一般式(2)において、nは0以上2以下の整数である。また、R5〜R10は、それぞれ独立して水素原子、置換もしくは無置換の炭素数1〜12のアルキル基、置換もしくは無置換の炭素数1〜6のフルオロアルキル基、および炭素数1〜6のポリフルオロアルキル基、から選ばれる原子または基を示す。)
The secondary battery according to any one of claims 1 to 7, wherein the electrolytic solution further includes a cyclic monosulfonic acid ester represented by the following general formula (2).
Figure 0004899341
(However, in the general formula (2), n is 0 to 2 integer. Also, R 5 to R 10 each independently represent a hydrogen atom, a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 12 carbon atoms An atom or group selected from a group, a substituted or unsubstituted fluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and a polyfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
前記電解液が、さらに下記一般式(3)で示されるスルホニル基を2個有する環式スルホン酸エステルを含むことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の二次電池。
Figure 0004899341
(但し、上記一般式(3)において、Qは酸素原子、メチレン基または単結合、Aは、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、カルボニル基、スルフィニル基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、および置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基におけるC−C結合の少なくとも一箇所がC−O−C結合となった基、から選ばれる基を示す。Bは、置換もしくは無置換の炭素数1〜5のアルキレン基、炭素数1〜5のポリフルオロアルキレン基、および置換もしくは無置換の炭素数1〜5のフルオロアルキレン基から選ばれる基を示す。)
The secondary battery according to claim 1, wherein the electrolytic solution further includes a cyclic sulfonic acid ester having two sulfonyl groups represented by the following general formula (3).
Figure 0004899341
(However, in the said General formula (3), Q is an oxygen atom, a methylene group, or a single bond, A is a substituted or unsubstituted C1-C5 alkylene group, a carbonyl group, a sulfinyl group, C1-C5. At least one C—C bond in the polyfluoroalkylene group, a substituted or unsubstituted fluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms is a C—O—C bond A group in which at least one C—C bond in the C 1-5 polyfluoroalkylene group is a C—O—C bond, and a substituted or unsubstituted C 1-5 fluoroalkylene A group selected from a group in which at least one C—C bond in the group is a C—O—C bond, B is a substituted or unsubstituted alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, carbon Number 1-5 polyfluoroalkylene group, and a substituted or unsubstituted group selected from fluoroalkylene group having 1 to 5 carbon atoms.)
前記電解液が、さらにビニレンカーボネートおよびその誘導体の少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の二次電池。   The secondary battery according to any one of claims 1 to 9, wherein the electrolytic solution further contains at least one of vinylene carbonate and a derivative thereof. 前記電解質が、リチウム塩を含むことを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の二次電池。   The secondary battery according to any one of claims 1 to 10, wherein the electrolyte includes a lithium salt. 前記リチウム塩が、LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiSbF6、LiClO4、LiAlCl4、およびLiN(Ck2k+1SO2)(Cm2m+1SO2)(k、mはそれぞれ独立して1又は2である)からなる群より選ばれた少なくとも1種のリチウム塩であることを特徴とする請求項11に記載の二次電池。 The lithium salt is LiPF 6 , LiBF 4 , LiAsF 6 , LiSbF 6 , LiClO 4 , LiAlCl 4 , and LiN (C k F 2k + 1 SO 2 ) (C m F 2m + 1 SO 2 ) (k, m are The secondary battery according to claim 11, wherein the secondary battery is at least one lithium salt selected from the group consisting of 1 or 2 each independently. 前記非プロトン性溶媒が、環状カーボネート類、鎖状カーボネート類、脂肪族カルボン酸エステル類、γ−ラクトン類、環状エーテル類、鎖状エーテル類およびこれらのフッ化誘導体からなる群より選ばれた少なくとも1種の有機溶媒であることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の二次電池。   The aprotic solvent is at least selected from the group consisting of cyclic carbonates, chain carbonates, aliphatic carboxylic acid esters, γ-lactones, cyclic ethers, chain ethers and their fluorinated derivatives. The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is an organic solvent. フィルム外装体中に封入されていることを特徴とする請求項1から13のいずれか1項に記載の二次電池。   The secondary battery according to claim 1, wherein the secondary battery is enclosed in a film outer package. 前記一般式(1)で示される化合物は、下記式(4)で示される化合物であることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の二次電池。The secondary battery according to claim 1, wherein the compound represented by the general formula (1) is a compound represented by the following formula (4).
Figure 0004899341
Figure 0004899341
前記導電性の黒鉛質粒子の平均粒子径が10μm以下であることを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の二次電池。The secondary battery according to claim 1, wherein the conductive graphite particles have an average particle diameter of 10 μm or less. 前記導電性炭素繊維の平均繊維径が0.05μm以上であることを特徴とする請求項1から16のいずれか1項に記載の二次電池。The secondary battery according to claim 1, wherein an average fiber diameter of the conductive carbon fibers is 0.05 μm or more. 前記導電性炭素繊維の平均繊維長が25μm以下であることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項に記載の二次電池。18. The secondary battery according to claim 1, wherein an average fiber length of the conductive carbon fiber is 25 μm or less.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9711825B2 (en) 2013-03-01 2017-07-18 Nec Corporation Lithium ion secondary battery
US9991561B2 (en) 2013-09-12 2018-06-05 Nec Corporation Lithium ion secondary battery

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4909649B2 (en) * 2006-06-07 2012-04-04 Necエナジーデバイス株式会社 Nonaqueous electrolyte and nonaqueous electrolyte secondary battery using the same
JP5221892B2 (en) * 2007-04-24 2013-06-26 日立マクセル株式会社 Nonaqueous electrolyte secondary battery
CA2887996A1 (en) 2012-10-30 2014-05-08 Nec Corporation Lithium secondary battery
WO2015037323A1 (en) 2013-09-13 2015-03-19 日本電気株式会社 Electrolyte solution and secondary battery
KR101944226B1 (en) * 2015-07-09 2019-01-30 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 Non-aqueous electrolyte secondary battery
JP6915964B2 (en) * 2016-02-29 2021-08-11 富山薬品工業株式会社 Non-aqueous electrolyte for lithium-ion secondary batteries
JP7349347B2 (en) * 2019-12-23 2023-09-22 パナソニックホールディングス株式会社 Negative electrode for non-aqueous electrolyte secondary batteries and non-aqueous electrolyte secondary batteries

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1145705A (en) * 1997-05-27 1999-02-16 Tdk Corp Manufacture of electrode for nonaqueous electric battery
JPH11312525A (en) * 1998-04-27 1999-11-09 Tdk Corp Electrode for nonaqueous electrolyte battery
JP2003045434A (en) * 2001-07-31 2003-02-14 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd Lithium secondary battery
KR100515332B1 (en) * 2003-04-28 2005-09-15 삼성에스디아이 주식회사 An electrolyte for a lithium battery and a lithium battery comprising the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9711825B2 (en) 2013-03-01 2017-07-18 Nec Corporation Lithium ion secondary battery
US9991561B2 (en) 2013-09-12 2018-06-05 Nec Corporation Lithium ion secondary battery

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